(57)【要約】【課題】簡単且つ安価に長尺物を製造可能な高分子光導波路の製造方法の提供。【解決手段】一定間隔を介して並べた２本の線材を包囲するとともに該線材間に下クラッド部を連設する孔形状を持つダイスを用い、該ダイスの孔内にクラッド材料を供給しつつ、両側に線材を通して引き出し、該クラッド材料を硬化させて、２本の線材を包囲するとともに線材間に連設された透明樹脂からなる下クラッド部を形成する工程（Ａ）と、下クラッド部の一方の面上に、コア材料を塗布して硬化させ、下クラッド部よりも屈折率の高い透明樹脂からなる少なくとも１個のコア部を形成する工程（Ｂ）と、下クラッド部の一方の面上に、コア部を包囲するようにクラッド材料を塗布して硬化させ、上クラッド部を形成して高分子光導波路を得る工程（Ｃ）とを有する高分子光導波路の製造方法。【選択図】図１
2008241835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定間隔を介して並べた２本の線材を包囲するとともに該線材間に下クラッド部を連設する孔形状を持つダイスを用い、該ダイスの孔内にクラッド材料を供給しつつ、両側に線材を通して引き出し、該クラッド材料を硬化させて、２本の線材を包囲するとともに線材間に連設された透明樹脂からなる下クラッド部を形成する工程（Ａ）と、
次いで、下クラッド部の一方の面上に、コア材料を塗布して硬化させ、下クラッド部よりも屈折率の高い透明樹脂からなる少なくとも１個のコア部を形成する工程（Ｂ）と、
次いで、下クラッド部の一方の面上に、コア部を包囲するようにクラッド材料を塗布して硬化させ、上クラッド部を形成して高分子光導波路を得る工程（Ｃ）とを有することを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記コア材料とクラッド材料とが紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ｂ）でコア材料を塗布する際に、コア材料をインクジェット法又はディスペンサ塗布法によって塗布することを特徴とする請求項１又は２に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項４】
前記工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）終了後の中間体をダイスに通してクラッド材料を塗布し、該クラッド材料を硬化させることにより行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項５】
前記工程（Ａ）〜工程（Ｃ）を一つのラインで連続して実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項６】
前記クラッド材料の粘度が製造時の樹脂保温温度において５００〜１００００ｃｐｓであり、さらに、コア材料の粘度が製造時の樹脂保温温度において３０００００ｃｐｓ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光情報処理などで用いられる高分子光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光インターコネクション用途として、高分子型の導波路構造が多く検討されている。高分子光導波路の製造方法としては、フォトリソグラフィーや反応性イオンエッチング等を用いてコア部を形成する方法が一般的である（特許文献１〜２参照。）。
しかし、これら従来の方法では、複雑な工程のため、製造コストの面で難点を有するものであった。
【０００３】
一方、近年、高分子光導波路の新しい製造方法として、ナノインプリント方法（特許文献３〜４参照。）など製造コストに優れた方法が提案されている。ナノインプリント方法としては、ナノメールオーダーで樹脂をモールドと基板とで挟み込み、モールドに形成されたパターンを樹脂に転写する技術である。その具体的な手法は、次の通りである。
【０００４】
（１）表面に所望のコアパターンを有するモールドを作製する工程（モールド作製工程）、
（２）基板上に高分子材料（下クラッド材料）を塗布形成する工程（下クラッド形成工程）、
（３）モールドを下クラッド材料にプレスし、熱硬化または光硬化させ、コアパターンを転写させる工程（コアパターン形成工程）、
（４）コア材料をコアパターンに注入し硬化させる工程（コア形成工程）、
（５）上クラッド剤を塗布、硬化させる工程（上クラッド形成工程）。
【０００５】
さらに、コア部の形成方法として、インクジェット方式（特許文献５参照。）やディスペンサ方式（特許文献６〜７参照。）なども提案されている。これら工法により、コア部の形成が大幅に簡易化された。
【特許文献１】特開平６−３４７６５８号公報
【特許文献２】特開平８−３０４６５０号公報
【特許文献３】特開２００６−１１２１１号公報
【特許文献４】特開２００６−１１２７４号公報
【特許文献５】特開２００２−３０３７５１号公報
【特許文献６】特開平６−８２６４３号公報
【特許文献７】米国特許第５５３４１０１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した通り、高分子光導波路の製造において、ナノインプリント工法やインクジェット、ディスペンサ方式などを用いることによってコア部を形成する工程が大幅に短縮された。しかしながら、クラッドの形成の簡易化に関する提案はあまり多くなされておらず、製造コストの削減の余地が残る。
また、従来の製造方法では、導波路を形成する基板の大きさによって、導波路長が制限されており、長尺の導波路を製造するのは困難である。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、簡単且つ安価に長尺物を製造することが可能な高分子光導波路の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、一定間隔を介して並べた２本の線材を包囲するとともに該線材間に下クラッド部を連設する孔形状を持つダイスを用い、該ダイスの孔内にクラッド材料を供給しつつ、両側に線材を通して引き出し、該クラッド材料を硬化させて、２本の線材を包囲するとともに線材間に連設された透明樹脂からなる下クラッド部を形成する工程（Ａ）と、
次いで、下クラッド部の一方の面上に、コア材料を塗布して硬化させ、下クラッド部よりも屈折率の高い透明樹脂からなる少なくとも１個のコア部を形成する工程（Ｂ）と、
次いで、下クラッド部の一方の面上に、コア部を包囲するようにクラッド材料を塗布して硬化させ、上クラッド部を形成して高分子光導波路を得る工程（Ｃ）とを有することを特徴とする高分子光導波路の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記コア材料とクラッド材料とが紫外線硬化型樹脂であることが好ましい。
【００１０】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記工程（Ｂ）でコア材料を塗布する際に、コア材料をインクジェット法又はディスペンサ塗布法によって塗布することが好ましい。
【００１１】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）終了後の中間体をダイスに通してクラッド材料を塗布し、該クラッド材料を硬化させることにより行うことが好ましい。
【００１２】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記工程（Ａ）〜工程（Ｃ）を一つのラインで連続して実施することが好ましい。
【００１３】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記クラッド材料の粘度が製造時の樹脂保温温度において５００〜１００００ｃｐｓの範囲であり、さらに、コア材料の粘度が製造時の樹脂保温温度において３０００００ｃｐｓ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製造方法では、一定間隔を介して並べた２本の線材を連結するように下クラッド部を形成し、その一方の面上にコア部を形成し、さらにコア部を覆うように上クラッド部を設けることにより、製造工程を簡略化、連続化できるため、従来の製造方法よりも製造コストをさらに低減することが可能である。
また、連続して生産できるため、長尺の高分子導波路を作ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一般的な光ファイバテープ心線の製造方法としては、特開２００６−１７８００３号公報に開示されているような連続的な樹脂押出し工程が知られており、高分子光導波路についても同じ製造方法が使用できれば、製造工程の簡易化、長尺導波路の形成が可能である。そこで本発明では、単純な製造工程で、長尺の導波路を形成できる高分子光導波路構造、製造方法を提案する。
【００１６】
（製造する高分子光導波路の構造）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の高分子光導波路の製造方法によって製造される高分子光導波路の一例を示す断面図である。図１中、符号１は高分子光導波路、２はコア部、３はクラッド部、４は支持用ダミー線材、５は導波路層、Ａは導波路層５の厚さ、Ｂは中央部幅である。
【００１７】
この高分子光導波路１は、中央部に設けられた透明高分子材料からなる１個以上のコア部２（図１の例示では５個）と、その周囲に設けられコア部２よりも屈折率の低い透明高分子材料からなるクラッド部３とからなる導波路層５と、その両端部に設けられ、前記導波路層５を支持する支持用ダミー線材４とを有する構成になっている。この高分子光導波路１は、クラッド部３がコア部２を囲むとともに、支持用ダミー線材４を囲んで形成され、それによって両側の支持用ダミー線材４と中央部の導波路層５とが一体化されている。
【００１８】
コア部２とクラッド部３とを構成している透明高分子材料としては、従来から高分子光導波路材料として適用されている樹脂を使用することができ、例えば、光透過性の高いアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフィン系、ポリカーボネートなどが挙げられる。より好ましくは、製造性の面で優れているアクリル、エポキシ、ウレタン系の紫外線硬化型樹脂が好ましい。これら樹脂の屈折率は、コア用の屈折率がクラッド用樹脂の屈折率よりも０．０１以上大きいことが好ましい。
【００１９】
支持用ダミー線材４としては、光ファイバ心線、鋼線、アラミド繊維などが挙げられる。
【００２０】
また、各部の寸法としては、コア部２の幅・高さが５〜２００μｍの範囲、導波路層厚さＡが５０〜３００μｍの範囲、支持用ダミー線材４の外径が１００〜５００μｍの範囲であることが望ましい。
【００２１】
（高分子光導波路の製造方法）
本発明の製造方法は、一定間隔を介して並べた２本の線材を包囲するとともに線材間に下クラッド部を連設する孔形状を持つダイスを用い、該ダイスの孔内にクラッド材料を供給しつつ、両側に線材を通して引き出し、該クラッド材料を硬化させて、２本の線材を包囲するとともに線材間に連設された透明樹脂からなる下クラッド部を形成する工程（Ａ）と、
次いで、下クラッド部の一方の面上に、コア材料を塗布して硬化させ、下クラッド部よりも屈折率の高い透明樹脂からなる少なくとも１個のコア部を形成する工程（Ｂ）と、
次いで、下クラッド部の一方の面上に、コア部を包囲するようにクラッド材料を塗布して硬化させ、上クラッド部を形成して高分子光導波路を得る工程（Ｃ）とを有することを特徴としている。
【００２２】
図２〜図５を参照して、本発明の高分子光導波路の製造方法を具体的に説明する。
図２は下クラッド部３を形成する工程（Ａ）を示す断面図、図３はコア部２を形成する工程（Ｂ）を示す断面図、図４は上クラッド部３を形成して高分子光導波路を得る工程（Ｃ）を示す断面図である。
また、図５は、本発明の高分子光導波路の製造方法における工程（Ａ）〜（Ｃ）を連続して行う製造ラインを示す構成図であり、図５中、符号１０は線材送出し機、１１は第１のダイス、１２は第１のＵＶランプ、１３はインクジェット又はディスペンサによるコア材料塗布手段、１４は第２のＵＶランプ、１５は第２のダイス、１６は第３のＵＶランプ、１７は巻取り機である。
【００２３】
工程（Ａ）：下部クラッド部の形成
まず、図２に示すように、２本の支持用ダミー線材４を包囲するとともに線材間をつなぐように下クラッド部３が設けられた構造を作製する。この下クラッド部３として紫外線硬化型樹脂を用いる場合、液状のクラッド材料をダイスコーティングにより被膜して図２のような構造を形成させ、その直後にＵＶランプ１２にてクラッド材料を硬化させる。このクラッド材料の粘度は、製造時の樹脂保温温度において、５００〜１００００ｃｐｓであることが望ましい。クラッド材料の粘度が５００ｃｐｓ以下の場合、２本の支持用ダミー線材４の間に下クラッド部３を図２のように形成させることが難しくなり、逆に、１００００ｃｐｓ以上であると、導波路層厚さＡが長手方向で大きく変動する要因となる。
【００２４】
工程（Ｂ）：コアの形成
次に、図３に示すように、下クラッド部３の表面にコア材料を塗布し、硬化させてコア部２を形成する。このコア材料は、インクジェット、もしくは、ディスペンサにより塗布される。コア材料として紫外線硬化型樹脂を用いる場合、インクジェット又はディスペンサを用いて液状コア材料を塗布し、塗布直後にＵＶランプ１４にて液状コア材料を硬化させる。コア材料の粘度は、製造時の樹脂保温温度において、３０００００ｃｐｓ以下であることが望ましい。３０００００ｃｐｓ以上であると、インクジェット又はディスペンサのノズル先端部において目詰まりが起こり、吐出が安定しない場合がある。
【００２５】
工程（Ｃ）：側面・上クラッド部の形成
コア部２形成後、図４のように、コア配置面方向にクラッド材料を塗布し、硬化させてコア部２を被覆するクラッド部３を形成する。このクラッド部３として紫外線硬化型樹脂を用いる場合、液状のクラッド材料をダイスコーティングにより被膜し、その直後にＵＶランプ１６にて硬化させる。クラッド材料の粘度は、製造時の樹脂保温温度において、５００〜１００００ｃｐｓの範囲であることが望ましい。
【００２６】
前述した工程（Ａ）〜工程（Ｃ）は、図５に例示するような製造ラインにおいて、線材送出し機１０と巻取り機１７との間で順次実施することができ、これにより長尺の高分子光導波路１を連続的に製造することができる。図５に示す製造ラインでは、クラッド材料とコア材料とを紫外線硬化型樹脂とし、クラッド材料の塗布をダイス１１，１５を用いたダイスコーティングにより行うとともに、コア材料の塗布をインクジェット又はディスペンサを用いて行う場合を示している。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
コア材料、クラッド材料にエポキシ系の紫外線硬化型樹脂（溶剤型）を採用した。コア材料の粘度は１００００ｃｐｓ（３５℃）、クラッド材料の粘度は１１００ｃｐｓ（３５℃）とした。支持用ダミー線材としては、φ２５０μｍの光ファイバを採用した。下クラッド部の形成は、ダイスコーティングにより３５℃に保温した液状クラッド材料を被覆し、ＵＶランプにて紫外線照射量２０００ｍＪ／ｃｍ２以下でＵＶ照射して硬化させた。さらに、溶剤を飛ばすために、ＵＶランプの後に加熱装置を設けた。加熱条件は２００℃２０秒とした。続いて、コア材料の塗布にはディスペンサ装置を用いた。ディスペンサのノズルの先端部は、管内径が０．１ｍｍ、管外径が０．２ｍｍのものを使用した。下クラッド部形成工程と同様、ディスペンサ塗布直後、ＵＶランプと加熱装置を設け、ＵＶ照射後に加熱してコア部を形成した。紫外線照射量は２０００ｍＪ／ｃｍ２、加熱条件は２００℃、２０秒とした。最後に、上・側面クラッド部の形成は、下クラッド部と同一の工程で実施した。これらの形成は一連の工程とし、引き取り線速は２０ｍ／ｍｉｎとした。完成した高分子光導波路は、コア幅１５０μｍ、コア高さ８０μｍ、導波路層厚さＡが１１０μｍであり、長手方向に断面形状が均一であった。
【００２８】
（実施例２）
コア材料、クラッド材料にアクリル系の紫外線硬化型樹脂（溶剤型）を採用した。コア材料の粘度は５０００ｃｐｓ（３５℃）、クラッド材料の粘度は２５００ｃｐｓ（３５℃）とした。製造方法は、実施例１と同一である。完成した高分子光導波路は、コア幅１６０μｍ、コア高さ７０μｍ、導波路層厚さＡが１００μｍであり、長手方向に断面形状が均一であった。
【００２９】
（実施例３）
コア材料にエポキシ系の紫外線硬化型樹脂（溶剤型）、クラッド材料にフッ素系の紫外線硬化型樹脂（無溶剤型）を採用した。コア材料の粘度は１００００ｃｐｓ（３５℃）、クラッド材料の粘度は１００００ｃｐｓ（３５℃）とした。なお、クラッド材料は無溶剤型であるため、紫外線照射後の加熱は不要であり、それ以外の製造条件は実施例１と同一とした。完成した高分子光導波路は、コア幅１２０μｍ、高さ９０μｍ、導波路層厚さＡが１１０μｍであり、長手方向に断面形状が均一であった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の製造方法により製造された高分子光導波路の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法の工程（Ａ）を示す断面図である。
【図３】本発明の製造方法の工程（Ｂ）を示す断面図である。
【図４】本発明の製造方法の工程（Ｃ）を示す断面図である。
【図５】本発明の高分子光導波路の製造方法における工程（Ａ）〜（Ｃ）を連続して行う製造ラインを示す構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…高分子光導波路、２…コア部、３…クラッド部、４…支持用ダミー線材、５…導波路層、１０…線材送出し機、１１…第１のダイス、１２…第１のＵＶランプ、１３…コア材料塗布手段、１４…第２のＵＶランプ、１５…第２のダイス、１６…第３のＵＶランプ、１７…巻取り機。
【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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