JP2010122399A - Optical waveguide and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光導波路及びその製造方法に関し、より詳しくは、多層構造の光導波路及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide and a manufacturing method thereof, and more particularly to an optical waveguide having a multilayer structure and a manufacturing method thereof.
電子機器においては、電子部品間の情報信号の高速、高容量伝送化の要求が高まっている。近年では、このような情報信号の高速、高容量伝送化に対応するために、電子部品間を光信号によって接続することが検討されてきている。そして、電子部品間を光信号によって接続するために、電子部品間を光導波路で接続することが研究されてきた。 In electronic devices, there is an increasing demand for high-speed and high-capacity transmission of information signals between electronic components. In recent years, in order to cope with such high-speed and high-capacity transmission of information signals, it has been studied to connect electronic components with optical signals. In order to connect the electronic components with an optical signal, it has been studied to connect the electronic components with an optical waveguide.
このような光導波路の製造方法としては、例えば、特開2008−122898号公報(特許文献1)において、基材上において第1のクラッド層を形成する第1の工程と、前記第1のクラッド層上にコア層を積層する第2の工程と、前記コア層を露光現像し、光導波路のコアパターンを形成する第3の工程と、第2のクラッド層形成用樹脂フィルムのラミネートによってコアパターンを第2のクラッド層形成用樹脂中に埋め込む第4の工程と、前記クラッド層形成用樹脂を硬化し、第2のクラッド層を形成する第5の工程とを含む方法が開示されている。しかしながら、このような特許文献1に記載のような従来の光導波路の製造方法においては、フォトリソグラフィーを利用してコアを形成するため、エッチング工程が必要であり工程が煩雑であるという問題があった。また、このような従来の光導波路の製造方法においてはコアを形成した後、第2のクラッド層をラミネートしてコアを第2のクラッド層に埋め込むため、第2のクラッド層の表面にコアの形状に由来した凹凸形状が生じ、その表面を平滑にすることが困難であった。このように、従来の光導波路の製造方法においては、フォトリソグラフィーを利用してコアを形成する必要があるばかりか、第2のクラッド層の上に更にコア及びクラッド層を配置して多層構造の光導波路を製造するためには、第2のクラッド層の表面を平滑にする必要もあり、工程が煩雑であった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層された多層構造を有し、複雑なデザインの光配線を可能とし、情報信号の高速、高容量伝送化を可能とする光導波路を提供すること、並びに、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層された多層構造を有する複雑なデザインの光導波路を簡便な工程で効率よく製造することが可能な光導波路の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and has a multilayer structure in which a plurality of core layers are laminated with a clad layer as an intermediate layer, enabling optical wiring with a complicated design, and information Providing optical waveguides that enable high-speed and high-capacity transmission of signals, and complex optical waveguides with a multilayer structure in which a plurality of core layers are stacked with a cladding layer as an intermediate layer in a simple process An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical waveguide that can be efficiently manufactured.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、先ず、コア層上に紫外線吸収成分を含有するクラッド層を形成する工程(A)と、クラッド層上にコア前駆体層を形成し、該コア前駆体層にフォトマスクを介して紫外光を照射し、紫外光の照射領域と非照射領域とにそれぞれクラッド部とコア部とを形成せしめてクラッド部とコア部とを有するコア層を形成する工程(B)とを実施する光導波路の製造方法により、工程(A)において形成されるクラッド層が紫外光を吸収する層となることから、工程(B)において前記コア前駆体層に紫外光を照射する際に、コア前駆体層が形成されている前記クラッド層のもう一方の面に積層されているコア層(既に形成されているコア層)には紫外光の影響が及ばないため、コア層上に形成されたクラッド層の上に、紫外光を利用しながら新たなコア層を形成することが可能となり、ポリマーからなるコア層及びクラッド層を備える多層構造の光導波路の製造することが可能となることを見出した。なお、従来の光導波路の製造方法において、樹脂成分を含有してなるコア層を形成する工程として紫外光を照射してコア層を形成する工程を採用しつつ、得られる光導波路の構造を複数のコア層がクラッド層を中間層として積層された構造(多層構造)とすることができるような方法は未だ見出されていなかった。そして、このような工程(A)及び(B)を実施する方法によって、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層されている複雑なデザインを有する光導波路を簡便に効率よく製造でき、更には、得られる多層構造の光導波路が情報信号の高速、高容量伝送化を達成することが可能なものとなることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have first made a step (A) of forming a clad layer containing an ultraviolet absorbing component on the core layer, and a core precursor layer on the clad layer. And irradiating the core precursor layer with ultraviolet light through a photomask to form a cladding portion and a core portion in an ultraviolet light irradiation region and a non-irradiation region, respectively, thereby forming a cladding portion and a core portion. Since the cladding layer formed in the step (A) becomes a layer that absorbs ultraviolet light by the method of manufacturing an optical waveguide that performs the step (B) of forming the core layer having the core layer, the core in the step (B) When irradiating the precursor layer with ultraviolet light, the core layer (already formed core layer) laminated on the other surface of the cladding layer on which the core precursor layer is formed is irradiated with ultraviolet light. Formed on the core layer as it has no effect A new core layer can be formed on the clad layer using ultraviolet light, and a multilayer optical waveguide having a polymer core layer and a clad layer can be manufactured. I found. In addition, in the conventional method for manufacturing an optical waveguide, a plurality of optical waveguide structures are obtained while adopting a step of forming a core layer by irradiating ultraviolet light as a step of forming a core layer containing a resin component. There has not yet been found a method by which the core layer can be formed as a structure (multilayer structure) in which the core layer is laminated with the clad layer as an intermediate layer. And by the method of performing such steps (A) and (B), an optical waveguide having a complicated design in which a plurality of core layers are laminated with a cladding layer as an intermediate layer can be easily and efficiently manufactured. Has found that the resulting multi-layered optical waveguide can achieve high-speed and high-capacity transmission of information signals, and has completed the present invention.
すなわち、本発明の光導波路は、クラッド部及びコア部を有する複数のコア層がクラッド層を中間層として積層されており、前記コア層及び前記クラッド層がそれぞれ樹脂成分を含有してなる層であり、前記コア部が前記クラッド部及び前記クラッド層よりも相対的に高い屈折率を有し、且つ、前記クラッド層が紫外線吸収成分を含有することを特徴とするものである。 That is, the optical waveguide of the present invention is a layer in which a plurality of core layers having a clad part and a core part are laminated with the clad layer as an intermediate layer, and the core layer and the clad layer each contain a resin component. And the core portion has a refractive index relatively higher than that of the cladding portion and the cladding layer, and the cladding layer contains an ultraviolet absorbing component.
上記本発明にかかる紫外線吸収成分としては、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出する第一の光酸発生剤及び該第一の光酸発生剤に由来する成分からなる群から選択される少なくとも1種の成分であることが好ましい。 The ultraviolet absorbing component according to the present invention includes a first photoacid generator having an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region and releasing an acid upon irradiation with ultraviolet light, and a component derived from the first photoacid generator. It is preferably at least one component selected from the group consisting of
上記本発明の光導波路においては、前記第一の光酸発生剤の吸収極大波長は300〜400nmであることが好ましい。また、前記第一の光酸発生剤としては、アルミン酸塩、アンチモン酸塩、ホウ酸塩、ガリウム酸塩、カルボラン類及びハロカルボラン類からなる群から選択される少なくとも1種の光酸発生剤であることが好ましい。更に、前記第一の光酸発生剤としては、式:−S(Ph)2、−S+(Ph)3、−I(Ph)2及び−I+(Ph)3[前記式中、Phはフェニル基を示す。]で表される構造のうちの少なくとも1つの構造を有する化合物からなることが好ましい。 In the optical waveguide of the present invention, the absorption maximum wavelength of the first photoacid generator is preferably 300 to 400 nm. The first photoacid generator is at least one photoacid generator selected from the group consisting of aluminates, antimonates, borates, gallates, carboranes, and halocarboranes. It is preferable that Further, the first photoacid generator may be represented by the formula: -S (Ph) 2 , -S + (Ph) 3 , -I (Ph) 2, and -I + (Ph) 3 [wherein Ph Represents a phenyl group. It is preferable that it consists of a compound which has at least 1 structure among the structures represented by this.
また、上記本発明の光導波路においては、前記クラッド層がノルボルネン系ポリマーを含有することが好ましい。 In the optical waveguide of the present invention, it is preferable that the cladding layer contains a norbornene-based polymer.
さらに、上記本発明の光導波路においては、前記コア部が前記クラッド層中の樹脂成分よりも相対的に高い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーを含有し、且つ、前記クラッド部が前記コア部に含有されるノルボルネン系ポリマーよりも相対的に低い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーを含有することが好ましい。 Furthermore, in the optical waveguide of the present invention, the core portion contains a norbornene polymer having a refractive index relatively higher than the resin component in the cladding layer, and the cladding portion is contained in the core portion. It is preferable to contain a norbornene polymer having a refractive index relatively lower than that of the norbornene polymer.
また、本発明の光導波路の製造方法は、下記工程(A)及び(B):
[工程(A)] コア層上に紫外線吸収成分を含有するクラッド層を形成する工程;
[工程(B)] クラッド層上にコア前駆体層を形成し、該コア前駆体層にフォトマスクを介して紫外光を照射し、紫外光の照射領域と非照射領域とにそれぞれクラッド部とコア部とを形成せしめてクラッド部とコア部とを有するコア層を形成する工程;
を含み、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層されている光導波路を得ることを特徴とする方法である。
Moreover, the manufacturing method of the optical waveguide of this invention is the following process (A) and (B):
[Step (A)] A step of forming a clad layer containing an ultraviolet absorbing component on the core layer;
[Step (B)] A core precursor layer is formed on the clad layer, and the core precursor layer is irradiated with ultraviolet light through a photomask, and the ultraviolet light irradiated region and the non-irradiated region are respectively coated with the cladding portion and Forming a core layer having a clad portion and a core portion by forming a core portion;
And obtaining an optical waveguide in which a plurality of core layers are laminated with a clad layer as an intermediate layer.
上記本発明の光導波路の製造方法においては、前記工程(A)及び(B)を実施する前に、基材上又は基材上に形成されたクラッド層上に、コア前駆体層を形成し、該コア前駆体層にフォトマスクを介して紫外光を照射し、紫外光の照射領域と非照射領域とにそれぞれクラッド部とコア部とを形成せしめて、クラッド部とコア部とを有するコア層を形成することが好ましい。 In the method for producing an optical waveguide of the present invention, a core precursor layer is formed on a base material or a clad layer formed on the base material before performing the steps (A) and (B). The core precursor layer is irradiated with ultraviolet light through a photomask, and a clad part and a core part are formed in an ultraviolet light irradiated area and a non-irradiated area, respectively. It is preferable to form a layer.
上記本発明の光導波路の製造方法においては、前記工程(A)が、コア層上に紫外線吸収剤を含有するクラッド層形成用ワニスを塗布してクラッド層を形成する工程であることが好ましく、コア層上に紫外線吸収剤を含有するクラッド層形成用ワニスを塗布した後に紫外光を照射してクラッド層を形成する工程であることがより好ましい。 In the method for producing an optical waveguide of the present invention, the step (A) is preferably a step of forming a clad layer by applying a clad layer forming varnish containing an ultraviolet absorber on the core layer, It is more preferable that the clad layer is formed by applying a clad layer forming varnish containing an ultraviolet absorber on the core layer and then irradiating with ultraviolet light.
上記本発明の光導波路の製造方法においては、前記コア前駆体層を形成する工程が、クラッド層上にコア層形成用ワニスを塗布してコア前駆体層を形成する工程であることが好ましい。 In the method for producing an optical waveguide of the present invention, the step of forming the core precursor layer is preferably a step of forming a core precursor layer by applying a core layer forming varnish on the cladding layer.
上記本発明の光導波路の製造方法においては、前記クラッド層形成用ワニスが、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出する第一の光酸発生剤と、第一のポリマーとを含有することが好ましい。 In the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, the varnish for forming a cladding layer has a first photoacid generator that has an absorption maximum wavelength in an ultraviolet region and releases an acid upon irradiation with ultraviolet light, It is preferable to contain a polymer.
上記本発明の光導波路の製造方法においては、前記第一の光酸発生剤の吸収極大波長が300〜400nmであることが好ましい。また、前記第一の光酸発生剤としては、アルミン酸塩、アンチモン酸塩、ホウ酸塩、ガリウム酸塩、カルボラン類及びハロカルボラン類からなる群から選択される少なくとも1種の光酸発生剤であることが好ましい。更に、前記第一の光酸発生剤としては、式:−S(Ph)2、−S+(Ph)3、−I(Ph)2及び−I+(Ph)3[前記式中、Phはフェニル基を示す。]で表される構造のうちの少なくとも1つの構造を有する化合物からなることが好ましい。 In the optical waveguide manufacturing method of the present invention, it is preferable that the absorption maximum wavelength of the first photoacid generator is 300 to 400 nm. The first photoacid generator is at least one photoacid generator selected from the group consisting of aluminates, antimonates, borates, gallates, carboranes, and halocarboranes. It is preferable that Further, the first photoacid generator may be represented by the formula: -S (Ph) 2 , -S + (Ph) 3 , -I (Ph) 2, and -I + (Ph) 3 [wherein Ph Represents a phenyl group. It is preferable that it consists of a compound which has at least 1 structure among the structures represented by this.
上記本発明の光導波路の製造方法においては、前記第一のポリマーが、重合性基を含有する側鎖を有するノルボルネン系ポリマーであることが好ましく、エポキシ基を含有する側鎖を有するノルボルネン系ポリマーであることがより好ましい。 In the method for producing an optical waveguide of the present invention, the first polymer is preferably a norbornene polymer having a side chain containing a polymerizable group, and the norbornene polymer having a side chain containing an epoxy group It is more preferable that
上記本発明の光導波路の製造方法においては、前記コア層形成用ワニスが、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出する第二の光酸発生剤と、前記第二の光酸発生剤が放出する酸によって離脱する離脱性基を含有する側鎖を有する第二のポリマーとを含有することが好ましい。 In the method for producing an optical waveguide of the present invention, the varnish for forming a core layer has a second photoacid generator that has an absorption maximum wavelength in an ultraviolet region and releases an acid upon irradiation with ultraviolet light, and the second photoacid generator. The photoacid generator preferably contains a second polymer having a side chain containing a leaving group that is released by the acid released.
上記本発明の光導波路の製造方法においては、前記第二のポリマーが、前記脱離性基を含有する側鎖を有するノルボルネン系ポリマーであることが好ましく、前記離脱性基としては、式:−O−、−Si−及び−O−Si−で表される構造のうちの少なくとも1つの構造を含有する基が好ましい。 In the method for producing an optical waveguide of the present invention, the second polymer is preferably a norbornene-based polymer having a side chain containing the leaving group, and the leaving group has the formula: − A group containing at least one of the structures represented by O-, -Si- and -O-Si- is preferable.
本発明によれば、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層された多層構造を有し、複雑なデザインの光配線を可能とし、情報信号の高速、高容量伝送化を可能とする光導波路を提供すること、並びに、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層された多層構造を有する複雑なデザインの光導波路を簡便な工程で効率よく製造することが可能な光導波路の製造方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, an optical fiber having a multilayer structure in which a plurality of core layers are laminated with a cladding layer as an intermediate layer, enabling optical wiring with a complicated design, and enabling high-speed and high-capacity transmission of information signals. Optical waveguide manufacturing method capable of providing a waveguide, and capable of efficiently manufacturing an optical waveguide with a complex design having a multilayer structure in which a plurality of core layers are laminated with a cladding layer as an intermediate layer in a simple process Can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.
図1は、本発明の光導波路の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。図1に示す光導波路1は、クラッド層10と、クラッド部11A及びコア部(導波路チャンネル)11Bを有するコア層11とを備え、2層のコア層11がクラッド層10を介して積層された構造を有する。このような構成により、コア部11Bが導光路として機能する。 FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a preferred embodiment of the optical waveguide of the present invention. The optical waveguide 1 shown in FIG. 1 includes a clad layer 10 and a core layer 11 having a clad portion 11A and a core portion (waveguide channel) 11B, and the two core layers 11 are laminated via the clad layer 10. Has a structure. With such a configuration, the core portion 11B functions as a light guide path.
クラッド層10は樹脂成分を含有してなる層である。 The clad layer 10 is a layer containing a resin component.
このようなクラッド層10中の樹脂成分としては、特に制限されず、光導波路中のクラッド層を形成させるために用いることが可能な公知のポリマーを適宜用いることができ、例えば、環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール等のポリマーや、これらのポリマーの1種又は2種以上を組み合わせたポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体、架橋体等が好適なものとして挙げられる。なお、このような樹脂成分を含有するクラッド層10を備える光導波路において、コア部11Bを導光路として十分に機能させるためには、クラッド層10の屈折率をコア部11Bの屈折率よりも低くする必要がある。そのため、クラッド層10中の樹脂成分としては、コア層11Bを形成する材料よりも屈折率が低い樹脂成分を選択して用いることが好ましい。 The resin component in the clad layer 10 is not particularly limited, and a known polymer that can be used for forming the clad layer in the optical waveguide can be appropriately used. For example, a cyclic olefin-based resin can be used. , Polymers such as acrylic resins, methacrylic resins, polycarbonates, polystyrenes, epoxy resins, polyamides, polyimides, polybenzoxazoles, polymer alloys combining one or more of these polymers, polymer blends (mixtures), A copolymer, a crosslinked body, etc. are mentioned as a suitable thing. In the optical waveguide including the cladding layer 10 containing such a resin component, the refractive index of the cladding layer 10 is lower than the refractive index of the core portion 11B in order to make the core portion 11B sufficiently function as a light guide. There is a need to. Therefore, as the resin component in the cladding layer 10, it is preferable to select and use a resin component having a lower refractive index than the material forming the core layer 11B.
このようなクラッド層10中の樹脂成分としては、可撓性、耐熱性、耐湿性の観点から、主鎖中に下記一般式(1): As a resin component in such a clad layer 10, from the viewpoint of flexibility, heat resistance, and moisture resistance, the following general formula (1) in the main chain:
で表される構造単位を有するノルボルネン系ポリマーを含有していることが好ましい。また、クラッド層10中の樹脂成分は、後述するクラッド形成用ワニス中の第一のポリマーに由来して形成される樹脂(例えば、第一のポリマーそのもの、第一のポリマーどうしの反応物、第一のポリマーとクラッド形成用ワニス中のモノマーや架橋剤等とが反応して形成される樹脂等)であることが好ましい。 It is preferable to contain the norbornene-type polymer which has a structural unit represented by these. The resin component in the clad layer 10 is a resin formed from a first polymer in a clad forming varnish described later (for example, the first polymer itself, a reaction product between the first polymers, One polymer and a resin formed by reacting a monomer, a cross-linking agent, etc. in the clad forming varnish are preferable.
さらに、クラッド層10中の樹脂成分の含有比率はクラッド層の全質量に対して80質量%〜99質量%であることが好ましい。このような比率が前記下限未満では、樹脂成分の特性に由来するクラッド層の特性が低下する傾向にあり、例えば、樹脂成分としてノルボルネン系ポリマーを用いた場合には、ノルボルネン系ポリマーの特性に由来するクラッド層の柔軟性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、UV吸収材や光酸発生剤成分を十分に添加することができないため、クラッド層のUV吸収性能や耐熱性が低下する傾向にある。 Furthermore, the content ratio of the resin component in the cladding layer 10 is preferably 80% by mass to 99% by mass with respect to the total mass of the cladding layer. If such a ratio is less than the lower limit, the properties of the cladding layer derived from the properties of the resin component tend to be reduced. For example, when a norbornene-based polymer is used as the resin component, it is derived from the properties of the norbornene-based polymer. On the other hand, if the upper limit is exceeded, UV absorbers and photoacid generator components cannot be sufficiently added, so that the UV absorption performance and heat resistance of the cladding layer are reduced. It tends to decrease.
また、クラッド層10は紫外線吸収成分を含有する層である。このような紫外線吸収成分としては、紫外線を吸収できるものであればよく特に制限されず、例えば、パラメトキシケイ皮酸2エチルヘキシル、パラジメチルアミノ安息香酸2エチルヘキシル、オキシベンゾン、4−tert−ブチル−4−メトキシ−ベンゾイルメタン等のUV吸収材や、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出する第一の光酸発生剤及び前記第一の光酸発生剤に由来する成分からなる群から選択される少なくとも1種の成分であってもよい。 The cladding layer 10 is a layer containing an ultraviolet absorbing component. Such an ultraviolet absorbing component is not particularly limited as long as it can absorb ultraviolet rays. For example, paramethoxycinnamic acid 2-ethylhexyl, paradimethylaminobenzoic acid 2-ethylhexyl, oxybenzone, 4-tert-butyl-4 -A UV absorber such as methoxy-benzoylmethane, a first photoacid generator having an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region and releasing an acid upon irradiation with ultraviolet light, and a component derived from the first photoacid generator It may be at least one component selected from the group consisting of
このような紫外線吸収成分としては、クラッド層の製造効率等の観点から、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出する第一の光酸発生剤、及び前記第一の光酸発生剤に由来する成分からなる群から選択される少なくとも1種の成分が好ましい。なお、ここにいう「第一の光酸発生剤に由来する成分」とは、第一の光酸発生剤が熱や光の照射等によって分解又は他の成分と反応して得られる成分であって、紫外領域に吸収極大波長を有する成分をいう。 As such an ultraviolet-absorbing component, from the viewpoint of the production efficiency of the cladding layer, etc., the first photoacid generator that has an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region and releases an acid upon irradiation with ultraviolet light, At least one component selected from the group consisting of components derived from a photoacid generator is preferred. As used herein, the “component derived from the first photoacid generator” is a component obtained by decomposing the first photoacid generator by heat or light irradiation or reacting with other components. The component having an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region.
また、このような第一の光酸発生剤としては、吸収極大波長が300〜400nmにあるものが好ましい。このような吸収極大波長が前記下限未満では通常の高圧水銀ランプやメタルハライドランプから照射される紫外線波長の下限未満となるため実質的に紫外線吸収能力を示さなくなり、クラッド層に紫外線吸収性能を発揮させることが困難となる傾向にある。他方、前記上限を超えると、クラッド層が可視光領域の光を吸収することになるため、光導波路位置を左右上下に精密に制御して積層するプロセスにおいて、下部の光導波路形状を上部からクラッド層を通して識別することが困難になり、製造工程が煩雑となる傾向にある。また、このような第一の光酸発生剤としては、吸収しきれなかった紫外光をクラッド層で散乱させて、より効率よくコア層の導波路パターンに紫外線による影響が及ばないようにすることが可能である観点から、紫外光の照射により着色するものがより好ましい。 Moreover, as such a 1st photo-acid generator, what has an absorption maximum wavelength in 300-400 nm is preferable. If the absorption maximum wavelength is less than the lower limit, it is less than the lower limit of the ultraviolet wavelength irradiated from a normal high-pressure mercury lamp or metal halide lamp, so that the ultraviolet absorption ability is not substantially exhibited, and the cladding layer exhibits ultraviolet absorption performance. Tend to be difficult. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the cladding layer absorbs light in the visible light region, so in the process of laminating by precisely controlling the position of the optical waveguide left and right and up and down, the lower optical waveguide shape is clad from the top It becomes difficult to identify through the layers, and the manufacturing process tends to be complicated. In addition, as such a first photoacid generator, ultraviolet light that could not be absorbed is scattered by the cladding layer so that the waveguide pattern of the core layer is not affected by the ultraviolet light more efficiently. From the viewpoint of being possible, it is more preferable to color by irradiation with ultraviolet light.
また、このような第一の光酸発生剤としては、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出することが可能なものであればよく、特に制限されないが、化学的な安定性とポリマー材料への溶解性の双方を両立させることが可能であるという観点から、アルミン酸塩、アンチモン酸塩、ホウ酸塩、ガリウム酸塩、カルボラン類、ハロカルボラン類が好ましく、例えば、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸塩、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ガリウム酸塩等が挙げられる。また、このような第一の光酸発生剤としては、市販の光酸発生剤を用いてもよい。このような光酸発生剤の市販品としては、例えば、Rhodia USA社から入手可能な「RHODORSIL(登録商標)PHOTOINITIATOR 2074(CAS番号第178233−72−2番)」、東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−372R((ジメチル(2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル)スルフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート:CAS番号第193957−54−9番))、みどり化学株式会社から入手可能な「MPI−103(CAS番号第87709−41−9番)」、東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−371(CAS番号第193957−53−8番)」、東洋合成工業株式会社から入手可能な「TTBPS−TPFPB(トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルフォニウムテトラキス(ペンタペンタフルオロフェニル)ボレート)」が挙げられる。なお、第一の光酸発生剤としてRHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を用いる場合、紫外光の照射手段として、高圧水銀ランプ又はメタルハライドランプを用いることが好ましい。これにより300nm未満の十分なエネルギーの紫外光を供給することができ、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を効率よく分解して酸を発生させることが可能となる。 The first photoacid generator is not particularly limited as long as it has an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region and can release an acid by irradiation with ultraviolet light. From the viewpoint that it is possible to achieve both high stability and solubility in a polymer material, aluminates, antimonates, borates, gallates, carboranes, and halocarboranes are preferable. , Hexafluoroantimonate, tetrakis (pentafluorophenyl) borate, tetrakis (pentafluorophenyl) gallate and the like. Moreover, as such a first photoacid generator, a commercially available photoacid generator may be used. As a commercial item of such a photoacid generator, for example, “RHODORSIL (registered trademark) PHOTOINITIATOR 2074 (CAS No. 178233-72-2)” available from Rhodia USA, available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Possible "TAG-372R ((dimethyl (2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl) sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate: CAS No. 193957-54-9)), from Midori Chemical Co., Ltd. Available "MPI-103 (CAS No. 87709-41-9)", "TAG-371 (CAS No. 193957-53-8)" available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd. "TTBPS-TPFPB (Tris (4-te rt-butylphenyl) sulfonium tetrakis (pentapentafluorophenyl) borate) ". When RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 is used as the first photoacid generator, it is preferable to use a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp as the ultraviolet light irradiation means. As a result, ultraviolet light with sufficient energy of less than 300 nm can be supplied, and RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 can be efficiently decomposed to generate an acid.
また、このような第一の光酸発生剤としては、その第一の光酸発生剤に由来する成分(前記第一の光酸発生剤が分解して得られる成分、前記第一の光酸発生剤が他の物質と反応して得られる成分)により十分に紫外光を吸収する機能を発揮させることができるという観点から、紫外光を吸収して赤外光や可視光に変換して光を放出することが可能な構造部分を含むものが好ましい。このような構造部分としては、例えば、式:−S(Ph)2;−S+(Ph)3;−I(Ph)2;−I+(Ph)3;で表される構造[前記式中、Phはフェニル基を示す。]等が挙げられる。 In addition, as such a first photoacid generator, a component derived from the first photoacid generator (a component obtained by decomposing the first photoacid generator, the first photoacid generator). From the standpoint that the function that the generator generates by reacting with other substances) can absorb UV light sufficiently, it absorbs UV light and converts it into infrared light or visible light. It is preferable to include a structural portion capable of releasing sucrose. Examples of such a structural moiety include a structure represented by the formula: -S (Ph) 2 ; -S + (Ph) 3 ; -I (Ph) 2 ; -I + (Ph) 3 ; Among them, Ph represents a phenyl group. ] Etc. are mentioned.
さらに、クラッド層中の紫外線吸収成分の含有比率は、クラッド層10の全質量に対して1質量%〜10質量%であることが好ましい。このような比率が前記下限未満では十分な紫外線吸収性能を付与することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えるとクラッド層そのものの屈折率が高くなり、コア層との屈折率差が低下するために光導波路内への光閉じ込めが不十分となる傾向にある。 Furthermore, the content ratio of the ultraviolet absorbing component in the cladding layer is preferably 1% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the cladding layer 10. If such a ratio is less than the lower limit, it tends to be difficult to provide sufficient ultraviolet absorption performance. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the refractive index of the cladding layer itself increases, and the refractive index difference from the core layer. Therefore, the optical confinement in the optical waveguide tends to be insufficient.
また、このようなクラッド層10は後述するクラッド層形成用ワニスにより得られる層であることが好ましく、後述する本発明の光導波路の製造方法において採用されている工程(A)を実施して得られる層であることがより好ましい。 Further, such a clad layer 10 is preferably a layer obtained by a clad layer forming varnish, which will be described later, and obtained by carrying out the step (A) employed in the optical waveguide manufacturing method of the present invention, which will be described later. More preferably, it is a layer to be formed.
また、クラッド層10の平均厚さZとしては特に限定されないが、1〜200μmであることが好ましく、5〜100μmであることがより好ましく、10〜60μmであることが更に好ましい。また、このようなクラッド層10の平均厚さZは、コア層11の平均厚さXの0.1〜1.5倍であることが好ましく、0.3〜1.25倍であることがより好ましい。クラッド層10の平均厚さZを前記範囲となるようにすることにより、光導波路1が不要に大型化(厚膜化)することを防止しつつ、クラッド層10としての機能がより十分に発揮される傾向にある。 The average thickness Z of the cladding layer 10 is not particularly limited, but is preferably 1 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm, and still more preferably 10 to 60 μm. Further, the average thickness Z of the clad layer 10 is preferably 0.1 to 1.5 times, and preferably 0.3 to 1.25 times the average thickness X of the core layer 11. More preferred. By making the average thickness Z of the clad layer 10 fall within the above range, the optical waveguide 1 is prevented from being unnecessarily enlarged (thickened), and the function as the clad layer 10 is more fully exhibited. Tend to be.
コア層11は樹脂成分を含有してなる層である。このようなコア層を形成する樹脂成分としては特に制限されず、光導波路のコア層を形成させるために用いることが可能な公知のポリマーを適宜用いることができ、例えば、環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール等のポリマーや、これらのポリマーの1種又は2種以上を組み合わせたポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体、架橋体等が好適なものとして挙げられる。なお、このようなコア層11中の樹脂成分とクラッド層10中の樹脂成分とは、同一のものを用いてもよいが、より容易に屈折率差を生じせしめることが可能であるという観点から、異なる種類のもの(主鎖が同一で側鎖の種類が異なるもの等も含む)であることが好ましい。 The core layer 11 is a layer containing a resin component. The resin component for forming such a core layer is not particularly limited, and a known polymer that can be used for forming the core layer of the optical waveguide can be appropriately used. For example, a cyclic olefin resin, an acrylic resin Polymers, methacrylic resins, polycarbonates, polystyrenes, epoxy resins, polyamides, polyimides, polybenzoxazoles, etc., and polymer alloys, polymer blends (mixtures), co-polymers combining one or more of these polymers A combination, a crosslinked body, etc. are mentioned as a suitable thing. Note that the resin component in the core layer 11 and the resin component in the clad layer 10 may be the same, but from the viewpoint that a difference in refractive index can be more easily generated. It is preferable that they are of different types (including those having the same main chain and different types of side chains).
また、コア層11中の樹脂成分としては、850nm近傍の波長領域の光線透過率に優れ、且つ耐熱性と柔軟性を兼ね備えているという観点から、主鎖中に上記一般式(1)で表される構造単位を有するノルボルネン系ポリマーを含有していることが好ましい。 The resin component in the core layer 11 is represented by the above general formula (1) in the main chain from the viewpoint of excellent light transmittance in a wavelength region near 850 nm and having both heat resistance and flexibility. It is preferable to contain a norbornene-based polymer having a structural unit.
さらに、このようなコア層11のコア部11B中の樹脂成分としては、コア部11Bを導光路としてより効率よく機能させるという観点から、クラッド層10中の樹脂成分よりも相対的に高い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーを用いることが好ましい。また、クラッド部11A中の樹脂成分としては、コア部11Bを導光路としてより効率よく機能させるという観点から、コア部11B中のノルボルネン系ポリマーよりも相対的に低い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーを含有することが好ましい。このような各部位におけるノルボルネン系ポリマーの屈折率差は、ポリマー中の繰り返し単位の種類を変更したり、同じ繰り返し単位を含有するポリマーであってもその繰り返し単位の含有比率を変更したりすること等によって調整することが可能である。 Further, the resin component in the core portion 11B of the core layer 11 has a refractive index relatively higher than that of the resin component in the cladding layer 10 from the viewpoint of causing the core portion 11B to function more efficiently as a light guide. It is preferable to use a norbornene-based polymer having Further, as a resin component in the clad part 11A, a norbornene polymer having a refractive index relatively lower than that of the norbornene polymer in the core part 11B is used from the viewpoint of allowing the core part 11B to function more efficiently as a light guide. It is preferable to contain. The difference in the refractive index of the norbornene-based polymer at each site may change the type of repeating unit in the polymer, or change the content ratio of the repeating unit even in a polymer containing the same repeating unit. It is possible to adjust by such as.
また、コア層11中の樹脂成分は、後述するコア形成用ワニス中の第二のポリマーに由来して形成される樹脂(例えば、第二のポリマーそのもの、第二のポリマーのどうしの反応物、第二のポリマーとコア形成用ワニス中のモノマーや架橋剤等とが反応して形成される樹脂等)であることが好ましい。また、コア層11は、後述するコア形成用ワニスにより得られる層であることが好ましく、後述する本発明の光導波路の製造方法において採用される工程(B)を実施して得られる層であることがより好ましい。 Further, the resin component in the core layer 11 is a resin formed from a second polymer in the core-forming varnish described later (for example, the second polymer itself, a reaction product between the second polymers, It is preferable that the second polymer and a resin or the like formed by the reaction of the monomer in the core-forming varnish, the crosslinking agent, or the like. Moreover, it is preferable that the core layer 11 is a layer obtained by the core formation varnish mentioned later, and is a layer obtained by implementing the process (B) employ | adopted in the manufacturing method of the optical waveguide of this invention mentioned later. It is more preferable.
コア層11の平均厚さXとしてはその用途に応じてその設計を適宜変更できるものであり、特に限定されないが、1〜200μmであることが好ましく、5〜100μmであることがより好ましく、10〜60μmであることが更に好ましい。また、コア部11Bの横断面形状としては特に制限されないが、略正方形状又は略矩形(略長方形)であることが好ましい。このようなコア部11Bの幅Yとしては、その用途に応じてその設計を適宜変更できるものであり、特に限定されないが、1〜200μmであることが好ましく、5〜100μmであることがより好ましく、10〜60μmであることが更に好ましい。また、コア部11Bは、直線状であっても途中で湾曲、分岐等してもよく、目的とする用途に応じてその形状を適宜変更することができる。 The average thickness X of the core layer 11 can be appropriately changed depending on its use and is not particularly limited, but is preferably 1 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm. More preferably, it is ˜60 μm. Further, the cross-sectional shape of the core portion 11B is not particularly limited, but is preferably substantially square or substantially rectangular (substantially rectangular). The width Y of the core portion 11B can be appropriately changed depending on its application and is not particularly limited, but is preferably 1 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm. More preferably, it is 10-60 micrometers. Further, the core portion 11B may be linear or may be curved or branched in the middle, and the shape can be appropriately changed according to the intended use.
また、コア層11中のコア部11Bは、クラッド部11A及びクラッド層10よりも相対的に高い屈折率を有する。このようなコア部11Bとクラッド部11Aとの屈折率差としては特に限定されないが、クラッド部11Aが樹脂成分を含有するものである場合には、0.3〜5.5%であることが好ましく、0.8〜2.2%であることがより好ましい。前記屈折率差が前記下限未満ではコア部により光を伝達する効果が低下する傾向にある。なお、ここにいう「屈折率差」としては、クラッド部11Aの屈折率をnAとし、コア部11Bの屈折率をnBとしたときに下記式:
屈折率差(%)={(nB/nA)−1}×100
を計算して求められる値を採用する。
In addition, the core part 11 </ b> B in the core layer 11 has a relatively higher refractive index than the cladding part 11 </ b> A and the cladding layer 10. The refractive index difference between the core part 11B and the clad part 11A is not particularly limited, but when the clad part 11A contains a resin component, it is 0.3 to 5.5%. Preferably, it is 0.8 to 2.2%. If the refractive index difference is less than the lower limit, the effect of transmitting light through the core portion tends to be reduced. The “refractive index difference” mentioned here is expressed by the following formula when the refractive index of the clad portion 11A is n A and the refractive index of the core portion 11B is n B :
Refractive index difference (%) = {(n B / n A ) −1} × 100
The value obtained by calculating is adopted.
また、このようなコア部11Bとクラッド層10との屈折率差としては、クラッド層10の屈折率がコア部11Bの屈折率よりも低ければよく特に限定されないが、クラッド層10が樹脂成分を含有する層である場合には、0.2〜20%であることが好ましく、0.5〜10%であることがより好ましい。前記屈折率差が前記下限未満ではコア部により光を伝達する効果が低下する傾向にある。 Further, the refractive index difference between the core portion 11B and the clad layer 10 is not particularly limited as long as the refractive index of the clad layer 10 is lower than the refractive index of the core portion 11B, but the clad layer 10 contains a resin component. When it is a layer to contain, it is preferable that it is 0.2 to 20%, and it is more preferable that it is 0.5 to 10%. If the refractive index difference is less than the lower limit, the effect of transmitting light through the core portion tends to be reduced.
また、本実施形態の光導波路1は、コア部11Bの屈折率が空気の屈折率よりも相対的に高くなっている。このようにコア層11が空気と接する層である場合にコア部11Bの屈折率を空気の屈折率よりも相対的に高くすることによって、コア部11Bを導光路としてより効率よく機能させることが可能である。 In the optical waveguide 1 of the present embodiment, the refractive index of the core portion 11B is relatively higher than the refractive index of air. Thus, when the core layer 11 is a layer in contact with air, the core portion 11B can function more efficiently as a light guide by making the refractive index of the core portion 11B relatively higher than the refractive index of air. Is possible.
また、コア部11Bが空気と接する場合においては、コア部11Bの屈折率を空気の屈折率よりも相対的に高くして、コア部11Bと空気との屈折率差を50〜60%とすることが好ましい。このような屈折率差が前記下限未満ではコア11Bの光を伝播する性能が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、光の散乱が増して光の伝搬損失が大きくなる傾向にある。 In addition, when the core portion 11B is in contact with air, the refractive index of the core portion 11B is relatively higher than the refractive index of air, and the difference in refractive index between the core portion 11B and air is 50-60%. It is preferable. When the difference in refractive index is less than the lower limit, the performance of propagating the light of the core 11B tends to decrease. On the other hand, when the upper limit is exceeded, light scattering increases and the light propagation loss tends to increase. .
さらに、このような光導波路1の好適な用途としては、コア部11Aの材料の光学特性等によっても異なるものであるため一概には言えないが、例えば、600〜1550nm程度の波長領域の光を使用したデータ通信において使用することが好ましい。また、使用時においては、各種基板上に光導波路1を設置して使用してもよい。更に、このような光導波路1は、使用目的等に応じて導体層等を適宜設けて使用してもよい。 Furthermore, the preferred use of such an optical waveguide 1 is different depending on the optical characteristics and the like of the material of the core portion 11A, and therefore cannot be generally stated. For example, light having a wavelength region of about 600 to 1550 nm is used. It is preferably used in the used data communication. In use, the optical waveguide 1 may be installed on various substrates. Further, such an optical waveguide 1 may be used by appropriately providing a conductor layer or the like according to the purpose of use or the like.
次に、このような図1に示す光導波路1を製造するための方法として好適に採用することが可能な本発明の光導波路の製造方法の好適な一実施形態について、図2〜図6を参照しながら説明する。 Next, with respect to a preferred embodiment of the optical waveguide manufacturing method of the present invention that can be suitably employed as a method for manufacturing the optical waveguide 1 shown in FIG. 1, FIGS. The description will be given with reference.
このような本発明の光導波路の製造方法の好適な一実施形態においては、基材上にコア層が形成された図2に示すようなコア層積層基材を準備した後、下記工程(A)及び(B):
[工程(A)] 前記コア層上に紫外線吸収成分を含有するクラッド層を形成する工程;
[工程(B)] 前記クラッド層上にコア前駆体層を形成し、該コア前駆体層にフォトマスクを介して紫外光を照射し、紫外光の照射領域と非照射領域とにそれぞれクラッド部とコア部とを形成せしめてクラッド部とコア部とを有するコア層を形成する工程;
を順に実施して、図1に示すような3層構造の光導波路1を製造する方法である。
In a preferred embodiment of the method for producing an optical waveguide of the present invention, after preparing a core layer laminated base material as shown in FIG. 2 in which a core layer is formed on the base material, the following step (A ) And (B):
[Step (A)] A step of forming a clad layer containing an ultraviolet absorbing component on the core layer;
[Step (B)] A core precursor layer is formed on the clad layer, the core precursor layer is irradiated with ultraviolet light through a photomask, and the clad portions are respectively applied to the ultraviolet light irradiation region and the non-irradiation region. Forming a core layer having a clad portion and a core portion by forming a core portion and a core portion;
In order, and manufacturing the optical waveguide 1 having a three-layer structure as shown in FIG.
先ず、前記コア層積層基材のコア層11上にクラッド層を形成する工程について説明する。このような工程は、コア層11上に紫外線吸収成分を含有するクラッド層10を形成する工程(工程(A))である。なお、図2に示すコア層積層基材は、基材20上にコア層11を積層させて得られるものであり、その製造方法については後述する。 First, the process of forming a clad layer on the core layer 11 of the core layer laminated substrate will be described. Such a process is a process (process (A)) of forming the clad layer 10 containing an ultraviolet absorbing component on the core layer 11. In addition, the core layer laminated base material shown in FIG. 2 is obtained by laminating the core layer 11 on the base material 20, and the manufacturing method thereof will be described later.
このようなクラッド層を形成させる工程(工程(A))においては、クラッド層形成用ワニスを用いてクラッド層を形成することが好ましい。このようなクラッド層形成用ワニスとしては、前記紫外線吸収剤と、第一のポリマーとを含有するものが好ましい。 In the step of forming such a cladding layer (step (A)), it is preferable to form the cladding layer using a cladding layer forming varnish. As such a varnish for forming a clad layer, one containing the ultraviolet absorber and the first polymer is preferable.
このような紫外線吸収剤としては、クラッド層形成後において、その紫外線吸収剤に由来する成分(前記紫外線吸収剤が分解して得られる成分、前記紫外線吸収剤が他の物質と反応して得られる成分及び前記紫外線吸収剤そのもの)が、クラッド層10中に存在する前記紫外線吸収成分となるものであればよく、特に制限されず、例えば、パラメトキシケイ皮酸2エチルヘキシル、パラジメチルアミノ安息香酸2エチルヘキシル、オキシベンゾン、4−tert−ブチル−4−メトキシ−ベンゾイルメタン等のUV吸収材や、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出する第一の光酸発生剤が挙げられる。このような紫外線吸収剤の中でも、より効率よくクラッド層を形成できるという観点から、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出する第一の光酸発生剤であることが好ましい。なお、このような第一の光酸発生剤は、上述の紫外線吸収成分として好適な第一の光酸発生剤と同様のものである。また、第一の光酸発生剤の好適なものは、紫外線吸収成分として好適な第一の光酸発生剤の好適なものと同様である。 As such an ultraviolet absorber, after the clad layer is formed, components derived from the ultraviolet absorber (components obtained by decomposing the ultraviolet absorber, obtained by reacting the ultraviolet absorber with other substances) The component and the ultraviolet absorber itself are not particularly limited as long as they become the ultraviolet absorbing component present in the clad layer 10, and examples thereof include 2 ethylhexyl paramethoxycinnamate, paradimethylaminobenzoic acid 2 Examples include UV absorbers such as ethylhexyl, oxybenzone, 4-tert-butyl-4-methoxy-benzoylmethane, and a first photoacid generator that has an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region and releases acid upon irradiation with ultraviolet light. It is done. Among such ultraviolet absorbers, from the viewpoint that a cladding layer can be formed more efficiently, it is the first photoacid generator that has an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region and releases an acid upon irradiation with ultraviolet light. preferable. In addition, such a 1st photoacid generator is the same as the 1st photoacid generator suitable as an above-mentioned ultraviolet absorption component. Moreover, the suitable thing of a 1st photoacid generator is the same as the suitable thing of a 1st photoacid generator suitable as an ultraviolet-ray absorption component.
また、前記第一のポリマーとしては、例えば、環状オレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等を含む)、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾールが挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体等)用いることができる。これらの中でも、上記式(1)で表される構造を主鎖中に有するノルボルネン系樹脂(ノルボルネン系ポリマー)を主として含有するものが好ましい。また、このようなノルボルネン系ポリマーとしては特に制限されず、クラッド層を形成する際に用いることが可能な公知のノルボルネン系ポリマーを適宜用いることができる。 Examples of the first polymer include cyclic olefin resins (including norbornene resins and benzocyclobutene resins), acrylic resins, methacrylic resins, polycarbonates, polystyrenes, epoxy resins, polyamides, polyimides, Polybenzoxazole can be used, and one or more of these can be used in combination (polymer alloy, polymer blend (mixture), copolymer, etc.). Among these, what mainly contains the norbornene-type resin (norbornene-type polymer) which has a structure represented by the said Formula (1) in a principal chain is preferable. Such a norbornene-based polymer is not particularly limited, and a known norbornene-based polymer that can be used when forming the cladding layer can be appropriately used.
このようなノルボルネン系ポリマーは耐熱性と密着性とのバランスに優れる傾向にあるため、これをクラッド層10の構成材料として使用した場合には、光導波路に導体層等を形成する場合等に加熱してもクラッド層10が軟化して変形することが十分に防止される傾向にある。また、このようなノルボルネン系ポリマーは、高い疎水性を有するためクラッド層10の吸水による寸法変化等が生じ難くなる傾向にある。更に、このようなノルボルネン系ポリマーは、その原料であるノルボルネン系モノマーが比較的安価で入手が容易であることからも好ましい。 Since such a norbornene-based polymer tends to have an excellent balance between heat resistance and adhesion, when this is used as a constituent material of the cladding layer 10, it is heated when a conductor layer or the like is formed in an optical waveguide. Even so, the cladding layer 10 tends to be sufficiently prevented from being softened and deformed. Further, since such norbornene-based polymer has high hydrophobicity, a dimensional change due to water absorption of the clad layer 10 tends not to occur. Further, such a norbornene-based polymer is preferable because a norbornene-based monomer as a raw material thereof is relatively inexpensive and easily available.
また、前記クラッド層形成用ワニスにおいて第一のポリマーに主としてノルボルネン系ポリマーを含有させることで、曲げ等の変形に対する耐性に優れ、繰り返し湾曲変形した場合でも、クラッド層10とコア層11との層間剥離が生じ難く、しかもクラッド層10の内部にマイクロクラックが発生することが十分に防止される傾向にある。また、コア層11にもノルボルネン系ポリマーを用いた場合には、クラッド層10とコア層11との密着性がより高度なものとなり、クラッド層10とコア層11との間における層間剥離をより十分に防止できる傾向にある。このようにノルボルネン系ポリマーを用いることによって、光導波路の光伝送性能を十分に維持しつつ耐久性に優れた光導波路を得ることが可能となる。 In addition, by including a norbornene polymer in the first polymer in the clad layer forming varnish, it is excellent in resistance to deformation such as bending, and even when repeatedly bent and deformed, the interlayer between the clad layer 10 and the core layer 11 Peeling is unlikely to occur, and the occurrence of microcracks in the cladding layer 10 tends to be sufficiently prevented. Further, when a norbornene-based polymer is also used for the core layer 11, the adhesion between the clad layer 10 and the core layer 11 becomes higher, and delamination between the clad layer 10 and the core layer 11 is further improved. It tends to be sufficiently prevented. By using the norbornene-based polymer in this way, it becomes possible to obtain an optical waveguide with excellent durability while maintaining the optical transmission performance of the optical waveguide sufficiently.
このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。また、このようなノルボルネン系ポリマーの中でも、耐熱性及び可撓性がより十分なものとなるという観点から、付加(共)重合体がより好ましい。 Examples of such norbornene-based polymers include (1) addition (co) polymers of norbornene monomers obtained by addition (co) polymerization of norbornene monomers, and (2) norbornene monomers and ethylene or α-olefins. (3) addition polymers such as addition copolymers with norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, and other monomers as required, (4) ring opening of norbornene-type monomers ( A (co) polymer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and ( (Co) polymer hydrogenated resin, (6) ring-opening copolymer of norbornene type monomer and non-conjugated diene or other monomer, and (co) polymerization if necessary And a ring-opening polymer such as a polymer obtained by hydrogenating the body. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers. Among such norbornene-based polymers, addition (co) polymers are more preferable from the viewpoint of sufficient heat resistance and flexibility.
また、このようなノルボルネン系ポリマーは、その設計に応じて公知のノルボルネン系のモノマーからモノマーを適宜選択して用いて、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカル又はカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等の公知の重合方法を採用して製造することができる。 Further, such a norbornene-based polymer may be selected appropriately from known norbornene-based monomers according to its design, and used in ring-opening metathesis polymerization (ROMP), a combination of ROMP and a hydrogenation reaction, radical or Manufactured using a known polymerization method such as polymerization using a cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, or polymerization using other polymerization initiators (for example, polymerization initiators of nickel and other transition metals). can do.
また、このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、ブチルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ブチルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、デシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、ブチルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ブチルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ブチルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、メチルグリシジルエーテルノルボルネンとのターポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、メチルグリシジルエーテルノルボルネン、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー、ブチルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、ブチルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー等が挙げられる。 Examples of such norbornene-based polymers include copolymers of butylbornene and methyl glycidyl ether norbornene, copolymers of hexyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, copolymers of decyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, butylbornene and acrylic acid 2 -Copolymer of (5-norbornenyl) methyl, copolymer of hexylnorbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, copolymer of decylnorbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, butylbornene and norbornenyl Copolymer with ethyltrimethoxysilane, hexylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane copolymer, decylnorbornene Copolymer of norbornenylethyltrimethoxysilane, copolymer of butylbornene and triethoxysilylnorbornene, copolymer of hexylnorbornene and triethoxysilylnorbornene, copolymer of decylnorbornene and triethoxysilylnorbornene, butylbornene and trimethoxysilylnorbornene A copolymer of hexyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene, a copolymer of decyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene, one of butylbornene, hexylnorbornene or decylnorbornene, 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, and norbornene Nylethyltrimethoxysilane, triethoxysilylnorbornene or trimethoxysilylnor A terpolymer with any of the runnes, butylbornene, hexylnorbornene or decylnorbornene with a terpolymer of 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate and methylglycidyl ether norbornene, with either butylbornene, hexylnorbornene or decylnorbornene , Terpolymers of methyl glycidyl ether norbornene, norbornenyl ethyl trimethoxysilane, triethoxysilyl norbornene or trimethoxysilyl norbornene, copolymers of butylbornene and diphenylmethylnorbornene methoxysilane, hexyl norbornene and diphenylmethylnorbornene methoxysilane Copolymer of decylnorbornene and diphenylmethylnorbornene Examples thereof include a copolymer of lanthanum, a copolymer of butylbornene and phenylethylnorbornene, a copolymer of hexylnorbornene and phenylethylnorbornene, and a copolymer of decylnorbornene and phenylethylnorbornene.
更に、このようなノルボルネン系ポリマーとしては、重合性基を含有する側鎖を有するノルボルネンの繰り返し単位、アリール基を含有する側鎖を有するノルボンネンの繰り返し単位、及び、アルキル基を側鎖に有するノルボンネン(アルキルノルボルネン)の繰り返し単位のうちの少なくとも1種を含むものが好ましく、重合性基を含有する側鎖を有するノルボルネンの繰り返し単位を少なくとも1種含有するものがより好ましい。 Further, as such a norbornene-based polymer, a norbornene repeating unit having a side chain containing a polymerizable group, a norbornene repeating unit having a side chain containing an aryl group, and a norbornene having an alkyl group in the side chain Those containing at least one of the repeating units of (alkylnorbornene) are preferable, and those containing at least one repeating unit of norbornene having a side chain containing a polymerizable group are more preferable.
このような重合性基を含有する側鎖を有するノルボルネンの繰り返し単位を含む場合には、クラッド層10中においてノルボルネン系ポリマー同士をその重合性基により直接または架橋剤を介して架橋させることや、コア層に用いるポリマーの種類等によってはコア層に用いるポリマーとノルボルネン系ポリマーとを架橋させること等が可能となり、クラッド層10自体の強度やクラッド層10とコア層との密着性の更なる向上を図ることが可能となる。このような側鎖の重合性基としては、反応性の観点から、エポキシ基、(メタ)アクリル基、および、アルコキシシリル基のうちの少なくとも1種が好ましく、着色性の観点から、エポキシ基が特に好ましい。すなわち、第一のポリマーとしてはエポキシ基を含有する側鎖を有するノルボルネン系ポリマーを用いることが特に好ましい。なお、前記ノルボルネン系ポリマーにおいては重合性基を側鎖に有するノルボルネンの繰り返し単位に関して、1種の繰り返し単位のみを含むものであってもよく、あるいは、それぞれ異なる重合成基を有する2種以上の繰り返し単位を含むものであってもよく、中でも、架橋密度をより向上させることができ、前記効果がより顕著となることから、それぞれ異なる重合性基を有する2種以上のノルボルネンの繰り返し単位を含むことが好ましい。 When the repeating unit of norbornene having a side chain containing such a polymerizable group is included, the norbornene polymers in the cladding layer 10 may be crosslinked directly or via a crosslinking agent with the polymerizable group, Depending on the type of polymer used in the core layer, the polymer used in the core layer and the norbornene-based polymer can be cross-linked, and the strength of the clad layer 10 itself and the adhesion between the clad layer 10 and the core layer are further improved. Can be achieved. As such a side chain polymerizable group, at least one of an epoxy group, a (meth) acryl group, and an alkoxysilyl group is preferable from the viewpoint of reactivity, and an epoxy group is preferable from the viewpoint of colorability. Particularly preferred. That is, it is particularly preferable to use a norbornene-based polymer having a side chain containing an epoxy group as the first polymer. In the norbornene-based polymer, the norbornene repeating unit having a polymerizable group in the side chain may contain only one type of repeating unit, or two or more types each having a different polysynthetic group. It may contain a repeating unit. Among them, the crosslinking density can be further improved, and the above effect becomes more remarkable. Therefore, the repeating unit contains two or more kinds of norbornene repeating units each having a different polymerizable group. It is preferable.
また、前記ノルボルネン系ポリマーがアリール基を含む側鎖を有するノルボンネンの繰り返し単位を含む場合には、アリール基は極めて高い疎水性を有するため、吸水によるクラッド層10の寸法変化等を防止できる傾向にある。また、アリール基は脂溶性(親油性)に優れるため、コア層に用いられるポリマーとの親和性を向上させることができ、これによりクラッド層10とコア層との間での層間剥離を防止することが可能となり、より耐久性に優れた光導波路を得ることが可能となる。 In addition, when the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a side chain containing an aryl group, the aryl group has extremely high hydrophobicity, and therefore tends to prevent a change in dimensions of the cladding layer 10 due to water absorption. is there. In addition, since the aryl group is excellent in fat solubility (lipophilicity), the affinity with the polymer used in the core layer can be improved, thereby preventing delamination between the clad layer 10 and the core layer. Thus, it becomes possible to obtain an optical waveguide with higher durability.
さらに、前記ノルボルネン系ポリマーがアルキルノルボルネンの繰り返し単位を含む場合には、600〜1550nm程度の波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れる傾向にあるとともに、ノルボルネン系ポリマーの柔軟性が高くなってクラッド層10により高いフレキシビリティ(可撓性)を付与できる傾向にある。なお、このようなアルキルノルボルネンの繰り返し単位中の側鎖のアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよく、また、置換基を有していてもよい。このようなアルキル基としては特に制限されないが、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。また、前記アルキル基が有していてもよい置換基としては特に制限されないが、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。 Furthermore, when the norbornene-based polymer contains an alkylnorbornene repeating unit, the transmittance for light in the wavelength region of about 600 to 1550 nm (particularly in the wavelength region near 850 nm) tends to be excellent. The flexibility tends to be high, and the cladding layer 10 tends to be provided with high flexibility (flexibility). The alkyl group in the side chain in the repeating unit of such an alkylnorbornene may be either linear or branched, and may have a substituent. The alkyl group is not particularly limited, but is methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl. Group, octyl group, nonyl group, decyl group and the like. The substituent that the alkyl group may have is not particularly limited, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, and a naphthyl group.
また、このようなアルキルノルボルネンの繰り返し単位中の側鎖のアルキル基の炭素数は特に制限されないが1〜20(より好ましくは3〜12)であることがより好ましい。このような炭素数が前記下限未満では、ポリマーから可撓性が損なわれ、柔軟性を要求される用途への適用が困難になる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ポリマーの耐熱性が低下する傾向にある。なお、このようなアルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、比較的屈折率の高いアリール基を含む側鎖を有するノルボンネンの繰り返し単位を更に含む場合においても、クラッド層の屈折率の上昇を防止することが可能となる。 Further, the number of carbon atoms of the side chain alkyl group in the repeating unit of such an alkylnorbornene is not particularly limited, but is more preferably 1 to 20 (more preferably 3 to 12). If the number of carbon atoms is less than the lower limit, flexibility from the polymer tends to be impaired, and application to applications that require flexibility tends to be difficult. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the heat resistance of the polymer Tend to decrease. By including such a repeating unit of alkyl norbornene, even when the repeating unit of norbornene having a side chain containing an aryl group having a relatively high refractive index is further included, an increase in the refractive index of the cladding layer is prevented. It becomes possible.
また、このようなノルボルネン系ポリマーの中でも、アルキル基を側鎖に有するノルボルネンの繰り返し単位(アルキルノルボルネンの繰り返し単位)と、重合性基を含有する側鎖を有するノルボルネンの繰り返し単位とを含有するものがより好ましく、中でも、アルキルノルボルネンの繰り返し単位とエポキシ基を含有する側鎖を有するノルボルネンの繰り返し単位と含有する下記一般式(2): Among such norbornene-based polymers, those containing a norbornene repeating unit having an alkyl group in the side chain (an alkylnorbornene repeating unit) and a norbornene repeating unit having a side chain containing a polymerizable group Among them, the following general formula (2) containing a repeating unit of alkylnorbornene and a repeating unit of norbornene having a side chain containing an epoxy group:
[式中、Rはアルキル基を表し、aは0〜3の整数を表し、bは1〜3の整数を表し、p及びqは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ20以下の整数を示す。]
で表される構造を有するノルボルネン系ポリマーがより好ましい。なお、前記一般式(2)中においてRで表されるアルキル基は前記アルキルノルボルネンの繰り返し単位中の側鎖のアルキル基と同様のものである。
[Wherein, R represents an alkyl group, a represents an integer of 0 to 3, b represents an integer of 1 to 3, p and q may be the same or different, and each represents 20 or less. Indicates an integer. ]
A norbornene-based polymer having a structure represented by: In addition, the alkyl group represented by R in the said General formula (2) is the same as the alkyl group of the side chain in the repeating unit of the said alkyl norbornene.
このような一般式(2)で表される繰り返し単位を有するノルボルネン系ポリマーの中でも、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、aおよびbがそれぞれ1である化合物(例えば、ブチルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー)がより好ましい。 Among the norbornene-based polymers having the repeating unit represented by the general formula (2), compounds in which R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms and a and b are each 1 (for example, butylbornene and methyl More preferred are copolymers of glycidyl ether norbornene, copolymers of hexyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, and copolymers of decyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene.
また、第一のポリマーに主としてノルボルネン系ポリマーを用いる場合において、第一のポリマー中のノルボルネン系ポリマーの含有比率は80〜100質量%であることが好ましく、95〜100質量%であることがより好ましい。このような含有比率が前記下限未満では、ノルボルネン系ポリマーを用いることにより得られる効果が十分に得られなくなる傾向にある。 In the case where a norbornene polymer is mainly used as the first polymer, the content ratio of the norbornene polymer in the first polymer is preferably 80 to 100% by mass, and more preferably 95 to 100% by mass. preferable. When such a content ratio is less than the lower limit, the effect obtained by using the norbornene-based polymer tends to be insufficient.
また、前記クラッド層形成用ワニスにおいては、前記紫外線吸収剤及び前記第一のポリマーの他に、必要に応じて、モノマー、プロカタリスト、増感剤、酸化防止剤を更に含有させてもよい。 Moreover, in the said varnish for clad layer formation, you may further contain a monomer, a procatalyst, a sensitizer, and antioxidant other than the said ultraviolet absorber and said 1st polymer as needed.
このようなモノマーとしては、前記第一のポリマーをマトリックスとして、紫外光の照射により反応して反応物を形成するような化合物が好ましい。このようなモノマーに由来する反応物としては、モノマーが第一のポリマー(マトリックス)中で重合して形成されたポリマー(重合体)、第一のポリマー同士を架橋する架橋構造、第一のポリマーに重合して第一のポリマーから分岐した分岐構造(ブランチポリマーや側鎖)等が挙げられる。 As such a monomer, a compound that forms a reaction product by reacting with the irradiation of ultraviolet light using the first polymer as a matrix is preferable. The reactant derived from such a monomer includes a polymer (polymer) formed by polymerizing the monomer in the first polymer (matrix), a crosslinked structure that crosslinks the first polymers, and the first polymer. And a branched structure (branched polymer or side chain) branched from the first polymer by polymerization.
また、このようなモノマーとしては、架橋性モノマーを含むものを用いることが好ましい。これによりクラッド層10において、架橋性モノマーを介して少なくとも一部のノルボルネン系ポリマー同士を架橋させることが可能となる。また、クラッド層10の形成に用いるポリマーの種類等によっては、クラッド層10中のノルボルネン系ポリマーとコア層の形成に用いるポリマーとを架橋させることも可能となる。このような架橋製モノマーとしては、公知のモノマーを適宜用いることができる。 Moreover, it is preferable to use what contains a crosslinkable monomer as such a monomer. Thereby, in the clad layer 10, at least some of the norbornene-based polymers can be crosslinked through the crosslinkable monomer. In addition, depending on the type of polymer used for forming the cladding layer 10, the norbornene-based polymer in the cladding layer 10 and the polymer used for forming the core layer can be cross-linked. As such a crosslinking monomer, a known monomer can be appropriately used.
また、このようなモノマーとしては光導波路の形成に用いることが可能なものであればよく特に限定されないが、例えば、ノルボルネン系モノマー、アクリル酸(メタクリル酸)系モノマー、エポキシ系モノマー、スチレン系モノマー等が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、モノマーとしては、耐熱性及び柔軟性に優れる光導波路が得られるという観点から、ノルボルネン系モノマーを用いるのが好ましい。ここにいう「ノルボルネン系モノマー」とは上記式(1)で表される構造を骨格中に少なくとも1つ有するモノマーをいう。 Such a monomer is not particularly limited as long as it can be used for forming an optical waveguide. For example, a norbornene monomer, an acrylic acid (methacrylic acid) monomer, an epoxy monomer, and a styrene monomer Etc., and one or more of these can be used in combination. Among these, as the monomer, it is preferable to use a norbornene-based monomer from the viewpoint that an optical waveguide having excellent heat resistance and flexibility can be obtained. The “norbornene monomer” here refers to a monomer having at least one structure represented by the above formula (1) in the skeleton.
このようなノルボルネン系モノマーは、上記式(1)で表される構造に置換基が結合したものであってもよい。このような置換基としては特に制限されるものではないが、例えば、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、直鎖状又は分岐鎖状のアルケニル基、直鎖状又は分岐鎖状のアルキニル基、直鎖状又は分岐鎖状のシクロアルキル基、直鎖状又は分岐鎖状のシクロアルケニル基、直鎖状又は分岐鎖状のアリール基、直鎖状又は分岐鎖状のアラルキル基であり、直鎖状又は分岐鎖状のアルキリデニル基、ハイドロカルビル基、ハロハイドロカルビル基、パーハロハイドロカルビル基等が挙げられる。このようなノルボルネン系モノマーとしては、例えば、プロピルノルボルネン、ヘキシルノルボルネン等を挙げることができる。 Such a norbornene-based monomer may have a substituent bonded to the structure represented by the above formula (1). Such a substituent is not particularly limited, and examples thereof include a linear or branched alkyl group, a linear or branched alkenyl group, and a linear or branched alkynyl group. A linear or branched cycloalkyl group, a linear or branched cycloalkenyl group, a linear or branched aryl group, a linear or branched aralkyl group, Examples thereof include a linear or branched alkylidenyl group, a hydrocarbyl group, a halohydrocarbyl group, and a perhalohydrocarbyl group. Examples of such norbornene-based monomers include propyl norbornene and hexyl norbornene.
また、このようなノルボルネン系モノマーは、複数のノルボルネン環が有機基を介して結合したものであってもよい。このような有機基としては、特に制限されないが、例えば下記式:−(CH2)n−;−(CH2)n−O−(CH2)n−;−Ar−;又は;−(CH2)n−O−Si(X)2−O−(CH2)n−[式中、nは1〜10の整数を示し、Arは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素を示し、Xは、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよい芳香族炭化水素のうちのいずれかを示す。]で表される基が挙げられる。なお、このような有機基を介して結合した複数のノルボルネン環は、それぞれ上記置換基を有していてもよい。また、このようなノルボルネン系モノマーとしては、例えば、ビス−ノルボルネンメトキシジメチルシラン、ビス−ノルボルネンメトキシジエチルシラン、ビス−ノルボルネンメトキシジフェニルシラン等が挙げられる。 Further, such a norbornene-based monomer may be one in which a plurality of norbornene rings are bonded via an organic group. Examples of such an organic group is not particularly limited, for example, the following formula :-( CH 2) n - ;-( CH 2) n -O- (CH 2) n -; - Ar-; or ;-( CH 2) n -O-Si (X ) 2 -O- (CH 2) n - [ wherein, n represents an integer of 1 to 10, Ar is an aromatic hydrocarbon which may have a substituent X represents an alkyl group which may have a substituent and an aromatic hydrocarbon which may have a substituent. ] Is represented. In addition, the several norbornene ring couple | bonded through such an organic group may have the said substituent, respectively. Examples of such norbornene-based monomers include bis-norbornene methoxydimethylsilane, bis-norbornene methoxydiethylsilane, and bis-norbornenemethoxydiphenylsilane.
なお、このようなモノマーとしては、国際公開第2005/052641号パンフレットに記載されているモノマーを用いることができる。 In addition, as such a monomer, the monomer described in the international publication 2005/052641 pamphlet can be used.
また、前記プロカタリストは、前記モノマーの反応(重合反応、架橋反応等)を開始させ得る物質であり、紫外光の照射により活性化した光酸発生剤の作用により、活性化温度が変化する物質である。このようなプロカタリスト(触媒前駆体ともいう)としては、紫外光の照射に伴って活性化温度が変化(上昇又は低下)するものであればよく、特に制限されないが、紫外光の照射に伴って活性化温度が低下するものがより好ましい。このようなプロカタリストによって、光導波路の調製時に他の層に不要な熱が加わるような加熱を施す必要がなくなり、調製時の加熱処理により光導波路の特性(光伝送性能)が低下することを十分に防止できる。 The procatalyst is a substance that can initiate the reaction of the monomer (polymerization reaction, crosslinking reaction, etc.), and the substance whose activation temperature changes due to the action of a photoacid generator activated by irradiation with ultraviolet light. It is. Such a procatalyst (also referred to as a catalyst precursor) is not particularly limited as long as the activation temperature changes (increases or decreases) with irradiation with ultraviolet light, but is not limited with irradiation with ultraviolet light. More preferably, the activation temperature is lowered. With such a procatalyst, it is not necessary to perform heating that adds unnecessary heat to other layers during the preparation of the optical waveguide, and the characteristics (optical transmission performance) of the optical waveguide deteriorate due to the heat treatment during the preparation. It can be sufficiently prevented.
このようなプロカタリストとしては、下記一般式(Ia)及び(Ib)で表わされる化合物の少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適に用いられる。
(E(R)3)2Pd(Q)2 ・・・(Ia)
[(E(R)3)aPd(Q)(LB)b]p[WCA]r ・・・(Ib)
前記一般式(Ia)及び(Ib)において、それぞれ、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(又はその同位体の1つ)又は炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレート及びジチオカルボキシレートからなる群から選択されるアニオン配位子を表す。また、一般式(Ib)において、LBは、ルイス塩基を表し、WCAは、弱配位アニオンを表し、aは1〜3の整数を表し、bは0〜2の整数を表し、aとbとの合計は1〜3であり、p及びrは、パラジウムカチオンと弱配位アニオンとの電荷のバランスをとる数を表す。
As such a procatalyst, those containing (mainly) at least one of the compounds represented by the following general formulas (Ia) and (Ib) are preferably used.
(E (R) 3 ) 2 Pd (Q) 2 ... (Ia)
[(E (R) 3 ) a Pd (Q) (LB) b ] p [WCA] r (Ib)
In the general formulas (Ia) and (Ib), E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15, and E represents an element selected from Group 15 of the periodic table. R represents a hydrogen atom (or one of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, and Q represents an anion coordination selected from the group consisting of carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate Represents a child. In general formula (Ib), LB represents a Lewis base, WCA represents a weakly coordinating anion, a represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, and a and b And p and r represent numbers that balance the charge between the palladium cation and the weakly coordinated anion.
前記一般式(Ia)に従う典型的なプロカタリストとしては、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2、Pd(O2CCMe3)2(P(Cy)3)2、Pd(OAc)2(P(Cp)3)2、Pd(O2CCF3)2(P(Cy)3)2、Pd(O2CC6H5)3(P(Cy)3)2が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。ここで、Cpはシクロペンチル(cyclopentyl)基を表し、Cyはシクロヘキシル基を表す。 Typical procatalysts according to the general formula (Ia) include Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCMe 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cp) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCF 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CC 6 H 5 ) 3 (P (Cy) 3 ) 2 may be mentioned, but is not limited thereto. Here, Cp represents a cyclopentyl group, and Cy represents a cyclohexyl group.
また、前記一般式(Ib)で表されるプロカタリストとしては、p及びrが、それぞれ1及び2の整数うちのいずれかである化合物が好ましい。前記一般式(Ib)に従う典型的なプロカタリストとしては、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2が挙げられる。ここで、Cyはシクロヘキシル基を表し、Acはアセチル基を表す。 Moreover, as a procatalyst represented by the said general formula (Ib), the compound whose p and r are either one of the integers of 1 and 2, respectively is preferable. A typical procatalyst according to the general formula (Ib) includes Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 . Here, Cy represents a cyclohexyl group, and Ac represents an acetyl group.
また、前記増感剤は、紫外光に対する光酸発生剤の感度を増大して、その活性化(反応又は分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、その活性化に適する波長に紫外光の波長を変化させる機能を有するものである。このような増感剤としては、光酸発生剤の感度や増感剤の吸収のピーク波長等に応じて適宜選択され、特に限定されないが、例えば、9,10−ジブトキシアントラセン(CAS番号第76275−14−4番)のようなアントラセン類、キサントン類、アントラキノン類、フェナントレン類、クリセン類、ベンツピレン類、フルオラセン類(fluoranthenes)、ルブレン類、ピレン類、インダンスリーン類、チオキサンテン−9−オン類(thioxanthen−9−ones)が挙げられる。増感剤の具体例としては、2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、4−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、フェノチアジン(phenothiazine)が挙げられる。これらの増感剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。なお、9,10−ジブトキシアントラセン(DBA)は、川崎化成工業株式会社から入手が可能である。 The sensitizer increases the sensitivity of the photoacid generator to ultraviolet light, reduces the time and energy required for activation (reaction or decomposition), and emits ultraviolet light at a wavelength suitable for the activation. It has a function to change the wavelength of. Such a sensitizer is appropriately selected according to the sensitivity of the photoacid generator and the peak wavelength of absorption of the sensitizer, and is not particularly limited. For example, 9,10-dibutoxyanthracene (CAS No. 76275-14-4) anthracenes, xanthones, anthraquinones, phenanthrenes, chrysene, benzpyrenes, fluoranthenes, rubrenes, pyrenes, indanthrines, thioxanthene-9- Thioxanthen-9-ones. Specific examples of the sensitizer include 2-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 4-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, and phenothiazine. It is done. These sensitizers can be used alone or in combination of two or more. In addition, 9,10-dibutoxyanthracene (DBA) can be obtained from Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd.
さらに、前記酸化防止剤はフリーラジカルの発生やポリマーの自然酸化を防止して得られた光導波路の特性の向上を図ることができるものである。このような酸化防止剤としては、Ciba Specialty Chemicals社から入手可能なCiba(登録商標)IRGANOX(登録商標)1076及びCiba IRGAFOS(登録商標)168が好適に用いられる。また、他の酸化防止剤として、例えば、Ciba Irganox(登録商標)129、Ciba Irganox 1330、Ciba Irganox 1010、Ciba Cyanox(登録商標)1790、Ciba Irganox(登録商標)3114、Ciba Irganox 3125を用いることもできる。 Further, the antioxidant can improve the characteristics of the optical waveguide obtained by preventing the generation of free radicals and the natural oxidation of the polymer. As such an antioxidant, Ciba (R) IRGANOX (R) 1076 and Ciba IRGAFOS (R) 168 available from Ciba Specialty Chemicals are preferably used. In addition, as other antioxidants, for example, Ciba Irganox (registered trademark) 129, Ciba Irganox 1330, Ciba Irganox 1010, Ciba Cyanox (registered trademark) 1790, Ciba Irganox (registered trademark) 3114, Ciba Ix it can.
なお、前記クラッド層形成用ワニスには、形成させるクラッド層の効果を損なわない範囲で、クラッド層の形成させる際に用いることが可能な公知の他の添加剤(例えば、架橋剤、消泡剤、密着助剤等)を適宜含有させてもよい。 In the clad layer forming varnish, other known additives (for example, a crosslinking agent and an antifoaming agent) that can be used for forming the clad layer within a range that does not impair the effect of the clad layer to be formed. , Adhesion aids, etc.) may be included as appropriate.
また、前記クラッド層形成用ワニスの製造方法としては特に制限されないが、例えば、溶媒中にクラッド層形成用ワニスの材料(紫外線吸収剤、第一のポリマー、モノマー、プロカタリスト、増感剤、酸化防止剤等)を溶解してクラッド層形成用ワニスを製造する方法が挙げられる。このような溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)等のエーテル系溶媒;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒;ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;トルエン、キシレン、ベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒;ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒;酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒;ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒が挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The method for producing the clad layer forming varnish is not particularly limited. For example, the material for the clad layer forming varnish (ultraviolet absorber, first polymer, monomer, procatalyst, sensitizer, oxidizing agent in a solvent) And a method for producing a varnish for forming a cladding layer by dissolving an inhibitor or the like. Examples of such a solvent include diethyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), tetrahydropyran (THP), anisole, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), Ether solvents such as diethylene glycol ethyl ether (carbitol); cellosolv solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, phenyl cellosolve; aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, pentane, heptane, cyclohexane; toluene, xylene, benzene, mesitylene Aromatic hydrocarbon solvents such as pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene, methylpyrrolidone and other aromatic heterocyclic compounds solvents; N, N-dimethylformamide (DMF) Amide solvents such as N, N-dimethylacetamide (DMA); Halogen compound solvents such as dichloromethane, chloroform and 1,2-dichloroethane; Ester solvents such as ethyl acetate, methyl acetate and ethyl formate; Dimethyl sulfoxide (DMSO) ) And sulfur compound solvents such as sulfolane. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
このようなクラッド層形成用ワニス中の紫外線吸収剤の含有量としては特に制限されないが1〜10質量%であることが好ましく、1〜3質量%であることがより好ましい。このような紫外線吸収剤の含有量が前記下限未満では、形成されるクラッド層10に十分な紫外線吸収性能を付与することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、クラッド層そのものの屈折率が高くなり、コア層との屈折率差が低下するために光導波路内への光閉じ込めが不十分となる傾向にある。 Although it does not restrict | limit especially as content of the ultraviolet absorber in such a varnish for clad layer formation, it is preferable that it is 1-10 mass%, and it is more preferable that it is 1-3 mass%. If the content of such an ultraviolet absorber is less than the lower limit, it tends to be difficult to impart sufficient ultraviolet absorption performance to the clad layer 10 to be formed. On the other hand, if the content exceeds the upper limit, the clad layer itself Therefore, the optical confinement in the optical waveguide tends to be insufficient.
また、前記クラッド層形成用ワニス中の第一のポリマーの含有比率としては特に制限されないが、5〜40質量%であることが好ましく、10〜35質量%であることがより好ましい。第一のポリマーの含有比率が前記下限未満では、粘度が低すぎるために所望の厚みのクラッド層を形成することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、粘度が高すぎて塗布時に泡を巻き込み易くなり、製造効率が低下する傾向にある。 The content ratio of the first polymer in the clad layer forming varnish is not particularly limited, but is preferably 5 to 40% by mass, and more preferably 10 to 35% by mass. If the content ratio of the first polymer is less than the lower limit, the viscosity is too low and it tends to be difficult to form a cladding layer having a desired thickness. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the viscosity is too high. It becomes easy to entrain bubbles at the time of application, and the production efficiency tends to decrease.
さらに、前記クラッド層形成用ワニスの粘度(常温)は特に制限されず、後述する塗布法及び所望の膜厚に応じて適宜調整することができる。このようなクラッド層形成用ワニスの粘度(常温)としては100〜10000cPであることが好ましく、150〜5000cPであることがより好ましく、200〜3500cPであることが更に好ましい。 Furthermore, the viscosity (normal temperature) of the varnish for forming a clad layer is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to a coating method described later and a desired film thickness. Such a clad layer forming varnish has a viscosity (normal temperature) of preferably 100 to 10000 cP, more preferably 150 to 5000 cP, and still more preferably 200 to 3500 cP.
また、このようなクラッド層形成用ワニスを用いてクラッド層10を形成させる方法としては、例えば、コア層上にクラッド層形成用ワニスを塗布して、コア層上に紫外線吸収成分を含有するクラッド層10を形成する方法(I)、予めクラッド層形成用ワニスを用いてクラッド層のフィルム材料(クラッドフィルム材料)を形成して、そのクラッドフィルム材料をコア層上に積層させる方法(II)等が挙げられる。このような方法の中でも、コア層上に直接クラッド層を作成することができ、工程をより簡略化できるという観点から、コア層上にクラッド層形成用ワニスを塗布して、コア層上に紫外線吸収成分を含有するクラッド層10を形成する方法を採用することが好ましい。 Further, as a method of forming the clad layer 10 using such a clad layer forming varnish, for example, a clad layer forming varnish is applied on the core layer, and the clad containing an ultraviolet absorbing component on the core layer Method (I) for forming layer 10, method (II) for forming a clad layer film material (clad film material) in advance using a clad layer forming varnish, and laminating the clad film material on the core layer, etc. Is mentioned. Among these methods, a clad layer can be directly formed on the core layer, and from the viewpoint that the process can be further simplified, a clad layer forming varnish is applied on the core layer and ultraviolet rays are applied on the core layer. It is preferable to employ a method of forming the clad layer 10 containing an absorbing component.
このような方法(I)において、クラッド層形成用ワニスを塗布する方法としては、特に限定されず、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。 In such a method (I), the method of applying the clad layer forming varnish is not particularly limited, and examples thereof include a doctor blade method, a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, and a curtain. Examples of the method include a coating method and a die coating method.
また、クラッド層形成用ワニスを塗布することで形成される塗膜の厚みとしては、光導波路の設計に応じて適宜変更できるものであり、特に限定されないが、乾燥前の状態で5〜200μm程度、好ましくは15〜125μm程度とすればよい。 Further, the thickness of the coating film formed by applying the clad layer forming varnish can be appropriately changed according to the design of the optical waveguide, and is not particularly limited, but is about 5 to 200 μm in the state before drying. Preferably, the thickness may be about 15 to 125 μm.
また、このような方法(I)においては、クラッド層形成用ワニスを塗布して塗膜を形成した後に、前記塗膜から少なくとも一部の溶媒を除去することが好ましい。このような溶媒を除去する工程(溶媒除去工程)としては、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、自然乾燥、加熱する方法、減圧下において放置する方法、不活性ガスを吹付ける(ブロー)方法、乾燥機を用いて溶媒を蒸発させる方法が挙げられる。このようにして少なくとも一部の溶媒を除去することで乾燥塗膜を得ることが可能となる。 Moreover, in such a method (I), it is preferable to remove at least a part of the solvent from the coating film after coating the clad layer forming varnish to form the coating film. As the step of removing the solvent (solvent removal step), a known method can be appropriately employed. For example, natural drying, a method of heating, a method of leaving under reduced pressure, or blowing an inert gas ( (Blow) method and a method of evaporating the solvent using a dryer. In this way, a dry coating film can be obtained by removing at least a part of the solvent.
さらに、前記方法(I)においては、前記クラッド層形成用ワニスを塗布した後に紫外光を照射してクラッド層10を形成することが好ましい。このような紫外光照射工程を実施することで、前記クラッド層形成用ワニス中の前記紫外光吸収剤として第一の光酸発生剤を用い、第一のポリマーとしてエポキシ基を含有する側鎖を有するノルボルネン系ポリマーを用いた場合に、第一の光酸発生剤から酸を放出させることができ、かかる酸により第一のポリマー中のエポキシ基の開裂を引き起こすことが可能となり、これにより第一のポリマー同士を架橋させたり、コア層との密着性を向上させたりすることが可能となる。また、このような光酸発生剤の開裂および発生した酸により、クラッド材料中に含まれる分子の共役長が変化するため、結果的にクラッドフィルム材料を着色することが可能となり、これにより紫外線成分を吸収しやすくなる傾向にある。なお、このような紫外光照射工程は、前記溶媒除去工程の後に実施することが好ましい。 Furthermore, in the said method (I), it is preferable to form the clad layer 10 by irradiating ultraviolet light after apply | coating the said varnish for clad layer formation. By carrying out such an ultraviolet light irradiation step, the first photoacid generator is used as the ultraviolet light absorber in the clad layer forming varnish, and the side chain containing an epoxy group as the first polymer is used. When the norbornene-based polymer is used, the acid can be released from the first photoacid generator, and the acid can cause cleavage of the epoxy group in the first polymer. It is possible to crosslink the polymers of each other and to improve the adhesion to the core layer. In addition, the cleavage length of the photoacid generator and the generated acid change the conjugate length of the molecules contained in the cladding material. As a result, it is possible to color the cladding film material, which results in an ultraviolet component. Tends to be absorbed easily. In addition, it is preferable to implement such an ultraviolet light irradiation process after the said solvent removal process.
また、このような紫外光照射工程における紫外光としては200〜400nmにピーク波長を有することが好ましく、300〜400nmにピーク波長を有することがより好ましい。このような紫外光のピーク波長が前記下限未満では紫外光の照射時間が長くなり生産性に乏しくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると可視光領域で感光してしまうため、化学的安定性に乏しくなる傾向にある。 Moreover, it is preferable that it has a peak wavelength in 200-400 nm as an ultraviolet light in such an ultraviolet light irradiation process, and it is more preferable to have a peak wavelength in 300-400 nm. If the peak wavelength of such ultraviolet light is less than the lower limit, the irradiation time of ultraviolet light tends to be long and the productivity tends to be poor. It tends to be scarce.
さらに、このような紫外光の照射量としては100〜9000mJ/cm2であることが好ましく、200〜6000mJ/cm2であることがより好ましい。前記紫外光の照射量が前記下限未満ではクラッド層を十分に形成することが困難になる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、クラッド層の化学的劣化が進行し易くなる傾向にある。また、このような紫外光Lを照射するための光源としては特に制限されず、公知の光源(例えば高圧水銀ランプなど)を適宜用いることができる。 Furthermore, it is preferred that the irradiation dose of such ultraviolet light is 100~9000mJ / cm 2, more preferably 200~6000mJ / cm 2. If the irradiation amount of the ultraviolet light is less than the lower limit, it tends to be difficult to sufficiently form a cladding layer. On the other hand, if it exceeds the upper limit, chemical degradation of the cladding layer tends to proceed easily. Moreover, it does not restrict | limit especially as a light source for irradiating such ultraviolet light L, A well-known light source (For example, a high pressure mercury lamp etc.) can be used suitably.
なお、前記第一の光酸発生剤が熱によっても酸を発生するタイプのものである場合には紫外光照射工程を実施する代わりに、加熱する工程を実施して第一の光酸発生剤から酸を放出させて、前記紫外光照射工程と同様の効果を得てもよい。このような加熱の際の条件としては特に制限されないが、不活性ガス雰囲気下、150〜200℃、1〜2時間の条件で加熱することが好ましい。 In addition, when the first photoacid generator is of a type that generates acid even by heat, instead of performing the ultraviolet light irradiation step, a heating step is performed to perform the first photoacid generator. The same effect as that in the ultraviolet light irradiation step may be obtained by releasing acid from. The conditions for such heating are not particularly limited, but it is preferable to heat under an inert gas atmosphere at 150 to 200 ° C. for 1 to 2 hours.
また、前記クラッド層形成用ワニスがモノマー及びプロカタリストを含有する場合には、前記乾燥工程及び/又は紫外光照射工程(又は加熱工程)を実施した後に、加熱して前記モノマーを重合させてクラッドフィルム材料を形成してもよい。このような加熱条件は特に制限されず、用いたモノマーやプロカタリストの種類等に応じて加熱条件を適宜調整すればよい。 Further, when the clad layer forming varnish contains a monomer and a procatalyst, after the drying step and / or the ultraviolet light irradiation step (or heating step), heating is performed to polymerize the monomer and the clad A film material may be formed. Such heating conditions are not particularly limited, and the heating conditions may be appropriately adjusted according to the type of monomer or procatalyst used.
また、前記クラッドフィルム材料は、フィルム材料形成用の支持基材上にクラッド層形成用ワニスを塗布してフィルムを形成し、そのフィルムを前記支持基材から剥離することにより得ることができる。このような支持基材としては特に制限されず、フィルム材料を形成する際に用いることが可能な公知の基材を適宜用いることができ、例えば、シリコン基板、二酸化ケイ素基板、ガラス基板、石英基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が用いられる。また、このようなクラッドフィルム材料の製造方法としては、前記支持基材上にクラッド層形成用ワニスを塗布し、支持基材上にクラッド層10を形成した後に、これを支持基材から剥離してクラッドフィルム材料とすればよく、コア層上にクラッド層形成用ワニスを塗布する代わりに前記支持基材上にクラッド層形成用ワニスを塗布すること、並びに基材からフィルム材料を剥離すること以外は、上述のクラッド層10を製造する方法(I)と同様の方法を採用することができる。 Moreover, the said clad film material can be obtained by apply | coating the varnish for clad layer formation on the support base material for film material formation, forming a film, and peeling the film from the said support base material. Such a supporting substrate is not particularly limited, and a known substrate that can be used when forming a film material can be used as appropriate. For example, a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a glass substrate, a quartz substrate can be used. Polyethylene terephthalate (PET) film or the like is used. In addition, as a method for producing such a clad film material, a clad layer forming varnish is applied on the support base material, and after forming the clad layer 10 on the support base material, it is peeled off from the support base material. Except that the clad layer forming varnish is applied on the supporting substrate instead of the clad layer forming varnish on the core layer, and the film material is peeled off from the substrate. The same method as the method (I) for manufacturing the clad layer 10 described above can be adopted.
このようにして、クラッド層形成用ワニスを用いてクラッド層を形成することで、得られるクラッド層は、クラッド層形成用ワニス中の樹脂(好ましくは第一のポリマー)に由来する樹脂成分並びに前記紫外線吸収剤に由来する紫外線吸収成分を含有する層となる。 Thus, by forming a clad layer using the clad layer forming varnish, the resulting clad layer has a resin component derived from the resin (preferably the first polymer) in the clad layer forming varnish and the above-mentioned The layer contains an ultraviolet absorbing component derived from the ultraviolet absorber.
次に、図3に示す2層積層基材のクラッド層10上にコア層11を形成する工程について説明する。このようなコア層11を形成する工程は、クラッド層10上にコア前駆体層13を形成し、コア前駆体層13にフォトマスク21を介して紫外光を照射し、紫外光の照射領域と非照射領域とにそれぞれクラッド部とコア部とを形成せしめてコア層を形成する工程である(工程(B))。 Next, the process of forming the core layer 11 on the clad layer 10 of the two-layer laminated substrate shown in FIG. 3 will be described. In the step of forming the core layer 11, the core precursor layer 13 is formed on the clad layer 10, and the core precursor layer 13 is irradiated with ultraviolet light through the photomask 21. This is a step of forming a core layer by forming a cladding portion and a core portion in the non-irradiated region, respectively (step (B)).
このような工程(B)においては、先ず、クラッド層10上にコア前駆体層を形成する。これにより、図3に示す2層積層基材のクラッド層10上にコア前駆体層13が積層された図4に示す3層積層基材を得る。 In such a step (B), first, a core precursor layer is formed on the cladding layer 10. Thereby, the three-layer laminated substrate shown in FIG. 4 in which the core precursor layer 13 is laminated on the clad layer 10 of the two-layer laminated substrate shown in FIG. 3 is obtained.
このようなコア前駆体層を形成する工程においては、コア層形成用ワニスを用いてコア前駆体層を形成することが好ましい。このようなコア層形成用ワニスとしては、紫外光の照射により屈折率が変化する材料を含有するものであればよく特に制限されず、後述するマスクを介した紫外光の照射によりコア部及びクラッド部を形成させることが可能な公知の材料を含有するものを適宜用いることができる。 In the step of forming such a core precursor layer, it is preferable to form the core precursor layer using a core layer forming varnish. Such a core layer forming varnish is not particularly limited as long as it contains a material whose refractive index changes upon irradiation with ultraviolet light, and the core portion and the clad by irradiation with ultraviolet light through a mask to be described later. What contains the well-known material which can form a part can be used suitably.
このようなコア層形成用ワニスは、保管時の化学的安定性と使用時の反応性の両立をより確実に図ることができるという観点から、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出する第二の光酸発生剤と、前記第二の光酸発生剤が放出する酸によって主鎖から離脱する離脱性基(離脱性ぺンダントグループ)を含有する側鎖を有する第二のポリマーとを含有することが好ましい。 Such a varnish for forming a core layer has an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region and is irradiated with ultraviolet light from the viewpoint of more reliably achieving both chemical stability during storage and reactivity during use. And a second photoacid generator that releases an acid by the second photoacid generator and a side chain containing a leaving group (leaving pendant group) that is released from the main chain by the acid released by the second photoacid generator. It is preferable to contain two polymers.
このようなコア層形成用ワニスに含有させる第二の光酸発生剤は、紫外領域に吸収極大波長を有し且つ紫外光照射により酸を放出することができるものであればよく、特に制限されず、前述の第一の光酸発生剤と同様のものを好適に用いることができる。また、第二の光酸発生剤として好適なものは、前述の第一の光酸発生剤の好適なものと同様のものである。 The second photoacid generator contained in such a core layer forming varnish is not particularly limited as long as it has an absorption maximum wavelength in the ultraviolet region and can release an acid by irradiation with ultraviolet light. However, the same thing as the above-mentioned 1st photo-acid generator can be used suitably. Moreover, a suitable thing as a 2nd photo-acid generator is the same as the suitable thing of the above-mentioned 1st photo-acid generator.
このようなコア層形成用ワニスに含有させる前記離脱性基を有する第二のポリマーとしては、透明性が十分に高く(無色透明であり)、且つ、光酸発生剤が放出する酸(好ましくはプロトン)の作用により離脱性基が側鎖から離脱(切断)して、その屈折率が変化(好ましくは低下)するポリマーを含有することが好ましい。 As the second polymer having the leaving group to be contained in such a varnish for forming a core layer, the transparency is sufficiently high (colorless and transparent) and the acid released by the photoacid generator (preferably It is preferable to contain a polymer in which the leaving group is detached (cut) from the side chain by the action of (proton) and its refractive index changes (preferably decreases).
このような離脱性基としては、光酸発生剤が放出する酸により比較的容易に離脱するという観点から、その分子構造中に、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものが好ましい。このような離脱性基の中でも、離脱によりポリマーの屈折率を低下させることが可能であるという観点から、−Si−ジフェニル構造(式:−Si(Ph)2[式中、Phはフェニル基を示す]で表される構造)及び−O−Si−ジフェニル構造(式:−O−Si(Ph)2[式中、Phはフェニル基を示す]で表される構造)のうちの少なくとも一方の構造を含む基が好ましい。 As such a leaving group, from the viewpoint that it is relatively easily released by the acid released from the photoacid generator, in its molecular structure, -O- structure, -Si-aryl structure and -O-Si- Those having at least one of the structures are preferred. Among these leaving groups, from the viewpoint that the refractive index of the polymer can be lowered by leaving, -Si-diphenyl structure (formula: -Si (Ph) 2 [wherein Ph represents a phenyl group) And a —O—Si-diphenyl structure (formula: —O—Si (Ph) 2 [wherein Ph represents a phenyl group]). Groups containing a structure are preferred.
また、前記離脱性基を含有する側鎖としては、前記離脱性基を含有するものであればよく特に制限されないが、例えば、式:−(CH2)n−CH(CF3)2−O−Si(R1)3;−(CH2)n−CH(CF3)2−O−CH2−O−CH3;−(CH2)n−CH(CF3)2−O−C(O)−O−C(R1)3;−(CH2)n−C(CF3)2−OH;−(CH2)nC(O)NH2;−(CH2)nC(O)Cl;−(CH2)nC(O)OR1;−(CH2)n−OR1;−(CH2)n−OC(O)R1;−(CH2)n−C(O)R1;−(CH2)n−OC(O)OR1;−(CH2)nSi(R1)3;−(CH2)nSi(OR1)3;−(CH2)n−O−Si(R1)3;−(CH2)nC(O)OR2;で表される基などが挙げられる。なお、このような式中のnはそれぞれ0〜10の整数であることが好ましく、R1は同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素、直鎖又は分岐のC1−C20のアルキル基、直鎖又は分岐のC1−C20のハロゲン化又はパーハロゲン化アルキル基、直鎖又は分岐のC2−C10アルケニル基、直鎖又は分岐のC2−C10アルキニル基、C5−C12のシクロアルキル基、C6−C14のアリール基、C6−C14のハロゲン化又はパーハロゲン化アリール基及びC7−C24のアラルキル基のうちのいずれかであることが好ましく、R2は、式:−C(CH3)3;−Si(CH3)3;CH(R3)OCH2CH3;−CH(R3)OC(CH3)3;で表される基や環状基のうちのいずれかであることが好ましい。なお、式中:R3は水素原子または直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を示す。 Further, the side chain containing the leaving group is not particularly limited as long as it contains the leaving group, and for example, the formula: — (CH 2 ) n —CH (CF 3 ) 2 —O -Si (R 1) 3 ;-( CH 2) n -CH (CF 3) 2 -O-CH 2 -O-CH 3 ;-( CH 2) n -CH (CF 3) 2 -O-C ( O) -O-C (R 1 ) 3 ;-( CH 2) n -C (CF 3) 2 -OH ;-( CH 2) n C (O) NH 2 ;-( CH 2) n C (O ) Cl ;-( CH 2) n C (O) OR 1 ;-( CH 2) n-OR 1 ;-( CH 2) n -OC (O) R 1 ;-( CH 2) n -C (O ) R 1 ;-( CH 2) n -OC (O) OR 1 ;-( CH 2) n Si (R 1) 3 ;-( CH 2) n Si (OR 1) 3; - CH 2) n -O-Si ( R 1) 3 ;-( CH 2) n C (O) OR 2; such a group represented the like. In addition, it is preferable that each n in such a formula is an integer of 0 to 10, and R 1 may be the same or different, and each of hydrogen, linear or branched C 1 -C 20 alkyl group, a linear or halogenated or perhalogenated alkyl group branched C 1 -C 20, linear or branched C 2 -C 10 alkenyl group, a linear or branched C 2 -C 10 alkynyl group, C cycloalkyl groups 5 -C 12, aryl group of C 6 -C 14, be any of the halogenated or aralkyl group perhalogenated aryl, and C 7 -C 24 of C 6 -C 14 Preferably, R 2 is represented by the formula: —C (CH 3 ) 3 ; —Si (CH 3 ) 3 ; CH (R 3 ) OCH 2 CH 3 ; —CH (R 3 ) OC (CH 3 ) 3 ; One of a group or a cyclic group It is preferable that In the formula, R 3 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group.
また、このような離脱性基を含有する側鎖としては、酸により脱離性基をより効率よく脱離させることが可能となるという観点から、式:−(CH2)n−O−Si(R1)3又は式:−(CH2)n−Si(R1)3で表される基であることがより好ましい。なお、このような式中のn及びR1は前記したものと同義である。また、このような式で表される側鎖の中でも、式中のR1のうちの少なくとも2つがフェニル基であることが更に好ましい。なお、このような脱離性基を含有する側鎖を有する第二のポリマーは、ポリマー中に前記脱離性基を含有する側鎖を有する繰り返し単位を少なくとも1種含有していればよく、前記脱離性基を含有する側鎖を有する繰り返し単位の2種以上を含有していているものであってもよい。 Moreover, as a side chain containing such a leaving group, from the viewpoint that the leaving group can be more efficiently removed by an acid, the formula: — (CH 2 ) n —O—Si A group represented by (R 1 ) 3 or a formula: — (CH 2 ) n —Si (R 1 ) 3 is more preferable. Incidentally, n and R 1 in such expressions are synonymous with those described above. Moreover, among the side chains represented by such a formula, it is more preferable that at least two of R 1 in the formula are phenyl groups. The second polymer having a side chain containing such a leaving group may contain at least one repeating unit having a side chain containing the leaving group in the polymer. It may contain two or more repeating units having a side chain containing the leaving group.
また、第二のポリマーとしては、例えば、前記脱離性基を含有する側鎖を有する、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾールが挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体等)用いることができる。また、このような第二のポリマーとしては、前記式(1)で表される構造を主鎖に有するノルボルネン系樹脂(ノルボルネン系ポリマー)を主として含有することが好ましい。このように、第二のポリマーとして前記脱離性基を含有する側鎖を有するノルボルネン系ポリマーを用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有する光導波路を得ることが可能となる。また、このようなノルボルネン系ポリマーにより、吸水による寸法変化等を生じ難い光導波路を得ることが可能となる。 Examples of the second polymer include cyclic olefin resins such as norbornene resins and benzocyclobutene resins, acrylic resins, methacrylic resins, polycarbonates, which have a side chain containing the leaving group. Examples thereof include polystyrene, epoxy resin, polyamide, polyimide, and polybenzoxazole, and one or more of these can be used (polymer alloy, polymer blend (mixture), copolymer, etc.). The second polymer preferably mainly contains a norbornene-based resin (norbornene-based polymer) having a structure represented by the formula (1) in the main chain. Thus, by using a norbornene-based polymer having a side chain containing the leaving group as the second polymer, an optical waveguide having excellent optical transmission performance and heat resistance can be obtained. In addition, such a norbornene-based polymer makes it possible to obtain an optical waveguide that is less likely to undergo dimensional changes due to water absorption.
さらに、このようなノルボルネン系ポリマーとしては、単独の繰り返し単位を有するもの(ホモポリマー)、2つ以上のノルボルネン系繰り返し単位を有するもの(コポリマー)のいずれであってもよい。このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、又は他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。 Further, the norbornene-based polymer may be either a polymer having a single repeating unit (homopolymer) or a polymer having two or more norbornene-based repeating units (copolymer). Examples of such norbornene-based polymers include (1) addition (co) polymers of norbornene monomers obtained by addition (co) polymerization of norbornene monomers, and (2) norbornene monomers and ethylene or α-olefins. (3) addition polymers such as addition copolymers with norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, and other monomers as required, (4) ring opening of norbornene-type monomers ( A (co) polymer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and ( A resin obtained by hydrogenating a (co) polymer, (6) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and a non-conjugated diene, or another monomer, and, if necessary, the (co) polymer And a ring-opening polymer such as a polymer obtained by hydrogenation. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.
また、このようなノルボルネン系ポリマーとしては、前記離脱性基を有する側鎖を有するノルボルネンの繰り返し単位を有するものであればよいが、前記第一のポリマーよりも相対的に屈折率が高いノルボルネン系ポリマーを用いることが好ましい。第一のポリマーよりも相対的に屈折率が高いノルボルネン系ポリマーを用いることにより、コア部を形成した際に、コア部がより優れた光伝送性能を有するものとなる傾向にある。 Such a norbornene-based polymer may be any norbornene-based polymer that has a repeating unit of norbornene having a side chain having the leaving group, but has a relatively higher refractive index than the first polymer. It is preferable to use a polymer. By using a norbornene-based polymer having a refractive index relatively higher than that of the first polymer, when the core part is formed, the core part tends to have better optical transmission performance.
また、このようなノルボルネン系ポリマーにおいては、前記離脱性基を有する側鎖を有するノルボルネンの繰り返し単位の他に、アルキル基を側鎖に有するノルボルネン(アルキルノルボルネン)の繰り返し単位を含有することが好ましい。このようなアルキルノルボルネンの繰り返し単位は第一のポリマーにおいて説明したものと同様のものである。 Such a norbornene-based polymer preferably contains a norbornene repeating unit having an alkyl group in the side chain in addition to the norbornene repeating unit having a side chain having a leaving group. . Such alkyl norbornene repeating units are the same as those described in the first polymer.
また、このような離脱性基を有するノルボルネン系ポリマーとしては、下記一般式(3): Moreover, as a norbornene-type polymer which has such a leaving group, following General formula (3):
[式中、Rはアルキル基を表し、Zは前記離脱性基を含有する側鎖を示し、X及びYは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ70以下の整数を示す。]
で表される構造を有するノルボルネン系ポリマーがより好ましい。なお、前記一般式(3)中においてRで表されるアルキル基は前記アルキルノルボルネンの繰り返し単位中の側鎖のアルキル基と同様のものである。
[Wherein, R represents an alkyl group, Z represents a side chain containing the leaving group, and X and Y may be the same or different and each represents an integer of 70 or less. ]
A norbornene-based polymer having a structure represented by: In addition, the alkyl group represented by R in the said General formula (3) is the same as the alkyl group of the side chain in the repeating unit of the said alkyl norbornene.
また、このようなノルボルネン系ポリマーは、その設計に応じて公知のノルボルネン系のモノマーから適宜モノマーを選択して用いて、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカル又はカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等の公知の重合方法を採用して製造することができる。 Further, such a norbornene-based polymer may be selected appropriately from known norbornene-based monomers according to its design, and used in ring-opening metathesis polymerization (ROMP), a combination of ROMP and a hydrogenation reaction, a radical or Manufactured using a known polymerization method such as polymerization using a cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, or polymerization using other polymerization initiators (for example, polymerization initiators of nickel and other transition metals). can do.
さらに、第二のポリマーに主としてノルボルネン系ポリマーを用いる場合において、第二のポリマー中のノルボルネン系ポリマーの含有比率は80〜100質量%であることが好ましく、95〜100質量%であることがより好ましい。このような含有比率が前記下限未満では、ノルボルネン系ポリマーを用いることにより得られる効果が十分に得られなくなる傾向にある。 Further, when a norbornene-based polymer is mainly used as the second polymer, the content ratio of the norbornene-based polymer in the second polymer is preferably 80 to 100% by mass, and more preferably 95 to 100% by mass. preferable. When such a content ratio is less than the lower limit, the effect obtained by using the norbornene-based polymer tends to be insufficient.
また、このようなコア層形成用ワニスにおいては、前記第二の光酸吸収剤及び第二のポリマーの他に、モノマー、プロカタリスト、増感剤、酸化防止剤を更に含有させることが好ましい。このようなモノマー、プロカタリスト、増感剤、酸化防止剤は、前記クラッド層形成用ワニスにおいて説明したものと同様のものを好適に用いることができる。また、前記コア層形成用ワニスには、形成させるコア層の効果を損なわない範囲で、コア層を形成させる際に用いることが可能な公知の他の添加剤(例えば、架橋剤、消泡剤、密着助剤等)を適宜含有させてもよい。 Moreover, in such a varnish for forming a core layer, it is preferable to further contain a monomer, a procatalyst, a sensitizer, and an antioxidant in addition to the second photoacid absorber and the second polymer. As such monomers, procatalysts, sensitizers, and antioxidants, the same ones as described in the cladding layer forming varnish can be preferably used. The core layer-forming varnish has other known additives (for example, a crosslinking agent and an antifoaming agent) that can be used for forming the core layer within a range that does not impair the effect of the core layer to be formed. , Adhesion aids, etc.) may be included as appropriate.
また、このようなコア層形成用ワニスの製造方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、紫外線吸収剤の代わりに第二の光酸発生剤を用い且つ第一のポリマーの代わりに第二のポリマーを用いる以外は前述のクラッド層形成用ワニスの製造方法と同様の方法を採用することができる。 Further, the method for producing such a varnish for forming a core layer is not particularly limited, and a known method can be adopted as appropriate. A second photoacid generator is used instead of the ultraviolet absorber, and the first method is used. A method similar to the method of manufacturing the varnish for forming a clad layer described above can be adopted except that the second polymer is used instead of the polymer.
さらに、このようなコア層形成用ワニス中の第二の光酸発生剤の含有量としては特に制限されないが1〜10質量%であることが好ましく、2〜5質量%であることがより好ましい。このような第二の光酸発生剤の含有量が前記下限未満では、十分に酸が発生せず、効率よく反応を進行させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると導波路としての光の損失が増加する傾向にある。 Further, the content of the second photoacid generator in the core layer forming varnish is not particularly limited, but is preferably 1 to 10% by mass, and more preferably 2 to 5% by mass. . If the content of the second photoacid generator is less than the lower limit, the acid is not sufficiently generated, and it tends to be difficult to proceed the reaction efficiently. The loss of light as a waveguide tends to increase.
また、前記コア層形成用ワニス中の第二のポリマーの含有比率としては特に制限されないが、70〜95質量%であることが好ましく、75〜85質量%であることがより好ましい。第二のポリマーの含有比率が前記下限未満では、屈折率を十分に変調させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えるとワニスの粘度上昇が著しく、ろ過が困難となる傾向にある。 Further, the content ratio of the second polymer in the core layer forming varnish is not particularly limited, but is preferably 70 to 95% by mass, and more preferably 75 to 85% by mass. If the content ratio of the second polymer is less than the lower limit, it tends to be difficult to sufficiently modulate the refractive index, whereas if the upper limit is exceeded, the viscosity of the varnish tends to increase significantly, and filtration tends to be difficult. is there.
さらに、前記コア層形成用ワニスの粘度(常温)は特に制限されず、後述する塗布法及び所望の膜厚に応じて適宜調整することができる。このようなコア層形成用ワニスの粘度(常温)としては100〜10000cPであることが好ましく、150〜5000cPであることがより好ましく、200〜3500cPであることが更に好ましい。 Furthermore, the viscosity (normal temperature) of the varnish for forming the core layer is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to a coating method described later and a desired film thickness. The viscosity (normal temperature) of such a varnish for forming a core layer is preferably 100 to 10000 cP, more preferably 150 to 5000 cP, and still more preferably 200 to 3500 cP.
また、このようなコア層形成用ワニスを用いてコア前駆体層を形成する方法としては、例えば、クラッド層10上にコア層形成用ワニスを塗布して、クラッド層10上にコア前駆体層13を形成する方法(i)、予めコア層形成用ワニスを用いてコア層のフィルム材料(コアフィルム材料)を形成して、そのコアフィルム材料をクラッド層上に積層させて、クラッド層10上にコア前駆体層13を形成する方法(ii)等が挙げられる。このような方法の中でも、クラッド層上に直接クラッド層を作成することができ、工程をより簡略化できるという観点から前記方法(i)を採用することが好ましい。 Moreover, as a method of forming the core precursor layer using such a core layer forming varnish, for example, the core layer forming varnish is applied on the cladding layer 10 and the core precursor layer is applied on the cladding layer 10. 13, a film material for the core layer (core film material) is formed in advance using a varnish for forming a core layer, and the core film material is laminated on the clad layer. (Ii) etc. which form the core precursor layer 13 in the above. Among such methods, it is preferable to employ the method (i) from the viewpoint that the clad layer can be directly formed on the clad layer and the process can be simplified.
このような方法(i)において、コア層形成用ワニスをクラッド層10上に塗布する方法としては、前述のクラッド層形成用ワニスの塗布方法と同様の方法を採用することができる。このようにして、クラッド層上にコア層形成用ワニスを塗布することでコア前駆体層13を形成することができる。 In such a method (i), as a method for applying the core layer forming varnish onto the clad layer 10, the same method as the method for applying the clad layer forming varnish described above can be employed. In this manner, the core precursor layer 13 can be formed by applying the core layer forming varnish on the clad layer.
また、このような方法(i)を採用してコア前駆体層13を形成する際においては、コア層形成用ワニスを塗布した後に、その塗膜から少なくとも一部の溶媒を除去し、前記塗膜を乾燥せしめてコア前駆体層13を形成することが好ましい。このような溶媒を除去する工程(溶媒除去工程)としては、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、自然乾燥、加熱する方法、減圧下において放置する方法、不活性ガスを吹付ける(ブロー)方法、乾燥機を用いて溶媒を蒸発させる方法が挙げられる。 Further, when the core precursor layer 13 is formed by adopting such a method (i), after applying the core layer forming varnish, at least a part of the solvent is removed from the coating film, and the coating is performed. The core precursor layer 13 is preferably formed by drying the film. As the step of removing the solvent (solvent removal step), a known method can be appropriately employed. For example, natural drying, a method of heating, a method of leaving under reduced pressure, or blowing an inert gas ( (Blow) method and a method of evaporating the solvent using a dryer.
また、前記コアフィルム材料は、フィルム材料形成用の支持基材上にコア層形成用ワニスを塗布してフィルムを形成し、そのフィルムを前記支持基材から剥離することにより得ることができる。このような支持基材としてはクラッドフィルム材料の製造方法において説明したものと同様のものを用いることができる。また、このようなコアフィルム材料の製造方法としては、前記支持基材上にコア層形成用ワニスを塗布し、支持基材上にコア前駆体層13を形成し、これを支持基材から剥離してコアフィルム材料とすればよく、クラッド層上にコア層形成用ワニスを塗布する代わりに前記支持基材上にコア層形成用ワニスを塗布すること、並びに、コア前駆体層13を形成後に支持基材から剥離すること以外は、上述のコア前駆体層13を製造する方法(i)と同様の方法を採用する。なお、支持基材からフィルム材料を剥離する方法としては公知の方法を適宜採用できる。 Moreover, the said core film material can be obtained by apply | coating the varnish for core layer formation on the support base material for film material formation, forming a film, and peeling the film from the said support base material. As such a supporting base material, the same one as described in the method for producing the clad film material can be used. Moreover, as a manufacturing method of such a core film material, the varnish for core layer formation is apply | coated on the said support base material, the core precursor layer 13 is formed on a support base material, and this is peeled from a support base material. The core film material may be used, and instead of applying the core layer forming varnish on the clad layer, the core layer forming varnish is applied on the supporting substrate, and after the core precursor layer 13 is formed A method similar to the method (i) for producing the core precursor layer 13 described above is employed except for peeling from the support substrate. In addition, a well-known method is employable suitably as a method of peeling film material from a support base material.
次に、工程(B)においては、コア前駆体層13にマスク21を介して紫外光Lを照射する工程を実施する(図5参照:図5は、コア前駆体層13に紫外光Lを照射する工程を模式的に示す概略縦断面図である。)。 Next, in the step (B), a step of irradiating the core precursor layer 13 with the ultraviolet light L through the mask 21 is performed (see FIG. 5: FIG. 5 shows the ultraviolet light L applied to the core precursor layer 13). It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows typically the process of irradiating.).
マスク(マスキング)21としては、形成させるクラッド部11Aの形状(パターン)と等価な開口部(窓)が形成され且つ開口部以外の部分において紫外光Lを遮光できるものを用いる。このようなマスク21を用いることで、開口部から紫外光Lを透過させつつ、開口部(透過部)以外の部分で紫外光Lを遮光して、開口部の形状に由来したクラッド部11を製造することが可能となる。また、マスク21は、予め形成(別途形成)されたもの(例えばプレート状のもの)を用いてもよく、あるいは、コア前駆体層13上に例えば気相成膜法や塗布法により形成されたものを用いてもよい。 As the mask (masking) 21, a mask in which an opening (window) equivalent to the shape (pattern) of the clad 11 </ b> A to be formed is formed and the ultraviolet light L can be shielded in a portion other than the opening. By using such a mask 21, the ultraviolet light L is transmitted from the opening, and the ultraviolet light L is shielded at a portion other than the opening (transmission portion), so that the cladding 11 derived from the shape of the opening can be formed. It can be manufactured. The mask 21 may be formed in advance (separately formed) (for example, plate-shaped), or formed on the core precursor layer 13 by, for example, a vapor deposition method or a coating method. A thing may be used.
このようなマスク21としては、例えば、石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスク、ステンシルマスク、気相成膜法(蒸着、スパッタリング等)により形成された金属薄膜等を適宜用いることができる。また、このようなマスク21の中でも、微細なパターンを精度良く形成できるとともにハンドリングがよく生産性が向上するという観点から、フォトマスクやステンシルマスクを用いることが特に好ましい。なお、このようなマスク21の構成材料としては特に制限されず、照射する紫外光Lのピーク波長により公知の材料の中から適宜選択すればよい。 As such a mask 21, for example, a photomask made of quartz glass, a PET base material, or the like, a stencil mask, a metal thin film formed by a vapor deposition method (evaporation, sputtering, etc.) is appropriately used. it can. Among such masks 21, it is particularly preferable to use a photomask or a stencil mask from the viewpoints that a fine pattern can be formed with high accuracy and that handling is good and productivity is improved. The constituent material of the mask 21 is not particularly limited, and may be appropriately selected from known materials depending on the peak wavelength of the ultraviolet light L to be irradiated.
また、このような工程(B)において照射する紫外光Lとしては特に限定されないが、200〜400nmにピーク波長を有することが好ましく、300〜400nmにピーク波長を有することがより好ましい。このような紫外光のピーク波長が前記下限未満では紫外光の照射時間が長くなり生産性に乏しくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると可視光領域で感光してしまうため、化学的安定性に乏しくなる傾向にある。 Moreover, it does not specifically limit as the ultraviolet light L irradiated in such a process (B), It is preferable to have a peak wavelength in 200-400 nm, and it is more preferable to have a peak wavelength in 300-400 nm. If the peak wavelength of such ultraviolet light is less than the lower limit, the irradiation time of ultraviolet light tends to be long and the productivity tends to be poor. It tends to be scarce.
さらに、このような紫外光Lの照射量としては100〜9000mJ/cm2であることが好ましく、200〜6000mJ/cm2であることがより好ましく、200〜3000mJであることが更に好ましい。前記紫外光の照射量が前記下限未満では、クラッド部を十分に形成することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、クラッド部の化学的劣化が進行し易くなる傾向にある。また、このような紫外光Lを照射するための光源としては特に制限されず、公知の光源(例えば高圧水銀ランプなど)を適宜用いることができる。 Furthermore, it is preferred that the irradiation dose of such ultraviolet light L is 100~9000mJ / cm 2, more preferably 200~6000mJ / cm 2, further preferably 200~3000MJ. If the irradiation amount of the ultraviolet light is less than the lower limit, it tends to be difficult to sufficiently form the clad portion. On the other hand, if it exceeds the upper limit, chemical degradation of the clad portion tends to proceed easily. . Moreover, it does not restrict | limit especially as a light source for irradiating such ultraviolet light L, A well-known light source (For example, a high pressure mercury lamp etc.) can be used suitably.
このようにしてマスク21を介してコア前駆体層13に紫外光Lを照射すると、紫外光の照射領域において、コア前駆体層13中に存在する第二の光酸発生剤が紫外光Lの作用により反応(結合)又は分解され、酸(好ましくはプロトン)を発生する。そして、このような酸は、コア前駆体層13中の前記紫外光の照射領域内の第二のポリマーから離脱性基を離脱させる(フォトブリーチ)。そのため、紫外光Lの照射領域では、紫外光Lの非照射領域と比較して、紫外光照射前に存在していた第二のポリマーと同様の状態にあるポリマー(側鎖から脱離性基が脱離していないポリマー)の数が減少する。そして、紫外光Lの照射領域では、第二のポリマーから脱離性基が脱離したポリマー及びこれに由来した成分の含有割合が多くなる。これにより、紫外光の照射領域は、紫外光の照射前と比較して屈折率が低下する。一方、紫外光Lの非照射領域においては、第二のポリマーがほぼ完全な状態で残存するため、当初からの屈折率が十分に維持される。このようにして、紫外光Lの照射領域と非照射領域とでは、存在するポリマーの状態が異なるものとなるため、層13中の紫外光Lの非照射領域の屈折率(第1の屈折率)と、層13中の紫外光Lの照射領域の屈折率(第2の屈折率)との間に屈折率差(第2の屈折率<第1の屈折率)が生じ、クラッド部14A(照射領域)とコア部11B(非照射領域)とが形成されたコア層11を形成させることが可能となる。 When the core precursor layer 13 is irradiated with the ultraviolet light L through the mask 21 in this way, the second photoacid generator present in the core precursor layer 13 is the ultraviolet light L in the irradiation region of the ultraviolet light. It reacts (bonds) or decomposes by action to generate an acid (preferably a proton). Then, such an acid releases a leaving group from the second polymer in the ultraviolet light irradiation region in the core precursor layer 13 (photo bleach). Therefore, in the irradiation region of the ultraviolet light L, compared to the non-irradiation region of the ultraviolet light L, the polymer (the leaving group from the side chain) in the same state as the second polymer that existed before the ultraviolet light irradiation. The number of polymers that are not desorbed decreases. And in the irradiation area | region of the ultraviolet light L, the content rate of the polymer from which the leaving group detach | desorbed from the 2nd polymer, and the component derived from this increases. Thereby, the refractive index of the irradiation region of the ultraviolet light is lower than that before the irradiation of the ultraviolet light. On the other hand, in the non-irradiated region of the ultraviolet light L, the second polymer remains in a substantially complete state, so that the refractive index from the beginning is sufficiently maintained. In this way, the state of the existing polymer differs between the irradiation region of the ultraviolet light L and the non-irradiation region, so that the refractive index of the non-irradiation region of the ultraviolet light L in the layer 13 (first refractive index). ) And the refractive index (second refractive index) of the irradiation region of the ultraviolet light L in the layer 13, a refractive index difference (second refractive index <first refractive index) is generated, and the cladding portion 14 </ b> A ( It is possible to form the core layer 11 in which the irradiation region) and the core portion 11B (non-irradiation region) are formed.
なお、このようなコア層11を形成させる工程(工程(B))においては、コア前駆体層13に紫外光Lの照射する工程において、クラッド層10が紫外線吸収成分を含有していることから紫外光Lを吸収し、コア前駆体層13が形成されているクラッド層10のもう一方の面側に積層されているコア層11には紫外光Lの影響を低減することができる。そのため、本発明においては、工程(A)及び工程(B)を順次繰り返し実施することも可能であり、効率よく多層構造の光導波路を製造することができる。 In the step of forming the core layer 11 (step (B)), the cladding layer 10 contains an ultraviolet absorbing component in the step of irradiating the core precursor layer 13 with the ultraviolet light L. The influence of the ultraviolet light L can be reduced in the core layer 11 that absorbs the ultraviolet light L and is laminated on the other surface side of the clad layer 10 on which the core precursor layer 13 is formed. Therefore, in the present invention, the step (A) and the step (B) can be sequentially repeated, and an optical waveguide having a multilayer structure can be efficiently manufactured.
また、このようにして紫外光Lの非照射領域と照射領域とにそれぞれコア部14Aとクラッド部14Bとを形成させた後においては、形成されたコア層14に対して加熱処理を施すことが好ましい。このような加熱処理により、第二のポリマーから離脱(切断)した離脱性基を紫外光Lの照射領域から除去することや、第二のポリマー内において再配列または架橋させることが可能となる。また、このような加熱処理によって、クラッド部14B内のポリマーに結合している残りの離脱性基の一部がさらに離脱(切断)されるものと推察される。したがって、このような加熱処理を施すことによって、コア部14Aとクラッド部14Bとの間の屈折率差をより大きくすることが可能となる。 In addition, after the core portion 14A and the clad portion 14B are formed in the non-irradiated region and the irradiated region of the ultraviolet light L in this way, the formed core layer 14 can be subjected to heat treatment. preferable. By such a heat treatment, it becomes possible to remove the leaving group detached (cut) from the second polymer from the irradiation region of the ultraviolet light L, and to rearrange or crosslink within the second polymer. Further, it is assumed that a part of the remaining leaving group bonded to the polymer in the clad portion 14B is further detached (cut) by such heat treatment. Therefore, by performing such heat treatment, it becomes possible to further increase the refractive index difference between the core portion 14A and the clad portion 14B.
また、このような加熱処理により、コア形成用ワニスに第二の光酸発生剤及び第二のポリマーとともに前記モノマー及びプロカタリストを含有させた場合には、以下のような現象が生じる。すなわち、先ず、紫外光Lの照射領域内においては、第二の光酸発生剤から発生した酸の作用によりプロカタリストの分子構造に変化(分解)が生じ、プロカタリストが活性潜在状態(潜在的活性状態)に変化する。その後、コア前駆体層に対して加熱処理を施すと、活性潜在状態であったプロカタリストが活性状態となるため、紫外光Lの照射領域内においてモノマーの反応(重合反応や架橋反応)が引き起こる。そして、モノマーの反応が進行すると、紫外光Lの照射領域内におけるモノマー濃度が徐々に低下し、紫外光Lの照射領域と非照射領域940との間にモノマー濃度に差が生じる。そして、コア前駆体層13中においてはモノマー濃度の差を解消すべく、非照射領域からモノマーが拡散し、モノマーが照射領域に集まってくる現象が生じる。そのため、コア前駆体層13中の紫外光Lの照射領域においては、モノマーやその反応物(重合体、架橋構造や分岐構造)が増加して、そのモノマーに由来の構造が当該領域の屈折率に大きく影響を及ぼすようになる。その結果、紫外光の照射領域においては紫外光照射後の加熱処理によって屈折率が低下する。一方、紫外光Lの非照射領域においては、その領域からモノマーが拡散するため、モノマー量が減少し、第二のポリマーの影響が大きく現れるようになり、より高い屈折率へと変化する。したがって、このような加熱処理を施すことによって、コア部14Aとクラッド部14Bとの間の屈折率差をより大きくすることが可能となる。 Further, when the above-mentioned monomer and procatalyst are contained in the core varnish together with the second photoacid generator and the second polymer by such heat treatment, the following phenomenon occurs. That is, first, in the irradiation region of the ultraviolet light L, the molecular structure of the procatalyst is changed (decomposed) by the action of the acid generated from the second photoacid generator, so that the procatalyst is in an active latent state (potential (Active state). After that, when the core precursor layer is subjected to heat treatment, the active catalyst procatalyst becomes active, so that the monomer reaction (polymerization reaction or crosslinking reaction) is induced in the irradiation region of the ultraviolet light L. Occur. As the monomer reaction proceeds, the monomer concentration in the irradiation region of the ultraviolet light L gradually decreases, and a difference occurs in the monomer concentration between the irradiation region of the ultraviolet light L and the non-irradiation region 940. In the core precursor layer 13, a phenomenon occurs in which the monomer diffuses from the non-irradiated region and the monomer collects in the irradiated region in order to eliminate the difference in monomer concentration. Therefore, in the irradiation region of the ultraviolet light L in the core precursor layer 13, the monomer and the reaction product (polymer, cross-linked structure or branched structure) increase, and the structure derived from the monomer has a refractive index of the region. Will greatly affect As a result, in the ultraviolet light irradiation region, the refractive index is lowered by the heat treatment after the ultraviolet light irradiation. On the other hand, in the non-irradiated region of the ultraviolet light L, the monomer diffuses from that region, so that the amount of monomer decreases, the influence of the second polymer appears greatly, and the refractive index changes to higher refractive index. Therefore, by performing such heat treatment, it becomes possible to further increase the refractive index difference between the core portion 14A and the clad portion 14B.
さらに、このような紫外光L照射後の加熱処理の条件は特に制限されないが、加熱温度を70〜195℃(より好ましくは85〜150℃)とし、加熱時間を0.5〜3時間(より好ましくは0.5〜2時間)とすることが好ましい。なお、加熱処理を施す前の状態で、コア部14Aとクラッド部14Bとの間に十分な屈折率差が得られている場合等には、このような加熱処理は省略してもよい。 Furthermore, the heat treatment conditions after the irradiation with ultraviolet light L are not particularly limited, but the heating temperature is 70 to 195 ° C. (more preferably 85 to 150 ° C.), and the heating time is 0.5 to 3 hours (more Preferably it is 0.5 to 2 hours). In addition, such a heat treatment may be omitted when a sufficient refractive index difference is obtained between the core portion 14A and the clad portion 14B before the heat treatment is performed.
次に、上記工程(A)及び工程(B)を実施する前に準備した図2に示すコア層積層基材を製造する工程について説明する。 Next, the process of manufacturing the core layer laminated base material shown in FIG. 2 prepared before implementing the said process (A) and process (B) is demonstrated.
このようなコア層積層基材を製造する工程は、クラッド層10上にコア層11を形成する代わりに基材上にコア層11を形成する以外は、上記工程(B)と同様の工程を採用することが好ましい。すなわち、このようなコア層積層基材を製造する工程は、基材上にコア層前駆体層を形成し、前記コア前駆体層にフォトマスクを介して紫外光を照射し、紫外光の照射領域と非照射領域とにそれぞれクラッド部とコア部とを形成せしめて、基材上に、クラッド部とコア部とを有するコア層を形成する工程であることが好ましい。なお、このような基材としては特に制限されず、例えば、シリコン基板、二酸化ケイ素基板、ガラス基板、石英基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が挙げられる。 The process of manufacturing such a core layer laminated base material is the same as the process (B) except that the core layer 11 is formed on the base material instead of forming the core layer 11 on the clad layer 10. It is preferable to adopt. That is, the process of manufacturing such a core layer laminated base material includes forming a core layer precursor layer on the base material, irradiating the core precursor layer with ultraviolet light through a photomask, and irradiating with ultraviolet light. It is preferable to form a core layer having a clad part and a core part on a substrate by forming a clad part and a core part in the region and the non-irradiated region, respectively. In addition, it does not restrict | limit especially as such a base material, For example, a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a polyethylene terephthalate (PET) film etc. are mentioned.
このようにして、コア層積層基材を準備し、上記工程(A)及び工程(B)を実施することで、基材20上にコア層/クラッド層/コア層の順で各層が積層された図6に示すような第二の3層積層基材を得ることができる。そして、このような第二の3層積層基材から基材を剥離することで、図1に示す光導波路を得ることが可能となる。このような基材を剥離する方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。 In this way, the core layer laminated base material is prepared, and the layers are laminated on the base material 20 in the order of the core layer / cladding layer / core layer by carrying out the step (A) and the step (B). A second three-layer laminated substrate as shown in FIG. 6 can be obtained. And it becomes possible to obtain the optical waveguide shown in FIG. 1 by peeling a base material from such a 2nd 3 layer laminated base material. The method for peeling off such a substrate is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed.
以上、本発明の光導波路及び本発明の光導波路の製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明の光導波路及び本発明の光導波路の製造方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図1に示す光導波路1の実施形態は、コア層/クラッド層/コア層の順に積層された3層構造の光導波路であるが、本発明の光導波路においては、複数のコア層11がクラッド層10を中間層として積層されていればよく、その層の数は特に制限されず、目的とする用途に応じて様々な数の層を有する構成とすることができ、例えば、クラッド/コア層/クラッド層/コア層の順に積層された4層構造の光導波路、図7に示すようなクラッド層/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層の順に積層された5層構造の光導波路、コア層/クラッド層/コア層/クラッド/コア層の順に積層された5層構造の光導波路、コア層/クラッド層/コア層/クラッド/コア層/クラッド層の順に積層された6層構造の光導波路等の複数のコア層11を有する3層以上の構造のものが挙げられる。また、本発明の光導波路は目的とする用途に応じて各種基板上に配置させたままの形態としてもよい。更に、本発明の光導波路は電気機器の基材上に直接形成した形態としてもよい。 The preferred embodiments of the optical waveguide of the present invention and the method of manufacturing the optical waveguide of the present invention have been described above. However, the optical waveguide of the present invention and the method of manufacturing the optical waveguide of the present invention are not limited to the above embodiments. Absent. For example, the embodiment of the optical waveguide 1 shown in FIG. 1 is an optical waveguide having a three-layer structure in which a core layer / cladding layer / core layer are laminated in this order. However, in the optical waveguide of the present invention, a plurality of core layers 11 are used. However, the number of layers is not particularly limited, and can be configured to have various numbers of layers according to the intended application. A four-layer optical waveguide laminated in the order of core layer / cladding layer / core layer, and a five-layer optical waveguide laminated in the order of clad layer / core layer / cladding layer / core layer / cladding layer as shown in FIG. Waveguide, optical layer having a five-layer structure in which core layer / clad layer / core layer / clad / core layer are laminated in this order, and six layers laminated in the order of core layer / clad layer / core layer / clad / core layer / clad layer Multiple cores such as structured optical waveguides Include those of 3 or more layers having 11. Moreover, the optical waveguide of the present invention may be in the form of being placed on various substrates according to the intended application. Furthermore, the optical waveguide of the present invention may be formed directly on the base material of an electric device.
また、上記光導波路の実施形態においては、コア層11中においてクラッド部11A及びコア部11Bの大きさ(幅)及び配置位置が各コア層11とも同じとなっているが、本発明の光導波路においては、コア層11中におけるクラッド部11A及びコア部11Bの大きさや配置位置は特に制限されず、目的とする用途に応じてコア層ごとに適宜その設計を変更することができ、例えば、図8に示すような配置としてもよい。また、図1に示す実施形態においては、各コア層中のコア部11Bに光を伝播させる場合の光の光軸の方向が同じ方向を向いた状態となっているが、本発明においては、コア部11Bの向きは特に制限されず、コア部11Bによって伝送される光の光軸の方向が各コア層においてそれぞれ異なる方向となるようにしてもよい。 In the embodiment of the optical waveguide, the size (width) and arrangement position of the clad portion 11A and the core portion 11B in the core layer 11 are the same in each core layer 11, but the optical waveguide of the present invention The size and arrangement position of the clad part 11A and the core part 11B in the core layer 11 are not particularly limited, and the design can be appropriately changed for each core layer according to the intended use. An arrangement as shown in FIG. Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the direction of the optical axis of the light when propagating the light to the core portion 11B in each core layer is in the same direction. The direction of the core part 11B is not particularly limited, and the direction of the optical axis of the light transmitted by the core part 11B may be different in each core layer.
また、上述の光導波路の製造方法の実施形態においては、図2に示すコア層積層基材を準備し、工程(A)及び工程(B)を1回ずつ実施する方法を採用しているが、本発明の光導波路の製造方法においては、工程(A)及び(B)を含み、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層されている光導波路を得る方法であればよく、例えば、前記工程(A)及び(B)を実施する前に、基材上にクラッド層が形成されたクラッド層積層基材を準備して、クラッド層積層基材のクラッド層上にコア層を形成し、その後、工程(A)及び工程(B)を実施して、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層された構造の光導波路を製造してもよい。このように、本発明の光導波路の製造方法においては、前記工程(A)及び(B)を実施する前に、基材上又は基材上に形成されたクラッド層上に、コア前駆体層を形成し、該コア前駆体層にフォトマスクを介して紫外光を照射し、紫外光の照射領域と非照射領域とにそれぞれクラッド部とコア部とを形成せしめて、クラッド部とコア部とを有するコア層を形成すればよい。なお、このようなクラッド層積層基材を準備する工程は、コア層上にクラッド層を形成させる代わりに基材上にクラッド層を形成させる以外は上述の工程(A)と同様の方法を採用できる。また、クラッド層積層基材のクラッド層上にコア層を形成する工程としては、上記工程(B)を採用することが好ましい。 In the embodiment of the method for manufacturing an optical waveguide described above, a method is used in which the core layer laminated base material shown in FIG. 2 is prepared and the process (A) and the process (B) are performed once. The method for producing an optical waveguide of the present invention may be any method including the steps (A) and (B) and obtaining an optical waveguide in which a plurality of core layers are laminated with a clad layer as an intermediate layer. Before carrying out the steps (A) and (B), a clad layer laminated substrate having a clad layer formed on the substrate is prepared, and a core layer is formed on the clad layer of the clad layer laminated substrate. Thereafter, the step (A) and the step (B) may be performed to manufacture an optical waveguide having a structure in which a plurality of core layers are laminated with a clad layer as an intermediate layer. As described above, in the method of manufacturing an optical waveguide according to the present invention, before performing the steps (A) and (B), the core precursor layer is formed on the base material or on the clad layer formed on the base material. And irradiating the core precursor layer with ultraviolet light through a photomask to form a clad part and a core part in an ultraviolet light irradiation region and a non-irradiation region, respectively. What is necessary is just to form the core layer which has. In addition, the process of preparing such a clad layer laminated base material adopts the same method as the above-mentioned process (A) except that the clad layer is formed on the base material instead of forming the clad layer on the core layer. it can. Moreover, it is preferable to employ | adopt the said process (B) as a process of forming a core layer on the clad layer of a clad layer laminated base material.
また、上述の光導波路の製造方法の実施形態においては、図2に示すコア層積層基材を準備し、工程(A)及び工程(B)を、工程(A)、工程(B)の順で1回ずつ実施する方法を採用しているが、本発明の光導波路の製造方法においては、工程(A)及び(B)を含んでいればよく、工程(A)及び(B)を実施する回数及び実施する順序は特に制限されず、例えば、工程(A)及び工程(B)のうちの一方を複数回実施してもよく、工程(A)及び工程(B)をそれぞれ複数回実施してもよく、更には、工程(B)を工程(A)の前に実施してもよい。このような工程(A)及び工程(B)のうちの一方を複数回実施する方法としては特に制限されないが、例えば、基材上にコア層が形成されたコア層積層基材を準備して工程(A)、工程(B)、工程(A)の順で各工程を実施して、基材/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層の順に積層された4層構造の光導波路を製造する方法や、基材上にクラッド層が形成されたクラッド層積層基材を準備して、工程(B)、工程(A)、工程(B)の順で各工程を実施して、基材/クラッド層/コア層/クラッド層/コア層の順に積層された4層構造の光導波路を製造する方法等が挙げられる。また、工程(A)及び工程(B)をそれぞれ複数回実施する方法としては特に制限されないが、例えば、基材上にクラッド層が形成されたクラッド層積層基材を準備して工程(B)、工程(A)の順で各工程をそれぞれ2回実施して基材/クラッド層/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層の順に積層された5層構造の光導波路を製造する方法、基材上にクラッド層が形成されたクラッド層積層基材を準備して、工程(B)、工程(A)の順で各工程をそれぞれ4回順次実施して基材/クラッド層/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層の順に積層された9層構造の光導波路を製造する方法等が挙げられる。このように、本発明の光導波路の製造方法においては、工程(A)及び工程(B)を実施する回数及びその実施する順序は特に制限されず、目的とする光導波路の設計に応じて、工程(A)及び(B)をそれぞれ1回以上実施すればよい。なお、本発明の光導波路の製造方法においては、工程(B)においてコア前駆体層13に紫外光Lを照射する際に、クラッド層10が紫外光Lを吸収するため、コア前駆体層13が形成されているクラッド層10のもう一方の面に積層されているコア層11には紫外光Lが何ら影響を及ぼさない。そのため、工程(A)及び工程(B)を順次繰り返し実施することが可能で、効率よく多層構造の光導波路を製造することができる。 In the embodiment of the method for manufacturing an optical waveguide described above, the core layer laminated substrate shown in FIG. 2 is prepared, and the steps (A) and (B) are performed in the order of step (A) and step (B). However, in the method of manufacturing an optical waveguide of the present invention, the steps (A) and (B) may be included, and the steps (A) and (B) are performed. The number of times to perform and the order of execution are not particularly limited. For example, one of step (A) and step (B) may be performed a plurality of times, and step (A) and step (B) are each performed a plurality of times. Further, step (B) may be performed before step (A). Although it does not restrict | limit especially as a method of implementing one of such a process (A) and a process (B) in multiple times, For example, the core layer laminated base material in which the core layer was formed on the base material was prepared. An optical waveguide having a four-layer structure in which the steps are performed in the order of the step (A), the step (B), and the step (A) to laminate the base material / core layer / cladding layer / core layer / cladding layer in this order. A manufacturing method and a clad layer laminated base material in which a clad layer is formed on a base material are prepared, and each step is performed in the order of step (B), step (A), step (B). Examples thereof include a method of manufacturing an optical waveguide having a four-layer structure in which materials / clad layers / core layers / clad layers / core layers are laminated in this order. In addition, the method of performing the step (A) and the step (B) a plurality of times is not particularly limited. For example, a clad layer laminated base material in which a clad layer is formed on a base material is prepared, and the step (B) A method of manufacturing an optical waveguide having a five-layer structure in which each step is performed twice in the order of step (A) and laminated in the order of base material / cladding layer / core layer / cladding layer / core layer / cladding layer, A clad layer laminated base material in which a clad layer is formed on a base material is prepared, and each step is sequentially performed four times in the order of step (B) and step (A), and the base material / cladding layer / core layer For example, a method of manufacturing an optical waveguide having a nine-layer structure laminated in the order of / clad layer / core layer / clad layer / core layer / clad layer / core layer / clad layer. As described above, in the method of manufacturing an optical waveguide of the present invention, the number of times and the order in which the step (A) and the step (B) are performed are not particularly limited, and depending on the design of the target optical waveguide, Each of the steps (A) and (B) may be performed once or more. In the method for manufacturing an optical waveguide according to the present invention, when the core precursor layer 13 is irradiated with the ultraviolet light L in the step (B), the cladding layer 10 absorbs the ultraviolet light L, so the core precursor layer 13. The ultraviolet light L has no influence on the core layer 11 laminated on the other surface of the clad layer 10 on which is formed. Therefore, the step (A) and the step (B) can be sequentially repeated, and an optical waveguide having a multilayer structure can be manufactured efficiently.
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
(合成例1:ヘキシルノルボルネン(HxNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(diPhNB)系コポリマーの合成)
先ず、HxNB(CAS番号:第22094−83−3番)(9.63g、0.054モル)、diPhNB(CAS番号:第376634−34−3番)(40.37g、0.126モル)、1−ヘキセン(4.54g、0.054モル)及びトルエン(150g)を、ドライボックス内の500mL容シーラムボトルに入れて混合し、さらにオイルバスにおいて80℃に加熱しながら撹拌して溶液を得た。次に、前記溶液に、Pd(PCy3)2(OAc)(CNMe)[Pd1446、1.04×10−2g、7.20×10−6モル]及びN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(略称:DANFABA、2.30×10−2g、2.88×10−5モル)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液(0.1mL)の形態で添加して混合物を得た。次いで、前記混合物を、マグネチックスターラで80℃において2時間撹拌した。その後、反応混合物(トルエン溶液)をより大きなビーカーに移し変え、これに貧溶媒であるメタノール(1L)を滴下し、繊維状の白色固形分を沈殿させた。次に、このようにして沈殿した固形分をろ過して60℃のオーブン内で真空乾燥させ、乾燥質量19.0g(収率38%)の生成物を得た。このようにして得られた生成物の分子量をゲル浸透クロマトグラフィー(GPC:THF溶媒、ポリスチレン換算)で測定したところ、質量平均分子量(Mw)は118,000であり、数平均分子量(Mn)は60,000であった。また、得られた生成物を1H−NMRで測定し、下記構造式で表されるHxNB/diPhNB系コポリマー(下記構造式中:x=0.32、y=0.68、n=5)であることを同定した。このコポリマーの屈折率をプリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmにおいて、TEモードが1.5695、そしてTMモードが1.5681であった。
(Synthesis Example 1: Synthesis of hexyl norbornene (HxNB) / diphenylmethylnorbornene methoxysilane (diPhNB) copolymer)
First, HxNB (CAS number: 22094-83-3) (9.63 g, 0.054 mol), diPhNB (CAS number: 376634-34-3) (40.37 g, 0.126 mol), 1-hexene (4.54 g, 0.054 mol) and toluene (150 g) were mixed in a 500 mL sealam bottle in a dry box, and stirred while heating to 80 ° C. in an oil bath to obtain a solution. Obtained. Next, Pd (PCy 3 ) 2 (OAc) (CNMe) [Pd1446, 1.04 × 10 −2 g, 7.20 × 10 −6 mol] and N, N-dimethylanilinium tetrakis ( Pentafluorophenyl) borate (abbreviation: DANFABA, 2.30 × 10 −2 g, 2.88 × 10 −5 mol) was added in the form of a concentrated dichloromethane solution (0.1 mL), respectively, to obtain a mixture. The mixture was then stirred with a magnetic stirrer at 80 ° C. for 2 hours. Thereafter, the reaction mixture (toluene solution) was transferred to a larger beaker, and methanol (1 L) as a poor solvent was added dropwise thereto to precipitate a fibrous white solid. Next, the solid matter thus precipitated was filtered and vacuum-dried in an oven at 60 ° C. to obtain a product having a dry mass of 19.0 g (yield 38%). When the molecular weight of the product thus obtained was measured by gel permeation chromatography (GPC: THF solvent, polystyrene conversion), the mass average molecular weight (Mw) was 118,000, and the number average molecular weight (Mn) was 60,000. Further, the obtained product was measured by 1H-NMR, and was represented by the following structural formula: HxNB / diPhNB-based copolymer (in the following structural formula: x = 0.32, y = 0.68, n = 5). I identified it. When the refractive index of this copolymer was measured by the prism coupling method, the TE mode was 1.5695 and the TM mode was 1.5681 at a wavelength of 633 nm.
(合成例2:コア層形成用ワニスの調製)
先ず、イエローライト下、合成例1で得られたHxNB/diPhNB系コポリマーをメシチレンに溶解して10質量%のコポリマー溶液(30g)を調製した。また、これとは別に、100mL容ガラス瓶に、HxNB(42.03g、0.24モル)及びビス−ノルボルネンメトキシジメチルシラン(SiX、CAS番号:第376609−87−9番)(7.97g、0.026モル)を入れ、さらに2種類の酸化防止剤[Ciba社製Irganox1076(0.5g)及びIrgafos168(0.125g)]を加えてモノマー酸化防止剤溶液を得た。
(Synthesis Example 2: Preparation of varnish for forming core layer)
First, under yellow light, the HxNB / diPhNB copolymer obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in mesitylene to prepare a 10% by mass copolymer solution (30 g). Separately, in a 100 mL glass bottle, HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and bis-norbornenemethoxydimethylsilane (SiX, CAS number: 376609-87-9) (7.97 g, 0 .026 mol) was added, and two kinds of antioxidants [Irganox 1076 (0.5 g) and Irgafos 168 (0.125 g) manufactured by Ciba) were added to obtain a monomer antioxidant solution.
次いで、前記コポリマー溶液30.0gに、前記モノマー酸化防止剤溶液3.0gと、Pd(PCy3)2(OAc)2(Pd785)(メチレンクロライド0.1mLあたり、4.95×10−4g、6.29×10−7モル)と、吸収極大波長220nmの光酸発生剤[RHODORSIL(登録商標)PHOTOINITIATOR 2074(CAS番号:第178233−72−2番)](メチレンクロライド0.1mLあたり、2.55×10−3g、2.51×10−6モル)とを加えて均一に溶解させた後、細孔径0.2μmのフィルターでろ過してコア層形成用ワニスを調製した。 Next, 30.0 g of the copolymer solution was added to 3.0 g of the monomer antioxidant solution and Pd (PCy 3 ) 2 (OAc) 2 (Pd785) (4.95 × 10 −4 g per 0.1 mL of methylene chloride. , 6.29 × 10 −7 mol) and a photoacid generator [RHODORSIL (registered trademark) PHOTOINITIATOR 2074 (CAS number: 178233-72-2)] having an absorption maximum wavelength of 220 nm (per 0.1 mL of methylene chloride, 2.55 × 10 −3 g, 2.51 × 10 −6 mol) was added and dissolved uniformly, and then filtered through a filter having a pore diameter of 0.2 μm to prepare a varnish for forming a core layer.
(合成例3:デシルノルボルネン(DeNB)/メチルグリシジルエーテルノルボルネン(AGENB)系コポリマーの合成)
先ず、DeNB(CAS番号:第22094−85−5番)(16.4g、0.07モル)、AGENB(CAS番号:第3188−75−8番)(5.41g、0.03モル)及びトルエン(58.0g)を、ドライボックス内の500mL容シーラムボトルに入れて混合し、さらにオイルバスにおいて80℃に加熱しながら撹拌して溶液を得た。次に、前記溶液に、(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.69g、0.0014モル)のトルエン溶液(5g)を添加し、混合物を得た。次いで、このような添加後の混合物をマグネチックスターラで室温において4時間撹拌し、撹拌後の混合物にトルエン(87.0g)を加え、激しく撹拌して反応混合物を得た。その後、反応混合物(トルエン溶液)をより大きなビーカーに移し変え、これに貧溶媒であるメタノール(1L)を滴下し、繊維状の白色固形分を沈殿させた。次に、このようにして沈殿した固形分をろ過して集め、60℃のオーブン内で真空乾燥させ、乾燥質量17.00g(収率87%)の生成物を得た。このようにして得られた生成物の分子量をGPC(THF溶媒、ポリスチレン換算)で測定したところ、Mwは75,000であり、Mnは30,000であった。得られた生成物を1H−NMRで測定し、下記構造式で表されるDeNB/AGENB系コポリマー(下記構造式中:x=0.77、y=0.23、n=10)であることを同定した。このようにして得られたコポリマーの屈折率をプリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmにおいて、TEモードが1.5153、そしてTMモードが1.5151であった。
(Synthesis Example 3: Synthesis of Decyl Norbornene (DeNB) / Methyl Glycidyl Ether Norbornene (AGENB) Copolymer)
First, DeNB (CAS number: 22094-85-5) (16.4 g, 0.07 mol), AGENB (CAS number: 3188-75-8) (5.41 g, 0.03 mol) and Toluene (58.0 g) was mixed in a 500 mL sealam bottle in a dry box and further stirred while heating to 80 ° C. in an oil bath to obtain a solution. Next, a toluene solution (5 g) of (η 6 -toluene) Ni (C 6 F 5 ) 2 (0.69 g, 0.0014 mol) was added to the solution to obtain a mixture. Next, the mixture after such addition was stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 4 hours, toluene (87.0 g) was added to the mixture after stirring, and the mixture was vigorously stirred to obtain a reaction mixture. Thereafter, the reaction mixture (toluene solution) was transferred to a larger beaker, and methanol (1 L) as a poor solvent was added dropwise thereto to precipitate a fibrous white solid. Next, the solid matter thus precipitated was collected by filtration and vacuum-dried in an oven at 60 ° C. to obtain a product having a dry mass of 17.00 g (yield 87%). When the molecular weight of the product thus obtained was measured by GPC (THF solvent, polystyrene conversion), Mw was 75,000 and Mn was 30,000. The obtained product is measured by 1H-NMR, and is a DeNB / AGENB copolymer represented by the following structural formula (in the following structural formula: x = 0.77, y = 0.23, n = 10). Was identified. When the refractive index of the copolymer thus obtained was measured by the prism coupling method, the TE mode was 1.5153 and the TM mode was 1.5151 at a wavelength of 633 nm.
(合成例4:クラッド層形成用ワニスの調製)
イエローライト下、上記DeNB/AGENB系コポリマー10gを脱水トルエンに溶解して20質量%のコポリマー溶液(50g)を調製した。この溶液に、2種類の酸化防止剤[Ciba社製Irganox1076(0.01g)及びIrgafos168(0.0025g)]と吸収極大波長335nmの光酸発生剤(東洋インキ製造社製、商品名「TAG−382」)(0.2g)とを加えて均一に溶解させた後、細孔径0.2μmのフィルターでろ過してクラッド層形成用ワニスを調製した。
(Synthesis Example 4: Preparation of varnish for forming clad layer)
Under yellow light, 10 g of the DeNB / AGENB copolymer was dissolved in dehydrated toluene to prepare a 20% by mass copolymer solution (50 g). To this solution, two kinds of antioxidants [Irganox 1076 (0.01 g) and Irgafos 168 (0.0025 g) manufactured by Ciba) and a photoacid generator having an absorption maximum wavelength of 335 nm (trade name “TAG- 382 ") (0.2 g) was added and dissolved uniformly, and then filtered through a filter having a pore size of 0.2 µm to prepare a varnish for forming a cladding layer.
(実施例1)
先ず、水平台の上に配置した厚み100μmのPETフィルムの上に、合成例4で得られたクラッド用ワニスを10g注ぎ、ドクターブレードでほぼ一定の厚さになるように広げてクラッド用ワニスの塗膜を形成させた(乾燥前の厚み:30μm)。次に、形成された塗膜をPETフィルムと共に乾燥機に入れて50℃で15分間加熱し、トルエンを蒸発させて厚み20μmの乾燥塗膜からなるクラッド層を基材上に形成せしめ、クラッド層形成基材を得た。
Example 1
First, 10 g of the clad varnish obtained in Synthesis Example 4 was poured onto a PET film having a thickness of 100 μm arranged on a horizontal base, and spread so that the thickness of the clad varnish was almost constant with a doctor blade. A coating film was formed (thickness before drying: 30 μm). Next, the formed coating film is put into a dryer together with a PET film and heated at 50 ° C. for 15 minutes to evaporate toluene to form a clad layer having a dry coating thickness of 20 μm on the substrate. A forming substrate was obtained.
次に、クラッド層形成基材のクラッド層上に、合成例2で得られたコア層形成用ワニスを10g注ぎ、これをドクターブレードでほぼ一定の厚さになるように広げてコア層形成用ワニスの塗膜を形成させた(乾燥前の厚さ70μm)。次に、塗膜が形成された積層体を乾燥機に入れて50℃で45分間加熱することによりトルエンを蒸発させ、前記クラッド層上に厚さ50μmの乾燥塗膜からなるコア前駆体層を形成した。次いで、前記コア前駆体層に対して、所定の開口パターンを有するフォトマスクを通して、メタルハライドランプを用いて波長365nm以下の紫外光を照射した(照射量500mJ/cm2)。次いで、紫外光照射後の塗膜をオーブンに入れ、最初に50℃で30分間、続いて85℃で30分間、その後150℃で60分間の加熱処理を施し、前記クラッド層上にコア部とクラッド部とを有するコア層を形成せしめた(以下、このようにしてクラッド層上にコア層を形成する工程を「コア層形成工程」という。)。このような加熱処理に際しては、最初の50℃で10分間加熱した時点で、塗膜内の導波路パターンを目視にて確認することができた。また、このような導波路パターンは用いたフォトマスクの開口パターンに由来するものであることが分かった。このようにして、クラッド層上にコア層を形成せしめることにより、基材上にクラッド層とコア層とがクラッド層/コア層の順で積層された2層積層体を得た。 Next, 10 g of the core layer forming varnish obtained in Synthesis Example 2 is poured onto the cladding layer of the cladding layer forming base material, and this is spread with a doctor blade so as to have a substantially constant thickness. A varnish coating film was formed (thickness before drying: 70 μm). Next, the laminate on which the coating film is formed is put into a dryer and heated at 50 ° C. for 45 minutes to evaporate toluene, and a core precursor layer made of a dried coating film having a thickness of 50 μm is formed on the cladding layer. Formed. Next, the core precursor layer was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm or less using a metal halide lamp through a photomask having a predetermined opening pattern (irradiation amount: 500 mJ / cm 2 ). Next, the coating film after irradiation with ultraviolet light is placed in an oven, and first subjected to heat treatment at 50 ° C. for 30 minutes, then at 85 ° C. for 30 minutes, and then at 150 ° C. for 60 minutes. A core layer having a clad portion was formed (hereinafter, a process of forming a core layer on the clad layer in this way is referred to as a “core layer forming process”). In such a heat treatment, the waveguide pattern in the coating film could be visually confirmed at the time of heating at the first 50 ° C. for 10 minutes. Further, it has been found that such a waveguide pattern is derived from the opening pattern of the photomask used. In this way, by forming a core layer on the clad layer, a two-layer laminate in which the clad layer and the core layer were laminated in the order of clad layer / core layer on the base material was obtained.
次いで、前記2層積層体のコア層上に、合成例4で得られたクラッド用ワニスを10g注ぎ、ドクターブレードでほぼ一定の厚さになるように広げてクラッド用ワニスの塗膜を形成させた(乾燥前の厚み:30μm)。次に、塗膜を形成させた積層体を乾燥機に入れて50℃で15分間加熱し、トルエンを蒸発させて、前記コア層上に、厚み20μmの乾燥塗膜からなるクラッド層を形成せしめた(以下、このようにしてコア層上にクラッド層を形成する工程を「クラッド層形成工程」という。)。このようにして、コア層上にクラッド層を形成せしめることにより、基材上にクラッド層とコア層とがクラッド層/コア層/クラッド層の順で積層された3層積層体を得た。 Next, 10 g of the clad varnish obtained in Synthesis Example 4 is poured onto the core layer of the two-layer laminate, and spread with a doctor blade so as to have a substantially constant thickness, thereby forming a clad varnish coating film. (Thickness before drying: 30 μm). Next, the laminate on which the coating film is formed is put in a dryer and heated at 50 ° C. for 15 minutes to evaporate toluene, thereby forming a clad layer made of a dried coating film having a thickness of 20 μm on the core layer. (Hereinafter, the process of forming the clad layer on the core layer in this way is referred to as “clad layer forming process”). In this way, a clad layer was formed on the core layer to obtain a three-layer laminate in which the clad layer and the core layer were laminated on the base material in the order of clad layer / core layer / cladding layer.
次いで、上記コア層形成工程及び上記クラッド層形成工程を交互に3回ずつ実施して、前記3層積層体のクラッド層上にコア層とクラッド層とを交互に3層ずつ積層せしめて、基材上にクラッド層とコア層とが、クラッド層/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層/コア層/クラッド層の順で積層された光導波路を製造した。なお、各コア層形成工程において、使用するマスクの開口部のパターンをそれぞれ変更した。このようにして積層された薄膜の状態を示す写真を図9に示す。 Next, the core layer forming step and the clad layer forming step are alternately performed three times each, and the core layer and the clad layer are alternately stacked on the clad layer of the three-layer laminated body. An optical waveguide in which a clad layer and a core layer were laminated on the material in the order of clad layer / core layer / cladding layer / core layer / cladding layer / core layer / cladding layer / core layer / cladding layer was produced. In addition, in each core layer formation process, the pattern of the opening part of the mask to be used was each changed. A photograph showing the state of the thin film thus laminated is shown in FIG.
図9に示す結果からも明らかなように、各コア層にそれぞれマスクパターンに応じたクラッド部及びコア部が形成されていることが分かる。また、このようにして形成された光導波路において、コア部の屈折率は1.54であり、クラッド部の屈折率は1.53であり、クラッド層の屈折率は1.51であった。また、このような光導波路の製造方法(実施例1)においてはコア層を形成する際に紫外光を照射しているが、新たにコア層を形成する際に照射した紫外光が既に形成されているコア層には何ら影響を与えていないことが分かった。このような結果から、本発明の光導波路の製造方法(実施例1)によれば、上記コア層形成工程及び上記クラッド層形成工程を連続で実施でき、簡便な工程で複数のコア層がクラッド層を介して積層された多層構造の光導波路を形成できることが確認された。 As is apparent from the results shown in FIG. 9, it can be seen that a clad portion and a core portion corresponding to the mask pattern are formed in each core layer. In the optical waveguide thus formed, the refractive index of the core portion was 1.54, the refractive index of the cladding portion was 1.53, and the refractive index of the cladding layer was 1.51. Further, in such a method of manufacturing an optical waveguide (Example 1), ultraviolet light is irradiated when forming the core layer, but the ultraviolet light irradiated when forming a new core layer is already formed. It has been found that there is no effect on the core layer. From these results, according to the optical waveguide manufacturing method (Example 1) of the present invention, the core layer forming step and the clad layer forming step can be carried out continuously, and a plurality of core layers can be clad in a simple process. It was confirmed that an optical waveguide having a multilayer structure laminated through layers could be formed.
また、このようにして得られた光導波路の各コア部の一端に、光ファイバーを通して面発光型レーザ(VCSEL)から発生させた光を入力したところ、全てのコア部において他端から光の出力があり、光の伝播が可能であることが確認された。このような結果から、本発明の光導波路(実施例1)によれば、各層に形成されたコア部を用いて情報信号の高速、高容量伝送化が図れることが分かる。 In addition, when light generated from a surface emitting laser (VCSEL) is input to one end of each core portion of the optical waveguide thus obtained through an optical fiber, light is output from the other end in all the core portions. It was confirmed that light can be propagated. From these results, it can be seen that according to the optical waveguide of the present invention (Example 1), high-speed and high-capacity transmission of information signals can be achieved by using the core portion formed in each layer.
以上説明したように、本発明によれば、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層された多層構造を有し、複雑なデザインの光配線を可能とし、情報信号の高速、高容量伝送化を可能とする光導波路を提供すること、並びに、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層された多層構造を有する複雑なデザインの光導波路を簡便な工程で効率よく製造することが可能な光導波路の製造方法を提供することが可能となる。そのため、本発明は光配線の高密度化に関する技術として非常に有用である。 As described above, according to the present invention, a plurality of core layers have a multilayer structure in which a cladding layer is used as an intermediate layer, enabling optical wiring with a complicated design, and high-speed, high-capacity transmission of information signals. It is possible to provide an optical waveguide that can be realized, and to efficiently manufacture an optical waveguide with a complex design having a multilayer structure in which a plurality of core layers are laminated with a cladding layer as an intermediate layer in a simple process It becomes possible to provide a manufacturing method of a simple optical waveguide. Therefore, the present invention is very useful as a technique related to high density optical wiring.
1…光導波路、10…クラッド層、11…コア層、11A…クラッド部、11B…コア部、20…基材、21…マスク、L…紫外光。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical waveguide, 10 ... Cladding layer, 11 ... Core layer, 11A ... Cladding part, 11B ... Core part, 20 ... Base material, 21 ... Mask, L ... Ultraviolet light.
Claims (21)
[工程(A)] コア層上に紫外線吸収成分を含有するクラッド層を形成する工程;
[工程(B)] クラッド層上にコア前駆体層を形成し、該コア前駆体層にフォトマスクを介して紫外光を照射し、紫外光の照射領域と非照射領域とにそれぞれクラッド部とコア部とを形成せしめてクラッド部とコア部とを有するコア層を形成する工程;
を含み、複数のコア層がクラッド層を中間層として積層されている光導波路を得ることを特徴とする光導波路の製造方法。 The following steps (A) and (B):
[Step (A)] A step of forming a clad layer containing an ultraviolet absorbing component on the core layer;
[Step (B)] A core precursor layer is formed on the clad layer, and the core precursor layer is irradiated with ultraviolet light through a photomask, and the ultraviolet light irradiated region and the non-irradiated region are respectively coated with the cladding portion and Forming a core layer having a clad portion and a core portion by forming a core portion;
And an optical waveguide in which a plurality of core layers are laminated with a clad layer as an intermediate layer.
21. The group according to claim 19 or 20, wherein the leaving group is a group containing at least one structure of structures represented by the formula: -O-, -Si-, and -O-Si-. Manufacturing method of the optical waveguide.
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