光导波路用干膜及使用该干膜的光导波路的制造方法

专利名称：光导波路用干膜及使用该干膜的光导波路的制造方法
技术领域：
本发明涉及光导波路用干膜及使用该干膜的光导波路的制造方法。
背景技术：
使用塑料等光固化性树脂的光导波路与使用其他材料的光导波路 相比，由于经光照射而固化，因此不会发生因温度变化而导致的芯部和 包覆部的变形、芯部的缺损等。而且，由于光导波路是光固化性树脂， 因此具有采用处理而容易进行复杂光导波路形成的优点。从这些角度出 发，期待着向低价格且高功能的光导波路部件的应用。
以往的光导波路的制造方法如图4A 图4C所示。首先，准备在下 部基材膜91上层叠有下部包覆层92的下部基板93。在下部基板93上 设置有芯94。此外，准备在上部基材膜95上层叠有固化性树脂层96 的上部基板97。之后，从该下部基板93的上方挤压上部基板97。此时， 固化性树脂层96因柔软而变形，变成包围芯94周边的形状。
之后，经光照射，固化性树脂层96变化成包覆层98。通过这样的 操作，形成以包围芯94周围的方式形成有包覆层92、 98的光导波路装 置卯(例如专利文献l)。
专利文献l:特开2005-115047号爿>才艮

发明内容
然而，从下部基板93的上方挤压上部基板97时，由于膜自身是柔 软的，因此无法使芯94与上部基材膜95的距离为一定。芯94的周边 包覆层的厚度发生变化会对在芯94内传播的光学特性造成影响。此夕卜， 由于无法确定芯94在包覆层内的位置，所以在实际安装该光导波路时 难以确定位置。本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提 供光导波路用干膜及使用该干膜的光导波路的制造方法。
4本发明的第一实施方式的光导波路用干膜，具有基材膜、在所述基 材膜上形成的固化包覆层、以及在所述包覆层上形成的未固化的芯部形 成用组合物层。本发明的第二实施方式的光导波路用干膜，是上述的光 导波路用干膜，其特征在于，所述芯部形成用组合物层是光固化性树脂 层。
本发明的第三实施方式的光导波路用干膜，具有基材膜、在所述基 材膜上形成的固化包覆层、以及在所述包覆层上形成的未固化的包覆部 形成用组合物层。本发明的第四实施方式的光导波路用干膜，是上述的 光导波路用干膜，其特征在于，所述包覆部形成用组合物层是光固化性 树脂层。
本发明的第五实施方式的光导波路用干膜，是上述的光导波路用干
膜，其特征在于，所述基材膜使50%以上的用于使所述固化性树脂固化 的光透过。通过使用该基材膜，光从基材膜入射到干膜上，可以使未固 化的固化性树脂固化。本发明的第六实施方式的光导波路用干膜，是上 述的光导波路用干膜，其特征在于，进一步层叠剥离膜而成。通过这样 进行，可以容易地对未固化的层进行处理。
本发明的第七实施方式的光导波路的制造方法，其特征在于，是具 有传播光的芯部、以及以包围所述芯部周围的方式配设的包覆部的光导 波路的制造方法，将具有第一基材膜、第一包覆层和芯部的第一层叠膜 以及具有第二基材膜和第二包覆层的第二层叠膜，以所述第 一层叠膜的 所述芯部与所述第二层叠膜的所述第二包覆层相对的方式，介由包覆部 形成用固化性树脂层而贴合，使由所述第一层叠膜和所述第二层叠膜所 夹持的包覆部形成用固化性树脂层固化，其中，所述第一包覆层形成于 所述第一基材膜上，所述芯部形成于所述第一包覆层上并且比所述包覆 层的折射率高，所述第二包覆层形成于所述第二基材膜上。通过这样进 行，可以使光导波路的包覆层的厚度均一。
本发明的第八实施方式的光导波路的制造方法。其特征在于，是具 有传播光的芯部、以及以包围所述芯部周围的方式配设的包覆部的光导 波路的制造方法，将具有第一基材膜、第一包覆层和芯部的第一层叠膜 以及由具有第二基材膜、第二包覆层和固化性树脂层的干膜制成的第二 层叠膜，以所述第一层叠膜的芯部与所述第二层叠膜的固化性树脂层相对的方式贴合，使所述固化性树脂层固化，其中，所述第一包覆层形成 于所述第 一基材膜上，所述芯部形成于所述第 一 包覆层上并且比所述第 一包覆层的折射率高，所述第二包覆层形成于所述第二基材膜上，所述 固化性树脂层形成在所述第二包覆层上并由包覆层形成用固化性树脂 形成。通过这样进行，可以使光导波路中的包覆层的厚度一定。
本发明的第九实施方式的光导波路的制造方法，是上述光导波路的 制造方法，其特征在于，使用透过所述基材膜的光来使所述固化性树脂 固化。通过这样进行，可以通过使光从基材膜入射而容易地使光固化性 树脂固化。
本发明的第十实施方式的光导波路的制造方法，是上述光导波路的 制造方法，其特征在于，所述包覆层和所述芯层的相对折射率差为1% 以上。由此，可以制成高效的导波光的光导波路。
本发明的第十一实施方式的光导波路的制造方法，其特征在于，所 述包覆层和所述芯层由使组成比变化的相同构成物质制成。通过用使组 成比变化的相同构成物质制成，能够使芯部和包覆层的粘合性良好。
根据本发明的光导波路的制造方法，可以使芯部周边的包覆层的厚 度一定。由此，可以改良光导波路的光学特性。此外，由于包覆膜厚均 一，所以与光学部件的位置匹配容易，此外，作为膜导波路的弯曲耐久 性提高。


图1A是表示本发明的光导波路的下部基板的制造方法的第一工序 的图。
图1B是表示本发明的光导波路的下部基板的制造方法的第二工序 的图。
图1C是表示本发明的光导波路的下部基板的制造方法的第三工序 的图。
图1D是表示本发明的光导波路的下部基板的制造方法的第四工序 的图。图IE是表示本发明的光导波路的下部基板的制造方法的第五工序 的图。
图2A是表示本发明的光导波路的上部基板的制造方法的第一工序 的图。
图2B是表示本发明的光导波路的上部基板的制造方法的第二工序 的图。
图2C是表示本发明的光导波路的上部基板的制造方法的第三工序 的图。
图2D是表示本发明的光导波路的上部基板的制造方法的第四工序 的图。
图3A是表示本发明的光导波路的制造方法的第一工序的图。 图3B是表示本发明的光导波路的制造方法的第二工序的图。 图3C是表示本发明的光导波路的制造方法的第三工序的图。 图4A是表示以往的光导波路的制造方法的第一工序的图。 图4B是表示以往的光导波路的制造方法的第二工序的图。 图4C是表示以往的光导波路的制造方法的第三工序的图。
符号说明
10下部基板部 ll下部基材膜 12包覆形成用光固化树脂层 13 下部包覆层 21芯部形成用光固化性树脂层 22芯部 30上部基板部 31上部基材膜32包覆形成用光固化树脂层33上部包覆层34包覆 形成用光固化树脂层35剥离膜36包覆层卯光导波路装置 91下 部基材膜92下部包覆层 93下部基板94芯 95上部基材膜96 固化性树脂层 97上部基板98包覆层
具体实施例方式
以下，边参照附图边对应用本发明的具体实施方式
进行详细说明。
7本实施方式将本发明应用于光导波路用干膜及使用该干膜的光导波路 的制造方法中。在本实施方式的光导波路的制造方法中，通过将预先固 化的包覆层形成在芯的上下，在该包覆层中夹入芯，由此可以使芯周边 部的包覆层的厚度均一化。另外，在本实施方式中，以使用光固化性树 脂层作为固化性树脂层的情况为例进行说明。
作为光导波路用的固化性组合物的例子，可以列举含有具有乙烯性 不饱和基团等聚合性官能团的树脂和/或聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚 物、聚合性单体、光聚合引发剂等的组合物。对于芯用组合物，通过将
所述具有乙烯性不饱和基团等聚合性官能团的树脂制成碱可溶性，可以 使组合物进行碱显影。
这里，具有乙烯性不饱和基团等聚合性官能团的树脂，例如可以通 过使含有缩水甘油基和乙烯性不饱和基团的化合物、含有异氰酸酯基和 乙烯性不饱和基团的化合物或者丙烯酰氯与具有羧基、羟基的聚(甲基) 丙烯酸酯进行加成反应而得到。此时，通过使丙烯酸、曱基丙烯酸共聚， 就可以通过在树脂中导入羧基而制成能够碱显影的树脂。此外，还可以 使用如下的化合物，即，包含聚环氧乙烷结构、聚环氧丙烷结构、重复
具有尿烷键的直链结构，且具有2 6个(甲基)丙烯酰基的化合物。
聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物是聚酯多元醇化合物和聚异氰酸酯 化合物以及含羟基(甲基)丙烯酸酯的反应物。
作为多元醇化合物，是在分子内具有2个以上羟基的化合物。作为 这样的化合物，可以列举芳香族聚醚多元醇、脂肪族聚醚多元醇、脂环 族聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇等。其 中，为了使基板与光导波路的粘合性进一步提高，优选使用包含亚烷基 氧结构的聚醚多元醇化合物。
作为聚异氰酸酯化合物，是在分子内具有2个以上的异氰酸酯基的 化合物。
此外，作为含羟基(甲基)丙烯酸酯，是在分子内具有羟基和(甲 基)丙烯酰基的化合物。
构成本发明的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物的各原料的配合比例，例如，相对于含羟基(甲基)丙烯酸酯1摩尔，多元醇化合物为0.5~2 摩尔，聚异氰酸酯化合物为1~2.5摩尔。
聚氨酯(曱基)丙烯酸酯低聚物的数均分子量(用凝胶渗透色谱测 定的按聚苯乙烯换算的值)优选是1，000~100,000，更优选3,000-60,000， 特别优选5，000~30,000。数均分子量小于1,000时，对于膜状固化物而 言难以得到充分的抗弯曲性。此外，数均分子量超过100,000时，组合 物的粘度过高，有时涂布性变差。
此外，作为聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物的制造方法，可以列举 例如下面的制法1 4。
制法1:将多元醇化合物、聚异氰酸酯化合物和含羟基(甲基)丙 烯酸酯一次性地加入并使其反应的方法。
制法2:使多元醇化合物和聚异氰酸酯化合物反应，然后使含羟基 (甲基)丙烯酸酯反应的方法。
制法3:使聚异氰酸酯化合物和含羟基(甲基)丙烯酸酯反应，然 后使多元醇化合物反应的方法。
制法4:使聚异氰酸酯化合物和含羟基(甲基)丙烯酸酯反应，然 后使多元醇化合物反应，最后再使含羟基(甲基)丙烯酸酯反应的方法。
制法1~4中，制法2 4在控制分子量分布方面是优选的。
此处，作为聚合性单体的例子，可以列举三羟甲基丙烷三(甲基) 丙烯酸酯、二 (三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲 基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基) 丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、 三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、二 (甲基)丙烯酸乙 二醇酯、二 (曱基)丙烯酸1, 3-丁二醇酯、二 (甲基)丙烯酸1， 4-丁二醇酯、二 (甲基)丙烯酸1， 6-己二醇酯、二 (甲基)丙烯酸新戊 二醇酯、二乙二醇二 (甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二 (甲基)丙烯酸酯、 二丙二醇二 (甲基)丙烯酸酯、双(2-羟乙基)异氰脲酸酯二 (甲基) 丙烯酸酯、双((曱基)丙烯酰氧基甲基)三环[5.2.1.02，6癸烷及制造这些化合物时的起始醇类的环氧乙烷或环氧丙烷加成物的聚(甲基)丙烯
酸酯类、在分子内具有2个以上的(甲基)丙烯酰基的低聚酯(甲基) 丙烯酸酯类、低聚醚(甲基)丙烯酸酯类、低聚聚氨酯(甲基)丙烯酸 酯类和低聚环氧(甲基)丙烯酸类等。
作为光聚合引发剂的例子，可以列举2， 2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、 2-羟基-2-甲基-l-苯基丙烷-l-酮、1-羟基环己基苯基酮、2， 4, 6-三甲基 苯甲酰基二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-(曱硫基)苯基-2-吗啉代丙烷-1-酮、2- (二甲基氨基)-1-[4-(吗啉基)苯基-2-苯基甲基)-l-丁酮等。
在膜上形成所述"含有具有乙烯性不饱和基团等聚合性官能团的树 脂和/或聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚合性单体、光聚合引发剂 等的组合物层"的方法是，将所述各成分溶解于下列溶剂中而得到的组 合物，用辊涂、凹版涂布、口模涂布等方法涂布在膜上之后，除去溶剂 (干燥)，从而可以形成具有感光性的组合物层，其中，所述溶剂为甲 基异丁酮、丙酮、甲基乙基酮、环己酮、四氢呋喃、二嗨烷、乙二醇单 甲基醚、乙二醇乙基醚丙酮、二乙二醇乙基醚丙酮、甲苯、乙酸乙酯、 2-羟基丙酸乙酯等。此时，在无损作为干膜的特性的范围，也可以残留 例如5质量％左右的溶剂。
此外，也可以通过^f吏用2， 2，-偶氮二异丁腈、2， 2，-偶氮二 (2, 4-二甲基戊腈)、2， 2，-偶氮二(4-曱氧基-2，-二曱基戊腈)、过氧化苯甲酰、 过氧化月桂酰、叔丁基过氧化新戊酸酯等热分解性自由基引发剂来代替 上述光聚合引发剂，从而获得热固化性组合物。
本实施方式的光导波路的制造方法中的下部基板和芯部的制造方 法示于图1A 图1E中。首先，如图1A所示，在下部基材膜ll上涂布 将第一光固化性树脂溶解在溶剂中而得到的溶液。然后，通过使溶剂蒸 发而在下部基材膜11上层叠包覆形成用光固化树脂层12。包覆形成用 光固化树脂层12经光照射而变化成下部包覆层13。由此，形成在下部 基材膜11上层叠有下部包覆层13的下部基板部10 (参照图1B)。
在下部基板部10上涂布已调整为比下部包覆层13的折射率高的第 二光固化性树脂的溶液。然后通过使溶剂蒸发，层叠芯部形成用光固化 性树脂层21 (参照图1C)。在芯部形成用光固化性树脂层21中，通过
10遮盖成为芯部的位置以外的部分而照射光，形成芯部22 (参照图1D)。 芯部22以外的部分经显影而除去。这样，就形成芯部(参照图1E)。
接下来，将本实施方式的光导波路的制造方法中的上部基板的制造 方法示于图2A 图2D。在上部基材膜31上涂布将第一光固化性树脂溶 解于溶剂中而得到的溶液。然后，通过使溶液蒸发，将包覆形成用光固 化树脂层32层叠于上部基材膜31上(参照图2A)。包覆形成用光固化 树脂层32通过照射光，变化成上部包覆层33 (参照图2B )。
在上部包覆层33上，再次涂布将第一光固化性树脂层溶解于溶剂 中而得到的溶液。然后，通过使溶液蒸发，将包覆形成用光固化树脂层 34层叠于上部包覆层33上(参照图2C)。对于形成包覆形成用光固化 树脂层34和上部包覆层33的组合物，可以使用相同的组合物，也可以 使用不同的组合物。此时，包覆形成用光固化树脂层34,优选相对于上 述芯部22的高度为1-1.2倍的膜厚。这是由于，当包覆形成用光固化树 脂层34的膜厚比芯部22的高度薄时，在之后与形成有芯部22的层叠 体粘合时，有可能会在下部包覆层13和包覆形成用光固化树脂层34之 间产生空隙。另一方面是由于，包覆形成用光固化树脂层34的膜厚超 过芯部22高度的1.2倍时，在与形成有芯部22的层叠体贴合时的作业 性变差。在包覆形成用光固化树脂层34上，还可以形成用于使得作为 干膜的处理容易的剥离膜35 (参照图2D)。由此，形成上部基板部30。
接着，将本实施方式的光导波路的制造方法示于图3A 图3C。上部 基板部30的状态中，包覆形成用光固化树脂层34还未固化。因此，包 覆形成用光固化树脂层34为柔软的状态。这里，如图3A所示，将下部 基板部10的形成有芯部22侧与上部基板部30的包覆形成用光固化树 脂层34侧贴合。此时，在包覆形成用光固化树脂层34上形成有剥离膜 35时，必须将剥离膜35剥离。
通过如上所述进行贴合，则包覆形成用光固化树脂层34如图3B所 示，位于芯部22的周围。此时，包覆形成用光固化树脂层34有可能会 从下部包覆层13上露出，要将该露出部分除去。而且，在将下部基板 部10和上部基板部30贴合时，以使得芯部22与上部包覆层33接触的 方式贴合。然后，通过照射光，包覆形成用光固化树脂层34被固化， 变化成包覆层36 (参照图3C )。通过这样进行，包覆形成用光固化树脂层34就被夹持在固化的上 部包覆层33和固化的下部包覆层13中，而且被上部包覆层33和下部 包覆层13所夹持的芯部22作为间隔物(spacer)而发挥功能。即，可 以使得上部基材膜31和下部基材膜11之间的包覆层的厚度为一定。进 而，由于芯部22和上部基材膜31之间的间隔以及芯部22和下部基材 膜ll之间是预先固化的包覆层13、 33，所以可以使位于芯部22上下的 包覆层的厚度均一。由此，就可以使得芯部22周边的包覆层的厚度均 一，因此可以改良在芯部22传播的光的光学特性。
此外，下部基材膜11或上部基材膜31可以使用用于使在上述的制 造方法中使用的光固化性树脂固化的光透过的基材膜。这是由于，可以 通过使用于使光固化性树脂固化的光透过基材膜而入射。通过这样进 行，就可以容易地使光固化性树脂固化。
进而，包覆层13、 33、 36和芯部22的相对折射率差A优选为1% 以上。该相对折射率差A是指下式所示的值。
△ = ( nl-n2 ) /nl
这里，nl是芯部22的折射率，n2是包覆层13、 33、 36折射率。通 过这样进行，由于可以将光关闭在芯部22内，因此可以制成良好的光 导波路。
进而，还优选用使组成比变化的相同构成物质来制作芯部22和包 覆层13、 33、 36。通过用使组成比变化的相同构成物质来制作，可以改 良芯部22与包覆层13、 33、 36的粘合性。此外，用于使光固化性树脂 固化的光可以使用紫外光。这是由于，通过使用紫外光，可以使用透明 的基材膜和树脂。
在以上那样的光导波路的制造方法中，通过使包覆形成用光固化树 脂层34位于固化的下部包覆层13和固化的上部包覆层33之间，可以 利用包覆形成用光固化树脂层34来包围芯部22。此外，将剥去剥离膜 35的上部基板部30向已制成有芯部22的下部基板部10上挤压时，通 过固化的上部包覆层33与芯部22进行接触，可以下部基材膜11和上 部基材膜31之间的厚度确定一致。此外，由于预先经光固化，所以芯部22的上部基材膜31侧的上部 包覆层33的厚度、以及下部基材膜11侧的下部包覆层13的厚度均可 以为一定的厚度。由此，就可以使芯部22在包覆层中的位置均一。因 此，容易与光学部件的位置匹配，而且作为膜导波路的弯曲耐久性提高。
另外，本发明不仅限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的 范围，当然可以进行各种变更。此外，固化性树脂不仅限于光固化性树 脂，还可以使用热固化性树脂。
权利要求
1. 一种光导波路用干膜，其特征在于，具有基材膜、在所述基材膜上形成的包覆层、以及在所述包覆层上形成的未固化的芯部形成用组合物层。
2. 根据权利要求l所述的光导波路用干膜，其特征在于，所述芯 部形成用组合物层是光固化性树脂层。
3. —种光导波路用干膜，其特征在于，具有 基材膜、在所述基材膜上形成的包覆层、以及 在所述包覆层上形成的未固化的包覆部形成用组合物层。
4. 根据权利要求3所述的光导波路用干膜，其特征在于，所述包 覆部形成用组合物层是光固化性树脂层。
5. 根据权利要求l-4中任一项所述的光导波路用干膜，其特征在 于，所述基材膜使50%以上的用于使所述固化性树脂固化的光透过。
6. 根据权利要求1 4中任一项所述的光导波路用干膜，其特征在 于，进一步层叠有剥离膜。
7. —种光导波路的制造方法，其特征在于，是具有传播光的芯部、 以及以包围所述芯部周围的方式配设的包覆部的光导波路的制造方法，将具有第一基材膜、第一包覆层和芯部的第一层叠膜以及具有第二 基材膜和第二包覆层的第二层叠膜，以所述第一层叠膜的所述芯部与所 述第二层叠膜的所述第二包覆层相对的方式，介由包覆部形成用固化性 树脂层而贴合，使由所述第一层叠膜和所述第二层叠膜所夹持的包覆部形成用固 化性树脂层固化，其中，所述第一包覆层形成于所述第一基材膜上，所述芯部形成于 所述第一包覆层上并且比所述包覆层的折射率高，所述第二包覆层形成 于所述第二基材膜上。
8. —种光导波路的制造方法，其特征在于，是具有传播光的芯部、 以及以包围所述芯部周围的方式配设的包覆部的光导波路的制造方法，将具有第一基材膜、第一包覆层和芯部的第一层叠膜以及由具有第 二基材膜、第二包覆层和固化性树脂层的干膜构成的第二层叠膜，以所述第一层叠膜的芯部与所述第二层叠膜的固化性树脂层相对的方式贴 合，使所述固化性树脂层固化，其中，所述第一包覆层形成于所述第一基材膜上，所述芯部形成于 所述第 一 包覆层上并且比所述第 一 包覆层的折射率高，所述第二包覆层 形成于所述第二基材膜上，所述固化性树脂层形成在所述第二包覆层上 并由包覆层形成用固化性树脂构成。
9. 根据权利要求7或8所述的光导波路的制造方法，其特征在于， 使用透过所述基材膜的光来使所述固化性树脂固化。
10. 根据权利要求7或8所述的光导波路的制造方法，其特征在于， 所述包覆层与所述芯层的相对折射率差为1%以上。
11. 根据权利要求7或8所述的光导波路的制造方法，其特征在于， 所述包覆层和所述芯层由使组成比变化的相同构成物质制成。
全文摘要
本发明提供可以使芯部周边的包覆层的厚度为一定的光导波路的制造方法。一种光导波路的制造方法，其特征在于，通过如下方法形成第一层叠膜在第一基材膜上形成包覆形成用第一固化性树脂层，通过使其固化形成包覆层，在该包覆层上形成固化后的折射率比包覆层高的芯形成用第二固化性树脂层，通过选择性地使其固化而形成芯部。通过如下方法形成第二层叠膜在第二基材膜上形成包覆形成用第三固化性树脂层，通过使其固化形成包覆层。将形成有芯部的第一层叠膜和第二层叠膜介由包覆形成用第四固化性树脂层贴合，使第一层叠膜和第二层叠膜所夹持的固化性树脂层固化，从而制成包覆层。
文档编号G02B6/13GK101490590SQ20078002687
公开日2009年7月22日 申请日期2007年7月18日 优先权日2006年7月18日
发明者江利山祐一 申请人:Jsr股份有限公司