一种基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物光波导的微反射镜制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基苄酯共聚物光波导的微反射镜的制作方法，其先在基板表面镀上铜膜，然后在铜膜表面形成SU?8胶下包层，在SU?8胶下包层上形成聚甲基苯基硅烷?聚甲基丙烯基苄酯层后，经紫外曝光形成光波导芯层结构，再在芯层上形成SU?8胶上包层，使用90度V形倒角的金刚石砂轮刀片沿垂直于光波导的方向切割，在光波导的端面形成45°微反射镜结构，最后通过腐蚀液将微反射镜下的铜膜腐蚀后，得到剥离下的微反射镜；整个工艺过程简单、可控，制得的微反射镜具有较低的反射损耗。
【专利说明】
一种基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物光波导的微反射镜制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及高分子微反射镜领域，具体涉及基于一种微反射镜的简易制备方法。
【背景技术】
[0002]随着现代通讯的迅猛发展，人们对光学通讯系统微型化、轻量化和集成化的要求越来越高，在现代微细加工技术的推动下，微光学系统与微机电系统相互融合，产生了新型的微光机电系统(Micro-Opto-Electro-Mechanical System, M0EMS)。
[0003]在微光机电系统中，微反射镜是一类重要元件，可用于光互连和光开关器件，很大程度上决定了整个系统性能的好坏。
[0004]基于高分子材料的微反射镜具有廉价、易于校准、与微机电系统的制作兼容的优点，其在微光机电系统中的应用受到了广泛关注。
[0005]现有的微反射镜制作方法较为复杂，一般都是在薄膜制备、光波导制备的基础上，经过一系列复杂工艺来实现。现有的微反射镜制备方法有激光蚀刻法、反应离子蚀刻法和质子束刻写法等，这些方法使用的设备昂贵，且工艺过程繁琐、工艺参数复杂，这就给微反射镜的制备带来了很大的难度。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种微反射镜的简易制备方法，其工艺过程简单、可控、且使用的设备成本低。
[0007]本发明解决上述问题所采用的技术方案为:基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基苄酯共聚物光波导的微反射镜的制作方法，其特征在于以下步骤:
(1)选取表面为光学水平面的耐腐蚀基板，清洗，在100°C以上加热烘干，除去表面水分；
(2)在基板的一侧表面上镀上一层铜膜；
(3)在铜膜表面旋涂SU-8胶，经前烘、360nm以上波长紫外光曝光和后烘处理后，形成化学和热稳定的SU-8胶下包层；
(4)在SU-8胶下包层表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层，加热蒸除溶剂；
(5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层上覆盖遮光板，经紫外光曝光，形成光波导芯层结构；
(6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层表面旋涂SU-8胶，经前烘、360nm以上波长紫外光曝光和后烘处理后，形成化学和热稳定的SU-8胶上包层；
(7)在垂直于光波导的方向，使用装配有90度V形倒角金刚石砂轮刀片的划片机切割光波导，在光波导的端面形成45°微反射镜结构；
(8)将微反射镜下的铜膜通过三氯化铁腐蚀液腐蚀、去除，将微反射镜从基板表面剥离。
[0008]本发明的优点在于:1)本发明方法的工艺流程简单、可控，工艺成本低，适宜推广。
[0009]2)本发明方法分别使用SU-8胶层和聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层作为包层和芯层，在形成SU-8胶包层时使用360nm以上波长紫外光曝光，在形成光波导芯层时，使用光漂白法对聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层紫外光照，由于SU-8胶对360nm以上波长紫外光敏感，在固化后化学和物理性质稳定，而聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯对350nm以下的紫外光敏感，这一工艺过程有效地避免了芯层和包层形成时紫外光照的相互干扰。
[0010]3)使用90度V形倒角金刚石砂轮切割形成45°微反射镜，反射镜表面细腻、均匀，具有较低的插入损耗。
【附图说明】
[0011]
图1为制备得到的微反射镜的结构示意图；
图2为图1的剖视结构示意图。
[0012]
【具体实施方式】:
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0013]本发明提出的基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基苄酯共聚物光波导的微反射镜的制作方法，包括以下步骤:
(I)选取表面为光学水平面的耐腐蚀基板，清洗，在100°C以上加热烘干，除去表面水分；
在本实施例中，基板采用尺寸为40毫米X 40毫米，1.6毫米厚度的耐腐蚀FR-4基板。
[0014]在本实施例中，对基板进行清洗，然后加热烘干的具体过程为:1.将基板浸入硫酸和双氧水的混合溶液中，浸泡I小时；2.待浸泡完成后，将基板取出并浸入丙酮中，用超声波清洗20分钟;3.待清洗完成后，将基板取出并浸入甲醇中，用超声波清洗5分钟;4.待清洗完成后，将基板取出并浸入异丙醇中，用超声波清洗5分钟;5.将清洗干净的基板放入烘箱中，以120 °C恒温烘烤20分钟。
[0015](2)采用真空溅射法在基板表面淀积一层铜膜，溅射条件为:铜靶纯度99.99%，真空度3 X 10—3Pa，工作气体为氩气，氩气纯度99.9%，铜靶与基片的距离40mm，溅射功率128W，溅射时间30分钟。
[0016](3)在铜膜表面旋涂SU-8胶，经前烘、360nm以上波长紫外光曝光和后烘处理后，形成化学和热稳定的SU-8胶下包层。
[0017]在本实施例中，SU-8胶下包层的旋涂分为两个阶段，第一阶段的转速为800转/分，保持15s;第二阶段的转速为1500转/分，保持60s。
[0018]在本实施例中，下包层采用水平热板前烘，温度850C，时间45分钟；曝光采用360nm以上波长紫外光接触式，曝光时间为8分钟，对应的曝光剂量为400mJ/cm2;后烘采用水平热板后烘，温度85 °C，时间80分钟。
[0019](4)在SU-8胶下包层表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层，加热蒸除溶剂。
[0020]在本实施例中，将聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯共聚物溶解于丙酮溶剂，配置成质量百分比浓度为40%的聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯溶液，将此溶液旋涂在SU-8胶下包层表面，旋涂分为两个阶段，第一阶段的转速为600转/分，保持15s;第二阶段的转速为1000转/分，保持60s。
[0021 ]在本实施例中，蒸除溶剂在水平热板上进行，以65°C恒温烘烤20分钟。
[0022](5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层上覆盖遮光板，经紫外光曝光，形成光波导芯层结构。
[0023]在本实施例中，将特征宽度为45μπι的掩模覆盖在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层上，置于紫外光下曝光10分钟，形成光波导芯层结构。
[0024](6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层表面旋涂SU-8胶，经前烘、360nm以上波长紫外光曝光和后烘处理后，形成化学和热稳定的SU-8胶上包层。
[0025]在本实施例中，SU-8胶上包层的旋涂分为两个阶段，第一阶段的转速为800转/分，保持15s;第二阶段的转速为1500转/分，保持60s。
[0026]在本实施例中，上包层采用水平热板前烘，温度85°C，时间45分钟；曝光采用360nm以上波长紫外光接触式，曝光时间为8分钟，对应的曝光剂量为400mJ/cm2;后烘采用水平热板后烘，温度85 °C，时间5分钟。
[0027](7)在垂直于光波导的方向，使用装配有90度V形倒角金刚石砂轮刀片的划片机切割光波导，加工速度为300mm/s，砂轮转速为40000r/min，在光波导的一端形成45°微反射镜结构。
[0028](8)将连带基板的微反射镜置于浓度35%的三氯化铁腐蚀液中，对微反射镜下的铜膜进行腐蚀，实际腐蚀时可对三氯化铁溶液加搅拌，以增快腐蚀速度，3小时后即可将微反射镜从基板表面剥离。在图1和图2中，I指代SU-8胶上下包层，2指代甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层，3指代光波导芯层。
[0029]对上述方法制备的45°微反射镜的反射损耗进行测试。在测量系统中使用850nm波长的光源，输入端使用纤芯直径50μπι的石英多模光纤，检测端使用纤芯直径ΙΟΟμπι、数值孔径0.29的石英多模光纤，通过同一根光波导中制作微反射镜后的插入损耗减去制作微反射镜前插入损耗的差，得到45°微反射镜的反射损耗约为0.87dB，对应的耦合效率为82%。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
【主权项】
1.一种基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基苄酯共聚物光波导的微反射镜的制作方法，其特征在于以下步骤: (1)选取表面为光学水平面的耐腐蚀基板，清洗，在100°c以上加热烘干，除去表面水分； (2)在基板的一侧表面上镀上一层铜膜； (3)在铜膜表面旋涂SU-8胶，经前烘、360nm以上波长紫外光曝光和后烘处理后，形成化学和热稳定的SU-8胶下包层； (4)在SU-8胶下包层表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层，加热蒸除溶剂； (5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层上覆盖遮光板，经紫外光曝光，形成光波导芯层结构； (6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基苄酯层表面旋涂SU-8胶，经前烘、360nm以上波长紫外光曝光和后烘处理后，形成化学和热稳定的SU-8胶上包层； (7)在垂直于光波导的方向，使用装配有90度V形倒角金刚石砂轮刀片的划片机切割光波导，在光波导的端面形成45°微反射镜结构； (8)将微反射镜下的铜膜通过三氯化铁腐蚀液腐蚀、去除，将微反射镜从基板表面剥离。
【文档编号】G03F7/42GK105974744SQ201610351208
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】何磊, 黄秋月, 朱秀芳
【申请人】淮阴工学院