(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部クラッドの上にコア用ポリマ材料を積層すると共にパターニングすることによってコアを形成し、このコアの上からクラッド用ポリマ材料を積層してコアを覆う上部クラッドを形成することによって、コアとクラッドからなるポリマ導波路を基板に設けた光電複合基板を製造するにあたって、パターニングしてコアを形成した後、上部クラッドを形成する前に、コアより屈折率が小さい低屈折ポリマ材料をコアの上に積層すると共に低屈折ポリマ材料を加熱して軟化乃至溶融させる工程と、次いでこの低屈折ポリマ材料を除去する工程を有し、ポリマ導波路のコアを、コアの一端から光を入射させると共にコアの他端から光を出射させた際に、出射した光の強度分布が、コアの中央部で強度が高く、クラッドとの界面付近の少なくとも一部で強度が低くなるように形成することを特徴とする光電複合基板の製造方法。
【請求項２】
クラッドとの界面から、光の導波方向と垂直な方向でのコアの端面から出射される光を結像させて得た像の幅寸法の１０％の幅の範囲において、出射した光の強度が、コアの中央部での光の強度の半分以下であることを特徴とする請求項１に記載の光電複合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマ導波路を設けた光電複合基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信インフラの急速な広帯域化、コンピュータ等の情報処理能力の飛躍的な向上に伴ない、非常に高速な情報伝送路を有する情報処理回路のニーズが高まっている。このような背景のもと、電気信号の伝達速度限界を超える高速伝送手段の一つとして、光信号による伝送が検討されており、プリント基板などの回路基板に光回路を混載させた光電複合基板が開発されている。
【０００３】
この光電複合基板において、光回路は、基板面に沿って光を伝搬させる光導波路と、基板上に実装されたレーザダイオード、フォトダイオード等の光電変換素子と光導波路との間で光のやりとりをするために、９０°の角度で光の向きを変える機能を持つマイクロミラーや回折格子等からなる光結合器とからなっている。
【０００４】
基板の表面に形成される光導波路は一般に、ポリマ材料のクラッドとコアから形成されたポリマ導波路であり、感光性材料をフォトリソグラフィによってパターニングすることによってコアを形成する工法、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂をマイクロ金型で成形することによってコアを形成する工法で作製されるのが一般的である。フォトリソグラフィによってコアを形成する場合、感光性材料を露光した後に未露光部分を現像して除去することによってコアを形成する工法と、感光性材料を露光した部分の屈折率を変化させることによってコアを形成する工法とがある（例えば非特許文献１、特許文献１等参照）。
【０００５】
上記のいずれのポリマ導波路にあっても、コアはクラッドで囲まれており、光はコアとクラッドの界面で全反射を繰り返しながらコア内を伝搬していく構造になっている。
【非特許文献１】中芝徹、柳生博之、橋本眞治，「光・電気複合フレキシブルプリント配線板」，松下電工技報，松下電工株式会社，２００６年９月，Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ３，ｐ．３８−４３
【特許文献１】特開２００１−４８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光導波路においては、正確な信号を伝達するために、コア内を伝搬する光の損失ができるだけ低いことが望まれるが、上記のように形成される構造のポリマ導波路は、コアとクラッドとの界面で伝搬光が散乱し易く、光がコアからクラッドへと逃げて光の損失が大きく発生するという問題があった。
【０００７】
すなわち、フォトリソグラフィによってコアを形成する場合、露光の不均一や現像時の不均一により、コアの露光面と垂直な表面に荒れが発生し易く、コアを伝搬される光がこの荒れによる凹凸で散乱し、コアの表面からクラッドへと光が逃げて光の損失が発生するものである。またマイクロ金型でコアを成形する場合も、金型の切削キズなどによってコアの表面が荒れ易く、同様にコアの表面からクラッドへと光が逃げて光の損失が発生するものである。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光損失が低いポリマ導波路を有する光電複合基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る光電複合基板の製造方法は、下部クラッドの上にコア用ポリマ材料を積層すると共にパターニングすることによってコアを形成し、このコアの上からクラッド用ポリマ材料を積層してコアを覆う上部クラッドを形成することによって、コアとクラッドからなるポリマ導波路を基板に設けた光電複合基板を製造するにあたって、パターニングしてコアを形成した後、上部クラッドを形成する前に、コアより屈折率が小さい低屈折ポリマ材料をコアの上に積層すると共に低屈折ポリマ材料を加熱して軟化乃至溶融させる工程と、次いでこの低屈折ポリマ材料を除去する工程を有し、ポリマ導波路のコアを、コアの一端から光を入射させると共にコアの他端から光を出射させた際に、出射した光の強度分布が、コアの中央部で強度が高く、クラッドとの界面付近の少なくとも一部で強度が低くなるように形成することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、コアより屈折率が小さい低屈折ポリマ材料をコアの上に積層すると共に低屈折ポリマ材料を加熱して軟化乃至溶融させることによって、コアの表層に屈折率が小さい低屈折ポリマ材料の成分が浸透してコアより屈折率が小さい層が形成され、コアの中央を通過する光の強度が高く、コアのクラッドとの界面付近を通過する光の強度が低くなるものであり、コア内を伝搬される光のうち、クラッドとの界面付近を通過する光の量が少なくなって、コアの表面に荒れがあっても、コアとクラッドの界面で散乱してクラッドへと逃げる光の量が少なくなり、光損失を低減することができるものである。しかもコアより屈折率が小さい低屈折ポリマ材料としては、コアより屈折率が小さいものであればよく、クラッド用ポリマ材料のように透明性を有するものである必要がないなど、材料の選択の幅が広くなるものであり、製造が容易になるものである。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１において、クラッドとの界面から、光の導波方向と垂直な方向でのコアの端面から出射される光を結像させて得た像の幅寸法の１０％の幅の範囲において、出射した光の強度が、コアの中央部での光の強度の半分以下であることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、コア内のクラッドとの界面付近を通過する光の量が少ないものであり、コアの表面に荒れがあっても、コアとクラッドの界面で散乱してクラッドへと逃げる光の量が少なくなって、光損失を低減することができるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コア内を伝搬される光のうち、クラッドとの界面付近を通過する光の量が少なくなり、コアの表面に荒れがあっても、コアとクラッドの界面で散乱してクラッドへと逃げる光の量が少なくなって、光損失を低減することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２３】
図１（ａ）（ｂ）は光電複合基板の実施の形態の一例を示すものであり、プリント配線基板など回路５を設けた基板４の表面にポリマ導波路３を積層して形成してある。基板４の種類としては、厚みがあって硬質なリジッド基板であってもよく、またフィルム状などのフレキシブル基板であってもよく、さらにリジッドとフレキシブルの混合体であってもよいものであり、その種類は問わない。
【００２４】
ポリマ導波路３はコア１と、コア１を囲むクラッド２によって形成されるものであり、コア１はコア用ポリマ材料で、クラッド２はクラッド用ポリマ材料でそれぞれ形成してある。コア用ポリマ材料はクラッド用ポリマ材料より屈折率の高い材料で形成されるものである。また図１（ａ）（ｂ）の実施の形態では、クラッド２は、基板４の表面に積層される下部クラッド２ａと、下部クラッド２ａの上に設けたコア１を覆う上部クラッド２ｂとから形成してあり、下部クラッド２ａと上部クラッド２ｂの間にコア１を挟んでポリマ導波路３を形成するようにしてある。ポリマ導波路３は主としてマルチモード導波路として形成されるものであり、コア１は信号配線のパターンで形成されている。コア１の断面形状は矩形であることが望ましいが、これに限られるものではない。またコア１のサイズは特に制限されるものではないが、矩形の各辺の幅寸法が２０〜２００μｍの範囲であることが好ましく、矩形以外の形状の場合には断面積が４００〜４００００μｍ２の範囲であることが望ましい。
【００２５】
上記のように形成されるポリマ導波路３にあって、図１（ａ）の矢印のように、コア１の一方の端面から光を入射させると共に、コア１の他方の端面から光を出射させ、そして出射される光をＣＣＤ撮像素子に結像させて強度分布を測定した際に、コア１の端面において中央部から出射される光の強度が高く、コア１内においてクラッド２との界面付近から出射される光の強度が低くなるように、コア１が形成されたものを用いるものである。つまり、コア１は中央部での光の減衰が小さく、クラッド２との界面付近での光の減衰が大きくなるように形成されているものである。従って、コア１内を伝搬される光は、コア１の中央を通過する光の量が多く、コア１のクラッド２との界面付近を通過する光の量が少なくなり、クラッド２との界面に到達する光の量は少ない。このため、コア１の表面に荒れがあっても、この荒れの凹凸で散乱される光の量は少なく、コア１とクラッド２の界面で散乱してクラッド２へと逃げる光の量が少なくなるものであり、光損失を低減することができるものである。
【００２６】
尚、図１（ａ）の実施の形態では、コア１の端面をむき出しにして、コア１に直接光を入射・出射させるようにしたが、マイクロミラーや回折格子などの光結合素子を設けて、光を入射・出射させるようにしてもよい。またコア１に入射させる光は、その強度分布の変動がコア１の断面内で１０％以内のものを用いるのが好ましく、光の波長は単一波長であることが望ましいが、波長に広がりを持つ場合には、ＣＣＤの感度が１０％以上変動しない波長領域に９０％以上の光強度が入っているスペクトルを有する光源を用いるのが好ましい。
【００２７】
ここで、図１（ｃ）は、コア１の端面から出射される光をＣＣＤ撮像素子に結像させて得た像Ｐを示すものであり、コア１の断面（端面）と対応した形状になっている。そして図１（ｃ）の場合には、光の強度が低い領域Ｐ１は、基板４と垂直な面であるコア１の両側面の付近に形成されている。コア１をフォトリソグラフィの工法で作製する場合、コア１はこの両側面に荒れが生じ易いので、この両側面の付近での光の減衰が大きくなるようにコア１を形成して、光の強度が低い領域Ｐ１が像Ｐの両側端付近に形成されるようにしてある。この光の強度が低い領域Ｐ１の間の中央部を含む部分が光の強度が高い領域Ｐ２となるものであり、光の強度が低い領域Ｐ１と光の強度が高い領域Ｐ２との境界は明確に形成されるものではないが、像Ｐの側端から像Ｐの幅寸法Ｗの１０％の幅Ｗ１の範囲の領域での光の強度が、像Ｐの中央部の光の強度の半分以下になるように、つまり３ｄＢ以上減衰されるように設定するのが好ましい。像Ｐの光の強度の分布が、このような光の強度が低い領域Ｐ１と光の強度が高い領域Ｐ２を形成する分布として形成されるようにするためには、コア１内の光の強度が低い領域Ｐ１に対応する部分の屈折率をｎ１、コア１内の光の強度が高い領域Ｐ２に対応する部分の屈折率をｎ２としたときに、ｎ１＜ｎ２となるようにコア１を形成するものである。コア１内の３ｄＢ以上光が減衰する領域Ｐ１に対応する部分の領域は、コア１の幅が４０μｍ以上の場合は、側面から５〜１０μｍの範囲に、コア１の幅が４０μｍ未満の場合は、（コア幅／４０）×５μｍ〜（コア幅／４０）×１０μｍの範囲に設定するのが好ましい。
【００２８】
図１（ｄ）の像Ｐでは、光の強度が低い領域Ｐ１はＰ１１とＰ１２の２層で形成されるものであり、外側の領域Ｐ１１の光の強度は内側のＰ１２の光の強度よりも小さくなるものである。この場合、コア１内の光の強度が低い領域Ｐ１１に対応する部分の屈折率をｎ１１、コア１内の光の強度が低い領域Ｐ１２に対応する部分の屈折率をｎ１２、コア１内の光の強度が高い領域Ｐ２に対応する部分の屈折率をｎ２としたときに、ｎ１１＜ｎ１２＜ｎ２となるようにコア１を形成するものである。
【００２９】
図１（ｅ）の像Ｐでは、光の強度が低い領域Ｐ１は、コア１の一方の側面の付近にのみ形成されるようにしてある。コア１の両側面だけでなく、一方の側面だけでも効果を得ることができるものである。図１（ｆ）の像Ｐでは、光の強度が低い領域Ｐ１は、コア１の両側面及び上面に形成されるようにしてある。このように、光の強度が低い領域Ｐ１はコア１の表面のどの部分であってもよく、また側面や上面の一部に形成されるようにしてもよい。
【００３０】
次に、上記のようなコア１を備えたポリマ導波路３を有する光電複合基板の製造について説明する。
【００３１】
コア１を形成するコア用ポリマ材料はクラッド２を形成するクラッド用ポリマ材料より屈折率が大きいものを用いるものである。屈折率の差は、特に限定されるものではないが、ポリマ導波路３としての性能や、後述のようにコア１にクラッド用ポリマ材料の成分を浸み込ませて屈折率が低い層を形成するうえで、０．０１〜０．１程度が好ましい。屈折率がこの関係を満たすものであれば、コア用ポリマ材料やクラッド用ポリマ材料としては任意のものを用いることができるが、エポキシ系同士や、アクリル系同士など、同じ系統の樹脂であることが望ましい。
【００３２】
エポキシ系の材料の具体例としては、室温で液状のエポキシ樹脂、もしくは室温で固体のエポキシ樹脂と室温で液状のエポキシ樹脂の混合物に対して、光カチオン又は熱カチオンの硬化開始剤を混合することによって調製される、光硬化型や熱硬化型のエポキシ樹脂材料を挙げることができる。これに限定されるものでないのはいうまでもない。
【００３３】
室温で液状のエポキシ樹脂を主成分とする場合、コア用ポリマ材料やクラッド用ポリマ材料は液状であるので、液状のまま用いて、スピンコートなどコート法でコア１やクラッド２を作製するための層を形成することができる。
【００３４】
また室温で固体のエポキシ樹脂が含まれる場合には、エポキシ樹脂材料をフィルム状にして、コア用ポリマ材料やクラッド用ポリマ材料として用いることができる。例えばエポキシ樹脂材料を、アノン（シクロヘキサン）、トルエン、ブタノン、ＭＥＫ等の溶剤に溶解してワニスを調製し、このワニスをＰＥＴフィルム等のベースフィルムの表面に塗工し、これを乾燥することによって、フィルム状のコア用ポリマ材料やクラッド用ポリマ材料を得ることができる。このようにコア用ポリマ材料やクラッド用ポリマ材料をフィルムとして用いることによって、ラミネート法でコア１やクラッド２を形成することができ、ポリマ導波路３の製造が容易になるので、好ましい。
【００３５】
図２は製造方法の一例を示すものであり、まず、プリント配線基板など回路５が形成された基板４の表面にクラッド用ポリマ材料１２をコートあるいはラミネートし、紫外線照射などしてクラッド用ポリマ材料１２を硬化させることによって、図２（ａ）のように、基板４の表面に下部クラッド２ａを積層して形成する。
【００３６】
次にこの下部クラッド２ａの表面にコア用ポリマ材料１１をコートあるいはラミネートし、図２（ｂ）のように、コアパターンのスリット２０が形成されたマスク２１をコア用ポリマ材料１１に重ね、スリット２０を通して紫外線を照射することによって、コア用ポリマ材料１１にコアパターンで露光を施す。このように露光した後、コア用ポリマ材料１１を現像処理することによって、露光されていない部分のコア用ポリマ材料１１を除去し、コア用ポリマ材料１１が硬化した部分でパターン状のコア１を図２（ｃ）のように下部クラッド２ａの表面に形成する。
【００３７】
このように下部クラッド２ａの表面にコア１を形成した後、図２（ｄ）のように、コア１を覆うように下部クラッド２ａの上にクラッド用ポリマ材料１２をコートあるいはラミネートする。次に、このクラッド用ポリマ材料１２を加熱して、軟化乃至溶融させる。このようにクラッド用ポリマ材料１２を加熱して軟化乃至溶融させると、コア１のクラッド用ポリマ材料１２と接触している表層部の屈折率が、コア１本来の屈折率より小さくなる。このようにコア１の表層部の屈折率が低下するのは、クラッド用ポリマ材料１２を加熱して軟化乃至溶融させることによって、屈折率がコア１より小さいクラッド用ポリマ材料１２中のモノマー成分やオリゴマー成分がコア１の表層部に浸み込み、このクラッド用ポリマ材料１２の成分が浸み込んだコア１の表層部の屈折率が、クラッド用ポリマ材料１２に近づくように小さくなったものであると考えられる。
【００３８】
クラッド用ポリマ材料１２を加熱処理する際の加熱温度は、クラッド用ポリマ材料１２の軟化温度や溶融温度に応じて設定されるものであり、クラッド用ポリマ材料１２を溶融させる場合には、特に限定されるものではないが、溶融粘度が５００〜２０００ｃｐｓになるようにするのが好ましい。またクラッド用ポリマ材料１２を加熱処理する時間も、クラッド用ポリマ材料１２に応じて任意に設定されるものであるが、通常、１０〜６０分程度の範囲が好ましい。
【００３９】
上記のようにクラッド用ポリマ材料１２を加熱してコア１の表層部の屈折率を低下させた後、クラッド用ポリマ材料１２に紫外線を照射して硬化させ、上部クラッド２ｂを形成する。尚、下部クラッド２ａと上部クラッド２ｂを形成するクラッド用ポリマ材料１２は、同じ材料であってもよく、また異なる材料であってもよい。
【００４０】
このようにして図２（ｅ）のように、下部クラッド２ａと上部クラッド２ｂからなるクラッド２内にコア１が埋入されたポリマ導波路３を形成することができるものである。このポリマ導波路３にあって、クラッド用ポリマ材料１２を加熱する際に、コア１は両側面と上面がクラッド用ポリマ材料１２と接触しているので、コア１の両側面と上面の表層部に低屈折部が形成されている。従って、コア１の端面から出射される光をＣＣＤ撮像素子に結像させて得られる像Ｐの光の強度分布は図１（ｆ）のようになり、コア１内の両側面付近と上面付近は、コア１の中央部よりも光の減衰が大きくなる。コア用ポリマ材料１１を現像処理してコア１を図２（ｃ）のように形成する場合、コア１の両側面は現像液の作用で荒れて凹凸が生じているが、コア１のこの両側面の近傍は低屈折率になっていて光の減衰が大きいので、コア１内を伝搬される光のうち、コア１の両側面の近傍を通過する量が少なくなり、コア１の荒れた両側面で散乱される光の量は少ない。このため、コア１とクラッド２の界面で散乱してクラッド２へと逃げる光の量が少なくなるものであり、光損失を低減することができるものである。コア１の表層部に形成される低屈折部の厚みは特に限定されないが、コア１の表面から５μｍ以上であれば、光損失を低減する効果を高く得ることができる。
【００４１】
図３は製造方法の他の一例を示すものであり、まず図２（ａ）と同様にして基板４の表面に下部クラッド２ａを形成し、図２（ｂ）と同様にして下部クラッド２ａの表面にコア用ポリマ材料１１をコートあるいはラミネートした後、露光・現像処理してパターニングすることによって、図２（ｃ）のようにコア１を下部クラッド２ａの表面に形成する。
【００４２】
次に、コア１より屈折率が小さい低屈折ポリマ材料１３を、図３（ａ）のように、コア１を覆うようにコートあるいはラミネートする。次にこの低屈折ポリマ材料１３を加熱して、軟化乃至溶融させる。このように低屈折ポリマ材料１３を加熱して軟化乃至溶融させると、コア１の低屈折ポリマ材料１３と接触している表層部の屈折率が、コア１本来の屈折率より小さくなる。このようにコア１の表層部の屈折率が低下するのは、低屈折ポリマ材料１３を加熱して軟化乃至溶融させることによって、屈折率がコア１より小さい低屈折ポリマ材料１３中のモノマー成分やオリゴマー成分がコア１の表層部に浸み込み、この低屈折ポリマ材料１３が浸み込んだコア１の表層部の屈折率が、低屈折ポリマ材料１３に近づくように小さくなったものであると考えられる。低屈折ポリマ材料１３を加熱処理する際の加熱温度は、低屈折ポリマ材料１３の軟化温度や溶融温度に応じて設定されるものであり、低屈折ポリマ材料１３を溶融させる場合には、特に限定されるものではないが、溶融粘度が５００〜２０００ｃｐｓになるようにするのが好ましい。また低屈折ポリマ材料１３を加熱処理する時間も、低屈折ポリマ材料１３に応じて任意に設定されるものであるが、通常、１０〜６０分程度の範囲が好ましい。
【００４３】
このように低屈折ポリマ材料１３を加熱してコア１の表層部の屈折率を低下させた後、低屈折ポリマ材料１３を図３（ｂ）のように除去する。低屈折ポリマ材料１３の除去は、アセトン等のケトン類や、エタノール等のアルコールなど、溶剤で洗浄して低屈折ポリマ材料１３を溶解することによって行なうことができる。勿論、この方法に限られるものではなく、低屈折ポリマ材料１３の特性に応じた適切な方法を採用すればよい。
【００４４】
この後、図３（ｃ）のように、コア１を覆うように下部クラッド２ａの上にクラッド用ポリマ材料１２をコートあるいはラミネートし、クラッド用ポリマ材料１２に紫外線を照射して硬化させ、上部クラッド２ｂを形成する。
【００４５】
このようにして、下部クラッド２ａと上部クラッド２ｂからなるクラッド２内にコア１が埋入されたポリマ導波路３を形成することができるものである。このポリマ導波路３にあって、低屈折ポリマ材料１３を加熱する際に、コア１は両側面と上面が低屈折ポリマ材料１３と接触しているので、コア１の両側面と上面の表層部に低屈折部が形成されている。従って、コア１の端面から出射される光をＣＣＤ撮像素子に結像させて得られる像Ｐの光の強度分布は図１（ｆ）のようになり、コア１内の両側面付近と上面付近は、コア１の中央部よりも光の減衰が大きくなる。コア１を図２（ｃ）のように形成する場合、コア１の両側面は現像液の作用で荒れて凹凸が生じているが、コア１のこの両側面の近傍は低屈折率になっていて光の減衰が大きいので、コア１内を伝搬される光のうち、コア１の両側面の近傍を通過する量が少なくなり、コア１の荒れた両側面で散乱される光の量は少ない。このため、コア１とクラッド２の界面で散乱してクラッド２へと逃げる光の量が少なくなるものであり、光損失を低減することができるものである。
【００４６】
尚、図３（ａ）（ｂ）の工程を繰り返して行なうことによって、コア１の表層部に低屈折部を複数層で形成することができるものであり、複数層の低屈折部は表層側ほど屈折率が低くなるようにすることができるものである。また、コア１の表層部に形成されるこの低屈折部の屈折率は、クラッド２の屈折率より大きいのはいうまでもない。
【００４７】
ここで、上記の低屈折ポリマ材料１３としては、コア１より屈折率が小さいポリマ材料であればよく、エポキシ樹脂材料など任意の材料を用いることができる。従って、上記のクラッド用ポリマ材料１２を低屈折ポリマ材料１３として用いる他に、透明性を有しない材料を低屈折ポリマ材料１３として用いることもでき、材料の選択の範囲を広げることができるものである。また上記の図２の実施の形態のように、クラッド用ポリマ材料１２を加熱してコア１の表層部の屈折率を下げる処理をした後、このクラッド用ポリマ材料１２をさらに紫外線硬化させて上部クラッド２ｂを形成する場合には、加熱処理によって上部クラッド２ｂの表面にうねりなどの凹凸が発生することがあるが、本実施の形態の場合には、低屈折ポリマ材料１３を加熱してコア１の表層部の屈折率を下げる処理をした後、この低屈折ポリマ材料１３を除去して、別のクラッド用ポリマ材料１２で上部クラッド２ｂを形成するようにしているため、上部クラッド２ｂに熱履歴が残ることはないので、上部クラッド２ｂの表面を平滑に形成することができるものである。
【００４８】
図４（ａ）は光電複合基板の他の実施の形態の一例を示すものであり、このものでは、コア１のクラッド２との界面の少なくとも一部に、コア１の屈折率とクラッド２の屈折率の間の屈折率を有するコア表層部６を設けるようにしてある。その他の構成は図１のものと同じである。
【００４９】
このようにコア表層部６を設けたコア１によって形成されるポリマ導波路３にあって、上記のようにコア１の端面から出射される光をＣＣＤ撮像素子に結像させた像の光の強度分布は、コア１よりも低屈折率のコア表層部６に対応する部分で強度が低く、コア表層部６以外の部分で強度が高くなる。従って、コア表層部６はコア１の中央部よりも光の減衰が大きくなるものであり、コア１内を伝搬される光のうち、コア表層部６を通過する量が少なくなり、コア１とクラッド２の界面で散乱してクラッド２へと逃げる光の量が少なくなるものであり、光損失を低減することができるものである。
【００５０】
図４（ｂ）〜（ｅ）はコア１の光導波方向と垂直な断面を図示するものであり、図４（ｂ）の実施の形態では、基板４と垂直な面であるコア１の両側面においてコア表層部６を設けるようにしてあるが、図４（ｃ）のようにコア１の一方の側面のみにコア表層部６を設けるようにしてもよい。コア１の両側面だけでなく、一方の側面だけでも効果を得ることができるものである。また図４（ｄ）のようにコア１の両側面及び上面にコア表層部６を設けるようにしてもよい。このように、屈折率が低いコア表層部６はコア１の表面のどの部分に形成されていてもよく、またコア１の側面や上面の一部に形成されるようにしてもよい。さらに図４（ｅ）のようにコア表層部６は複数層で形成されるようにしてもよい。コア表層部６を複数層に形成する場合、外側のコア表層部６ａの屈折率が、内側のコア表層部６ｂの屈折率よりも低くなるように形成するものであり、層の数は多いほど好ましい。コア表層部６の屈折率は必ずしも一定の屈折率である必要はなく、内側から外側へと小さくなるように段階的にあるいは連続的に変化していてもよい。コア表層部６はコア１の中央部よりも屈折率が低い領域が一部であればよく、逆にコア１より屈折率が大きい部分が一部にあっても構わない。
【００５１】
コア表層部６の厚みは、コア表層部６を含むコア１全体の幅よりも小さければよく、特に制限されるものではないが、コア１全体の幅が４０μｍ以上の場合は５〜１０μｍの範囲に、コア１全体の幅が４０μｍ未満の場合は、（コア幅／４０）×５μｍ〜（コア幅／４０）×１０μｍの範囲に設定するのが好ましい。またコア表層部６の屈折率は、特に限定されるものではないが、
（コア１の屈折率とクラッド２の屈折率の平均値）±（コア１の屈折率−クラッド２の屈折率）×０．１
の範囲に設定するのが好ましい。
【００５２】
次に、上記のようなコア表層部６を設けたコア１によって形成されるポリマ導波路３を有する光電複合基板の製造について説明する。コア１を形成するコア用ポリマ材料やクラッド２を形成するクラッド用ポリマ材料は、上記したものを用いることができる。
【００５３】
そしてまず、図２（ａ）と同様にして基板４の表面に下部クラッド２ａを形成し、図２（ｂ）と同様にして下部クラッド２ａの表面にコア用ポリマ材料１１をコートあるいはラミネートした後、露光・現像処理してパターニングすることによって、図２（ｃ）のようにコア１を下部クラッド２ａの表面に形成する。
【００５４】
次に、図５（ａ）のように、コア１の屈折率とクラッド２の屈折率の間の屈折率を有する表層用ポリマ材料１４をコア１の上からコートあるいはラミネートする。この表層用ポリマ材料１４としては、コア１の屈折率とクラッド２の屈折率の間の屈折率を有するポリマ材料であればよく、エポキシ樹脂材料など任意の材料を用いることができる。
【００５５】
この後、図５（ａ）に示すように、コア１より幅が広いスリット２２が形成されたマスク２３を表層用ポリマ材料１４の表面に重ね、スリット２２を通して紫外線を照射することによって、表層用ポリマ材料１４のコア１に沿った部分を露光する。このように露光した後、表層用ポリマ材料１４を現像処理することによって、露光されていない部分の表層用ポリマ材料１４を除去する。表層用ポリマ材料１４の露光された部分は硬化し、図５（ｂ）のようにコア１の表面に密着した状態で残り、コア１にコア表層部６が形成される。ここで、上記の図２（ｃ）のようにコア１をパターニングするマスク２１として、スリット２０の幅を通常より狭く形成したものを用い、また図５（ａ）のようにコア表層部６をパターニングするマスク２３として、通常のコア１の幅にスリット２２を形成したものを用いることによって、コア１とコア表層部６を合計した幅を、通常のコア１と同じ幅に形成することができるものである。
【００５６】
この後、図５（ｃ）のように、コア表層部６が形成されたコア１を覆うように下部クラッド２ａの上にクラッド用ポリマ材料１２をコートあるいはラミネートし、さらにクラッド用ポリマ材料１２に紫外線を照射して硬化させ、上部クラッド２ｂを形成する。
【００５７】
このようにして、図５（ｄ）のような、下部クラッド２ａと上部クラッド２ｂからなるクラッド２内に、コア表層部６を設けたコア１が埋入されたポリマ導波路３を形成することができるものである。このポリマ導波路３にあって、コア１の両側面と上面に、コア１より低屈折率のコア表層部６が形成されている。従って、コア１内を伝搬される光のうち、コア１の両側面や上面の近傍を通過する量が少なくなり、コア１の荒れた両側面で散乱される光の量は少ない。このため、コア１とクラッド２の界面で散乱してクラッド２へと逃げる光の量が少なくなるものであり、光損失を低減することができるものである。
【００５８】
尚、図５（ａ）（ｂ）の工程を繰り返して行なうことによって、コア表層部６を複数層で形成することができるものである。
【実施例】
【００５９】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００６０】
（透明エポキシフィルムの作製）
・透明エポキシフィルムＡの作製
ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル（東都化成（株）製「ＰＧ２０７］）７質量部、液状の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ８０００」）２５質量部、固形の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＬ７１７０」）２０質量部、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物（ダイセル化学工業（株）製「ＥＨＰＥ３１５０」）８質量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００６ＦＳ」）２０質量部、フェノキシ樹脂（東都化成（株）製「ＹＰ５０」）２０質量部、光カチオン硬化開始剤（（株）アデカ製「ＳＰ１７０」）０．５質量部、熱カチオン硬化開始剤（三新化学工業（株）製「ＳＩ−１５０Ｌ」）０．５質量部、表面調整剤（大日本インキ化学工業（株）製「Ｆ４７０」）０．１質量部の各配合成分を、トルエン３０質量部、ＭＥＫ７０質量部の溶剤に溶解し、孔径１μｍのメンブランフィルタで濾過した後、減圧脱泡することによって、エポキシ樹脂ワニスを調製した。
【００６１】
このエポキシ樹脂ワニスを厚み２５０μｍのＰＥＴフィルムの上にバーコーターで塗工し、８０℃で１０分間、一次乾燥をした後、１２０℃で１０分間、二次乾燥をすることによって、膜厚を１５μｍに形成した透明エポキシフィルムＡを作製した。この透明エポキシフィルムＡの屈折率は１．５４（＠５７９ｎｍ）である。
・透明エポキシフィルムＢの作製
液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「エピクロン８５０Ｓ」）４２質量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００６ＦＳ」）５５質量部、フェノキシ樹脂（東都化成（株）製「ＹＰ５０」）３質量部、光カチオン硬化開始剤（（株）アデカ製「ＳＰ１７０」）１質量部、表面調整剤（大日本インキ化学工業（株）製「Ｆ４７０」）０．１質量部の各配合成分を、トルエン２４質量部、ＭＥＫ５６質量部の溶剤に溶解し、孔径１μｍのメンブランフィルタで濾過した後、減圧脱泡することによって、エポキシ樹脂ワニスを調製した。
【００６２】
このエポキシ樹脂ワニスを上記と同様にしてフィルム化することによって、膜厚を４０μｍに形成した透明エポキシフィルムＢを作製した。この透明エポキシフィルムＢの屈折率は１．５９（＠５７９ｎｍ）である。
・透明エポキシフィルムＣの作製
上記の透明エポキシフィルムＡの作製に使用したエポキシ樹脂ワニスを用い、上記と同様にしてフィルム化することによって、膜厚を５５μｍに形成した透明エポキシフィルムＣを作製した。この透明エポキシフィルムＣの屈折率は１．５４（＠５７９ｎｍ）である。
・透明エポキシフィルムＤの作製
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成（株）製「ＹＤＦ１７５Ｓ］）２０質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００６」）２０質量部、固形の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＬ７１７０」）２０質量部、フェノキシ樹脂（東都化成（株）製「ＹＰ５０」）２０質量部、ブチラール樹脂（電気化学工業（株）製「デンカブチラール３０００−１」）５質量部、光カチオン硬化開始剤（（株）アデカ製「ＳＰ１７０」）１質量部、熱カチオン硬化開始剤（三新化学工業（株）製「ＳＩ−１５０Ｌ」）１質量部の各配合成分を、トルエン３０質量部、ＭＥＫ７０質量部の溶剤に溶解し、孔径１μｍのメンブランフィルタで濾過した後、減圧脱泡することによって、エポキシ樹脂ワニスを調製した。
【００６３】
このエポキシ樹脂ワニスを上記と同様にしてフィルム化することによって、膜厚を４０μｍに形成した透明エポキシフィルムＤを作製した。この透明エポキシフィルムＤの屈折率は１．５６（＠５７９ｎｍ）である。
【００６４】
（実施例１）
両面銅張フレキシブル材料（松下電工（株）製「ＦＥＬＩＯＳ」）を用い、片面の銅箔にパターニングを施して回路５を形成すると共に、他の片面の銅箔をエッチングして除去することによって、プリント配線基板４を作製した。そして図６（ａ）に示すように、この回路５付の基板４を接着用材料２５（ＰＥＴＧシート：理研テクノス社製「リベスター」）を介して保持板２６と重ね、ステンレス板２７の間に挟んで１６０℃、０．４ＭＰａ、３０分間の条件でプレスすることによって、図６（ｂ）のように基板４を保持板２６に仮接着して接合した。
【００６５】
次に、クラッド用ポリマ材料１２として透明エポキシフィルムＡを用い、この透明エポキシフィルムＡを基板４の表面に重ね、６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で加圧することによってラミネートし、超高圧水銀ランプにて２０００ｍＪ（＠３６５ｎｍ）の紫外線を照射することによって、図６（ｃ）のように基板４の表面に下部クラッド２ａを積層して形成した。
【００６６】
次にコア用ポリマ材料１１として透明エポキシフィルムＢを用い、下部クラッド２ａの表面に透明エポキシフィルムＢを重ね、６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で加圧することによって、図６（ｄ）のようにラミネートした。
【００６７】
次に、幅４０μｍ、長さ１１０ｍｍのスリット２０を２５０μｍ間隔で２０本設けたフォトマスク２１を用い、基板４とフォトマスク２１の双方に形成された位置決めマークを反射型顕微鏡で位置合せしながら、透明エポキシフィルムＢの表面にフォトマスク２１を密着させ、図６（ｅ）及び図８（ａ）のように、平行光に調整された超高圧水銀ランプにて２０００ｍＪ（＠３６５ｎｍ）の紫外線を照射することによって、透明エポキシフィルムＢのスリット２０に対応する部分を紫外線硬化させた。
【００６８】
そして現像液としてトルエンとフレオン代替の水系洗浄剤（花王（株）製「クリーンスルー」）を用いて現像することによって、透明エポキシフィルムＢの未露光部分を溶解除去し、さらに乾燥することによって、図６（ｆ）及び図８（ｂ）のようにコア１を形成した。このように形成したコア１の側面を顕微鏡観察したところ、多数の荒れが発生していることが確認された。
【００６９】
次に上記のように形成した各コア１の長手方向の両端部にＶ溝加工をした。すなわち、図６（ｇ）のように、切削刃の頂角が９０°の回転ブレード２９（ディスコ社製「＃５０００」ブレード）を用い、回転数１００００ｒｐｍ、加工速度０．１ｍｍ／秒で、コア１の両端からそれぞれ５ｍｍの位置に深さ９０μｍのＶ溝３０を形成した。さらにＶ溝３０の部分のみが開口されたメタルマスクを被せて金を真空蒸着することによって、図６（ｈ）に示すように、Ｖ溝３０の表面に金薄膜でマイクロミラー３１を形成した。
【００７０】
次にクラッド用ポリマ材料１２として透明エポキシフィルムＣを用い、コア１の上から透明エポキシフィルムＣを被せて重ね、６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で加圧することによって、図７（ａ）のようにラミネートした。
【００７１】
この後、これをオーブンに入れて１４０℃で３０分間、透明エポキシフィルムＣを加熱処理をした（加熱処理をしている状態を図７（ｂ）に示す）。この加熱処理の際に透明エポキシフィルムＣは溶融状態になった。
【００７２】
次にオーブンから取り出して室温まで冷却した後、図７（ｃ）のように超高圧水銀ランプにて２０００ｍＪ（＠３６５ｎｍ）の紫外線を照射することによって、透明エポキシフィルムＣを紫外線硬化させて上部クラッド２ｂを形成した。
【００７３】
そして、保持板２６から基板４を剥離し、１４０℃のオーブンで１時間の熱処理を施した後に取り出すことによって、図７（ｄ）に示すような、下部クラッド２ａと上部クラッド２ｂからなるクラッド２内にコア１が埋入されて形成されるポリマ導波路３が、回路５付の基板４の表面に設けられた光電複合基板を得た。
【００７４】
（比較例１）
上記の図６（ａ）〜図７（ａ）の工程を実施例１と同様に実施して、コア１の上から透明エポキシフィルムＣをラミネートするまでを行なった。
【００７５】
次に、図７（ｂ）の加熱処理を行なわないで、後は図７（ｃ）、図７（ｄ）と同様にして、光電複合基板を得た。
【００７６】
上記のようにして実施例１及び比較例１で得た光電複合基板について、マイクロミラー３１より端部側を切除して、コア１の両端面を露出させ、このコア１の両端面を鏡面仕上げした。そして図１１に示すように、ＬＥＤ発光装置３２から波長８５０ｎｍの光をコア１の一方の端面から入射させ、コア１の他方の端面から出射される光の強度をパワーメーター３３で測定し、導波損失の評価を行なった。その結果、実施例１のものは導波損失が０．４ｄＢ／ｃｍ、比較例１のものは導波損失が１．０ｄＢ／ｃｍであり、実施例１のように図７（ｂ）の工程で透明エポキシフィルムＣを加熱処理することによって、光損失を低減できる効果が得られることが確認された。
【００７７】
また、実施例１のものについて、コア１の一方の端面から入射させ、コア１の他方の端面から出射される光をＣＣＤカメラで撮影したところ、コア１の両側面及び上面の近傍において、光の強度が低くなる層が形成されていることが確認された。
【００７８】
（実施例２）
実施例１における上記の図７（ａ）の工程で、クラッド用ポリマ材料１２として透明エポキシフィルムＣの代わりに透明エポキシフィルムＤを用いるようにした他は、実施例１と同様にして、光電複合基板を得た。
【００７９】
（実施例３）
上記の図６（ａ）〜図７（ｂ）の工程を実施例１と同様に実施して、コア１の上にラミネートした透明エポキシフィルムＣを加熱処理するまでを行なった。
【００８０】
次に、図９（ａ）のようにイソプロピルアルコールを満たした超音波洗浄槽３５に入れて超音波洗浄することによって、未硬化の透明エポキシフィルムＣを図９（ｂ）のように溶解除去した。
【００８１】
次に、クラッド用ポリマ材料１２として透明エポキシフィルムＤを用い、コア１の上から透明エポキシフィルムＤを被せて重ね、６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で加圧することによって、図９（ｃ）のようにラミネートした。
【００８２】
この後、図９（ｄ）のように超高圧水銀ランプにて２０００ｍＪ（＠３６５ｎｍ）の紫外線を照射することによって、透明エポキシフィルムＤを紫外線硬化させて上部クラッド２ｂを形成した。
【００８３】
そして、あとは実施例１と同様に保持板２６から基板４を剥離して熱処理を施し、光電複合基板を得た。
【００８４】
このようにして実施例２及び実施例３で得た光電複合基板について、上記の図１１と同様にして、コア１の導波損失の評価を行なったところ、実施例２のものは０．５ｄＢ／ｃｍ、実施例３のものは０．４ｄＢ／ｃｍであり、両者ともに良好な結果が得られた。
【００８５】
また、実施例２及び実施例３の光電複合基板について、上部クラッド２ｂの表面の平坦性を測定したところ、実施例２のものはＲａ＝１０μｍ、実施例３のものはＲａ＝３μｍであった。これは、実施例２では上部クラッド２ｂを形成する透明エポキシフィルムＤに加熱処理を行なっているために、加熱処理の際に表面にうねり等が発生しているのに対して、実施例３では、加熱処理した透明エポキシフィルムＣを剥した後に、透明エポキシフィルムＤをラミネートして上部クラッド２ｂを形成しているため、上部クラッド２ｂには加熱処理の影響がなく、平坦性が高いものである。
【００８６】
（実施例４）
上記の図６（ａ）〜図６（ｄ）の工程を実施例１と同様に実施して、透明エポキシフィルムＢをラミネートするまでを行なった。
【００８７】
次に、幅２５μｍ、長さ１１０ｍｍのスリット２０を２５０μｍ間隔で２０本設けたフォトマスク２１を用い、基板４とフォトマスク２１の双方に形成された位置決めマークを反射型顕微鏡で位置合せしながら、透明エポキシフィルムＢの表面にフォトマスク２１を密着させ、図１０（ａ）のように、平行光に調整された超高圧水銀ランプにて２０００ｍＪ（＠３６５ｎｍ）の紫外線を照射することによって、透明エポキシフィルムＢのスリット２０に対応する部分を紫外線硬化させた。
【００８８】
そして現像液としてトルエンとフレオン代替の水系洗浄剤（花王（株）製「クリーンスルー」）を用いて現像することによって、透明エポキシフィルムＢの未露光部分を溶解除去し、さらに乾燥することによって、図１０（ｂ）のようにコア１を形成した。このように形成したコア１の側面を顕微鏡観察したところ、多数の荒れが発生していることが確認された。
【００８９】
次に、表層用ポリマ材料１４として透明エポキシフィルムＤを用い、コア１の上から透明エポキシフィルムＤを被せて重ね、６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で加圧することによって、図１０（ｃ）のようにラミネートした。
【００９０】
次に、幅４０μｍ、長さ１１０ｍｍのスリット２２を２５０μｍ間隔で２０本設けたフォトマスク２３を用い、上記のフォトマスク２１と同じ位置に位置合せして、透明エポキシフィルムＤの表面にフォトマスク２３を密着させ、図１０（ｄ）のように、平行光に調整された超高圧水銀ランプにて２０００ｍＪ（＠３６５ｎｍ）の紫外線を照射することによって、透明エポキシフィルムＤのスリット２２に対応する部分を紫外線硬化させた。
【００９１】
そして現像液としてトルエンとフレオン代替の水系洗浄剤（花王（株）製「クリーンスルー」）を用いて現像することによって、透明エポキシフィルムＤの未露光部分を溶解除去し、さらに乾燥することによって、図１０（ｅ）のようにコア表層部６を形成した。コア表層部６はコア１の両側面と上面に密着するように形成されているものであり、このように形成したコア表層部６の側面を顕微鏡観察したところ、多数の荒れが発生していることが確認された。
【００９２】
この後、上記の図６（ｇ）、図６（ｈ）、図７（ａ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）の工程を実施例１と同様に実施して（図７（ｂ）の工程は実施しない）、光電複合基板を得た。
【００９３】
このようにして実施例４で得た光電複合基板について、上記の図１１と同様にして、コア１の導波損失の評価を行なったところ、０．５ｄＢ／ｃｍであって良好な結果が得られた。また、コア１の一方の端面から入射させ、コア１の他方の端面から出射される光をＣＣＤカメラで撮影したところ、コア１の両側面及び上面の近傍において、光の強度が低くなる層が形成されていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る光電複合基板の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は光電複合基板の正面断面図、（ｂ）は光電複合基板の側面断面図、（ｃ）乃至（ｆ）はＣＣＤ撮像素子に結像させて得た像を示す図である。
【図２】本発明に係る光電複合基板の製造方法の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ断面図である。
【図３】本発明に係る光電複合基板の製造方法の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図４】本発明に係る光電複合基板の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は光電複合基板の断面図、（ｂ）乃至（ｅ）はそれぞれコアの拡大図である。
【図５】本発明に係る光電複合基板の製造方法の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ光電複合基板の断面図である。
【図６】実施例における光電複合基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｈ）はそれぞれ正面断面図である。
【図７】実施例における光電複合基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ正面断面図である。
【図８】実施例における光電複合基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ側面断面図である。
【図９】実施例における光電複合基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ断面図である。
【図１０】実施例における光電複合基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ断面図である。
【図１１】光電複合基板の導波損失の評価方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  コア
２  クラッド
２ａ  下部クラッド
２ｂ  上部クラッド
３  ポリマ導波路
４  基板
５  回路
６  コア表層部
１１  コア用ポリマ材料
１２  クラッド用ポリマ材料
１３  低屈折ポリマ材料
１４  表層用ポリマ材料
【図１】
0005580511.tif 000002
【図２】
0005580511.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005580511.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005580511.tif 000007
【図７】
0005580511.tif 000008
【図８】
0005580511.tif 000009
【図９】
0005580511.tif 000010
【図１０】
0005580511.tif 000011
【図１１】
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