專利名稱：生產光學波導的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生產光學波導的方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種生產用于光學性地將光學設備互相連接的光學波導的方法。
背景技術：
由于光學纖維的發(fā)展使得光學通信系統(tǒng)已經被實際使用，因此正在開發(fā)用于光學性地將光學設備互相連接的光學波導。
已知這種光學波導可以通過使用，例如耐熱性和透明性優(yōu)良的光敏性聚酰亞胺樹脂前體組合物在低的成本下大規(guī)模生產(參見，例如專利文獻1)。
專利文獻1JP2002-356615A然而，專利文獻1中描述的方法對改進大規(guī)模生產的適用性和實現(xiàn)基于大規(guī)模生產適用性的成本降低有局限性，因為該方法中的光學波導實際上是使用模具通過逐片方法(分批方法)生產。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于光學波導生產的方法，其可以有效地實現(xiàn)對大規(guī)模生產的適用性和成本降低。
本發(fā)明的其他目的和效果將從以下說明中變得明顯。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種生產光學波導的方法，其包括以下步驟連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到長片基片(long sheet substrate)上，然后固化該層以形成下部包層；連續(xù)地將光敏性聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到下部包層上；通過具有預定圖案的光掩模連續(xù)地將涂覆了的光敏性聚酰亞胺樹脂前體層曝光；連續(xù)地將曝光了的聚酰亞胺樹脂前體層進行曝光后加熱(post-exposureheating)；
在加熱后連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層顯影，由此除去其未曝光的區(qū)域并且得到預定的圖案；將顯影了的聚酰亞胺樹脂前體層固化，由此在下部包層上形成具有預定圖案的芯層(core layer)；和連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到下部包層的上方以覆蓋芯層，然后將該前體層固化以由此形成上部包層。
在本發(fā)明中，光敏性聚酰亞胺樹脂前體層優(yōu)選包括通過將有機四羧酸二酐與二胺反應獲得的聚酰亞胺樹脂前體；和包括由下面通式(1)表示的1，4-二氫吡啶衍生物的光敏劑 (其中Ar表示在相對于鍵接到1，4-二氫吡啶環(huán)位置的鄰位上含有硝基的芳基；R1表示氫原子或具有1-3個碳原子的烷基；并且R2、R3、R4和R5各自獨立地表示氫原子或具有1或2個碳原子的烷基)。
在本發(fā)明的生產光學波導的方法中，在基片上連續(xù)地形成下部包層并且在下部包層上連續(xù)地形成具有預定圖案的芯層。另外，在下部包層的上方連續(xù)地形成上部包層以覆蓋芯層。即分別連續(xù)地形成下部包層、芯層和上部包層。由于這樣，本方法與逐片方法(分批方法)相比顯著有效地實現(xiàn)了改進大規(guī)模生產的適用性。因此，包括聚酰亞胺樹脂的光學波導可以有效地在低成本下生產。


圖1是圖解說明本發(fā)明的光學波導生產方法的一個實施方案的步驟的圖。
圖1(a)表示制備長片基片的步驟；圖1(b)表示連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到基片上的步驟；圖1(c)表示連續(xù)地將光敏性聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到下部包層上的步驟；圖1(d)表示通過具有預定圖案的光掩模連續(xù)地將涂覆了的光敏性聚酰亞胺樹脂前體層曝光的步驟；和圖1(e)表示連續(xù)地將曝光了的聚酰亞胺樹脂前體層進行曝光后加熱的步驟。
圖2是圖解說明圖1中所示、本發(fā)明的光學波導生產方法的實施方案的步驟之后的步驟圖。
圖2(f)表示在加熱后連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層顯影的步驟；圖2(g)表示連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到下部包層的上方以覆蓋芯層的步驟；圖2(h)表示連續(xù)地蝕刻基片以得到用于各個光學波導的基片的步驟；和圖2(i)表示將薄片(web)切成光學波導的步驟。
附圖中使用的參考數(shù)字分別表示下列物質。
1基片2聚酰亞胺樹脂前體層3下部包層4光敏性聚酰亞胺樹脂前體層5光掩模6芯層7上部包層8聚酰亞胺樹脂前體層9光學波導具體實施方式
圖1是圖解說明本發(fā)明的光學波導生產方法的一個實施方案的步驟的圖。
在本方法中，兩個輥子R面對面地設置在離彼此預定的距離，并且一個輥子R用于送出，另一個輥子R用于卷起，如圖1中所示。將在下面描述的步驟各自連續(xù)地在這些輥子R之間進行，或者在當薄片處于正纏繞在其中一個輥子R上的狀態(tài)的時候進行。更特別地，在該步驟連續(xù)進行的情況下，以如下方式進行預定的步驟。在生產光學波導9的過程中已經進行了預定步驟之前的步驟并且已經纏繞在一個輥子R上的薄片，在預定步驟中從該輥子R送出并且纏繞在另一個輥子R上。這樣，該預定步驟可以在這兩個輥子R之間連續(xù)進行。
在圖1中，出于方便的原因闡述了使得薄片從一個輥子R送出并且纏繞在另一個輥子R上的所有步驟。然而，在實際步驟中有這樣的情況薄片從上述另一個輥子送出并且纏繞在上述的一個輥子R上。還有這樣的情況一個輥子R和另一個輥子R交替地進行送出和卷起。從根據(jù)實際步驟的這些中選出合適的操作。
在本方法中，如圖1(a)中所示的那樣首先制備長片基片1。基片1是以平條的形式。例如，使用金屬(如不銹鋼或合金42)的箔或者耐熱性樹脂(如聚酰亞胺樹脂)的薄膜。其厚度為，例如5-200μm，優(yōu)選為10-50μm，其寬度為，例如50-500mm，優(yōu)選為125-250mm，其長度為5-200m，優(yōu)選為10-100m。
長片基片1，例如以滾動的狀態(tài)制備，其中基片1已經纏繞在一個輥子R上并且其末端已經通過并固定到另一個R上，以準備朝著那個另一個輥子R送出。
在本發(fā)明的方法中，隨后將用于形成下部包層3的聚酰亞胺樹脂前體層2連續(xù)地涂覆到基片1上，如圖1(b)中所示。為了連續(xù)地涂覆聚酰亞胺樹脂前體層2，首先將含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆連續(xù)地涂覆到正在從一個輥子R朝著另一個輥子R送出的基片1上。隨后，連續(xù)地將涂覆的清漆預先干燥(preliminarily dried)。
含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆是包括溶劑(將在后面描述的反應溶劑)和溶于其中的聚酰亞胺樹脂前體的樹脂溶液。聚酰亞胺樹脂前體是聚(酰胺酸)，并且可以通過將一種或多種有機四羧酸二酐與一種或多種二胺反應獲得。
有機四羧酸二酐的例子包括均苯四酸二酐、3，3′，4，4′-聯(lián)苯四羧酸二酐、2，2-雙(2，3-二羧基苯基)丙烷二酐、2，2-雙(3，4-二羧基苯基)丙烷二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四酸二酐、雙(3，4-二羧基苯基)醚二酐和雙(3，4-二羧基苯基)磺酸二酐。
其例子還包括氟取代的四羧酸二酐例如2，2-雙(2，3-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、2，2-雙(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、4，4-雙(3，4-二羧基三氟苯氧基)四氟苯二酐、1，4-雙(3，4-二羧基三氟苯氧基)四氟苯二酐、(三氟甲基)均苯四酸二酐、二(三氟甲基)均苯四酸二酐和二(七氟丙基)均苯四酸二酐。
那些有機四羧酸二酐可以單獨或者以其兩種或多種的組合使用。
二胺的例子包括間-苯二胺、對-苯二胺、3，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基砜、3，3′-二氨基二苯基砜、2，2-雙(4-氨基苯氧基-苯基)丙烷、1，3-雙(4-氨基苯氧基)苯、1，4-雙(4-氨基苯氧基)苯、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、4，4′-二氨基二苯基甲烷和4，4′-二氨基-2，2′-二甲基聯(lián)苯。
其例子還包括氟取代的二胺例如2，2′-雙(三氟甲氧基)-4，4′-二氨基聯(lián)苯(TFMOB)、3，3′-二氨基-5，5′-雙(三氟甲基)聯(lián)苯、2，2-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷(BAAF)、2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP)、2，2′-雙(三氟甲基)-4，4′-二氨基聯(lián)苯(TFMB)、2，2-雙(3-氨基-4-羥苯基)六氟丙烷(BIS-AP-AF)、2，2-雙(3-氨基-4-甲基苯基)六氟丙烷(BIS-AT-AF)、2，2′-二氟聯(lián)苯胺(FBZ)、4，4′-雙(氨基八氟)聯(lián)苯、3，5-二氨基三氟甲苯、1，3-二氨基-2，4，5，6-四氟苯和2，2′-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺(BTFB)。
那些二胺可以單獨或者以其兩種或多種的組合使用。
聚酰亞胺樹脂前體可以通過以常規(guī)的方式將一種或多種有機四羧酸二酐與一種或多種二胺反應而獲得。例如，在250℃或更低的溫度，優(yōu)選在室溫(25℃)至80℃下，在惰性氣氛中將有機四羧酸二酐和二胺幾乎等摩爾的混合物于反應溶劑中攪拌約5-20小時，由此可以獲得作為粘性溶液的聚酰亞胺樹脂前體，即含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆。
反應溶劑沒有特別限定，只要有機四羧酸二酐和二胺可溶于其中并且將要獲得的聚酰亞胺樹脂前體能夠溶于其中。其例子包括極性溶劑例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺和二甲基亞砜。這些極性溶劑可以單獨或者作為包括其兩種或多種的混合溶劑使用。
可用于形成下部包層3的如此獲得的聚酰亞胺樹脂前體，其重均分子量為，例如1.5×105或更高，優(yōu)選為2.0×105-3.5×105。當聚酰亞胺樹脂前體的重均分子量低于1.5×105時，可能有這樣的情況在上部包層7形成期間下部包層3破裂，這將在后面描述。
含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆的固體濃度為，例如1-50wt％，優(yōu)選為5-30wt％。
配制用于形成下部包層3的聚酰亞胺樹脂前體，以使得所得到的下部包層3具有比將要形成的芯層6更低的折射率。更特別地，調節(jié)芯層6和下部包層3的折射率，以使得由下面方程(1)定義的Δ值在單個模式(single-mode)的情況下為0.2-0.8，在多個模式(multimode)的情況下為0.5-3.0。
Δ＝(n1-n2)/n1×100(n1＝芯層的折射率；n2＝下部包層的折射率)可以通過使用作為有機四羧酸二酐或者二胺的兩種或多種化合物并且適宜地改變其比例來調節(jié)折射率。
為了連續(xù)地將含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆涂覆到基片1上，使用已知的涂覆技術，例如流延、噴涂、采用擋板涂布機(dam coater)、弧形涂布機或者逆輥涂布機涂覆，等等。可以例如，采用安裝在兩個輥子R之間的長度為2-5m的干燥爐進行隨后的預先干燥。其上已經涂覆了含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆的基片1，可以通過將其連續(xù)地通過干燥爐同時將干燥溫度和傳送速度分別調節(jié)到80-100℃和0.2-0.5m/分鐘來干燥。
在該步驟中，當已經通過干燥爐的基片1纏繞在另一個輥子R上時，將襯片插入基片1的鄰近纏繞層之間，以防止在基片1上形成的聚酰亞胺樹脂前體層2與將要纏繞在其上的基片1接觸。通過這樣纏繞基片1，層之間的距離保持在預定的數(shù)值。在其中將薄片纏繞的每一個隨后步驟中，插入襯片以使正在纏繞的層之間的距離保持在預定的數(shù)值。
在本發(fā)明的方法中，然后將在基片1上形成的聚酰亞胺樹脂前體層2固化(亞胺化)，以由此形成作為下面的包層的下部包層3。
聚酰亞胺樹脂前體層2可以以下列方式固化。將已經纏繞在另一個輥子R上的聚酰亞胺樹脂前體層2以纏繞的狀態(tài)與輥子R一起置于加熱爐中，并且在真空下，在例如300-400℃，優(yōu)選330-380℃下于其中加熱。這樣，聚酰亞胺樹脂前體層2被亞胺化以形成包括聚酰亞胺樹脂的下部包層3。
下部包層3的厚度為，例如5-20μm，優(yōu)選10-20μm。
此后，在本發(fā)明的方法中，將用于形成芯層6的光敏性聚酰亞胺樹脂前體層4連續(xù)地涂覆到下部包層3上，如圖1(c)中所示。為了連續(xù)地涂覆光敏性聚酰亞胺樹脂前體層4，首先將含有光敏性聚酰亞胺樹脂前體的清漆連續(xù)地涂覆到在基片1上形成的下部包層3上，該基片1正在由一個輥子R朝著另一個輥子R送出。隨后，將涂覆的清漆連續(xù)地預先干燥。
含有光敏性聚酰亞胺樹脂前體的清漆可以通過將光敏劑結合到上述聚酰亞胺樹脂前體清漆中而獲得。
配制用于形成芯層6的聚酰亞胺樹脂前體，以使得所得到的芯層6具有比將下部包層3更高的折射率。更特別地，其折射率通過使用作為有機四羧酸二酐或者二胺的兩種或多種化合物并且改變它們的比例來調節(jié)。
光敏劑沒有特別限定。然而，優(yōu)選使用由下面通式(1)表示的1，4-二氫吡啶衍生物 (其中Ar表示在相對于鍵接到1，4-二氫吡啶環(huán)位置的鄰位上含有硝基的芳基；R1表示氫原子或具有1-3個碳原子的烷基；R2、R3、R4和R5各自獨立地表示氫原子或具有1或2個碳原子的烷基)。
式(1)中由Ar表示的芳基是在鄰位含有硝基的芳基，優(yōu)選例子包括鄰-硝基苯基。含有1、2或3個碳原子并且由R1、R2、R3、R4和R5表示的烷基的優(yōu)選例子包括甲基(C1)、乙基(C2)、正丙基(C3)和異丙基(C3)。
1，4-二氫吡啶衍生物的具體例子包括1-乙基-3，5-二甲氧基羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氫吡啶、1-甲基-3，5-二甲氧基-羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氫吡啶、1-丙基-3，5-二甲氧基羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氫吡啶和1-丙基-3，5-二乙氧基羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氫吡啶。
所結合的光敏劑的比例為例如，每100重量份聚酰亞胺樹脂前體，0.1-10重量份，優(yōu)選0.1-4重量份。當其比例小于0.1重量份時，可能有圖案形成困難的情況。當其比例超過10重量份時，可能有光學損失增加的情況。
溶解控制劑例如，如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙二醇二苯醚或者聚乙二醇二甲醚可以結合到含有光敏性聚酰亞胺樹脂前體的清漆中。這些溶解控制劑可以單獨或者以其兩種或多種的組合使用。這種溶解控制劑的重均分子量為，例如150-1,000，優(yōu)選為200-800。所結合的溶解控制劑的比例為例如，每100重量份聚酰亞胺樹脂前體，10-45重量份，優(yōu)選15-30重量份。
為了連續(xù)地將含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆涂覆到下部包層3上，使用已知的涂覆技術，例如流延、噴涂、采用擋板涂布機、弧形涂布機或者逆輥涂布機涂覆，等等?？梢岳?，采用安裝在兩個輥子R之間的長度為2-5m的干燥爐進行隨后的預先干燥。將含有下部包層3的基片1連續(xù)地通過干燥爐同時將干燥溫度和傳送速度分別調節(jié)到80-100℃和0.2-0.5m/分鐘，在該下部包層3上已經涂覆了含有光敏性聚酰亞胺樹脂前體的清漆。
此后，在本發(fā)明的方法中，通過具有預定圖案的光掩模5將涂覆了的光敏性聚酰亞胺樹脂前體層4連續(xù)地曝光，如圖1(d)中所示。
所使用的光掩模5是成形的光掩模，以具有與預定圖案相同的圖案，該預定圖案使得聚酰亞胺樹脂前體層4的曝光區(qū)域在隨后的顯影后能夠保留，以得到相當于光傳送部件的芯層6。
曝光以如下方式進行。將光掩模5設置在兩個輥子R之間，連續(xù)地將在基片1上的下部包層3上形成的光敏性聚酰亞胺樹脂前體層4曝光，該基片1正在從一個輥子R朝著另一個輥子R發(fā)送。作為曝光裝置，例如具有自動傳送功能的紫外輻射裝置。用于曝光的方法沒有特別限定，可以使用已知的曝光技術例如牢固接觸(hard contact)曝光技術，其中使光敏性聚酰亞胺樹脂前體層4與光掩模5直接接觸，鄰近曝光技術，其中光敏性聚酰亞胺樹脂前體層4與光掩模5通過微小的間隙互相隔開，或者投影曝光技術。
在本方法中，光敏性聚酰亞胺樹脂前體層4在曝光之后然后進行曝光后連續(xù)加熱，如圖1(e)中所示?？梢岳?，采用安裝在兩個輥子R之間的長度為2-5m的加熱爐進行該曝光后加熱。將具有下部包層3的基片1連續(xù)地通過加熱爐同時將加熱溫度和傳送速度分別調節(jié)到140℃或更高和0.1-0.25m/分鐘，在該下部包層3上已經形成了聚酰亞胺樹脂前體層4。該曝光后加熱降低了曝光的區(qū)域在包括含水堿性溶液的顯影液中的溶解性，并且使得未曝光的區(qū)域能夠在隨后的顯影中溶解掉，以得到負像。
隨后，在本發(fā)明的方法中，將已經進行了曝光后加熱的聚酰亞胺樹脂前體層4連續(xù)地顯影，如圖2(f)中所示。該曝光例如，采用安裝在兩個輥子R之間的長度為2-5m的顯影罐進行。將含有下部包層3的基片1連續(xù)地通過顯影罐，同時將傳送速度調節(jié)到0.2-0.5m/分鐘，在該下部包層3上已經形成了聚酰亞胺樹脂前體層4。用于顯影的方法沒有特別限定，并且使用已知的技術例如，如浸漬法或噴射法。顯影溫度通常為25-50℃。作為顯影劑，使用有機堿例如，如氫氧化四甲基銨的水溶液或者無機堿例如，如氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液。堿的濃度通常為2-5wt％。根據(jù)需要，可以將低級脂族醇例如甲醇、乙醇、正丙醇或異丙醇加到這種含水的堿溶液中。顯影罐優(yōu)選是具有顯影室和沖洗室的一種顯影罐。
通過該顯影，除去了聚酰亞胺樹脂前體層4的未曝光區(qū)域，使得聚酰亞胺樹脂前體層4具有預定圖案。
在本方法中，將顯影的聚酰亞胺樹脂前體層4固化，由此在下部包層3上形成具有預定圖案的芯層。聚酰亞胺樹脂前體層4可以以如下方式固化。將已經纏繞在另一個輥子R上的聚酰亞胺樹脂前體層4在顯影后以纏繞的狀態(tài)與輥子R一起置于加熱爐中，并且在真空下，在例如300-400℃，優(yōu)選330-380℃下于其中加熱。這樣，亞胺化聚酰亞胺樹脂前體層4，形成了包括聚酰亞胺樹脂并且具有預定圖案的芯層6。
芯層6的厚度例如在單個模式的情況下為4-10μm，優(yōu)選6-8μm，在多個模式的情況下為，例如10-100μm，優(yōu)選30-50μm。形成芯層6，例如以使得具有包括有彼此間以預定距離平行排列的線的圖案。
在本發(fā)明的方法中，隨后將聚酰亞胺樹脂前體層8連續(xù)地涂覆到下部包層3的上方以覆蓋芯層6，如圖2(g)中所示。為了連續(xù)地涂覆聚酰亞胺樹脂前體層8，以與上述相同的方式將含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆連續(xù)地涂覆到在基片1上形成的下部包層3的上方以覆蓋芯層6，該基片1正從一個輥子R朝著另一個輥子R發(fā)送。然后將涂覆的清漆連續(xù)地預先干燥。
該含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆是上文所述的含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆。配制該清漆以使得所得到的上部包層7具有比芯層6更低的折射率。優(yōu)選使用與用于形成下部包層3的含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆相同配方的清漆。
為了將含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆連續(xù)地涂覆到下部包層3上，如上文所述的步驟中那樣使用已知的涂覆技術，例如流延、噴涂、采用擋板涂布機、弧形涂布機或者逆輥涂布機涂覆，等等。還可以如上文所述的步驟中那樣，例如采用安裝在兩個輥子R之間的長度為2-5m的干燥爐進行隨后的預先干燥。將具有下部包層3的基片1連續(xù)地通過干燥爐同時將干燥溫度和傳送速度分別調節(jié)到80-100℃和0.2-0.5m/分鐘，在該下部包層3上已經涂覆了含有聚酰亞胺樹脂前體的清漆。
隨后，在本發(fā)明的方法中，將在下部包層3的上方形成的聚酰亞胺樹脂前體層8固化(亞胺化)以由此形成作為上面的包層的上部包層7。
聚酰亞胺樹脂前體層8可以以如下方式固化。將已經纏繞在另一個輥子R上的聚酰亞胺樹脂前體層8以纏繞的狀態(tài)與輥子R一起置于加熱爐中，并且在真空下，在例如300-400℃，優(yōu)選330-380℃下于其中加熱。這樣，聚酰亞胺樹脂前體層8被亞胺化，并且在下部包層3的上方形成了包括聚酰亞胺樹脂的上部包層7以覆蓋芯層6。
上部包層7的厚度為，例如5-50μm，優(yōu)選20-30μm。
隨后，在本發(fā)明的方法中，將基片1連續(xù)地蝕刻以得到用于各個光學波導9的有圖案的基片，如圖2(h)中所示。蝕刻沒有特別限定，并且可以例如，以如下方式進行。用包括干膜等的抗蝕劑連續(xù)地覆蓋基片1的表面以得到所需的圖案。此后，采用例如，氯化鐵溶液將基片1連續(xù)地濕蝕刻，然后連續(xù)地將抗蝕劑剝去。
在本發(fā)明的方法中，然后將薄片切成光學波導9，如圖2(i)中所示。這樣得到了光學波導9。該切成光學波導9沒有特別限定。然而，根據(jù)光學波導9的圖案，使用切割機、高精度模具等切割薄片。
根據(jù)上述生產光學波導9的方法，在基片1上連續(xù)地形成下部包層3，并且在下部包層3上連續(xù)地形成具有預定圖案的芯層6。另外，在下部包層3的上方連續(xù)地形成上部包層7以覆蓋芯層6。即，下部包層3、芯層6和上部包層7各自連續(xù)地形成。由于這樣，本方法與逐片方法(分批方法)相比顯著有效地實現(xiàn)了改進大規(guī)模生產的適用性。因此，可以在低的成本下有效地生產包括聚酰亞胺樹脂的光學波導。
得到的光學波導9沒有特別限定，并且可以用于光學性地連接各種光學設備。特別地，其用作直的光學波導、彎的光學波導、交叉的光學波導、Y-分叉的光學波導、平面型光學波導、Mach-Zehnder型光學波導、AWG型光學波導、光柵光學波導、光學波導透鏡等。
由這些光學波導連接的光學設備的例子包括波長濾波器、光學開關、光頻支元件(optical branch units)、光多路分配器、光多路復接器/多路分離器、光學放大器、波長調制器、波長分割多路復用器、分光器、定向耦合器和含有激光二極管或與之混合集成的光敏二極管的光傳輸模塊。
在上面給出的解釋中，在基片1與下部包層3之間的粘性不足的情況下，可以將包括，例如聚酰亞胺樹脂的膠粘層插入其間。或者，可以將基片1的表面進行表面處理以提高粘性。
實施例將參照下列實施例更詳細地闡述本發(fā)明，但不應該解釋為本發(fā)明限于此。
實施例1合成聚酰亞胺樹脂前體清漆在500-mL可分開的燒瓶中，在氮氣氛中將2，2′-雙(三氟甲基)-4，4′-二氨基聯(lián)苯(TFMB)(0.09mol(28.8g))溶于275.2g N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)。伴隨著攪拌將2，2-雙(3，4-二羧基苯基)-六氟丙烷二酐(6FDA)(0.09mol(40.0g))加入該溶液。此后，在室溫下將所得的混合物攪拌24小時，以得到聚(酰胺酸)清漆(此后稱作聚酰亞胺樹脂前體清漆)。
合成光敏性聚酰亞胺樹脂前體清漆向上面得到的聚酰亞胺樹脂前體清漆中加入2重量份4-鄰-硝基苯基-3，5-二甲氧基羰基-1-乙基-1，4-二氫吡啶和30重量份聚乙二醇二甲醚(重均分子量，500)，每100重量份聚酰亞胺樹脂前體清漆的固含量。通過攪拌將該混合物均勻混合，以由此得到光敏性聚(酰胺酸)清漆(此后稱作光敏性聚酰亞胺樹脂前體清漆)。
生產光學波導通過輥對輥(roll-to-roll)方法進行下列步驟以生產光學波導。
首先，制備基片，該基片由厚度為25μm、寬度為125mm、長度為100m的不銹鋼箔制成，其已經纏繞在輥子上(參見圖1(a))。隨后，將聚酰亞胺樹脂前體清漆連續(xù)地涂覆到基片上。通過將薄片穿過安裝在兩個輥子之間、長度為2m的干燥爐(干燥溫度，90℃；傳送速度，0.2m/分鐘)而將該涂覆的清漆預先干燥，以由此形成聚酰亞胺樹脂前體層(參見圖1(b))。此后，將該薄片纏繞在輥子上。在纏繞中，將厚度為1mm的襯片插入正在纏繞的層之間(同樣在隨后的步驟中以相同的方式插入襯片，盡管在下文中省略了這樣的陳述)。
隨后，將薄片與在其上已經纏繞了薄片的輥子一起置于加熱爐中，并且在真空下在380℃于其中加熱。從而，聚酰亞胺樹脂前體層被亞胺化，以形成由聚酰亞胺樹脂制成的下部包層。該下部包層的厚度為20μm。
此后，將光敏性聚酰亞胺樹脂前體清漆連續(xù)地涂覆到下部包層上。通過使薄片穿過安裝在兩個輥子之間、長度為2m的干燥爐(干燥溫度，90℃；傳送速度，0.2m/分鐘)而將該涂覆的清漆預先干燥，以由此形成光敏性聚酰亞胺樹脂前體層(參見圖1(c))。
隨后采用具有自動傳送功能的紫外輻射裝置將該光敏性聚酰亞胺樹脂前體層連續(xù)地曝光(參見圖1(d))。在所采用的曝光方法中，使用具有在8cm×8cm區(qū)域中形成的預定光學波導圖案的光掩模，以50mJ/cm2的曝光量對作為曝光光線的i-線(365nm)進行接觸曝光。從而聚酰亞胺樹脂前體層以20cm的間隔曝光，以在100m內形成500個負像圖案。
此后，將曝光的聚酰亞胺樹脂前體層進行曝光后加熱，其中該層通過安裝在兩個輥子之間、長度為2m的加熱爐(加熱溫度，180℃；傳送速度，0.2m/分鐘)(參見圖1(e))。
隨后，使用包括有長度為3m的顯影室、長度為1m的第一沖洗室和長度為3m的第二沖洗室的噴射型顯影罐將已經進行了曝光后加熱的聚酰亞胺樹脂前體層連續(xù)地顯影(參見圖2(f))。在該顯影中，將乙醇/10％氫氧化四甲基銨(體積比，1∶1)溶液用作顯影液，并且在0.2m/分鐘的傳送速度下，聚酰亞胺樹脂前體層連續(xù)地依次通過這些室，同時將顯影室中的溶液溫度、第一沖洗室中的水溫和第二沖洗室中的水溫分別調節(jié)到40℃、35℃和25℃。此后將薄片纏繞在輥子上。顯影后聚酰亞胺樹脂前體層的厚度約8μm，未曝光的區(qū)域被證實通過顯影已經完全除去。
隨后，將薄片與在其上已經纏繞了薄片的輥子一起置于加熱爐中，并且在真空下在330℃于其中加熱。從而，顯影的聚酰亞胺樹脂前體層被亞胺化，以形成由聚酰亞胺樹脂制成并且具有預定圖案的芯層。芯層的厚度約7μm。
此后將聚酰亞胺樹脂前體清漆連續(xù)地涂覆到下部包層的上方以覆蓋芯層。然后通過將薄片穿過安裝在兩個輥子之間、長度為2m的干燥爐(干燥溫度，90℃；傳送速度，0.2m/分鐘)而將該清漆預先干燥，以由此形成聚酰亞胺樹脂前體層(參見圖2(g))。然后將該薄片纏繞在輥子上。
隨后，將薄片與在其上已經纏繞了薄片的輥子一起置于加熱爐中，并且在真空下在330℃于其中加熱。從而，聚酰亞胺樹脂前體層被亞胺化，以形成由聚酰亞胺樹脂制成的上部包層。上部包層的厚度為30μm。
此后，用包括干膜的抗蝕劑連續(xù)地覆蓋基片的表面，以得到對應于各自光學波導的有圖案的基片。用氯化鐵溶液將該基片連續(xù)地濕蝕刻，然后將抗蝕劑連續(xù)地剝去(參見圖2(h))。從而形成了對應于各個光學波導的有圖案的基片。
然后用切割機將這樣加工的薄片切成光學波導。從而獲得光學波導(參見圖2(i))。
盡管已經詳細地并且參照其具體實施方案描述了本發(fā)明，但對于本領域技術人員顯而易見的是可以在其中作出許多變化和改進，而不偏離其精神和范圍。
本申請基于2003年12月4日提交的日本專利申請No.2003-406331，其內容在此引入作為參考。
權利要求
1.一種用于生產光學波導的方法，其包括以下步驟連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到長片基片上，然后固化該層以形成下部包層；連續(xù)地將光敏性聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到下部包層上；通過具有預定圖案的光掩模連續(xù)地將涂覆了的光敏性聚酰亞胺樹脂前體層曝光；連續(xù)地將曝光了的聚酰亞胺樹脂前體層進行曝光后加熱；在加熱后連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層顯影，以由此除去其未曝光的區(qū)域并且得到預定的圖案；將顯影了的聚酰亞胺樹脂前體層固化，由此在下部包層上形成具有預定圖案的芯層；和連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到下部包層的上方以覆蓋芯層，并然后將該前體層固化以由此形成上部包層。
2.權利要求1的用于生產光學波導的方法，其中光敏性聚酰亞胺樹脂前體層包括通過將有機四羧酸二酐與二胺反應而獲得的聚酰亞胺樹脂前體；和包括由下面通式(1)表示的1，4-二氫吡啶衍生物的光敏劑 (其中Ar表示在相對于鍵接到1，4-二氫吡啶環(huán)位置的鄰位上含有硝基的芳基；R1表示氫原子或具有1-3個碳原子的烷基；并且R2、R3、R4和R5各自獨立地表示氫原子或具有1或2個碳原子的烷基)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生產光學波導的方法，其包括以下步驟連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到長片基片上，然后固化該層以形成下部包層；連續(xù)地將光敏性聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到下部包層上；通過具有預定圖案的光掩模連續(xù)地將涂覆了的光敏性聚酰亞胺樹脂前體層曝光；連續(xù)地將曝光了的聚酰亞胺樹脂前體層進行曝光后加熱；在加熱后連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層顯影，由此除去其未曝光的區(qū)域并且得到預定的圖案；將顯影了的聚酰亞胺樹脂前體層固化，由此在下部包層上形成具有預定圖案的芯層；并連續(xù)地將聚酰亞胺樹脂前體層涂覆到下部包層的上方以覆蓋芯層，然后將該前體層固化以由此形成上部包層。
文檔編號G02B6/132GK1627108SQ20041010018
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權日2003年12月4日
發(fā)明者宗和范, 望月周, 內藤龍介, 田河憲一 申請人:日東電工株式會社