光導波路およびその製造方法
【課題】 実装時における個々のケースに応じた設計、製造の必要をなくして、製品化までのリードタイムを短縮し、かつ、コストの低減を図ることができる光導波路およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 クラッド層１とコア層２とを含み、コア層２を介して信号光を入射−伝播−出射する光導波路１０である。コア層２の少なくとも一部が、格子状に形成されている。クラッド層が下部クラッド層１と上部クラッド層とからなる上記光導波路の製造方法である。下部クラッド層１の塗工後に、塗工された下部クラッド層１に対し凹凸パターンが形成されたモールドをプレスして、凹凸パターンを下部クラッド層１表面に転写することにより下部クラッド層１に溝部を形成し、溝部内にコア層２を塗工する。
【解決手段】 クラッド層１とコア層２とを含み、コア層２を介して信号光を入射−伝播−出射する光導波路１０である。コア層２の少なくとも一部が、格子状に形成されている。クラッド層が下部クラッド層１と上部クラッド層とからなる上記光導波路の製造方法である。下部クラッド層１の塗工後に、塗工された下部クラッド層１に対し凹凸パターンが形成されたモールドをプレスして、凹凸パターンを下部クラッド層１表面に転写することにより下部クラッド層１に溝部を形成し、溝部内にコア層２を塗工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光導波路およびその製造方法に関し、詳しくは、配線板、特には、電気配線と光配線との併用により構成される電気・光混載配線板において、電気配線部とともに配設されて用いられる光導波路およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器内の電気配線板においては、信号の伝送速度向上を目的として、光配線の技術が導入されてきている。具体的には、配線板内に光配線として光導波路が適用され、電気配線層と積層して使用されている。このような、電気配線と光配線との混載により構成された配線板は、一般に、電気・光混載配線板と呼ばれる。
【０００３】
かかる電気・光混載配線板に関しては、これまでに種々検討がなされてきており、例えば、特許文献１には、高密度実装または小型化が可能で、しかも光部品の実装が電気部品の実装と同じ方法で行える光・電気配線基板の実現を目的として、電気配線が埋設された電気配線基板と、光導波路が埋設された光基板とが積層された光・電気配線基板において、光基板を、電気配線基板に形成された柱状導電性ガイドにより貫通させる技術が記載されている。また、特許文献２、３等にも、電気・光混載配線板に係る改良技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３４０９０６号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００３−２８７６３７号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００４−１６３７２２号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、上記のような電気・光混載配線板において用いられる光導波路は、直線状やＹ字分岐状等のコアパターンを予め設計することにより製品化されていた。従って、実際の配線板において発光素子や受光素子等の実装用に使用する場合には、これら素子の実装位置、実装方向、実装個数等が千差万別であるために、それぞれの使い方に合わせて設計、製造を行う必要があり、製品化までのリードタイム、コスト面で不利であるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、上記問題を解決して、実装時における個々のケースに応じた設計、製造の必要をなくして、製品化までのリードタイムを短縮し、かつ、コストの低減を図ることができる光導波路およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討した結果、配線板内で使用される実装用導波路部において、一層または複数の層にて格子状の導波路パターンを描くことで、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明の光導波路は、クラッド層とコア層とを含み、該コア層を介して信号光を入射−伝播−出射する光導波路において、前記コア層の少なくとも一部が、格子状に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の光導波路の製造方法は、前記クラッド層が下部クラッド層と上部クラッド層とからなる上記光導波路の製造方法において、該下部クラッド層の塗工後に、塗工された該下部クラッド層に対し、少なくとも一部が格子状に形成された凹凸パターンを有するモールドをプレスして、該凹凸パターンを該下部クラッド層表面に転写することにより、該下部クラッド層に少なくとも一部が格子状に形成された溝部を設けた後、該溝部内に、少なくとも一部が格子状に形成された前記コア層を塗工することを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明の他の光導波路の製造方法は、上記本発明の光導波路の製造方法において、フォトブリーチング材料を含む単層膜を、一または二方向からマスク部材により被覆するマスク工程と、前記単層膜に対し、該マスク部材を介して一または二方向から光を照射する光照射工程と、前記単層膜から該マスク部材を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光導波路のコア層を格子状に形成したことにより、一層または複数層で構成される面内の導波路コアの存在する部位であれば、どこからでも光信号を取り出すことが可能となるため、使用目的等に応じてケースバイケースで設計、製造を行うことが不要となり、これにより、実装用光導波路の標準化、共通化を行うことができるとともに、リードタイムの大幅な短縮およびコストダウンを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の光導波路の一構成例の概略斜視図を示す。図示するように、本発明の光導波路１０は、クラッド層１とコア層２とを含み、コア層２を介して信号光を入射−伝播−出射するものであり、コア層２が格子状に形成されている点に特徴を有する。
【００１２】
コア層２を格子状に形成したことにより、光導波路１０の全体に光の経路を確保することができるため、使用目的等に応じた設計を行わなくても、コア層２の存在する部位であればどこからでも所望に応じて適宜光を取り出すことが可能となる。なお、図示する例では、コア層２の全体を格子状に形成しているが、コア層２の少なくとも一部を格子状にするものであれば、本発明の所期の効果を得ることができる。従って、本発明の光導波路は、コア層２の少なくとも一部が格子状に形成されているものであれば、その全体の導波路形状や積層形状、材質等については、特に制限されるものではない。
【００１３】
本発明の光導波路１０は、配線板内で光配線として用いることができ、特には、電気・光混載配線板内に電気配線部とともに配設されて好適に用いられる。図２に、本発明の光導波路１０を用いた配線板の一例としての電気・光混載配線板の一構成例を示す。図示する電気・光混載配線板は、本発明の光導波路１０と、電気配線部（図示せず）を含む電気配線層４０とが積層されてなり、光導波路１０は、例えば、発光素子３１と受光素子３２との間で光信号を伝達する。なお、本発明に係る配線板については、光導波路を用いた光配線が適用できるものであれば、その具体的構成については特に制限されるものではない。
【００１４】
図３に、格子状のコア層２の拡大斜視図を示す。図示するように、本発明の光導波路１０においては、例えば、ミラー５０またはそれに準ずるスリット構造を用いて光の進行方向を変えることができる。ミラー５０は、光の進行方向に対しある程度の角度をもって、例えば、４５°をなす方向に設けることができ、例えば、図示するように一個のミラー５０を用いることで、光路を９０°変更することが可能となる。また、図示する例ではコア層２の面内に直交する方向にミラー５０を設けているが、例えば、光の進行方向に対し４５°をなしかつコア層面に対しても４５°をなす方向にミラー５０を設ければ（図示せず）、その部分から光を取り出すことができることになる。ミラー５０は、ブレードによるダイシング法、光ピン法、レーザー法等による加工により作製することができ、また、金などをコーティングしてもよい。
【００１５】
一方、格子状のコア層２の交差部では、進行方向に対し直交する方向に生ずる光の損失を防止するために、図示するように、光の進行方向に直交する経路を遮断するスリット等の遮断部６０を設けることが好ましい。遮断部６０は、光の進行方向に平行して、コア層２を分断するように設けることができる。なお、図示する例では遮断部６０を一対にて設けているが、格子状のコア層２の交差部がＴ字状の場合には、遮断部６０を一箇所設ければ、光の損失を防止することができる。また、遮断部６０の一例としてのスリットは、ダイシング法、レーザー法等により形成可能である。
【００１６】
以上のように、本発明の光導波路１０内における光路の設定は、光路変更や他の光導波路層との光結合の必要なコア層２の適宜箇所に上記ミラー５０および遮断部６０を設けることにより、容易に行うことが可能である。
【００１７】
本発明の光導波路の製造方法としては、例えば、下部のクラッド層１の形成後、コア層材料を塗工してマスク露光によりコア層２を形成し、その上面および側面にさらに上部のクラッド層（図示せず）を塗工形成する直接露光法や、下部クラッド層１の形成後、コア層材料を塗工して、電子線や紫外線、レーザー光などの放射線の照射による直接描画によりコア層２を形成する方法、多層押出しを用いる方法など、公知の手法を適宜用いることができ、特に制限されるものではないが、いわゆるインプリント法（ホットエンボス法またはナノインプリント法とも称する）を用いる方法が好適である。
【００１８】
図４に、かかるインプリント法を用いた本発明の光導波路１０の製造工程の一例を示す。図示する例では、（ａ）基板５上に下部クラッド層１を塗工した後、（ｂ）かかる下部クラッド層１に対し、少なくとも一部が格子状に形成された凹凸パターンを有するモールド７０をプレスして、その凹凸パターンを下部クラッド層１表面に転写することにより、少なくとも一部が格子状に形成された溝部４を設けている（インプリント工程）。その後、（ｃ）溝部４内に、少なくとも一部が格子状に形成されたコア層２を塗工して、さらに、所望に応じ（ｄ）上部クラッド層３を積層することにより、光導波路１０を製造することができる。
【００１９】
上記のように、インプリント法を用いて溝部４の形成を行うことにより、従来のリソグラフィー法に必要な現像作業が不要となり、簡易な工程で効率良く製造を行うことが可能となる。また、ビーム系が不要であるため装置コストが抑制でき、化学増幅系などの高価なレジスト材料が不要となる点でもコストの低減に寄与することができる。さらに、インプリント法では、パターンの形状をそのまま転写することができるため、設計通りの３次元形状を容易に得ることができるとともに、従来のリソグラフィー法では対応できなかった曲面などの多様な断面形状にも、光導波路を形成することが可能となるという利点もある。従って、本発明に係る格子状のコア層２も、容易に形成可能である。なお、図示する例では、断面矩形状の凸部を有するモールド（テンプレート）７０を用いているが、例えば、断面略円形状のコア層を形成する場合などには、凸部断面が半円形やＵ字形、Ｖ字形などであるモールドを用いてもよく、特に制限されるものではない。
【００２０】
ここで、上記インプリント工程においては、下部クラッド層１の材料として、熱可塑性材料または熱硬化性材料を用いる熱インプリント法、または、光硬化材料を用いる光インプリント法のいずれかを、好適に採用することができる。このうち、熱可塑性材料を用いる場合には、そのガラス転移点以上の温度でモールド７０のプレスを行った後、モールド７０からの離型前に下部クラッド層１の冷却硬化を行うことにより、形状精度良く溝部３のパターンを形成した下部クラッド層１を形成することができる。また、熱硬化性材料を用いた場合には、プレス後、モールド７０からの離型前に下部クラッド層１の熱硬化を行い、光硬化材料を用いた場合には、同様にプレス後、モールド７０からの離型前に、下部クラッド層１の光硬化を行えばよい。いずれの場合においても、モールド７０からの離型前に下部クラッド層１を硬化させることができるため、所望の形状の溝部４のパターン、即ちコア層２のパターンを、歪みを生ずることなく形成することができる。
【００２１】
熱インプリント法に用いることのできる下部クラッド層１の材料としては、透明性に優れた熱可塑性材料および熱硬化性材料であればよく、特に制限されるものではない。例えば、熱可塑性材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。これらの材料は、単独もしくはブレンドして用いてもよく、ブレンドの場合には、ブレンドされる各々の材料の３次元網目構造が相互貫通している構造（ＩＰＮ（Ｉｎｔｅｒ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）構造）をとってもよい。上記材料の成分をブロックとして、共重合体としてもよい。また、上記材料に適量の溶剤を添加して、転写性を改良することも可能である。
【００２２】
また、熱硬化性材料としては、シリコン系材料、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート樹脂、フッ素系樹脂、これら樹脂の重水素化物などが挙げられる。これらの材料は、単品もしくはブレンドして用いてもよく、ブレンドの場合には、ブレンドされる各々の材料の３次元網目構造が相互貫通している構造（ＩＰＮ構造）をとってもよい。上記材料の成分をブロックとして、共重合体としてもよい。
【００２３】
次に、光インプリント法は、一般的に材料の硬化速度が速いので、熱インプリント法と比較して、プロセス時間を短くできる利点がある。かかる光インプリント法に用いることのできる光硬化材料は、（ａ）重クロム酸塩系感光性樹脂、（ｂ）光分解型感光性樹脂、（ｃ）光二量化型感光性樹脂、（ｄ）光重合型感光性樹脂に分類される。
【００２４】
（ａ）重クロム酸塩系感光性樹脂としては、ゼラチン、グルー、卵白、アラビアゴム、セラミックなどの天然高分子、あるいは、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ポリアクリルアミドのような合成高分子に、重クロム酸アンモニウムあるいは重クロム酸カリウムを加えたものを挙げることができる。また、（ｂ）光分解型感光性樹脂としては、芳香族ジアゾニウム塩系樹脂、ｏ−キノンジアジド類樹脂、アジド化合物含有樹脂があり、（ｃ）光二量化型感光性樹脂としては、桂皮酸エステル系樹脂が挙げられる。これらはいずれも、光インプリント法における下部クラッド層材料として用いることができる。
【００２５】
さらに、（ｄ）光重合型感光性樹脂としては、不飽和二重結合のラジカル重合反応を利用した光ラジカル重合系組成物、二重結合へのチオール基の付加反応を利用した光付加反応系組成物、および、エポキシ基の開環付加反応（カチオン重合）を利用した光カチオン重合系組成物等が挙げられる。このうち光ラジカル重合系組成物としては、（メタ）アクリロイル基、マレイン酸、フマル酸基を官能基として導入した不飽和ポリエステル、不飽和ポリウレタン、不飽和エポキシ樹脂、オリゴエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。また、二重結合へのチオール基の付加反応を利用した光付加反応系組成物としては、ポリウレタンプレポリマーの末端イソシアネート基にアリルアルコールを反応結合させたポリエンにペンタエリスリトールテトラキス（β−メルカプトプロピオネート）のようなチオール基を持つ化合物が挙げられ、光カチオン重合系組成物としては、光の照射により、ＢＦ3、ＳｎＣｌ4、ＰＦ5などのルイス酸を放出する化合物を光カチオン重合開始剤として用いて、エポキシ基などを光開環重合させるものが挙げられる。上記の光重合型感光性樹脂は、いずれも光インプリント法に使用可能である。
【００２６】
なお、インプリント法では、前述したように熱収縮や光硬化収縮により寸法変化が生ずるため、使用する材料に応じて変化量をあらかじめ予測して、光導波路を設計する必要がある。また、解像度がモールドで定まってしまう点、モールド内に樹脂の残膜が発生する場合がある点にも注意を要する。
【００２７】
インプリント法を用いる場合の、図４（ａ）、（ｄ）に示す下部クラッド層１および上部クラッド層３の形成は、使用する材料に応じて慣用の塗工方法により行えばよく、特に制限されるものではない。例えば、スピンコート法、コンマ法、グラビア法等を用いることができる。また、所望に応じ別途作製したフィルム状のクラッド層を積層してもよい。また、図４（ｃ）に示す溝部４内へのコア層２の形成は、特に制限されるものではなく、例えば、スピンコート法、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、ディスペンサー塗布、アプリケーター塗布等の、液状かまたは少なくとも流動性を有する材料を供給することが可能な慣用の方法を用いて行うことができ、特には、インクジェットまたはディスペンサー塗布、中でも、ディスペンサー塗布の手法を用いることが好適である。図４（ｄ）に示す上部クラッド層１の塗工後には、熱ないし光（紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等）を適宜付与して、未硬化の部分を硬化させることにより、光導波路１０を得ることができる。なお、図４（ｃ）に示すコア層２の塗工後にも、コア層をある程度硬化させて形状を保持するために、熱ないし光を付与することが好ましい。
【００２８】
また、本発明においては、コア層を、光照射により屈折率が変化するフォトブリーチング材料を用いたフォトブリーチ法にて形成する方法も、好適に用いることができる。フォトブリーチング材料を用いたコア層の形成は、具体的には例えば、以下のように行うことができる。
【００２９】
図５に、フォトブリーチ法を用いた光導波路の製造工程の一例を示す概略説明図を示す。図示する製造方法は、フォトブリーチング材料を含む単層膜１１１を一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂにより挟持するマスク工程（ａ）〜（ｃ）と、単層膜１１１に対し、一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを介して対向する二方向から光を照射する第一の光照射工程（ｄ）と、単層膜１１１から一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを剥離する剥離工程（ｅ）と、一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂが剥離された単層膜１１１に対し、再度前記二方向から光を照射する第二の光照射工程（ｆ）と、を含むものであり、これにより、（ｇ）に示すようなクラッド層１０１とコア層１０２とを備えた光導波路１００を、簡易な手法で得ることができるものである。
【００３０】
図示するマスク工程（ａ）〜（ｃ）においては、マスク部材１１２Ｂを基板として用い（ａ）、このマスク部材１１２Ｂ上にフォトブリーチング材料を含む単層膜材料を塗工して単層膜１１１を形成し（ｂ）、その後、形成された単層膜１１１上にさらにマスク部材１１２Ａを積層することにより、単層膜１１１を一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂにより挟持している。ここで、図示する一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂは、コア層１０２に対応する形状がパターニングされたパターニングマスクであり、符号１１３Ａ、１１３Ｂで示す部分がコア層１０２に対応している。従って、マスク部材１１２Ａ、１１２Ｂにより単層膜１１１を挟持する際には、両側のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂのパターニング形状１１３Ａ、１１３Ｂが互いに合致するよう留意する必要がある。
【００３１】
この場合、マスク部材１１２Ａ、１１２Ｂは、単層膜１１１に対し固定することは必ずしも必要ではなく、光照射の際に単層膜１１１とマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂとの位置関係にズレが生じないものであれば、両者は密着させてもギャップを持たせても、いずれでもよい。また、マスク部材を基板として用いる場合のように、マスク部材と単層膜とを密着させる場合には、マスク工程に先立って、一方または双方のマスク部材の単層膜１１１に対向する表面に離型処理を施しておくことが好ましく、これにより、その後の剥離工程（ｅ）におけるマスク部材の剥離が容易となる。なお、基板またはマスク部材上に単層膜１１１を形成するための手法としては、特に制限されるものではなく、スピンコート法、コンマバー塗工法、マイクログラビア法等の慣用の塗工手段を適宜用いて単層膜材料を塗工した後、熱により乾燥、硬化させる手法を用いればよい。
【００３２】
次いで、第一の光照射工程（ｄ）においては、単層膜１１１に対しマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを介して光照射を行うことで、パターニング形状に対応して、図示する単層膜１１１の幅方向に屈折率分布が形成される。図示するように、この際、マスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを透過した光は、回折現象によりコア層１０２に対応するパターニング幅よりも内側に回り込むため、単層膜１１１内では、幅方向の両端に近づくほど光の照射強度が高く、従って屈折率が低下する一方、中央近傍に近づくほど照射強度が低く、従って屈折率変化が小さくなるため、中央近傍は両端近傍に比して高屈折率となる。これにより、単層膜１１１の幅方向両端にクラッド層１０１を形成するとともに、幅方向中央近傍において連続的な屈折率傾斜を形成することができることになる。
【００３３】
次いで、剥離工程（ｅ）において単層膜１１１から一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを剥離した後、第二の光照射工程（ｆ）において、単層膜１１１に対し再度前記二方向から光を照射することで、単層膜１１１内において、高さ方向に屈折率分布を形成することができる。この場合、図示するように、上下方向から光を照射することで、上下それぞれの表面に近いほど照射強度が高く、高さ方向中央近傍に近づくほど照射強度が低くなるため、幅方向の場合と同様に、上下方向表面近傍にクラッド部を形成するとともに、中央部近傍において屈折率傾斜を形成することができ、結果として、図示するように、断面略円形状であって、中心近傍に向かい屈折率が連続的に高くなっているコア層１０２と、その周囲に形成されたクラッド層１０１とからなる光導波路１００を作製することが可能となるのである。なお、第一の光照射工程（ｄ）および第二の光照射工程（ｆ）における光の照射強度は、単層膜１１１の厚さや材質、目的とするコア層のサイズ等により適宜設定すればよく、特に制限されるものではない。
【００３４】
上記単層膜１１１は、上述したように、フォトブリーチング材料、即ち、光照射により屈折率が変化する材料を含むことが必要であり、これにより、単層膜１１１内において屈折率を変化させて、コア層１０２とクラッド層１０１とを形成することが可能となる。かかるフォトブリーチング材料としては、特に制限されるものではなく、従来使用されているもののうちから適宜選択して用いることができ、例えば、ポリシラン等を代表的に挙げることができる。特には、コア層１０２とクラッド層１０１との屈折率差を十分得るために、光照射による屈折率変化量が０．００１以上であるフォトブリーチング材料を用いることが好ましい。さらに、単層膜１１１の厚さは、図示するようなコア層１０２およびクラッド層１０１からなる構造を形成できる程度のものであればよく、好適には、厚さ１０μｍ以上とする。
【００３５】
なお、単層膜におけるコア層およびクラッド層の形成プロセスは、より具体的には、紫外線等の光と熱とを平行して用いることにより行われる。例えば、フォトブリーチングに用いられるポリシランは、紫外線照射により分解（Ｓｉ−Ｓｉ結合が切断）して分子量が下がるとともに、シロキサン結合やシラノール基が生成して、屈折率の低下を生ずる。その後、再度加熱処理を行うことで、シロキサン結合やシラノール結合がＳｉＯ2に近づき、低損失化を起こす。従ってこの場合、所望に応じ形成した下部クラッド層上に単層膜を塗布して、弱く熱をかけた後、マスク部材を介してクラッド層にすべき部分に紫外線光等の光照射を行って、分解による屈折率低下を起こさせ、再度熱をかけることでクラッド層を形成する。次いで、コア層およびクラッド層の全面に再度光照射を行うことで、コア層の上面（または上下面）についても分解が生じて屈折率が低下し、クラッド層に相当する層になる。さらに、再度熱処理することにより、光導波路が完成する。
【００３６】
単層膜１１１を形成するための単層膜材料は、上記フォトブリーチング材料のみで形成してもよいが、上記フォトブリーチング材料と他の材料とを適宜組み合わせて形成することもでき、特に制限されるものではない。フォトブリーチング材料と併用できる他の材料としては、通常この分野においてコアまたはクラッド材料として用いられるもののうちから、適宜選択して用いることができる。
【００３７】
かかる他の材料としては、具体的には例えば、透明性に優れたポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などを初めとして、アクリル系、エポキシ系、ポリシラン系、あるいはポリイミド系の樹脂材料や、これらを重水素化またはフッ素化したものなどを挙げることができる。これら樹脂材料は、１．３μｍ以上１．５５μｍ以下の波長域の光に対して低吸収化が図られているため、これらの材料を用いることで、低損失な光デバイスを形成することができる。
【００３８】
また、目的とするコア部の形状によっては、図６に示すように、（Ａ）下部クラッド層２１４Ａ上に形成したフォトブリーチング材料を含む単層膜２１１を、（Ｂ）一方向からマスク部材２１２により被覆して、（Ｃ）このマスク部材２１２を介して単層膜２１１に対し光を照射し、その後（Ｄ）単層膜からマスク部材２１２を剥離して、所望に応じ（Ｅ）上部クラッド層２１４Ｂを設けることにより、クラッド層２０１とコア層２０２とを備えた光導波路２００を得る手法を用いることもできる。この場合も、各製造工程は前記と同様に行うことができ、特に制限されるものではない。単層膜におけるコア層およびクラッド層の形成プロセスについても、前記に準じて行うことができる。
【００３９】
上下クラッド層およびコア層の材料としては、上記した以外にも、従来慣用の無機材料や有機材料のうちから適宜選択して用いることができるが、コア層は、上下クラッド層よりも高屈折率にて形成することが必要となるので、互いの層の材料との関連で選択することを要する。具体的には例えば、光硬化材料、熱硬化性材料、熱可塑性材料等の各種モノマー（溶液も含む）、オリゴマー（溶液も含む）、ポリマー溶液のうちから、透明性や耐熱性等のその要求特性等の観点から、適宜選択して用いることができる。
【００４０】
上記のうちモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの低級アルコールエステル、下記一般式（１）、
（式中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ2は炭素数８〜２０のアルキル基を表す）で表される化合物、ジ（メタ）アクリルエステル、トリ（メタ）アクリルエステル、さらには、スチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマーなどを挙げることができる。
【００４１】
アクリル酸およびメタクリル酸の低級アルコールエステルの低級アルコールとしては、炭素数１〜５、好ましくは１〜３の１価アルコール、より好ましくはメタノールが挙げられる。
【００４２】
また、前記一般式（１）で表される化合物において、炭素数８〜２０の高級アルキル基を示すＲ2の好ましい炭素数は１０〜１６、より好ましくは１２〜１４である。この高級アルキル基Ｒ2は、単独アルキル基であっても混合アルキル基であってもよいが、最も好ましくは炭素数１２と１３との混合アルキル基である。この場合、炭素数１２のアルキル基のものと炭素数１３のアルキル基のものとの割合、即ち、ドデシル（メタ）アクリレートとトリデシル（メタ）アクリレートとの割合は、重量比として通常２０：８０〜８０：２０であり、特に４０：６０〜６０：４０であることが好ましい。
【００４３】
ジ（メタ）アクリルエステルとしては、エチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのジエステル、ポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのジエステル、アルキル鎖の炭素数が３〜６のジオールと（メタ）アクリル酸とのジエステルが挙げられる。また、トリ（メタ）アクリルエステルとしては、アルキル鎖の炭素数が３〜６のトリオールと（メタ）アクリル酸とのトリエステルが挙げられる。なお、ポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのジエステルを構成するポリエチレングリコールとしては、下記一般式（２）、
において、ｎが１〜１５、特に１〜１０のものが好ましい。
【００４４】
上記モノマーを重合あるいは共重合させて層を形成するための方法としては、熱や光による硬化方法が一般的であるが、特に制限されるものではない。一般的には、熱硬化の場合には、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド、ジーｔ−ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジミリスチルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシ（２−エチルヘキサノエート）、クミルパーオキシオクトエートなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンニトリルなどのアゾ化合物等の重合開始剤を添加し、５０〜１２０℃で１〜２０時間重合させる方法を採用することができる。また、光硬化の場合の重合開始剤としては、ベンジルメチルケタール、アセトフェノンジエチルケタールなどのケタール系化合物、α−ヒドロキシケトン、ミヒラーズケトン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのケトン系化合物、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物、メタロセンなどのメタロセン系化合物、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾイン化合物などが好適に用いられる。
【００４５】
なお、上記モノマーとともに、リン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸エステル、グリコール類及びグリコール（メタ）アクリレート類の１種または２種以上をブレンドして用いることが、高温高湿下に長期間放置した場合の白濁を防止する点から好ましい。
【００４６】
また、ポリマーとしては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂（（メタ）アクリル酸のエステル）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系樹脂（結晶、非結晶）、ポリシラン、ポリエーテルスルホン、ポリノルボルネン、エポキシ系樹脂、例えば、ビスフェノールＡ型、ノボラック型のエポキシ樹脂とポリアミノアミド、変性ポリアミノアミド、変性芳香族ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン、変性脂環族ポリアミン，フェノールなどの活性水素を持つ硬化剤との混合硬化物、ポリアリール、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカルボジイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）、メチルメタクリレート−スチレン共重合体（ＭＳ、ＭＭＡ−Ｓｔ）、スチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）等のスチレン系樹脂（中でも、ＳＢＳ、ＡＢＳは耐衝撃性に優れる利点を備える）、ポリフェニレンエーテル等のポリアリーレンエーテル、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトン等のポリエーテルケトン類、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＢＳ）、フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂等のフッ素系樹脂などを挙げることができ、中でも、（メタ）アクリル系樹脂が好ましい。
【００４７】
透明樹脂としては、他に、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、シクロオレフィンポリマー（商品名：アートン（ＪＳＲ（株））、ゼオネックス（日本ゼオン（株）等）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、フェノール樹脂、ポリサルフォン（ＰＳＦ）樹脂等が挙げられる。上記のうち、モノマーあるいは低分子材料から出発できるものとしては、スチレン系樹脂、特にはＭＳ樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂がある。
【００４８】
さらに、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの低級アルコールエステルとスチレン系モノマーとの共重合体の他、前述したモノマー類の一部または全ての水素原子をフッ素原子に置き換えたモノマーを用いた透明樹脂などを用いることもできる。かかるコア層および上下クラッド層の材料は、単独または２種以上を適宜混合して使用することが可能である。なお、上部クラッド層３と下部クラッド層２とは、伝送損失の低減の観点からは、同一の材料を用いて形成することが好ましい。
【００４９】
なお、製造工程において使用する基板５としては、従来より知られているものから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。例えば、シリコン基板や石英基板、金属箔、ガラス板などの他、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やアクリル樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルムなどの高分子フィルム等を用いることができる。但し、前述のインプリント工程において光インプリント法を用いる場合には、基板５側から、または、モールド側から光を照射して硬化を行う必要があるため、基板５またはモールドとして透明なものを用いることが必要となる。さらに、上記各層の塗工溶液の調製に用いる溶剤としては、特に制限されるものではなく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、酢酸エチル、酢酸セロソルブ、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ベンゼン、シクロヘキサノン等の慣用の有機溶剤から適宜選択して用いることができる。
【００５０】
さらに、本発明においては、上記のようにして作製した光導波路１０の表面に、ハードコートや吸湿防止層などを積層して用いてもよい。光導波路１０において光の経路となって情報を伝達する部位はコア部１であるので、コア部１が傷つかなければ光導波路としての性能に問題は生じないが、そのような大きな損傷を防止するために、表面にハードコートを設けることが必要となる場合もある。かかるハードコートの材料としては、（メタ）アクリレートモノマー、例えば、単官能（メタ）アクリレート、２官能（メタ）アクリレート、３官能以上の（メタ）アクリレートや、多官能のエポキシ、（メタ）アクリルオリゴマー、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、共重合系（メタ）アクリレート、エポキシオリゴマーに、光開始剤を加えて重合させる（メタ）アクリレート系またはエポキシ系ハードコート材料や、シラン化合物、有機金属化合物、無機酸化物微粒子、硬化用触媒、および、所望に応じその他の材料を含むシリコーン系ハードコート材料（プライマー処理を用いてもよい）、オルガノアルコキシシラン系、アルコキシシラン・ジルコネート系、水系シリケート系、水性アルミナ系、オルガノアルコキシシラン・樹脂ハイブリッド系、アルコキシシラン・ジルコネート・樹脂ハイブリッド系、水系シリケート・樹脂ハイブリッド系などの無機系ハードコート材料、光カチオン硬化型有機・無機ハイブリッド材料などの有機・無機ハイブリッド型ハードコート材料等が挙げられる。
【００５１】
また、吸湿防止剤は、使用する光導波路材料によっては吸湿により屈折率が変化して、所期の設計値から大きく外れてしまうことがあるため、これを防ぐ目的で設けられる。吸湿防止層には、一般に疎水性が高い材料が用いられ、例えば、撥水性の塗料や、フッ素を含む化合物等が挙げられる。また、ＳｉＯ2やＳｉＮ4等を用いることもでき、これらを光導波路（フィルム）の上下面に塗布することで、光導波路材料自体の吸湿を防ぐものである。なお、片面のみに塗布した場合、異方性が生じて反りの発生につながる場合がある。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例）
６インチ径の石英ガラス基板上に、スピンコーターを用いて、アクリル系樹脂（ＪＳＲ社製）を１００μｍ厚さに塗布し、引続き１００℃で３分間加熱して、下部クラッド層１（屈折率１．５１）を形成した。次いで、凹凸パターンの凸側が図１に示す格子状のコア層形状を有する石英製モールドを準備し、プレス温度１８０℃にて熱インプリントを行い、下部クラッド層１にコア形成用の凹溝を作製した後、光源として高圧水銀灯（３６５ｎｍ）を用いて、照度２０ｍＷ／ｃｍ2、光量１．０Ｊ／ｃｍ2にて露光した。下部クラッド層１に形成された凹溝は断面寸法が幅５０μｍ、高さ５０μｍで、図１に示す格子状を有していた。
【００５３】
次に、上記下部クラッド層１に用いたアクリル樹脂に対し高屈折率モノマーとしてのエポキシアクリレートを添加することで、下部クラッド層１のアクリル系樹脂よりも屈折率を３％高くしたアクリル系樹脂組成物を、スクリーン印刷法にて下部クラッド層１の格子状溝部に印刷して、温度１００℃にて３分間加熱後、光源として高圧水銀灯（３６５ｎｍ）を用いて、照度２０ｍＷ／ｃｍ2、光量１．０Ｊ／ｃｍ2にて露光することにより、屈折率１．５７で、幅５０μｍ、高さ５０μｍのコア層２を形成した。
【００５４】
次に、上記下部クラッド層２と同じアクリル系樹脂を用いてスピンコート法にて５０μｍの膜を積層して、温度１００℃にて３分間加熱後、光源として高圧水銀灯（３６５ｎｍ）を用いて、照度２０ｍＷ／ｃｍ2、光量１．０Ｊ／ｃｍ2にて露光した。さらに、１５０℃で６０分間加熱を行って上部クラッド層を形成し、基板一体の格子状コア層を有する光導波路を得た。
【００５５】
次に、得られた光導波路を塩酸中に浸漬することにより、基板と導波路部とを剥離した。以上のようにして、格子状のコア層２を有するフィルム導波路を得た。
【００５６】
作製した光導波路に光を入射し再び出射する間に、格子状のコア層２の面内で光路を９０°変更する必要のある箇所において、図３に示すような光の進行方向に対して４５°をなす位置にスリット状のミラー５０を加工形成した。加工にはダイシングソーにダイヤモンドブレードを装着して用い、幅１００μｍのミラー５０を形成した。また、光を直進させたい交差部には、光の進行方向に平行してコア層２を分断するスリット６０を左右一対で形成して、光の進行方向に直交する経路を遮断した。
【００５７】
さらに、作製した光導波路に光を入射し再び出射する間に、格子状のコア層２において光を９０°垂直に光路変更して上下方向のいずれかに設置された光素子や他の光導波路に光を出射したい箇所には、図２に示すような４５°ミラー５０を設けた。加工には先端形状が９０°Ｖ字形に加工されたダイヤモンドブレードを用い、光導波路のコア層２に垂直にブレードを当てながら切削を行った。
【００５８】
上記一連の工程により得られた光導波路１０に光を入社させたところ、設計通りに光の信号を取り出すことができ、これにより、格子状のコア層を有する導波路構造において、リードタイムの大幅な短縮およびコストダウンを実現できることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の光導波路の一構成例を示す概略平面断面図である。
【図２】本発明の光導波路を用いた配線板の一例としての電気・光混載配線板の一構成例である。
【図３】格子状のコア層の拡大斜視図である。
【図４】インプリント法を用いた光導波路の製造工程の一例を示す概略説明図である。
【図５】フォトブリーチ法を用いた光導波路の製造工程の一例を示す概略説明図である。
【図６】フォトブリーチ法を用いた光導波路の製造工程の他の例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ クラッド層（下部クラッド層）
２ コア層
３ 上部クラッド層
４ 溝部
５ 基板
１０ 光導波路
３１ 発光素子
３２ 受光素子
４０ 電気配線層
５０ ミラー
６０ スリット
７０ モールド
１００、２００ 光導波路
１０１、２０１ クラッド層
１０２、２０２ コア層
１１１、２１１ 単層膜
１１２Ａ、１１２Ｂ、２１２ マスク部材
１１３Ａ、１１３Ｂ、２１３ パターニング形状
２１４Ａ 下部クラッド層
２１４Ｂ 上部クラッド層
【技術分野】
【０００１】
本発明は光導波路およびその製造方法に関し、詳しくは、配線板、特には、電気配線と光配線との併用により構成される電気・光混載配線板において、電気配線部とともに配設されて用いられる光導波路およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器内の電気配線板においては、信号の伝送速度向上を目的として、光配線の技術が導入されてきている。具体的には、配線板内に光配線として光導波路が適用され、電気配線層と積層して使用されている。このような、電気配線と光配線との混載により構成された配線板は、一般に、電気・光混載配線板と呼ばれる。
【０００３】
かかる電気・光混載配線板に関しては、これまでに種々検討がなされてきており、例えば、特許文献１には、高密度実装または小型化が可能で、しかも光部品の実装が電気部品の実装と同じ方法で行える光・電気配線基板の実現を目的として、電気配線が埋設された電気配線基板と、光導波路が埋設された光基板とが積層された光・電気配線基板において、光基板を、電気配線基板に形成された柱状導電性ガイドにより貫通させる技術が記載されている。また、特許文献２、３等にも、電気・光混載配線板に係る改良技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３４０９０６号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００３−２８７６３７号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００４−１６３７２２号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、上記のような電気・光混載配線板において用いられる光導波路は、直線状やＹ字分岐状等のコアパターンを予め設計することにより製品化されていた。従って、実際の配線板において発光素子や受光素子等の実装用に使用する場合には、これら素子の実装位置、実装方向、実装個数等が千差万別であるために、それぞれの使い方に合わせて設計、製造を行う必要があり、製品化までのリードタイム、コスト面で不利であるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、上記問題を解決して、実装時における個々のケースに応じた設計、製造の必要をなくして、製品化までのリードタイムを短縮し、かつ、コストの低減を図ることができる光導波路およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討した結果、配線板内で使用される実装用導波路部において、一層または複数の層にて格子状の導波路パターンを描くことで、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明の光導波路は、クラッド層とコア層とを含み、該コア層を介して信号光を入射−伝播−出射する光導波路において、前記コア層の少なくとも一部が、格子状に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の光導波路の製造方法は、前記クラッド層が下部クラッド層と上部クラッド層とからなる上記光導波路の製造方法において、該下部クラッド層の塗工後に、塗工された該下部クラッド層に対し、少なくとも一部が格子状に形成された凹凸パターンを有するモールドをプレスして、該凹凸パターンを該下部クラッド層表面に転写することにより、該下部クラッド層に少なくとも一部が格子状に形成された溝部を設けた後、該溝部内に、少なくとも一部が格子状に形成された前記コア層を塗工することを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明の他の光導波路の製造方法は、上記本発明の光導波路の製造方法において、フォトブリーチング材料を含む単層膜を、一または二方向からマスク部材により被覆するマスク工程と、前記単層膜に対し、該マスク部材を介して一または二方向から光を照射する光照射工程と、前記単層膜から該マスク部材を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光導波路のコア層を格子状に形成したことにより、一層または複数層で構成される面内の導波路コアの存在する部位であれば、どこからでも光信号を取り出すことが可能となるため、使用目的等に応じてケースバイケースで設計、製造を行うことが不要となり、これにより、実装用光導波路の標準化、共通化を行うことができるとともに、リードタイムの大幅な短縮およびコストダウンを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の光導波路の一構成例の概略斜視図を示す。図示するように、本発明の光導波路１０は、クラッド層１とコア層２とを含み、コア層２を介して信号光を入射−伝播−出射するものであり、コア層２が格子状に形成されている点に特徴を有する。
【００１２】
コア層２を格子状に形成したことにより、光導波路１０の全体に光の経路を確保することができるため、使用目的等に応じた設計を行わなくても、コア層２の存在する部位であればどこからでも所望に応じて適宜光を取り出すことが可能となる。なお、図示する例では、コア層２の全体を格子状に形成しているが、コア層２の少なくとも一部を格子状にするものであれば、本発明の所期の効果を得ることができる。従って、本発明の光導波路は、コア層２の少なくとも一部が格子状に形成されているものであれば、その全体の導波路形状や積層形状、材質等については、特に制限されるものではない。
【００１３】
本発明の光導波路１０は、配線板内で光配線として用いることができ、特には、電気・光混載配線板内に電気配線部とともに配設されて好適に用いられる。図２に、本発明の光導波路１０を用いた配線板の一例としての電気・光混載配線板の一構成例を示す。図示する電気・光混載配線板は、本発明の光導波路１０と、電気配線部（図示せず）を含む電気配線層４０とが積層されてなり、光導波路１０は、例えば、発光素子３１と受光素子３２との間で光信号を伝達する。なお、本発明に係る配線板については、光導波路を用いた光配線が適用できるものであれば、その具体的構成については特に制限されるものではない。
【００１４】
図３に、格子状のコア層２の拡大斜視図を示す。図示するように、本発明の光導波路１０においては、例えば、ミラー５０またはそれに準ずるスリット構造を用いて光の進行方向を変えることができる。ミラー５０は、光の進行方向に対しある程度の角度をもって、例えば、４５°をなす方向に設けることができ、例えば、図示するように一個のミラー５０を用いることで、光路を９０°変更することが可能となる。また、図示する例ではコア層２の面内に直交する方向にミラー５０を設けているが、例えば、光の進行方向に対し４５°をなしかつコア層面に対しても４５°をなす方向にミラー５０を設ければ（図示せず）、その部分から光を取り出すことができることになる。ミラー５０は、ブレードによるダイシング法、光ピン法、レーザー法等による加工により作製することができ、また、金などをコーティングしてもよい。
【００１５】
一方、格子状のコア層２の交差部では、進行方向に対し直交する方向に生ずる光の損失を防止するために、図示するように、光の進行方向に直交する経路を遮断するスリット等の遮断部６０を設けることが好ましい。遮断部６０は、光の進行方向に平行して、コア層２を分断するように設けることができる。なお、図示する例では遮断部６０を一対にて設けているが、格子状のコア層２の交差部がＴ字状の場合には、遮断部６０を一箇所設ければ、光の損失を防止することができる。また、遮断部６０の一例としてのスリットは、ダイシング法、レーザー法等により形成可能である。
【００１６】
以上のように、本発明の光導波路１０内における光路の設定は、光路変更や他の光導波路層との光結合の必要なコア層２の適宜箇所に上記ミラー５０および遮断部６０を設けることにより、容易に行うことが可能である。
【００１７】
本発明の光導波路の製造方法としては、例えば、下部のクラッド層１の形成後、コア層材料を塗工してマスク露光によりコア層２を形成し、その上面および側面にさらに上部のクラッド層（図示せず）を塗工形成する直接露光法や、下部クラッド層１の形成後、コア層材料を塗工して、電子線や紫外線、レーザー光などの放射線の照射による直接描画によりコア層２を形成する方法、多層押出しを用いる方法など、公知の手法を適宜用いることができ、特に制限されるものではないが、いわゆるインプリント法（ホットエンボス法またはナノインプリント法とも称する）を用いる方法が好適である。
【００１８】
図４に、かかるインプリント法を用いた本発明の光導波路１０の製造工程の一例を示す。図示する例では、（ａ）基板５上に下部クラッド層１を塗工した後、（ｂ）かかる下部クラッド層１に対し、少なくとも一部が格子状に形成された凹凸パターンを有するモールド７０をプレスして、その凹凸パターンを下部クラッド層１表面に転写することにより、少なくとも一部が格子状に形成された溝部４を設けている（インプリント工程）。その後、（ｃ）溝部４内に、少なくとも一部が格子状に形成されたコア層２を塗工して、さらに、所望に応じ（ｄ）上部クラッド層３を積層することにより、光導波路１０を製造することができる。
【００１９】
上記のように、インプリント法を用いて溝部４の形成を行うことにより、従来のリソグラフィー法に必要な現像作業が不要となり、簡易な工程で効率良く製造を行うことが可能となる。また、ビーム系が不要であるため装置コストが抑制でき、化学増幅系などの高価なレジスト材料が不要となる点でもコストの低減に寄与することができる。さらに、インプリント法では、パターンの形状をそのまま転写することができるため、設計通りの３次元形状を容易に得ることができるとともに、従来のリソグラフィー法では対応できなかった曲面などの多様な断面形状にも、光導波路を形成することが可能となるという利点もある。従って、本発明に係る格子状のコア層２も、容易に形成可能である。なお、図示する例では、断面矩形状の凸部を有するモールド（テンプレート）７０を用いているが、例えば、断面略円形状のコア層を形成する場合などには、凸部断面が半円形やＵ字形、Ｖ字形などであるモールドを用いてもよく、特に制限されるものではない。
【００２０】
ここで、上記インプリント工程においては、下部クラッド層１の材料として、熱可塑性材料または熱硬化性材料を用いる熱インプリント法、または、光硬化材料を用いる光インプリント法のいずれかを、好適に採用することができる。このうち、熱可塑性材料を用いる場合には、そのガラス転移点以上の温度でモールド７０のプレスを行った後、モールド７０からの離型前に下部クラッド層１の冷却硬化を行うことにより、形状精度良く溝部３のパターンを形成した下部クラッド層１を形成することができる。また、熱硬化性材料を用いた場合には、プレス後、モールド７０からの離型前に下部クラッド層１の熱硬化を行い、光硬化材料を用いた場合には、同様にプレス後、モールド７０からの離型前に、下部クラッド層１の光硬化を行えばよい。いずれの場合においても、モールド７０からの離型前に下部クラッド層１を硬化させることができるため、所望の形状の溝部４のパターン、即ちコア層２のパターンを、歪みを生ずることなく形成することができる。
【００２１】
熱インプリント法に用いることのできる下部クラッド層１の材料としては、透明性に優れた熱可塑性材料および熱硬化性材料であればよく、特に制限されるものではない。例えば、熱可塑性材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。これらの材料は、単独もしくはブレンドして用いてもよく、ブレンドの場合には、ブレンドされる各々の材料の３次元網目構造が相互貫通している構造（ＩＰＮ（Ｉｎｔｅｒ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）構造）をとってもよい。上記材料の成分をブロックとして、共重合体としてもよい。また、上記材料に適量の溶剤を添加して、転写性を改良することも可能である。
【００２２】
また、熱硬化性材料としては、シリコン系材料、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート樹脂、フッ素系樹脂、これら樹脂の重水素化物などが挙げられる。これらの材料は、単品もしくはブレンドして用いてもよく、ブレンドの場合には、ブレンドされる各々の材料の３次元網目構造が相互貫通している構造（ＩＰＮ構造）をとってもよい。上記材料の成分をブロックとして、共重合体としてもよい。
【００２３】
次に、光インプリント法は、一般的に材料の硬化速度が速いので、熱インプリント法と比較して、プロセス時間を短くできる利点がある。かかる光インプリント法に用いることのできる光硬化材料は、（ａ）重クロム酸塩系感光性樹脂、（ｂ）光分解型感光性樹脂、（ｃ）光二量化型感光性樹脂、（ｄ）光重合型感光性樹脂に分類される。
【００２４】
（ａ）重クロム酸塩系感光性樹脂としては、ゼラチン、グルー、卵白、アラビアゴム、セラミックなどの天然高分子、あるいは、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ポリアクリルアミドのような合成高分子に、重クロム酸アンモニウムあるいは重クロム酸カリウムを加えたものを挙げることができる。また、（ｂ）光分解型感光性樹脂としては、芳香族ジアゾニウム塩系樹脂、ｏ−キノンジアジド類樹脂、アジド化合物含有樹脂があり、（ｃ）光二量化型感光性樹脂としては、桂皮酸エステル系樹脂が挙げられる。これらはいずれも、光インプリント法における下部クラッド層材料として用いることができる。
【００２５】
さらに、（ｄ）光重合型感光性樹脂としては、不飽和二重結合のラジカル重合反応を利用した光ラジカル重合系組成物、二重結合へのチオール基の付加反応を利用した光付加反応系組成物、および、エポキシ基の開環付加反応（カチオン重合）を利用した光カチオン重合系組成物等が挙げられる。このうち光ラジカル重合系組成物としては、（メタ）アクリロイル基、マレイン酸、フマル酸基を官能基として導入した不飽和ポリエステル、不飽和ポリウレタン、不飽和エポキシ樹脂、オリゴエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。また、二重結合へのチオール基の付加反応を利用した光付加反応系組成物としては、ポリウレタンプレポリマーの末端イソシアネート基にアリルアルコールを反応結合させたポリエンにペンタエリスリトールテトラキス（β−メルカプトプロピオネート）のようなチオール基を持つ化合物が挙げられ、光カチオン重合系組成物としては、光の照射により、ＢＦ3、ＳｎＣｌ4、ＰＦ5などのルイス酸を放出する化合物を光カチオン重合開始剤として用いて、エポキシ基などを光開環重合させるものが挙げられる。上記の光重合型感光性樹脂は、いずれも光インプリント法に使用可能である。
【００２６】
なお、インプリント法では、前述したように熱収縮や光硬化収縮により寸法変化が生ずるため、使用する材料に応じて変化量をあらかじめ予測して、光導波路を設計する必要がある。また、解像度がモールドで定まってしまう点、モールド内に樹脂の残膜が発生する場合がある点にも注意を要する。
【００２７】
インプリント法を用いる場合の、図４（ａ）、（ｄ）に示す下部クラッド層１および上部クラッド層３の形成は、使用する材料に応じて慣用の塗工方法により行えばよく、特に制限されるものではない。例えば、スピンコート法、コンマ法、グラビア法等を用いることができる。また、所望に応じ別途作製したフィルム状のクラッド層を積層してもよい。また、図４（ｃ）に示す溝部４内へのコア層２の形成は、特に制限されるものではなく、例えば、スピンコート法、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、ディスペンサー塗布、アプリケーター塗布等の、液状かまたは少なくとも流動性を有する材料を供給することが可能な慣用の方法を用いて行うことができ、特には、インクジェットまたはディスペンサー塗布、中でも、ディスペンサー塗布の手法を用いることが好適である。図４（ｄ）に示す上部クラッド層１の塗工後には、熱ないし光（紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等）を適宜付与して、未硬化の部分を硬化させることにより、光導波路１０を得ることができる。なお、図４（ｃ）に示すコア層２の塗工後にも、コア層をある程度硬化させて形状を保持するために、熱ないし光を付与することが好ましい。
【００２８】
また、本発明においては、コア層を、光照射により屈折率が変化するフォトブリーチング材料を用いたフォトブリーチ法にて形成する方法も、好適に用いることができる。フォトブリーチング材料を用いたコア層の形成は、具体的には例えば、以下のように行うことができる。
【００２９】
図５に、フォトブリーチ法を用いた光導波路の製造工程の一例を示す概略説明図を示す。図示する製造方法は、フォトブリーチング材料を含む単層膜１１１を一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂにより挟持するマスク工程（ａ）〜（ｃ）と、単層膜１１１に対し、一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを介して対向する二方向から光を照射する第一の光照射工程（ｄ）と、単層膜１１１から一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを剥離する剥離工程（ｅ）と、一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂが剥離された単層膜１１１に対し、再度前記二方向から光を照射する第二の光照射工程（ｆ）と、を含むものであり、これにより、（ｇ）に示すようなクラッド層１０１とコア層１０２とを備えた光導波路１００を、簡易な手法で得ることができるものである。
【００３０】
図示するマスク工程（ａ）〜（ｃ）においては、マスク部材１１２Ｂを基板として用い（ａ）、このマスク部材１１２Ｂ上にフォトブリーチング材料を含む単層膜材料を塗工して単層膜１１１を形成し（ｂ）、その後、形成された単層膜１１１上にさらにマスク部材１１２Ａを積層することにより、単層膜１１１を一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂにより挟持している。ここで、図示する一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂは、コア層１０２に対応する形状がパターニングされたパターニングマスクであり、符号１１３Ａ、１１３Ｂで示す部分がコア層１０２に対応している。従って、マスク部材１１２Ａ、１１２Ｂにより単層膜１１１を挟持する際には、両側のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂのパターニング形状１１３Ａ、１１３Ｂが互いに合致するよう留意する必要がある。
【００３１】
この場合、マスク部材１１２Ａ、１１２Ｂは、単層膜１１１に対し固定することは必ずしも必要ではなく、光照射の際に単層膜１１１とマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂとの位置関係にズレが生じないものであれば、両者は密着させてもギャップを持たせても、いずれでもよい。また、マスク部材を基板として用いる場合のように、マスク部材と単層膜とを密着させる場合には、マスク工程に先立って、一方または双方のマスク部材の単層膜１１１に対向する表面に離型処理を施しておくことが好ましく、これにより、その後の剥離工程（ｅ）におけるマスク部材の剥離が容易となる。なお、基板またはマスク部材上に単層膜１１１を形成するための手法としては、特に制限されるものではなく、スピンコート法、コンマバー塗工法、マイクログラビア法等の慣用の塗工手段を適宜用いて単層膜材料を塗工した後、熱により乾燥、硬化させる手法を用いればよい。
【００３２】
次いで、第一の光照射工程（ｄ）においては、単層膜１１１に対しマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを介して光照射を行うことで、パターニング形状に対応して、図示する単層膜１１１の幅方向に屈折率分布が形成される。図示するように、この際、マスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを透過した光は、回折現象によりコア層１０２に対応するパターニング幅よりも内側に回り込むため、単層膜１１１内では、幅方向の両端に近づくほど光の照射強度が高く、従って屈折率が低下する一方、中央近傍に近づくほど照射強度が低く、従って屈折率変化が小さくなるため、中央近傍は両端近傍に比して高屈折率となる。これにより、単層膜１１１の幅方向両端にクラッド層１０１を形成するとともに、幅方向中央近傍において連続的な屈折率傾斜を形成することができることになる。
【００３３】
次いで、剥離工程（ｅ）において単層膜１１１から一対のマスク部材１１２Ａ、１１２Ｂを剥離した後、第二の光照射工程（ｆ）において、単層膜１１１に対し再度前記二方向から光を照射することで、単層膜１１１内において、高さ方向に屈折率分布を形成することができる。この場合、図示するように、上下方向から光を照射することで、上下それぞれの表面に近いほど照射強度が高く、高さ方向中央近傍に近づくほど照射強度が低くなるため、幅方向の場合と同様に、上下方向表面近傍にクラッド部を形成するとともに、中央部近傍において屈折率傾斜を形成することができ、結果として、図示するように、断面略円形状であって、中心近傍に向かい屈折率が連続的に高くなっているコア層１０２と、その周囲に形成されたクラッド層１０１とからなる光導波路１００を作製することが可能となるのである。なお、第一の光照射工程（ｄ）および第二の光照射工程（ｆ）における光の照射強度は、単層膜１１１の厚さや材質、目的とするコア層のサイズ等により適宜設定すればよく、特に制限されるものではない。
【００３４】
上記単層膜１１１は、上述したように、フォトブリーチング材料、即ち、光照射により屈折率が変化する材料を含むことが必要であり、これにより、単層膜１１１内において屈折率を変化させて、コア層１０２とクラッド層１０１とを形成することが可能となる。かかるフォトブリーチング材料としては、特に制限されるものではなく、従来使用されているもののうちから適宜選択して用いることができ、例えば、ポリシラン等を代表的に挙げることができる。特には、コア層１０２とクラッド層１０１との屈折率差を十分得るために、光照射による屈折率変化量が０．００１以上であるフォトブリーチング材料を用いることが好ましい。さらに、単層膜１１１の厚さは、図示するようなコア層１０２およびクラッド層１０１からなる構造を形成できる程度のものであればよく、好適には、厚さ１０μｍ以上とする。
【００３５】
なお、単層膜におけるコア層およびクラッド層の形成プロセスは、より具体的には、紫外線等の光と熱とを平行して用いることにより行われる。例えば、フォトブリーチングに用いられるポリシランは、紫外線照射により分解（Ｓｉ−Ｓｉ結合が切断）して分子量が下がるとともに、シロキサン結合やシラノール基が生成して、屈折率の低下を生ずる。その後、再度加熱処理を行うことで、シロキサン結合やシラノール結合がＳｉＯ2に近づき、低損失化を起こす。従ってこの場合、所望に応じ形成した下部クラッド層上に単層膜を塗布して、弱く熱をかけた後、マスク部材を介してクラッド層にすべき部分に紫外線光等の光照射を行って、分解による屈折率低下を起こさせ、再度熱をかけることでクラッド層を形成する。次いで、コア層およびクラッド層の全面に再度光照射を行うことで、コア層の上面（または上下面）についても分解が生じて屈折率が低下し、クラッド層に相当する層になる。さらに、再度熱処理することにより、光導波路が完成する。
【００３６】
単層膜１１１を形成するための単層膜材料は、上記フォトブリーチング材料のみで形成してもよいが、上記フォトブリーチング材料と他の材料とを適宜組み合わせて形成することもでき、特に制限されるものではない。フォトブリーチング材料と併用できる他の材料としては、通常この分野においてコアまたはクラッド材料として用いられるもののうちから、適宜選択して用いることができる。
【００３７】
かかる他の材料としては、具体的には例えば、透明性に優れたポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などを初めとして、アクリル系、エポキシ系、ポリシラン系、あるいはポリイミド系の樹脂材料や、これらを重水素化またはフッ素化したものなどを挙げることができる。これら樹脂材料は、１．３μｍ以上１．５５μｍ以下の波長域の光に対して低吸収化が図られているため、これらの材料を用いることで、低損失な光デバイスを形成することができる。
【００３８】
また、目的とするコア部の形状によっては、図６に示すように、（Ａ）下部クラッド層２１４Ａ上に形成したフォトブリーチング材料を含む単層膜２１１を、（Ｂ）一方向からマスク部材２１２により被覆して、（Ｃ）このマスク部材２１２を介して単層膜２１１に対し光を照射し、その後（Ｄ）単層膜からマスク部材２１２を剥離して、所望に応じ（Ｅ）上部クラッド層２１４Ｂを設けることにより、クラッド層２０１とコア層２０２とを備えた光導波路２００を得る手法を用いることもできる。この場合も、各製造工程は前記と同様に行うことができ、特に制限されるものではない。単層膜におけるコア層およびクラッド層の形成プロセスについても、前記に準じて行うことができる。
【００３９】
上下クラッド層およびコア層の材料としては、上記した以外にも、従来慣用の無機材料や有機材料のうちから適宜選択して用いることができるが、コア層は、上下クラッド層よりも高屈折率にて形成することが必要となるので、互いの層の材料との関連で選択することを要する。具体的には例えば、光硬化材料、熱硬化性材料、熱可塑性材料等の各種モノマー（溶液も含む）、オリゴマー（溶液も含む）、ポリマー溶液のうちから、透明性や耐熱性等のその要求特性等の観点から、適宜選択して用いることができる。
【００４０】
上記のうちモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの低級アルコールエステル、下記一般式（１）、
（式中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ2は炭素数８〜２０のアルキル基を表す）で表される化合物、ジ（メタ）アクリルエステル、トリ（メタ）アクリルエステル、さらには、スチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマーなどを挙げることができる。
【００４１】
アクリル酸およびメタクリル酸の低級アルコールエステルの低級アルコールとしては、炭素数１〜５、好ましくは１〜３の１価アルコール、より好ましくはメタノールが挙げられる。
【００４２】
また、前記一般式（１）で表される化合物において、炭素数８〜２０の高級アルキル基を示すＲ2の好ましい炭素数は１０〜１６、より好ましくは１２〜１４である。この高級アルキル基Ｒ2は、単独アルキル基であっても混合アルキル基であってもよいが、最も好ましくは炭素数１２と１３との混合アルキル基である。この場合、炭素数１２のアルキル基のものと炭素数１３のアルキル基のものとの割合、即ち、ドデシル（メタ）アクリレートとトリデシル（メタ）アクリレートとの割合は、重量比として通常２０：８０〜８０：２０であり、特に４０：６０〜６０：４０であることが好ましい。
【００４３】
ジ（メタ）アクリルエステルとしては、エチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのジエステル、ポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのジエステル、アルキル鎖の炭素数が３〜６のジオールと（メタ）アクリル酸とのジエステルが挙げられる。また、トリ（メタ）アクリルエステルとしては、アルキル鎖の炭素数が３〜６のトリオールと（メタ）アクリル酸とのトリエステルが挙げられる。なお、ポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのジエステルを構成するポリエチレングリコールとしては、下記一般式（２）、
において、ｎが１〜１５、特に１〜１０のものが好ましい。
【００４４】
上記モノマーを重合あるいは共重合させて層を形成するための方法としては、熱や光による硬化方法が一般的であるが、特に制限されるものではない。一般的には、熱硬化の場合には、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド、ジーｔ−ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジミリスチルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシ（２−エチルヘキサノエート）、クミルパーオキシオクトエートなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンニトリルなどのアゾ化合物等の重合開始剤を添加し、５０〜１２０℃で１〜２０時間重合させる方法を採用することができる。また、光硬化の場合の重合開始剤としては、ベンジルメチルケタール、アセトフェノンジエチルケタールなどのケタール系化合物、α−ヒドロキシケトン、ミヒラーズケトン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのケトン系化合物、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物、メタロセンなどのメタロセン系化合物、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾイン化合物などが好適に用いられる。
【００４５】
なお、上記モノマーとともに、リン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸エステル、グリコール類及びグリコール（メタ）アクリレート類の１種または２種以上をブレンドして用いることが、高温高湿下に長期間放置した場合の白濁を防止する点から好ましい。
【００４６】
また、ポリマーとしては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂（（メタ）アクリル酸のエステル）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系樹脂（結晶、非結晶）、ポリシラン、ポリエーテルスルホン、ポリノルボルネン、エポキシ系樹脂、例えば、ビスフェノールＡ型、ノボラック型のエポキシ樹脂とポリアミノアミド、変性ポリアミノアミド、変性芳香族ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン、変性脂環族ポリアミン，フェノールなどの活性水素を持つ硬化剤との混合硬化物、ポリアリール、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカルボジイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）、メチルメタクリレート−スチレン共重合体（ＭＳ、ＭＭＡ−Ｓｔ）、スチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）等のスチレン系樹脂（中でも、ＳＢＳ、ＡＢＳは耐衝撃性に優れる利点を備える）、ポリフェニレンエーテル等のポリアリーレンエーテル、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトン等のポリエーテルケトン類、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＢＳ）、フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂等のフッ素系樹脂などを挙げることができ、中でも、（メタ）アクリル系樹脂が好ましい。
【００４７】
透明樹脂としては、他に、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、シクロオレフィンポリマー（商品名：アートン（ＪＳＲ（株））、ゼオネックス（日本ゼオン（株）等）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、フェノール樹脂、ポリサルフォン（ＰＳＦ）樹脂等が挙げられる。上記のうち、モノマーあるいは低分子材料から出発できるものとしては、スチレン系樹脂、特にはＭＳ樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂がある。
【００４８】
さらに、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの低級アルコールエステルとスチレン系モノマーとの共重合体の他、前述したモノマー類の一部または全ての水素原子をフッ素原子に置き換えたモノマーを用いた透明樹脂などを用いることもできる。かかるコア層および上下クラッド層の材料は、単独または２種以上を適宜混合して使用することが可能である。なお、上部クラッド層３と下部クラッド層２とは、伝送損失の低減の観点からは、同一の材料を用いて形成することが好ましい。
【００４９】
なお、製造工程において使用する基板５としては、従来より知られているものから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。例えば、シリコン基板や石英基板、金属箔、ガラス板などの他、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やアクリル樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルムなどの高分子フィルム等を用いることができる。但し、前述のインプリント工程において光インプリント法を用いる場合には、基板５側から、または、モールド側から光を照射して硬化を行う必要があるため、基板５またはモールドとして透明なものを用いることが必要となる。さらに、上記各層の塗工溶液の調製に用いる溶剤としては、特に制限されるものではなく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、酢酸エチル、酢酸セロソルブ、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ベンゼン、シクロヘキサノン等の慣用の有機溶剤から適宜選択して用いることができる。
【００５０】
さらに、本発明においては、上記のようにして作製した光導波路１０の表面に、ハードコートや吸湿防止層などを積層して用いてもよい。光導波路１０において光の経路となって情報を伝達する部位はコア部１であるので、コア部１が傷つかなければ光導波路としての性能に問題は生じないが、そのような大きな損傷を防止するために、表面にハードコートを設けることが必要となる場合もある。かかるハードコートの材料としては、（メタ）アクリレートモノマー、例えば、単官能（メタ）アクリレート、２官能（メタ）アクリレート、３官能以上の（メタ）アクリレートや、多官能のエポキシ、（メタ）アクリルオリゴマー、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、共重合系（メタ）アクリレート、エポキシオリゴマーに、光開始剤を加えて重合させる（メタ）アクリレート系またはエポキシ系ハードコート材料や、シラン化合物、有機金属化合物、無機酸化物微粒子、硬化用触媒、および、所望に応じその他の材料を含むシリコーン系ハードコート材料（プライマー処理を用いてもよい）、オルガノアルコキシシラン系、アルコキシシラン・ジルコネート系、水系シリケート系、水性アルミナ系、オルガノアルコキシシラン・樹脂ハイブリッド系、アルコキシシラン・ジルコネート・樹脂ハイブリッド系、水系シリケート・樹脂ハイブリッド系などの無機系ハードコート材料、光カチオン硬化型有機・無機ハイブリッド材料などの有機・無機ハイブリッド型ハードコート材料等が挙げられる。
【００５１】
また、吸湿防止剤は、使用する光導波路材料によっては吸湿により屈折率が変化して、所期の設計値から大きく外れてしまうことがあるため、これを防ぐ目的で設けられる。吸湿防止層には、一般に疎水性が高い材料が用いられ、例えば、撥水性の塗料や、フッ素を含む化合物等が挙げられる。また、ＳｉＯ2やＳｉＮ4等を用いることもでき、これらを光導波路（フィルム）の上下面に塗布することで、光導波路材料自体の吸湿を防ぐものである。なお、片面のみに塗布した場合、異方性が生じて反りの発生につながる場合がある。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例）
６インチ径の石英ガラス基板上に、スピンコーターを用いて、アクリル系樹脂（ＪＳＲ社製）を１００μｍ厚さに塗布し、引続き１００℃で３分間加熱して、下部クラッド層１（屈折率１．５１）を形成した。次いで、凹凸パターンの凸側が図１に示す格子状のコア層形状を有する石英製モールドを準備し、プレス温度１８０℃にて熱インプリントを行い、下部クラッド層１にコア形成用の凹溝を作製した後、光源として高圧水銀灯（３６５ｎｍ）を用いて、照度２０ｍＷ／ｃｍ2、光量１．０Ｊ／ｃｍ2にて露光した。下部クラッド層１に形成された凹溝は断面寸法が幅５０μｍ、高さ５０μｍで、図１に示す格子状を有していた。
【００５３】
次に、上記下部クラッド層１に用いたアクリル樹脂に対し高屈折率モノマーとしてのエポキシアクリレートを添加することで、下部クラッド層１のアクリル系樹脂よりも屈折率を３％高くしたアクリル系樹脂組成物を、スクリーン印刷法にて下部クラッド層１の格子状溝部に印刷して、温度１００℃にて３分間加熱後、光源として高圧水銀灯（３６５ｎｍ）を用いて、照度２０ｍＷ／ｃｍ2、光量１．０Ｊ／ｃｍ2にて露光することにより、屈折率１．５７で、幅５０μｍ、高さ５０μｍのコア層２を形成した。
【００５４】
次に、上記下部クラッド層２と同じアクリル系樹脂を用いてスピンコート法にて５０μｍの膜を積層して、温度１００℃にて３分間加熱後、光源として高圧水銀灯（３６５ｎｍ）を用いて、照度２０ｍＷ／ｃｍ2、光量１．０Ｊ／ｃｍ2にて露光した。さらに、１５０℃で６０分間加熱を行って上部クラッド層を形成し、基板一体の格子状コア層を有する光導波路を得た。
【００５５】
次に、得られた光導波路を塩酸中に浸漬することにより、基板と導波路部とを剥離した。以上のようにして、格子状のコア層２を有するフィルム導波路を得た。
【００５６】
作製した光導波路に光を入射し再び出射する間に、格子状のコア層２の面内で光路を９０°変更する必要のある箇所において、図３に示すような光の進行方向に対して４５°をなす位置にスリット状のミラー５０を加工形成した。加工にはダイシングソーにダイヤモンドブレードを装着して用い、幅１００μｍのミラー５０を形成した。また、光を直進させたい交差部には、光の進行方向に平行してコア層２を分断するスリット６０を左右一対で形成して、光の進行方向に直交する経路を遮断した。
【００５７】
さらに、作製した光導波路に光を入射し再び出射する間に、格子状のコア層２において光を９０°垂直に光路変更して上下方向のいずれかに設置された光素子や他の光導波路に光を出射したい箇所には、図２に示すような４５°ミラー５０を設けた。加工には先端形状が９０°Ｖ字形に加工されたダイヤモンドブレードを用い、光導波路のコア層２に垂直にブレードを当てながら切削を行った。
【００５８】
上記一連の工程により得られた光導波路１０に光を入社させたところ、設計通りに光の信号を取り出すことができ、これにより、格子状のコア層を有する導波路構造において、リードタイムの大幅な短縮およびコストダウンを実現できることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の光導波路の一構成例を示す概略平面断面図である。
【図２】本発明の光導波路を用いた配線板の一例としての電気・光混載配線板の一構成例である。
【図３】格子状のコア層の拡大斜視図である。
【図４】インプリント法を用いた光導波路の製造工程の一例を示す概略説明図である。
【図５】フォトブリーチ法を用いた光導波路の製造工程の一例を示す概略説明図である。
【図６】フォトブリーチ法を用いた光導波路の製造工程の他の例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ クラッド層（下部クラッド層）
２ コア層
３ 上部クラッド層
４ 溝部
５ 基板
１０ 光導波路
３１ 発光素子
３２ 受光素子
４０ 電気配線層
５０ ミラー
６０ スリット
７０ モールド
１００、２００ 光導波路
１０１、２０１ クラッド層
１０２、２０２ コア層
１１１、２１１ 単層膜
１１２Ａ、１１２Ｂ、２１２ マスク部材
１１３Ａ、１１３Ｂ、２１３ パターニング形状
２１４Ａ 下部クラッド層
２１４Ｂ 上部クラッド層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド層とコア層とを含み、該コア層を介して信号光を入射−伝播−出射する光導波路において、前記コア層の少なくとも一部が、格子状に形成されていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
電気配線部とともに電気・光混載配線板内に配設される請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記電気配線部を含む電気配線層と積層されて前記電気・光混載配線板内に配設される請求項２記載の光導波路。
【請求項４】
前記格子状のコア層の交差部に、光の進行方向に直交する経路を遮断する遮断部が設けられている請求項１〜３のうちいずれか一項記載の光導波路。
【請求項５】
前記遮断部が、光の進行方向に平行して前記コア層を分断するスリットである請求項４記載の光導波路。
【請求項６】
光の進行方向に対し４５°をなす方向に、ミラーが少なくとも一個設けられている請求項１〜５のうちいずれか一項記載の光導波路。
【請求項７】
有機化合物からなる請求項１〜６のうちいずれか一項記載の光導波路。
【請求項８】
前記クラッド層が下部クラッド層と上部クラッド層とからなる請求項１〜７のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、該下部クラッド層の塗工後に、塗工された該下部クラッド層に対し、少なくとも一部が格子状に形成された凹凸パターンを有するモールドをプレスして、該凹凸パターンを該下部クラッド層表面に転写することにより、該下部クラッド層に少なくとも一部が格子状に形成された溝部を設けた後、該溝部内に、少なくとも一部が格子状に形成された前記コア層を塗工することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、フォトブリーチング材料を含む単層膜を、一または二方向からマスク部材により被覆するマスク工程と、前記単層膜に対し、該マスク部材を介して一または二方向から光を照射する光照射工程と、前記単層膜から該マスク部材を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、前記コア層を直接露光法により形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、前記コア層を、放射線の照射による直接描画により形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１】
クラッド層とコア層とを含み、該コア層を介して信号光を入射−伝播−出射する光導波路において、前記コア層の少なくとも一部が、格子状に形成されていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
電気配線部とともに電気・光混載配線板内に配設される請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記電気配線部を含む電気配線層と積層されて前記電気・光混載配線板内に配設される請求項２記載の光導波路。
【請求項４】
前記格子状のコア層の交差部に、光の進行方向に直交する経路を遮断する遮断部が設けられている請求項１〜３のうちいずれか一項記載の光導波路。
【請求項５】
前記遮断部が、光の進行方向に平行して前記コア層を分断するスリットである請求項４記載の光導波路。
【請求項６】
光の進行方向に対し４５°をなす方向に、ミラーが少なくとも一個設けられている請求項１〜５のうちいずれか一項記載の光導波路。
【請求項７】
有機化合物からなる請求項１〜６のうちいずれか一項記載の光導波路。
【請求項８】
前記クラッド層が下部クラッド層と上部クラッド層とからなる請求項１〜７のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、該下部クラッド層の塗工後に、塗工された該下部クラッド層に対し、少なくとも一部が格子状に形成された凹凸パターンを有するモールドをプレスして、該凹凸パターンを該下部クラッド層表面に転写することにより、該下部クラッド層に少なくとも一部が格子状に形成された溝部を設けた後、該溝部内に、少なくとも一部が格子状に形成された前記コア層を塗工することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、フォトブリーチング材料を含む単層膜を、一または二方向からマスク部材により被覆するマスク工程と、前記単層膜に対し、該マスク部材を介して一または二方向から光を照射する光照射工程と、前記単層膜から該マスク部材を剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、前記コア層を直接露光法により形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、前記コア層を、放射線の照射による直接描画により形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１３９１４８（Ｐ２００６−１３９１４８Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２９８２０（Ｐ２００４−３２９８２０）
【出願日】平成１６年１１月１２日（２００４．１１．１２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１２日（２００４．１１．１２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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