JP5099002B2 - 高分子光導波路の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高分子光導波路の製造方法に関する。

高速信号の伝送において、伝送媒体として広く利用されている電気は限界が近づき、光伝送の役割が期待され、機器装置間、機器装置内のボード間、チップ間において光配線を使用するいわゆる光インターコネクションが注目されている。
前記光インターコネクションを可能とする技術として、光を伝搬し屈折率の高い高分子からなるコアと、該コアを包囲し屈折率がより小さい高分子からなるクラッドから構成される高分子光導波路が、フレキシブル性を有することや製造コストを低く抑えられること等の面から注目されている。

しかしながら、モバイル機器など小型情報機器の扱うデータが予想を上回って大容量化し、器機内の光通信の要求の高まりに平行して器機自体の小型化、薄型化、低コスト化が進み、既存の高分子光導波路が有していたフレキシブル性、低コスト性では対応できず、更なるフレキシブル性、低コスト性が求められている。

例えば、直線導波路に特化した簡便な高分子光導波路の製造法として、基板上にクラッドとなる第１の層と、該第１の層上に、より屈折率が高い第２の層を積層し、第２の層側から厚さ方向にブレードで溝を形成して導波路コアを形成し、さらに溝をクラッド材で充填して硬化させることで導波路構造を形成する手法が提案されている（特許文献１）。

一方、高分子材料で製造した通常の高分子光導波路は、光信号のみを導くことが可能な導波路であり、例えば、プリント基板間、あるいはモジュール間における高速光信号の伝送以外に低速電気信号の伝送あるいは電力供給を行う場合は、光配線の他に導電線を別途設置する必要がある。
そこで、導波路シートの表面あるいは裏面の少なくとも一方に電気配線パターンを形成した高分子光導波路（特許文献２参照）、導波路シートに光配線と電気配線を内在させた高分子光導波路（特許文献３参照）などが提案されている。

特開平８−２８６０６４号公報 特開２００１−３１１８４６号公報 特開２００７−１４０３００号公報

本発明は、本構成を有さない場合に比べ、導電線を有し、伝搬損失が小さく、フレキシブルな高分子光導波路が簡便に製造される方法を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の手段により解決される。
請求項１の発明は、（１）硬化型の第１の粘着層を表面に有する第１の固定シートに前記第１の粘着層を介して金属膜を貼り付ける工程と、（２）前記第１の固定シート上の金属膜を厚さ方向にブレードで切削して該金属膜を分割する工程と、（３）クラッドとなる第１の高分子層と、該第１の高分子層より屈折率が高く、光が伝搬するコアとなる第２の高分子層と、該第２の高分子層より屈折率が低く、クラッドとなる第３の高分子層がこの順に積層されている積層フィルムの前記第１の高分子層又は第３の高分子層上に硬化型の第２の粘着層を形成し、該第２の粘着層を介して前記積層フィルムと前記第１の固定シート上の分割された金属膜を貼り合わせる工程と、（４）前記第１の粘着層と前記第２の粘着層を硬化させるとともに、前記分割された金属膜と貼り合わされた積層フィルムを前記分割された金属膜とともに前記第１の固定シートから剥離することにより、前記分割された金属膜を前記積層フィルムに転写させる工程と、（５）前記積層フィルムに転写された前記金属膜と、硬化型の第３の粘着層を表面に有する第２の固定シートを前記第３の粘着層を介して貼り合わせた後、前記積層フィルムを前記金属膜が転写された面とは反対側の面から厚さ方向にブレードで切削して前記第２の高分子層を分割する溝を複数形成することにより前記コアの側面の一部を形成する工程と、を含むことを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
請求項２の発明は、（１）硬化型の第１の粘着層を表面に有する第１の固定シートに前記第１の粘着層を介して金属膜を貼り付ける工程と、（２）前記第１の固定シート上の金属膜を厚さ方向にブレードで切削して該金属膜を分割する工程と、（３）クラッドとなる第１の高分子層と、該第１の高分子層より屈折率が高く、光が伝搬するコアとなる第２の高分子層が積層されている積層フィルムの前記第２の高分子層上に、硬化後の屈折率が前記第２の高分子層の屈折率より低く、硬化後にクラッドとなる硬化型の第２の粘着層を形成し、該第２の粘着層を介して前記積層フィルムと前記第１の固定シート上の分割された金属膜を貼り合わせる工程と、（４）前記第１の粘着層と前記第２の粘着層を硬化させるとともに、前記分割された金属膜と貼り合わされた積層フィルムを前記分割された金属膜とともに前記第１の固定シートから剥離することにより、前記分割された金属膜を前記積層フィルムに転写させる工程と、（５）前記積層フィルムに転写された前記金属膜と、硬化型の第３の粘着層を表面に有する第２の固定シートを前記第３の粘着層を介して貼り合わせた後、前記積層フィルムを前記金属膜が転写された面とは反対側の面から厚さ方向にブレードで切削して前記第２の高分子層を分割する溝を複数形成することにより前記コアの側面の一部を形成する工程と、を含むことを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
請求項３の発明は、前記工程（１）において、前記金属膜の前記第１の固定シートに貼り付ける側とは反対側の面が粗面加工されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高分子光導波路の製造方法。
請求項４の発明は、前記工程（３）において、前記第２の粘着層を半硬化状態の高分子材料で形成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の高分子光導波路の製造方法。
請求項５の発明は、前記工程（２）において前記金属膜を分割した後、前記工程（３）において前記分割された金属膜と前記積層フィルムを貼り合わせる前に、前記分割された金属膜の一部を前記第１の固定シートから剥離することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の高分子光導波路の製造方法。
請求項６の発明は、前記工程（５）において、前記分割された金属膜をアライメントマークとして前記溝を形成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の高分子光導波路の製造方法。

請求項１記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、導電線を有し、伝搬損失が小さいフレキシブルな高分子光導波路が簡便に製造される方法が提供される。
請求項２記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、導電線を有し、伝搬損失が小さい更にフレキシブルな高分子光導波路が簡便に製造される方法が提供される。
請求項３記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、導電線を有し、伝搬損失が小さいフレキシブルな高分子光導波路がさらに簡便かつ短時間に製造される方法が提供される。
請求項４記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、導電線を有し、伝搬損失が小さいフレキシブルな高分子光導波路がさらに簡便かつ確実に製造される方法が提供される。
請求項５記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、導電線間のスペース幅が異なるアレイ状の導電線を有し、伝搬損失が小さいフレキシブルな高分子光導波路が簡便に製造される方法が提供される。
請求項６記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、導電線と導波路コアの位置精度が高く、他の光学素子と光結合し易く、伝搬損失が小さいフレキシブルな高分子光導波路が簡便に製造される方法が提供される。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能及び作用を有する部材には、適宜全図面を通じて同じ符合を付与又は符号を省略し、重複する説明は適宜省略する。また、図面は、本発明の理解を容易なものとするため、形状、大きさ、位置関係を概略的に示しており、図に示されている具体的な条件も一例に過ぎず、これらの形態に限定されるものではない。

本発明者らは、まず、導電線を有する光導波路及びその製造方法について以下のような研究及び検討を行った。
例えば、コアと、該コアを包囲するクラッドからなる導波路シートを用意し、片面のクラッドに銅箔を貼り合わせる。次いで、フォトリソグラフィーによって銅箔上にレジストでエッチングマスクを形成した後、エッチングによって不要な銅箔を溶解して取り去る。さらにレジストでエッチングマスクを除去することにより、銅からなる導電線パターンが形成される。以上の工程により、少なくとも片面に導電線を有する導波路を得ることができる。

しかしながら、上記のような導電線を有する高分子光導波路の製造方法では、電気配線パターンや光配線パターン（コア）などを作製するにあたって、パターニング、露光・現像、エッチングなどの様々な薄膜形成プロセス等により作製するため、複雑で多くの工程が必要であり、製造歩留まりの悪化を招きやすくなる。

さらに、導波路と電気配線パターン（導電ライン）を別工程で形成している、つまり、マスクの精度、あるいはマスクと導波路シートとの位置合わせに限界があり、導波路コアと電気配線との位置精度の低下を招きやすい。

また、例えば、クラッド層、コア層、及びクラッド層を積層した３層からなる積層フィルム（以下、３層フィルムという場合がある。）の上にさらに金属膜を設け、金属膜側から溝を形成して導波路コアと導電ラインを形成しようと試みると、導波路コアを形成する際、金属膜も同時に切削するため、金属の切削粉によりブレードが目詰まりを起こし、平坦性の高いコア側面が形成できず、結果としてコア内の伝搬光の光損失が増大する恐れがある。
さらに、コアパターンと導電パターンとの干渉により、パターン設計の自由度も確保しにくい。

一方、特許文献１に開示されているような製法により導波路構造を有する３層フィルムを予め作製し、その後に接着層を介して金属箔を貼り合わせ、金属箔の上部より回転するブレードで金属膜を分割して導電線を形成することで、導電線を有するとともに平坦性の高いコア側面を有する高分子光導波路を作製することが考えられる。
しかしながら、上記のような手法において例えばスピンコート法により３層フィルムを作製した場合でも膜厚ムラを有し、３層フィルムでは３つの層の膜厚ムラの和となることから時に大きな膜厚ムラとなる。加えて、金属箔を切削する際、３層フィルムの膜厚ムラが、試料を固定するテープの膜厚ムラと、試料固定台の高さムラと、ブレードの高さ精度を超えるとき、金属箔の下方に位置するコアまで切削してしまい、伝搬光の損失を招くことになる。
例えば、３層フィルムを厚膜化することで、膜厚ムラとブレードの高さ精度が吸収され易くなるが、この場合、導波路のフレキシブル性を確保することが難しくなる。

また、上記のようなコアの切削を回避するために、コアの存在する以外の場所に切削することで導電ラインを形成することも考えられるが、それゆえに切削場所が制限され、導電線パターンを敷設する自由度も大きく制限される。

さらに、導電線と導電線間はブレードによる切削溝で形成されることから、ブレード幅が溝幅となり、自由なスペース幅を設定することは困難である。ブレード幅とは異なるスペース幅を実現するため、複数回の切削を行うことも考えられるが工程数の増大につながる。

また、導波路コアの上方に導電パターンを貼り合わせることも考えられるが、導波路コアと導電パターンとのアライメント精度が低くなり易い。また、この場合、形成された導電線を有する高分子光導波路のコアが導電線を設けた側から観察することが困難となり、コアと他の受発光素子との良好なアライメントが行えず、光結合部の損失が生じ易い。
本発明者らはこのような研究及び検討を重ねた結果、本発明の完成に至った。

＜第１の実施形態＞
図１及び図２を参照しながら、第１の実施形態に係る高分子光導波路の製造方法について各構成要素と共に説明する。
（１）金属膜を固定シートに貼り付ける工程（図１（Ａ））
硬化型の第１の粘着層６を表面に有する第１の固定シート２に第１の粘着層６を介して金属膜２０を貼り付ける。
金属膜２０は後に分割されて導電ラインとなるため、電気的特性に優れている金属箔が好ましく、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム等、あるいはそれらを含む合金から選択する。
また、金属箔２０の第１の固定シート２に貼り付ける面とは反対側の面は、後の工程で光導波路となる積層フィルム１０と他の粘着層（第２の粘着層）１８を介して貼り合わせることから、より高い接合強度を確保することが求められ、そのため粗面加工が施されていることが好ましい。金属箔２０は、低コスト、表面の粗面加工の容易性、腐食耐性などの点から銅箔を選択することが好ましい。

一方、第１の固定シート２の硬化型粘着層６としては、粘着性を有し、外部から特定の刺激を与えることで硬化して粘着力が低下する材料を選択する。紫外線硬化型、熱硬化型、電子線硬化型等が挙げられるが、簡便さと、後の工程で用いる積層フィルム１０の耐熱性を考慮すると、紫外線硬化型の粘着層を選択することが好ましい。また、この場合、後の工程において、第１の固定シート２の支持体４側から紫外線を照射して第１の粘着層６が硬化されるように支持体４は紫外線透過性を有するフィルムを用いる。
第１の固定シート２としては、これらの要求を満たすダイシング用テープを選択することが好ましい。

（２）金属膜を分割する工程（図１（Ｂ））
第１の固定シート２上の金属膜２０を厚さ方向にブレード２６で切削して該金属膜２０を分割する。
例えば、高速回転するブレード２６を有するダイシングソーによって、金属箔２０側から厚さ方向に金属箔２０と第１の固定シート２の一部にわたり切削することで金属箔２０を分割して導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃを形成する。半導体デバイスの製造に一般的に使用されているダイシングソーは、高速回転するブレード２６を水平方向（面内方向）及び垂直方向（厚さ方向）の切削においてμｍレベルの走査精度を有している。よって、このようなダイシングソーを用いることで、本工程においては第１の固定シート２上にμｍレベルで制御された導電パターンの形成が実現される。

ブレード２６の厚み（幅）が導電ライン間の距離（スペース）を決めることになるため、適宜ブレード厚が決定される。また、導電ライン間のスペースは、導電ライン２０ａの特性インピーダンスを決定する一要因となるため、それを含めて適宜決定すればよい。導電ライン幅は、導電ライン２０ａの目的、例えば信号線、接地線、電力供給線など目的に合わせて適宜決定すればよい。
なお、本工程では、金属箔２０を分割することで、上記のような各機能線として用いる導電ライン２０ａのほか、機能線として使用しないダミー導電ライン２０ｂ，２０ｃも形成される。

ブレード２６の切り込む深さは、金属箔２０を確実に分割するように第１の固定シート２の一部まで切削するが、第１の固定シート２を完全には分割しない程度とする。ただし、粘着層６を切り込むことでブレード２６の目詰まりが発生し、金属膜２０の分割に対してバリの発生等の影響が出易くなる。そのため、ブレード２６は、粘着層６にはできるだけ深く切り込まないことが好ましい。さらに、ダイシングソーのブレード高さ精度を考慮すると、切削時のブレード先端の高さ位置は、第１の固定シート２の上端（粘着層６の表面）から厚さ方向に５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。

（３）積層フィルムと分割された金属膜を貼り合わせる工程（図１（Ｃ））
まず、クラッドとなる第１の高分子層（適宜「下部クラッド層」という。）１２と、該第１の高分子層１２より屈折率が高く、光が伝搬するコア（適宜「導波路コア」という。）１４ａとなる第２の高分子層（適宜「コア層」という。）１４と、該第２の高分子層１４より屈折率が低く、クラッドとなる第３の高分子層（適宜「上部クラッド層」という。）１６が積層された積層フィルム１０を用意する。

第１の高分子層１２と第３の高分子層１６はクラッドとなるため、第２の高分子層（コア層）１４より屈折率が小さいことが求められる。コア層１４と各クラッド層１２，１６の屈折率差は、本導波路への入射光の広がり角、結合される光デバイスの開口数（ＮＡ）、光導波路の屈曲径等から適宜決定される。
コア層１４及び各クラッド層１２，１６を構成する高分子材料としては、特にコア１４ａは伝搬光に対する透明性が高いことが光損失の点から要求され、エポキシ系、アクリル系、イミド系、ノルボルネン系等から選択される。また、下部クラッド層１２と上部クラッド層１６は同一材料である必要はないが、簡便性と光学設計の点から同一材料で形成されていることが好ましい。

コア層１４の厚みは、コア１４ａの高さとなるため、本導波路と結合させる光デバイスとの結合効率等を考慮して決定される。
一方、クラッド層１２，１６の厚みは機械強度を維持する範囲で、導波路のフレキシブル性を助長させる目的で薄いことが好ましい。なお、詳細は後の工程で説明するが、下部クラッド層１２に溝２４の下端を形成する精度が補償される厚みは必要となる。例えば、コア層１４の厚みを５０μｍとすると、粘着層１８を含む総厚は１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。

積層フィルム１０の第３の高分子層１６上に硬化型の第２の粘着層１８を形成する。
第２の粘着層１８も、紫外線硬化型、熱硬化型、電子線硬化型等の樹脂から選択すればよいが、簡便さと積層フィルム１０の耐熱性を考慮すると、特に紫外線硬化型樹脂を選択することが好ましい。ただし、後の工程において、第１の固定シート２上の導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃを第２の粘着層１８を介して積層フィルム１０に転写させるため、第２の粘着層１８は第１の粘着層６の材質等も考慮して選択する。

なお、第２の粘着層１８は、第３の高分子層１６上ではなく、第１の高分子層１２上に形成してもよい。
また、前記工程（２）において金属膜２０を分割する工程と、前記工程（３）において第２の粘着層１８を設けた積層フィルム１０を用意する工程との順序は特に限定されるものではない。

上記のような第２の粘着層１８を設けた積層フィルム１０と、第１の固定シート２上で分割された金属膜（適宜、「導電ライン」、「導電パターン」という。）２０ａ，２０ｂ，２０ｃを、第２の粘着層１８を介して貼り合わせる。
貼り合わせる時に、第２の粘着層１８を構成する粘着樹脂が導電ライン間の溝２２に浸入して第１の固定シート２に及ばないように、第２の粘着層１８の粘度、厚み、硬化状態等が適宜決定される。

第２の粘着層１８の厚みは、完成する導波路の総厚によって決まる屈曲耐久性に影響を及ぼす点と、溝２２への樹脂侵入を勘案すると、より薄いことが好ましく、具体的には１５μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。
また、第２の粘着層１８の粘着状態を作り出す方法としては、粘度の高い樹脂を選択することも一つの方法であるが、第２の粘着層１８を、半硬化状態の高分子材料で形成してもよい。ここで、「半硬化状態」とは、第２の粘着層１８を形成するための樹脂をある程度硬化させるが、完全に硬化して粘着力を失う以前の状態である。

このような半硬化状態を作り出す方法としては、紫外線硬化型樹脂であれば、硬化条件に至らない照射強度や照射時間で調整する方法、熱硬化型樹脂であれば、硬化条件に至らない温度や加温時間で調整する方法がある。また、紫外線硬化型樹脂で、ラジカル系樹脂（例えばアクリル）は、紫外線硬化時において雰囲気の酸素が含まれると酸素阻害によって硬化（キュアリング）が阻害され、半硬化状態となるため、それも一つの方法である。さらに、単に放置しておくことでも、室温、光、揮発などによって、第２の粘着層１８としての半硬化膜を形成してもよい。

（４）分割された金属膜を積層フィルムに転写させる工程（図１（Ｄ））
第１の粘着層６と第２の粘着層１８を硬化させるとともに、第１の固定シート２上の分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃと貼り合わされた積層フィルム１０を、分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃとともに第１の固定シート２から剥離する。これにより、第１の固定シート２上の分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃを積層フィルム１０に転写させる。

例えば、第１の粘着層６が紫外線硬化型樹脂であれば第１の固定シート２側から紫外線を照射して、熱硬化型樹脂であれば熱を加えて硬化させる。第１の粘着層６は、導電ライン間で露出している部分のほか、第１の固定シート２と導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃとの間の部分も硬化して粘着力が低下する。これにより、導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、第１の固定シート２上での導電ライン間の位置精度が維持されたまま、第１の固定シート２（第１の粘着層６）から第２の粘着層１８を介して積層フィルム１０に転写される。

なお、第１の固定シート２の第１の粘着層６を硬化させる処理は、第１の固定シート２上の金属膜２０を切削して分割した後から、この第１の固定シート２上の分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃと積層フィルム１０を貼り合わせ、さらに積層フィルム１０を第１の固定シート２から剥離する前までに行えばよい。例えば、工程（１）で第１の固定シート２に固定した金属膜２０を、工程（２）においてブレード２６で分割して導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃを形成した後、硬化処理を施したときに第１の固定シート２上に導電パターンが保持されている状態であれば、その後に積層フィルム１０を貼り合わせてもよい。

一方、積層フィルム１０の第２の粘着層１８を硬化させる処理は、第１の固定シート２上の分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃと積層フィルム１０を貼り合わせた後から、積層フィルム１０を第１の固定シート２から剥離し、さらに積層フィルム１０の金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃを第２の固定シート３２に貼り合わせて積層フィルム１０を切削する前までに行えばよい。いずれにせよ、第１の固定シート２上の導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃが第２の粘着層１８を介して積層フィルム１０に転写されて固定されればよい。

各粘着層６，１８を硬化させる手順は、それぞれの材質等に応じて決めればよいが、具体的には、以下の（ａ）〜（ｃ）の手順が挙げられる。
（ａ）第１の固定シート２上の導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃと積層フィルム１０の第２の粘着層１８を貼り合わせて第１の粘着層６及び第２の粘着層１８を一緒に又は順次硬化させた後、積層フィルム１０を第１の固定シート２から剥離させる。
（ｂ）第１の粘着層６を硬化させた後、第１の固定シート２上の導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃと積層フィルム１０の第２の粘着層１８を貼り合わせて第２の粘着層１８を硬化させ、その後に積層フィルム１０を第１の固定シート２から剥離させる。
（ｃ）第１の粘着層６を硬化させた後、第１の固定シート２上の導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃと積層フィルム１０の第２の粘着層１８を貼り合わせ、そのまま積層フィルム１０を第１の固定シート２から剥離させ、その後に第２の粘着層１８を硬化させる。

（５）積層フィルムに溝を形成してコアの側面の一部を形成する工程（図２（Ｅ））
まず、積層フィルム１０に転写された分割された金属膜（導電ライン）２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、硬化型の第３の粘着層３６を表面に有する第２の固定シート３２を第３の粘着層３６を介して貼り合わせる。第２の固定シート３２の硬化型粘着層３６としては、粘着性を有し、外部から特定の刺激を与えることで硬化して粘着力が低下する材料を選択する。紫外線硬化型、熱硬化型、電子線硬化型等が挙げられるが、簡便さと、積層フィルム１０の耐熱性を考慮すると、紫外線硬化型の粘着層を選択し、支持体３４側から紫外線を照射して第３の粘着層３６が硬化されるように支持体３４は紫外線透過性を有するフィルムを用いることが好ましい。第２の固定シート３２としては、これらの要求を満たすダイシング用テープを選択することが好ましい。

次いで、積層フィルム１０を金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃが転写された面とは反対側の面から厚さ方向にブレード２８で切削して第２の高分子層１４を分割する溝２４を複数形成する。これによりコア１４ａの側面の一部（厚さ方向の側面）を形成する。
例えば、高速回転するブレード２８を有するダイシングソーにより、積層フィルム１０の第１の高分子層１２側から厚さ方向に、第１の高分子層１２と第２の高分子層１４を切削することで、溝２４とともに導波路コア１４ａの側面を形成する。ここで、コア１４ａ（側面）を形成するためには切削する際のブレード２８の下端が第２の高分子層（コア層）１４の下端に位置するようにすればよいが、ブレード２８の高さ精度、積層フィルム１０の膜厚ムラ、固定シートの膜厚ムラ、ダイシングソーの試料固定台の高さ精度のほか、ブレード２８の先端が丸みを帯びていることを考慮すると、コア層１４の下端より下方であって、第２の粘着層１８までは切断しない位置に設定することが好ましい。具体的には、切削時のブレード２８の下端の位置が第３の高分子層１６内または第２の粘着層１８内となり、さらに具体的には、コア層１４の下端より下方５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましい。

また、積層フィルム１０を切削して溝２４を形成するときに、分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃをアライメントマークとすることが好ましい。分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃをアライメントマークとして積層フィルム１０を切削して溝２４を形成すれば、導電線２０ａと導波路コア１４ａの位置精度が高められ、完成した高分子光導波路を他の光学デバイスと結合する際、コントラストの高い導電パターン２０ａ，２０ｂ，２０ｃに基づくため、アライメントを容易とし、かつ高い位置精度が実現することから良好な結合を実現する。
なお、本工程では、コア層１４が分割されることで、導波路コア１４ａのほか、光が伝搬しないダミーコア１４ｂ，１４ｃ，１４ｄも形成される。

（６）積層フィルムに形成した溝にクラッド材を充填する工程（図２（Ｆ））
工程（５）で形成した溝２４には空気が充填されており、その時点でコア１４ａより屈折率が小さいことから導波路構造が形成されており、完成としても良いが、コア１４ａの環境耐性、異物の付着による光損失、導波路自体の強度などの観点から、埋め込み用のクラッド材３０として硬化型樹脂を充填して硬化させることが好ましい。紫外線硬化型、熱硬化型、電子線硬化型等から選択されるが、紫外線硬化型が簡便さの点から好ましく、第１の高分子層１２と第３の高分子層１６とともに同じ材質の紫外線硬化型樹脂を選択することがより好ましい。

（７）第２の固定シートから導電線を有する高分子光導波路を剥離させる工程（図２（Ｇ））
第２の固定シート３２側から紫外線を照射して該シートの第３の粘着層３６を硬化させる。これにより第３の粘着層３６の粘着力が低下し、第２の固定シート３２から導電線２０ａを有する高分子光導波路１００を剥離させる。

（８）導電ライン間に誘電体を充填する工程（図２（Ｈ））
工程（７）で得られた表面に導電パターンを有する高分子光導波路では、導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃが露出しており、環境耐性に乏しいことと、導電ライン間（溝２２）が空気であることからインピーダンス調整が難しくなる場合もあり得る。そのため、導電ライン間に誘電体３８を充填し、あるいはさらに誘電体３８で導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃを覆うことが好ましい。誘電材料は特に制限されないが、フレキシブル性と誘電率を精度よく制御する観点から紫外線硬化型樹脂を選択することが好ましい。導電ライン間の誘電率は導電ライン２０ａの特性インピーダンスを決定する要因となる。

第１の実施形態では、上記のようにダイシング技術を適用して導電パターンと導波路コアが別々の工程で高い精度で形成され、導電線を有し、伝搬損失が小さく、フレキシブル性に富む高分子光導波路１００，１０１が簡便な方法で製造される。
また、このような方法により製造された導電線２０ａを有する高分子光導波路１００，１０１は、導電パターンと導波路コアとのアライメント精度が高く、コントラストの高い導電パターンを参照して、他の光学デバイスとの高効率な結合が実現される。

＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態に係る高分子光導波路１０２の製造工程の一部を概略的に示している。工程（１）から工程（２）までは第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

（３）積層フィルムと分割された金属膜を貼り合わせる工程（図３（Ａ））
ここでは、クラッドとなる第１の高分子層１２と、該第１の高分子層１２より屈折率が高く、光が伝搬するコア１４ａとなる第２の高分子層１４が積層された積層フィルム１０Ｂを用意し、該積層フィルム１０Ｂの第２の高分子層１４上に、硬化後の屈折率が第２の高分子層１４の屈折率より低く、硬化後にクラッドとなる硬化型の第２の粘着層１６Ａを形成する。

第１の高分子層１２と第２の高分子層１４の厚さは、導波路のフレキシブル性を考慮するとできるだけ薄いことが好ましく、一方、後の工程で切削溝２４を形成する点からは高さ精度や膜厚ムラを補償する厚さを有することが好ましい。両者を勘案すると、第１の高分子層１２の厚さは５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以上２０μｍ以下であることがさらに好ましい。
また、未硬化の第２の粘着層１６Ａは、硬化後にクラッドとなるため、硬化後の屈折率が第２の高分子層（コア層）１４よりも小さいことが求められるが、簡便さから第１の高分子層１２と同じ材料で形成することが好ましい。このようなクラッド層を兼ねた第２の粘着層１６Ａを介して積層フィルム１０Ｂと第１の固定シート２上の分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃを貼り合わせる。

（４）分割された金属膜を積層フィルムに転写させる工程
次いで、第１の固定シート２の第１の粘着層６と積層フィルム１０Ｂの第２の粘着層１８を硬化させるとともに、分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃが貼り合わされた積層フィルム１０Ｂを第１の固定シート２から剥離する。これにより、第１の固定シート２上の分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃが積層フィルム１０Ｂに転写される。
この場合も、第１の実施形態と同様、第１の粘着層６と第２の粘着層１８を一緒に硬化させてもよいし、順次硬化させてもよい。

導電パターンを積層フィルム１０Ｂに転写させた後は、第１の実施形態と同様に、工程（５）から工程（６）までを行い、必要に応じて工程（７）を行う。これにより、第２の粘着層１６Ａが硬化して形成された第３の高分子層１６上に導電パターンが直接固定された導電線２０ａを有する高分子光導波路が製造される（図３（Ｂ））。
さらに、必要に応じてさらに導電ライン間を誘電体で充填し、あるいは誘電体で導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃを覆ってもよい。

第２の実施形態では、導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃを固定する粘着層１６Ａが導波路のクラッド層を兼ねているため、第１の実施形態に比べ、工程数が減少するばかりでなく、１層少ないことで導波路全体が薄膜化されるため、より一層のフレキシブル性を有する導電線２０ａ付きの高分子光導波路１０２が得られる。

＜第３の実施形態＞
図４は、第３の実施形態に係る高分子光導波路の製造工程の一部を概略的に示している。工程（１）から工程（２）までは第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

工程（２）において第１の固定シート２上の金属膜２０を切削して分割した後、分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃと積層フィルム１０を貼り合わせる前に、分割された金属膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃの一部を第１の固定シート２から剥離させる（図４（Ａ））。

例えば、第１の固定シート２上の金属膜２０を切削して分割した後、第１の粘着層６をある程度又は粘着力が失われるまで硬化させ、導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃの少なくとも１本を剥離してスペースを形成する。ここで、第１の粘着層６を硬化させたことで、導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃと第１の固定シート２の間の接着力が低下するが、吸着力は残留しており、容易に剥がれることはない。

導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃの一部を第１の固定シート２から剥離させた後は、第１の実施形態と同様に、工程（３）から工程（６）までを行い、必要に応じて工程（７）を行う。これにより、導電線２０ａを有する高分子光導波路１０３が製造される（図４（Ｂ））。
さらに、必要に応じてさらに導電ライン間を誘電体３８で充填し、あるいは誘電体で導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃを覆ってもよい。

第３の実施形態では、導電ライン間の距離（スペース）が導電ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃの一部を剥離することで調整され、自由なスペース幅をブレード幅に依存せずに形成することが実現される。なお、ブレードの幅（厚み）や切削回数の調整を行ってもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
片面が粗面加工された銅箔（日鉱金属社製 厚さ１２μｍ）の反対側の光沢面を、紫外線硬化型粘着層を表面に有するダイシングテープに貼り付けた。続いて、高速回転するブレード（厚さ１００μｍ）を有するダイシングソー（ディスコ社製 ＤＡＤ３２１）にて、ブレードの回転速度を３００００ｒｐｍに設定して、銅箔上方より厚さ方向に銅箔とダイシングテープの一部を切削した。これにより、銅ライン幅が、５００μｍ、２５０μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、各ライン間のスペースが１００μｍとなる４本の導電ラインを形成した。

一方、アクリル系高分子からなり屈折率１．５１、厚さ２５μｍの第１の層、アクリル系高分子からなり、屈折率１．５５、厚さ５０μｍの第２の層、第２の層上に第１の層と同じ材料で厚さが１０μｍの第３の層を有する３層積層シート（１１ｍｍ×１００ｍｍ）を用意した。続いて、この３層積層シートの第１の層上にスピンコート法により紫外線硬化型アクリル樹脂による粘着層（厚さ１０μｍ）を形成した。

導電ラインが貼り付いているダイシングテープと、粘着層を有する積層シートを、導電ラインの粗面と積層シートの粘着層が合わさるよう一定の圧力を加えて貼り合わせ、直ちに積層シート側から５０μＷの紫外光を１０分間照射して粘着層を硬化させた。さらに、ダイシングテープ側から７０μＷの紫外光を４５秒間照射してダイシングテープの粘着層を硬化させた後、積層シートをダイシングテープから剥離することで積層シート上に導電パターンを転写した。

導電パターンが転写された積層シートの導電パターン側を、別のダイシングテープ（第２のダイシングテープ）に貼り合わせた。前記ダイシングソーにより、ブレードの回転速度を３００００ｒｐｍに設定して、積層シートの第３の層側から厚さ方向に第３の層と、第２のコア層と、第１の層の一部を切削することで複数の溝を形成した。これにより、高さ５０μｍ、幅５０μｍのコアを５００μｍ間隔に形成した。

続いて、積層シートに形成した溝に、第１の層及び第３の層と同材料の紫外線硬化型高分子材料を充填し、積層シート側から紫外線を照射して硬化させた。
次いで、第２のダイシングテープ側から紫外線を照射して該ダイシングテープの粘着層を硬化させた後、積層シートを剥離させた。
以上の工程により、総厚１０５μｍ、長さ１００ｍｍの、導電線を有するフレキシブル高分子光導波路を完成させた。

この高分子光導波路を半径２ｍｍに屈曲させて導波路の伝搬損失を計測した結果、０．１ｄＢ／ｃｍであった。さらに、導電線の５００μｍ幅のラインは接地線に、２５０μｍラインは信号線とし、信号線に差動の０．４ＶｐｐのＰＲＢＳ（７段）、５０Ｍｂｐｓの信号を伝送し、オシロスコープで観察した結果、良好なアイダイアグラムを示した。

＜実施例２＞
実施例１において３層積層シートに粘着層を形成する工程に代えて、アクリル系高分子からなり、屈折率１．５１、厚さ２５μｍの第１の層と、アクリル系高分子からなり、屈折率１．５５、厚さ５０μｍの第２の層を有する２層積層シートを用意し、第２の層上にスピンコート法により第１の層と同材料からなる未硬化のクラッド層兼粘着層（厚さ１０μｍ）を形成した。
上記工程以外は実施例１と同様にして総厚９０μｍの、導電線を有するフレキシブル高分子光導波路を完成させた。

＜実施例３＞
片面が粗面加工された銅箔（日鉱金属社製 厚さ１２μｍ）の反対側の光沢面を、紫外線硬化型粘着層を表面に有するダイシングテープに貼り付けた。続いて、高速回転するブレード（厚さ１００μｍ）を有するダイシングソー（ディスコ社製 ＤＡＤ３２１）により、ブレードの回転速度を３００００ｒｐｍに設定して、銅箔上方より厚さ方向に銅箔とダイシングテープの一部を切削した。これにより、銅ライン幅が、５００μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、１００μｍ、５００μｍ、各ライン間のスペースが１００μｍとなる７本の導電ラインを形成した。

続いて、ダイシングテープ側から７０μＷの紫外光を４５秒間照射してダイシングテープの粘着層を硬化させ後、ライン幅１００μｍの導電ラインを剥離した。
以降、実施例１と同様の工程を行った。
これにより、ライン幅が、５００μｍ、２５０μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、スペースがそれぞれ３００μｍとなる４本の直線導電線パターンを有するフレキシブル高分子光導波路を製造した。

以上、各実施形態及び実施例を説明したが、これに限定されない。例えば、第２の実施形態において、第１の固定シート上の分割した金属層の一部を剥離した後、積層フィルムを貼り合わせてもよい。

第１の実施形態に係る高分子光導波路の製造方法の前半の工程を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る高分子光導波路の製造方法の後半の工程を概略的に示す図である。 第２の実施形態に係る高分子光導波路を製造する工程の一部を概略的に示す図である。 第３の実施形態に係る高分子光導波路を製造する工程の一部を概略的に示す図である。

符号の説明

２ 第１の固定シート
４ 支持体
６ 第１の粘着層
１０ 積層フィルム
１２ 第１の高分子層（下部クラッド層）
１４ 第２の高分子層（コア層）
１４ａ コア
１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ ダミーコア
１５ 第２の粘着層（クラッド層）
１６ 第３の高分子層（上部クラッド層）
１８ 第２の粘着層
２０ 金属膜（金属箔）
２０ａ 導電ライン
２０ｂ，２０ｃ ダミー導電ライン
２２，２４ 溝
２６，２８ ブレード
３０ 埋め込みクラッド
３２ 第２の固定シート
３４ 支持体
３６ 第３の粘着層
３８ 誘電体

Claims (6)

1. （１）硬化型の第１の粘着層を表面に有する第１の固定シートに前記第１の粘着層を介して金属膜を貼り付ける工程と、
   （２）前記第１の固定シート上の金属膜を厚さ方向にブレードで切削して該金属膜を分割する工程と、
   （３）クラッドとなる第１の高分子層と、該第１の高分子層より屈折率が高く、光が伝搬するコアとなる第２の高分子層と、該第２の高分子層より屈折率が低く、クラッドとなる第３の高分子層がこの順に積層されている積層フィルムの前記第１の高分子層又は第３の高分子層上に硬化型の第２の粘着層を形成し、該第２の粘着層を介して前記積層フィルムと前記第１の固定シート上の分割された金属膜を貼り合わせる工程と、
   （４）前記第１の粘着層と前記第２の粘着層を硬化させるとともに、前記分割された金属膜と貼り合わされた積層フィルムを前記分割された金属膜とともに前記第１の固定シートから剥離することにより、前記分割された金属膜を前記積層フィルムに転写させる工程と、
   （５）前記積層フィルムに転写された前記金属膜と、硬化型の第３の粘着層を表面に有する第２の固定シートを前記第３の粘着層を介して貼り合わせた後、前記積層フィルムを前記金属膜が転写された面とは反対側の面から厚さ方向にブレードで切削して前記第２の高分子層を分割する溝を複数形成することにより前記コアの側面の一部を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
2. （１）硬化型の第１の粘着層を表面に有する第１の固定シートに前記第１の粘着層を介して金属膜を貼り付ける工程と、
   （２）前記第１の固定シート上の金属膜を厚さ方向にブレードで切削して該金属膜を分割する工程と、
   （３）クラッドとなる第１の高分子層と、該第１の高分子層より屈折率が高く、光が伝搬するコアとなる第２の高分子層が積層されている積層フィルムの前記第２の高分子層上に、硬化後の屈折率が前記第２の高分子層の屈折率より低く、硬化後にクラッドとなる硬化型の第２の粘着層を形成し、該第２の粘着層を介して前記積層フィルムと前記第１の固定シート上の分割された金属膜を貼り合わせる工程と、
   （４）前記第１の粘着層と前記第２の粘着層を硬化させるとともに、前記分割された金属膜と貼り合わされた積層フィルムを前記分割された金属膜とともに前記第１の固定シートから剥離することにより、前記分割された金属膜を前記積層フィルムに転写させる工程と、
   （５）前記積層フィルムに転写された前記金属膜と、硬化型の第３の粘着層を表面に有する第２の固定シートを前記第３の粘着層を介して貼り合わせた後、前記積層フィルムを前記金属膜が転写された面とは反対側の面から厚さ方向にブレードで切削して前記第２の高分子層を分割する溝を複数形成することにより前記コアの側面の一部を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
3. 前記工程（１）において、前記金属膜の前記第１の固定シートに貼り付ける側とは反対側の面が粗面加工されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高分子光導波路の製造方法。
4. 前記工程（３）において、前記第２の粘着層を半硬化状態の高分子材料で形成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の高分子光導波路の製造方法。
5. 前記工程（２）において前記金属膜を分割した後、前記工程（３）において前記分割された金属膜と前記積層フィルムを貼り合わせる前に、前記分割された金属膜の一部を前記第１の固定シートから剥離することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の高分子光導波路の製造方法。
6. 前記工程（５）において、前記分割された金属膜をアライメントマークとして前記溝を形成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の高分子光導波路の製造方法。

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