フィルム光導波路用の基材、これを用いたフィルム光導波路、及びこれらの製造方法
【課題】品質低下を伴わずに容易に製造できるフィルム光導波路、これに用いる基材、及びこれらの製造方法を提供する。
【解決手段】コア部２０と、該コア部２０を覆うクラッド部３０とを備えるフィルム光導波路１に用いられるフィルム光導波路用の基材１０であって、エポキシ樹脂組成物を含浸したシート状の紙を硬化してなるベースシート１４と、該ベースシート１４の一方の面に設けられた第一のエポキシ樹脂層１２とを備えることよりなる。前記シート状の紙にエポキシ樹脂組成物を含浸させる含浸工程と、エポキシ樹脂組成物を含浸した前記シート状の紙を硬化させ、ベースシート１４を得るベースシート硬化工程と、前記ベースシート１４の一方の面に新たにエポキシ樹脂組成物を塗布するエポキシ塗布工程と、前記ベースシートに塗布したエポキシ樹脂組成物を硬化する樹脂層硬化工程とを有することよりなる。
【解決手段】コア部２０と、該コア部２０を覆うクラッド部３０とを備えるフィルム光導波路１に用いられるフィルム光導波路用の基材１０であって、エポキシ樹脂組成物を含浸したシート状の紙を硬化してなるベースシート１４と、該ベースシート１４の一方の面に設けられた第一のエポキシ樹脂層１２とを備えることよりなる。前記シート状の紙にエポキシ樹脂組成物を含浸させる含浸工程と、エポキシ樹脂組成物を含浸した前記シート状の紙を硬化させ、ベースシート１４を得るベースシート硬化工程と、前記ベースシート１４の一方の面に新たにエポキシ樹脂組成物を塗布するエポキシ塗布工程と、前記ベースシートに塗布したエポキシ樹脂組成物を硬化する樹脂層硬化工程とを有することよりなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム光導波路用の基材、これを用いたフィルム光導波路、及びこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高度情報化から、大容量の情報を高速に伝送できる通信システムが望まれており、通信システムとして光通信システムの開発が行われ、波長分割多重（ＷＤＭ）システム等、様々な光通信システムが開発されている。光通信システムにおいて、光導波路は非常に重要な構成要素であり、近年、この光導波路として、その柔軟性や強靭性から、高分子導波路、特にフィルム型の高分子光導波路（フィルム光導波路）が注目されている。光導波路は、屈折率の大きい材質で構成されたコア部と、コア部よりも屈折率の低い材質で構成され、コア部を覆うクラッド部とを備え、コア部に入射した光をコア部とクラッド部との境界で全反射を繰り返しながら伝搬させるものである。
【０００３】
従来、高分子光導波路は、直接露光法、ナノインプリント法により製造されてきた。
例えば、非特許文献１には、インプリント工程と印刷工程とにより高分子光導波路を製造する方法が開示されている。
図８（ａ）〜（ｄ）は、非特許文献１にて開示された、従来の高分子光導波路２００の製造方法を示す工程図である。
図８（ａ）において、基材２０１上にクラッド材料を塗布し、下部クラッド層２０２を形成する。次いで、基材２０１上の下部クラッド層２０２に対して、凹凸パターン化された凸部２０４及び凹部２０５を有する金型２０３をプレスして、上記凹凸パターンを下部クラッド層２０２の表面に転写する（図８（ｂ））。このようにしてインプリント工程が行われ、図８（ｃ）に示すように、下部クラッド層２０２に、凸部２０４の転写により形成された凹部２０８、及び凹部２０５の転写により形成された凸部２０７が形成される。このようにして形成された凹部２０８内にコア材料を充填し、コア２０９を形成する印刷工程を行う（図８（ｄ））。この印刷工程は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、インクジェット、ディスペンサ塗布等によって行われる。こうして、下部クラッド層２０２上にコア２０９が形成された高分子光導波路２００を得ることができる。
このような、転写を用いて高分子光導波路を製造する方法は、コアをクラッド上に形成する際にコアパターン形成のための現像作業が不要となるため、フォトリソグラフィを用いた製造方法に比べて効率良く製造を行うことができる。加えて、この製造方法は、レジスト材が不要となるのでコストダウンにも繋がり、有用な高分子光導波路の製造方法の１つである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】杉原興浩 他５名、「成形加工法を用いた大口径高分子光導波路作製」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、ＯＭＥ２００３−８３、ｐ．１７−２１、２００３年
【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、インプリント工程にて用いられる基材は、シリコンやガラス等の平坦な面を有する硬質のものであるため、高分子光導波路をフレキシブルなフィルム光導波路とするには、高分子光導波路から基材を剥離する必要がある。フィルム光導波路をより容易かつ安価に製造するためにポリマーフィルムや紙等のフレキシブルな基材を用いて高分子光導波路を製造すると、コア部又はクラッド部を形成する材料の浸透により基材が吸湿してうねったり、コア部又はクラッド部の形成時に発生する応力による変形、ＵＶ照射による劣化等の品質低下を生じるという問題がある。従って、従来の技術では、ポリマーフィルムや紙を基材とし、フィルム光導波路を製造するのが困難であった。
そこで、本発明は、品質低下を伴わずに容易に製造できるフィルム光導波路、これに用いる基材、及びこれらの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のフィルム光導波路用の基材は、コア部と、該コア部を覆うクラッド部とを備えるフィルム光導波路に用いられるフィルム光導波路用の基材であって、エポキシ樹脂組成物を含浸したシート状の紙を硬化してなるベースシートと、該ベースシートの一方の面に設けられたエポキシ樹脂層とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明のフィルム光導波路は、本発明の前記フィルム光導波路用の基材を備え、前記エポキシ樹脂層上に、前記コア部及び前記クラッド部が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明のフィルム光導波路用の基材の製造方法は、本発明の前記フィルム光導波路用の基材の製造方法であって、前記シート状の紙にエポキシ樹脂組成物を含浸させる含浸工程と、エポキシ樹脂組成物を含浸した前記シート状の紙を硬化させ、ベースシートを得るベースシート硬化工程と、前記ベースシートの一方の面に新たにエポキシ樹脂組成物を塗布するエポキシ塗布工程と、前記ベースシートに塗布したエポキシ樹脂組成物を硬化する樹脂層硬化工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のフィルム光導波路の製造方法は、本発明の前記フィルム光導波路の製造方法であって、硬化することにより前記コア部となるコア材料を前記エポキシ樹脂層上に塗布するコア材料塗布工程と、一方の面に凹部が形成された金型で、前記コア材料に前記凹部を転写し、硬化するコア部硬化工程と、硬化することにより前記クラッド部となるクラッド材料を、前記コア部を覆うように塗布するクラッド材料塗布工程と、前記クラッド材料塗布工程で塗布した前記クラッド材料を硬化するクラッド部硬化工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、品質低下を伴わずに、フィルム光導波路を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるフィルム光導波路の断面図である。
【図２】本発明の基材の製造方法を説明する工程図である。
【図３】本発明のフィルム光導波路の製造方法を説明する工程図である。
【図４】本発明のフィルム光導波路の製造に用いるソフトスタンパの製造方法を説明する工程図である。
【図５】図４におけるソフトスタンパ用金型の製造方法を示す工程図である。
【図６】実施例１で得られたフィルム光導波路の写真である。
【図７】比較例１で得られたフィルム光導波路の写真である。
【図８】従来のフィルム光導波路の製造方法を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（フィルム光導波路）
本発明の一実施形態にかかるフィルム光導波路について、以下に図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかるフィルム光導波路１の断面図である。
図１に示すように、フィルム光導波路１は、基材１０と、基材１０の一方の面に設けられたコア部２０と、コア部２０を覆うクラッド部３０とを備えるものである。
【００１３】
＜基材＞
基材１０は、ベースシート１４と、ベースシート１４の一方の面に設けられた第一のエポキシ樹脂層１２と、ベースシート１４の他方の面に設けられた第二のエポキシ樹脂層１６とを備えるものである。
基材１０の厚みＴは、フィルム光導波路１の厚みを勘案して決定でき、例えば、基材１０上に形成する導波路の厚みと略同等の７０〜２４０μｍとされる。上記範囲内であれば、フレキシブルなフィルム光導波路１を得られると共に、基材１０の強度を十分なものにできる。
【００１４】
ベースシート１４は、エポキシ樹脂組成物を含浸したシート状の紙（紙製シート）を硬化してなるものである。
紙製シートは、植物パルプを抄紙して得られるシート状のもののみならず、セルロースを架橋する等して得られるセルロース膜を含む概念である。
紙製シートは、吸液性を有し、フレキシブルなものであればよく、例えば、ニトロセルロース膜、セルロース混合エステル膜、セルロースアセテート膜等のセルロース膜、植物パルプを抄紙して得られるもの等が挙げられ、中でも、セルロース膜が好ましく、ニトロセルロース膜及びセルロースアセテート膜がより好ましい。セルロース膜を採用することで、基材１０の厚みをより薄くかつ均一にでき、フィルム光導波路１の品質低下をより防止できる。
【００１５】
ベースシート１４の厚みｔ１は、その材質や、基材１０に求める厚み、強度等を勘案して決定でき、例えば、３０〜１００μｍとされる。
【００１６】
紙製シートに含浸するエポキシ樹脂組成物（含浸用エポキシ樹脂組成物）は、硬化前のエポキシ樹脂を含有するものである。エポキシ樹脂としては、硬化後もフレキシブル性を有するものであり、例えば、紫外線硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂等の活性エネルギー線硬化性エポキシ樹脂が挙げられる。ここで、活性エネルギー線は、可視光線、紫外線、電子線、プラズマ、熱線（赤外線等）等を意味する。
含浸用エポキシ樹脂組成物は、液体、ゾル状又はゲル状のものであり、紙製シートに含浸できる程度の流動性を有すればよい。
【００１７】
紫外線硬化性エポキシ樹脂としては、例えば、脂肪族環状エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ブロム化エポキシ樹脂等が挙げられる。
脂肪族環状エポキシ樹脂の原料（未硬化物）としては、例えば、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシシクロヘキシルエチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、アリルシクロヘキセンジオキシド、３，４−エポキシ−４−メチルシクロヘキシル−２−プロピレンオキシド、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−ｍ−ジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）アジペート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）エーテル、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）エーテル、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）ジエチルシロキサン等が挙げられる。
【００１８】
ビスフェノール型エポキシ樹脂の原料（未硬化物）としては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡＤジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＧジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールヘキサフルオロアセトンジグリシジルエーテル、ビスフェノールＣジグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００１９】
ブロム化エポキシ樹脂の原料（未硬化物）としては、例えば、ジブロモメチルフェニルグリシジルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、ブロモメチルフェニルグリシジルエーテル、ブロモフェニルグリシジルエーテル、ジブロモメタクレシジルグリシジルエーテル、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらのエポキシ樹脂は、１種単独又は２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
【００２０】
後述するコア部２０又はクラッド部３０をエポキシ樹脂で構成する場合、含浸用エポキシ樹脂組成物のエポキシ樹脂には、クラッド部３０を構成するエポキシ樹脂と同じものを用いることが好ましい。クラッド部３０と同じエポキシ樹脂を用いることで、フィルム光導波路１の変形をより抑制できる。
【００２１】
含浸用エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて光重合開始剤、エポキシ樹脂用硬化剤等を配合することができる。
光重合開始剤は、エポキシ樹脂の種類に応じて決定でき、例えば、ｐ−メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート等の芳香族ジアゾニウム塩、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等の芳香族スルホニウム塩、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート等の芳香族ヨードニウム塩、芳香族ヨードシル塩、芳香族スルホキソニウム塩、メタロセン化合物等が挙げられる。
また、含浸用エポキシ樹脂組成物には、粘度調整のための分散媒を配合してもよい。分散媒は、特に限定されず、水、有機溶媒等が挙げられる。
【００２２】
第一のエポキシ樹脂層１２は、ベースシート１４の一方の面に設けられたエポキシ樹脂からなる薄膜であり、その表面が平滑なものである。
第一のエポキシ樹脂層１２の厚みｔ２は、その材質や、基材１０に求める厚み、強度等を勘案して決定でき、例えば、２０〜７０μｍとされる。
【００２３】
第一のエポキシ樹脂層１２を構成するエポキシ樹脂は、含浸用エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂と同様である。
【００２４】
第二のエポキシ樹脂層１６は、ベースシート１４の他方の面に設けられたエポキシ樹脂からなる薄膜である。
第二のエポキシ樹脂層１６の厚みｔ３は、第一のエポキシ樹脂層１２の厚みｔ２と同様である。
第二のエポキシ樹脂層１６を構成するエポキシ樹脂は、含浸用エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂と同様である。
【００２５】
≪基材の製造方法≫
基材１０の製造方法の一例について、図２を用いて説明する。図２は、基材１０の製造方法を示す工程図であり、含浸用エポキシ樹脂組成物のエポキシ樹脂として紫外線硬化性エポキシ樹脂を用いた場合の製造方法を示すものである。基材１０の製造方法は、含浸工程と、ベースシート硬化工程と、エポキシ塗布工程と、樹脂層硬化工程とを有するものである。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示すように、槽４２内の含浸用エポキシ樹脂組成物４０に紙製シート１４ａを浸漬させ、含浸用エポキシ樹脂組成物４０を紙製シート１４ａに含浸させる（含浸工程）。この際、含浸用エポキシ樹脂組成物４０の含浸量は、紙製シート１４ａへの含浸量が飽和する量、即ち紙製シート１４ａの繊維間に形成された空間の略全体を満たす量とされる。略全体とは、含浸用エポキシ樹脂組成物４０が浸透しうる空間の内、９０体積％以上をいう。
【００２７】
含浸工程の後、図２（ｂ）に示すように、紙製シート１４ａに含浸用エポキシ樹脂組成物４０が含浸した含浸シート１４ｂをガラス板４４の間に挟み込み、紫外線４６を照射し、含浸シート１４ｂを硬化させる。紫外線の照射量は、エポキシ樹脂の硬化が進行するエネルギー量とされる。次いで、図２（ｃ）に示すように、ガラス板４４を剥離し、ベースシート１４を得る（以上、ベースシート硬化工程）。
【００２８】
ベースシート硬化工程で得られたベースシート１４の一方の面に、樹脂層用エポキシ樹脂組成物を塗布する（エポキシ塗布工程）。樹脂層用エポキシ樹脂組成物の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレー法等が挙げられ、より平滑な面を得られることからスピンコート法が好ましい。樹脂層用エポキシ樹脂組成物の塗布量は、第一のエポキシ樹脂層１２に求める厚みｔ２（図１）に応じて決定できる。第一のエポキシ樹脂層１２の形成に用いる樹脂層用エポキシ樹脂組成物は、含浸用エポキシ樹脂組成物と同じであってもよいし、異なっていてもよい。加えて、第一のエポキシ樹脂層１２の形成に用いる樹脂層用エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂は、後述するクラッド材料がエポキシ樹脂である場合、クラッド材料と同じエポキシ樹脂を用いることが好ましい。クラッド材料と同じエポキシ樹脂を用いることで、基材１０へのクラッド部３０の密着性がよくなると共に、フィルム光導波路１の変形をより抑制できる。
次いで、図２（ｄ）に示すように、ベースシート１４に塗布された樹脂層用エポキシ樹脂組成物に紫外線４６を照射し、エポキシ樹脂を硬化して第一のエポキシ樹脂層１２を設ける（樹脂層硬化工程）。
さらに、ベースシート１４の他方の面に樹脂層用エポキシ樹脂組成物を塗布し（エポキシ塗布工程）、図２（ｅ）に示すように紫外線４６を照射し、エポキシ樹脂を硬化して第二のエポキシ樹脂層１６を設ける（樹脂層硬化工程）。樹脂層硬化工程における紫外線の照射量は、ベースシート硬化工程における紫外線の照射量と同様である。また、第二のエポキシ樹脂層１６の形成に用いる樹脂層用エポキシ樹脂組成物は、第一のエポキシ樹脂層１２の形成に用いる樹脂層用エポキシ樹脂組成物と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
こうして、ベースシート１４の一方の面に第一のエポキシ樹脂層１２が設けられ、他方面に第二のエポキシ樹脂層１６が設けられた基材１０を得ることができる。
【００２９】
＜コア部＞
コア部２０は、基材１０上の任意の方向に延び、その長さ方向に光を伝搬させるものである。本実施形態では、コア部２０の長さ方向に直交する断面が略矩形とされている。
コア部２０の材質は、コア部２０として機能するものであれば特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリシラン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド等が挙げられ、中でも、コア部の形成が容易なことから、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の紫外線硬化性樹脂が好ましい。
【００３０】
＜クラッド部＞
クラッド部３０は、コア部２０を覆うように設けられたものであり、その屈折率がコア部２０の屈折率よりも小さいものである。
クラッド部３０の材質は、コア部２０の屈折率等を勘案して決定でき、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリシラン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド等が挙げられ、中でも、クラッド部の形成が容易なことから、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の紫外線硬化性樹脂が好ましい。
【００３１】
（フィルム光導波路の製造方法）
本発明のフィルム光導波路の製造方法は、コア材料塗布工程と、コア部硬化工程と、クラッド材料塗布工程と、クラッド部硬化工程とを有するものである。
本発明のフィルム光導波路の一例について、以下に図３を用いて説明する。図３は、フィルム光導波路１の製造方法の一例を示す工程図であり、硬化することでコア部となる材料（コア材料）及び硬化することでクラッド部となる材料（クラッド材料）として紫外線硬化性エポキシ樹脂を用いた場合の製造方法を示すものである。
【００３２】
液体、ゾル状又はゲル状等、流動性を有するコア材料を基材１０の第一のエポキシ樹脂層１２上に滴下し、基材１０を傾け、滴下したコア材料を基材１０上の全面に広げて塗布し、基材１０上にコア材料層２０ａを形成する（図３（ａ））（コア材料塗布工程）。この際、基材１０は、紙製シートに含浸用エポキシ樹脂組成物が含浸され、硬化されたものであるため、コア材料が浸透することなく、吸湿による変形がない。
次いで、図３（ｂ）に示すように、ローラ５６を備えるラミネータを用い、コア部形成用の可撓性を有する金型（ソフトスタンパ）５０を基材１０上のコア材料層２０ａに押し当てる。「可撓性を有する金型」とは、当接したローラ等の押圧手段の移動に伴って撓む樹脂製の金型である。
ソフトスタンパ５０は、ベースフィルム５２の一方の面にスタンパ凸部５４が設けられ、スタンパ凸部５４の間にスタンパ凹部５５が形成されたものであり、スタンパ凹部５５はコア部２０の形状に対応したものとされる。
【００３３】
ソフトスタンパ５０は、以下の製造方法により得ることができる。
まず、図４（ａ）に示すように、平板状の基板の一方の面に複数のスタンパ用金型凹部６５が形成され、スタンパ用金型凹部６５の間にスタンパ用金型凸部６４が形成されたソフトスタンパ用金型６０を用意する。ソフトスタンパ用金型６０の材質は、ソフトスタンパ５０の材質に応じて決定できる。例えば、ソフトスタンパ５０に紫外線硬化性樹脂を用いる場合、ソフトスタンパ用金型６０の材質としては、紫外線を透過するものであればよく、例えば、シリコン基板、樹脂製フィルム、ガラス板等が挙げられる。また、ソフトスタンパ５０に熱硬化性樹脂を用いる場合、ソフトスタンパ用金型６０の材質としては、例えば、シリコン基板、樹脂製フィルム、ガラス板、セラミック板等が挙げられる。
ソフトスタンパ用金型６０は、平板状の基板に凹部を形成することで得られる。図５（ａ）に示すようにソフトスタンパ用金型６０の基体となる平板状基板６０ａを用意する。平板状基板６０ａの一方の面に、エンドミル７０の先端部７２を押し当て、先端部７２を回転させながら矢印Ｃの方向に移動させる。この移動を繰り返すことで、先端部７２の移動方向に延びる複数のスタンパ用金型凹部６５が形成され、スタンパ用金型凹部６５の間に複数のスタンパ用金型凸部６４が形成される（図５（ｂ））。
【００３４】
図４（ｂ）に示すように、ソフトスタンパ用金型６０のスタンパ用金型凹部６５が形成された面（以下、加工面）に、硬化することでスタンパ凸部５４となる材料（凸部材料）を滴下した後、凸部材料を加工面の全体に広げるように塗布し、凸部材料層５４ａを形成する。凸部材料は、コア材料の種類等を勘案して決定できる。本実施形態では、コア材料が紫外線硬化性エポキシ樹脂であるため、凸部材料としては、紫外線を透過するものが用いられる。凸部材料としては、例えば、シクロオレフィン系ポリマー、エポキシ樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリシラン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド等が挙げられる。凸部材料の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スピンコート法が挙げられる。
【００３５】
図４（ｃ）に示すように、ローラ５６を備えるラミネータを用い、ベースフィルム５２を凸部材料層５４ａに押し当てる。ベースフィルム５２の材質は、コア材料の材質に応じて決定でき、例えば、凸部材料と同様のものを硬化したものが挙げられる。
ベースフィルム５２を凸部材料層５４ａに押し当てる際、ベースフィルム５２を、その一端がソフトスタンパ用金型６０のスタンパ用金型凸部６４に当接し、他端が凸部材料層５４ａと離間した状態とする。そして、ベースフィルム５２とスタンパ用金型凸部６４とが当接している位置で、ベースフィルム５２の背面５１をローラ５６で押圧（５〜２０ｋｇ／ｃｍ）しつつ矢印Ｂの方向に転動させ、ベースフィルム５２をスタンパ用金型凸部６４に当接させる。この際、スタンパ用金型凹部６５内の空気を押し出すようにローラ５６を転動させ、スタンパ用金型凹部６５内に入りきらない凸部材料をソフトスタンパ用金型６０の加工面から除去する。こうして、ベースフィルム５２とスタンパ用金型凸部６４とを密着させることで、スタンパ用金型凹部６５の形状に応じた凸部材料が、ベースフィルム５２に転写される。次いで、凸部材料を硬化し、ベースフィルム５２をソフトスタンパ用金型６０から離れるように操作することで、ベースフィルム５２の一方の面に複数のスタンパ凸部５４が設けられ、スタンパ凸部５４の間に複数のスタンパ凹部５５が形成されたソフトスタンパ５０を得ることができる（図４（ｄ））。凸部材料の硬化の方法は、凸部材料の材質に応じて決定でき、例えば、凸部材料が熱硬化性樹脂である場合には、ホットプレートや加熱炉等により任意の温度に加熱するものが挙げられる。また、凸部材料が紫外線硬化性樹脂である場合には、ベースフィルム５２の背面から、紫外線を照射して凸部材料を硬化するものが挙げられる。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、ソフトスタンパ５０を、スタンパ凹部５５が形成された面の一端側のスタンパ凸部５４が基材１０に当接し、他端側のスタンパ凸部５４がコア材料層２０ａと離間した状態とする。スタンパ凸部５４と基材１０とが当接している位置で、ベースフィルム５２の背面５１をローラ５６で押圧しつつ、矢印Ａの方向に転動させ、スタンパ凸部５４を基材１０に当接させる。この際、スタンパ凹部５５内の空気を押し出すようにローラ５６を転動させることで、スタンパ凹部５５にコア材料が押し込まれ、スタンパ凹部５５に入りきらないコア材料は基材１０上から除去される。
次いで、スタンパ凸部５４が基材１０に当接された状態で、ソフトスタンパ５０の背面５１から紫外線を照射してコア材料を硬化し、ソフトスタンパ５０を取り除くことで、基材１０には、第一のエポキシ樹脂層１２上にコア部２０が設けられる（図３（ｃ））（以上、コア部硬化工程）。この際、基材１０は、コア材料が浸透していないため、紫外線を照射しても基材１０内で新たな硬化物が生じることなく、変形しない。
【００３７】
基材１０上に設けられたコア部２０を覆うようにクラッド材料を塗布する（クラッド材料塗布工程）。クラッド材料の塗布方法は特に限定されず、スピンコート法、ディップ法、スプレー法等が挙げられ、より平滑な面を得られることからスピンコート法が好ましい。次いで、塗布したクラッド材料に紫外線を照射することでクラッド材料を硬化し、クラッド部３０を設ける（図３（ｄ））（クラッド部硬化工程）。この際、基材１０は、紙製シートに含浸用エポキシ樹脂組成物が含浸され、硬化されたものであるため、クラッド材料が浸透することなく、吸湿による変形がない。加えて、基材１０は、適度な強度を有するため、クラッド材料が硬化する際の応力によっても変形しない。
こうして、基材１０と、基材１０の第一のエポキシ樹脂層１２面に設けられたコア部２０と、コア部２０を覆うクラッド部３０とを備えるフィルム光導波路１を得ることができる。
【００３８】
上述したように、本発明によれば、基材は、フレキシブルな性質を備えているため、この基材上にコア部とクラッド部とを設けたものは、基材を取り除くことなく、フレキシブルなフィルム光導波路として利用できる。また、基材を取り除く必要がないため、フィルム光導波路を容易に製造できる。
加えて、本発明の基材は、紙製シートに含浸されたエポキシ樹脂組成物が硬化されたものであるため、コア材料又はクラッド材料が塗布された際、コア材料又はクラッド材料が浸透されず、変形しない。さらに、基材は、第一のエポキシ樹脂層を備え、コア部及びクラッド部を設ける側の面が平滑である。このため、この基材を備えるフィルム光導波路は、平坦なコア部を有することとなり、フィルム光導波路が曲がることによる漏光を少なくして、伝搬損失をより少なくすることができる。
また、基材は、適度な強度を有するため、クラッド材料が硬化する際の応力によっても変形しない。
【００３９】
本実施形態によれば、ソフトスタンパを金型として、ソフトスタンパに形成されたスタンパ凹部を転写してコア部を設けるため、余剰のコア材料は、基材とスタンパ凸部との表面に沿って、ラミネータのローラの移動により押し出されて除去される。このため、基材上に残渣として残るコア材料を低減できる。
【００４０】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
上述の実施形態では、コア部の長さ方向に直交する断面が略矩形とされているが、本発明はこれに限定されず、コア部の長さ方向に直交する断面が、例えば、円形や、三角形、五角形等の矩形以外の多角形であってもよい。
【００４１】
上述の実施形態では、ベースシートの両面にエポキシ樹脂層が設けられているが、本発明はこれに限定されず、エポキシ樹脂層は、コア部及びクラッド部が設けられる面のみに設けられていればよい。即ち、上述の実施形態における第一のエポキシ樹脂層のみが設けられていればよい。
【００４２】
上述の実施形態では、コア材料及びクラッド材料を紫外線照射により硬化しているが、本発明はこれに限定されず、コア材料又はクラッド材料の材質に応じて硬化方法を適宜選択することができる。
【００４３】
上述の実施形態では、コア部硬化工程でソフトスタンパを用いているが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガラス製、金属製の金型をコア部形成用の金型として用いてもよい。ただし、コア部の形状をより精度高く、かつ効率的に成形する観点から、ソフトスタンパを用いることが好ましい。
【００４４】
上述の実施形態では、エンドミルを用いて、ソフトスタンパ用金型の凹部を形成しているが、本発明はこれに限定されず、エンドミルに換えて、グラインダ、ダイシングソー等を用いてもよい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１）
紙製シートであるセルロース膜（厚み；５０μｍ、５０ｍｍ角、三菱化学株式会社製）を含浸用エポキシ樹脂組成物（ＵＶ硬化エポキシ樹脂、ＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社製）に１５分間浸漬させ、含浸シートを得た。この含浸シートをガラス板の間に挟みこみ、ＵＶ照射機により紫外線を照射して、含浸シートを硬化し、ベースシートとした。得られたベースシートの両面に、樹脂層用エポキシ樹脂組成物をスピンコートで塗布し、塗布した樹脂層用エポキシ樹脂組成物を紫外線照射により硬化し、第一のエポキシ樹脂層と第二のエポキシ樹脂層とを設けた。得られた基材の第一のエポキシ樹脂層、第二のエポキシ樹脂層は、いずれも２２μｍ厚であった。
【００４７】
得られた基材の一方の面に幅４５μｍ、高さ４５μｍ、長さ５０ｍｍのコア部を設けた。コア部の形成は、ソフトスタンパ（ベースフィルム：シクロオレフィン樹脂、凸部：シクロオレフィン樹脂）を用い、コア材料を紫外線硬化性エポキシ樹脂（ＵＶ硬化エポキシ樹脂、ＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社製）とし、上述の「フィルム光導波路の製造方法」と同様にしてスタンパ凹部を転写してコア部を設けた。
【００４８】
次いで、上述の「フィルム光導波路の製造方法」と同様に、スピンコート法により紫外線硬化性エポキシ樹脂（ＵＶ硬化エポキシ樹脂、ＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社製）を塗布し、塗布した紫外線硬化性樹脂を硬化し、フィルム光導波路を得た。得られたフィルム光導波路を図６に示す。
【００４９】
（比較例１）
含浸用エポキシ樹脂組成物を含浸しないセルロース膜を基材とした以外は、実施例１と同様にして、フィルム光導波路を得た。得られたフィルム光導波路を図７に示す。
【００５０】
図６に示すとおり、本発明を適用したフィルム光導波路は、変形等の品質低下が見られなかった。
一方、含浸用エポキシ樹脂組成物を含浸しないセルロース膜を基材とした図７に示すフィルム光導波路は、変形が著しく、手指で押さえないと巻回してしまうものであった。
これらの結果から、本発明を適用することで、品質低下を伴わずに容易にフィルム光導波路を製造できることが判った。
【符号の説明】
【００５１】
１ フィルム光導波路
１０ 基材
１２ 第一のエポキシ樹脂層
１４ ベースシート
１４ａ 紙製シート
１６ 第二のエポキシ樹脂層
２０ コア部
３０ クラッド部
４０ 含浸用エポキシ樹脂組成物
５０ ソフトスタンパ
５５ スタンパ凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム光導波路用の基材、これを用いたフィルム光導波路、及びこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高度情報化から、大容量の情報を高速に伝送できる通信システムが望まれており、通信システムとして光通信システムの開発が行われ、波長分割多重（ＷＤＭ）システム等、様々な光通信システムが開発されている。光通信システムにおいて、光導波路は非常に重要な構成要素であり、近年、この光導波路として、その柔軟性や強靭性から、高分子導波路、特にフィルム型の高分子光導波路（フィルム光導波路）が注目されている。光導波路は、屈折率の大きい材質で構成されたコア部と、コア部よりも屈折率の低い材質で構成され、コア部を覆うクラッド部とを備え、コア部に入射した光をコア部とクラッド部との境界で全反射を繰り返しながら伝搬させるものである。
【０００３】
従来、高分子光導波路は、直接露光法、ナノインプリント法により製造されてきた。
例えば、非特許文献１には、インプリント工程と印刷工程とにより高分子光導波路を製造する方法が開示されている。
図８（ａ）〜（ｄ）は、非特許文献１にて開示された、従来の高分子光導波路２００の製造方法を示す工程図である。
図８（ａ）において、基材２０１上にクラッド材料を塗布し、下部クラッド層２０２を形成する。次いで、基材２０１上の下部クラッド層２０２に対して、凹凸パターン化された凸部２０４及び凹部２０５を有する金型２０３をプレスして、上記凹凸パターンを下部クラッド層２０２の表面に転写する（図８（ｂ））。このようにしてインプリント工程が行われ、図８（ｃ）に示すように、下部クラッド層２０２に、凸部２０４の転写により形成された凹部２０８、及び凹部２０５の転写により形成された凸部２０７が形成される。このようにして形成された凹部２０８内にコア材料を充填し、コア２０９を形成する印刷工程を行う（図８（ｄ））。この印刷工程は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、インクジェット、ディスペンサ塗布等によって行われる。こうして、下部クラッド層２０２上にコア２０９が形成された高分子光導波路２００を得ることができる。
このような、転写を用いて高分子光導波路を製造する方法は、コアをクラッド上に形成する際にコアパターン形成のための現像作業が不要となるため、フォトリソグラフィを用いた製造方法に比べて効率良く製造を行うことができる。加えて、この製造方法は、レジスト材が不要となるのでコストダウンにも繋がり、有用な高分子光導波路の製造方法の１つである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】杉原興浩 他５名、「成形加工法を用いた大口径高分子光導波路作製」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、ＯＭＥ２００３−８３、ｐ．１７−２１、２００３年
【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、インプリント工程にて用いられる基材は、シリコンやガラス等の平坦な面を有する硬質のものであるため、高分子光導波路をフレキシブルなフィルム光導波路とするには、高分子光導波路から基材を剥離する必要がある。フィルム光導波路をより容易かつ安価に製造するためにポリマーフィルムや紙等のフレキシブルな基材を用いて高分子光導波路を製造すると、コア部又はクラッド部を形成する材料の浸透により基材が吸湿してうねったり、コア部又はクラッド部の形成時に発生する応力による変形、ＵＶ照射による劣化等の品質低下を生じるという問題がある。従って、従来の技術では、ポリマーフィルムや紙を基材とし、フィルム光導波路を製造するのが困難であった。
そこで、本発明は、品質低下を伴わずに容易に製造できるフィルム光導波路、これに用いる基材、及びこれらの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のフィルム光導波路用の基材は、コア部と、該コア部を覆うクラッド部とを備えるフィルム光導波路に用いられるフィルム光導波路用の基材であって、エポキシ樹脂組成物を含浸したシート状の紙を硬化してなるベースシートと、該ベースシートの一方の面に設けられたエポキシ樹脂層とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明のフィルム光導波路は、本発明の前記フィルム光導波路用の基材を備え、前記エポキシ樹脂層上に、前記コア部及び前記クラッド部が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明のフィルム光導波路用の基材の製造方法は、本発明の前記フィルム光導波路用の基材の製造方法であって、前記シート状の紙にエポキシ樹脂組成物を含浸させる含浸工程と、エポキシ樹脂組成物を含浸した前記シート状の紙を硬化させ、ベースシートを得るベースシート硬化工程と、前記ベースシートの一方の面に新たにエポキシ樹脂組成物を塗布するエポキシ塗布工程と、前記ベースシートに塗布したエポキシ樹脂組成物を硬化する樹脂層硬化工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のフィルム光導波路の製造方法は、本発明の前記フィルム光導波路の製造方法であって、硬化することにより前記コア部となるコア材料を前記エポキシ樹脂層上に塗布するコア材料塗布工程と、一方の面に凹部が形成された金型で、前記コア材料に前記凹部を転写し、硬化するコア部硬化工程と、硬化することにより前記クラッド部となるクラッド材料を、前記コア部を覆うように塗布するクラッド材料塗布工程と、前記クラッド材料塗布工程で塗布した前記クラッド材料を硬化するクラッド部硬化工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、品質低下を伴わずに、フィルム光導波路を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるフィルム光導波路の断面図である。
【図２】本発明の基材の製造方法を説明する工程図である。
【図３】本発明のフィルム光導波路の製造方法を説明する工程図である。
【図４】本発明のフィルム光導波路の製造に用いるソフトスタンパの製造方法を説明する工程図である。
【図５】図４におけるソフトスタンパ用金型の製造方法を示す工程図である。
【図６】実施例１で得られたフィルム光導波路の写真である。
【図７】比較例１で得られたフィルム光導波路の写真である。
【図８】従来のフィルム光導波路の製造方法を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（フィルム光導波路）
本発明の一実施形態にかかるフィルム光導波路について、以下に図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかるフィルム光導波路１の断面図である。
図１に示すように、フィルム光導波路１は、基材１０と、基材１０の一方の面に設けられたコア部２０と、コア部２０を覆うクラッド部３０とを備えるものである。
【００１３】
＜基材＞
基材１０は、ベースシート１４と、ベースシート１４の一方の面に設けられた第一のエポキシ樹脂層１２と、ベースシート１４の他方の面に設けられた第二のエポキシ樹脂層１６とを備えるものである。
基材１０の厚みＴは、フィルム光導波路１の厚みを勘案して決定でき、例えば、基材１０上に形成する導波路の厚みと略同等の７０〜２４０μｍとされる。上記範囲内であれば、フレキシブルなフィルム光導波路１を得られると共に、基材１０の強度を十分なものにできる。
【００１４】
ベースシート１４は、エポキシ樹脂組成物を含浸したシート状の紙（紙製シート）を硬化してなるものである。
紙製シートは、植物パルプを抄紙して得られるシート状のもののみならず、セルロースを架橋する等して得られるセルロース膜を含む概念である。
紙製シートは、吸液性を有し、フレキシブルなものであればよく、例えば、ニトロセルロース膜、セルロース混合エステル膜、セルロースアセテート膜等のセルロース膜、植物パルプを抄紙して得られるもの等が挙げられ、中でも、セルロース膜が好ましく、ニトロセルロース膜及びセルロースアセテート膜がより好ましい。セルロース膜を採用することで、基材１０の厚みをより薄くかつ均一にでき、フィルム光導波路１の品質低下をより防止できる。
【００１５】
ベースシート１４の厚みｔ１は、その材質や、基材１０に求める厚み、強度等を勘案して決定でき、例えば、３０〜１００μｍとされる。
【００１６】
紙製シートに含浸するエポキシ樹脂組成物（含浸用エポキシ樹脂組成物）は、硬化前のエポキシ樹脂を含有するものである。エポキシ樹脂としては、硬化後もフレキシブル性を有するものであり、例えば、紫外線硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂等の活性エネルギー線硬化性エポキシ樹脂が挙げられる。ここで、活性エネルギー線は、可視光線、紫外線、電子線、プラズマ、熱線（赤外線等）等を意味する。
含浸用エポキシ樹脂組成物は、液体、ゾル状又はゲル状のものであり、紙製シートに含浸できる程度の流動性を有すればよい。
【００１７】
紫外線硬化性エポキシ樹脂としては、例えば、脂肪族環状エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ブロム化エポキシ樹脂等が挙げられる。
脂肪族環状エポキシ樹脂の原料（未硬化物）としては、例えば、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシシクロヘキシルエチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、アリルシクロヘキセンジオキシド、３，４−エポキシ−４−メチルシクロヘキシル−２−プロピレンオキシド、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−ｍ−ジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）アジペート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）エーテル、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）エーテル、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）ジエチルシロキサン等が挙げられる。
【００１８】
ビスフェノール型エポキシ樹脂の原料（未硬化物）としては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡＤジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＧジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールヘキサフルオロアセトンジグリシジルエーテル、ビスフェノールＣジグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００１９】
ブロム化エポキシ樹脂の原料（未硬化物）としては、例えば、ジブロモメチルフェニルグリシジルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、ブロモメチルフェニルグリシジルエーテル、ブロモフェニルグリシジルエーテル、ジブロモメタクレシジルグリシジルエーテル、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらのエポキシ樹脂は、１種単独又は２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
【００２０】
後述するコア部２０又はクラッド部３０をエポキシ樹脂で構成する場合、含浸用エポキシ樹脂組成物のエポキシ樹脂には、クラッド部３０を構成するエポキシ樹脂と同じものを用いることが好ましい。クラッド部３０と同じエポキシ樹脂を用いることで、フィルム光導波路１の変形をより抑制できる。
【００２１】
含浸用エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて光重合開始剤、エポキシ樹脂用硬化剤等を配合することができる。
光重合開始剤は、エポキシ樹脂の種類に応じて決定でき、例えば、ｐ−メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート等の芳香族ジアゾニウム塩、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等の芳香族スルホニウム塩、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート等の芳香族ヨードニウム塩、芳香族ヨードシル塩、芳香族スルホキソニウム塩、メタロセン化合物等が挙げられる。
また、含浸用エポキシ樹脂組成物には、粘度調整のための分散媒を配合してもよい。分散媒は、特に限定されず、水、有機溶媒等が挙げられる。
【００２２】
第一のエポキシ樹脂層１２は、ベースシート１４の一方の面に設けられたエポキシ樹脂からなる薄膜であり、その表面が平滑なものである。
第一のエポキシ樹脂層１２の厚みｔ２は、その材質や、基材１０に求める厚み、強度等を勘案して決定でき、例えば、２０〜７０μｍとされる。
【００２３】
第一のエポキシ樹脂層１２を構成するエポキシ樹脂は、含浸用エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂と同様である。
【００２４】
第二のエポキシ樹脂層１６は、ベースシート１４の他方の面に設けられたエポキシ樹脂からなる薄膜である。
第二のエポキシ樹脂層１６の厚みｔ３は、第一のエポキシ樹脂層１２の厚みｔ２と同様である。
第二のエポキシ樹脂層１６を構成するエポキシ樹脂は、含浸用エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂と同様である。
【００２５】
≪基材の製造方法≫
基材１０の製造方法の一例について、図２を用いて説明する。図２は、基材１０の製造方法を示す工程図であり、含浸用エポキシ樹脂組成物のエポキシ樹脂として紫外線硬化性エポキシ樹脂を用いた場合の製造方法を示すものである。基材１０の製造方法は、含浸工程と、ベースシート硬化工程と、エポキシ塗布工程と、樹脂層硬化工程とを有するものである。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示すように、槽４２内の含浸用エポキシ樹脂組成物４０に紙製シート１４ａを浸漬させ、含浸用エポキシ樹脂組成物４０を紙製シート１４ａに含浸させる（含浸工程）。この際、含浸用エポキシ樹脂組成物４０の含浸量は、紙製シート１４ａへの含浸量が飽和する量、即ち紙製シート１４ａの繊維間に形成された空間の略全体を満たす量とされる。略全体とは、含浸用エポキシ樹脂組成物４０が浸透しうる空間の内、９０体積％以上をいう。
【００２７】
含浸工程の後、図２（ｂ）に示すように、紙製シート１４ａに含浸用エポキシ樹脂組成物４０が含浸した含浸シート１４ｂをガラス板４４の間に挟み込み、紫外線４６を照射し、含浸シート１４ｂを硬化させる。紫外線の照射量は、エポキシ樹脂の硬化が進行するエネルギー量とされる。次いで、図２（ｃ）に示すように、ガラス板４４を剥離し、ベースシート１４を得る（以上、ベースシート硬化工程）。
【００２８】
ベースシート硬化工程で得られたベースシート１４の一方の面に、樹脂層用エポキシ樹脂組成物を塗布する（エポキシ塗布工程）。樹脂層用エポキシ樹脂組成物の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレー法等が挙げられ、より平滑な面を得られることからスピンコート法が好ましい。樹脂層用エポキシ樹脂組成物の塗布量は、第一のエポキシ樹脂層１２に求める厚みｔ２（図１）に応じて決定できる。第一のエポキシ樹脂層１２の形成に用いる樹脂層用エポキシ樹脂組成物は、含浸用エポキシ樹脂組成物と同じであってもよいし、異なっていてもよい。加えて、第一のエポキシ樹脂層１２の形成に用いる樹脂層用エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂は、後述するクラッド材料がエポキシ樹脂である場合、クラッド材料と同じエポキシ樹脂を用いることが好ましい。クラッド材料と同じエポキシ樹脂を用いることで、基材１０へのクラッド部３０の密着性がよくなると共に、フィルム光導波路１の変形をより抑制できる。
次いで、図２（ｄ）に示すように、ベースシート１４に塗布された樹脂層用エポキシ樹脂組成物に紫外線４６を照射し、エポキシ樹脂を硬化して第一のエポキシ樹脂層１２を設ける（樹脂層硬化工程）。
さらに、ベースシート１４の他方の面に樹脂層用エポキシ樹脂組成物を塗布し（エポキシ塗布工程）、図２（ｅ）に示すように紫外線４６を照射し、エポキシ樹脂を硬化して第二のエポキシ樹脂層１６を設ける（樹脂層硬化工程）。樹脂層硬化工程における紫外線の照射量は、ベースシート硬化工程における紫外線の照射量と同様である。また、第二のエポキシ樹脂層１６の形成に用いる樹脂層用エポキシ樹脂組成物は、第一のエポキシ樹脂層１２の形成に用いる樹脂層用エポキシ樹脂組成物と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
こうして、ベースシート１４の一方の面に第一のエポキシ樹脂層１２が設けられ、他方面に第二のエポキシ樹脂層１６が設けられた基材１０を得ることができる。
【００２９】
＜コア部＞
コア部２０は、基材１０上の任意の方向に延び、その長さ方向に光を伝搬させるものである。本実施形態では、コア部２０の長さ方向に直交する断面が略矩形とされている。
コア部２０の材質は、コア部２０として機能するものであれば特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリシラン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド等が挙げられ、中でも、コア部の形成が容易なことから、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の紫外線硬化性樹脂が好ましい。
【００３０】
＜クラッド部＞
クラッド部３０は、コア部２０を覆うように設けられたものであり、その屈折率がコア部２０の屈折率よりも小さいものである。
クラッド部３０の材質は、コア部２０の屈折率等を勘案して決定でき、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリシラン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド等が挙げられ、中でも、クラッド部の形成が容易なことから、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の紫外線硬化性樹脂が好ましい。
【００３１】
（フィルム光導波路の製造方法）
本発明のフィルム光導波路の製造方法は、コア材料塗布工程と、コア部硬化工程と、クラッド材料塗布工程と、クラッド部硬化工程とを有するものである。
本発明のフィルム光導波路の一例について、以下に図３を用いて説明する。図３は、フィルム光導波路１の製造方法の一例を示す工程図であり、硬化することでコア部となる材料（コア材料）及び硬化することでクラッド部となる材料（クラッド材料）として紫外線硬化性エポキシ樹脂を用いた場合の製造方法を示すものである。
【００３２】
液体、ゾル状又はゲル状等、流動性を有するコア材料を基材１０の第一のエポキシ樹脂層１２上に滴下し、基材１０を傾け、滴下したコア材料を基材１０上の全面に広げて塗布し、基材１０上にコア材料層２０ａを形成する（図３（ａ））（コア材料塗布工程）。この際、基材１０は、紙製シートに含浸用エポキシ樹脂組成物が含浸され、硬化されたものであるため、コア材料が浸透することなく、吸湿による変形がない。
次いで、図３（ｂ）に示すように、ローラ５６を備えるラミネータを用い、コア部形成用の可撓性を有する金型（ソフトスタンパ）５０を基材１０上のコア材料層２０ａに押し当てる。「可撓性を有する金型」とは、当接したローラ等の押圧手段の移動に伴って撓む樹脂製の金型である。
ソフトスタンパ５０は、ベースフィルム５２の一方の面にスタンパ凸部５４が設けられ、スタンパ凸部５４の間にスタンパ凹部５５が形成されたものであり、スタンパ凹部５５はコア部２０の形状に対応したものとされる。
【００３３】
ソフトスタンパ５０は、以下の製造方法により得ることができる。
まず、図４（ａ）に示すように、平板状の基板の一方の面に複数のスタンパ用金型凹部６５が形成され、スタンパ用金型凹部６５の間にスタンパ用金型凸部６４が形成されたソフトスタンパ用金型６０を用意する。ソフトスタンパ用金型６０の材質は、ソフトスタンパ５０の材質に応じて決定できる。例えば、ソフトスタンパ５０に紫外線硬化性樹脂を用いる場合、ソフトスタンパ用金型６０の材質としては、紫外線を透過するものであればよく、例えば、シリコン基板、樹脂製フィルム、ガラス板等が挙げられる。また、ソフトスタンパ５０に熱硬化性樹脂を用いる場合、ソフトスタンパ用金型６０の材質としては、例えば、シリコン基板、樹脂製フィルム、ガラス板、セラミック板等が挙げられる。
ソフトスタンパ用金型６０は、平板状の基板に凹部を形成することで得られる。図５（ａ）に示すようにソフトスタンパ用金型６０の基体となる平板状基板６０ａを用意する。平板状基板６０ａの一方の面に、エンドミル７０の先端部７２を押し当て、先端部７２を回転させながら矢印Ｃの方向に移動させる。この移動を繰り返すことで、先端部７２の移動方向に延びる複数のスタンパ用金型凹部６５が形成され、スタンパ用金型凹部６５の間に複数のスタンパ用金型凸部６４が形成される（図５（ｂ））。
【００３４】
図４（ｂ）に示すように、ソフトスタンパ用金型６０のスタンパ用金型凹部６５が形成された面（以下、加工面）に、硬化することでスタンパ凸部５４となる材料（凸部材料）を滴下した後、凸部材料を加工面の全体に広げるように塗布し、凸部材料層５４ａを形成する。凸部材料は、コア材料の種類等を勘案して決定できる。本実施形態では、コア材料が紫外線硬化性エポキシ樹脂であるため、凸部材料としては、紫外線を透過するものが用いられる。凸部材料としては、例えば、シクロオレフィン系ポリマー、エポキシ樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリシラン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド等が挙げられる。凸部材料の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スピンコート法が挙げられる。
【００３５】
図４（ｃ）に示すように、ローラ５６を備えるラミネータを用い、ベースフィルム５２を凸部材料層５４ａに押し当てる。ベースフィルム５２の材質は、コア材料の材質に応じて決定でき、例えば、凸部材料と同様のものを硬化したものが挙げられる。
ベースフィルム５２を凸部材料層５４ａに押し当てる際、ベースフィルム５２を、その一端がソフトスタンパ用金型６０のスタンパ用金型凸部６４に当接し、他端が凸部材料層５４ａと離間した状態とする。そして、ベースフィルム５２とスタンパ用金型凸部６４とが当接している位置で、ベースフィルム５２の背面５１をローラ５６で押圧（５〜２０ｋｇ／ｃｍ）しつつ矢印Ｂの方向に転動させ、ベースフィルム５２をスタンパ用金型凸部６４に当接させる。この際、スタンパ用金型凹部６５内の空気を押し出すようにローラ５６を転動させ、スタンパ用金型凹部６５内に入りきらない凸部材料をソフトスタンパ用金型６０の加工面から除去する。こうして、ベースフィルム５２とスタンパ用金型凸部６４とを密着させることで、スタンパ用金型凹部６５の形状に応じた凸部材料が、ベースフィルム５２に転写される。次いで、凸部材料を硬化し、ベースフィルム５２をソフトスタンパ用金型６０から離れるように操作することで、ベースフィルム５２の一方の面に複数のスタンパ凸部５４が設けられ、スタンパ凸部５４の間に複数のスタンパ凹部５５が形成されたソフトスタンパ５０を得ることができる（図４（ｄ））。凸部材料の硬化の方法は、凸部材料の材質に応じて決定でき、例えば、凸部材料が熱硬化性樹脂である場合には、ホットプレートや加熱炉等により任意の温度に加熱するものが挙げられる。また、凸部材料が紫外線硬化性樹脂である場合には、ベースフィルム５２の背面から、紫外線を照射して凸部材料を硬化するものが挙げられる。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、ソフトスタンパ５０を、スタンパ凹部５５が形成された面の一端側のスタンパ凸部５４が基材１０に当接し、他端側のスタンパ凸部５４がコア材料層２０ａと離間した状態とする。スタンパ凸部５４と基材１０とが当接している位置で、ベースフィルム５２の背面５１をローラ５６で押圧しつつ、矢印Ａの方向に転動させ、スタンパ凸部５４を基材１０に当接させる。この際、スタンパ凹部５５内の空気を押し出すようにローラ５６を転動させることで、スタンパ凹部５５にコア材料が押し込まれ、スタンパ凹部５５に入りきらないコア材料は基材１０上から除去される。
次いで、スタンパ凸部５４が基材１０に当接された状態で、ソフトスタンパ５０の背面５１から紫外線を照射してコア材料を硬化し、ソフトスタンパ５０を取り除くことで、基材１０には、第一のエポキシ樹脂層１２上にコア部２０が設けられる（図３（ｃ））（以上、コア部硬化工程）。この際、基材１０は、コア材料が浸透していないため、紫外線を照射しても基材１０内で新たな硬化物が生じることなく、変形しない。
【００３７】
基材１０上に設けられたコア部２０を覆うようにクラッド材料を塗布する（クラッド材料塗布工程）。クラッド材料の塗布方法は特に限定されず、スピンコート法、ディップ法、スプレー法等が挙げられ、より平滑な面を得られることからスピンコート法が好ましい。次いで、塗布したクラッド材料に紫外線を照射することでクラッド材料を硬化し、クラッド部３０を設ける（図３（ｄ））（クラッド部硬化工程）。この際、基材１０は、紙製シートに含浸用エポキシ樹脂組成物が含浸され、硬化されたものであるため、クラッド材料が浸透することなく、吸湿による変形がない。加えて、基材１０は、適度な強度を有するため、クラッド材料が硬化する際の応力によっても変形しない。
こうして、基材１０と、基材１０の第一のエポキシ樹脂層１２面に設けられたコア部２０と、コア部２０を覆うクラッド部３０とを備えるフィルム光導波路１を得ることができる。
【００３８】
上述したように、本発明によれば、基材は、フレキシブルな性質を備えているため、この基材上にコア部とクラッド部とを設けたものは、基材を取り除くことなく、フレキシブルなフィルム光導波路として利用できる。また、基材を取り除く必要がないため、フィルム光導波路を容易に製造できる。
加えて、本発明の基材は、紙製シートに含浸されたエポキシ樹脂組成物が硬化されたものであるため、コア材料又はクラッド材料が塗布された際、コア材料又はクラッド材料が浸透されず、変形しない。さらに、基材は、第一のエポキシ樹脂層を備え、コア部及びクラッド部を設ける側の面が平滑である。このため、この基材を備えるフィルム光導波路は、平坦なコア部を有することとなり、フィルム光導波路が曲がることによる漏光を少なくして、伝搬損失をより少なくすることができる。
また、基材は、適度な強度を有するため、クラッド材料が硬化する際の応力によっても変形しない。
【００３９】
本実施形態によれば、ソフトスタンパを金型として、ソフトスタンパに形成されたスタンパ凹部を転写してコア部を設けるため、余剰のコア材料は、基材とスタンパ凸部との表面に沿って、ラミネータのローラの移動により押し出されて除去される。このため、基材上に残渣として残るコア材料を低減できる。
【００４０】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
上述の実施形態では、コア部の長さ方向に直交する断面が略矩形とされているが、本発明はこれに限定されず、コア部の長さ方向に直交する断面が、例えば、円形や、三角形、五角形等の矩形以外の多角形であってもよい。
【００４１】
上述の実施形態では、ベースシートの両面にエポキシ樹脂層が設けられているが、本発明はこれに限定されず、エポキシ樹脂層は、コア部及びクラッド部が設けられる面のみに設けられていればよい。即ち、上述の実施形態における第一のエポキシ樹脂層のみが設けられていればよい。
【００４２】
上述の実施形態では、コア材料及びクラッド材料を紫外線照射により硬化しているが、本発明はこれに限定されず、コア材料又はクラッド材料の材質に応じて硬化方法を適宜選択することができる。
【００４３】
上述の実施形態では、コア部硬化工程でソフトスタンパを用いているが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガラス製、金属製の金型をコア部形成用の金型として用いてもよい。ただし、コア部の形状をより精度高く、かつ効率的に成形する観点から、ソフトスタンパを用いることが好ましい。
【００４４】
上述の実施形態では、エンドミルを用いて、ソフトスタンパ用金型の凹部を形成しているが、本発明はこれに限定されず、エンドミルに換えて、グラインダ、ダイシングソー等を用いてもよい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１）
紙製シートであるセルロース膜（厚み；５０μｍ、５０ｍｍ角、三菱化学株式会社製）を含浸用エポキシ樹脂組成物（ＵＶ硬化エポキシ樹脂、ＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社製）に１５分間浸漬させ、含浸シートを得た。この含浸シートをガラス板の間に挟みこみ、ＵＶ照射機により紫外線を照射して、含浸シートを硬化し、ベースシートとした。得られたベースシートの両面に、樹脂層用エポキシ樹脂組成物をスピンコートで塗布し、塗布した樹脂層用エポキシ樹脂組成物を紫外線照射により硬化し、第一のエポキシ樹脂層と第二のエポキシ樹脂層とを設けた。得られた基材の第一のエポキシ樹脂層、第二のエポキシ樹脂層は、いずれも２２μｍ厚であった。
【００４７】
得られた基材の一方の面に幅４５μｍ、高さ４５μｍ、長さ５０ｍｍのコア部を設けた。コア部の形成は、ソフトスタンパ（ベースフィルム：シクロオレフィン樹脂、凸部：シクロオレフィン樹脂）を用い、コア材料を紫外線硬化性エポキシ樹脂（ＵＶ硬化エポキシ樹脂、ＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社製）とし、上述の「フィルム光導波路の製造方法」と同様にしてスタンパ凹部を転写してコア部を設けた。
【００４８】
次いで、上述の「フィルム光導波路の製造方法」と同様に、スピンコート法により紫外線硬化性エポキシ樹脂（ＵＶ硬化エポキシ樹脂、ＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社製）を塗布し、塗布した紫外線硬化性樹脂を硬化し、フィルム光導波路を得た。得られたフィルム光導波路を図６に示す。
【００４９】
（比較例１）
含浸用エポキシ樹脂組成物を含浸しないセルロース膜を基材とした以外は、実施例１と同様にして、フィルム光導波路を得た。得られたフィルム光導波路を図７に示す。
【００５０】
図６に示すとおり、本発明を適用したフィルム光導波路は、変形等の品質低下が見られなかった。
一方、含浸用エポキシ樹脂組成物を含浸しないセルロース膜を基材とした図７に示すフィルム光導波路は、変形が著しく、手指で押さえないと巻回してしまうものであった。
これらの結果から、本発明を適用することで、品質低下を伴わずに容易にフィルム光導波路を製造できることが判った。
【符号の説明】
【００５１】
１ フィルム光導波路
１０ 基材
１２ 第一のエポキシ樹脂層
１４ ベースシート
１４ａ 紙製シート
１６ 第二のエポキシ樹脂層
２０ コア部
３０ クラッド部
４０ 含浸用エポキシ樹脂組成物
５０ ソフトスタンパ
５５ スタンパ凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と、該コア部を覆うクラッド部とを備えるフィルム光導波路に用いられるフィルム光導波路用の基材であって、
エポキシ樹脂組成物を含浸したシート状の紙を硬化してなるベースシートと、該ベースシートの一方の面に設けられたエポキシ樹脂層とを備えることを特徴とするフィルム光導波路用の基材。
【請求項２】
請求項１のフィルム光導波路用の基材を備え、
前記エポキシ樹脂層上に、前記コア部及び前記クラッド部が設けられたことを特徴とするフィルム光導波路。
【請求項３】
請求項１に記載のフィルム光導波路用の基材の製造方法であって、
前記シート状の紙にエポキシ樹脂組成物を含浸させる含浸工程と、
エポキシ樹脂組成物を含浸した前記シート状の紙を硬化させ、ベースシートを得るベースシート硬化工程と、
前記ベースシートの一方の面に新たにエポキシ樹脂組成物を塗布するエポキシ塗布工程と、
前記ベースシートに塗布したエポキシ樹脂組成物を硬化する樹脂層硬化工程とを有することを特徴とする、フィルム光導波路用の基材の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載のフィルム光導波路の製造方法であって、
硬化することにより前記コア部となるコア材料を前記エポキシ樹脂層上に塗布するコア材料塗布工程と、
一方の面に凹部が形成された金型で、前記コア材料に前記凹部を転写し、硬化するコア部硬化工程と、
硬化することにより前記クラッド部となるクラッド材料を、前記コア部を覆うように塗布するクラッド材料塗布工程と、
前記クラッド材料塗布工程で塗布した前記クラッド材料を硬化するクラッド部硬化工程とを有することを特徴とする、フィルム光導波路の製造方法。
【請求項１】
コア部と、該コア部を覆うクラッド部とを備えるフィルム光導波路に用いられるフィルム光導波路用の基材であって、
エポキシ樹脂組成物を含浸したシート状の紙を硬化してなるベースシートと、該ベースシートの一方の面に設けられたエポキシ樹脂層とを備えることを特徴とするフィルム光導波路用の基材。
【請求項２】
請求項１のフィルム光導波路用の基材を備え、
前記エポキシ樹脂層上に、前記コア部及び前記クラッド部が設けられたことを特徴とするフィルム光導波路。
【請求項３】
請求項１に記載のフィルム光導波路用の基材の製造方法であって、
前記シート状の紙にエポキシ樹脂組成物を含浸させる含浸工程と、
エポキシ樹脂組成物を含浸した前記シート状の紙を硬化させ、ベースシートを得るベースシート硬化工程と、
前記ベースシートの一方の面に新たにエポキシ樹脂組成物を塗布するエポキシ塗布工程と、
前記ベースシートに塗布したエポキシ樹脂組成物を硬化する樹脂層硬化工程とを有することを特徴とする、フィルム光導波路用の基材の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載のフィルム光導波路の製造方法であって、
硬化することにより前記コア部となるコア材料を前記エポキシ樹脂層上に塗布するコア材料塗布工程と、
一方の面に凹部が形成された金型で、前記コア材料に前記凹部を転写し、硬化するコア部硬化工程と、
硬化することにより前記クラッド部となるクラッド材料を、前記コア部を覆うように塗布するクラッド材料塗布工程と、
前記クラッド材料塗布工程で塗布した前記クラッド材料を硬化するクラッド部硬化工程とを有することを特徴とする、フィルム光導波路の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４２８１２（Ｐ２０１２−４２８１２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５２３７（Ｐ２０１０−１８５２３７）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]