JP4259222B2 - Cross-connect optical wiring sheet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、クロスコネクト光配線シート及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a cross-connect optical wiring sheet and a manufacturing method thereof.
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貼り合わせる方法（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。
しかし、（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いう問題がある。
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。
The polymer waveguide manufacturing method includes (1) a method in which a film is impregnated with a monomer, a core portion is selectively exposed to change the refractive index, and the film is bonded (selective polymerization method), and (2) a core layer. And a method of forming a cladding portion using reactive ion etching after applying the cladding layer (RIE method), and (3) exposure and development using an ultraviolet curable resin in which a photosensitive material is added to a polymer material. A method using a photolithography method (direct exposure method), (4) a method using injection molding, (5) a method of changing the refractive index of the core portion by exposing the core portion after applying the core layer and the clad layer ( Photo bleaching method) has been proposed.
However, the selective polymerization method (1) has a problem in film lamination, and the methods (2) and (3) are expensive because the photolithographic method is used. There is a problem in the accuracy of the diameter. Further, the method (5) has a problem that a sufficient refractive index difference between the core layer and the clad layer cannot be obtained.
At present, the practical methods excellent in performance are only the methods (2) and (3), but there is a problem of cost as described above. None of the methods (1) to (5) can be applied to form a polymer waveguide on a flexible plastic substrate having a large area.
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（以下の特許文献１を参照）。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。
In addition, as a method of manufacturing a polymer optical waveguide, a core substrate is formed by filling a polymer substrate material for a core into a pattern substrate (cladding) on which a groove pattern serving as a capillary is formed, and then curing the core layer. In this method, the polymer precursor material is thinly filled and cured not only in the capillary groove but also between the pattern substrate and the flat substrate. As a result of the formation of a thin layer having the same composition as the core layer, there is a problem that light leaks through the thin layer.
As one method for solving this problem, Debit Hart uses a clamping jig to fix the pattern substrate on which a groove pattern serving as a capillary is formed and a flat substrate, and further, the contact portion between the pattern substrate and the flat substrate. A method of manufacturing a polymer optical waveguide by sealing the resin with a resin and then reducing the pressure and filling a capillary with a monomer (diallyl isophthalate) solution was proposed (see Patent Document 1 below). In this method, instead of using the polymer precursor material as the core forming resin material, the viscosity of the filling material is reduced by using a monomer, and the capillary is filled using the capillary phenomenon so that the monomer is not filled except the capillary. It is a method to do.
However, since this method uses a monomer as the core forming material, there is a problem that the volumetric shrinkage when the monomer is polymerized to become a polymer is large, and the transmission loss of the polymer optical waveguide is increased. In addition, this method is a complicated method such as fixing the pattern substrate and the flat substrate with a clamp, or additionally sealing the contact portion with resin, so that it is not suitable for mass production, and as a result, cost reduction is expected. I can't. Further, it cannot be applied to the production of a polymer optical waveguide using a film having a thickness of mm order or 1 mm or less as a clad.
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。以下の非特許文献１には詳しい解説記事が記載されている。 Recently, George M. Whitesides and others at Harvard University have proposed a method called capillary micromolding as one of the soft lithography as a new technology for creating nanostructures. This is because a master substrate is made using photolithography, and the nanostructure of the master substrate is copied to a PDMS mold using the adhesion and easy peelability of polydimethylsiloxane (PDMS). This is a method of pouring and solidifying a liquid polymer. The following non-patent document 1 describes detailed explanation articles.
また、ハーバード大学の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（以下の特許文献２を参照）。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もつ。 A patent on capillary micromolding has been filed by Kim Enoch et al. Of George M. Whitesides group at Harvard University (see Patent Document 2 below). However, even if the manufacturing method described in this patent is applied to the manufacture of a polymer optical waveguide, the core portion of the optical waveguide has a small cross-sectional area, so that it takes time to form the core portion and is not suitable for mass production. In addition, when the monomer solution is polymerized into a polymer, the volume is changed, the core shape is changed, and the transmission loss is increased.
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、以下の非特許文献２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
B. Michel et al. Of the IBM Zurich Research Institute have proposed a high-resolution lithography technique using PDMS, and reported that this technique can achieve a resolution of several tens of nanometers. Detailed commentary articles are described in Non-Patent Document 2 below.
In this way, soft lithography technology using PDMS and capillary micromolding are technologies that have recently attracted attention as nanotechnology mainly in the United States.
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。 However, when an optical waveguide is manufactured by using the micromold method as described above, the volume shrinkage during curing is reduced (thus, transmission loss is reduced), and a filling liquid (monomer or the like) is used to facilitate filling. It is impossible to achieve a low viscosity. Therefore, if priority is given to reducing the transmission loss, the viscosity of the filling liquid cannot be reduced below a certain limit, the filling speed becomes slow, and mass production cannot be expected. The micromold method is based on the premise that a glass or silicon substrate is used as the substrate, and does not consider the use of a flexible film substrate.
一方、下記の特許文献３には、高分子光導波路を、剛性の低い型を用いることにより作製する方法が示されている。この方法は、第１の凹型から第２の凸型を作製し、第２の凸型に樹脂を塗布硬化させてコアパターンとなる凹部を有する第１のクラッドを形成し、第２の凸型を剥離した後、コアパターンとなる凹部に樹脂を塗布硬化させてコアを形成し、その後、さらに樹脂を塗布硬化させて第２クラッドを形成する方法であるが、凹部だけにコア用樹脂を充填することは難しく、微細なコアパターンを精度高く作製することは困難である。 On the other hand, Patent Document 3 below shows a method for producing a polymer optical waveguide by using a mold having low rigidity. In this method, a second convex mold is produced from the first concave mold, a resin is applied to the second convex mold and cured to form a first clad having a concave portion that becomes a core pattern, and the second convex mold. After the film is peeled off, the core is formed by coating and curing the resin in the recesses that will become the core pattern, and then the resin is further coated and cured to form the second cladding. It is difficult to make a fine core pattern with high accuracy.
ところで、最近、ＩＣ技術やＬＳＩ技術において、動作速度や集積度向上のために、高密度に電気配線を行なう代わりに、機器装置間、機器装置内のボード間、チップ内において光配線を行なうことが注目されている。
光配線のための素子として、例えば、光ファイバーをシート状のボードに布線した光ファイバー布線ボードが実用化されている。しかし、光ファイバーは端面の研磨が必要で接続のための光コネクタも高価である。
By the way, recently, in IC technology and LSI technology, in order to improve the operation speed and the degree of integration, instead of performing high-density electrical wiring, optical wiring is performed between equipment devices, between boards in equipment equipment, and in chips. Is attracting attention.
As an element for optical wiring, for example, an optical fiber wiring board in which an optical fiber is wired on a sheet-like board has been put into practical use. However, the end face of the optical fiber needs to be polished, and the optical connector for connection is also expensive.
このようなことから、光ファイバーを高分子導波路に置き換えて低コスト化をはかることが求められている。しかし、高分子導波路は一般に平面に形成するのが一般的であり、高分子導波路を積層してクロスコネクトするタイプの高分子導波路は作製するのが困難である。
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、コネクタ等の接続が容易で、かつ可撓性のクロスコネクト光配線シートを提供することにあり、また極めて低コストで単純化された簡便な方法によりクロスコネクト光配線シートを製造する方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a flexible cross-connect optical wiring sheet that can be easily connected to a connector or the like, and is extremely low. An object of the present invention is to provide a method for producing a cross-connect optical wiring sheet by a simple method simplified at a cost.
前記課題は、以下のクロスコネクト光配線シート及びその製造方法を提供することにより解決される。
（１）クラッド用可撓性フィルム基材の同一面に設けたクロスコネクトする多層の光導波路コア層と、クロスコネクトする多層の光導波路コア層を覆うクラッド層とを有するクロスコネクト光配線シートであって、光導波路コア層のクロスコネクト領域には光導波路コアを相互に隔離するクラッド部が設けられ、かつ、クロスコネクトする多層の光導波路コア層の光の導波方向における両端のコア端面が前記クラッド用可撓性フィルム基材の同一面の上においてそれぞれ同一直線上に並んでいることを特徴とするクロスコネクト光配線シート。
（２）前記光導波路コアの両端の端面が光学的な鏡面を有することを特徴とする前記（１）に記載のクロスコネクト光配線シート。
（３）前記光学的な鏡面を有する光導波路コア端面のコア長手方向に対する角度が９０°であることを特徴とする前記（２）に記載のクロスコネクト光配線シート。
（４）前記光学的な鏡面を有する光導波路コア端面にコネクタを取り付けた前記（２）に記載のクロスコネクト光配線シート。
The above-described problems are solved by providing the following cross-connect optical wiring sheet and method for manufacturing the same.
(1) A cross-connect optical wiring sheet having a multilayer optical waveguide core layer for cross-connecting provided on the same surface of a clad flexible film substrate and a clad layer covering the multilayer optical waveguide core layer for cross-connection In the cross-connect region of the optical waveguide core layer, a clad portion that isolates the optical waveguide cores from each other is provided, and the core end faces at both ends in the light guiding direction of the multilayer optical waveguide core layer to be cross-connected are provided. A cross-connect optical wiring sheet, wherein the cross-connect optical wiring sheets are arranged on the same straight line on the same surface of the clad flexible film substrate .
(2) The cross-connect optical wiring sheet according to (1), wherein end faces of both ends of the optical waveguide core have optical mirror surfaces.
(3) The cross-connect optical wiring sheet according to (2), wherein an angle of the optical waveguide core end surface having the optical mirror surface with respect to the core longitudinal direction is 90 °.
(4) The cross-connect optical wiring sheet according to (2), wherein a connector is attached to an end face of the optical waveguide core having the optical mirror surface.
（５）１）クロスコネクトする多層の光導波路コア層を作製するための鋳型であって、鋳型形成用硬化性ゴムの硬化ゴム層から形成され、かつ、光導波路コア凸部に対応する凹部が設けられた鋳型を、層の数に応じて複数準備する工程、２）最下層の光導波路コア層を作製するための鋳型に、該鋳型との密着性が良好なクラッド用可撓性フィルム基材を密着させる工程、３）クラッド用可撓性フィルム基材を密着させた鋳型の凹部に、コア形成用硬化性樹脂を充填する工程、４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程、５）鋳型をクラッド用可撓性フィルム基材から剥離する工程、６）形成された光導波路コア層の、次に形成する光導波路コア層とクロスコネクトする領域に、光導波路コアを相互に隔離するためのクラッド部を形成する工程、７）その他の光導波路コア層を形成するための鋳型を順次用い前記２）〜６）の工程を繰り返すことにより光導波路コア層を積層する工程、８）形成された多層の光導波路コア層の上にクラッド層を形成する工程を有する、請求項１に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。なお、前記「前記２）〜６）の工程を繰り返す」の２）の工程における「最下層」とは、未だ積層していない層の最も下の層を意味し、３）の工程における「クラッド用可撓性フィルム基材」とは、「光導波路コア層を形成したクラッド用可撓性フィルム基材」を意味する。 (5) 1) A mold for producing a multilayer optical waveguide core layer to be cross-connected, which is formed from a cured rubber layer of a curable rubber for forming a mold, and has a recess corresponding to the convex section of the optical waveguide core. A step of preparing a plurality of provided molds according to the number of layers; 2) a flexible film base for clad having good adhesion to the mold for producing a lowermost optical waveguide core layer; 3) a step of filling a core-forming curable resin into a concave portion of a mold to which a clad flexible film substrate is adhered, and 4) a step of curing the filled core-forming curable resin. 5) Step of peeling the mold from the clad flexible film substrate, 6) Cross-connecting the optical waveguide core to the optical waveguide core layer to be formed next, in the formed optical waveguide core layer Shaped cladding to isolate 7) Step of laminating the optical waveguide core layer by sequentially using the molds for forming other optical waveguide core layers and repeating the steps 2) to 6), 8) The formed multilayer optical waveguide The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to claim 1, further comprising a step of forming a clad layer on the core layer. The “lowermost layer” in the step 2) of “repeating the steps 2) to 6)” means the lowermost layer of the layers that have not yet been laminated, and the “clad” in the step 3). The “flexible film base material for use” means “flexible film base material for clad formed with an optical waveguide core layer”.
（６）前記１）の工程における鋳型が、鋳型凹部の一端及び他端にそれぞれ連通する貫通孔を２以上有する鋳型であり、また、前記３）の工程において鋳型の凹部の一端にある貫通孔に、コア形成用硬化性樹脂を充填し、鋳型の凹部の他端にある貫通孔から減圧吸引することを特徴とする前記（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
（７）前記２）の工程の前に、波長３００ｎｍ以下の紫外線を、各鋳型及び／又はクラッド用可撓性フィルム基材に照射することを特徴とする前記（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
（８）前記クラッド用可撓性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（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
(6) The mold in the step 1) is a mold having two or more through-holes communicating with one end and the other end of the mold recess, and the through-hole in one end of the mold recess in the step 3) The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), wherein the core-forming curable resin is filled and vacuum suction is performed from a through hole at the other end of the concave portion of the mold.
(7) The cross-connect light according to (5), wherein ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less are irradiated to each mold and / or the flexible film substrate for cladding before the step (2). A method for manufacturing a wiring sheet.
(8) The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), wherein the clad flexible film substrate has a refractive index of 1.55 or less.
（９）前記クラッド用可撓性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（５）に記載の光配線シートの製造方法。
（１０）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（９）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
（１１）前記鋳型形成用硬化性ゴムが液状シリコーンゴムであることを特徴とする前記（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
(9) The method for producing an optical wiring sheet according to (5), wherein the clad flexible film substrate is an alicyclic olefin resin film.
(10) The production of the cross-connect optical wiring sheet according to (9), wherein the alicyclic olefin resin film is a resin film having a norbornene structure in the main chain and a polar group in the side chain. Method.
(11) The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), wherein the mold-forming curable rubber is a liquid silicone rubber.
（１２）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（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
（１３）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（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
（１４）前記鋳型の表面粗さが０．１μｍ以下であることを特徴とする前記（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
(12) The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), wherein the mold has a surface energy of 10 dyn / cm to 30 dyn / cm.
(13) The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), wherein the mold has a Share rubber hardness of 15 to 80.
(14) The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), wherein the mold has a surface roughness of 0.1 μm or less.
（１５）前記鋳型が紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることを特徴とする前記（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
（１６）前記クラッド層がクラッド用硬化性樹脂を塗布した後硬化させることにより形成されることを特徴とする前記（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
（１７）前記８）の工程の後、９）積層された光導波路コア層の両端を切断して光学的な鏡面を持つコア端面を形成する工程、及び１０）光学的な鏡面を持つコア端面にコネクタを取り付ける工程を更に行なうことを特徴とする、前記（５）に記載のクロスコネクト光配線シートの製造方法。
(15) The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), wherein the mold is light transmissive in an ultraviolet region and / or a visible region.
(16) The method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), wherein the clad layer is formed by applying a curable resin for clad and then curing.
(17) After the step 8), 9) a step of cutting the both ends of the laminated optical waveguide core layer to form a core end surface having an optical mirror surface, and 10) a core end surface having an optical mirror surface. The method for manufacturing a cross-connect optical wiring sheet according to (5), further comprising a step of attaching a connector to the connector.
本発明のクロスコネクト光配線シートは、光導波路コアの両端の端面がそれぞれ一直線上に並んでいるので、コネクタ等の接続が容易である。また、可撓性であるため変形使用が可能で、種々の態様の光配線に適用しうる。
また、本発明におけるクロスコネクト光導波路シートの製造方法においては、鋳型として特に鋳型形成用硬化性ゴムを硬化させたゴム材料を用いているため、平坦ではない面にも鋳型を良好に密着させることができる。したがって、既に形成された光導波路コア層の、次に形成する光導波路コア層とコアがクロスコネクトする部分にクラッド部を形成した後、その形成面、すなわちコアやクラッド部が形成されている平坦ではない面に、次の層の光導波路コア層を作製するための鋳型を密着させると面と面の間に隙間が生ずることなく、鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を良好に充填することができる。したがって、特別な工程を付加することなく、容易に、複数の光導波路を多段に積層することによりクロスコネクト光配線シートを作製することができる。
さらに、得られるクロスコネクト光配線シートの両端をダイシングソー等で切断すると光学的な鏡面が得られ、特別な研磨処理を行なわなくても、コネクタ等に直接接続することができる。
In the cross-connect optical wiring sheet of the present invention, the end faces at both ends of the optical waveguide core are arranged in a straight line, so that the connection of a connector or the like is easy. Further, since it is flexible, it can be used in a deformed manner, and can be applied to various forms of optical wiring.
Further, in the method for producing a cross-connect optical waveguide sheet according to the present invention, since a rubber material obtained by curing a mold-forming curable rubber is used as a mold, the mold can be satisfactorily adhered to a non-flat surface. Can do. Therefore, after forming the clad portion at the portion where the optical waveguide core layer to be formed next and the core cross-connect, of the already formed optical waveguide core layer, the formation surface, that is, the flat surface on which the core or the clad portion is formed If the mold for producing the optical waveguide core layer of the next layer is brought into close contact with the non-surface, there is no gap between the surfaces and the mold recess is satisfactorily filled with the core-forming curable resin. Can do. Therefore, a cross-connect optical wiring sheet can be easily produced by laminating a plurality of optical waveguides in multiple stages without adding a special process.
Further, when both ends of the obtained cross-connect optical wiring sheet are cut with a dicing saw or the like, an optical mirror surface can be obtained, and it can be directly connected to a connector or the like without performing a special polishing process.
［クロスコネクト光配線シート］
本発明のクロスコネクト光配線シートは、クラッド用可撓性フィルム基材の同一面に設けたクロスコネクトする多層の光導波路コア層と、クロスコネクトする多層の光導波路コア層を覆うクラッド層とを有するクロスコネクト光配線シートであって、光導波路コア層のクロスコネクト領域には光導波路コアを相互に隔離するクラッド部が設けられ、かつ、クロスコネクトする多層の光導波路コア層の光の導波方向における両端のコア端面が前記クラッド用可撓性フィルム基材の同一面の上においてそれぞれ同一直線上に並んでいることを特徴とする。
本発明のクロスコネクト光配線シートは、光導波路コアの両端の端面が光学的な鏡面を有することが好ましい。コア端面が光学的な鏡面を有するとコネクタ等への接続時の挿入損失が低減できる。さらに、光導波路コアの両端の端面のコア長手方向に対する角度が９０°であると、斜め研磨に比較して製造が簡単で光ファイバーとの接続性も高い。また、この光学的な鏡面を有する光導波路端部にあらかじめコネクタを取り付けることにより、光ファイバー等との接続が容易となる。
[Cross-connect optical wiring sheet]
The cross-connect optical wiring sheet of the present invention comprises a multilayer optical waveguide core layer for cross-connecting provided on the same surface of a clad flexible film substrate, and a cladding layer covering the multilayer optical waveguide core layer for cross-connection. A cross-connect optical wiring sheet having a clad portion for isolating the optical waveguide core from each other in the cross-connect region of the optical waveguide core layer, and guiding light of the multilayer optical waveguide core layer to be cross-connected The core end faces at both ends in the direction are arranged on the same straight line on the same face of the clad flexible film substrate .
In the cross-connect optical wiring sheet of the present invention, it is preferable that end faces at both ends of the optical waveguide core have optical mirror surfaces. When the core end surface has an optical mirror surface, insertion loss during connection to a connector or the like can be reduced. Further, when the angle of the end faces of both ends of the optical waveguide core with respect to the longitudinal direction of the core is 90 °, the manufacturing is easier and the connectivity with the optical fiber is higher than that of the oblique polishing. Further, by attaching a connector in advance to the end portion of the optical waveguide having an optical mirror surface, connection with an optical fiber or the like is facilitated.
次に図を用いて本発明のクロスコネクト光配線シートについて説明する。図１は、本発明のクロスコネクト光配線シートの最上層にあるクラッド層を除いて、積層した光導波路コア層が見える状態にしたものを示し、図１中、３０はクラッド用フィルム基材を、３２は光導波路コアを、３３は光導波路コアがクロスコネクトする点をそれぞれ示す。クロスコネクトする領域には、クラッド部（図示せず）が設けられている。
また、図２は他のクロスコネクト光配線シートの一端面を示す図であり、図２中、３０はクラッド用フィルム基材を、３２ａは光導波路コア端面を、３８はクラッド層をそれぞれ示す。クロスコネクト光配線シートの端面に現われた光導波路コア端面は一定のピッチ（例えば２５０μｍ）で、一直線上に配置されている。
Next, the cross-connect optical wiring sheet of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a state in which the laminated optical waveguide core layer is visible except for the clad layer at the uppermost layer of the cross-connect optical wiring sheet of the present invention. In FIG. , 32 are optical waveguide cores, and 33 is a point where the optical waveguide cores are cross-connected. A cladding portion (not shown) is provided in the cross-connect region.
FIG. 2 is a view showing one end face of another cross-connect optical wiring sheet. In FIG. 2, 30 denotes a clad film substrate, 32a denotes an optical waveguide core end face, and 38 denotes a clad layer. The end faces of the optical waveguide cores appearing on the end faces of the cross-connect optical wiring sheet are arranged in a straight line at a constant pitch (for example, 250 μm).
本発明のクロスコネクト光配線シートは、光導波路コアの両端の端面がそれぞれ一直線上に並んでいるので、コネクタ等の接続が容易である。また、可撓性であるため変形使用が可能で、種々の態様の光配線に適用しうる。 In the cross-connect optical wiring sheet of the present invention, the end faces at both ends of the optical waveguide core are arranged in a straight line, so that the connection of a connector or the like is easy. Further, since it is flexible, it can be used in a deformed manner, and can be applied to various forms of optical wiring.
［クロスコネクト光配線シートの製造方法］
本発明のクロスコネクト光配線シートの製造方法は以下の工程により行われる。
１）クロスコネクトする多層の光導波路コア層を作製するための鋳型であって、鋳型形成用硬化性ゴムの硬化ゴム層から形成され、かつ、光導波路コア凸部に対応する凹部が設けられた鋳型を、層の数に応じて複数準備する工程
２）最下層の光導波路コア層を作製するための鋳型に、該鋳型との密着性が良好なクラッド用可撓性フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用可撓性フィルム基材を密着させた鋳型の凹部に、コア形成用硬化性樹脂を充填する工程
４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
５）鋳型をクラッド用可撓性フィルム基材から剥離する工程
６）形成された光導波路コア層の、次に形成する光導波路コア層とクロスコネクトする領域に、光導波路コアを相互に隔離するためのクラッド部を形成する工程
７）その他の光導波路コア層を形成するための鋳型を順次用い前記２）〜６）の工程を繰り返すことにより光導波路コア層を積層する工程
８）形成された多層の光導波路コア層の上にクラッド層を形成する工程
[Method of manufacturing cross-connect optical wiring sheet]
The manufacturing method of the cross-connect optical wiring sheet of the present invention is performed by the following steps.
1) A mold for producing a multi-layer optical waveguide core layer to be cross-connected, which is formed from a cured rubber layer of a mold-forming curable rubber, and provided with a recess corresponding to the optical waveguide core protrusion. Step of preparing a plurality of molds according to the number of layers 2) Adhering a flexible film base material for clad having good adhesion to the mold to a mold for producing the lowermost optical waveguide core layer Step 3) Filling the concave portion of the mold to which the clad flexible film substrate is in close contact with the core, curable resin for core formation 4) Curing the filled core-forming curable resin 5) Mold for clad Step 6) of peeling from flexible film substrate Clad portion for isolating optical waveguide cores from each other is formed in a region where the optical waveguide core layer is to be cross connected to the optical waveguide core layer to be formed next. Step 7) Step 8) Laminating optical waveguide core layer by sequentially using steps 2) to 6) using molds for forming other optical waveguide core layers 8) Cladding on the formed multilayer optical waveguide core layer Step of forming a layer
また、光導波路コアの両端の端面を光学的鏡面を有する面とするためには、クロスコネクト光配線シートの両端をダイシングソー等で切断するだけでよく、特別な研磨処理を行なう必要がない。このような光学的鏡面を有する端面には容易にコネクタ等を直接接続することができる。 Further, in order to make the end faces of both ends of the optical waveguide core have optical mirror surfaces, it is only necessary to cut both ends of the cross-connect optical wiring sheet with a dicing saw or the like, and it is not necessary to perform a special polishing process. A connector or the like can be easily connected directly to the end face having such an optical mirror surface.
本発明におけるクロスコネクト光導波路シートの製造方法においては、鋳型として特に鋳型形成用硬化性ゴムを硬化させたゴム材料を用いているため、平坦ではない面にも鋳型を良好に密着させることができる。したがって、既に形成された光導波路コア層の、次に形成する光導波路コア層とコアがクロスコネクトする部分にクラッド部を形成した後、その形成面、すなわちコアやクラッド部が形成されている平坦ではない面に、次の層の光導波路コア層を作製するための鋳型を密着させると面と面の間に隙間が生ずることなく、鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を良好に充填することができる。したがって、特別な工程を付加することなく、容易に、複数の光導波路を多段に積層することによりクロスコネクト光配線シートを作製することができる。
さらに、得られるクロスコネクト光配線シートの両端をダイシングソー等で切断すると光学的な鏡面が得られ、特別な研磨処理を行なわなくても、コネクタ等に直接接続することができる。
さらに、本発明のクロスコネクト光配線シートの製造方法では、鋳型に、鋳型との密着性が良好なクラッド用可撓性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、コア形成用硬化性樹脂を前記凹部のみに進入させることができ、極めて容易に該樹脂を凹部に充填することができ、また、その他の工程もコストを押し上げる要因がないため、非常に低コストでクロスコネクト光配線シートを作製することができる。また、作製工程が非常に単純化された製造方法であるにもかかわらず、得られる光導波路の精度は高い。また、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。
In the method for producing a cross-connect optical waveguide sheet according to the present invention, since a rubber material obtained by curing a curable rubber for forming a mold is used as a mold, the mold can be satisfactorily adhered to a non-flat surface. . Therefore, after forming the clad portion at the portion where the optical waveguide core layer to be formed next and the core cross-connect, of the already formed optical waveguide core layer, the formation surface, that is, the flat surface on which the core or the clad portion is formed If the mold for producing the optical waveguide core layer of the next layer is brought into close contact with the non-surface, there is no gap between the surfaces and the mold recess is satisfactorily filled with the core-forming curable resin. Can do. Therefore, a cross-connect optical wiring sheet can be easily produced by laminating a plurality of optical waveguides in multiple stages without adding a special process.
Further, when both ends of the obtained cross-connect optical wiring sheet are cut with a dicing saw or the like, an optical mirror surface can be obtained, and it can be directly connected to a connector or the like without performing a special polishing process.
Furthermore, in the method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to the present invention, when a flexible film base material for clad having good adhesion to the mold is adhered to the mold, the both are not fixed using special means. However, in addition to the concave structure formed in the mold, there is no void between the mold and the clad film substrate, and the core forming curability is not fixed (such as the fixing means described in the above-mentioned Japanese Patent No. 3151364). Since the resin can only enter the recess, the resin can be filled in the recess very easily, and the other processes do not increase the cost, so the cross-connect optical wiring sheet can be manufactured at a very low cost. Can be produced. Moreover, although the manufacturing process is a greatly simplified manufacturing method, the accuracy of the obtained optical waveguide is high. In addition, the shape of the polymer optical waveguide can be freely set.
以下に、本発明によるクロスコネクト光配線シートの製造方法を工程順に説明する。
１）クロスコネクトする多層の光導波路コア層を作製するための鋳型であって、鋳型形成用硬化性ゴムの硬化ゴム層から形成され、かつ、光導波路コア凸部に対応する凹部が設けられた鋳型を、層の数に応じて複数準備する工程
鋳型の作製は、光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤を用いて行うのが好ましいが、これに限定されるものではない。以下では、原盤を用いる方法について説明する。
＜原盤の作製＞
光導波路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、例えばフォトリソグラフィー法やＲＩＥ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に対応する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程度とさらに大きなコア部を持つ光導波路も利用される。
Below, the manufacturing method of the cross-connect optical wiring sheet by this invention is demonstrated in order of a process.
1) A mold for producing a multi-layer optical waveguide core layer to be cross-connected, which is formed from a cured rubber layer of a mold-forming curable rubber, and provided with a recess corresponding to the optical waveguide core protrusion. Step of preparing a plurality of molds according to the number of layers The production of a mold is preferably performed using a master having a convex portion corresponding to the optical waveguide core, but is not limited thereto. In the following, a method using the master will be described.
<Preparation of master>
A conventional method such as a photolithography method or an RIE method can be used without particular limitation for producing a master having a convex portion corresponding to the optical waveguide core. Further, the method (Japanese Patent Application No. 2002-10240) for producing a polymer optical waveguide by the electrodeposition method or the photo-deposition method previously filed by the present applicant can also be applied to produce the master. The size of the convex portion corresponding to the optical waveguide formed on the master is appropriately determined according to the use of the polymer optical waveguide. For example, in the case of a single mode optical waveguide, a core of about 10 μm square is generally used, and in the case of a multimode optical waveguide, a core of about 50 to 100 μm square is generally used. An optical waveguide having a larger core part of about μm is also used.
＜鋳型の作製＞
鋳型は、前記のようにして作製した原盤の光導波路コアに対応する凸部が形成された面に、鋳型形成用硬化性ゴムを塗布したり注型し、必要に応じ乾燥処理をした後、該樹脂を硬化させ、次いでその硬化樹脂層を剥離して作製される。また、鋳型には、前記凸部に対応する凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口、及び前記凸部に対応する凹部から前記樹脂を排出させるための排出口が形成されるが、その形成方法は特に制限はない。原盤に予め進入口や排出口に対応する凸部を設けておくこともできるが、簡便な方法としては、例えば、原盤に鋳型形成用硬化性ゴムの硬化樹脂層を形成した後剥離して型をとり、その後、型の両端を前記凹部が露出するように切断することにより進入口及び排出口を形成する方法が挙げられる。
<Production of mold>
The mold is coated or casted with a curable rubber for mold formation on the surface on which the convex portion corresponding to the optical waveguide core of the master produced as described above is formed, and after drying as necessary, The resin is cured, and then the cured resin layer is peeled off. In addition, the mold is formed with an entrance for filling the concave portion corresponding to the convex portion with the core-forming curable resin and an outlet for discharging the resin from the concave portion corresponding to the convex portion. However, the formation method is not particularly limited. Protrusions corresponding to the entrance and discharge ports can be provided in advance on the master, but as a simple method, for example, after forming a cured resin layer of curable rubber for mold formation on the master, the mold is peeled off After that, the entrance and the exit are formed by cutting both ends of the mold so that the concave portion is exposed.
また、鋳型凹部に連通する貫通孔を凹部の両端に設けることが有効である。進入口側の貫通孔は液（樹脂）溜まりとして利用でき、排出側の貫通孔は減圧吸引管をその中に挿入して凹部内部を減圧吸引装置に接続することができる。進入側の貫通孔の形状や大きさは、貫通孔が凹部の進入端に連通しかつ液だめの機能を有していれば特に制限はない。また、排出側の貫通孔は、凹部の排出端に連通しかつ減圧吸引用に用いることができれば、その形状や大きさに特に制限はない。また、進入側貫通孔をコア形成用硬化性樹脂の注入管に連結して該樹脂を加圧注入することも可能である。
前記連通孔は、例えば前記型を所定形状に打ち抜くことにより形成できる。打ち抜いた貫通孔の場合であっても、鋳型とクラッド用フィルム基材との密着性がよく、鋳型凹部以外にクラッド用フィルム基材との間に空隙が形成されないため、凹部以外にコア形成用硬化性樹脂が浸透する虞はない。
貫通孔は、凹部のピッチにより、各凹部に対応してそれぞれ設けてもよく、また、各凹部に共通に連通する１つの貫通孔を設けてもよい。また、貫通孔の他の作製例として、原盤に光導波路コアに対応する凸部だけでなく貫通孔形成のための凸部（この凸部の高さは鋳型形成用硬化性ゴムの硬化層の厚さより高くする）を設け、この原盤に鋳型形成用硬化性ゴムを貫通孔形成のための凸部が樹脂層を突き抜けるように塗布等し、次いで樹脂層を硬化させ、その後硬化樹脂層を原盤から剥離する方法を挙げることができる。
It is also effective to provide through holes communicating with the mold recess at both ends of the recess. The through-hole on the entrance side can be used as a liquid (resin) reservoir, and the through-hole on the discharge side can be connected to the vacuum suction device by inserting a vacuum suction pipe into it. The shape and size of the penetration hole on the entry side are not particularly limited as long as the penetration hole communicates with the entry end of the recess and has the function of a liquid reservoir. Also, the shape and size of the through hole on the discharge side are not particularly limited as long as it communicates with the discharge end of the recess and can be used for vacuum suction. It is also possible to connect the entrance-side through hole to a core-forming curable resin injection tube and inject the resin under pressure.
The communication hole can be formed, for example, by punching the mold into a predetermined shape. Even in the case of punched through holes, the adhesion between the mold and the film base for cladding is good, and no gap is formed between the film base for cladding other than the mold recess. There is no risk of penetration of the curable resin.
Depending on the pitch of the recesses, the through-holes may be provided corresponding to the respective recesses, or one through-hole communicating with each recess may be provided. As another example of the through hole, not only the convex portion corresponding to the optical waveguide core but also the convex portion for forming the through hole (the height of the convex portion is the height of the cured layer of the mold forming curable rubber). The curable rubber for mold formation is applied to this master so that the projections for forming the through holes penetrate the resin layer, and then the resin layer is cured, and then the cured resin layer is used as the master. The method of peeling from can be mentioned.
貫通孔は、一般に２以上設ける必要がある。例えば、２ｘ２のクロスコネクトする場合には、２カ所でも可能であるが、３カ所あるいは４カ所の貫通穴を設けて２カ所の凹部にコア形成用の硬化性樹脂を充填するほうが作りやすい。また、４ｘ４のクロスコネクトの場合には、少なくとも２カ所必要であるが実用的には５カ所の貫通穴を空けて、４カ所の凹部にコア形成用の硬化性樹脂を充填するのが作りやすい。さらに、８ｘ８のクロスコネクトの場合には、少なくとも２カ所必要であるが実用的には９カ所の貫通穴を空けて、８カ所の凹部にコア形成用の硬化性樹脂を充填するのが作りやすい。
更に、本発明において用いる鋳型には、積層の際面方向における位置合わせを行なうためのアライメントマークを形成することが好ましい。このアライメントマークは、例えば、クラッドフイルムと鋳型に設けられる。鋳型のアライメントマークは凹部を形成するだけでよく、屈折率の違いによりアライメントマークとして機能する。
Generally, it is necessary to provide two or more through holes. For example, in the case of 2 × 2 cross-connect, it is possible to make two places, but it is easier to make three or four through holes and fill the concave portions at two places with a curable resin for core formation. In the case of a 4 × 4 cross-connect, at least two places are necessary, but in practice, it is easy to make a through hole at five places and fill the concave portions at four places with a curable resin for core formation. . Furthermore, in the case of an 8 × 8 cross-connect, at least two places are necessary, but it is practical to make nine through holes practically and fill the recesses in the eight places with a curable resin for core formation. .
Furthermore, it is preferable to form an alignment mark for alignment in the surface direction at the time of lamination on the mold used in the present invention. This alignment mark is provided on, for example, a clad film and a mold. The alignment mark of the mold only needs to form a recess, and functions as an alignment mark due to the difference in refractive index.
前記硬化樹脂層の厚さは、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。
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することが望ましい。
Although the thickness of the said cured resin layer is suitably determined in consideration of the handleability as a casting_mold | template, generally about 0.1-50 mm is suitable.
Further, it is desirable that the master is subjected to a release treatment such as application of a release agent in advance to promote peeling from the mold.
鋳型凹部のコア形成用硬化性樹脂進入側に設けた貫通孔は液だめの機能をもっているため、その断面積が、鋳型をクラッド用フィルム基材に密着させた場合、該基材に接する側が大きく、基材から離れるに従って小さくなるようにすると、コア形成用硬化性樹脂を凹部に充填、硬化後、鋳型と基材との剥離がしやすくなる。コア形成用硬化性樹脂排出側の貫通孔には、液だめの機能を持たせる必要はないので、特にこのような断面構造を採用することを要しない。 Since the through hole provided on the mold forming curable resin entrance side of the mold recess has a function of a liquid reservoir, when the mold is brought into close contact with the clad film base, the side in contact with the base is large. When it is made smaller as it gets away from the base material, the core-forming curable resin is filled in the recesses and, after curing, the mold and the base material are easily peeled off. Since it is not necessary for the through hole on the core forming curable resin discharge side to have a function of a liquid reservoir, it is not particularly necessary to adopt such a cross-sectional structure.
鋳型作製に用いる鋳型形成用硬化性ゴムしては、その硬化物がゴム状弾性を有し、多少平坦性に欠く表面においた場合でもその表面形状に応じて密着するものが用いられる。また、その硬化物が原盤から容易に剥離できること、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、凹部形状を維持する硬さ（硬度）を有すること、クラッド用フィルム基材との密着性が良好なことが好ましい。鋳型形成用硬化性ゴムには、必要に応じて各種添加剤を加えることができる。
鋳型形成用硬化性ゴムは、原盤の表面に塗布や注型等することが可能で、また、原盤に形成された個々の光導波路コアに対応する凸部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、５００〜７０００ｍPa・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、溶剤の悪影響が出ない程度に加えることができる。
As the curable rubber for forming a mold used for mold production, a rubber that adheres in accordance with the surface shape is used even when the cured product has rubber-like elasticity and is slightly flat. In addition, the cured product can be easily peeled off from the master, has a certain level of mechanical strength and dimensional stability as a mold (repeatedly used), has hardness (hardness) to maintain a concave shape, and a cladding film. It is preferable that the adhesion with the substrate is good. Various additives can be added to the mold-forming curable rubber as necessary.
The mold-forming curable rubber can be applied or cast on the surface of the master, and the convex portions corresponding to the individual optical waveguide cores formed on the master must be accurately copied. It is preferable to have a viscosity below a certain limit, for example, about 500 to 7000 mPa · s. Moreover, a solvent can be added for viscosity adjustment to such an extent that the bad influence of a solvent does not come out.
前記鋳型形成用硬化性ゴムとしては、前記のごとき剥離性、機械強度・寸法安定性、硬度、クラッド用基材との密着性の点から、硬化後、シリコーンゴム（シリコーンエラストマー）となる硬化性オルガノポリシロキサンが好ましく用いられる。前記硬化性オルガノポリシロキサンは、分子中に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い。また、前記硬化性オルガノポリシロキサンは、一液型のものでもまた硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものでもよく、また、熱硬化型のものでもまた室温硬化型（例えば空気中の水分で硬化するもの）のものでもよく、更に他の硬化（紫外線硬化等）を利用するものであってもよい。 The mold-forming curable rubber is a curable rubber that becomes a silicone rubber (silicone elastomer) after curing in terms of peelability, mechanical strength / dimensional stability, hardness, and adhesion to a clad substrate. Organopolysiloxane is preferably used. The curable organopolysiloxane preferably contains a methylsiloxane group, an ethylsiloxane group, or a phenylsiloxane group in the molecule. Further, the curable organopolysiloxane may be a one-component type or a two-component type used in combination with a curing agent, or a thermosetting type or a room temperature curable type (for example, with moisture in the air). A material that cures), and other materials (such as ultraviolet curing) may be used.
前記硬化性オルガノポリシロキサンとしては、通常液状シリコーンゴム（「液状」の中にはペースト状のように粘度の高いものも含まれる）と称されているものが用いられ、硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものが好ましく、中でも付加型の液状シリコーンゴムは、表面と内部が均一にかつ短時間に硬化し、またその際副生成物が無く又は少なく、かつ離型性に優れ収縮率も小さいので好ましい。 As the curable organopolysiloxane, what is usually called a liquid silicone rubber (“liquid” includes those having a high viscosity like a paste) is used in combination with a curing agent. The two-pack type is preferable. Among them, the addition type liquid silicone rubber has a uniform surface and interior and is cured in a short time, and at that time there is little or no by-product, and it has excellent releasability and shrinkage. It is preferable because it is small.
前記液状シリコーンゴムの中でも特に液状ジメチルシロキサンゴムが密着性、剥離性、強度及び硬度の点から好ましい。また、液状ジメチルシロキサンゴムの硬化物は、一般に屈折率が１．４３程度と低いために、これから作った鋳型は、クラッド用基材から剥離させずに、そのままクラッド層として好ましく利用することができる。この場合には、鋳型と、充填したコア形成用樹脂及びクラッド用基材とが剥がれないような工夫が必要になる。 Among the liquid silicone rubbers, liquid dimethylsiloxane rubber is particularly preferable from the viewpoints of adhesion, peelability, strength and hardness. In addition, since a cured product of liquid dimethylsiloxane rubber generally has a low refractive index of about 1.43, a mold made therefrom can be preferably used as a clad layer as it is without being peeled off from the clad substrate. . In this case, it is necessary to devise such that the mold, the filled core forming resin, and the clad substrate are not peeled off.
液状シリコーンゴムの粘度は、光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取り、かつ気泡の混入を少なくして脱泡し易くする観点と、数ミリの厚さの鋳型形成の点から、５００〜７０００ｍPa・ｓ程度のものが好ましく、さらには、２０００〜５０００ｍPa・ｓ程度のものがより好ましい。 The viscosity of the liquid silicone rubber is 500 from the viewpoint of accurately copying the convex portion corresponding to the optical waveguide core and facilitating defoaming by reducing the mixing of bubbles, and from the point of forming a mold having a thickness of several millimeters. The thing of about -7000 mPa * s is preferable, Furthermore, the thing of about 2000-5000 mPa * s is more preferable.
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、型取り性能や凹部形状の維持、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、０．２μｍ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。
また、鋳型は、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることが好ましい。鋳型が可視領域において光透過性であることが好ましいのは、以下の２）の工程において鋳型をクラッド用フィルム基材に密着させる際、位置決めが容易に行え、また、以下の３）の工程においてコア形成用硬化性樹脂が鋳型凹部に充填される様子が観察でき、充填完了等が容易に確認しうるからである。また、鋳型が紫外領域において光透過性であることが好ましいのは、コア形成用硬化性樹脂として紫外線硬化性樹脂を用いる場合に、鋳型を透して紫外線硬化を行うためであり、鋳型の、紫外領域（２５０ｎｍ〜４００ｎｍ）における透過率が８０％以上であることが好ましい。
The surface energy of the mold is preferably in the range of 10 dyn / cm to 30 dyn / cm, and preferably in the range of 15 dyn / cm to 24 dyn / cm from the viewpoint of adhesion to the base film.
The share rubber hardness of the mold is 15 to 80, preferably 20 to 60, from the viewpoint of mold taking performance, maintaining the shape of the recess, and peelability.
The surface roughness (root mean square roughness (RMS)) of the mold is preferably 0.2 μm or less, and preferably 0.1 μm or less from the viewpoint of mold-taking performance.
The template is preferably light transmissive in the ultraviolet region and / or visible region. The mold is preferably light transmissive in the visible region when positioning the mold in close contact with the clad film substrate in the following step 2), and in the following 3) step. This is because it can be observed that the core-forming curable resin is filled in the mold recess, and the completion of filling can be easily confirmed. In addition, it is preferable that the mold is light transmissive in the ultraviolet region because, when an ultraviolet curable resin is used as the core-forming curable resin, ultraviolet curing is performed through the mold. The transmittance in the ultraviolet region (250 nm to 400 nm) is preferably 80% or more.
前記硬化性オルガノポリシロキサン、中でも硬化後シリコーンゴムとなる液状シリコーンゴムは、クラッド用フィルム基材との密着性と剥離性という相反した特性に優れ、ナノ構造を写し取る能力を持ち、シリコーンゴムとクラッド用基材とを密着させると液体の進入させ防ぐことができる。このようなシリコーンゴムを用いた鋳型は高精度に原盤を写し取り、クラッド用基材に良く密着するため、鋳型とクラッド用基材の間の凹部のみに効率よくコア形成用樹脂を充填することが可能となり、さらにクラッド用基材と鋳型の剥離も容易である。したがって、この鋳型からは高精度に形状を維持した高分子光導波路を、極めて簡便に作製することができる。 Liquid silicone rubber, which becomes a silicone rubber after curing, is excellent in the conflicting properties of adhesion to the clad film substrate and peelability, and has the ability to copy nanostructures. Silicone rubber and cladding When the base material is in close contact, liquid can be prevented from entering. Such a mold using silicone rubber copies the master with high accuracy and adheres well to the clad substrate, so that only the recess between the mold and the clad substrate is efficiently filled with the core forming resin. In addition, the clad substrate and the mold can be easily peeled off. Therefore, a polymer optical waveguide whose shape is maintained with high accuracy can be produced very simply from this mold.
本発明においては、前記のごとき鋳型を、積層する光導波路コア層の層の数にに応じて複数準備する。 In the present invention, a plurality of molds as described above are prepared in accordance with the number of optical waveguide core layers to be laminated.
２）鋳型に、鋳型との密着性が良好なクラッド用可撓性フィルム基材を密着させる工程
本発明のクロスコネクト光配線シートは、種々の階層における光配線に用いられるので、前記クラッド用可撓性フィルム基材の材料はクロスコネクト光配線シートの用途に応じ、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等を考慮して選択される。
2) Step of adhering a flexible film base material for clad with good adhesion to the mold to the mold The cross-connect optical wiring sheet of the present invention is used for optical wiring in various layers, so that it can be used for the cladding. The material of the flexible film base material takes into consideration optical properties such as refractive index and light transmission, mechanical strength, heat resistance, adhesion to the mold, and flexibility depending on the use of the cross-connect optical wiring sheet. Selected.
前記クラッド用可撓性フィルム基材の材料としては、アクリル系樹脂（ポリメチルメタクリレート等）、脂環式アクリル樹脂、スチレン系樹脂（ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等）、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等）、脂環式オレフィン樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネート系樹脂、二又は三酢酸セルロース、アミド系樹脂（脂肪族、芳香族ポリアミド等）、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、または前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。
前記可撓性クラッド用フィルム基材が鋳型及び／又はコアとの密着性が余り良好でない場合には、オゾン雰囲気による処理、波長３００ｎｍ以下の紫外線照射処理を行って、鋳型等との密着性を改善することが好ましい。
Examples of the material for the clad flexible film substrate include acrylic resins (polymethyl methacrylate, etc.), alicyclic acrylic resins, styrene resins (polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymers, etc.), olefin resins (polyethylene). , Polypropylene, ethylene / propylene copolymer, etc.), alicyclic olefin resin, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, vinyl alcohol resin, vinyl butyral resin, arylate resin, fluorine-containing resin, polyester resin ( Polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, etc.), polycarbonate resin, cellulose di- or triacetate, amide resin (aliphatic, aromatic polyamide, etc.), imide resin, sulfone resin, polyether sulfone resin, polyether ether ketone Tree , Polyphenylene sulfide resin, polyoxymethylene resin, or a blend of the resin, and the like.
If the film base for flexible clad is not very good in adhesion to the mold and / or core, the treatment with ozone atmosphere, ultraviolet irradiation with a wavelength of 300 nm or less is performed to improve the adhesion with the mold or the like. It is preferable to improve.
前記脂環式アクリル樹脂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（日立化成（株）製）等が用いられる。
また、脂環式オレフィン樹脂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クロスコネクト光配線シートの作製に適している。
As the alicyclic acrylic resin, OZ-1000, OZ-1100 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) or the like in which an aliphatic cyclic hydrocarbon such as tricyclodecane is introduced into an ester substituent is used.
The alicyclic olefin resins include those having a norbornene structure in the main chain, and those having a norbornene structure in the main chain and an alkyloxycarbonyl group in the side chain (alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or cycloalkyl). And those having a polar group such as a group). Among them, the alicyclic olefin resin having a norbornene structure in the main chain and a polar group such as an alkyloxycarbonyl group in the side chain as described above has a low refractive index (refractive index is around 1.50, core clad In particular, the cross-connect optical wiring sheet of the present invention has excellent optical characteristics such as high light transmittance, excellent adhesion to the mold, and excellent heat resistance. Suitable for making.
前記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。
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。
In order to secure a difference in refractive index from the core, the refractive index of the film substrate is desirably smaller than 1.55, preferably smaller than 1.53.
The thickness of the film substrate is appropriately selected in consideration of flexibility, rigidity, ease of handling, etc., and is generally preferably about 0.1 mm to 0.5 mm.
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程
鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するには、鋳型に鋳型より一回り大きいサイズのクラッド用基材を密着させ、凹部の進入口にコア形成用硬化性樹脂を少量垂らし毛細管現象を利用して充填したり、凹部にコア形成用硬化性樹脂を加圧充填したり、凹部の排出口を減圧吸引したり、あるいは加圧充填と減圧吸引の両方を行うなどにより充填することができる。前記のごとく凹部端部に貫通孔を設けた場合は、進入側貫通孔に樹脂を溜め加圧充填したり、排出側貫通孔にポンプにつながった減圧吸引管を挿入して減圧吸引するなどすることができる。減圧吸引することにより、鋳型とクラッド用フイルム基材との密着性が向上し、気泡の混入を避けることができる。
また、前記加圧充填と減圧吸引を併用する場合はこれらを同期して行うことがさらに、前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることが、鋳型が安定して固定された状態で、コア形成用硬化性樹脂をより高速に注入する相反則を両立させる点からみて好ましい。
3) A step of filling a core-forming curable resin into a mold recess to which a clad film base is in close contact. To fill a mold recess with a core-forming curable resin, the mold has a cladding that is one size larger than the mold. Adhere the base material to the recess, fill the recess entrance with a small amount of the core-forming curable resin using the capillary phenomenon, pressurize and fill the recess with the core-forming curable resin, Can be filled by performing vacuum suction or performing both pressure filling and vacuum suction. As described above, when a through hole is provided at the end of the recess, resin is stored in the entrance side through hole and pressurized and filled, or a vacuum suction pipe connected to a pump is inserted into the discharge side through hole to perform vacuum suction. be able to. By sucking under reduced pressure, the adhesion between the mold and the film substrate for clad is improved, and mixing of bubbles can be avoided.
In addition, when the pressure filling and vacuum suction are used in combination, they may be performed in synchronization with each other, and the pressure may be increased stepwise in the pressure filling, and the pressure may be reduced stepwise in the vacuum suction. This is preferable from the viewpoint of reciprocal law in which the core-forming curable resin is injected at a higher speed while the mold is stably fixed.
コア形成用硬化性樹脂としては放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等の樹脂を用いることができ、中でも紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。
前記コア形成用の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が好ましく用いられる。
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。
As the core-forming curable resin, resins such as radiation curable, electron beam curable, and thermosetting can be used, and among them, an ultraviolet curable resin and a thermosetting resin are preferably used.
As the ultraviolet curable resin or thermosetting resin for forming the core, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is preferably used.
In addition, an epoxy-based, polyimide-based, or acrylic-based ultraviolet curable resin is preferably used as the ultraviolet curable resin.
コア形成用硬化性樹脂は、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）に充填されるため、用いるコア形成用硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度であることが必要である。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。
このほかに、原盤に形成された光導波路コアに対応する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、コア形成用硬化性樹脂は、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できれば避ける方が好ましい。
Since the core-forming curable resin fills the gaps (mold recesses) formed between the mold and the film substrate by capillarity, the core-forming curable resin used is sufficient to make it possible. It must be low viscosity. Therefore, the viscosity of the curable resin is preferably 10 mPa · s to 2000 mPa · s, desirably 20 mPa · s to 1000 mPa · s, more preferably 30 mPa · s to 500 mPa · s.
In addition, in order to accurately reproduce the original shape of the convex portion corresponding to the optical waveguide core formed on the master, it is necessary that the volume change before and after curing of the curable resin is small. For example, a reduction in volume causes waveguide loss. Therefore, the core-forming curable resin desirably has a volume change as small as possible, and is desirably 10% or less, preferably 6% or less. Lowering the viscosity using a solvent is preferably avoided if possible because the volume change before and after curing is large.
コア形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするため、前記樹脂にポリマーを添加することができる。前記ポリマーはコア形成用硬化性樹脂との相溶性を有し、かつ該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないものが好ましい。またポリマーを添加することにより体積変化を小さくする他、粘度や硬化樹脂のガラス転移点を高度に制御できる。前記ポリマーとしてはアクリル系、メタクリル酸系、エポキシ系のものが用いられるがこれに限定されるものではない。 In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the core-forming curable resin, a polymer can be added to the resin. The polymer preferably has compatibility with the core-forming curable resin and does not adversely affect the refractive index, elastic modulus, and transmission characteristics of the resin. In addition to reducing the volume change by adding a polymer, the viscosity and the glass transition point of the cured resin can be highly controlled. Examples of the polymer include acrylic, methacrylic acid, and epoxy polymers, but are not limited thereto.
コア形成用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、１．５０以上、好ましくは１．５３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、０．０１以上、好ましくは０．０３以上である。 The refractive index of the cured product of the core-forming curable resin needs to be larger than that of the film base material (including the clad layer in the step 5 below) to be the clad, and is 1.50 or more, preferably 1. 53 or more. The difference in refractive index between the clad (including the clad layer in the following 5) and the core is 0.01 or more, preferably 0.03 or more.
また、この工程において、毛細管現象によるコア形成用硬化性樹脂の鋳型凹部への充填を促進するために、系全体を減圧（０．１〜２００Ｐａ程度）することが望ましい。
また、前記充填を促進するため、前記系の減圧に加えて、鋳型の進入口から充填するコア形成用硬化性樹脂を加熱することにより、より低粘度化することも有効な手段である。
In this step, it is desirable to reduce the pressure of the entire system (about 0.1 to 200 Pa) in order to promote filling of the core-forming curable resin into the mold recess by capillary action.
In order to promote the filling, it is also an effective means to lower the viscosity by heating the core-forming curable resin filled from the entrance of the mold in addition to the pressure reduction of the system.
４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
この工程では充填したコア形成用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、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。
4) Step of curing the filled core-forming curable resin In this step, the filled core-forming curable resin is cured. To cure the ultraviolet curable resin, an ultraviolet lamp, an ultraviolet LED, a UV irradiation device or the like is used. To cure the thermosetting resin, heating in an oven or the like is used.
５）鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程
前記４）の工程の後、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する。
5) Step of peeling the mold from the clad film substrate After the step 4), the mold is peeled from the clad film substrate.
６）形成された光導波路コア層の、次に形成する光導波路コア層とクロスコネクトする領域に、光導波路コアを相互に隔離するためのクラッド部を形成する工程
前記クラッド部は全面ではなく、光導波路コアがクロスコネクトする領域にのみ部分的に形成する必要がある。クラッド部は作業性等を考慮すると、クラッド用硬化性樹脂やクラッド用高分子材料の溶剤溶液を用いることが好ましい。クラッド用硬化性樹脂等をコアがクロスコネクトする領域にのみ適用することにより、光導波路コアの両端の端面が一直線上に並び、一次元アレーとしてのコネクターに容易に接続させることができる。
前記クラッド用硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
クラッド用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするために、該樹脂と相溶性を有し、また該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないポリマー（メタクリル酸系、エポキシ系）を該樹脂に添加することができる。
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以下、好ましくは１．５３以下に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。
6) A step of forming a clad portion for isolating the optical waveguide core from each other in a region where the optical waveguide core layer to be formed is cross-connected to the next formed optical waveguide core layer. It is necessary to form a part only in a region where the optical waveguide core is cross-connected. In consideration of workability and the like, it is preferable to use a solvent solution of a clad curable resin or a clad polymer material for the clad portion. By applying the curable resin for cladding only to the region where the core is cross-connected, the end faces at both ends of the optical waveguide core are aligned and can be easily connected to a connector as a one-dimensional array.
As the curable resin for cladding, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is preferably used. For example, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is used.
In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the curable resin for cladding, a polymer (methacrylic acid) that is compatible with the resin and does not adversely affect the refractive index, elastic modulus, and transmission characteristics of the resin. System, epoxy system) can be added to the resin.
The refractive index of the cladding layer is 1.55 or less, preferably 1.53 or less in order to ensure a difference in refractive index from the core. In addition, it is preferable from the viewpoint of light confinement that the refractive index of the cladding layer be the same as the refractive index of the film substrate.
７）その他の光導波路コア層を形成するための鋳型を順次用い前記２）〜６）の工程を繰り返すことにより光導波路コア層を積層する工程
この工程は、次の光導波路コア層及びそれ以降の光導波路コア層を次々に積層する工程である。前記のようにして作製した、クロスコネクト部分にクラッド層を形成したものの上に、次の層の光導波路コアを形成するための鋳型を密着させて、前記と同様にして鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する。本発明において用いる鋳型はゴム弾性を有しているため、完全に平坦でない面（クロスコネクト部にクラッド層を有する）にも良好に密着し、樹脂の充填を可能にする。必要な数の積層を繰り返し行い、可撓性クラッド用フィルム基材の上に多層にクロスコネクトした光導波路コアを形成する。
7) Step of laminating the optical waveguide core layer by sequentially using the molds for forming other optical waveguide core layers and repeating the steps 2) to 6). This step includes the following optical waveguide core layer and subsequent steps These optical waveguide core layers are laminated one after another. A mold for forming the optical waveguide core of the next layer is brought into close contact with the cross-connect portion formed with the clad layer and the core is formed in the mold recess in the same manner as described above. Fill with curable resin. Since the mold used in the present invention has rubber elasticity, it also adheres well to a completely non-planar surface (having a clad layer in the cross-connect portion), and enables resin filling. The required number of laminations are repeated to form an optical waveguide core that is cross-connected in multiple layers on the flexible clad film substrate.
８）形成された多層の光導波路コア層の上にクラッド層を形成する工程
最後に、積層された光導波路コア層の上に光導波路コア部分を全面に覆うクラッド層を形成してクロスコネクト光配線シートを得る。クラッド層は、前記のごときクラッド用硬化性樹脂やクラッド用高分子材料の溶液を塗布し、次いで硬化または乾燥処理を行なって形成する他、可撓性クラッド用フィルム基材を紫外線硬化性接着剤等で貼り合わせるなどにより形成される。
8) Step of forming a clad layer on the formed multilayer optical waveguide core layer Finally, a clad layer covering the entire surface of the optical waveguide core is formed on the laminated optical waveguide core layer to form cross-connect light. Obtain a wiring sheet. The clad layer is formed by applying a solution of a clad curable resin or a clad polymer material as described above, followed by curing or drying, and forming a flexible clad film substrate with an ultraviolet curable adhesive. For example, it is formed by pasting together.
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、接着剤の屈折率が該フィルムの屈折率と近いことが望ましい。用いる接着剤は紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするために、前記クラッド部（クロスコネクト部分に形成）に添加するポリマーと同様のポリマーを添加することができる。
また、得られたクロスコネクト光配線シートの両端をダイサーで切断すると鏡面が得られ、特別な研磨処理を行なわなくても、コネクタ等に直接接続することができる。
When a film is used as the clad layer, it is bonded using an adhesive. At this time, it is desirable that the refractive index of the adhesive is close to the refractive index of the film. As the adhesive to be used, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is preferably used. For example, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is used. In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the ultraviolet curable resin or thermosetting resin, a polymer similar to the polymer added to the clad portion (formed in the cross connect portion) can be added.
Further, when both ends of the obtained cross-connect optical wiring sheet are cut with a dicer, a mirror surface is obtained and can be directly connected to a connector or the like without performing a special polishing process.
次に、図を用いて本発明のクロスコネクト光配線シートの製造方法の一例を説明する。
図３（Ａ）ないし図３（Ｆ）は、クロスコネクト光配線シートの製造方法の前記１）から５）までの工程について説明する概念図である。ここで用いる鋳型は、両端に貫通孔を有するものである。
図３（Ａ）は原盤１０を示し、１２は光導波路コアに対応する凸部である。この原盤１０の凸部形成面に鋳型形成用硬化性樹脂を塗布又は注型した後硬化させる（図３（Ｂ）参照）。図３（Ｂ）中、２０ａは硬化樹脂層である。その後硬化樹脂層２０ａを剥離すると、凹部が形成された硬化樹脂層２０ａが得られる（図示せず）。凹部２２が形成された硬化樹脂層２０ａに、凹部２２に連通する貫通孔２６及び２８を、凹部両端に打ち抜き等により形成して鋳型２０（図３（Ｃ）参照）を得る。
Next, an example of the manufacturing method of the cross-connect optical wiring sheet of this invention is demonstrated using figures.
FIGS. 3A to 3F are conceptual diagrams for explaining the steps 1) to 5) of the method for manufacturing a cross-connect optical wiring sheet. The mold used here has through holes at both ends.
FIG. 3A shows the
次に、図３（Ｄ）が示すように、鋳型２０をクラッド用可撓性フィルム基材上に密着させ、その後鋳型２０に形成されている貫通孔２６にコア形成用硬化性樹脂を入れ、他端の貫通孔２８から減圧吸引して（加圧充填でもよく両者を併用してもよい）鋳型凹部２２にコア形成用硬化性樹脂を充填する。その後該樹脂を硬化させ、鋳型を剥離すると、図３（Ｅ）に示されるように、クラッドフィルム３０の上に光導波路コア３２と貫通孔２６及び２８内において硬化した樹脂部分が形成される。最後に貫通孔で硬化した樹脂部分をダイサー等で切り落とす（図３（Ｆ）参照）。
Next, as shown in FIG. 3 (D), the
次に、図４及び図５を用いて、前記６）及び７）の工程を説明する。図４は、クラッド用基材フィルム３０の上に第一の層の光導波路コア層３２を形成した後、次に積層する第二の光導波路コア層とクロスコネクトする領域に、光導波路コアを相互に隔離するためのクラッド部３６を設けた状態を示す図である。
この図４で示されるものの上に、第二に積層する光導波路コア層を形成するための鋳型を密着させて、その後第一の光導波路コア層を形成する場合と同様に、鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填し、硬化させ、鋳型を剥離すると、図５で示すように、第一の光導波路コア層３２に第二の光導波路コア層３２がクロスコネクトし、第一及び第二の光導波路コア層のクロスコネクト部がクラッド部３６で相互に離されたものが作製される。この工程を繰り返して、第三以降の光導波路コア層を形成する。
すべての積層すべき光導波路コア層を積層した後、コアを覆うようにクラッド層を形成する（図示せず）。
Next, the steps 6) and 7) will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows that after the optical
The mold for forming the second optical waveguide core layer to be stacked on top of what is shown in FIG. 4 is adhered, and then the core is formed in the mold recess as in the case of forming the first optical waveguide core layer. When the forming curable resin is filled, cured, and the mold is peeled off, the second optical
After all the optical waveguide core layers to be laminated are laminated, a clad layer is formed so as to cover the core (not shown).
前記８）の工程の後、積層された光導波路コア層の両端を切断して光学的な鏡面を持つコア端面を形成することができる。光学的な鏡面を持つコア端面は、積層光導波路の端部をダイシングソー等により切断するだけで容易に形成することができ、光ファイバーの切断面を研磨するごとき工程は全く不要である。
さらに前記８）の工程の後、光導波路コア端面にコネクタを取り付けることができる。コア端面にコネクタを取り付ける場合には、それに先立ち前記の光学的な鏡面を持つコア端面を形成することが好ましい。
After the step 8), both ends of the laminated optical waveguide core layer can be cut to form a core end surface having an optical mirror surface. The core end surface having an optical mirror surface can be easily formed by simply cutting the end portion of the laminated optical waveguide with a dicing saw or the like, and a process for polishing the cut surface of the optical fiber is not required at all.
Further, after the step 8), a connector can be attached to the end face of the optical waveguide core. When the connector is attached to the core end surface, it is preferable to form the core end surface having the optical mirror surface before that.
本発明のクロスコネクト光配線シートの製造方法において、特に、鋳型形成用硬化性ゴムとして硬化してゴム状になる液状シリコーンゴム、中でも液状ジメチルシロキサンゴムを用い、クラッド用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、鋳型凹部構造の変形がなく、さらに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）素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。 In the method for producing a cross-connect optical wiring sheet according to the present invention, in particular, a liquid silicone rubber that is cured as a mold-forming curable rubber and becomes a rubbery state, particularly liquid dimethylsiloxane rubber, is used as a main film as a clad film substrate. The combination using a cycloaliphatic olefin resin having a norbornene structure and having a polar group such as an alkyloxycarbonyl group in the side chain has particularly high adhesion between the two, and there is no deformation of the mold recess structure. Even if the cross-sectional area is extremely small (for example, a rectangle of 10 × 10 μm), the concave portion can be quickly filled with the curable resin.
また、本発明の光学素子には、光コネクタを接続することが好ましい。光コネクターとしては、光ファイバーとの接続を容易にするために、ＭＴコネクターなどのファイバーアレイ用のコネクターと互換性を持たせる方が好ましい。 Moreover, it is preferable to connect an optical connector to the optical element of the present invention. The optical connector is preferably compatible with a fiber array connector such as an MT connector in order to facilitate connection with an optical fiber.
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、８本の、断面が正方形の凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：８０ｍｍ）を形成した。凸部と凸部の間隔は２５０μｍとした。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路コア層作製用原盤を作製した。同じようにして合計８種類の光導波路コア層作製用原盤を作製した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Example 1
After applying a thick film resist (SU-8, manufactured by Micro Chemical Co., Ltd.) to a Si substrate by a spin coating method, prebaking at 80 ° C., exposing through a photomask, development, and 8 cross sections are square. Convex portions (width: 50 μm, height: 50 μm, length: 80 mm) were formed. The interval between the protrusions was 250 μm. Next, this was post-baked at 120 ° C. to prepare an optical waveguide core layer manufacturing master. In the same manner, a total of 8 types of optical waveguide core layer production masters were produced.
次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性液状ジメチルシロキサンゴム（ダウ・コウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４、粘度５０００ｍPa．ｓ）及びその硬化剤を混合したものを流し込み、１２０℃で３０分間加熱して硬化させた後、剥離して、前記断面が矩形の凸部に対応する凹部を持った型（型の厚さ：５ｍｍ）を作製した。
この型にさらに、コア形成用硬化性樹脂の充填のための貫通孔（進入側貫通孔）と減圧吸引のための貫通孔（減圧吸引用貫通孔）を、進入側貫通孔にはすべての凹部の一端部が連通するように、また、減圧吸引用貫通孔には全ての凹部の他端部が連通するように１つずつ打ち抜きにより形成して光導波路コア層作製用鋳型とした。また、前記進入側貫通孔は平面形状が円形で鋳型厚さ方向の断面形状をテーパー状とし、鋳型がクラッド用フィルム基材に接する面においては直径を４ｍｍに、鋳型の反対側の面においては直径を３．５ｍｍにした。また、減圧吸引用貫通孔は、進入側貫通孔とはその大きさが同じで、テーパーが逆になるように形成した。同じようにして合計８種類の光導波路コア層作製用の鋳型を作製した。
鋳型は表面エネルギーが２２ｄｙｎ／ｃｍ、シェアゴム硬度が６０、表面粗さが１０ｎｍ以下、紫外線透過率８０％以上であり、また、透明で下のものがよく観察できた。
Next, after applying a release agent to this master, a thermosetting liquid dimethylsiloxane rubber (manufactured by Dow Corning Asia Co., Ltd .: SYLGARD 184, viscosity 5000 mPa.s) and a mixture of the curing agent are poured, and 120 ° C. After being cured by heating for 30 minutes, the mold was peeled off to produce a mold (mold thickness: 5 mm) having a concave portion corresponding to a convex portion having a rectangular cross section.
This mold is further provided with a through hole for filling the core-forming curable resin (entrance side through hole) and a through hole for vacuum suction (vacuum suction through hole). These are formed by punching one by one so that one end of each of the recesses communicates, and the other ends of all the recesses communicate with the through-holes for vacuum suction, thereby obtaining an optical waveguide core layer manufacturing template. The entrance side through-hole has a circular planar shape and a taper-shaped cross-sectional shape in the mold thickness direction. The diameter of the mold contacting surface with the clad film substrate is 4 mm, and the diameter of the opposite surface of the mold is The diameter was 3.5 mm. Moreover, the through-hole for decompression suction was formed so that the size was the same as that of the entrance side through-hole, and the taper was reversed. In the same manner, a total of 8 types of optical waveguide core layer templates were prepared.
The mold had a surface energy of 22 dyn / cm, a shear rubber hardness of 60, a surface roughness of 10 nm or less, an ultraviolet transmittance of 80% or more, and was transparent and well observed.
この鋳型と、膜厚１８８μｍのクラッド用フィルム基材（アートンフイルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１０）を密着させた。次に、鋳型の進入側貫通孔に、粘度が１３００ｍPa・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を数滴落とし、減圧吸引用貫通孔から減圧吸引したところ、２０分で前記凹部に紫外線硬化性樹脂が充填された。次いで、５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を鋳型の上部から１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。鋳型貫通孔内に形成された樹脂硬化層部分を切断して除いた。 This mold and a 188 μm-thick clad film base material (Arton Film, manufactured by JSR Corporation, refractive index 1.510) were adhered to each other. Next, a few drops of UV curable resin (JSR: PJ3001) with a viscosity of 1300 mPa · s were dropped into the entrance side through hole of the mold and sucked under reduced pressure from the vacuum suction through hole. Filled with UV curable resin. Next, 50 mW / cm 2 of UV light was irradiated from the upper part of the mold for 1 minute to be cured by ultraviolet rays. When the mold was peeled off from the arton film, a core having the same shape as the convex part of the master was formed on the arton film. The refractive index of the core was 1.591. The cured resin layer portion formed in the mold through hole was cut and removed.
この光導波路コア層の上に、次の光導波路コア層を積層した場合、コアがクロスコネクトする領域にのみ、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）をディスペンサーで塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１分間照射して紫外線硬化させクラッド部（硬化後の膜厚２μｍ）を形成した。 When the next optical waveguide core layer is laminated on this optical waveguide core layer, an ultraviolet curable resin (JSR) whose refractive index after curing is 1.510, which is the same as that of ARTON film, only in the region where the core is cross-connected. (Made by Co., Ltd.) was applied with a dispenser, and 50 mW / cm 2 of UV light was irradiated for 1 minute to cure with ultraviolet rays to form a clad portion (film thickness after curing: 2 μm).
このようにして作製された、クロスコネクト領域にクラッド部が形成された光導波路コア層の上に、次に積層すべき光導波路コア層作製用の鋳型を密着させ、前記と同様にして次の層の光導波路コア層を形成した。
クラッド部の形成と光導波路コア層の形成を繰り返し行ないすべての光導波路コア層を積層した。
最後に、積層した光導波路コア層の全面に、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）をディスペンサーで塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１分間照射して硬化させることでフレキシブルな８ｘ８クロスコネクト光導波路シート（５０ｍｍ×２００ｍｍ）が得られた。
次に、Ｓｉ用のブレードを備えたダイシングソーを使って、この光導波路シートをコアの長手方向に対し直角に切断し、鏡面を持ったコアを露出させ、光の入出力部とした。このクロスコネクト光配線シートの導波損失は、０．３３ｄＢ／ｃｍであった。
A mold for producing an optical waveguide core layer to be laminated next is adhered on the optical waveguide core layer having the clad portion formed in the cross-connect region, and the following steps are performed in the same manner as described above. A layered optical waveguide core layer was formed.
The formation of the clad portion and the formation of the optical waveguide core layer were repeated, and all the optical waveguide core layers were laminated.
Finally, an ultraviolet curable resin (manufactured by JSR Corporation) having a refractive index after curing of 1.510, which is the same as that of Arton Film, was applied to the entire surface of the laminated optical waveguide core layer with a dispenser, and then 50 mW / cm 2. A flexible 8 × 8 cross-connect optical waveguide sheet (50 mm × 200 mm) was obtained by irradiating and curing the UV light for 1 minute.
Next, using a dicing saw equipped with a blade for Si, the optical waveguide sheet was cut at a right angle to the longitudinal direction of the core to expose the core having a mirror surface, thereby forming a light input / output unit. The waveguide loss of this cross-connect optical wiring sheet was 0.33 dB / cm.
実施例２
実施例１と同様にして、アートンフイルム上に光導波路コア層を８層積層（８×８）した。積層した光導波路コア層の上に、アートンフイルム（膜厚１８８μｍ）を、屈折率が１．５１０の紫外線硬化性接着剤（ＪＳＲ（株）製）を使って貼り合わせた。フレキシブルなクロスコネクト光配線シートが得られた。
次に、Ｓｉ用のブレードを備えたダイシングソーを使って、このクロスコネクト光配線シートをコアの長手方向に対し直角に切断し、鏡面を持ったコアを露出させ、光の入出力部とした。このクロスコネクト光配線シートの導波の損失は、０．３３ｄＢ／ｃｍであった。
Example 2
In the same manner as in Example 1, eight optical waveguide core layers were laminated (8 × 8) on the ARTON film. Arton film (film thickness: 188 μm) was bonded onto the laminated optical waveguide core layer using an ultraviolet curable adhesive (manufactured by JSR) having a refractive index of 1.510. A flexible cross-connect optical wiring sheet was obtained.
Next, using a dicing saw equipped with a blade for Si, this cross-connect optical wiring sheet was cut at a right angle to the longitudinal direction of the core to expose the core with a mirror surface, and used as a light input / output unit . The waveguide loss of this cross-connect optical wiring sheet was 0.33 dB / cm.
３０ 可撓性クラッド用フィルム基材
３２ 光導波路コア（層）
３６ クラッド部
３８ クラッド層
30 Film Base for
36
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