JP2002286957A - Substrate with light guide and method for producing the same - Google Patents
Substrate with light guide and method for producing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数層の高分子フ
ィルムを積層一体化してなる高分子光導波路のクラッド
層、またはクラッド層とコア層を有する基板とその製造
方法に関する。The present invention relates to a clad layer or a substrate having a clad layer and a core layer of a polymer optical waveguide formed by laminating and integrating a plurality of polymer films, and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】低損失光ファイバの開発による光通信シ
ステムの実用化に伴い、種々の光通信用部品の開発が望
まれている。また、これら光部品を高密度に実装する光
配線技術、特に光導波路技術の確立が望まれている。2. Description of the Related Art With the practical use of optical communication systems by the development of low-loss optical fibers, development of various optical communication components has been desired. Further, it is desired to establish an optical wiring technology for mounting these optical components at a high density, particularly an optical waveguide technology.
【０００３】一般に、光導波路材料には、光損失が小さ
いこと、光導波路の作製が容易なこと、コアとクラッド
の屈折率差を制御できること、耐熱性に優れているこ
と、等の条件が要求される。光導波路材料として、これ
までに最も精力的に検討されているのが石英系材料であ
る。光ファイバで実証済のように、石英は光透過性が極
めて良好であるため、光導波路とした場合も、波長が
１．３μｍにおいて０．１ｄＢ／ｃｍ以下の低光損失化
が達成されている。しかし、その光導波路には、作製に
長時間を必要とする、作製時に高温が必要である、大面
積化が困難であるなど、製造上の問題がある。In general, optical waveguide materials are required to have conditions such as low optical loss, easy production of the optical waveguide, control of the refractive index difference between the core and the clad, and excellent heat resistance. Is done. The most vigorously studied optical waveguide material so far is a quartz-based material. As demonstrated with optical fibers, quartz has extremely good light transmittance, so that even when used as an optical waveguide, a low optical loss of 0.1 dB / cm or less is achieved at a wavelength of 1.3 μm. . However, the optical waveguide has manufacturing problems, such as a long time required for fabrication, a high temperature required for fabrication, and difficulty in increasing the area.
【０００４】これに対して、ポリメチルメタクリレート
などのプラスチック光学材料は、低い温度で光導波路形
成が可能であり、低価格が期待できるなどの長所がある
一方、耐熱性，耐湿性に劣るという欠点がある。また、
ポリイミドはプラスチックの中で最も耐熱性に優れてい
るが、従来のポリイミドは光透過性に劣るという問題が
あった。[0004] On the other hand, plastic optical materials such as polymethyl methacrylate have the advantages that an optical waveguide can be formed at a low temperature and low cost can be expected, but they are inferior in heat resistance and moisture resistance. There is. Also,
Polyimide has the highest heat resistance among plastics, but conventional polyimide has a problem in that it has poor light transmittance.
【０００５】そこで、本発明者らはポリイミドの化学構
造を検討することにより光透過性に優れたポリイミド光
学材料の研究を行ってきた。本発明者らは特開平３−７
２５２８号公報で光透過性に優れたフッ素化ポリイミド
を明らかにしている。さらに、特開平４−８７３４号公
報では、このフッ素化ポリイミドを共重合することによ
り、例えば、光導波路の形成に必要な屈折率制御が可能
であることを明らかにしている。また、このフッ素化ポ
リイミドを用いた光導波路については、特開平４−９８
０７号公報、同４−２３５５０５号公報、同４−２３５
５０６号公報で明らかにしている。このように光透過性
に優れたポリイミドで耐熱性に優れたプラスチック光導
波路が実現されている。Accordingly, the present inventors have studied a polyimide optical material having excellent light transmittance by examining the chemical structure of polyimide. The present inventors have disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open
No. 2528 discloses a fluorinated polyimide excellent in light transmittance. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-8734 discloses that copolymerization of this fluorinated polyimide makes it possible to control, for example, the refractive index necessary for forming an optical waveguide. An optical waveguide using this fluorinated polyimide is disclosed in
Nos. 07, 4-235505 and 4-235
No. 506 discloses this. As described above, a plastic optical waveguide excellent in heat resistance is realized by using polyimide excellent in light transmittance.
【０００６】しかしながら、ポリイミド光導波路におい
ても、幾つかの問題がある。例えば、ポリイミドは耐熱
性に優れている反面、化学構造中の芳香族環が配向し易
いという面も持っている。これは、光学材料としてみた
場合、複屈折を発現し易いということが言える。複屈折
自体は、光学材料としてはある場合は好ましい特性であ
り、ある場合は好ましくない特性となる。また、光導波
路用材料としてみた場合も、同じことが言える。例え
ば、直線偏光の偏波面を保存しながら導波させたい場合
は、複屈折があった方が良いが、無偏波の光を導波させ
たい場合は、複屈折を持たない方が良い。このように、
複屈折をいかようにも制御できることが期待されてい
る。そこで、このうち低複屈折ポリイミド膜について
は、基板の熱膨張係数とポリイミドの熱膨張係数を合わ
せること、すなわち、基板としてポリイミド基板を用い
ることにより低複屈折ポリイミド膜が実現できることが
報告されている（特願平７−１８７６５２号明細書）。
このように光部品を作製するに当り、光導波路材料に合
わせて、基板の熱膨張係数を制御することは高性能な光
部品を作製するために極めて有効かつ重要な手法であ
る。However, polyimide optical waveguides also have some problems. For example, polyimide has excellent heat resistance, but also has a surface in which aromatic rings in the chemical structure are easily oriented. This means that when viewed as an optical material, birefringence is easily developed. The birefringence itself is a desirable characteristic as an optical material in some cases, and an undesirable characteristic in some cases. In addition, the same can be said when viewed as a material for an optical waveguide. For example, if it is desired to guide the waveguide while maintaining the plane of polarization of linearly polarized light, it is better to have birefringence, but if it is desired to guide non-polarized light, it is better not to have birefringence. in this way,
It is expected that the birefringence can be controlled in any way. Therefore, it has been reported that, among these, a low birefringence polyimide film can be realized by matching the coefficient of thermal expansion of the substrate with the coefficient of thermal expansion of the polyimide, that is, by using a polyimide substrate as the substrate. (Japanese Patent Application No. 7-187652).
In manufacturing an optical component as described above, controlling the thermal expansion coefficient of the substrate in accordance with the material of the optical waveguide is an extremely effective and important method for manufacturing a high-performance optical component.
【０００７】そこで本発明者らはこれまでに熱膨張係数
の大きなポリイミドフィルムを複数枚、重ねて加熱あ圧
着し、積層することで、基板の熱膨張係数を導波路に適
合させ、かつ表面の平滑な光導波路用基板を作製できる
ことを明らかにしてきた（特願平１１−１７１４１４号
明細書）。The inventors of the present invention have previously made a plurality of polyimide films having a large coefficient of thermal expansion superposed, heated and press-bonded, and laminated to adjust the coefficient of thermal expansion of the substrate to the waveguide and to improve the surface of the substrate. It has been clarified that a smooth optical waveguide substrate can be manufactured (Japanese Patent Application No. 11-171414).
【０００８】この積層体基板を光導波路の作製基板とし
て用い、この上に光導波路のクラッド用、コア用のコー
ティング剤をスピンコートと加熱処理等により製膜して
いくことにより、歪みの少ない光導波路を作製できる。The laminated substrate is used as a substrate for producing an optical waveguide, and a coating material for cladding and a core of the optical waveguide is formed thereon by spin coating and heat treatment to form an optical waveguide having less distortion. Waveguides can be made.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】前述のように、これま
で高分子光導波路を作製するに当たり、光導波路の歩留
まりや性能を向上するために、光導波路と同様の高分子
材料、また光導波路材料と同等の熱膨張計数を有する材
料で基板を作製し、この基板上に光導波路を形成する事
が提案されてきたが、これまでの光導波路作製は基板の
作製と導波路の形成をそれぞれ異なった手法により作製
されていた。すなわち、例えばポリイミド光導波路の場
合、ポリイミドフィルムの積層により作製されたポリイ
ミド積層体を光導波路の基板として用い、今度はこのポ
リイミド積層体基板上にポリイミド光導波路の材料とな
るポリアミド酸溶液をスピンコートし、これを加熱イミ
ド化することにより光導波路のクラッド層、コア層を形
成していた。しかし、この作製方法では同じポリイミド
材料を基板と光導波路の両方に使用しているにも関わら
ず、それぞれ作製手法が異なるために製造コストが高く
なるという問題点を有していた。As described above, in producing a polymer optical waveguide, a polymer material similar to the optical waveguide or an optical waveguide material is used in order to improve the yield and performance of the optical waveguide. It has been proposed to fabricate a substrate with a material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of, and to form an optical waveguide on this substrate. It was produced by the technique which was used. That is, for example, in the case of a polyimide optical waveguide, a polyimide laminate produced by laminating a polyimide film is used as a substrate of the optical waveguide, and then a polyamic acid solution to be a material of the polyimide optical waveguide is spin-coated on this polyimide laminate substrate. Then, this was heated and imidized to form a cladding layer and a core layer of the optical waveguide. However, in this manufacturing method, although the same polyimide material is used for both the substrate and the optical waveguide, there is a problem in that the manufacturing cost is increased due to different manufacturing methods.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高分子光
導波路用の高分子基板の作製、及び高分子光導波路の作
製方法を鋭意検討した結果、高分子基板の積層体を形成
する過程で、その最外層及びその内側の層に光導波路の
コアとクラッドとなるフィルムを準備し、基板ようの積
層フィルムと一緒に一括して加熱圧着することで、光導
波路用基板と光導波路のクラッド層やコア層を一括して
作製できることを明らかにした。すなわち、本発明を概
説すれば、本発明の請求項１の光導波路付き基板は、１
種類または２種類以上の高分子フィルムが複数層積層さ
れ、その最外層に高分子光導波路のクラッド層が積層さ
れるとともに加熱圧着されてなる積層体からなることを
特徴とする。Means for Solving the Problems The present inventors diligently studied the production of a polymer substrate for a polymer optical waveguide and the method for producing the polymer optical waveguide, and as a result, formed a laminate of the polymer substrates. In the process, a film to be a core and a clad of the optical waveguide is prepared in the outermost layer and the inner layer, and is heat-pressed together with the laminated film such as the substrate, so that the optical waveguide substrate and the optical waveguide are It was clarified that a clad layer and a core layer can be manufactured at once. That is, if the present invention is summarized, the substrate with an optical waveguide according to claim 1 of the present invention has 1
It is characterized by comprising a laminate in which a plurality of kinds or two or more kinds of polymer films are laminated, a cladding layer of a polymer optical waveguide is laminated on the outermost layer, and the laminate is heated and pressed.
【００１１】また、本発明の請求項２の光導波路付き基
板は、１種類または２種類以上の高分子フィルムが複数
層積層され、その最外層に高分子光導波路のコア層が積
層され、さらに最外層の次の内側の層に高分子光導波路
のクラッド層が積層されるとともに加熱圧着されてなる
積層体からなることを特徴とする。The substrate with an optical waveguide according to the second aspect of the present invention is formed by laminating one or two or more types of polymer films, and a core layer of the polymer optical waveguide is laminated on the outermost layer. A clad layer of a polymer optical waveguide is laminated on the inner layer next to the outermost layer, and the laminate is formed by thermocompression bonding.
【００１２】また、本発明の請求項３の光導波路付き基
板は、１種類または２種類以上の高分子フィルムが複数
層積層され、その最外層に高分子光導波路の上部クラッ
ド層が積層され、さらに最外層の次の内側の層に高分子
光導波路のコア層が積層され、さらに該コア層の次の次
の内側の層に下部クラッドが積層されるとともに加熱圧
着されてなる積層体からなることを特徴とする。The substrate with an optical waveguide according to a third aspect of the present invention is characterized in that one or more polymer films are laminated in a plurality of layers, and an upper clad layer of the polymer optical waveguide is laminated on the outermost layer. Further, a core layer of the polymer optical waveguide is laminated on the inner layer next to the outermost layer, and a lower clad is laminated on the next inner layer next to the core layer, and the laminate is formed by thermocompression bonding. It is characterized by the following.
【００１３】また、本発明の請求項４の光導波路付き基
板は、前記積層体を構成する高分子フィルムがポリイミ
ドであることを特徴とする。Further, in the substrate with an optical waveguide according to a fourth aspect of the present invention, the polymer film constituting the laminate is made of polyimide.
【００１４】さらに、本発明の請求項５の光導波路付き
基板は、前記積層体を構成する１種類または２種類以上
の高分子フィルムとして、下記構造式（１）から
（４）：Further, the substrate with an optical waveguide according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that one or more polymer films constituting the laminate are represented by the following structural formulas (1) to (4):
【００１５】[0015]
【化９】 Embedded image
【化１０】 Embedded image
【化１１】 Embedded image
【化１２】 で表される繰り返し単位のいずれかからなるポリイミド
フィルムまたは前記繰り返し単位の２種類以上からなる
共重合ポリイミドフィルムを用いることを特徴とする。Embedded image Or a copolymerized polyimide film composed of two or more kinds of the repeating units.
【００１６】また、本発明の請求項６は光導波路付き基
板の製造方法に関する発明であって、下記構造式（１）
から（４）：A sixth aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a substrate with an optical waveguide, and comprises the following structural formula (1):
From (4):
【００１７】[0017]
【化１３】 Embedded image
【化１４】 Embedded image
【化１５】 Embedded image
【化１６】 で表される繰り返し単位のいずれかからなるポリイミド
または前記繰り返し単位の２種類以上からなる共重合ポ
リイミドを用いて、ロール延伸法または溶液塗布法によ
り１種類または２種類以上のポリイミドフィルムまたは
共重合ポリイミドフィルムを作製し、前記１種類または
２種類以上のポリイミドフィルムまたは共重合ポリイミ
ドフィルムを複数層に重ね、前記複数層に重ねたポリイ
ミドフィルム積層体を加熱圧縮により一体化して光導波
路付き基板を得ることを特徴とする。Embedded image Using a polyimide consisting of any of the repeating units represented by or a copolymer polyimide consisting of two or more of the above repeating units, one or more polyimide films or copolymer polyimides by a roll stretching method or a solution coating method Producing a film, laminating one or more kinds of polyimide films or copolymerized polyimide films in a plurality of layers, and integrating the polyimide film laminates laminated in the plurality of layers by heating and compression to obtain a substrate with an optical waveguide It is characterized by.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below.
【００１９】本発明の光導波路付き基板に用いる基板用
の高分子薄膜、及び光導波路のコア層、クラッド層とな
る高分子薄膜は、ロール延伸や溶液塗布法で得られた均
一膜厚で表面の平滑性に優れた薄膜フィルムを使用する
ことが可能である。高分子薄膜の材質については、膜厚
が１０μｍ程度以上の薄膜形成が可能であって、加熱圧
着や多層化等の手法により積層可能な材料であれば、特
に制限はない。しかし、この高分子薄膜材料は、基板の
熱安定性の観点からポリイミドがよく、さらに、ポリイ
ミド光導波路に用いる積層体の材料としては、光導波路
材料との熱膨張率整合の観点から前記構造式（１）から
（４）で表される繰り返し単位からなるポリイミドフィ
ルムまたは前記構造式で表されるイミド化合物を組み合
わせて重合してなる共重合ポリイミドフィルム、また
は、熱膨張係数が４×１０-5／℃以上１．２×１０-4／
℃以下であるポリイミドフィルムが好ましい。なぜな
ら、耐熱性に関しては、これらのポリイミドフィルムで
作製した光導波路付き基板が、積層体上にクラッド層１
層が形成されている場合や、クラッド層とコア層の２層
が形成されている場合には、この光導波路付き基板上に
さらにコア層や上部クラッド層のポリイミド膜を形成す
ることを予定しており、そのためにはポリアミド酸から
ポリイミドへ熱イミド化する時の温度に耐える必要があ
るからである。また、熱膨張係数に関しては、基板上に
形成されるポリイミド膜からなる光導波路の熱膨張係数
が概ね８×１０-5／℃であるため、光導波路のひずみを
防止するためには、光導波路部分と基板部分の熱膨張係
数をある程度合わせておくことが必要となるためであ
る。基板の熱膨張係数が４×１０-5／℃以上１．２×１
０-4／℃以下の範囲から外れると、光導波路部分と基板
部分の熱膨張係数差に基づく大きなひずみを生じて、光
導波路に剥離やひび割れを引き起こし、また、光導波路
の複屈折が著しく大きくなるといった不具合を生じるこ
ととなる。The polymer thin film for a substrate used for the substrate with an optical waveguide of the present invention and the polymer thin film to be used as the core layer and the cladding layer of the optical waveguide have a uniform film thickness obtained by roll stretching or a solution coating method. It is possible to use a thin film having excellent smoothness. The material of the polymer thin film is not particularly limited as long as it can form a thin film having a thickness of about 10 μm or more and can be laminated by a method such as thermocompression bonding or multilayering. However, this polymer thin film material is preferably polyimide from the viewpoint of thermal stability of the substrate, and further, as a material of the laminate used for the polyimide optical waveguide, the structural formula is used from the viewpoint of matching the coefficient of thermal expansion with the optical waveguide material. A polyimide film comprising a repeating unit represented by (1) to (4), a copolymerized polyimide film obtained by polymerizing a combination of imide compounds represented by the above structural formulas, or a thermal expansion coefficient of 4 × 10 −5. / ℃ or more 1.2 × 10 -4 /
A polyimide film having a temperature of not higher than ° C is preferred. This is because, with regard to heat resistance, the substrate with the optical waveguide made of these polyimide films has a clad layer 1 on the laminate.
If a layer is formed, or if two layers, a clad layer and a core layer, are formed, it is planned to further form a core layer and a polyimide film of an upper clad layer on the substrate with an optical waveguide. This is because, for that purpose, it is necessary to withstand the temperature at which the polyamic acid is thermally imidized into polyimide. Regarding the coefficient of thermal expansion, the coefficient of thermal expansion of an optical waveguide formed of a polyimide film on a substrate is approximately 8 × 10 −5 / ° C. This is because it is necessary to match the thermal expansion coefficients of the part and the substrate part to some extent. The coefficient of thermal expansion of the substrate is 4 × 10 −5 / ° C. or more and 1.2 × 1
If the temperature is out of the range of 0 -4 / ° C or less, a large strain is generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the optical waveguide portion and the substrate portion, causing peeling or cracking of the optical waveguide, and the birefringence of the optical waveguide is extremely large. Will be caused.
【００２０】また、本光導波路付き基板の光導波路層と
なるポリイミドフィルムは作製する光導波路の設計に合
わせた膜厚であるものを用い、かつ光の伝送媒体である
ための異物の混入の少ないもの（濾過等により異物を取
り除いた材料を使用する）を用いる。Further, the polyimide film to be used as the optical waveguide layer of the substrate with the optical waveguide has a thickness suitable for the design of the optical waveguide to be manufactured, and has a small amount of foreign matter because it is a light transmission medium. A material (using a material from which foreign matter has been removed by filtration or the like) is used.
【００２１】これらの基板用、及び光導波路用の高分子
薄膜を重ねて加熱圧着し、または複数回コーティングし
て積層体を作製する。The polymer thin films for the substrate and the optical waveguide are stacked and heated and pressed or coated a plurality of times to produce a laminate.
【００２２】なお、本光導波路付き基板を構成するポリ
イミドフィルムとしては、その熱膨張率の制御範囲を広
くするため、また光導波路層の光の導波特性を高めるた
めには、ポリイミドの中でも光透過性に優れた前記構造
式（１）から（４）で表される繰り返し単位からなるポ
リイミドを用いることが好ましい。また、基板部分に用
いるその他ポリイミドの例として、下記の酸無水物とジ
アミンから合成されるポリイミド等が挙げられる。酸無
水物としては、ピロメリット酸二無水物、ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物、４，４′−オキシジフタル酸二無水物、
２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサ
フルオロプロパン二無水物、テトラカルボキシジフェニ
ルメタン、テトラカルボキシジフェニルスルホン、１，
４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキ
シ）テトラフルオロベンゼン等を挙げることができ、ジ
アミンとしては、パラフェニレンジアミン、メタフェニ
レンジアミン、２，２′−ジメチル−４，４′−ジアミ
ノビフェニル、３，３′−ジアミノ−４，４′−ビフェ
ニル、２，２′−ジトリフルオロメチル−４，４′−ジ
アミノビフェニル、３，３′−ジトリフルオロメチル−
４，４′−ジアミノビフェニル、４，４″−ジアミノ−
Ｐ−テルフェニル、１，３−ビス（４−アミノフェノキ
シ）ベンゼン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノ
キシ）フェニル］プロパン、４，４′―ジアミノジフェ
ニルエーテル、４，４′―ジアミノジフェニルスルホ
ン、４，４′―ジアミノジフェニルメタン、２，２−ビ
ス（４―アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、
２，２−ビス［４―（アミノフェノキシ）フェニル］ヘ
キサフルオロプロパン、テトラフルオロ−ｍ−フェニレ
ンジアミン、等を用いたポリイミドを挙げることができ
る。In order to widen the control range of the coefficient of thermal expansion of the polyimide film constituting the substrate with an optical waveguide, and to enhance the light guiding characteristics of the optical waveguide layer, the polyimide film is preferably made of polyimide. It is preferable to use a polyimide comprising a repeating unit represented by the structural formulas (1) to (4) having excellent light transmittance. Examples of other polyimides used for the substrate portion include polyimides synthesized from the following acid anhydrides and diamines. Examples of the acid anhydride include pyromellitic dianhydride, biphenyltetracarboxylic dianhydride, benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride,
2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, tetracarboxydiphenylmethane, tetracarboxydiphenylsulfone, 1,
Examples thereof include 4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene. Examples of the diamine include paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, and 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl. 3,3'-diamino-4,4'-biphenyl, 2,2'-ditrifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-ditrifluoromethyl-
4,4'-diaminobiphenyl, 4,4 "-diamino-
P-terphenyl, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diamino Diphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane,
Polyimides using 2,2-bis [4- (aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, tetrafluoro-m-phenylenediamine, and the like can be given.
【００２３】次に本発明の光導波路付き基板の作製方法
について、図を用いて説明する。すなわち、図１は高分
子フィルムの積層体からなる光導波路用基板上に高分子
光導波路のクラッド層が１層形成された光導波路付き基
板であって、図中１は基板部分の積層体層、２は光導波
路部分のクラッド層を示す。また、図２は高分子フィル
ムの積層体からなる光導波路基板上に光導波路の下部ク
ラッド層とコア層が形成された光導波路付き基板であっ
て、１、２は図１と同じで３は光導波路部分のコア層を
示す。また、図３は高分子フィルムの積層体からなる光
導波路基板上に光導波路の下部クラッド層とコア層と上
部クラッド層が形成された光導波路付き基板であって、
１、２、３は図２と同じで４は光導波路部分の上部クラ
ッド層を示す。Next, a method for manufacturing a substrate with an optical waveguide according to the present invention will be described with reference to the drawings. That is, FIG. 1 shows a substrate with an optical waveguide in which one cladding layer of a polymer optical waveguide is formed on an optical waveguide substrate composed of a laminate of a polymer film. Reference numeral 2 denotes a cladding layer in the optical waveguide portion. FIG. 2 shows a substrate with an optical waveguide in which a lower cladding layer and a core layer of an optical waveguide are formed on an optical waveguide substrate made of a laminate of a polymer film. 4 shows a core layer of an optical waveguide portion. FIG. 3 shows a substrate with an optical waveguide in which a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer of an optical waveguide are formed on an optical waveguide substrate made of a laminate of a polymer film,
Reference numerals 1, 2, and 3 are the same as those in FIG. 2, and reference numeral 4 denotes an upper clad layer in an optical waveguide portion.
【００２４】これらの光導波路付き基板を作製するため
には、まずはじめに基板となる高分子の薄膜フィルムと
光導波路となる高分子薄膜フィルムを準備する。基板用
のフィルムの膜厚としては数μｍから１００μｍ程度が
適当である。また光導波路層の膜厚はシングルモードの
場合にはクラッド用フィルムとしては１０〜５０μｍ、
コア用フィルムとしては６〜９μｍ、マルチモードの場
合にはクラッド用フィルムとしては５〜１００μｍ、コ
ア用フィルムとしては４０〜６０μｍ程度が適当であ
る。これらのフィルムを第１〜３図のように重ねて積層
し、これを加熱圧着して光導波路付き基板を作製する事
ができる。In order to manufacture these substrates with an optical waveguide, first, a polymer thin film to be a substrate and a polymer thin film to be an optical waveguide are prepared. The film thickness of the substrate film is suitably about several μm to 100 μm. The thickness of the optical waveguide layer is 10 to 50 μm as a cladding film in the case of a single mode,
6 to 9 μm is appropriate for the core film, 5 to 100 μm for the clad film in the case of multi-mode, and about 40 to 60 μm for the core film. These films are stacked and laminated as shown in FIGS. 1 to 3 and then heated and pressed to produce a substrate with an optical waveguide.
【００２５】また、本光導波路付き基板の他の作製方法
としては各層の材料の溶液を下から順にコーティングし
てゆくことも可能である。As another manufacturing method of the substrate with an optical waveguide, a solution of a material of each layer can be coated in order from the bottom.
【００２６】[0026]
【実施例】以下、いくつかの実施例を用いて本発明をさ
らに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to several examples, but the present invention is not limited to these examples.
【００２７】（実施例１）ロール延伸法により作製した
前記構造式（１）で表される繰り返し単位からなる厚さ
６５μｍのポリイミドフィルム（ＮＴＴアドバンステク
ノロジ株式会社製フッ素化ポリアミド酸溶液ＦＬ−０
１）からなるポリイミド層Ａと、厚さ２５μｍの東レ・
デュポン（株）製ポリイミドフィルム（商品名；１００
ＨＡ）からなるポリイミド層Ｂ’とを用い、順に、層Ａ
×３，層Ｂ’×１、層Ａ×１，層Ｂ’×１，層Ａ×１，
層Ｂ’×１，層Ａ×３というように、合計１１層重ね、
この上の最上層に予め光学ろ過した前記構造式（１）で
表される繰り返し単位からなる厚さ３０μｍの光導波路
のクラッド層を重ねた。これを加熱プレス機にはさみ、
４０ｋｇ／ｃｍ2の圧力下、１５０℃で５時間加熱後、
さらに最大３９０℃まで昇温し、１時間保持した後、室
温まで徐冷した。これを直径４インチに切り出して、ポ
リイミド積層体上にクラッド層が形成された円板状の光
導波路のクラッド付き基板を得た。このクラッド付き基
板上に前記構造式（１）と（３）が３：１のポリイミド
共重合体の前駆体溶液（ＮＴＴアドバンステクノロジ株
式会社製フッ素化ポリアミド酸溶液ＣＢ-２５７５）を
スピンコートし、さらにこれを加熱イミド化して８μｍ
の光導波路のコア層を形成した。最後にこの４インチ試
料から光導波路の長さが５０ｍｍになるように両端をダ
イシングソーで切り落とし、光の入出射面を有する平面
光導波路を作製した。この光導波路のコア層に波長１．
３μｍのシングルモードファイバからのレーザ光を入射
したところ、出射端から光の出力を確認できた。Example 1 A 65 μm-thick polyimide film (a fluorinated polyamic acid solution FL-0 manufactured by NTT Advanced Technology Co., Ltd.) comprising a repeating unit represented by the structural formula (1) produced by a roll stretching method.
1) and a 25 μm-thick Toray
DuPont polyimide film (trade name: 100
HA) and a polyimide layer B ′ comprising
× 3, layer B ′ × 1, layer A × 1, layer B ′ × 1, layer A × 1,
Layer B ′ × 1, Layer A × 3, etc., a total of 11 layers,
On top of this, a cladding layer of an optical waveguide having a thickness of 30 μm and consisting of a repeating unit represented by the structural formula (1), which was optically filtered in advance, was laminated. This is sandwiched between heating presses,
After heating at 150 ° C. under a pressure of 40 kg / cm 2 for 5 hours,
The temperature was further raised to a maximum of 390 ° C., maintained for 1 hour, and then gradually cooled to room temperature. This was cut out to a diameter of 4 inches to obtain a disk-shaped optical waveguide clad substrate having a clad layer formed on a polyimide laminate. On this clad substrate, a precursor solution of a polyimide copolymer (the fluorinated polyamic acid solution CB-2575 manufactured by NTT Advanced Technology Co., Ltd.) in which the structural formulas (1) and (3) are 3: 1 is spin-coated, This is further imidized by heating to 8 μm
The core layer of the optical waveguide was formed. Finally, both ends of the 4-inch sample were cut off with a dicing saw so that the length of the optical waveguide became 50 mm, thereby producing a planar optical waveguide having a light input / output surface. Wavelength 1.
When laser light from a 3 μm single mode fiber was incident, light output was confirmed from the emission end.
【００２８】（実施例２）ポリイミド層Ａと層Ｂ’とを
用い、順に、層Ａ×３，層Ｂ’×１、層Ａ×１，層Ｂ’
×１，層Ａ×１，層Ｂ’×１，層Ａ×３というように、
合計１１層重ね、この上に予め光学ろ過した前記構造式
（１）で表される繰り返し単位からなる厚さ３０μｍの
光導波路の下部クラッド層を重ね、さらにこの上の最上
層に予め光学ろ過した前記構造式（１）と（３）が３：
１のポリイミド共重合体で表される繰り返し単位からな
る厚さ８μｍの光導波路のコア層を重ねた。これを加熱
プレス機にはさみ、４０ｋｇ／ｃｍ2の圧力下、１５０
℃で５時間加熱後、さらに最大３９０℃まで昇温し、１
時間保持した後、室温まで徐冷した。これを直径４イン
チに切り出して、ポリイミド積層体上にクラッド層が形
成された円板状の光導波路のコア、及びクラッド付き基
板を得た。この光導波路のコア層に波長１．３μｍのシ
ングルモードファイバからのレーザ光を入射したとこ
ろ、出射端から光の出力を確認できた。Example 2 Using a polyimide layer A and a layer B ′, a layer A × 3, a layer B ′ × 1, a layer A × 1, a layer B ′
× 1, layer A × 1, layer B ′ × 1, layer A × 3, etc.
A lower clad layer of a 30 μm-thick optical waveguide composed of a repeating unit represented by the structural formula (1), which was previously optically filtered, was stacked on 11 layers in total, and the uppermost layer was optically filtered in advance. The structural formulas (1) and (3) are represented by 3:
An 8 μm-thick optical waveguide core layer composed of a repeating unit represented by the polyimide copolymer No. 1 was laminated. This is put in a heating press machine, under a pressure of 40 kg / cm 2 , 150
After heating at 5 ° C for 5 hours, the temperature was further raised to a maximum of 390 ° C,
After holding for a time, it was gradually cooled to room temperature. This was cut out to a diameter of 4 inches to obtain a disc-shaped optical waveguide core having a clad layer formed on a polyimide laminate, and a clad substrate. When laser light from a single mode fiber having a wavelength of 1.3 μm was incident on the core layer of this optical waveguide, light output was confirmed from the emission end.
【００２９】（実施例３）ポリイミド層Ａと層Ｂ’とを
用い、順に、層Ａ×３，層Ｂ’×１、層Ａ×１，層Ｂ’
×１，層Ａ×１，層Ｂ’×１，層Ａ×３というように、
合計１１層重ね、この上に予め光学ろ過した前記構造式
（１）で表される繰り返し単位からなる厚さ３０μｍの
光導波路の下部クラッド層を重ね、さらにこの上に予め
光学ろ過した前記構造式（１）と（３）が３：１のポリ
イミド共重合体で表される繰り返し単位からなる厚さ８
μｍの光導波路のクラッド層を重ね、さらにこの上の最
上層に予め光学ろ過した前記構造式（１）で表される繰
り返し単位からなる厚さ３０μｍの光導波路の上部クラ
ッド層を重ねた。これを加熱プレス機にはさみ、４０ｋ
ｇ／ｃｍ2の圧力下、１５０℃で５時間加熱後、さらに
最大３９０℃まで昇温し、１時間保持した後、室温まで
徐冷した。これを直径４インチに切り出して、ポリイミ
ド積層体上にクラッド層が形成された円板状の光導波路
のコア、及びクラッド付き基板を得た。この光導波路の
コア層に波長１．３μｍのシングルモードファイバから
のレーザ光を入射したところ、出射端から光の出力を確
認できた。Example 3 Using a polyimide layer A and a layer B ′, a layer A × 3, a layer B ′ × 1, a layer A × 1, a layer B ′
× 1, layer A × 1, layer B ′ × 1, layer A × 3, etc.
A total of 11 layers are stacked, a lower cladding layer of a 30 μm-thick optical waveguide composed of the repeating unit represented by the structural formula (1), which is optically filtered in advance, is stacked thereon, and the optical fiber is filtered in advance, and (1) and (3) having a thickness of 8 consisting of repeating units represented by a 3: 1 polyimide copolymer
An optical waveguide clad layer having a thickness of 30 μm and a repetition unit represented by the structural formula (1), which had been subjected to optical filtration in advance, were further overlaid on the uppermost layer thereon. This is sandwiched between heating presses, 40k
After heating at 150 ° C. for 5 hours under a pressure of g / cm 2, the temperature was further raised to a maximum of 390 ° C., maintained for 1 hour, and then gradually cooled to room temperature. This was cut out to a diameter of 4 inches to obtain a disk-shaped optical waveguide core having a clad layer formed on a polyimide laminate, and a clad substrate. When laser light from a single mode fiber having a wavelength of 1.3 μm was incident on the core layer of this optical waveguide, light output was confirmed from the emission end.
【００３０】（実施例４）ポリイミド層Ａと層Ｂ’とを
用い、順に、層Ａ×３，層Ｂ’×１、層Ａ×１，層Ｂ’
×１，層Ａ×１，層Ｂ’×１，層Ａ×３というように、
合計１１層重ね、この上に予め光学ろ過した前記構造式
（１）で表される繰り返し単位からなる厚さ３７．５μ
ｍの光導波路の下部クラッド層を重ね、さらにこの上に
予め光学ろ過した前記構造式（１）と（３）が１：１の
ポリイミド共重合体（ＮＴＴアドバンステクノロジ株式
会社製フッ素化ポリアミド酸溶液ＣＢ-５５）で表され
る繰り返し単位からなる厚さ５０μｍの光導波路のコア
層を重ね、さらにこの上の最上層に予め光学ろ過した前
記構造式（１）で表される繰り返し単位からなる厚さ３
０μｍの光導波路の上部クラッド層を重ねた。これを加
熱プレス機にはさみ、４０ｋｇ／ｃｍ2の圧力下、１５
０℃で５時間加熱後、さらに最大３９０℃まで昇温し、
１時間保持した後、室温まで徐冷した。これを直径４イ
ンチに切り出して、ポリイミド積層体上にクラッド層が
形成された円板状の光導波路のコア、及びクラッド付き
基板を得た。この光導波路のコア層に波長０．８５μｍ
のマルチモードファイバからのレーザ光を入射したとこ
ろ、出射端から光の出力を確認できた。Example 4 Using a polyimide layer A and a layer B ′, a layer A × 3, a layer B ′ × 1, a layer A × 1, a layer B ′
× 1, layer A × 1, layer B ′ × 1, layer A × 3, etc.
A total of 11 layers are stacked, and a thickness of 37.5 μm composed of a repeating unit represented by the structural formula (1), which is optically filtered in advance, is formed thereon.
m, a lower clad layer of an optical waveguide having a thickness of 1 m, and an optically filtered polyimide copolymer of the structural formulas (1) and (3) having a ratio of 1: 1 (a fluorinated polyamic acid solution manufactured by NTT Advanced Technology Co., Ltd.) A 50 μm-thick optical waveguide core layer composed of a repeating unit represented by CB-55), and a top layer formed on the core layer by optical filtration in advance; and a thickness composed of a repeating unit represented by the structural formula (1). 3
The upper cladding layer of the 0 μm optical waveguide was overlaid. This is put in a heating press machine, under a pressure of 40 kg / cm 2 ,
After heating at 0 ° C for 5 hours, the temperature was further raised to a maximum of 390 ° C,
After holding for 1 hour, the mixture was gradually cooled to room temperature. This was cut out to a diameter of 4 inches to obtain a disc-shaped optical waveguide core having a clad layer formed on a polyimide laminate, and a clad substrate. The core layer of this optical waveguide has a wavelength of 0.85 μm.
When laser light from the multimode fiber was incident, light output was confirmed from the emission end.
【００３１】（比較例）実施例３において、光導波路部
分のない積層体基板を実施例３と同様にして作製した。
この基板を用いて、この上に光導波路の構成が実施例３
と同一になるようなクラッド用ポリイミドの前駆体溶液
とコア用ポリイミドの前駆体溶液を順にコーティング、
加熱イミド化を行い、ポリイミド積層体基板上にポリイ
ミドのスラブ型光導波路を形成した。この光導波路のコ
ア層に波長１．３μｍのシングルモードファイバからの
レーザ光を入射したときの光の導波特性は実施例３と同
程度であったが、光導波路部分のない積層体上に３層の
光導波路層を形成するために３日間を要した。Comparative Example In Example 3, a laminated substrate having no optical waveguide portion was produced in the same manner as in Example 3.
By using this substrate, the configuration of the optical waveguide was formed on the third embodiment.
Coating the precursor solution of the polyimide for the clad and the precursor solution of the polyimide for the core in order to be the same as the above,
Heat imidization was performed to form a polyimide slab type optical waveguide on the polyimide laminate substrate. When laser light from a single-mode fiber having a wavelength of 1.3 μm was incident on the core layer of this optical waveguide, the light-guiding characteristics were almost the same as those in Example 3, but on the laminate without the optical waveguide portion. It took three days to form three optical waveguide layers.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
付き基板は、従来の光導波路用基板と比較して、クラッ
ド層やコア層を後から形成する必要がないため、基板上
の高分子光導波路を短時間に、かつ低コストで製造でき
るという効果がある。As described above, the substrate with an optical waveguide according to the present invention does not require the formation of a cladding layer or a core layer later, as compared with a conventional substrate for an optical waveguide. There is an effect that the molecular optical waveguide can be manufactured in a short time and at low cost.
【図１】高分子フィルムの積層体からなる光導波路用基
板上に高分子光導波路のクラッド層が１層形成された光
導波路付き基板である。FIG. 1 shows a substrate with an optical waveguide in which a cladding layer of a polymer optical waveguide is formed on an optical waveguide substrate formed of a laminate of polymer films.
【図２】高分子フィルムの積層体からなる光導波路基板
上に光導波路の下部クラッド層とコア層が形成された光
導波路付き基板である。FIG. 2 shows a substrate with an optical waveguide in which a lower clad layer and a core layer of an optical waveguide are formed on an optical waveguide substrate made of a laminate of a polymer film.
【図３】高分子フィルムの積層体からなる光導波路基板
上に光導波路の下部クラッド層とコア層と上部クラッド
層が形成された光導波路付き基板である。FIG. 3 shows a substrate with an optical waveguide in which a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer of an optical waveguide are formed on an optical waveguide substrate formed of a laminate of polymer films.
１ 基板部分の積層体層 ２ 光導波路部分のクラッド層 ３ 光導波路部分のコア層 ４ 光導波路部分の上部クラッド層 REFERENCE SIGNS LIST 1 laminated layer of substrate part 2 clad layer of optical waveguide part 3 core layer of optical waveguide part 4 upper clad layer of optical waveguide part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 二三男 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 横山 博一 愛知県東海市新宝町31番地の６ 東レ・デ ュポン株式会社東海事業場内 (72)発明者 杉本 範巳 大阪市北区中之島３丁目４番18号 東レ・ デュポン株式会社大阪本社内 (72)発明者 森山 英樹 愛知県東海市新宝町31番地の６ 東レ・デ ュポン株式会社東海事業場内 Ｆターム(参考） 2H047 KA02 KA04 PA28 QA05 TA42 TA43 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Fumio Yamamoto 2-1-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo NTT Advanced Technology Corporation (72) Inventor Hirokazu Yokoyama Tokai, Aichi 31 Toray Dupont Co., Ltd., Tokai Plant, 31-31, Shintakara-cho, Tokyo (72) Norimi Sugimoto 3-4-1-18 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka Toray-Dupont Co., Ltd. Osaka Head Office (72) Inventor Hideki Moriyama 31F, Toray Dupont Co., Ltd., 31 Toin-cho, Tokai-shi, Aichi F-term (reference) 2H047 KA02 KA04 PA28 QA05 TA42 TA43
Claims (6)
ムが複数層積層され、その最外層に高分子光導波路のク
ラッド層が積層されるとともに加熱圧着されてなる積層
体からなる光導波路付き基板。1. A substrate with an optical waveguide comprising a laminate in which one or more polymer films are laminated in a plurality of layers, and a cladding layer of a polymer optical waveguide is laminated on the outermost layer and heated and pressed. .
ムが複数層積層され、その最外層に高分子光導波路のコ
ア層が積層され、さらに最外層の次の内側の層に高分子
光導波路のクラッド層が積層されるとともに加熱圧着さ
れてなる積層体からなる光導波路付き基板。2. A plurality of one or more polymer films are laminated, a core layer of a polymer optical waveguide is laminated on the outermost layer, and a polymer optical waveguide is formed on the inner layer next to the outermost layer. A substrate with an optical waveguide, comprising a laminate formed by laminating a clad layer of the above and thermocompression bonding.
ムが複数層積層され、その最外層に高分子光導波路の上
部クラッド層が積層され、さらに最外層の次の内側の層
に高分子光導波路のコア層が積層され、さらに該コア層
の次の次の内側の層に下部クラッドが積層されるととも
に加熱圧着されてなる積層体からなる光導波路付き基
板。3. A plurality of one or more kinds of polymer films are laminated, an upper cladding layer of a polymer optical waveguide is laminated on the outermost layer, and a polymer optical waveguide is formed on an inner layer next to the outermost layer. A substrate with an optical waveguide comprising a laminate in which a core layer of a waveguide is laminated, and further, a lower clad is laminated on the next inner layer next to the core layer, and the laminate is heat-pressed.
ポリイミドであることを特徴とする請求項１から３記載
の光導波路付き基板。4. The substrate with an optical waveguide according to claim 1, wherein the polymer film constituting the laminate is made of polyimide.
類以上の高分子フィルムとして、下記構造式（１）から
（４）： 【化１】 【化２】 【化３】 【化４】 で表される繰り返し単位のいずれかからなるポリイミド
フィルムまたは前記繰り返し単位の２種類以上からなる
共重合ポリイミドフィルムを用いることを特徴とする請
求項１から３記載の光導波路付き基板。5. One or more polymer films constituting the laminate are represented by the following structural formulas (1) to (4): Embedded image Embedded image Embedded image 4. The substrate with an optical waveguide according to claim 1, wherein a polyimide film composed of any of the repeating units represented by the formula (1) or a copolymerized polyimide film composed of two or more of the repeating units is used.
または前記繰り返し単位の２種類以上からなる共重合ポ
リイミドを用いて、ロール延伸法または溶液塗布法によ
り１種類または２種類以上のポリイミドフィルムまたは
共重合ポリイミドフィルムを作製し、前記１種類または
２種類以上のポリイミドフィルムまたは共重合ポリイミ
ドフィルムを複数層に重ね、前記複数層に重ねたポリイ
ミドフィルム積層体を加熱圧縮により一体化して光部品
用の基板を得ることを特徴とする請求項１から３記載の
光導波路付き基板の製造方法。6. The following structural formulas (1) to (4): Embedded image Embedded image Embedded image Using a polyimide consisting of any of the repeating units represented by or a copolymer polyimide consisting of two or more of the above repeating units, one or more polyimide films or copolymer polyimides by a roll stretching method or a solution coating method A film is produced, the above-mentioned one or more kinds of polyimide films or copolymerized polyimide films are laminated on a plurality of layers, and the polyimide film laminate laminated on the plurality of layers is integrated by heating and compression to obtain a substrate for an optical component. The method for manufacturing a substrate with an optical waveguide according to claim 1, wherein:
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