(57)【要約】【課題】クラッドの表面に設けた凹溝内においてコアを精度良く確実に形成できる光導波路の製造方法を提供する。【解決手段】クラッド材１の表面２に両端に傾斜面６を有する凹溝３を形成する凹溝形成工程と、かかる凹溝３内に熱可塑性樹脂からなる粉末８を充填する粉末充填工程と、上記クラッド材１の凹溝３内に充填された上記粉末８を加圧および加熱することによりコア１６を形成するコア形成工程と、を含む、光導波路２０の製造方法。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド材の表面に少なくとも一端に傾斜面を有する凹溝を形成する凹溝形成工程と、
上記凹溝内に熱可塑性樹脂からなる粉末を充填する粉末充填工程と、
上記クラッド材の凹溝内に充填された粉末を加圧および加熱することにより、コアを形成するコア形成工程と、を含む、
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
型形成層の表面に少なくとも一端に傾斜面を有する凹溝を形成する凹溝形成工程と、
上記凹溝内に熱可塑性樹脂からなる粉末を充填する粉末充填工程と、
上記型形成層の凹溝内に充填された粉末を加圧および加熱することにより、コアを形成するコア形成工程と、
上記コアを上記凹溝から取り出すと共に、かかるコアの周囲にクラッドを形成するクラッド形成工程と、を含む、
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記クラッド形成工程は、前記コアを第１クラッド層の表面に転写する転写工程と、
上記転写されたコアの周囲および第１クラッド層の表面に第２クラッド層を形成するクラッド層形成工程と、を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の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、配線基板などに用いられる光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を透過するコアとその周囲を覆うクラッドとからなる光導波路の製造方法として、例えば図６に示す方法が提案されている（特開平１１−３０５０５５）。
即ち、図６（Ａ）に示すように、金型５０において複数の凸部５２が垂下する底面５１にクラッド素材を射出成形することにより、図６（Ｂ）に示すように、クラッド基板４０の表面４２に、底面４４と左右一対のテーパ面４５とからなる複数の凹溝４３を形成する。次いで、図６（Ｃ）に示すように、クラッド基板４０の表面４２および各凹溝４３内に、ワニス状の光学樹脂材料４６を塗布した後、図６（Ｄ）中の矢印で示すように、スキージ４７を水平移動させて、クラッド基板４０の表面４２上方に位置する光学樹脂材料４６を除去した後、硬化処理を施す。この結果、各凹溝４３内には、その断面形状に倣ったコア４８が形成される。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、図６（Ｅ）に拡大して示すように、上記コア４８は、光学樹脂材料４６を凹溝４３に充填した際、その表面張力により硬化前に球形状となるため、断面の各コーナにアール部分４９を有している。このため、かかるコア４８は、凹溝４３の断面に倣った台形状断面となっていないので、透過する光の反射や伝搬が不十分となり、光通信が精度良く行えなくなる、という問題があった。
本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、クラッドの表面に設けた凹溝内においてコアを精度良く確実に形成できる光導波路の製造方法を提供する、ことを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、クラッドに設けた凹溝内に熱可塑性樹脂の粉末を充填しこれを加圧・加熱する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明における第１の光導波路の製造方法（請求項１）は、クラッド材の表面に少なくとも一端に傾斜面を有する凹溝を形成する凹溝形成工程と、かかる凹溝内に熱可塑性樹脂からなる粉末を充填する粉末充填工程と、上記クラッド材の凹溝内に充填された粉末を加圧および加熱することにより、コアを形成するコア形成工程と、を含む、ことを特徴とする。
【０００５】
これによれば、クラッド材の表面に形成され、少なくとも一端に傾斜面を有する凹溝に熱可塑性樹脂からなる粉末を充填し、且つかかる粉末を加圧および加熱してコアを形成するため、上記凹溝の断面形状に倣った断面を有するコアを精度良く確実に形成することができる。この結果、コア内を透過する光の反射や伝搬が十分に行われるため、光通信を精度良く行うことが可能となる。
尚、クラッド材は、アクリル、シロキサンポリマ、フッ素ポリイミドなどの樹脂からなり、コアの素材に比べて屈折率が０．３〜５％低いものである。また、熱可塑性樹脂には、例えばシクロオレフィンポリマが用いられ、その粉末の平均粒径は、１〜９μｍの微粉末であり、上記ポリマをジェットミルまたはロールクラッシャにより粉砕したものが用いられる。上記粉末の平均粒径を上記９μｍ以下としたのは、充填された凹溝内における充填密度（見掛け密度）を高めるためであり、１μｍ以上としたのは当該粉末の充填操作を容易に行うためである。
【０００６】
一方、本発明における第２の光導波路の製造方法（請求項２）は、型形成層の表面に少なくとも一端に傾斜面を有する凹溝を形成する凹溝形成工程と、かかる凹溝内に熱可塑性樹脂からなる粉末を充填する粉末充填工程と、上記型形成層の凹溝内に充填された粉末を加圧および加熱することにより、コアを形成するコア形成工程と、上記コアを上記凹溝から取り出すと共に、かかるコアの周囲にクラッドを形成するクラッド形成工程と、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、型形成層の表面に形成され且つ少なくとも一端に傾斜面を有する凹溝に熱可塑性樹脂からなる粉末を充填し、且つかかる粉末を加圧および加熱してコアを形成するため、かかるコアは上記凹溝の断面形状に倣った断面を確実に有したものとなる。しかも、かかるコアを取り出し且つその周囲にクラッドを形成するため、光通信を精度良く行うことが可能な光導波路が得られる。
尚、型形成層は、ポリイミドなどの樹脂またはＮｉなどの金属からなる。
【０００８】
更に、本発明には、前記第２の製造方法において、前記クラッド形成工程は、前記コアを第１クラッド層の表面に転写する転写工程と、かかる転写されたコアの周囲および第１クラッド層の表面に第２クラッド層を形成するクラッド層形成工程と、を含む、光導波路の製造方法（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記コアを第１クラッド層の表面に転写して、型形成層の凹溝から取り出すと共に、上記コアおよび第１クラッド層の表面に第２クラッド層を形成するため、第１クラッド層および第２クラッド層からなるクラッドの内部に上記コアを埋設した光導波路を精度良く形成することが可能となる。
尚、クラッド層形成工程は、第１のクラッド層およびこれに転写したコアに対し、第２のクラッド層を射出成形より被覆したり、転写されたコアを取り外してその周囲全体にクラッド素材を射出成形することで行うことも可能である。
【０００９】
また、本発明には、前記凹溝を形成するクラッド材と第１および第２のクラッド層とは、前記コアと接する部位の表面粗度Ｒａが当該コアを透過する光の波長の１／２０〜１／５０である、光導波路の製造方法を含めることも可能である。これによる場合、クラッド材や第１および第２のクラッド層の光学特性が安定化するため、隣接するコア内を透過する光がクラッド材などに不用意に漏れたりする事態を防げ、安定した光通信を保証することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１および図２は、本発明における第１の光導波路の製造方法に関する。
図１（Ａ）中の矢印で示すように、アクリル樹脂からなり厚みが１００μｍのクラッド材１の表面２に、金型１０をプレスする。かかる金型１０は、底面１１に断面が逆台形である複数の凸部１２を有し、かかる凸部１２は、図示の前後方向における両端に傾斜面を有している。図１（Ｂ）に示すように、クラッド材１の内部に複数の凸部１２を進入させ、金型１０の底面１１を表面２に接触させる。
【００１１】
その結果、図１（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、クラッド材１の表面２に、細長い凹溝３，３が形成される（凹溝形成工程）。かかる凹溝３は、平面視が細長い長方形の底面４およびその両側に位置するテーパ付き側壁５，５と、底面４の長手方向の両端に位置し且つ図１（Ｄ）中の水平線に対して４５度傾斜した傾斜面６，６と、を備えている。凹溝３における底面４の深さは５０μｍである。
次に、図１（Ｅ）に示すように、クラッド材１の表面２に形成された凹溝３内に、熱可塑性樹脂からなる粉末８を充填する（粉末充填工程）。かかる樹脂は、シクロオレフィンポリマ（例えば日本ゼオン社製：商品名ＺＥＯＮＥＸ４８０Ｒ）であり、その粉末の平均粒径は、約１〜９μｍである。
【００１２】
次いで、図２（Ａ）中の矢印で示すように、クラッド材１の表面２よりも上方に位置する粉末８を、水平方向に移動するスキージ１３によって除去し、凹溝３内に充填された粉末８の表面９を平坦にする。
更に、図２（Ｂ）に示すように、凹溝３に粉末８を充填したクラッド材１の表面２と裏面とに押え板１４，１５を配置し、同図中の矢印で示すように、図示しないホットプレスなどによって、例えば約４０Ｎ／ｍｍ２程度に加圧しつつ例えば約１５０℃に加熱する。
その結果、図２（Ｃ）に示すように、クラッド材１の凹溝３に充填された粉末８は、硬化して凹溝３の形状に倣ったコア１６となる（コア形成工程）。
【００１３】
そして、図２（Ｄ）に示すように、クラッド材１の表面２およびコア１６の表面９の上方に、厚みが５０μｍで板状を呈する他のクラッド材１７を積層した後、加熱する。その結果、図２（Ｅ）に示すように、外形が長方形で断面ほぼ目の字形のクラッド１８内に、平坦な表面９および底面４ａと左右一対の側壁５ａ，５ａからなる断面逆台形のコア１６を一対平行に有する光導波路２０を得ることができる。各コア１６の長手方向の両端には、図２（Ｄ）に示すように、凹溝３の傾斜面６に倣った傾斜面１６ａが対称に位置している。これらの傾斜面１６ａは、外部の光を反射してコア１６内に透過させたり、コア１６内を伝搬してきた光を反射して外部に放射する反射ミラー面となる。
【００１４】
以上のような第１の光導波路の製造方法によれば、クラッド材１の表面２に形成され且つ両端に傾斜面６を有する凹溝３に熱可塑性樹脂からなる粉末８を充填し、かかる粉末８を加圧および加熱してコア１６を形成するため、上記凹溝３の断面形状に倣った断面を有するコア１６を精度良く確実に形成できる。
尚、前記凹溝３の傾斜面６を一端側のみとし、これに倣ってコア１６も傾斜面１６ａを長手方向の一端にのみ有する形態としても良い。
【００１５】
図３乃至図５は、本発明における第２の光導波路の製造方法に関する。
図３（Ａ）に示すように、ポリイミド樹脂からなり厚みが１００μｍの型形成層２１の表面２２に、底面３１に断面が細長い台形であり且つ全体が四角錐状の凸部３２を突設した金型３０を接近させた後、図３（Ｂ）に示すように押し込む。
その結果、図３（Ｃ）に示すように、型形成層２１の表面２２には、細長い凹溝２３が形成される（凹溝形成工程）。かかる凹溝２３は、平面視が細長い長方形の底面２４と、かかる底面２４の長手方向の両端に位置し且つ図３（Ｃ）中の水平線に対して４５度傾斜した傾斜面２６，２６と、を備えている。この凹溝２３における底面２４の深さは５０μｍである。
【００１６】
次に、図３（Ｄ）に示すように、型形成層２１の表面２２に形成された凹溝２３内に、熱可塑性樹脂からなる前記と同じ粉末８を充填する（粉末充填工程）。
次いで、図３（Ｅ）中の矢印で示すように、型形成層２１の表面２２よりも上方に位置する粉末８を、水平方向に移動するスキージ１３により除去し、凹溝２３内に充填された粉末８の表面９を平坦にする。
更に、図４（Ａ）に示すように、凹溝２３に粉末８を充填した型形成層２１の表面２２と裏面とに押え板１４，１５を配置し、同図中の矢印で示すように、例えば図示しないホットプレスなどによって前記同様に加圧しつつ加熱する。
その結果、図４（Ｂ）に示すように、型形成層２１の凹溝２３に充填された粉末８は、硬化して凹溝２３の形状に倣ったコア１６となる（コア形成工程）。
【００１７】
次に、図４（Ｃ）に示すように、型形成層２１の表面２２およびコア１６の表面９の上方に、厚みが５０μｍで板状を呈する第１クラッド層１７を積層した後、図４（Ｄ）に示すように、第１クラッド層１７を型形成層２１の凹溝２３から取り出し、コア１６をその表面に転写する（クラッド形成工程の転写工程）。この際、コア１６の高さは、５０μｍであり、その長手方向の両端は、凹溝２３の前記傾斜面２６に倣った傾斜面１６ａ，１６ａとなっている。また、コア１６の後述する両側面５ａは、前記凹溝３のテーパ付き側壁５，５に倣ったテーパを有し、上記転写工程において、当該コア１６の抜き勾配となる。
次いで、図４（Ｅ）に示すように、転写された上記コア１６の周囲および第１クラッド層１７の表面に、厚みが１００μｍで板状の第２クラッド層１を形成して加熱する（クラッド形成工程のクラッド層形成工程）。この結果、同図に示すように、第１および第２クラッド層１７，１からなるクラッド１８とその内側に内蔵されたコア１６とからなる前記同様の光導波路２０が形成される。
【００１８】
図５（Ａ）は、前記クラッド形成工程を射出成形により行う形態を示す。
前記転写工程により得られたコア１６および第１クラッド層１７を、図５（Ａ）に示すように、固定金型３６および可動金型３８を含む射出成形装置３４のかかる金型３６，３８間に跨ったキャビティ３９中にセットする。この際、固定金型３６側のキャビティ３９内に、第１クラッド層１７を挿入することにより、コア１６を所定の位置に保持する。
次に、図示しないゲートから溶けたクラッド素材をキャビティ３９内に充填する。その結果、図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、長手方向の両端に傾斜面１６ａを有し且つ幅方向の両側にテーパ付き側壁５ａを有するコア１６の周囲に、断面ほぼロの字形のクラッド１８を形成した光導波路２０ａを得ることができる。
【００１９】
尚、上記射出成形装置３４のキャビティ３９中に３つのコア１６を有する第１クラッド層１７をセットして上記射出成形することにより、図５（Ｄ）に示すように、断面ほぼ目の字形のクラッド１８と、その内部に内蔵され且つ互いに平行な３つのコア１６とを有する光導波路２０ｂを得ることも可能である。尚、上記コア１６の数は、任意に選択できる。
以上のような第２の光導波路の製造方法によれば、型形成層２１の表面２２に形成され且つ両端に傾斜面２６を有する凹溝２３に熱可塑性樹脂からなる粉末８を充填し、かかる粉末８を加圧および加熱してコア１６を形成するため、かかるコア１６は凹溝２３の断面形状に倣った断面となる。しかも、かかるコア１６を取り出し且つその周囲にクラッド１８を形成するため、光通信を精度良く行うことが可能な光導波路２０，２０ａ，２０ｂを得ることができる。
尚、前記凹溝２３の傾斜面２６を一端側のみとし、これに倣ってコア１６も傾斜面１６ａを長手方向の一端にのみ有する形態としても良い。
【００２０】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記光導波路２０のコア１６の素材は、前記アクリル樹脂のほか、シロキサンポリマやフッ素ポリイミドなどの樹脂を用いても良く、クラッド１８も同様の樹脂で且つコア１６よりも屈折率が０．３〜５％低いものとしても良い。また、上記コア１６は、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）でも、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）であっても、どちらでも良い。
更に、コア１６の前記傾斜面１６ａは、前記４５度の傾きに限らず、３０度以上で且つ６０度以下の範囲における任意の角度としても良い。
また、前記光導波路２０のクラッド１８内に形成するコア１６は、複数とし且つ互いに平行に配置する形態の他、互いに直交する向きや互いに斜めに交差する位置にそれぞれを形成しても良い。あるいは、コア１６およびクラッド１８がそれらの長手方向に沿って緩くカーブするアールが付された形態としても良い。
【００２１】
【発明の効果】
本発明における第１の光導波路の製造方法（請求項１）によれば、クラッド材の表面に形成され少なくとも一端に傾斜面を有する凹溝に熱可塑性樹脂からなる粉末を充填し、かかる粉末を加圧および加熱してコアを形成するため、上記凹溝の断面形状に倣った断面を有するコアを精度良く確実に形成することができる。
また、第２の光導波路の製造方法（請求項２）によれば、型形成層に形成され且つ少なくとも一端に傾斜面を有する凹溝に熱可塑性樹脂からなる粉末を充填し、かかる粉末を加圧および加熱してコアを形成するため、かかるコアは上記凹溝の断面形状に倣った断面となる。しかも、当該コアを取り出し且つその周囲にクラッドを形成するため、光通信を精度良く行うことが可能な光導波路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明における第１の光導波路の製造方法での各工程を示す概略図で、且つ（Ｄ）は（Ｃ）中のＤ−Ｄ線に沿った矢視における断面図。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は図１（Ｅ）に続く各製造工程または得られた光導波路を示す概略図、（Ｅ）は（Ｄ）中のＥ−Ｅ線に沿った矢視における断面図。
【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明における第２の光導波路の製造方法での各工程を示す概略図。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は図３（Ｅ）に続く各工程または得られた光導波路を示す概略図。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は第２の光導波路の製造方法における異なる形態のクラッド層形成工程を示す概略図、（Ｃ）は（Ｂ）中のＣ−Ｃ線に沿った矢視における断面図、（Ｄ）は異なる形態の光導波路を示す（Ｃ）と同様な断面図。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は従来の光導波路の製造方法における各工程を示す概略図、（Ｅ）は（Ｄ）中の一点鎖線部分Ｅの拡大図。
【符号の説明】
１………………………クラッド材／第２クラッド層、
２，２２………………表面、　　　　　　３，２３………………凹溝、
６，２６………………傾斜面、　　　　　８………………………粉末、
１６……………………コア、
１７……………………他のクラッド材／第１クラッド層、
１８……………………クラッド、　　　　　２０，２０ａ，２０ｂ…光導波路、
２１……………………型形成層
【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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