(57)【要約】本発明は光導波路用に最適な用シート材を作製するものであり、光導波路用シート材は、プラスチックシート基材中にコア及びクラッドで構成される光導波線材が該シート基材の厚み方向に貫通し、かつ光導波線材が複数本並行に配置されてなることを特徴とし、その作製方法は、複数本の光導波線材をプラスチック基材により融着もしくは圧着させることにより結合させ束を形成させる工程と、光導波線材の束を、該光導波線材の線方向と交差するよう平面がシート状になるように切断してシートを形成する工程とを含む。
2003032035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックシート中にコア及びクラッドで構成される光導波線材が設けられた光導波路用シートであって、
前記光導波線材は、前記プラスチックシートの厚み方向に貫通し、かつ、複数本並行に配置されていることを特徴とする光導波路用シート。
【請求項２】
請求項１に記載の光導波路用シートにおいて、
光導波線材は、その外周が１種以上の熱融着用樹脂で被覆されていることを特徴とする光導波路用シート。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光導波路用シートにおいて、
光導波線材を構成するクラッドは、コアを通過する波長λの光に対する吸光度ε（λ）が０．０１〜４であることを特徴とする光導波路用シート。
【請求項４】
請求項３記載の光導波路用シートにおいて、
光導波線材を構成するクラッドは、コアを通過する波長λの光に対する吸光度ε（λ）が０．１〜２であることを特徴とする光導波路用シート。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光導波路用シートにおいて、
光導波線材の直径が、０．００１ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする光導波路用シート。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光導波路用シートにおいて、
光導波線材は、隣り合う最も近い距離で０．０１μｍ以上離れるように配置されていることを特徴とする光導波路用シート。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光導波路用シートにおいて、
プラスチックシート中に配置された光導波線材の数がプラスチックの表面積１００ｃｍ２当たり２，５００〜４０，０００個であること特徴とする光導波路用シート。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光導波路用シートにおいて、
プラスチックシートの屈折率が、光導波線材のクラッドの屈折率よりも小さいことを特徴とする光導波路用シート。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光導波路用シートにおいて、
プラスチックシートが、ウレタン系樹脂であることを特徴とする光導波路用シート。
【請求項１０】
複数本の光導波線材をプラスチック基材により融着もしくは圧着させることにより結合させ束を形成させる工程と、
光導波線材の束を、該光導波線材の線方向と交差するよう平面がシート状になるように切断してシートを形成する工程とを含むことを特徴とする光導波路用シートの製造方法。
【請求項１１】
シート材に対して活性エネルギー線樹脂層を形成させる工程と、
形成された活性エネルギー線樹脂層の表面からコア及びクラッドで構成される光導波線材が、該シート材の厚み方向に貫通し、かつ光導波線材が複数本並行に配置されるように、マスクを介して、もしくは直接に活性エネルギー線を照射する工程とを含むことを特徴とする光導波路用シートの製造方法。
【請求項１２】
ポジ型樹脂組成物を塗布したシート材に対して、
加熱してポジ型樹脂組成物を架橋させる工程と、
架橋させたポジ型樹脂被膜の表面から活性エネルギー線を直接もしくはマスクを介して照射し、照射部分の架橋を切断する工程と、
架橋が切断された部分を含めて全体を加熱する工程とを含むことを特徴とする光導波路用シートの製造方法。
【請求項１３】
ネガ型樹脂被膜を塗布したシート材に対して、
活性エネルギー線を直接もしくはマスクを介して照射し、照射部分に架橋を形成する工程と、
加熱を行い、未架橋部分を硬化させるとともに発泡又は重合体微粒子の配合などにより未架橋部分の屈折率が架橋部よりも低くなるように調整する工程とを含むことを特徴とする光導波路用シートの製造方法。
【請求項１４】
ネガ型樹脂被膜を塗布したシート材に対して、
活性エネルギー線を直接もしくはマスクを介して照射することをその強度を変えて２回行い、架橋密度の違いにより光の屈折率の違いを生じさせてコアとクラッドの効果を発現させ、前記シート材の厚み方向に貫通し、かつ光導波線材が複数本並行に配置された光導波線材を形成することを特徴とする光導波路用シートの製造方法。
【請求項１５】
光照射により屈折率が調整されるシート材に対して、表面から活性エネルギー線を直接もしくはマスクを介して照射する工程を含むことを特徴とする光導波路用シートの製造方法。
【請求項１６】
光照射により屈折率が調整されるシート材に対して、活性エネルギー線を直接もしくはマスクを介して照射することをその強度を変えて２回行い、光の屈折率の違いを生じさせてコアとクラッドの効果を発現させ、前記シート材の厚み方向に貫通し、かつ光導波線材が複数本並行に配置された光導波線材を形成することを特徴とする光導波路用シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、プラスチックシート基材中にコア及びクラッドで構成される光導波線材が該シート基材の厚み方向に貫通し、かつ光導波線材が複数本並行に配置されてなる光導波路用シート材及びその製造方法に関するものである。
背景技術
近年、電子機器の多機能化、小型軽量化に伴い、半導体分野においてはチップの上に光集積回路を作る技術開発が行われている。例えば、超微細技術を使ってシリコンの中に極めて小さな光の通り道（光導波路用）を作り込み、光を直角に曲げたり、光を電気信号に変えずにそのまま信号処理する光集積回路の開発が行われているが、光の漏れ、光直進性の問題や製造が面倒であるといった問題点が残されている。
発明の開示
本発明は上記した従来からの問題点を改良するためになされたものである。
そこで本発明者等は、上記した問題点を解消すべく鋭意研究を行った結果、プラスチックシート基材中にコア及びクラッドで構成される光導波線材が該シート基材の厚み方向に貫通し、かつ光導波線材が複数本並行に配置させてなる光導波路用シート材が、従来からの問題点を解消できるものであることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、プラスチックシート基材中にコア及びクラッドで構成される光導波線材が該シート基材の厚み方向に貫通し、かつ、光導波線材が複数本並行に配置されてなる光導波路用シート材、並びにその光導波路用シート材の製造方法、並びに基板上にコアとクラッドで構成される光導波路用を形成した導波路型光回路において、光導波路用の一部もしくは全部に上記の光導波路用シート材を用いる光回路に係わる。
発明を実施するための最良の形態
次に、本発明の一実施の形態について説明する。
Ｆｉｇ．１（ａ）及びＦｉｇ．１（ａ’）は、本発明に係わる光導波路用シート１００及び１００’を側面（厚み）方向から見た断面図である。Ｆｉｇ．１（ｂ）及びＦｉｇ．１（ｂ’）は、光導波路用シート１００及び１００’を上面方向から見た平面図である。これらのうち、Ｆｉｇ．１（ａ）及びＦｉｇ．１（ｂ）は光導波線材の本数の少ない光導波路用シート１００を示し、また、Ｆｉｇ．１（ｂ）及びＦｉｇ．１（ｂ’）は本数の多い光導波路用シート１００’を示す。
Ｆｉｇ．１に示すように、光導波路用シート１００、１００’はコア１０２、１０２’及びクラッド１０３、１０３’で構成される光導波線材がプラスチックシート１０１、１０１’中に配置されている。光導波線材は、プラスチックシート１０１、１０１’の厚み方向に貫通し、かつ、複数本並行に配置されている。
光導波線材を構成するコア１０２、１０２’及びクラッド１０３、１０３’としては従来から公知のものを使用することができる。コア１０２、１０２’の屈折率はクラッド１０３、１０３’の屈折率よりも高い材料が使用される。また、プラスチックシート１０１、１０１’自体がクラッド１０３、１０３’として作用するような構成の場合には、コア１０２、１０２’の屈折率がプラスチックシート１０１、１０１’の屈折率よりも高いものとなる感エネルギー線のプラスチックシート１０１、１０１’を使用することができる。
光導波線材を構成するクラッドについて述べると、隣設する光導波線材からの信号干渉を防止するため、および、入射光サイズがコアに比べて大きい場合や光軸ズレが生じた場合の信号干渉を防止するために、光導波線材を構成するクラッドは入射光を吸光する材質であることが望ましい。具体的には、コアを通過する波長λの光に対する吸光度ε（λ）が０．０１〜４、であることが好ましく、より好ましくは０．１〜２である。
光導波線材は、光導波線材の外周に１種以上の光ファイバ用樹脂で被覆されてなる被覆光導波線材であってもかまわない。
光導波線材は、直径が、０．００１ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．００３ｍｍ〜１．５ｍｍである。
光導波線材において、並行に配置された隣り合う導波線材同士の最も近い距離で０．０１μｍ以上離れていることが好ましく、より好ましくは０．１μｍ〜１００μｍ離れていることである。
光導波路用シート１００、１００’において、プラスチックシート基材中に配置された光導波線材の数がプラスチックの表面積１００ｃｍ２当たり２，５００〜４０，０００個、好ましくは１，０００〜２０，０００個であることが望ましい。
プラスチックシート１０１、１０１’は、特に制限されないが、ビニルエーテル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコン系樹脂、フッソ系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリベンゾオキサゾン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フェノール系樹脂、シアネート系樹脂、ビスマレイミド系樹脂及びこれらの２種以上の混合樹脂やお互いに化学結合させてなる変性樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、フッソ化または重水素化されていてもよい。
Ｆｉｇ．２に本発明に係わる光導波路用シート材の製造方法を示す。
本製造方法は、複数本の光導波線材をプラスチック基材により融着もしくは圧着させることにより結合させ束を形成させる工程と、
光導波線材の束を、該光導波線材の線方向と交差するよう平面がシート状になるように切断してシートを形成する工程とを含む。
Ｆｉｇ．２（ａ）は、複数本の光導波線材の側面断面図であり、Ｆｉｇ．２（ｂ）は、その光導波線材の束を固定化材料（例えば熱可塑性樹脂）で固定化させる側面断面図である。Ｆｉｇ．２（ｃ）は、固定化された光導波線材の束をシート状になるようにダイシング（カッテング）してシート化させる側面断面図、Ｆｉｇ．２（ｄ）は完成した光導波路用シートの側面断面図である。
Ｆｉｇ．２（ａ）に示されるコア１０２及びクラッド１０３（Ｆｉｇ．１参照）からなる光導波線材２０１は、Ｆｉｇ．２（ｂ）に示されるように固定化材料２０３により複数本束ねられて光導波線材束２０２とされる。この後、Ｆｉｇ．２（ｃ）に示されるようにダイシング（カッティング）により切り出されて光導波路用シート２０３とされ、Ｆｉｇ．２（ｄ）に示される光導波路用シートとされる。
上記の製造方法において、製造工程は連続式であっても、非連続式（バッチ式）であっても、どちらでも構わない。また、カッティング後に端面を研磨加工することとしてもよい。
また、光導波線材２０１を固定化材料（例えば熱可塑性樹脂）２０３で固定化する方法として、光導波線材２０１の外周に融着用樹脂（熱成型用樹脂）を予め被覆しておき、次いで束ねた光導波線材２０１を加熱、加圧成型して光導波線材２０１のプラスチック成型物を製造したり、また、光導波線材２０１と熱成型加工用の樹脂とを成型樹脂加工してプラスチック成型物を製造することができる。
更に、上記光導波線材２０１の束を活性エネルギー線（光、紫外線、放射線など）、熱線（赤外線など）等により硬化する樹脂を固定化材料２０３として使用して、次いでこれらの硬化性樹脂を硬化させることも可能である。
次に、本発明による光導波路用シート材の他の製造方法について説明する。
本製造方法は、
（１）活性エネルギー線樹脂層を形成させる工程、
（２）形成された活性エネルギー線樹脂層の表面からコア及びクラッドで構成される光導波線材が、該シート基材の厚み方向に貫通し、かつ光導波線材が複数本並行に配置されるように、マスクを介して、もしくは直接に活性エネルギー線を照射してなる方法である。
上記した方法として、ポジ型とネガ型による光導波路用シート材の製造方法が挙げられる。
まず、ポジ型に製造方法について、その製造過程を段階的に示すＦｉｇ．３を参照して以下に説明する。
まず、Ｆｉｇ．３（ａ）に示すように、必要に応じて離型性フィルムなどの基材表面にポジ型（感光性、感熱性など）樹脂組成物を塗布したシート材３０１を用意する。
次に、Ｆｉｇ．３（ｂ）に示すように、シート材３０１を加熱してポジ型樹脂組成物を架橋させる。
次に、Ｆｉｇ．３（ｃ）に示すように、架橋させたポジ型樹脂被膜の表面から活性エネルギー線をマスク３０２を介して（もしくは直接）照射する。
次に、加熱してＦｉｇ．３（ｄ）に示す状態とする。
上記のポジ型による方法は、ポジ型感光性塗膜を加熱硬化させた塗膜に紫外線又は可視光線を照射して露光を行い、照射した部分の架橋を切断する。これにより照射部と未照射部とで形成される硬化部と部分硬化との塗膜の架橋密度との違いにより光の屈曲率の違いを生じさせてコアとクラッドの効果を発現させることにより光導波線材と同じものを形成させるものである。ポジ型樹脂組成物としては従来から公知のものを特に制限なしに使用することができる。
次に、ネガ型に製造方法について、その製造過程を段階的に示すＦｉｇ．４を参照して以下に説明する。
まず、Ｆｉｇ．４（ａ）に示すように、未硬化のネガ型樹脂被膜４０１を用意する。
次に、Ｆｉｇ．４（ｂ）に示すように、ネガ型樹脂被膜の表面から活性エネルギー線をマスク４０２を介して（もしくは直接）照射することにより、Ｆｉｇ．４（ｃ）に示されるように、照射部に架橋部４０３が形成された状態とする。
次に、加熱を行い、Ｆｉｇ．４（ｄ）に示すように、未架橋部分４０４が硬化すると共に発泡（発泡剤配合）又は重合体微粒子を配合するなどにより未架橋部分４０４の屈折率が架橋部４０３よりも低くなるように調整する。
ネガ型の製造方法は、ネガ型被膜に照射を行い、次いで異なる部分を硬化及び屈折率低下処理を行う方法であって、これらの被膜部分に光の屈曲率の違いを生じさせてコアとクラッドの効果を発現させることにより光導波線材と同じものを形成させるものである。
また、上記した以外に、ネガ型被膜を１段目露光を行い、次いで異なる部分に２段目露光を行う方法としてもよい。１段目と２段目との露光強度を変えることにより、塗膜の架橋密度の違いにより光の屈折率の違いを生じさせてコアとクラッドの効果を発現させることにより光ファイバ材と同じものを形成させるこができる。
また、光照射により、屈折率を部分的に調整し、これにより光を閉じ込めて透過させる技術が例えば特開平１１−４４８２７号公報や特開２０００−２８１４２１号公報に開示されており、これらの技術を図３および図４に示した製造方法に適用して光の屈折率の違いを生じさせてコアとクラッドの効果を発現させることにより光ファイバ材と同じものを形成させることができる。
本発明の光導波路用シートは、発光用シート材及び受光用シート材として使用して光を結合させるものに使用したり、また、基板上にコアとクラッドで構成される光導波路用を形成した導波路型光回路において、光導波路用の一部もしくは全部に本発明の光導波路用シートを用いることができる。
Ｆｉｇ．５は、電子・フォトニクスデバイスに設けられた発光素子と実装基板に設けられた受光素子との間に本発明による光導波路用シートを設置したものである。
実装基板５０３上に、本発明による光導波路用シート５０１を搭載し、面発光レーザなどの発光素子５０２と受光素子５０６を介して超高速演算を行なう電子・フォトニクスデバイス５０４および実装基盤５０３と接続されている。実装基板５０３に必要な発光量に制御された発光素子５０２からの出力光を受光素子に供給することにより光回路が形成されている。
Ｆｉｇ．６は、本発明の光導波路用シートを使用して光配線回路を形成した応用例を示す図である。
プリント基板６０１上には、半田バンプ６１０を介してＬＳＩチップ６０１，６０６が搭載されている。ＬＳＩチップ６０１，６０６のそれぞれには発光素子および受光素子からなる光素子部６０２，６０７が一部に形成されており、該光素子部６０２，６０７は本発明による光導波路用シート６０４，６０５を介してプリント基板６０１の外部に設けられた高速光バスライン６０９と接続され、主に、信号伝送が行なわれている。また、ＬＳＩチップ６０１，６０６はプリント基板６０１上でも低速メタルライン６０８を介して接続されており、主に電力を含む大電流の信号の伝送が行なわれている。
【図面の簡単な説明】
Ｆｉｇ．１は、本発明に係わる光導波路用シート材の側面（厚み）及び上面方向から見た断面図である。
Ｆｉｇ．２は、本発明に係わる光導波路用シート材の製造方法を示す。
Ｆｉｇ．３は、本発明に係わるポジ型による光導波路用シート材の製造方法を示す。
Ｆｉｇ．４は、本発明に係わるネガ型による光導波路用シート材の製造方法を示す。
Ｆｉｇ．５は、本発明に係わる光導波路用シート材の用途例を示す。
Ｆｉｇ．６は、本発明に係わる光導波路用シート材の用途例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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