JP2006184773A - Optical waveguide and opto-electric hybrid substrate having the same - Google Patents
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Description
本発明は光導波路およびこれを備えた光電気混載基板に関し、特に光集積回路、光インターコネクション用光学部品、光電気混載板等を製造する方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide and an opto-electric hybrid board including the same, and more particularly to a method of manufacturing an optical integrated circuit, an optical component for optical interconnection, an opto-electric hybrid board, and the like.
光部品、あるいは光ファイバの基材としては、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が広く使用されているが、最近では高分子系の材料も開発され、無機系材料に比べて加工性や価格の点で優れていることから、光導波路用材料として注目されている。例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、あるいは、ポリスチレンのような透明性に優れた高分子をコアとし、そのコア材料よりも屈折率の低い高分子をクラッド材料としたコア−クラッド構造からなる平板型光導波路が作製されている（特許文献１）。これに対して耐熱性の高い透明性高分子であるポリイミドを用い低損失の平板型光導波路が実現されている（特許文献２）。 As base materials for optical components or optical fibers, inorganic materials such as quartz glass and multicomponent glass, which have the characteristics of low light propagation loss and wide transmission band, are widely used. System materials have also been developed and are attracting attention as materials for optical waveguides because they are superior in processability and price compared to inorganic materials. For example, a flat plate type having a core-clad structure in which a polymer having excellent transparency such as polymethyl methacrylate (PMMA) or polystyrene is used as a core and a polymer having a refractive index lower than that of the core material is used as a cladding material. An optical waveguide is produced (Patent Document 1). On the other hand, a low-loss flat optical waveguide is realized using polyimide, which is a transparent polymer with high heat resistance (Patent Document 2).
高分子光導波路の用途の一つとして、光電気混載基板が考えられる。光電気混載基板や光インタコネクション用に用いられる光導波路に対しては、受発光素子として、面型の光素子が用いられる。つまり、光導波路の回路の光軸と光素子の光軸とは９０度異なる。よって、９０度光路変換機能を付与することが必要となる。そのような手法として、ダイシングソーを用いて光導波路端面を４５度に切断する手法がある（特許文献３）。この４５度面を鏡面とし、光は９０度光路変換する。樹脂と空気の屈折率差からこの４５度面は反射鏡となり、光路変換できる。 One of the uses of the polymer optical waveguide is an opto-electric hybrid board. For optical waveguides used for opto-electric hybrid boards and optical interconnections, planar optical elements are used as light emitting / receiving elements. That is, the optical axis of the optical waveguide circuit and the optical axis of the optical element differ by 90 degrees. Therefore, it is necessary to provide a 90-degree optical path conversion function. As such a technique, there is a technique of cutting the end face of the optical waveguide at 45 degrees using a dicing saw (Patent Document 3). The 45-degree plane is used as a mirror surface, and the light is changed by 90 degrees. Due to the difference in refractive index between the resin and air, this 45 degree plane becomes a reflecting mirror and can change the optical path.
これらの加工によって得られた反射鏡の反射率は加工面粗さの影響を受ける。つまり、加工面粗さが大きい場合、散乱光が増え、反射率が低くなってしまう。また、反射鏡表面にゴミや汚れが付着した場合、全反射条件を満たさなくなり、反射率が低下してしまう。また、ダイシングソーなどで加工したまま露出した面は、樹脂によっては信頼性という点での懸念がある。そのために、金やアルミニウム、誘電体多層膜などを端面にコーティングし、反射鏡を作ることにより、このような問題を解決することが一般的に行われている。さらに高反射率を得ようとすると、金やアルミニウムなどの金属膜、誘電体多層膜などをコア端面に直接形成したのでは、反射率が思うように上がらないという問題があった。さらに信頼性の点で光導波路との密着性を確保する必要がある。
本発明の目的は、上記の問題を回避すべく、光導波路への光の入出力のためにその任意の箇所に形成されるコアの端面に高反射率を有する反射面が形成された光導波路、およびこの光導波路を備えた光電気混載基板を提供することにある。 In order to avoid the above problems, an object of the present invention is to provide an optical waveguide in which a reflecting surface having a high reflectance is formed on an end surface of a core formed at an arbitrary position for inputting / outputting light to / from the optical waveguide. And an opto-electric hybrid board provided with the optical waveguide.
本発明者は、鋭意検討した結果、光導波路の光の入出射のための傾斜した端面に樹脂膜を形成することによって、反射率を高めることができることを見出し、本発明を完成させた。すなわち本発明は、第１の樹脂からなるコアとクラッドからなる光導波路であって、コアが切断されて形成されたコア端面の表面に、第１の樹脂と屈折率が等しい第２の樹脂層が成膜されて反射面を形成し、第２の樹脂層の厚さが０．０５μｍ〜５μｍであることを特徴とする光導波路である。 As a result of intensive studies, the present inventor has found that the reflectance can be increased by forming a resin film on the inclined end surface for entering and exiting the light of the optical waveguide, and has completed the present invention. That is, the present invention is an optical waveguide comprising a core made of a first resin and a clad, and a second resin layer having a refractive index equal to that of the first resin on the surface of the core end surface formed by cutting the core. Is formed to form a reflection surface, and the thickness of the second resin layer is 0.05 μm to 5 μm.
ダイシングソーなどによる機械加工だけでなく、レーザを照射して光導波路を構成するコアの一部を切断すると、切断面の表面は面荒れが生じやすい事がわかった。面荒れが生じると光が散乱して反射率が低下する。そこで切断面にコア材と屈折率が等しい第２の樹脂層を形成すると、第２の樹脂層表面の面粗度はコアの切断面よりも小さくなる。反射面は面粗度の改善された第２の樹脂層の外表面となるので、反射率も向上する。さらにそのうえに金属膜や誘電体多層膜を形成することにより、第２の樹脂層と金属膜と誘電体多層膜の界面が反射面となり反射率がより向上する。コア端面は光路の方向に応じてコアの延長方向に対して傾斜するように切断すればよい。例えば４５度傾斜させると９０度の光路変換ができる。 In addition to machining with a dicing saw or the like, it was found that when a part of the core constituting the optical waveguide was cut by laser irradiation, the surface of the cut surface was likely to be rough. When surface roughness occurs, light is scattered and the reflectance decreases. Therefore, when the second resin layer having the same refractive index as the core material is formed on the cut surface, the surface roughness of the surface of the second resin layer becomes smaller than the cut surface of the core. Since the reflecting surface becomes the outer surface of the second resin layer with improved surface roughness, the reflectance is also improved. Furthermore, by forming a metal film or a dielectric multilayer film thereon, the interface between the second resin layer, the metal film, and the dielectric multilayer film becomes a reflective surface, and the reflectance is further improved. What is necessary is just to cut | disconnect a core end surface so that it may incline with respect to the extension direction of a core according to the direction of an optical path. For example, if it is inclined 45 degrees, the optical path can be changed 90 degrees.
コアと前記反射面で形成される光路を含む面内において、コア端面と第２の樹脂の外表面とのなす最大角度は２度以下が好ましい。これによりコアをレーザや機械加工で切断してコア端面を形成する時に、切断するときの傾斜角をコントロールすることにより、光の反射角を設計値とおり定めることができる。
コア端面を形成するためのコアの切断方法としては、レーザ照射によるレーザ加工、ダイシングソーなどによる機械加工、ドライエッチングなどのエッチング加工などが挙げられる。この中でレーザ加工によるものが好ましい。
In the plane including the optical path formed by the core and the reflecting surface, the maximum angle formed by the core end surface and the outer surface of the second resin is preferably 2 degrees or less. Thereby, when the core is cut by laser or machining to form the end face of the core, the reflection angle of light can be determined as designed by controlling the tilt angle when cutting.
Examples of the core cutting method for forming the core end face include laser processing by laser irradiation, mechanical processing by a dicing saw, and etching processing such as dry etching. Of these, the laser processing is preferable.
レーザ加工や機械加工により任意の場所に形成されたコアへの光の入出力用端面に、反射率の高い反射面を形成することができる。高反射で光素子と光導波路間の光路変換および光結合が可能となる。 A reflective surface with high reflectivity can be formed on the input / output end face of the light to the core formed at an arbitrary place by laser processing or machining. High reflection enables optical path conversion and optical coupling between the optical element and the optical waveguide.
以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。ここでは、光回路層としてポリイミド光導波路、電気配線層として銅張ポリイミドフィルムを例に挙げて説明するが、光導波路および電気配線板の材料としてポリイミド以外の樹脂を用いることももちろん可能である。また、光電気混載基板として光導波路層と電気配線板層とが積層している構造だけでなく、光導波路に直接電気配線が施されている場合や、更には、光導波路単体の場合も可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, a polyimide optical waveguide will be described as an example of the optical circuit layer and a copper-clad polyimide film will be described as an example of the electrical wiring layer, but it is of course possible to use a resin other than polyimide as a material for the optical waveguide and the electrical wiring board. In addition to a structure in which an optical waveguide layer and an electrical wiring board layer are laminated as an opto-electric hybrid board, it is possible to have direct electrical wiring on the optical waveguide, or even a single optical waveguide It is.
図１に端面を４５度に加工したマルチの光導波路、図２に導波路面内に４５度で穴をあけて４５度端面を加工した光導波路を示す。これらの光導波路は、公知のフォトリソグラフィとドライエッチング技術によって作製した。まず、クラッド１となるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液をシリコンウェハなどの基板上にコートする。その後、加熱イミド化する。続いてコア２となるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液をシリコンウェハなどの基板上にコートする。その後、加熱イミド化する。フォトリソグラフィと酸素プラズマエッチングによって、コアパターンを形成する。次に、上からクラッド１を覆うことによって、埋め込み型の光導波路を作製する。
FIG. 1 shows a multiple optical waveguide whose end face is processed at 45 degrees, and FIG. 2 shows an optical waveguide whose end face is processed by making a hole at 45 degrees in the waveguide plane. These optical waveguides were produced by known photolithography and dry etching techniques. First, a polyamide acid solution, which is a polyimide precursor to be the
図１において、複数のコア２はクラッド１に埋め込まれており、端面はダイシングソーなどによって４５度に切断されて反射面３が形成されている。図２は光導波路のコア２の途中をレーザ照射によって穴４をあけて切断したものである。レーザを４５度傾けて照射することにより、クラッド１およびコア２に４５度傾斜した反射面３を形成している。図２の場合は、反射面は任意の場所、任意のサイズに加工することが可能である。
In FIG. 1, a plurality of
ダイシング加工したときの加工面の平均粗さＲａは０．１μｍ、エキシマレーザ加工を用いたときの加工面平均粗さＲａは０．２μｍであった。傾斜した端面の平均粗さは、レーザ顕微鏡や共焦点顕微鏡などで測定することができる。それら装置として、例えば、キーエンス社製VK-9500やレーザテック社製HD100DやOPTELICS C130などがある。コア付近の凹凸をスキャニングし、解析ソフトなどを用いて、JIS B0601-1994で定められている平均粗さＲａを算出することができる。測定面が斜面であるために、必要であれば角度補正を行う。 The average roughness Ra of the machined surface when dicing was performed was 0.1 μm, and the average roughness Ra of the machined surface when using excimer laser machining was 0.2 μm. The average roughness of the inclined end face can be measured with a laser microscope or a confocal microscope. Examples of such devices include VK-9500 manufactured by Keyence, HD100D manufactured by Lasertec, and OPTELICS C130. The average roughness Ra defined by JIS B0601-1994 can be calculated by scanning unevenness in the vicinity of the core and using analysis software or the like. Since the measurement surface is a slope, angle correction is performed if necessary.
光導波路単体ではなく、光導波路に直接電気配線層が形成されているもの、光導波路と電気配線層が積層されている構造に対しても、このように微小鏡を形成することは可能である。例えば、ポリイミド光導波路を挟む形で、二枚の銅張ポリイミドフィルムを、接着層を用い熱プレスによって積層する。その後、光入出力部にダイシング加工やレーザ加工によって積層体に穴をあけて、コアを切断した断面を微小反射鏡として形成する。 It is possible to form a micromirror in this way not only for a single optical waveguide but also for a structure in which an electrical wiring layer is formed directly on the optical waveguide or a structure in which the optical waveguide and the electrical wiring layer are laminated. . For example, two copper-clad polyimide films are laminated by hot pressing using an adhesive layer so as to sandwich a polyimide optical waveguide. Thereafter, a hole is made in the laminated body by dicing processing or laser processing in the light input / output portion, and a cross section obtained by cutting the core is formed as a minute reflecting mirror.
このとき、微小反射鏡面の粗さＲａは、ダイシング加工直後で０．１μｍ、エキシマレーザ加工で０．２μｍであった。波長850nmの光を反射させる場合、この粗さでは散乱損失が問題になる場合がある。散乱損失を低減するためには、粗さを低減する必要がある。そのために、反射端面に樹脂層をコーティングする。光導波路との密着性を高めるためには、例えば光導波路の材料がフッ素化ポリイミドの場合、樹脂層の材料はフッ素を含まないポリイミドやエポキシ樹脂が好ましい。樹脂をコーティングした後の反射角度変化を抑えるために、樹脂層の厚さは均一であることが好ましい。均一さの程度として、コアと前記反射面で形成される光路を含む仮想面内において、前記コア端面と樹脂層の外表面のなす角度が２度以下であることが好ましい。この角度は樹脂層を塗布する前後のコア端面箇所をレーザ顕微鏡で測定してそれぞれの傾斜角を求めて、その差として求めることができる。また厚さの均一性を得るために、樹脂層の厚さは２μm以下、好ましくは1μm以下がさらに好ましい。 At this time, the roughness Ra of the minute reflecting mirror surface was 0.1 μm immediately after dicing and 0.2 μm by excimer laser processing. When reflecting light having a wavelength of 850 nm, this roughness may cause scattering loss. In order to reduce scattering loss, it is necessary to reduce roughness. For this purpose, a resin layer is coated on the reflection end face. In order to improve the adhesion to the optical waveguide, for example, when the material of the optical waveguide is fluorinated polyimide, the material of the resin layer is preferably polyimide or epoxy resin that does not contain fluorine. In order to suppress a change in the reflection angle after coating the resin, the thickness of the resin layer is preferably uniform. As the degree of uniformity, it is preferable that an angle formed by the end surface of the core and the outer surface of the resin layer is 2 degrees or less in a virtual plane including an optical path formed by the core and the reflection surface. This angle can be obtained as a difference between the core end face portions before and after applying the resin layer measured with a laser microscope to obtain respective inclination angles. In order to obtain a uniform thickness, the thickness of the resin layer is 2 μm or less, preferably 1 μm or less.
これらの条件を満たす樹脂層は、コア端面が傾斜している場合であっても、光導波路に樹脂の前駆体溶液を通常のスピンコーティングで塗布することによりコア端面にも樹脂溶液が塗布され、その後必要により加熱固化することにより得ることができる。 The resin layer that satisfies these conditions is applied to the core end surface by applying the resin precursor solution to the optical waveguide by ordinary spin coating, even when the core end surface is inclined, Thereafter, it can be obtained by heating and solidifying if necessary.
フッ素を含まないポリアミド酸溶液を加熱イミド化後１μｍになる条件で、溶液をスピンコートし、熱処理した。このようにして、反射膜の上に樹脂層が付いた微小反射鏡が形成された。この樹脂を塗布する前後での端面の角度変化は１°以下であった。微小反射鏡への樹脂層のコーティング後の平均粗さＲaは、ダイシング加工した面で０．０３μｍ、エキシマレーザ加工した面で０．０６μｍとなり加工面の平滑化が可能となった。波長８５０ｎｍの光を光導波路に挿入し、エキシマレーザ加工したコア端面の反射鏡の反射率の変化を測定したところ、樹脂層コート前で８２％であったものが、樹脂層コート後で９５％まで向上した。 The solution was spin-coated and heat-treated under the condition that the polyamic acid solution containing no fluorine was heated to imidize to 1 μm. In this way, a micromirror having a resin layer on the reflective film was formed. The angle change of the end face before and after applying this resin was 1 ° or less. The average roughness Ra after coating of the resin layer on the micro-reflecting mirror was 0.03 μm on the dicing surface and 0.06 μm on the excimer laser processing surface, making it possible to smooth the processing surface. When the change in the reflectance of the reflector on the core end face subjected to excimer laser processing was measured by inserting light with a wavelength of 850 nm into the optical waveguide, it was 82% before the resin layer coating and 95% after the resin layer coating. Improved.
樹脂層の外表面である反射鏡面の平均粗さは光導波路の伝搬光の１／９以下、好ましくは１／１０にすることが好ましい。例えば、850nmの波長の伝播光に対しては、0.1μm以下、このましくは0.08μm以下となる。これによりより高い反射率が得られる。もう一層反射率を高めるために、この樹脂層の外表面に金属膜または誘電体多層膜をさらに設けてもよい。 The average roughness of the reflecting mirror surface, which is the outer surface of the resin layer, is preferably 1/9 or less, more preferably 1/10 of the propagation light of the optical waveguide. For example, for propagating light having a wavelength of 850 nm, it is 0.1 μm or less, preferably 0.08 μm or less. Thereby, a higher reflectance can be obtained. In order to further increase the reflectance, a metal film or a dielectric multilayer film may be further provided on the outer surface of the resin layer.
図３に、クラッド１とコア２からなる光導波路の加工端面１１に第２の樹脂層１２が形成された光導波路の断面を示す。樹脂層１２の外表面１３が反射面となる。図４にはその後、樹脂層１２の外表面にさらに金属膜あるいは誘電体多層膜２１を形成した光導波路の断面を示す。金属膜あるいは誘電体多層膜として、例えば金をスパッタにより約０．１５μｍ厚コーティングした。このとき、微小反射鏡面の平滑化のための樹脂層１２に金属との密着性の有する樹脂を用いたことにより、金属との密着性の優れた金属反射膜が形成できる。一般に、金と光導波路材料の１つであるフッ素化ポリイミドとの密着性は良くない。フッ素化ポリイミド光導波路に直接金薄膜を蒸着した後、JIS Z 1522に規定されたセロハンテープを金蒸着部に指圧によって圧着し、約10秒後、素早くテープを引き剥がし、目視によって金蒸着膜が剥がれるかどうか確認したところ、金蒸着膜が部分的に剥がれてしまった。しかしながら、樹脂層にフッ素を含まないポリイミドをコートしたところ、同様のテープテストにおいて、剥がれのない良好な反射鏡が形成できた。
FIG. 3 shows a cross section of the optical waveguide in which the
この光導波路を各種用途に用いる時に、金属膜や誘電体多層膜などが剥き出しになっていると、ハンドリングなどのときに傷付いてしまう可能性がある。図５は光導波路の加工端面１１に第２の樹脂層１２、金属膜あるいは誘電体多層膜２１、第３の樹脂層３１を順次コートした微小反射鏡付光導波路の断面を示す。第３の樹脂は、金属膜や誘電体多層膜を傷などから保護する。
When this optical waveguide is used in various applications, if a metal film, a dielectric multilayer film, or the like is exposed, there is a possibility that it will be damaged during handling. FIG. 5 shows a cross section of the optical waveguide with a micro-reflector in which the processed
これらの光導波路を電気プリント配線基板に貼り合わせて光電気混載基板を得ることができる。すなわちプリント配線基板で光の入出力を行う箇所に予め貫通穴をあけておき、端面の加工を行う前の光導波路をプリント配線基板に貼り合わせる。プリント配線基板に予め設けた穴の近傍をねらって基板面に対して約４５°傾けてレーザビームを照射し、基板に新たな穴と光導波路のコアを切断して端面を形成する。そして樹脂をスピンコートして硬化することにより光電気混載基板が得られる。 These optical waveguides can be bonded to an electric printed wiring board to obtain an opto-electric hybrid board. That is, a through hole is made in advance at a place where light is input and output on the printed wiring board, and the optical waveguide before the end face is processed is bonded to the printed wiring board. An end face is formed by cutting a new hole and the core of the optical waveguide on the substrate by irradiating a laser beam at an angle of about 45 ° with respect to the surface of the printed wiring board in the vicinity of the hole provided in advance. Then, an opto-electric hybrid board is obtained by spin-coating and curing the resin.
引き続いて、いくつかの実施例を用いて本発明を更に詳しく説明する。なお、分子構造の異なる種々の高分子を用いることにより数限りない本発明の光電気混載基板および光導波路が得られることは明らかである。したがって、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Subsequently, the present invention will be described in more detail using several examples. It is obvious that an unlimited number of opto-electric hybrid boards and optical waveguides according to the present invention can be obtained by using various polymers having different molecular structures. Therefore, the present invention is not limited only to these examples.
（実施例１）
５インチシリコンウェハ上に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（６ＦＤＡ）と２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４, ４' −ジアミノビフェニル（ＴＦＤＢ）から形成されるポリイミドをクラッドとして、６ＦＤＡとＴＦＤＢおよび６ＦＤＡと４, ４' −オキシジアニリン（ＯＤＡ）の共重合ポリアミド酸溶液から形成されるポリイミドをコアとして、フォトリソグラフィとドライエッチング技術により埋め込み型光導波路フィルムを作製した。コア高さ２５μｍ、幅４０μｍとした。比屈折率差は１．１％とした。その後、このシリコンウェハ上の光導波路を５ｗｔ％のフッ酸水溶液中に浸漬させ、シリコンウェハから光導波路を剥し、フィルム光導波路を作製した。フッ素化ポリイミド光導波路のフィルム厚は７０μｍであった。この光導波路を長さ５５ｍｍ、幅４０ｍｍにカッターで切断した。その後、光導波路片側端面が４５度に、反対側の端面を垂直になるようダイシングによって切断加工した。このとき、４５度端面の平均粗さは０．１μｍであった。次に、オキシジフタル酸ニ無水物(ODPA)とアミノフェノキシベンゼン(APB)からなるポリイミドである熱可塑性ポリイミド樹脂を加工面にスピンコーティングした。すなわちポリアミド酸溶液を加熱イミド化した後の厚さが１μｍとなる条件でスピンコートして、熱処理した。４５度端面の粗さは、０．０３μｍであった。垂直端面から光ファイバにて波長８５０ｎｍの光を光導波路に挿入し、４５度端面で反射してきた光をレンズと受光素子の組合せで光検出したところ、反射率はコーティング前が８８％であったのに対して、コーティングすることによって、１μｍ厚条件の場合９７％へ向上した。レーザ顕微鏡での測定によると、４５度端面の樹脂コート前後の面の相互の角度は１度以下であった。
(Example 1)
2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA) and 2,2-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl (TFDB) on a 5-inch silicon wafer ) And a polyimide formed from a copolymerized polyamic acid solution of 6FDA and TFDB and 6FDA and 4,4′-oxydianiline (ODA) as a core and embedded by photolithography and dry etching technology Type optical waveguide film was prepared. The core height was 25 μm and the width was 40 μm. The relative refractive index difference was 1.1%. Thereafter, the optical waveguide on the silicon wafer was immersed in a 5 wt% hydrofluoric acid aqueous solution, and the optical waveguide was peeled off from the silicon wafer to produce a film optical waveguide. The film thickness of the fluorinated polyimide optical waveguide was 70 μm. This optical waveguide was cut to a length of 55 mm and a width of 40 mm with a cutter. Thereafter, the optical waveguide was cut by dicing so that one end face of the optical waveguide was 45 degrees and the other end face was vertical. At this time, the average roughness of the 45 ° end face was 0.1 μm. Next, a thermoplastic polyimide resin, which is a polyimide composed of oxydiphthalic dianhydride (ODPA) and aminophenoxybenzene (APB), was spin-coated on the processed surface. That is, the polyamic acid solution was spin-coated under the condition that the thickness after heat imidization was 1 μm and heat-treated. The roughness of the 45 ° end face was 0.03 μm. When light having a wavelength of 850 nm was inserted into the optical waveguide from the vertical end face using an optical fiber, and the light reflected by the 45 degree end face was detected by a combination of a lens and a light receiving element, the reflectance was 88% before coating. On the other hand, the coating improved to 97% when the thickness was 1 μm. According to the measurement with a laser microscope, the angle between the surfaces of the 45 ° end face before and after the resin coating was 1 ° or less.
（実施例２）
４５度端面にスピンコートする層の厚さを０．５μｍとなる条件にした以外は、実施例１と同じようにしたところ、４５度端面の平均粗さは０．０６μｍであった。そして反射率はコート前の８８％が９５％へ向上した。
(Example 2)
The average roughness of the 45 ° end face was 0.06 μm, except that the thickness of the layer to be spin coated on the 45 ° end face was 0.5 μm. The reflectance was improved from 88% before coating to 95%.
（実施例３）
実施例１と同様に、５インチシリコンウェハ上に６ＦＤＡとＴＦＤＢから形成されるポリイミドをクラッドとして、６ＦＤＡとＴＦＤＢおよび６ＦＤＡとＯＤＡの共重合ポリアミド酸溶液から形成されるポリイミドをコアとして、フォトリソグラフィとドライエッチング技術により埋め込み型光導波路フィルムを作製した。コア高さ２５μｍ、幅４０μｍとした。比屈折率差は１．１％とした。その後、このシリコンウェハ上の光導波路を５ｗｔ％のフッ酸水溶液中に浸漬させ、シリコンウェハから光導波路を剥し、フィルム光導波路を作製した。フッ素化ポリイミド光導波路のフィルム厚は７０μｍであった。この光導波路を長さ５５ｍｍ、幅４０ｍｍにカッターで切断した。その後、光導波路片側端面を４５度面に、反対側の端面を垂直にダイシング加工によって切断した。このとき、４５度端面の平均粗さは０．１μｍであった。次に、オキシジフタル酸ニ無水物(ODPA)とアミノフェノキシベンゼン(APB)からなるポリイミドからなる熱可塑性ポリイミド樹脂を加工面にスピンコート法によりコーティングした。すなわちポリアミド酸溶液を加熱イミド化後約１μｍの条件でスピンコートし、熱処理した。４５端面の平均粗さは、０．０３μｍであった。次に、スパッタ装置にて、金を０．１５μｍ厚蒸着した。このとき、端面付近のみスパッタされるように、マスクを施した。反射率は実施例１と同様９７％であった。JIS Z 1522に規定されたセロハンテープを金蒸着部に指圧によって圧着し、約10秒後、素早くテープを引き剥がし、目視によって金蒸着膜が剥がれるかどうか確認したところ、金薄膜は剥がれなかった。
(Example 3)
As in Example 1, a polyimide formed from 6FDA and TFDB on a 5-inch silicon wafer is used as a cladding, and a polyimide formed from a copolymerized polyamic acid solution of 6FDA and TFDB and 6FDA and ODA is used as a core. An embedded optical waveguide film was produced by a dry etching technique. The core height was 25 μm and the width was 40 μm. The relative refractive index difference was 1.1%. Thereafter, the optical waveguide on the silicon wafer was immersed in a 5 wt% hydrofluoric acid aqueous solution, and the optical waveguide was peeled off from the silicon wafer to produce a film optical waveguide. The film thickness of the fluorinated polyimide optical waveguide was 70 μm. This optical waveguide was cut to a length of 55 mm and a width of 40 mm with a cutter. Thereafter, the end face on one side of the optical waveguide was cut into a 45-degree face, and the end face on the opposite side was cut by dicing. At this time, the average roughness of the 45 ° end face was 0.1 μm. Next, a thermoplastic polyimide resin composed of polyimide composed of oxydiphthalic dianhydride (ODPA) and aminophenoxybenzene (APB) was coated on the processed surface by spin coating. That is, the polyamic acid solution was spin-coated under the condition of about 1 μm after heat imidization and heat-treated. The average roughness of the 45 end faces was 0.03 μm. Next, gold was deposited in a thickness of 0.15 μm using a sputtering apparatus. At this time, a mask was applied so that only the vicinity of the end face was sputtered. The reflectance was 97% as in Example 1. The cellophane tape specified in JIS Z 1522 was pressure-bonded to the gold vapor-deposited part by finger pressure, and after about 10 seconds, the tape was quickly peeled off. When the gold vapor-deposited film was checked by visual observation, the gold thin film was not peeled off.
（実施例４）
実施例１と同様にフッ素化ポリイミド光導波路を作製し、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）エキシマレーザ加工により、導波路一本に対して、一箇所４５度の端面を形成した。導波路のもう一方の端面はダイシング加工によって、垂直に加工した。エキシマレーザの照射条件は、総照射エネルギー０.４Ｊ/パルス、エネルギー密度は1J/(cm2・パルス)、繰り返し周波数２００パルス／秒で２秒間とした。加工面積は、導波路面で２００μｍ平方とした。このとき、４５度端面の平均粗さは０．２μｍであった。次に、オキシジフタル酸ニ無水物(ODPA)とアミノフェノキシベンゼン(APB)からなるポリイミドからなる熱可塑性ポリイミド樹脂を加工面にコーティングした。ポリアミド酸溶液を加熱イミド化後約１μｍの条件でスピンコートし、熱処理した。このとき、斜め加工面の粗さは、０．０６μｍとなった。次に、スパッタ装置にて、金を０．１５μｍ厚コートした。このとき、端面付近のみスパッタされるように、マスクを施した。さらに、オキシジフタル酸ニ無水物(ODPA)とアミノフェノキシベンゼン(APB)からなるポリイミドからなる熱可塑性ポリイミド樹脂を加工面にコーティングした。ポリアミド酸溶液を加熱イミド化後約１μｍの条件でスピンコートし、熱処理した。
(Example 4)
A fluorinated polyimide optical waveguide was produced in the same manner as in Example 1, and an end face of 45 ° was formed at one location for one waveguide by KrF (wavelength 248 nm) excimer laser processing. The other end face of the waveguide was vertically processed by dicing. Excimer laser irradiation conditions were a total irradiation energy of 0.4 J / pulse, an energy density of 1 J / (cm 2 · pulse), and a repetition rate of 200 pulses / second for 2 seconds. The processing area was 200 μm square on the waveguide surface. At this time, the average roughness of the 45 ° end face was 0.2 μm. Next, a thermoplastic polyimide resin composed of polyimide composed of oxydiphthalic dianhydride (ODPA) and aminophenoxybenzene (APB) was coated on the processed surface. The polyamic acid solution was spin-coated under the condition of about 1 μm after heat imidization and heat-treated. At this time, the roughness of the obliquely processed surface was 0.06 μm. Next, gold was coated to a thickness of 0.15 μm using a sputtering apparatus. At this time, a mask was applied so that only the vicinity of the end face was sputtered. Further, a thermoplastic polyimide resin composed of polyimide composed of oxydiphthalic dianhydride (ODPA) and aminophenoxybenzene (APB) was coated on the processed surface. The polyamic acid solution was spin-coated under the condition of about 1 μm after heat imidization and heat-treated.
垂直端面から光ファイバにて波長８５０ｎｍの光を光導波路へ挿入し、４５度面で反射してきた光をレンズと受光素子の組合せで光検出したところ、反射率はコーティング前が８２％であったのに対して、コーティングすることによって、９５％まで向上した。４５度端面の樹脂コート前後の面相互の角度は１度以下であった。 When light having a wavelength of 850 nm was inserted into the optical waveguide from the vertical end face using an optical fiber, and the light reflected by the 45 degree plane was detected by a combination of a lens and a light receiving element, the reflectance was 82% before coating. On the other hand, it was improved to 95% by coating. The angle between the surfaces of the 45 ° end face before and after the resin coating was 1 ° or less.
１：クラッド、 ２：コア、 ３：反射面、 ４：穴
１１：加工端面、 １２：樹脂層、 １３：外表面
２１：金属膜あるいは誘電体多層膜、 ３１：第３の樹脂層
1: Cladding 2: Core 3: Reflecting surface 4: Hole 11: Processed end surface 12: Resin layer 13: Outer surface 21: Metal film or dielectric multilayer film 31: Third resin layer
Claims (5)
An opto-electric hybrid board comprising the optical waveguide according to claim 1.
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