(57)【要約】【課題】簡便かつ低コストで、生産性が向上した高分子光導波路の製造方法を提供すること。【解決手段】１）光導波路用凸部が形成された原盤から鋳型を作製する工程、２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、３）クラッド用フィルム基材に鋳型を密着させ、鋳型の一端にコアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させたものを、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わるように回転させて、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上にクラッド層を形成する工程、を有する高分子光導波路の製造方法。【選択図】　図２
2004069955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）光導波路用凸部が形成された原盤に鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材に鋳型を密着させ、鋳型の一端にコアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を接触させたものを、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わるように回転させて、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上にクラッド層を形成する工程、
を有する高分子光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記鋳型に紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂の液貯り部が形成され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３）の工程において、クラッド用フィルム基材と鋳型を密着させたものをその上に置いた場合、クラッド用フィルム基材及び鋳型が、回転軸に直交する平面に対し１°〜４５°の角度となるような回転部材により回転させ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４】
前記３）の工程において、透孔が設けられたクラッド用フィルム基材に鋳型を密着させたものを真空引き可能な回転部材の上に置き、真空引きによりフィルム基材と鋳型の両方を回転部材に密着させフィルム基材と鋳型の両方が動かないようにさせ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５】
前記クラッド層の形成が、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を塗布した後硬化させることによる請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項６】
前記クラッド層の形成が、クラッド用のフィルムを該フィルムと近い屈折率をもつ接着剤により貼り合わせることによる請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記鋳型形成用樹脂材料の層が硬化性シリコーン樹脂を硬化した層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８】
前記鋳型の表面エネルギーが１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍ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９】
前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が１５〜８０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１０】
前記鋳型の表面粗さが０．５μｍ以下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１１】
前記鋳型の厚さが０．１ｍｍ〜５０ｍｍ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１２】
前記クラッド用フィルム基材の屈折率が１．５５以下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１３】
前記クラッド用フィルム基材が脂環式オレフィン樹脂フイルム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１４】
前記脂環式オレフィン樹脂フイルムが主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖に極性基をもつ樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１３に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項１５】
前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓ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１６】
前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させたときの体積変化が１０％以下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１７】
前記クラッド層の屈折率がクラッド用フィルム基材と同じ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１８】
コアの径が１０μｍ〜５００μｍの範囲に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１９】
紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化物の屈折率が１．５５以上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２０】
前記クラッド用フィルム基材及びクラッド層とコアの屈折率差が０．０２以上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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路、特にフレキシブルな高分子光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高分子導波路の製造方法としては、（１）フイルムにモノマーを含浸させてコア部を選択的に露光して屈折率を変化させフイルムを張り合わせる方法（選択重合法）、（２）コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエチングを用いてクラッド部を形成する方法（ＲＩＥ法）、（３）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法（直接露光法）、（４）射出成形を利用する方法、（５）コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等が提案されている。
然し、（１）の選択重合法はフイルムの張り合わせに問題があり、（２）や（３）の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、（４）の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、（５）の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないと言う問題がある。
現在、性能的に優れた実用的な方法は、（２）や（３）の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして（１）ないし（５）のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しうるものではない。
【０００３】
また、高分子光導波路を製造する方法として、キャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板（クラッド）にコア用のポリマー前駆体材料を充填し、その後硬化させてコア層を作り、その上に平面基板（クラッド）を貼り合わせる方法が知られているが、この方法ではキャピラリー溝にだけでなく、パターン基板と平面基板の間にも全面的にポリマー前駆体材料が薄く充填され硬化されてコア層と同じ組成の薄い層が形成される結果、この薄い層を通って光が漏洩してしまうという問題があった。
この問題を解決する方法の１つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後減圧して、モノマー（ジアリルイソフタレート）溶液をキャピラリーに充填して、高分子光導波路を製造する方法を提案した（特許公報３１５１３６４号明細書）。この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。しかし、この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、高分子光導波路の透過損失が大きくなるという問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産にはむかず、その結果コスト低下を期待することはできない。また、クラッドとして厚さがｍｍオーダーあるいは１ｍｍ以下のフィルムを用いる高分子光導波路の製造に適用することは不可能である。
【０００４】
また、最近、ハーバード大学のＧｅｏｒｇｅ　Ｍ．　Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓらは、ナノ構造を作る新技術として、ソフトリソグラフィーの一つとして毛細管マイクロモールドという方法を提唱している。これは、フォトリソグラフィーを利用してマスター基板を作り、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の密着性と容易な剥離性を利用してマスター基板のナノ構造をＰＤＭＳの鋳型に写し取り、この鋳型に毛細管現象を利用して液体ポリマーを流し込んで固化させる方法である。ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ　ＡＭＥＲＩＣＡＮ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２００１（日経サイエンス２００１年１２月号）に詳しい解説記事が記載されている。
【０００５】
又はバード大学のＧｅｏｒｇｅ　Ｍ．　ＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓのグループのＫｉｍ　Ｅｎｏｃｈらによって毛細管マイクロモールド法に関する特許が出願されている（米国特許６３５５１９８号明細書）。
しかし、この特許に記載の製造方法を高分子光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。
【０００６】
また、ＩＢＭチュリッヒ研究所のＢ．　ＭｉｃｈｅｌらはＰＤＭＳを用いた高解像度のリソグラフィー技術を提案しており、この技術により数十ｎｍの解像力が得られると報告している。詳しい解説記事は、ＩＢＭ　Ｊ．　ＲＥＶ．　＆　ＤＥＶ．　ＶＯＬ．　４５　ＮＯ．　５　ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ　２００１に記載されている。
このように、ＰＤＭＳを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である
【０００７】
しかしながら、前記のごときマイクロモールド法を用いて光導波路を作製すると、硬化時の体積収縮率を小さくする（したがって透過損失を小さくする）ことと、充填を容易にするために充填液体（モノマー等）を低粘度化することを両立させえない。したがって、透過損失を小さくすることを優先的に考慮すると、充填液体の粘度をある限度以下にすることができず、充填速度が遅くなり、量産は望めない。また前記のマイクロモールド法は、基板としてガラスやシリコン基板を用いることが前提になっており、フレキシブルなフィルム基材を用いることは考慮されていない。
【０００８】
これに対して本発明者等は、特願２００２−１８７４７３号として、フィルム基材に光導波路を設けたフレキシブル高分子光導波路を作製する方法を提案した。この方法は、製造工程が極めて単純化されたもので、容易に高分子光導波路を作製することができ、従来の高分子光導波路の製造方法に比較し、非常に低コストで高分子光導波路を作製することができる。しかしながら、鋳型凹部に硬化性樹脂を充填する時間を短くし、より効率のよい製造方法とすることに関しては更に改善の余地を残すものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のごとき問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便かつ低コストで、生産性が向上した高分子光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）１）光導波路用凸部が形成された原盤に鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端に、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を接触させたものを、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わるように回転させて、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上にクラッド層を形成する工程、
を有する高分子光導波路の製造方法。
【００１１】
（２）前記鋳型に紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂の液貯り部が形成されることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（３）前記３）の工程において、クラッド用フィルム基材と鋳型を密着させたものをその上に置いた場合、クラッド用フィルム基材及び鋳型が、回転軸に直交する平面に対し１°〜４５°の角度となるような回転部材により回転させることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（４）前記３）の工程において、透孔が設けられたクラッド用フィルム基材に鋳型を密着させたものを真空引き可能な回転部材の上に置き、真空引きによりフィルム基材と鋳型の両方を回転部材に密着させフィルム基材と鋳型の両方が動かないようにさせることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（５）前記クラッド層の形成が、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を塗布した後硬化させることによる前記（１）に記載の光導波路の製造方法。
（６）前記クラッド層の形成が、クラッド用のフィルムを該フィルムと近い屈折率をもつ接着剤により貼り合わせることによる前記（１）に記載の光導波路の製造方法。
（７）前記鋳型形成用樹脂材料の層が硬化性シリコーン樹脂を硬化した層であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１２】
（８）前記鋳型の表面エネルギーが１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（９）前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が１５〜８０であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１０）前記鋳型の表面粗さが０．５μｍ以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１１）前記鋳型の厚さが０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１３】
（１２）前記クラッド用フィルム基材の屈折率が１．５５以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１３）前記クラッド用フィルム基材が脂環式オレフィン樹脂フイルムであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１４）前記脂環式オレフィン樹脂フイルムが主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖に極性基をもつ樹脂フィルムであることを特徴とする前記（１２）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１４】
（１５）前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１６）前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させたときの体積変化が１０％以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１７）前記クラッド層の屈折率がクラッド用フィルム基材と同じであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１５】
（１８）コアの径が１０μｍ〜５００μｍの範囲にあることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１９）紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化物の屈折率が１．５５以上であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（２０）前記クラッド用フィルム基材及びクラッド層とコアの屈折率差が０．０２以上あることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の高分子光導波路の製造方法は以下の工程を有する。
１）光導波路用凸部が形成された原盤に鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型にクラッドとなる該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端に、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を接触させたものを、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わるように回転させて、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させる工程、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、及び
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上にクラッド層を形成する工程。
【００１７】
本発明の高分子光導波路の製造方法は前記のごとく鋳型に、鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させると、両者を特別な手段を用いて固着させなくても（前記特許第３１５１３６４号明細書に記載のごとき固着手段）、鋳型に形成された凹部構造以外には、鋳型とクラッド用フィルム基材の間に空隙が生ずることなく、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を前記凹部のみに進入させることができること、また、この際遠心力を利用することにより鋳型凹部に迅速に樹脂を充填することができることを見い出したことに基づくもので、本発明の高分子光導波路の製造方法は、製造工程が極めて単純化され容易に高分子光導波路を作製することができ、従来の高分子光導波路の製造方法に比較し、極めて低コストで生産性よく高分子光導波路を作製することを可能にするものである。また、本発明の高分子光導波路の製造方法により、損失ロスが少なく高精度であり、かつ各種機器への自由な装填を可能とするフレキシブルな高分子光導波路が得られる。さらに高分子光導波路の形状等を自由に設定することができる。
【００１８】
まず、図１用いて本発明の高分子光導波路の製造方法の概略を説明する。
図１（Ａ）は光導波路用凸部１２が形成された原盤１０を示す。最初に図１（Ｂ）で示すように、原盤１０の光導波路用凸部１２が形成された面に、鋳型形成用樹脂材料の層２０ａ（例えば硬化性樹脂の硬化した層）を形成する。次に、鋳型形成用樹脂材料の層２０ａを原盤１０から剥離し（型取り）、その後、型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部２２が露出するように型の両端を切断して（図示せず）鋳型２０を作製する（図１（Ｃ）参照）。
このようにして作製した鋳型に、該鋳型との密着性がよいクラッド用フィルム基材３０を密着させる（図１（Ｄ）参照）。次に、鋳型の一端をコアとなる硬化性樹脂４０ａに接触させ、毛細管現象を利用して鋳型の凹部２２に進入させる。図１（Ｅ）は鋳型の凹部に硬化性樹脂が充填された状態を示す。その後、凹部内の硬化性樹脂を硬化させ、鋳型を剥離する（図示せず）。図１（Ｆ）が示すように、クラッド用フィルム基材の上に光導波路用凸部（コア）４０が形成される。さらに、クラッド用フィルム基材のコア形成面にクラッド層５０を形成することにより、本発明の高分子光導波路６０（図１（Ｇ）参照）が作製される。
そして図１（Ｅ）の工程において、クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端に、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させたものを、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わるように回転させて、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の毛細管現象による前記鋳型凹部への進入を促進する。図２にこの工程の概念図を示す。１００は回転数を制御できるスピナーである。鋳型２０にこれよりひとまわり大きい基材フィルム３０を密着させ、鋳型の凹部の一端に硬化性樹脂を接触させたものをスピナーの上に載せ（図２の場合２つを回転中心に対し点対称に載せている）、スピナーを所定の回転数で回転させると、硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わり、充填が促進される。
【００１９】
以下に、本発明による高分子光導波路の製造方法を工程順に説明する。
１）光導波路用凸部が形成された原盤に鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
＜原盤の作製＞
光導波路用凸部（コアに対応する凸部）を形成した原盤の作製には、従来の方法、たとえばフォトリソグラフィー法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により高分子光導波路を作製する方法（特願２００２−１０２４０号）も、原盤を作製するのに適用できる。原盤に形成される光導波路用凸部の大きさは高分子光導波路の用途等に応じて適宜決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、１０μｍ角程度のコアを、マルチモード用の光導波路の場合には、５０〜１００μｍ角程度のコアが一般的に用いられるが、用途によっては数百μｍ程度と更に大きなコア部を持つ光導波路も利用される。
【００２０】
＜型の作製＞
型は、前記のようにして作製した原盤の光導波路面に、鋳型樹脂材料の層を形成した後剥離して作製される。
鋳型樹脂材料としては、原盤から容易に剥離することができること、鋳型（繰り返し用いる）として一定以上の機械的強度・寸法安定性を有することが好ましい。鋳型樹脂材料の層は、鋳型形成用樹脂あるいはこれに必要に応じて各種添加剤を加えたものから形成される。
鋳型形成用樹脂は、原盤に形成された個々の光導波路を正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、２０００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度を有することが好ましい。また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響がない程度に加えることができる。
【００２１】
前記鋳型形成用樹脂としては、硬化性シリコーン樹脂（熱硬化型、室温硬化型）が、剥離性、機械強度・寸法安定性の観点から好ましく用いられる。また、前記樹脂であって低分子量の液体樹脂は、十分な浸透性が望め好ましく用いられる。前記樹脂の粘度は５００〜７０００ｍＰａ・ｓ、さらには、２０００〜５０００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。
硬化性シリコーン樹脂としては、メチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましく、特に硬化性ジメチルシロキサン樹脂が好ましい。
【００２２】
また、前記原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なって鋳型との剥離を促進させることが望ましい。
原盤の光導波路面に、鋳型樹脂材料の層を形成するには、前記面に鋳型形成用樹脂を塗布したり注型するなどの方法により鋳型形成用樹脂の層を形成し、その後必要に応じ乾燥処理、硬化処理などが行なわれる。
鋳型樹脂材料の層の厚さは鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に０．１〜５０ｍｍ程度が適切である。
その後、鋳型樹脂材料の層と原盤を剥離して型とする。
【００２３】
＜鋳型の作製＞
次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する。凹部が露出するように型の両端を切断するのは、後の工程で紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させるためである。
鋳型の表面エネルギーは、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍ、好ましくは１５ｄｙｎ／ｃｍ〜２４ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあることが、基材フィルムとの密着性の点からみて好ましい。
鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度は、１５〜８０、好ましくは２０〜６０であることが、型取り性能や剥離性の点からみて好ましい。
鋳型の表面粗さ（二乗平均粗さ（ＲＭＳ））は、０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下にすることが、型取り性能の点からみて好ましい。
【００２４】
本発明においては後述の３）の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程において、クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端に、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させたものを、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わるように回転させ、その進入を促進させるので、鋳型の凹部以外に前記樹脂が進入しやすくなる。このため、鋳型に、鋳型とクラッド用フィルム基材を密着させた場合に紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が溜まる液貯り部を作ることが好ましい。
液貯りは、鋳型形成用樹脂材料の層が存在しない切り欠き部で、この切り欠き部は該層により周りが囲まれることにより画定され、かつ鋳型の凹部の一方の端部がすべてこの切り欠き部にその断面を現しているようなもので、すべての鋳型凹部に前記樹脂を充填しうるに足る樹脂量を溜めることができる程度の大きさがあればよい。前記切り欠き部は前記条件を満たすものであればその平面形状は特に限定されず、矩形形状などが挙げられる。
図３に液貯り部を設けた鋳型の一例を示す。
前記切り欠き部は、鋳型を作った後、打ち抜き機により形成する方法が現実的な方法であるが、この方法に限られるものではない。
【００２５】
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
本発明の光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用しうるので、その用途に応じて前記フィルム基材の材料としては、該材料の屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。可撓性のフィルム基材を用い、可撓性を有する高分子光導波路を作製することが好ましい。前記フィルムとしては脂環式アクリルフイルム、脂環式オレフィンフイルム、三酢酸セルロースフイルム、含フッ素樹脂フイルム等が挙げられる。フィルム基材の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。
【００２６】
前記脂環式アクリルフイルムとしてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、ＯＺ−１０００、ＯＺ−１１００等が用いられる。
また、脂環式オレフィンフイルムとしては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基（アルキル基としては炭素数１から６のものやシクロアルキル基）等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率（屈折率が１．５０近辺であり、コア・クラッドの屈折率の差を確保できる）及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に本発明の高分子光導波路の作製に適している。
また、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００２７】
３）クラッド用フィルム基材に鋳型を密着させ、鋳型の一端にコアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させたものを、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わるように回転させて、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
この工程においては、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を、毛細管現象により鋳型とフィルム基材との間に形成された空隙（鋳型の凹部）に充填させるため、用いる紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度である他、前記硬化性樹脂の硬化後の屈折率はクラッドを構成する高分子材料よりも高い（クラッドとの差が０．０２以上）ことが必要である。このほかに、原盤に形成された光導波路用凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが必要である。例えば、体積が減少すると導波損失の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、１０％以下、好ましくは６％以下であるのが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいので避ける方が好ましい。
【００２８】
したがって、前記硬化性樹脂の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓ、望ましくは２０ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは３０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓにするのが好ましい。
また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
また、前記充填を促進するため、鋳型の一端に接触させる硬化性樹脂を加熱することにより、より硬化性樹脂を低粘度化することも有効な手段である。
【００２９】
毛細管現象を早めて、充填速度を上げる方法として、前述したように粘度を下げる方法があるが、光導波路を形成するための高分子として透明度や屈折率、体積収縮率を維持しつつ粘度を下げることには限界がある。
そのため本発明においては、クラッド用フィルム基材に鋳型を密着させ、鋳型の一端にコアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させたものを、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂が進入する方向に遠心力が加わるように回転させることにより充填速度を上げる。
クラッド用フィルム基材に鋳型を密着させ、鋳型の一端にコアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させたものを回転させるには、通常、これを回転円板のごとき回転部材の上に置いて回転させる。
この際、回転部材は、円板のごとき平らな面を有しているものの他、円板が下方内側に向かって湾曲したような形状の回転部材（鉢あるいは椀を伏せたような形）、すなわち、この回転部材の表面に、クラッド用フィルム基材と鋳型を密着させたものを置いた場合、フィルム基材と鋳型が、回転軸に直交する平面に対し１°〜４５°（回転中心と鋳型の重心を結ぶ線と前記平面との角度が目安となる）程度の角度となるような回転部材を用いることができ、後者のごとき回転部材を用いることにより、更に充填速度が向上する。
【００３０】
遠心力が大きいほど充填速度は速くなるが、鋳型も同様に回転しているため、鋳型とフイルム基材の密着力を超える遠心力が鋳型もしくはフイルムに加わると、鋳型とフイルム基材が剥離して毛細管への液体充填が不可能となる。したがって、鋳型の重心位置を回転中心から２００ｍｍ以内にし、回転数を１００００ｒｐｍ以下、好ましくは、８０００ｒｐｍ以下とするのが望ましい。
鋳型とフイルム基材が剥離しないようにするため、クラッド用フィルム基材として透孔が設けられたものを用い、これに鋳型を密着させたものを、回転部材（回転部材の内部を通って真空引きができるようになっている）の上に置き、真空引きをすることによりフィルム基材と鋳型の両方を回転部材に密着させ、フィルム基材と鋳型の両方が動かないようにさせることが有効で、このような処置を行なった場合には、前記の回転数より更に大きな回転数を採用することができる。
【００３１】
コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなる前記フィルム基材（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）より大きいことが必要で、１．５３以上、好ましくは１．５５以上である。クラッド（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）とコアの屈折率の差は、０．０２以上、好ましくは０．０５以上である
【００３２】
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をフィルム基材から剥離する工程
進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線ＬＥＤ、ＵＶ照射装置等が用いられる。また、熱硬化性樹脂を硬化させるには、オーブン中での加熱等が用いられる。
また、前記１）〜３）の工程で用いる鋳型をそのままクラッド層に用いることも可能で、この場合は、鋳型を剥離する必要はなくそのままクラッド層として利用する。
【００３３】
５）コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成する工程
コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成するが、クラッド層としてはフィルム（たとえば前記２）の工程で用いたようなフィルム基材が同様に用いられる）、硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂）を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布して乾燥して得られる高分子膜等が挙げられる。クラッド層としてフィルムを用いる場合は、接着剤を用いて貼り合わされるが、その際、接着剤の屈折率がフィルムの屈折率と近いことが望ましい。
クラッド層の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。また、クラッド層の屈折率を前記フィルム基材の屈折率と同じにすることが、光の閉じ込めの点からみて好ましい。
【００３４】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、特に、鋳型材料として熱硬化性のシリコーン樹脂、中でも熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂を用い、フィルム基材として主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂を用いる組み合わせは、両者の密着性が特に高く、また、凹部構造の断面積が極めて小さくても（たとえば１０×１０μｍの矩形）毛細管現象により素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。
【００３５】
さらに、前記の鋳型をクラッド層として用いることもできるが、その場合には、鋳型の屈折率が１．５以下で、鋳型とコア材料の接着性を向上させるために鋳型をオゾン処理することが好ましく、また、鋳型の３５０ｎｍ〜７００ｎｍ領域における光透過率が８０％以上であることが望ましい。
【００３６】
【実施例】
以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
Ｓｉ基板に厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して露光し、現像して、断面が正方形の凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：１５０ｍｍ）を形成した。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路コア作製用原盤を作製した。
次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、１２０℃で３０分間加熱して固化させた後、剥離して、前記断面が正方形の凸部に対応する凹部を持った型（鋳型の厚さ：３ｍｍ）を作製した。さらに、前記型の両端を切断して下記紫外線硬化性樹脂の入出力部を作り鋳型とした。
この鋳型と、鋳型より一回り大きい膜厚１８８μｍのフィルム基材（アートンフイルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１０）を密着させ、この鋳型の一端にある入出力部に、粘度が１３００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を数滴落としたものを２つ作製した。これを図２に示すような平らなスピナーの表面に、回転中心に対称に置き、５０００ｒｐｍで１分間回転させたところ、鋳型凹部に紫外線硬化性樹脂が充填された。次いで、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を鋳型を透して１０分間照射して紫外線硬化させた。鋳型をアートンフイルムから剥離したところ、アートンフイルム上に前記原盤凸部と同じ形状のコアが形成された。コアの屈折率は１．５９１であった。
次に、アートンフイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１０である紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して紫外線硬化させ（硬化後の膜厚１０μｍ）た。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の損失は、０．３３ｄＢ／ｃｍであった。
【００３７】
実施例２
実施例１と同じ方法により断面が正方形の凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：１５０ｍｍ）を持った光導波路のコア作製用の原盤を作製した。次に、実施例１と同じ方法で型を作った後、両端を切断し、さらに、図３に示すような液貯り部が形成されるように打ち抜き機で打ち抜いて、液貯り部を有する鋳型を作製した。この鋳型と基材フィルム（アートンフイルム、膜厚１８８μｍ）を密着させ、この鋳型の一端にある入出力部に、粘度が５００ｍＰａ・ｓの熱硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を数滴落としたものを２つ作製した。これを図２に示すような平らなスピナーの表面に、回転中心に対称に置き、スピナーを２０００ｒｐｍで１分間回転させたところ、鋳型凹部に熱硬化性樹脂が充填された。これを１３０℃のオーブン中で３０分間加熱して熱硬化させた。鋳型をアートンフイルムから剥離したところ、アートンフイルム上に前記原盤凸部と同じ形状のコアが形成された。コアの屈折率は１．５７０であった。さらに、アートンフイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１０の熱硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、加熱硬化させ（硬化後の膜厚１０μｍ）た。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の損失は、０．３３ｄＢ／ｃｍであった。
【００３８】
実施例３
実施例１において、スピナーとして、スピナーの表面にクラッド用フィルム基材と鋳型を密着させたものを置いた場合、回転軸に直交する平面に対し回転中心と鋳型の重心を結ぶ線のなす角度が３０°となるようなスピナーを用いる他は、同様にして高分子光導波路を作製した。実施例１よりも更に紫外線硬化性樹脂の充填が改善された。
【００３９】
実施例４
実施例３において、透孔（直径０．５ｍｍ）を設けた基材フィルムを用い、スピナーの側面から真空ポンプで真空引きをして、基材フィルムと鋳型の双方をスピナー表面に密着固定した他は、実施例３と同様にして高分子光導波路を作製した。スピナーの表面に基材フィルムと鋳型がしっかりと固定され、動くことは全くなかった。
【００４０】
比較例１
実施例１と同様にして、鋳型を作製した。この鋳型と鋳型よりひとまわり大きいガラス基板（膜厚５００μｍ）を接触させて、鋳型の一端に粘度が３０００ｃｐｓの紫外線硬化樹脂（ＪＳＲ（株）製）を数滴たらしたものを、そのまま静置して、毛細管現象により鋳型凹部に樹脂を充填したところ、５ｃｍの長さに充填するのに２４時間を要した。
次いで、鋳型の側から５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して硬化させ、鋳型を剥離してガラス基板上に屈折率１．５９１のコアを作製した。さらに、屈折率がガラス基板と同じ１．５１０の紫外線硬化樹脂を塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して硬化させ、フレキシブルな高分子光導波路を作製した。この高分子光導波路の損失は、０．３３ｄＢ／ｃｍであった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の高分子光導波路の製造方法は、製造工程が極めて単純化され容易に高分子光導波路を作製することができ、従来の高分子光導波路の製造方法に比較し、極めて低コストで高分子光導波路を作製することを可能にするものである。また、本発明の高分子光導波路の製造方法により、損失ロスが少なく高精度であり、かつ各種機器への自由な装填を可能とするフレキシブルな高分子光導波路が得られる。さらに高分子光導波路の形状等を自由に設定することができる。
更に、鋳型の凹部に硬化性樹脂を進入させる際、遠心力を利用するので、進入速度が改善され、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高分子光導波路の製造工程を示す概念図である。
【図２】本発明の高分子光導波路の製造工程において鋳型凹部に樹脂を進入させる工程を示す概念図である。
【図３】本発明の高分子光導波路の製造方法に用いる鋳型の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１０　　原盤
２０ａ　鋳型形成用樹脂材料の層
２０　　鋳型
２２　　鋳型凹部
２４　　液貯り部（切り欠き部）
３０　　クラッド用フィルム基材
４０ａ　コア用硬化性樹脂
４０　　コア
５０　　クラッド層
６０　　高分子光導波路
１００　スピナー
【図１】
2004069955.tif 000003
【図２】
2004069955.tif 000004
【図３】
2004069955.tif 000005