JPH09251113A - 耐熱性高屈折率差高分子光導波路、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の高分子光導波路と比較してコアとクラ
ッドの屈折率差が更に大きく、かつ優れた耐熱性を有す
る高分子光導波路を提供する。 【解決手段】 コア、及びクラッドが高分子材料で構成
される高分子光導波路において、コアとクラッドにコア
とクラッドの屈折率差が３％以上のポリイミドの組合せ
を用いる耐熱性高屈折率差高分子光導波路。コア材料、
又はコア材料及びクラッド材料に特定のポリイミドを用
い、下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層をスピ
ンコートと硬化により形成する（耐熱性を有する）高屈
折率差高分子光導波路の製造方法。なお、埋め込み型光
導波路の場合はコア層をフォトリソグラフィとドライエ
ッチングにより加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光導波路に関し、特
に耐熱性に優れ、かつコアとクラッドの屈折率差（Δ）
が大きい（以下、「高Δ」と称する）高分子光導波路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】低損失光ファイバの開発による光通信シ
ステムの実用化に伴い、種々の光通信用部品の開発が望
まれている。またこれら光部品を高密度に実装する光配
線技術、特に光導波路技術の確立が望まれている。一般
に、光導波路には、光損失が小さい、製造が容易、
コアとクラッドの屈折率差を幅広い範囲で制御できる
等の条件が要求される。特に高密度光配線のために高Δ
の光導波路を作製するためには、コアとクラッドの屈折
率差の幅広い制御性が重要である。通常の光導波路のコ
アとクラッドの屈折率差はおおむね０．３〜１．０％で
あるが、これまでに石英系光導波路ではヘンリー（Henr
y)らによりアプライド・オプティクス（Applied Optic
s) 、第２６巻、第１３号、第２６２１〜２６２４頁
（１９８７）において酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）をクラッ
ドに用い、窒化ケイ素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）をコアに用いるこ
とでコアとクラッドの屈折率差が３７．７％を有する高
Δ光導波路が報告されている。しかし、この光導波路を
含めた既存の石英系高Δ光導波路は光導波路自体の柔軟
性が乏しいためにＳｉ等の基板上で作製され、基板上で
用いる必要がある。また、石英系光導波路の作製には１
０００℃以上の高温処理が必要であるためコストが高く
なり、また熱に弱い材料を使用している場合にはその後
に光導波路を作製できないといった部品作製上の制約が
ある。一方、有機高分子材料はその溶液を基板等の上に
キャストした後、脱溶媒やイミド化（ポリイミドの場
合）をすることで薄膜を作製できるため、４００℃以下
の比較的低温での光導波路の作製が可能であり、部品作
製上の制約という問題も解決される。また、高分子光導
波路は柔軟性を有するために、石英やシリコン基板とい
った剛直な基板上だけでなく、フィルム型の光導波路
（テープ光導波路）も作製されている。この特徴を利用
すれば、電子部品の分野において柔軟性を有するフレキ
シブルプリント配線基板（ＦＰＣ）を用いることで小型
化と高密度化が図られているのと同様にして、柔軟性を
有する光導波路を用いて光配線をすることにより限られ
たスペースでの高密度の光配線が実現できる。ブース
（Booth)はジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テクノ
ロジ（Journal of Lightwave Technology)、第７巻、第
１０号、第１４４５〜１４５３頁（１９８９）において
アクリル樹脂を用いて、コアとクラッドの屈折率差が最
大で５％を有する高分子光導波路を報告している。しか
し、この光導波路はアクリル樹脂を用いているために耐
熱温度が低いという欠点があった。またこれ以外に、優
れた柔軟性と耐熱性を兼ね備えた高分子光導波路とし
て、本発明者らは特願平６−５４３７６号明細書におい
てこれまでにポリイミドを用いたフィルム光導波路を実
現している。しかし、このフィルム光導波路はコアとク
ラッドの屈折率差が０．４％程度と小さい。

【０００３】このように現状では、耐熱性と高Δを兼ね
備えた高分子光導波路は実現されていない。高密度光配
線を行うために有利なフィルム光導波路を用いて更に高
密度化を図るためには、より曲げに強い、すなわち小さ
い曲率の曲げに対して光の伝送損失が小さく、かつ光導
波特性が安定なフィルム光導波路が求められている。そ
のためには光導波路のコアとクラッドの屈折率差をより
大きくして、光の閉じ込め効果を強くすることが必要で
ある。具体的には曲率１ｍｍ以下の曲がりを有する光導
波路を低損失で配線するためにはコアとクラッドの屈折
率差を３％以上にすることが必要となる。更にこの場合
にも電気配線との混載実装のためにハンダ耐熱性を有す
ることが必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で示したよ
うに高密度の光配線に有用な高分子光導波路において
は、耐熱性に優れ、かつコアとクラッドの屈折率差がよ
り大きな光導波路が必要とされている。本発明は、既存
の高分子光導波路は比較してコアとクラッドの屈折率差
が更に大きく、かつ優れた耐熱性を有する高分子光導波
路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第１の発明はコア、及びクラッドが高分子材料で
構成される高分子光導波路において、コアとクラッドに
コアとクラッドの屈折率差が３％以上のポリイミドの組
合せを用いることを特徴とする。また、本発明の第２の
発明はコア、及びクラッドが高分子材料で構成される高
分子光導波路において、コアとクラッドにコアとクラッ
ドの屈折率差が３％以上のポリイミドの組合せを用いる
高Δ高分子光導波路に関する発明であって、そのコア材
料として下記の構造式（化１）：

【０００６】

【化１】

【０００７】で表される繰り返し単位を有するポリイミ
ドを用いることを特徴とする。また、本発明の第３の発
明はコア、及びクラッドが高分子材料で構成される高分
子光導波路において、コアとクラッドにコアとクラッド
の屈折率差が３％以上のポリイミドの組合せを用いる耐
熱性を有する高Δ高分子光導波路に関する発明であっ
て、そのコア材料として下記の一般式（化２）：

【０００８】

【化２】

【０００９】〔式中、Ｒ₁ は下記の構造式（化３）：

【００１０】

【化３】

【００１１】で表される基よりなる群から選択した４価
の有機基を示し、また式中、Ｒ₂ は下記の構造式（化
４）：

【００１２】

【化４】

【００１３】で表される基よりなる群から選択した２価
の有機基を示す〕で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用い、またクラッド材料として一般式（化
５）：

【００１４】

【化５】

【００１５】〔式中、Ｒ₁ は一般式（化３）と同義であ
り、Ｒ₃ は下記の構造式（化６）：

【００１６】

【化６】

【００１７】で表される基よりなる群から選択した２価
の有機基を示す〕で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用いることを特徴とする。また、本発明の第４
の発明は、第１の発明の高Δ高分子光導波路の製造方法
に関する発明である。すなわち、そのコア材料として第
２の発明に記載の構造式（化１）で表される繰り返し単
位を有するポリイミドを用い、下部クラッド層を形成し
た後に下部クラッド層上にこのポリイミドからなるコア
層をスピンコートと硬化により形成し、更に埋め込み型
光導波路の場合はこのコア層をフォトリソグラフィとド
ライエッチングにより加工し、その後コア上に上部クラ
ッド層を形成することを特徴とする。また、本発明の第
５の発明は、第１の発明の耐熱性を有する高Δ高分子光
導波路の製造方法に関する発明である。すなわち、その
コア材料として、上記第３の発明に記載の一般式（化
２）で表される繰り返し単位を有するポリイミドを用
い、またクラッド材料として、同じく第３の発明に記載
の構造式（化５）で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用い、このポリイミドからなる下部クラッド層
をスピンコートと硬化により形成した後に下部クラッド
層上にこのポリイミドからなるコア層をスピンコートと
硬化により形成し、更に埋め込み型光導波路の場合はこ
のコア層をフォトリソグラフィとドライエッチングによ
り加工し、その後コア上に上部クラッド層をスピンコー
トと硬化により形成することを特徴とする。

【００１８】本発明者らは耐熱性に優れ、かつ曲げ特性
に優れた高分子光導波路について種々検討した結果、コ
アとクラッドの屈折率差が３％以上のポリイミドの組合
せをコアとクラッドに用いることにより、目的を実現す
る高分子光導波路が作製できることを見出した。すなわ
ち、本発明により最小曲がり半径が１ｍｍ以下という曲
げ特性に極めて優れた耐熱性高分子光導波路を実現し
た。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明の構成要素である光導波路のクラッド用ポリ
イミドとコア用ポリイミドはその屈折率の相違が３％以
上の２種類のポリイミドの組合せであればいかなる分子
構造のポリイミドであってもよいが、一般式（化２）で
表される繰り返し単位を有するポリイミドをコア材料と
して用い、一般式（化５）で表される繰り返し単位を有
するポリイミドをクラッド材料として用いることが、よ
り大きなコアとクラッドの屈折率差を実現できること、
光透過性及び耐熱性に優れること、光導波路の作製が容
易であることという観点から好ましい。更にコア、及び
クラッドに用いるそれぞれのポリイミドとして２種類以
上のポリイミドの混合物、共重合体を用いることも可能
である。この一般式（化２）で表される繰り返し単位を
有するポリイミドは４，４′−オキシジフタル酸二無水
物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロ
フェノキシ）テトラフルオロベンゼン二無水物、２，２
−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオ
ロプロパン二無水物、又はそれらの誘導体と４，４′−
オキシジアニリン、４，４′−メチレンジアニリン、
４，４′−ジアミノジフェニルスルホン、３，３′−ジ
アミノフェニルスルホンから製造できる。

【００２０】一方、構造式（化５）で表される繰り返し
単位を有するポリイミドは４，４′−オキシジフタル酸
二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフ
ルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン二無水物、
２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサ
フルオロプロパン二無水物、又はそれらの誘導体と２，
２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミ
ノビフェニル、２，２′−ビス（４−アミノフェニル）
ヘキサフルオロプロパン、ビス（２，３，５，６−テト
ラフルオロ−４−アミノフェニル）エーテル、ペンタフ
ルオロフェノキシ−２，４−ジアミノベンゼンから製造
できる。この中で１，４−ビス（３，４−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン二無
水物の製造方法は特開平５−１１４８号公報に記載され
ている。２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，
４′−ジアミノビフェニルの製造方法は、例えば日本化
学会誌、第３号、第６７５〜６７６頁（１９７２）に記
載されている。また、ビス（２，３，５，６−テトラフ
ルオロ−４−アミノフェニル）エーテルの製造方法は、
例えば、１９８５年、ベルリン市 スプリンゲル出版社
（Springer-Verlag)発行、Ｉ．Ｌ．クヌニャンツ及び
Ｇ．Ｇ．ヤコブソン（Ｉ．Ｌ．Knunyants 、Ｇ．Ｇ．Ya
kobson) 共編、シンセシス・オブ・フルオロオーガニッ
ク・コンパウンズ（Synthesis of Fluoroorganic Compo
unds) に記載されている。また、ペンタフルオロフェノ
キシ−２，４−ジアミノベンゼンの製造方法は、特開平
１−１８０８６０号公報に記載されている。これらのジ
アミンとテトラカルボン酸二無水物を反応させることに
よりポリアミド酸を製造する。ポリアミド酸の合成に使
用する酸二無水物はその開環したテトラカルボン酸、又
はその誘導体としての酸塩化物、エステル化物等として
用いることも可能である。

【００２１】反応条件は通常のポリアミド酸の重合条件
と同じでよく、一般的にはＮ−メチル−２−ピロリド
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムア
ミドなどの極性有機溶媒中で反応させる。次に得られた
ポリアミド酸のイミド化によるポリイミドの合成である
が、これも加熱によるイミド化や無水酢酸等を用いた化
学的イミド化等の通常のポリイミドの合成法が使用でき
る。ポリイミド混合物を合成する場合には重合反応終了
後のポリアミド酸を２種類以上用意し、これらを溶液状
態で均一になるまで混合かくはんした後にイミド化を行
う。用いるポリイミドが可溶性である場合には合成した
ポリイミドを溶媒に溶かして混合し、その後溶媒を除去
してもよい。ポリイミド共重合体を合成する場合には２
種類以上のジアミン、又は２種類以上の酸無水物若しく
はその誘導体を用いてポリアミド酸共重合体を合成し、
これをイミド化する。

【００２２】本発明の高Δポリイミド光導波路の構造に
は、例えばスラブ型、埋め込み型等がある。埋め込み型
光導波路の製造方法について図１を参照しつつ説明す
る。すなわち図１は本発明による埋め込み型光導波路の
作製方法の一例を示す工程図であって、符号１は基板、
２は下部クラッド層、３はコア層、４はコアパターンを
形成するためのマスク、５はフォトレジスト層、６は上
部クラッド層を意味する。シリコン等の基板１の上にポ
リイミドの溶液、又はポリアミド酸溶液をスピンコート
等の方法により塗布し、これを加熱等により硬化して下
部クラッド層２を得る。次にこの上に下部クラッド層と
して用いたポリイミドより屈折率の高いポリイミドの溶
液、又はポリアミド酸溶液を下部クラッド層２を形成し
たときと同様の方法により形成し、コア層３を得る。次
にこの上にコアパターンを形成するためのマスク層４を
形成する〔図１（ａ）〕。マスクとしてはＡｌ、Ｔｉ等
の金属、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）、スピンオングラス
（ＳＯＧ）、シリコン含有フォトレジスト、感光性ポリ
イミド等を用いることができる。マスク層４をつけた後
にフォトレジストの塗布、プリベーク、露光、現像、ア
フターベークを行い、パターニングされたフォトレジス
ト層５を得る〔図１（ｂ）〕。次にフォトレジスト層に
より保護されていないマスク層をエッチングにより除去
した後〔図１（ｃ）〕、アルミニウム層で保護されてい
ないポリイミドをドライエッチングにより除去する〔図
１（ｄ）〕。マスク層４にＳｉ含有フォトレジストや感
光性ポリイミドを用いた場合にはマスク層を直接露光現
像することでパターンニングされたマスク層が得られる
ため、更にフォトレジストを使用する必要はない。次に
残ったマスク層４をドライエッチングやはく離液を用い
ることにより除去する〔図１（ｅ）〕。次にこの上にコ
ア層より屈折率の小さいポリイミドの溶液、又はポリア
ミド酸溶液を下部クラッド層２を形成したときと同様の
方法により形成し、上部クラッド層６を得る〔図１
（ｆ）〕。このようにして埋め込み型のポリイミド光導
波路が得られる。更に埋め込み型フィルム光導波路を作
製するためには先に作製した光導波路を基板からはく離
する。基板として表面を熱酸化したＳｉを用いた場合に
はフッ酸に浸漬することによりはく離できる。また、仮
基板としてＡｌ板を用いた場合には希塩酸に浸漬するこ
とではく離できる。このようにして埋め込み型ポリイミ
ドフィルム光導波路が得られる。更にこのポリイミド光
導波路を所定温度で熱処理することで光学的に均一な埋
め込みポリイミドフィルム光導波路を得ることができる
〔図１（ｇ）〕。

【００２３】また、図２に示したように図１の埋め込み
型ポリイミド光導波路と同様の方法を用いて基板上に下
部クラッド層２、コア層３、及び上部クラッド層６を順
次形成する。このようにしてスラブ型ポリイミド光導波
路が得られる〔図２（ａ）〕。更にスラブ型ポリイミド
フィルム光導波路を作製するためには先に作製した光導
波路を基板からはく離する。更にこのフィルム光導波路
を所定温度で熱処理することで光学的に均一なスラブ型
ポリイミドフィルム光導波路を得ることができる〔図２
（ｂ）〕。なお、基板上ポリイミド光導波路の作製にお
いては基板と下部クラッドの密着性向上を目的として、
例えばシリコン基板を用いる場合にはシランカップリン
グ剤等を主成分とする接着改良剤層を追加できることは
言うまでもない。

【００２４】

【実施例】引き続いていくつかの実施例を用いて本発明
を更に具体的に説明する。なお種々の高分子の組合せに
より、また光導波路構造により数限りない本発明の高Δ
ポリイミド光導波路が得られることは明らかであり、本
発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

【００２５】本実施例に用いたポリイミドの熱分解温度
を表１に示す。なお熱分解温度は窒素気流下１０℃／分
の速度で昇温したときの１０ｗｔ％重量減少時の温度で
示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】なお、上記表１、及び後記表において使用
した記号の意味は下記のとおりである。 ６ＦＤＡ： ２，２−ビス（３，４−ジカルボ
キシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物 １０ＦＥＤＡ： １，４−ビス（３，４−ジカルボ
キシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン
二無水物 ＯＤＰＡ： ４，４′−オキシジフタル酸無水
物 ＰＭＤＡ： ピロメリット酸二無水物 ＴＦＤＢ： ２，２′−ビス（トリフルオロメ
チル）−４，４′−ジアミノビフェニル ４ＦＭＰＤ： テトラフルオロ−ｍ−フェニレン
ジアミン ８ＦＯＤＡ： ビス（２，３，５，６−テトラフ
ルオロ−４−アミノフェニル）エーテル ４，４′−ＯＤＡ： ４，４′−オキシジアニリン ３，４′−ＯＤＡ： ３，４′−オキシジアニリン ２，４′−ＯＤＡ： ２，４′−オキシジアニリン ３ＦＤＡＭ： １，１−ビス（４−アミノフェニ
ル）−１−フェニル−２，２−２−トリフルオロエタン ３Ｆ−ＥＤＡＭ： 〔１，１−ビス｛４−（４−アミ
ノフェノキシ）フェニル｝−１−フェニル−２，２，２
−トリフルオロエタン〕 ３，３′−ＤＤＳＯ₂ ： ３，３′−シアミノジフェニ
ルスルホン ４，４′−ＤＤＳＯ₂ ： ４，４′−シアミノジフェニ
ルスルホン ４，４′−ＭＤＡ： ４，４′−メチレンジアニリ
ン ４−ＢＤＡＦ： ２，２−ビス〔４−（４−アミノ
フェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパン ＡＰＨＦ： ２，２−ビス（３−アミノ−４−
ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン ４，４′−６Ｆ： ２，２−ビス（４−アミノフェニ
ル）ヘキサフルオロプロパン ｍ−Ａ５Ｆ： ペンタフルオロフェノキシ−２，
４−ジアミノベンゼン

【００２８】表１より本発明に用いたポリイミドはすべ
て４５０℃以上の熱分解温度を示すことから優れた耐熱
性を有する光導波路材料であることがわかる。

【００２９】本実施例に用いたコアとクラッドの屈折率
差（Δ）は波長1.5 ５μｍにおいてコアに用いたポリイ
ミドフィルムの屈折率〔ｎ（コア）〕とクラッドに用い
たポリイミドフィルムの屈折率〔ｎ（クラッド）〕をプ
リズムカップリング法により測定し、その値から下記の
数式（数１）から計算により求めた。

【００３０】

【数１】Δ％＝〔｛ｎ（コア）−ｎ（クラッド）｝／ｎ
（コア）〕×１００

【００３１】また、作製したフィルム光導波路の最小曲
がり半径は直線状態の光導波路を徐々に湾曲させて、そ
の都度導波光の光損失を入射光と出射光の強度比より求
め、光損失が増加し始めるときの光導波路の曲率半径と
して示した。光導波路の断面構造は作製した光導波路を
ダイシングソーを用いて長さ２ｍｍに切断したものを試
料として透過光学顕微鏡により評価した。

【００３２】実施例１ ４インチのシリコンウェハに２，２−ビス（３，４−ジ
カルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物
（６ＦＤＡ）と２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロ
キシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（ＡＰＨＦ）を
用いて合成したポリイミドの前駆体であるポリアミド酸
のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）１５ｗｔ
％溶液を加熱後の膜厚が２０μｍになるようにスピンコ
ート法により塗布した。これを７０℃で２時間、１６０
℃で１時間、２５０℃で３０分、３５０℃で１時間熱処
理をして下部クラッド層を形成した。次にこの下部クラ
ッド層上に４，４′−オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰ
Ａ）と４，４′−オキシジアニリン（４，４′−ＯＤ
Ａ）を用いて合成したポリイミドの前駆体であるポリア
ミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を加熱後の膜厚が３μ
ｍになるようにスピンコート法により塗布した。これを
７０℃で２時間、１６０時間で１時間、２５０℃で３０
分、３８０℃で１時間熱処理をしてコア層を形成した。
次にこのコア層上に膜厚０．２μｍのアルミニウム層を
蒸着した。次にこのアルミニウム層上にポジ型フォトレ
ジストをスピンコート法により塗布した後約９５℃でプ
リベークを行った。次にパターン形成用のフォトマスク
と超高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射した後ポジ型
レジスト用の現像液を用いて現像した。その後１３５℃
でポストベークを行った。これにより線幅３μｍを有す
る直線状のレジストパターンが得られた。次にアルミニ
ウムのウエットエッチングを行い、レジストパターンを
アルミニウム層に転写した。更にパターンニングされた
アルミニウムをマスクとしてコア層のポリイミドをドラ
イエッチングにより加工した。次にポリイミドの上層に
あるアルミニウムをエッチング液で除去した。次にこの
上に下部クラッドとして用いたポリイミドと同一のポリ
イミドの前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ
％溶液を加熱後の膜厚が２０μｍになるようにスピンコ
ート法により塗布した。これを７０℃で２時間、１６０
℃で１時間、２５０℃で３０分、３８０℃で１時間熱処
理をして上部クラッド層を形成した。次にこれを１０％
塩酸水溶液に浸漬してシリコン基板をはく離した。最後
にこれを３５０℃で１時間熱処理して、埋め込み型ポリ
イミドフィルム光導波路が得られた。この光導波路の波
長１．５５μｍでのコアとクラッドの屈折率差はコアに
用いたポリイミドフィルムの屈折率とクラッドに用いた
屈折率から求めた結果、８．４％であった。このポリイ
ミドフィルム光導波路を直線状態から徐々に曲げたとき
の最小曲がり半径は０．３ｍｍであった。更にこの光導
波路を窒素雰囲気中のオーブンを用いて３５０℃で１時
間の熱処理を行った。この光導波路の断面構造を顕微鏡
で評価した結果、コアの形状、及びクラッド層の膜は熱
処理前と比較して変化しなかった。また、この熱処理後
の光導波路の光損失も熱処理前と比較して変化しなかっ
た。

【００３３】実施例２〜２２ 実施例１の下部クラッド層と上部クラッド層として用い
たポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ溶
液を表２に示す原料の酸二無水物とジアミンから合成し
たポリアミド酸のＤＭＡｃ溶液に変更して、実施例１と
同様の方法により埋め込み型ポリイミド光導波路を作製
した。このポリイミドフィルム光導波路のコアとクラッ
ドの屈折率差、及び最小曲がり半径を表２に示す。更に
この光導波路を窒素雰囲気中のオーブンを用いて３５０
℃で１時間の熱処理を行った。この光導波路の断面構造
を顕微鏡で評価した結果、実施例２から実施例２２のす
べての光導波路においてコアの形状、及びクラッド層の
膜は熱処理前と比較して変化しなかった。また、この熱
処理後の光導波路の光損失も実施例２から実施例２２の
すべての光導波路において熱処理前と比較して変化しな
かった。

【００３４】

【表２】

【００３５】実施例２３〜４６ 実施例１の下部クラッド層と上部クラッド層として用い
たポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ溶
液、及び実施例１のコア層として用いたポリイミドの前
駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ溶液を表３に示す原
料の酸二無水物とジアミンから合成したポリアミド酸の
ＤＭＡｃ溶液に変更して、実施例１と同様の方法により
埋め込み型ポリイミド光導波路を作製した。このポリイ
ミドフィルム光導波路のコアとクラッドの屈折率差、及
び最小曲がり半径を表３に示す。更にこの光導波路を窒
素雰囲気中のオーブンを用いて３５０℃で１時間の熱処
理を行った。この光導波路の断面構造を顕微鏡で評価し
た結果、実施例２から実施例２０のすべての光導波路に
おいてコアの形状、及びクラッド層の膜は熱処理前と比
較して変化しなかった。また、この熱処理後の光導波路
の光損失も実施例２３から実施例４６のすべての光導波
路において熱処理前と比較して変化しなかった。

【００３６】

【表３】

【００３７】実施例４７ 実施例１８において膜厚３μｍのコア層を形成後、アル
ミニウム層を形成しないで上部クラッド層を形成し、そ
の後、実施例１と同様の方法により下部クラッド層、コ
ア層、上部クラッド層からなる３層のスラブ型ポリイミ
ドフィルム光導波路を作製した。このポリイミドフィル
ム光導波路のコアとクラッドの屈折率差、及び最小曲が
り半径は同一の材料を用いて作製した実施例１の埋め込
み型光導波路と同様であった。更にこの光導波路を窒素
雰囲気中のオーブンを用いて３５０℃で１時間の熱処理
を行った。この光導波路の断面構造を顕微鏡で評価した
結果、コアの形状、及びクラッド層の膜は熱処理前と比
較して変化しなかった。また、この熱処理後の光導波路
の光損失も熱処理前と比較して変化しなかった。

【００３８】比較例１〜２ 実施例１の下部クラッド層と上部クラッド層として用い
たポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ溶
液、及び実施例１のコア層として用いたポリイミドの前
駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ溶液を表３に示す原
料の酸二無水物とジアミンから合成したポリアミド酸の
ＤＭＡｃ溶液に変更し、コア層の加熱後の膜厚が８μｍ
になるようにスピンコート法により塗布して、これ以外
は実施例１と同様の方法により埋め込み型ポリイミド光
導波路を作製した。更にこの光導波路を窒素雰囲気中の
オーブンを用いて３５０℃で１時間の熱処理を行った。
この光導波路の断面構造を顕微鏡で評価した結果、コア
の形状、及びクラッド層の膜は熱処理前と比較して変化
しなかった。また、この熱処理後の光導波路の光損失も
熱処理前と比較して変化しなかった。しかし、このポリ
イミドフィルム光導波路のコアとクラッドの屈折率差は
３％未満であって、このポリイミドフィルム光導波路の
最小曲がり半径は１ｍｍを越えており、これより小さな
曲率に曲げたときにはその光損失が著しく増加した。

【００３９】

【発明の効果】本発明によればコアとクラッドの屈折率
差が３％以上を有し、最小曲げ半径が１ｍｍ以下とな
り、かつ耐熱性に優れた高屈折率差高分子光導波路を４
００℃以下の低い作製温度で実現できるという効果があ
る。この光導波路を用いることにより、優れた耐熱性を
有する高密度光配線が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基板上の埋め込み型高屈折率差ポ
リイミド光導波路と埋め込み型高屈折率差ポリイミドフ
ィルム光導波路の作製方法を順を追って示した断面図で
ある。

【図２】本発明による基板上のスラブ型高屈折率差ポリ
イミド光導波路とスラブ型高屈折率差ポリイミドフィル
ム光導波路を作製する方法を順を追って示した断面図で
ある。

【符号の説明】

１：基板、２：下部クラッド層、３：コア層、４：アル
ミニウム層、５：フォトレジスト層、６：上部クラッド
層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪田 知巳 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 佐々木 重邦 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア、及びクラッドが高分子材料で構成
   される高分子光導波路において、コアとクラッドにコア
   とクラッドの屈折率差が３％以上のポリイミドの組合せ
   を用いることを特徴とする耐熱性高屈折率差高分子光導
   波路。
2. 【請求項２】 請求項１において、そのコア材料として
   下記の構造式（化１）： 【化１】 で表される繰り返し単位を有するポリイミドを用いるこ
   とを特徴とする高屈折率差高分子光導波路。
3. 【請求項３】 請求項１において、そのコア材料として
   下記の一般式（化２）： 【化２】 〔式中、Ｒ₁ は下記の構造式（化３）： 【化３】 で表される基よりなる群から選択した４価の有機基を示
   し、また式中、Ｒ₂ は下記の構造式（化４）： 【化４】 で表される基よりなる群から選択した２価の有機基を示
   す〕で表される繰り返し単位を有するポリイミドを用
   い、またクラッド材料として一般式（化５）： 【化５】 〔式中、Ｒ₁ は一般式（化３）と同義であり、Ｒ₃ は下
   記の構造式（化６）： 【化６】 で表される基よりなる群から選択した２価の有機基を示
   す〕で表される繰り返し単位を有するポリイミドを用い
   ることを特徴とする耐熱性を有する高屈折率差高分子光
   導波路。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の高分子光導波路を製造
   する方法において、そのコア材料として請求項２に記載
   の構造式（化１）で表される繰り返し単位を有するポリ
   イミドを用い、下部クラッド層を形成した後に下部クラ
   ッド層上にこのポリイミドからなるコア層をスピンコー
   トと硬化により形成し、更に埋め込み型光導波路の場合
   はこのコア層をフォトリソグラフィとドライエッチング
   により加工し、その後コア上に上部クラッド層を形成す
   ることを特徴とする高屈折率差高分子光導波路の製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の高分子光導波路を製造
   する方法において、そのコア材料として請求項３に記載
   の一般式（化２）で表される繰り返し単位を有するポリ
   イミドを用い、またクラッド材料として請求項３に記載
   の構造式（化５）で表される繰り返し単位を有するポリ
   イミドを用い、このポリイミドからなる下部クラッド層
   をスピンコートと硬化により形成した後に下部クラッド
   層上にこのポリイミドからなるコア層をスピンコートと
   硬化により形成し、更に埋め込み型光導波路の場合はこ
   のコア層をフォトリソグラフィとドライエッチングによ
   り加工し、その後コア上に上部クラッド層をスピンコー
   トと硬化により形成することを特徴とする耐熱性を有す
   る高屈折率差高分子光導波路の製造方法。