特許 5789980 光導波路及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5789980

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】光導波路及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/122 20060101AFI20150917BHJP

   G02B 6/132 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/122

   G02B6/132

【請求項の数】13

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2010-288480(P2010-288480)

(22)【出願日】2010年12月24日

(65)【公開番号】特開2012-137545(P2012-137545A)

(43)【公開日】2012年7月19日

【審査請求日】2013年11月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】日立化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078732

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 保

(74)【代理人】

【識別番号】100119666

【弁理士】

【氏名又は名称】平澤 賢一

(74)【代理人】

【識別番号】100125092

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 玲太郎

(72)【発明者】

【氏名】黒田 敏裕

(72)【発明者】

【氏名】酒井 大地

(72)【発明者】

【氏名】八木 成行

(72)【発明者】

【氏名】青木 宏真

【審査官】 奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５６８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２５５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７０４６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２− ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部クラッド層と、
前記下部クラッド層に積層されたコア層と、
前記コア層とは別に形成され前記コア層を横断している横断パターンであって前記横断パターンの端面の位置が前記コア層の側面の位置よりも外側に位置する横断パターンと、
前記コア層及び前記横断パターンに形成され、前記幅方向において前記横断パターンの一方の端面から他方の端面まで延びる傾斜面と、を備えた、光導波路。

【請求項2】

前記コア層の側面の位置よりも外側に位置する前記横断パターンの端面は、露出している、請求項１に記載の光導波路。

【請求項3】

前記横断パターンは、前記コア層の幅寸法よりも長い、請求項１又は２に記載の光導波路。

【請求項4】

前記横断パターンは、前記幅方向において、前記コア層の片側又は両側に延びている、請求項１から３のいずれかに記載の光導波路。

【請求項5】

前記横断パターンは、前記コア層の端部に形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の光導波路。

【請求項6】

前記横断パターンの表面の位置は、前記コア層の表面と同一又はそれよりも高い位置である、請求項１から５のいずれかに記載の光導波路。

【請求項7】

前記横断パターンは、前記コア層又は前記下部クラッド層と同一の材料で形成されている、請求項１から６のいずれかに記載の光導波路。

【請求項8】

下部クラッド層と、
互いが平行になるように、前記下部クラッド層に積層された複数のコア層と、
前記複数のコア層とは別に形成され、前記複数のコア層を横断するように、前記複数のコア層のそれぞれの幅方向に延びる横断パターンであって前記横断パターンの端面の位置が前記複数のコア層のうち、最も外側に位置しているコア層の外側の側面の位置よりも外側に位置する横断パターンと、
前記複数のコア層を横断するように、前記複数のコア層及び前記横断パターンに形成され、前記幅方向において前記横断パターンの一方の端面から他方の端面まで延びる傾斜面と、を備えた、光導波路。

【請求項9】

前記複数のコア層のうち、最も外側に位置しているコア層の外側の側面の位置よりも外側に位置する、前記横断パターンの端面は、露出している、請求項８に記載の光導波路。

【請求項10】

前記横断パターンは、前記複数のコア層のうち最も外側に位置している両方のコア層の外側の側面間の寸法よりも長い、請求項８又は９に記載の光導波路。

【請求項11】

前記横断パターンは、前記複数のコア層の端部に形成されている、請求項８から１０のいずれかに記載の光導波路。

【請求項12】

前記横断パターンの表面の位置は、前記複数のコア層の表面と同一又はそれよりも高い位置である、請求項８から１１のいずれかに記載の光導波路。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれかに記載の光導波路の製造方法であって、
前記コア層を形成するコア層形成工程と、
前記コア層工程の後に、前記横断パターンを形成する横断パターン形成工程と、
前記横断パターン形成工程の後に、円形回転ブレードを回転させながら、前記コア層の幅方向に前記円形回転ブレードを移動させて、前記円形回転ブレードの回転切削により前記傾斜面を形成する傾斜面形成工程とを備える、光導波路の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光導波路及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子素子間や配線基板間の高速・高密度信号伝送において、従来の電気配線による伝送では、電気信号の相互干渉や減衰が障壁となり、電子素子間や配線基板間の高速・高密度化の限界が見え始めている。そこで、高速・高密度化の限界を打ち破るため電子素子間や配線基板間を光で接続する技術、いわゆる光インターコネクションが提案されており、光インターコネクションの実用化に向けて、電気配線と光配線との複合化に関して種々の検討が行われている。電子素子間や配線基板間を接続する光伝送路としては、光ファイバーに比べ、配線の自由度が高く、かつ、高密度化が可能な光導波路を用いることが望ましく、中でも、加工性や経済性に優れたポリマー材料を用いた光導波路が有望である。

【0003】

図７に示すように、光導波路１００は、下部クラッド層１１０の表面に形成された複数の光導波路１２０を有する。光導波路１２０において、光路を変更させる箇所Ａには、図８に示すような、傾斜面１３０が形成される（例えば、特許文献１、２）。図９に示すように、この特許文献１、２では、下部クラッド層１１０の表面に、コア層１２２及び上部クラッド層１２３を有する光導波路１２０を形成した後に、回転する先端角度４５°の円形回転ブレード１４０をコア層１２２の幅方向Ｙ（図８参照）に移動させて、上部クラッド層１２３及びコア層１２２を切削し、４５°の傾斜面１３０を形成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−０１１２１０号公報

【特許文献2】特開２００６−０１７８８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、切削によるバリ（削りカス）は端面に生じる傾向がある。特許文献１及び２に記載の傾斜面の形成方法では、回転する先端角度４５°の円形回転ブレード１４０をコア層１２２の幅方向Ｙに移動させて切削しているので、切削によりコア層１２２の側面１２２ａの近傍Ｂに生じたバリ（削りカス）が、コア層１２２の側面１２２ａに付着してしまう。上部クラッド層１２３を切削の後に形成する場合、このバリ（削りカス）がコア層１２２に付着した状態で、上部クラッド層１２３をコア層１２２に積層することになり、上部クラッド層１２３とコア層１２２や下部クラッド層１２１との間の接着性が劣り、得られる光導波路１２０の光伝搬損失の値が大きくなる場合がある。

【0006】

本発明は、コア層を切削して傾斜面を形成する際にバリが発生しても、光導波路の光伝搬損失の値が大きくなりにくい光導波路及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る光導波路は、下部クラッド層と、前記下部クラッド層に積層されたコア層と、前記コア層を通り、前記コア層の幅方向に延びる横断パターンであって前記横断パターンの端面の位置が前記コア層の側面の位置よりも外側に位置する横断パターンと、前記コア層及び前記横断パターンに形成された前記幅方向に延びる傾斜面と、を備えている。
前記横断パターンは、前記コア層の幅寸法よりも長くてもよい。
前記横断パターンは、前記幅方向において、前記コア層の片側又は両側に延びていてもよい。
前記横断パターンは、前記コア層の端部に形成されていてもよい。
前記横断パターンの表面の位置は、前記コア層の表面と同一又はそれよりも高い位置であってもよい。
前記横断パターンは、前記コア層又は前記下部クラッド層と同一の材料で形成されていてもよい。

【0008】

本発明に係る光導波路は、下部クラッド層と、互いが平行になるように、前記下部クラッド層に積層された複数のコア層と、前記複数のコア層を横断するように、前記複数のコア層のそれぞれの幅方向に延びる横断パターンであって前記横断パターンの端面の位置が前記複数のコア層のうち、最も外側に位置しているコア層の外側の側面の位置よりも外側に位置する横断パターンと、前記複数のコア層を横断するように、前記複数のコア層及び前記横断パターンに形成された前記幅方向に延びる傾斜面と、を備えている。
前記横断パターンは、前記複数のコア層のうち最も外側に位置している両方のコア層の外側の側面間の寸法よりも長くてもよい。
前記横断パターンは、前記複数のコア層の端部に形成されていてもよい。
前記横断パターンの表面の位置は、前記複数のコア層の表面と同一又はそれよりも高い位置であってもよい。

【0009】

上記の光導波路の製造方法は、前記横断パターンの端面に向けて移動する円形回転ブレードの回転切削により、前記傾斜面を形成する工程を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、コア層を切削して傾斜面を形成する際にバリが発生しても、光導波路の光伝搬損失の値が大きくなることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る光導波路の第１実施形態の平面図である。

【図2】図１に示す光導波路の側面図である。

【図3】本発明に係る光導波路の第２実施形態の平面図である。

【図4】図３に示す光導波路の側面図である。

【図5】他の実施形態の光導波路の平面図である。

【図6】他の実施形態の光導波路の平面図である。

【図7】（ａ）は、従来の光導波路のミラー面を形成する前の平面図である。（ｂ）は、（ａ）の側面図である。

【図8】（ａ）図７に示す光導波路にミラー面を形成した後の平面図である。（ｂ）は、（ａ）の側面図である。

【図9】図７に示す光導波路にミラー面を形成する様子を説明するための側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態の光導波路１０について、図１及び図２を用いて説明する。

【0013】

光導波路１０は、四角い板状の下部クラッド層２０と、下部クラッド層２０に積層された複数のコア層３０と、複数のコア層３０の幅方向Ｙに延びる横断パターン４０と、コア層３０及び横断パターン４０に形成された傾斜面５１及び５２とを備える。

【0014】

下部クラッド層２０は、表面が平坦な板状に形成されている。下部クラッド層２０は、寸法安定性のある厚みのある材料で形成されることが好ましい。

【0015】

複数のコア層３０は、複数のコア層３０のそれぞれが互いに並行に延びるように、下部クラッド層２０の同一の表面に形成されている。複数のコア層３０のそれぞれは、矩形の断面形状を有する細長い形状を有する。本実施形態では、複数のコア層３０のうち、最も外側に位置する２つのコア層３０の外側の側面を、それぞれ、側面３２ａ及び３２ｂとする。

【0016】

横断パターン４０は、横断パターン４０が複数のコア層３０を直角に横断するように、直線上に延びている。したがって、横断パターン４０は、複数のコア層３０のそれぞれに交差するように、下部クラッド層２０に形成されている。
横断パターン４０は、横断パターン４０の端面４０ａ及び４０ｂの位置は、それぞれ、複数のコア層３０のうち、最も外側に位置しているコア層３０の外側の側面３２ａ及び３２ｂの位置よりも外側に位置するように、下部クラッド層２０に形成されている。これにより、横断パターン４０の端面４０ａ及び４０ｂは、それぞれ、最も外側に位置しているコア層３０の外側の側面３２ａ及び３２ｂの位置から離れた位置に形成されている。
換言すると、横断パターン４０は、複数のコア層３０のすべてを横切り、かつ、最も外側の２つのコア層３０の両側に延びている。
横断パターン４０の上面４１の位置は、コア層３０の上面３１と同一とされている（図２参照）。
本実施形態では、横断パターン４０は、コア層３０と同一の材料で形成されている。横断パターン４０は、コア層３０の形成の後に形成されていることが好ましい。

【0017】

傾斜面５１及び５２は、幅方向Ｙに延びるように（コア層３０を横切るように）、コア層３０及び横断パターン４０に形成されている。したがって、幅方向Ｙの傾斜面５１及び５２の両端部の位置は、それぞれ、横断パターン４０の端面４０ａ及び４０ｂの位置となる。傾斜面５１及び５２のうち、コア層３０における傾斜面５１及び５２は、光路変換用のミラー面５０として機能する。
傾斜面５１及び５２は、後述するように、コア層３０及び横断パターン４０を一体的に切削して形成された溝５３を構成する２つの傾斜面の一部である。
本実施形態では、溝５３の形状はＶ字形状であるが、溝５３の形状については、用途に応じて適宜設定することができる。例えば、溝５３の形状がＶ字形状である場合、溝５３を構成する２つの傾斜面５１及び５２のコア層３０の水平面に対する傾斜角は、用途に応じて適宜設定することができる。傾斜面５１及び５２の水平面に対する傾斜角は、互いに、同一でも異なっていてもよい。

【0018】

傾斜面５１及び５２には、金、アルミ等の金属が蒸着されていてもよい。また、必要に応じて、コア層３０上に（コア層３０がコアパターンを形成している場合は、コア層３０及び下部クラッド層２０上に）上部クラッド層を積層し、溝５３が外部に露出しないようにしてもよい。

【0019】

以上の光導波路１０は、例えば、以下のようにして製造される。
まず、基板（図示せず）の表面に非可撓性の素材に離型処理を施し、離型処理がされた基板（図示せず）の表面に、四角い板状の下部クラッド層２０を形成する（下部クラッド層形成工程）。

【0020】

次に、下部クラッド層２０にコア層３０を積層する（コア層形成工程）。このとき、コア層３０は、露光処理を行ない、コアパターンを形成していることが好ましい。また、下部クラッド層２０とコア層３０との間の接着性を高めるために、下部クラッド層２０とコア層３０との間に接着剤層を設けてもよい。
次に、下部クラッド層２０に横断パターン４０を形成する（横断パターン形成工程）。横断パターン４０は、コア層３０と同一の材料である場合、コア層形成工程と同時におこなってもよい。

【0021】

次に、コア層３０及び横断パターン４０に傾斜面５１及び５２を形成する（傾斜面形成工程）。傾斜面５１及び５２は、円形回転ブレード１４０を備えた切削装置を用いて、以下のようにして形成される。
円形回転ブレード１４０の切削刃先端が下部クラッド層２０の表面に位置するように、回転させた円形回転ブレード１４０を下部クラッド層２０の上方から下ろす。そして、回転させた円形回転ブレード１４０を幅方向Ｙに移動させ、円形回転ブレード１４０は、横断パターン４０の端面４０ａから、複数のコア層３０を横切りながら、横断パターン４０の端面４０ｂの側面までを切削する。つまり、横断パターン４０の端面４０ａに向けて移動する円形回転ブレード１４０の回転切削により、２つの切削面を形成する。
切削により形成された２つの切削面は、それぞれ、幅方向に延びるＶ字形状の溝５３を形成する傾斜面５１及び５２とされる。傾斜面５１及び５２のうち、コア層３０に対応する部分がミラー面５０とされる。

【0022】

切削する際に生じるバリ（削りカス）は端面の近傍に生じやすいので、回転している円形回転ブレード１４０が横断パターン４０及びコア層３０を切削して溝５３を形成すると、バリ（削りカス）が横断パターン４０の端面４０ａ及び４０ｂに生じることがある。しかし、円形回転ブレード１４０が切削しようとするコア層３０の両側面には、横断パターン４０が一体的に形成されているので、バリ（削りカス）がコア層３０の近傍には生じにくい。特に、横断パターン４０がコア層３０と同一の材料で形成されている場合、横断パターン４０とコア層３０との境目において、切削条件がほとんど変わらないので、円形回転ブレード１４０が切削しようとするコア層３０の両側面には、バリ（削りカス）がほとんど生じない。
また、仮に、バリ（削りカス）が生じたとしても、バリ（削りカス）が生じた横断パターン４０の端面４０ａ及び４０ｂはコア層３０の側面から離れた位置にあるので、バリ（削りカス）はコア層３０内を通る光路にはほとんど影響しない。

【0023】

次に、横断パターン４０及びコア層３０に形成された傾斜面５１及び５２には、金、アルミ等の金属を蒸着する（蒸着工程）。また、必要に応じて、コア層３０上に（コア層３０がコアパターンを形成している場合は、コア層３０及び下部クラッド層２０上に）上部クラッド層を積層し、溝５３が外部に露出しないようにしてもよい。

【0024】

蒸着工程を行う際、コア層３０に形成されたミラー面５０の近傍には、バリ（削りカス）がほとんどないので、仮に、横断パターン４０の両端面４０ａ及び４０ｂの近傍にバリ（削りカス）があっても、蒸着された金属とコア層３０との間の接着性はほとんど劣らないし、得られるコア層３０の光伝搬損失の値を小さい状態を維持することができる。

【0025】

そして、下部クラッド層２０から基板（図示せず）を取り除く（基板分離工程）。基板の表面に離型処理を施してあるので、光導波路１０を容易に基板から分離させることができる。

【0026】

以上の説明から明らかなように、光導波路１０の製造方法によれば、コア層３０を切削して傾斜面５１及び５２を形成する際にバリが発生しても、光導波路１０の光伝搬損失の値が大きくなることを抑制することができる。

【0027】

（第２実施形態）
本発明に係る第２実施形態の光導波路１０ａについて、図３及び図４を用いて説明する。

【0028】

光導波路１０ａは、図１及び図２に示す第１実施形態の光導波路１０の横断パターン４０の形状を図３及び図４に示す横断パターン４２に変更したものである。光導波路１０ａと光導波路１０とが同じ構成については、同じ符号を付して、その説明を省略する。

【0029】

図３及び図４に示すように、第２実施形態における光導波路１０ａの横断パターン４２は、上部クラッド層である。横断パターン４２の上面４１は、コア層３０の上面３１よりも高い位置にある。このため、横断パターン４２に形成された傾斜面５１及び５２のうち、コア層３０における傾斜面５１及び５２である光路変換用のミラー面５０の周囲は、横断パターン４２（上部クラッド層）に囲まれている。

【0030】

切削する際に生じるバリ（削りカス）は端面の近傍、特に、端面の周囲に生じやすいので、回転している円形回転ブレード１４０が横断パターン４２及びコア層３０を切削して溝５３を形成すると、バリ（削りカス）が横断パターン４２の上面４１と傾斜面５１との境目４１ａや上面４１と傾斜面５２との境目４１ａの近傍に生じることがある。しかし、その境目４１ａはミラー面５０の周囲から離れた位置にあるので、仮に、その境目４１ａの近傍に生じたバリ（削りカス）はミラー面５０から離れた位置に生じることになる。また、仮に、バリ（削りカス）が生じたとしても、バリ（削りカス）が生じた横断パターン４２の境目４１ａはコア層３０の側面から離れた位置にある。このため、バリ（削りカス）はコア層３０内を通る光路にはほとんど影響しない。

【0031】

（他の実施形態）
上記光導波路１０及び１０ａの横断パターン４０及び４２は、いずれも、複数のコア層３０を横断するように下部クラッド層２０に形成されているが、これに限定されない。例えば、図５に示すように、複数の横断パターン４３及び４４のそれぞれを、複数のコア層３０のそれぞれに形成してもよい。図５に示す光導波路１０ｂは、各コア層３０の中央に（各コア層３０の両端部３３ａ及び３３ｂが横断パターン４３から露出するように）各横断パターン４３を形成している（図５において左側）。幅方向Ｙにおける各横断パターン４３の寸法は、コア層３０の幅寸法より大きい。また、幅方向Ｙにおける各横断パターン４３の両端面４０ａ及び４０ｂの位置は、それぞれ、各コア層３０の両側面３１ａ及び３１ｂの外側である（すなわち、コア層３０と横断パターン４３とは、十字を形成している。）。

【0032】

また、図５に示す光導波路１０ｂは、各コア層３０の端部３３ｂに（各コア層３０の端部３３ｂが横断パターン４４に覆われるように）各横断パターン４４を形成している（図５において右側）。幅方向Ｙにおける各横断パターン４４の寸法は、コア層３０の幅寸法より大きい。また、幅方向Ｙにおける各横断パターン４４の両端面４０ａ及び４０ｂの位置は、各コア層３０の両側面３１ａ及び３１ｂの外側である（すなわち、コア層３０と横断パターン４４とは、Ｔ字を形成している。）。

【0033】

図５に示す光導波路１０ｂは、隣接する２つのコア層３０にそれぞれ形成された２つの横断パターン４０の間に空間が設けられている。このため、バリ（削りカス）の影響がコア層３０にほとんど及ぼさない程度の横断パターン４０を形成するだけでよいので、光導波路１０ｂの製造コストを抑えることができる。

【0034】

また、図６に示すように、複数の横断パターン４５及び４６のそれぞれを、複数のコア層３０のそれぞれに形成してもよい。図６に示す光導波路１０ｃは、各コア層３０の中央に（各コア層３０の両端部３３ａ及び３３ｂが横断パターン４５から露出するように）各横断パターン４５を形成している（図６において左側）。幅方向Ｙにおける各横断パターン４３の寸法は、コア層３０の幅寸法より大きい。また、幅方向Ｙにおける各横断パターン４３の両端面４０ｂの位置は、各コア層３０の両側面３１ｂの外側であるが、幅方向Ｙにおける各横断パターン４３の両端面４０ａの位置は、各コア層３０の両側面３１ａと一致している（すなわち、コア層３０と横断パターン４３とは、Ｔ字を形成している。）。

【0035】

また、図６に示す光導波路１０ｃは、各コア層３０の端部３３ｂに（各コア層３０の端部３３ｂが横断パターン４６に覆われるように）各横断パターン４６を形成している（図６において右側）。幅方向Ｙにおける各横断パターン４６の寸法は、コア層３０の幅寸法より大きい。また、幅方向Ｙにおける各横断パターン４６の両端面４０ｂの位置は、各コア層３０の両側面３１ｂの外側であるが、幅方向Ｙにおける各横断パターン４６の両端面４０ａの位置は、各コア層３０の両側面３１ａと同一である（すなわち、コア層３０と横断パターン４６とは、Ｌ字を形成している。）。

【0036】

切削する際に生じるバリ（削りカス）は、円形回転ブレード１４０の送り方向先の端部に生じやすい。したがって、幅方向Ｙにおける各横断パターン４６の両端面４０ｂの位置は、各コア層３０の両側面３１ｂの外側であるので、幅方向Ｙにおける各横断パターン４６の端面４０ａから端面４０ｂに向けて切削すれば、仮に、切削する際にバリ（削りカス）が生じても、そのバリは、端面４０ａ側よりも端面４０ｂ側に形成されやすい。したがって、仮に、バリ（削りカス）が生じたとしても、そのバリ（削りカス）は、ミラー面５０から離れた位置にできるので、コア層３０内を通る光路にはほとんど影響しない。

【0037】

また、横断パターン４５及び４６は、いずれも、横断パターン４３及び４４よりも短いので、光導波路１０ｃの製造コストは、光導波路１０ｂよりも安価にすることができる。

【符号の説明】

【0038】

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 光導波路
２０ 下部クラッド層
３０ コア層
３１ コア層の上面
３１ａ、３１ｂ 複数のコア層の最も外側にあるコア層の外側の側面
３２ａ、３２ｂ コア層の側面
３３ａ、３３ｂ コア層の端部
４０、４２、４３、４４、４５、４６ 横断パターン
４０ａ、４０ｂ 横断パターンの端面
４１ 横断パターンの上面
４１ａ 境目
５０ ミラー面
５１、５２ 傾斜面
５３ 溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】