专利名称：：光波导的制造方法
技术领域：
：本发明涉及包含芯和覆盖芯的外包层的光波导的制造方法。
背景技术：
：由于光波导质轻且能够高速传输信号，因此被期望用于各种电子器件。作为这种光波导的制造方法，已知有一种以覆盖形成图案的芯的方式流延液状的树脂而形成外包层的方法(专利文献l)。专利文献l:日本特开2005-165138号7>才艮
发明内容发明要解决的问题现有的制造方法中所获得的光波导具有如下问题通过芯的光的散射大，光传输效率低。本发明的目的是提供通过芯的光的散射小、光传输效率高的光波导的制造方法。用于解决问题的方案本发明人进行了深入研究，结果明确了由现有制造方法制作的光波导的光传输效率低的原因是由于在芯的表面附着有气泡的缘故。该气泡是在芯的表面流延液状的树脂而形成外包层时在芯的周围附着气泡并残留的。在芯的周围存在气泡时，通过芯的光由于气泡而散射，光传输效率降低。图l是光波导以往的制造方法的示意图。图l之(a)示出了芯12图案形成于下包层11上的状态。在以往的制造方法中，接着，如图l之(b)所示，以包埋芯12的方式在下包层11上流延高粘度的液状树脂，形成树脂层13。使用高粘度的液状树脂是为了增大树脂层13的膜厚。此时，气泡14容易附着于芯12的周围。由于树脂层13的粘度高，因此附着的气泡14很难从芯12的周围移动。因此，在将树脂层13固化而形成外包层15时，如图l之(c)所示，气泡14残留在芯12的周围。图2是本发明的制造光波导的方法的示意图。图2之(a)示出了芯22图案形成于下包层21上的状态。在本发明的制造方法中，在形成外包层时，如图2之(b)所示，首先，以包埋芯22的方式在下包层21上流延粘度低(例如800mPa.s以下)的第一液状才对脂而形成第一树脂层23。由于第一液状树脂的粘度低，因此，第一树脂层23的厚度薄。此时，与以往同样，气泡24容易附着在芯22的周围。因此，在加热第一树脂层23时，第一树脂层23的粘度进一步降低，另一方面，气泡24膨胀。由此，如图2之(c)所示，气泡24从芯22的周围移动，脱离到第一树脂层23的外部。这样，可以除去芯22周围的气泡24的一大部分。此时，第一树脂层23的粘度低是有效的。第一液状树脂例如是紫外线固化树脂，不因力口热而固。接着，如图2之(d)所示，在第一树脂层23上流延粘度高(例如1000mPa.s以上)的第二液状树脂，形成第二树脂层25。第二液状树脂由于粘度高，不过度地涂得到处都是，形成一定厚度(例如500jum以上)的第二树脂层25。由于第二液状树脂的粘度比第一液状树脂高，因此第二树脂层25的厚度比第一树脂层23要厚。接着，如图2之(e)所示，在第一树脂层23和第二树脂层25上照射例如紫外线，将它们固化，形成外包层26。如上所述，通过本发明的制造方法可以制作光波导20。本发明的要旨如下所述。(1)本发明的光波导的制造方法，其特征在于，其为包含芯和覆盖芯的外包层的光波导的制造方法，其中，光波导的制造方法包括如下工序工序A，其为以包埋芯的方式流延第一液状树脂而形成第一树脂层的工序；工序B，其为在加热第一树脂层后或在加热第一树脂层的同时，在第一树脂层上流延粘度比第一液状树脂高的第二液状树脂而形成第二树脂层的工序；工序C,其为将第一树脂层和前述第二树脂层固化而形成外包层的工序。(2)本发明的光波导的制造方法，其特征在于，第二树脂层的厚度比第一树脂层的厚度厚。(3)本发明的光波导的制造方法，其特征在于，第一树脂层和第二树脂层包含活性能量射线固化树脂。(4)本发明的光波导的制造方法，其特征在于，在工序B两方成形为透4竟形状。(5)本发明的光波导的制造方法，其特征在于，在外包层的端部成形的透镜形状部分的与光波导的长轴垂直的截面为大致l/4圆弧的长条透镜形状。发明效果根据本发明的制造方法，可以获得光传输效率高的光波导。进一步，通过将外包层端的光出射部成形为透镜形状，可以获得从其前端出射平行光的光波导器件。另外，通过将外包层端的光入射部成形为透镜形状，可以获得将从其前端入射的光聚集到芯的光波导器件。5图l是光波导以往的制造方法的示意图。图2是本发明的光波导制造方法的示意图。图3是本发明的光波导制造方法的示意图。图4是通过本发明的制造方法获得的光波导的示意图。图5是光学式触摸面板(touchpanel)的示意图。附图标记i兌明11下包层12芯13树脂层14气泡15外包层20光波导21下包层22芯23第一树脂层24气泡25第二树脂层26外包层30光波导31下包层32芯33第一树脂层34气泡35凹型注塑才莫35a通气孔36第二树脂层37外包层38紫外线40光波导41芯42外包层42a前端部43下包层44平行光线50光学式触摸面板51光波导52发光元件53光波导54受光元件55坐标l俞入区i或具体实施例方式本发明的光波导的制造方法
技术领域：
：本发明是包含芯和覆盖芯的外包层的光波导的制造方法。本发明的光波导的制造方法包括如下工序工序A,其为以包埋芯的方式流延第一液状树脂而形成第一树脂层的工序；工序B,其为在加热第一树脂层后或在加热第一树脂层的同时，在第一树脂层上流延粘度比第一液状树脂高的第二液状树脂而形成第二树脂层的工序；工序C，其为将第一树脂层和第二树脂层固化而形成外包层的工序。根据本发明的制造方法，由于能够有效地除去在芯的周围附着的气泡，可以获得光散射少的芯和包层。结果，可以制作光传输效率高的光波导。在现有制造方法中，液状树脂的粘度越高(例如1000mPa.s以上)，另外，后来成为外包层的树脂层的厚度越厚(例如500)iiin以上)，则芯的周围附着的气泡越难以除去。本发明的制造方法尤其在这种条件下具有优良的气泡去除效果。图3是本发明的光波导制造方法的优选实施方案的示意图。图3之(a)示出了芯32图案形成于下包层31上的状态。在本发明的制造方法中，在形成外包层时，首先如图3之(b)所示，以包埋芯32的方式在下包层31上流延粘度^f氐(例如800mPa.s以下)的第一液状树脂，形成第一树脂层33。此时，与以往相同，气泡34容易附着于芯32的周围。在加热第一树脂层33时，第一树脂层33的粘度进一步降低，另一方面，气泡34膨胀。由此，如图3之(c)所示，气泡34从芯32的周围移动，脱离到第一树脂层33的外部。这样，可以除去芯32的周围的气泡34的一大部分。此时，第一树脂层33的粘度低和膜厚薄是有效的。第一液状树脂例如是紫外线固化树脂，不因加热而固化。接着，如图3之(d)所示，在第一树脂层33上覆盖在凹部具有通向外部的通气孔35a的透明凹型注塑才莫35,乂人通气孔35a向凹型注塑模35内流延粘度高(例如1000mPa.s以上)的第二液状树脂，形成第二树脂层36。第二液状树脂由于粘度高，因此不过度地涂得到处都是，形成一定厚度(例如500jum以上)的第二树脂层36。接着，如图3之(e)所示，通过凹型注塑模35,对第一树脂层33和第二树脂层36照射例如紫外线38,将它们固化，形成外包层37。最后，如图3之(f)所示，除去凹型注塑模35，制作光波导30。本发明的制造方法的优选实施方案包括下述工序(1)~(4)。工序(1):在下包层上形成芯的工序。工序(2):以包埋芯的方式在下包层上流延粘度低的第一液状树脂而形成第一树脂层的工序。第一树脂层优选由通过紫外线等活性能量射线进行固化的树脂构成。工序(3):在加热第一树脂层后或在加热第一树脂层的同时除去芯周边的气泡，然后，流延粘度高的第二液状树脂而形成第二树脂层的工序。第二树脂层也优选由通过紫外线等活性能量射线进行固化的树脂构成。工序(4):对第一树脂层和第二树脂层照射紫外线等活性能量射线，将它们固化而形成外包层的工序。工序A在本发明的工序A中，流延粘度低的第一液状树脂，形成包埋芯的第一树脂层。第一液状树脂包含折射率低于芯的树脂。对第一液状树脂没有特定限制，优选活性能量射线固化树脂。活性能量射线固化树脂由于在后述加热处理时难以进行固化，因此对于气泡去除是有利的。在本说明书中，"活性能量射线固化树脂"是指由于红外线、紫外线、电子射线等作用进行交联从而改变为难溶难熔的稳定状态的树脂。活性能量射线固化树脂优选是紫外线固化树脂。固化前的紫外线固化树脂通常包含由于光化学作用而聚合的光聚合性预聚物，除此以外还可以包含反应性稀释剂、光聚合引发剂、溶剂、流平剂等。从附着在芯周围的气泡容易移动的观点考虑，第一液状树脂的粘度优选为lmPa.s800mPa.s，进一步优选为lmPa.s~500mPa.s，最优选为2mPa.s~300mPa.s。这些粘度是用实施例中所述测定方法测定的。第一树脂层是以包埋芯的方式流延第一液状树脂而获得的层。第一树脂层的厚度根据芯的高度来适宜地决定，但优选为15|am~150pm。对流延第一液状树脂的方法没有特定限制，可以列举出旋转涂布法、浸渍法、浇注(casting)法等。通过折射率高于外包层的材料形成芯。形成芯的材料优选是图案形成性优异的紫外线固化树脂。作为紫外线固化树脂，可以优选地列举出丙烯酸系紫外线固化树脂、环氧系紫外线固化树脂、硅氧烷系紫外线固化树脂、降冰片烯系紫外线固化树脂、聚酰亚胺系紫外线固化树脂等。对图案形成芯的方法没有特定限制，可以使用千蚀刻法、转印法、曝光和显影法、光漂白法等。芯通常制作在基材或下包层的表面上。通常，基材和下包层的折射率比芯低。对于芯的与长轴垂直的截面的形状没有特定限制，优选是梯形或四边形。芯的宽度优选为10|um~500jum,芯的高度优选为10|iim~100pm。在芯为梯形的情况下，芯的宽度是下底的长度，芯的高度是连接上底的中点与下底的中点的线段的长度。工序B在本发明的工序B中，在加热由工序A获得的第一树脂层后或在加热由工序A获得的第一树脂层的同时除去芯周边的气泡，然后，在第一树脂层上流延粘度高的第二液状树脂，形成厚度大于第一树脂层的第二树脂层。第一树脂层的加热是为了除去附着在芯的周围的气泡而进行的。在加热第一树脂层时，第一树脂层的粘度进一步降低，气泡膨胀。因此，气泡变得容易从芯的周围移动，并且容易脱离到第一树脂层的外部。由于第一液状树脂的粘度低，第一树脂层的厚度变薄，气泡容易脱离到外部。加热第一树脂层的温度例如在第一树脂层中含有溶剂的情况下根据溶剂的沸点而定，但优选为40。C~120°C,进一步优选为60。C~100°C。10只要第二液状树脂粘度高于第一液状树脂，第二液状树脂就可以是与第一液状树脂相同的材质，也可以是与第一液状树脂不同的材质。第二液状树脂的粘度优选为1000mPa.s~6000mPa-s，进一步优选为1000mPa.s~糊OmPa's。如果使用该粘度的第二液状树脂，例如可以形成厚度为50ium5mm的外包层。对第二液状树脂没有特定限制，优选是活性能量射线固化树脂，进一步优选是与第一液状树脂同样的紫外线固化树脂。紫外线固化树脂的粘度可以通过适当调节反应性稀释剂或溶剂的含量来增加或减小。工序C在使用液状的活性能量射线固化树脂作为第一液状树脂和第二液状树脂的情况下，第一树脂层和第二树脂层在照射活性能量射线之前处于未固化状态。未固化的第一树脂层和第二树脂层优选通过照射活性能量射线而固化。作为活性能量射线，紫外线是优选的。紫外线的照射量优选为1000mJ/cm2~8000mJ/cm2。只要在该条件范围内，可以充分固化第一树脂层和第二树脂层。固化第一树脂层和第二树脂层而获得的外包层可以是第一树脂层和第二树脂层具有明确界面的多层结构，也可以是第一树脂层和第二树脂层浑然一体化的单层结构。单层结构具有优异的光传输效率，因此是优选的。在一个实施方案中，根据本发明的制造方法，如图3之(d)、图3之(e)所示，在形成第一树脂层33之后，将凹型注塑模35覆盖在第一树脂层33上，向该凹型注塑模35的内部流延第二液状树脂，可以形成第二树脂层36。根据该制造方法，可以形成厚度更厚(例如800nm以上)的外包层37。另夕卜，通过控制凹型注塑模35的内部形状，可以将外包层37成形为具有所需功能的形状(例如透镜形状)。光波导图4之(a)是通过本发明的制造方法获得的光波导的示意性立体图。图4之(b)是正面图和侧面图。通过本发明的制造方法获得的光波导40包含芯41和覆盖芯41的外包层42。优选如图4所示，光波导40包含下包层43和在下包层43上形成的外包层42。外包层42优选是其前端部42a成形为透镜形状的透镜一体型外包层。透镜一体型外包层是通过在工序B、C中将外包层的前端部成形为透镜形状而得到的。这种具有透镜一体型外包层的光波导与例如发光元件、受光元件等光元件结合，可以作为光波导器件使用。在包层包含下包层43和外包层42的情况下，下包层43的厚度优选为5pm10mm。夕卜包层42的厚度优选为lOpm~10mm的范围，下包层43设定为更厚。透镜形状部在外包层42的前端部42a上一体成形时，透镜形状部优选是凸透镜形状，更优选是与光波导的长轴垂直的截面为大致1/4圆弧状的凸透镜形状(沿着长轴将柱状透镜(Lenticularlens)切成一半的形状)。其曲率半径优选为300jLim5mm,进一步优选为500,~3mm。在本发明中，所述"大致l/4圆弧，，是指90度±IO度的圆弧。在外包层42的前端部42a成形为凸透镜形状的情况下，如图4之(b)所示，从芯41出射的光线通过凸透镜形状部而变成平行光线44,不扩散地前进。另外，虽然没有图示，但入射到外包层的前端部的光线通过凸透镜形状部变成会聚到芯的光线，因此有效地入射到芯。用途对通过本发明的制造方法制造的光波导的用途没有限制，但可以适当地用于例如光线路板、光连接器、光电混载基板、光学式触摸面板等。实施例实施例1包层形成用清漆的制备将下列成分混合，制备包层形成用清漆。(成分A)具有脂环骨架的环氧系紫外线固化树脂(ADEKACORPORATION制造，EP4080E)100重量份(成分B)光致产酸剂(SAN-APROLTD.制造，CPI-200K)2重量份芯形成用清漆的制备将下列成分混合，制备芯形成用清漆。(成分C)含有芴骨架的环氧系紫外线固化树脂(OsakaGasChemicalsCo.,Ltd.制造，OGSOLEG)40重量份(成分D)含有芴骨架的环氧系紫外线固化树脂(NagaseChemteXCorporation制造，EX-1040)30重量^f分(成分E)1，3，3-三(4_(2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基)丁烷(制法如后述)30重量份-上述成分Bl重量4分-乳酸乙酯41重量份1,3，3-三(4-(2-(3-氣杂环丁烷基))丁氧基苯基)丁烷的制法在具备温度计、冷却管和搅拌装置的200ml的三口烧瓶中，投入6.68g(20mmol)l，3，3-三(4-羟苯基)丁烷和25mlN-甲基-2-吡咯烷酮，一边在氮气氛围下加热至80。C一边搅拌至完全溶解。溶解后，添力p23.46g(72mmol)碳酸铯，进一步搅拌30分钟。向其中添加17.84g(66mmol)预先合成的2-(3-氮杂环丁烷基)丁基曱苯磺酸酯，在氮气氛围下在8(TC搅拌20小时。反应结束后，冷却到室温，然后添加100ml醋酸乙酯和50ml蒸馏水，此后放置，分离为水相与有机相。萃取这样分离的有机相，萃取物进一步用水洗涤，用无水石克酸4美干燥一晚。此后，过滤出石克酸4美，进一步蒸馏掉溶剂，由此获得反应粗产物。通过硅胶柱色谱法(洗脱剂正己烷/丙酮)分离提纯该粗产物，获得12.20g(收率97%)无色透明的半固体。并且，使用^-NMR和"C-NMR(均由日本电子公司制造)分析这样获得的化合物，结果确认是1,3,3-三(4-(2-(3-氧杂环丁烷基))丁氧基苯基)丁烷。光波导的制作在厚度188lam的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜的表面上涂布包层形成用清漆，照射1000mJ/cn^紫外线之后，在80。C下加热处理5分钟，形成厚度20inm的下包层。下包层在波长830nm下的折射率为1.510。在下包层的表面涂布芯形成用清漆，在100。C下加热处理5分钟，形成芯层。用光掩模覆盖芯层(间隙100iam),照射2500mJ/cm2紫外线，进一步在100°C下加热处理IO分钟。用y-丁内酯水溶液溶解除去芯层的紫外线未照射部分，在120。C下加热处理5分钟，图案形成芯宽度20jiim、芯高度50pm的芯。芯的折射率在830nm波长下为1.592。以覆盖芯的方式涂布粘度2mPa.s的包层形成用清漆(第一液状树脂)，形成厚度60)iim的第一树脂层。将第一树脂层在80。C下加热5分钟，除去芯周边存在的气泡。此后，将石英制的凹型注塑模按压在第一树脂层上，向凹型注塑模的内部流延粘度为3000mPa.s的包层形成用清漆(第二液状树脂)，形成第二树脂层。另外，包层形成用清漆的粘度通过适当增减作为稀释剂使用的曱乙酮的量来调节。通过凹型注塑模对第一树脂层和第二树脂层照射2000mJ/cm2紫外线，在80°C下加热处理5分钟，将第一树脂层和第二树脂层固化，形成外包层。此后，剥离凹型注塑模。这样形成了厚度lmm的外包层，所述外包层在前端部具备与光波导长轴垂直的截面的形状为大致1/4圆弧的长条凸透镜(柱状透镜在长轴方向上切成一半的形状)。凸透镜的曲率半径为1.5mm，外包层在波长830nm下的折射率为1.510。这样获得的光波导具备下包层(厚度20pm)、在下包层的表面上图案形成的芯(宽度20ium、高度50pm)、以覆盖芯的方式在下包层上形成的外包层(厚度lmm)。实施例2除了用于形成第一树脂层的包层形成用清漆(第一液状树脂)的粘度为200mPa.s以外，与实施例1同样地制作出光波导。实施例3除了用于形成第一树脂层的包层形成用清漆(第一液状树脂)的粘度为500mPa.s以外，与实施例1同样地制作出光波导。比较例除了用于形成第一树脂层的包层形成用清漆(第一液状树脂)的粘度为3000mPa.s以外，与实施例1同样地制作出光波导。评价各准备2个实施例1~3、比较例中所制作的具有透镜一体型外包层的L字型光波导。如图5所示，将出射波长850nm光的发光元件52(OptowellCo.，Ltd.制造，VECSEL)与一个光波导51的末端结合，将受光元件54(TAOS公司制造，CMOS线形阵列传感器)与另一光波导53结合。各光波导51、53以使得隔着坐标输入区域55相对的方式配置，制作对角3英寸的光学式触摸面板50。从发光元件52出射强度5mW的光，用受光元件54测定受光强度。结果在表l中示出。可以看出，实施例的光波导的受光强度大于比较例，因此，实施例的光波导的光传输效率高。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>测定方法粘度使用应力流变仪(ThermoHAAKE公司制造，HAKKERheoStress600)在温度25。C下测定。折射率通过旋转涂布法在^5圭晶片(siliconwafer)上分别用包层形成用清漆和芯形成用清漆成膜，制作折射率测定用试样，使用棱镜耦合器(Cylon公司制造)来测定。芯宽度、芯高度使用划片(Dicer)式切断机(DISCO公司制造，DAD522)将所制作的光波导断面切断，使用激光显微镜(KEYENCECORPORATION制造)观测切断面。1权利要求1.一种光波导的制造方法，其特征在于，其为包含芯和覆盖前述芯的外包层的光波导的制造方法，其中，光波导的制造方法包括如下工序工序A，其为以包埋前述芯的方式流延第一液状树脂而形成第一树脂层的工序；工序B，其为在加热前述第一树脂层后或在加热前述第一树脂层的同时，在前述第一树脂层上流延粘度比前述第一液状树脂高的第二液状树脂而形成第二树脂层的工序；工序C，其为将前述第一树脂层和前述第二树脂层固化而形成外包层的工序。2.根据权利要求l所述的光波导的制造方法，其特征在于，前述第二树脂层的厚度比前述第一树脂层的厚度厚。3.根据权利要求1或2所述的光波导的制造方法，其特征在于，前述第一树脂层和第二树脂层包含活性能量射线固化树脂。4.根据权利要求1或2所述的光波导的制造方法，其特征在于，在前述工序B和C中，将前述外包层的端部的光出射部和光入射部的任何一方或两方成形为透镜形状。5.根据权利要求3所述的光波导的制造方法，其特征在于，在前述工序B和C中，将前述外包层的端部的光出射部和光入射部的任何一方或两方成形为透#;形状。6.根据权利要求4所述的光波导的制造方法，其特征在于，在前述外包层的端部成形的透镜形状部分的与光波导的长轴垂直的截面为大致l/4圆弧的长条透镜形状。7.根据权利要求5所述的光波导的制造方法，其特征在于，在前述外包层的端部成形的透镜形状部分的与光波导的长轴垂直的截面为大致1/4圆弧的长条透镜形状。全文摘要本发明提供光波导的制造方法。通过以往的制造方法制作的光波导的光传输效率低。原因是在芯的表面流延液状树脂而形成外包层时，气泡在芯的周围附着并残留。一种光波导的制造方法，其包括如下工序工序A，其为以包埋芯(22)的方式流延第一液状树脂而形成第一树脂层(23)的工序；工序B，其为在加热第一树脂层(23)后或在加热第一树脂层(23)的同时，在第一树脂层(23)上流延粘度比第一液状树脂高的第二液状树脂而形成第二树脂层(25)的工序；工序C，其为将第一树脂层(23)和第二树脂层(25)固化而形成外包层(26)的工序。文档编号G02B6/13GK101650453SQ20091016109公开日2010年2月17日申请日期2009年8月11日优先权日2008年8月11日发明者内藤龙介申请人:日东电工株式会社