CN102132180A - 光波导用膜、层叠型光波导用膜、光波导、光波导集合体、光布线、光电混合基板以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的光波导用膜,具有在同一层内沿X方向并列而配置的多个芯部,以及覆盖这些芯部的各个侧面并且由具有低于芯部的光折射率的树脂构成的包覆部。在该光波导用膜中,芯部中在垂直于X方向的Y方向上相邻的芯部间的间隔,在光波导区域整体中的至少一部分区域中沿着X方向进行变化。由此,即使构成光波导用膜的树脂材料发生收缩,通过选择在Y方向上切断该光波导用膜的位置,可使端面中波导间隔调整为所需间隔。
Description
技术领域
本发明涉及光波导用膜、层叠型光波导用膜、光波导、光波导集合体、光布线、光电混合基板以及电子设备。
背景技术
伴随着信息化的潮流,能够将大容量信息高速交换的宽频带线路(宽带)的普及得到发展。此外,作为向这些宽频带线路传送信息的装置,一直使用路由器装置、WDM(Wavelength Division Multiplexing)装置等传送装置。在这些传送装置中,应用了使用光传输波来移送数据的光通信技术,作为将光传输波从一个地点传向另外地点的装置,多数使用了光波导。
光波导,具有线状的芯部和以覆盖该芯部的形式设置的包覆部。芯部,是以对光传输波实质上透明的材料来构成;包覆部,是以折射率低于芯部的材料来构成。
在这种光波导中,从芯部的一端导入的光,在与包覆部之间的界面进行反射的同时传输到另一端。在光波导的入射侧,配置有半导体激光器等的发光元件,在出射侧配置有光电二极管等的受光元件。由发光元件入射的光,在光波导中进行传输,由受光元件予以受光并基于接受的光的明灭图案进行通信。
近年来,上述传送装置所处理的信息量增大,随之,要求传输速度的高速化和光波导的高密度化。此外,传送装置的小型化、高密度化的需求也增加。即,人们期待一种具有低的光损失和高可靠性的多通道型光传输模块。
因此,在专利文献1中,公开了一种形成有多个波导核心(core)的、具有高弯曲性的柔性层叠型光波导用膜。由于这种光波导用膜是多通道的,因此,可传送的信息量大,此外,光波导用膜由透明树脂材料来构成,即使弯曲也能够进行光通信,因此,在传送装置内能够有效地利用安装空间。
另外,在专利文献2中也公开了一种涉及同样的光波导用膜的现有技术。
以往的光波导用膜,通常由树脂材料构成。因此,在光波导用膜的制造过程中树脂材料发生固化之际,树脂材料发生收缩,随之,光波导用膜难免要进行收缩。其结果是,光波导用膜的通道间的尺寸精度降低,光波导用膜与连接对象(例如,连接器等)之间的连接性降低。即:基于光波导用膜的收缩,传输光的光波导的芯部的间隔发生变化,光波导用膜的通道间距与连接器的通道间距不一致,因此,在光波导用膜与连接器的光学连接部的光连接损失增大,存在光通信的质量降低之虑。
例如,若将以往的多通道型光波导用膜与MPO连接器(JIS C 5982)等多芯光纤连接器进行光学连接,则存在光连接损失大的问题。光波导用膜是采用聚合物材料来成型。由于在该成型工序中光波导用膜发生收缩,因此,构成光波导用膜的光波导间的间距(间隔)也在该成型工序中发生收缩。对光波导用膜的收缩率,难以准确控制,也难以准确预测。因此,当将多通道型光波导用膜连接于多芯光纤连接器时,在构成多芯光纤连接器的光纤芯与光波导用膜的光波导之间产生错位,由此加大光连接损失。
此外,图33是表示以往的多通道型光波导990的多个芯部99与作为其连接对象的多芯光纤连接器81、82的光纤芯810、820之间位置关系的示意图。
如图33所示,通常,多通道型光波导990与多芯光纤连接器81、82相连接,所述多芯光纤连接器81、82具有与多个芯部99的排列相对应的多个光纤芯810、820,由此,可在光波导990与多芯光纤连接器81、82之间传输光信号。
然而,若在制造过程中树脂材料产生大的收缩,则如图33所示,在光波导990的多个芯部99的光轴与各多芯光纤连接器81、82的光纤芯810、820的光轴之间产生错位。由此,各多芯光纤连接器81、82与光波导990之间的光连接损失增大。
此外,有可能存在如下问题:传输在多个芯部99中的一个芯部(通道)的光信号,例如在与多芯光纤连接器82的连接部中,没有传输到本应该传输到的光纤芯820(通道)中,而泄漏到相邻的光纤芯820中;或者,相反,在与多芯光纤连接器81的连接部中,传输在多个光纤芯810中的一个光纤芯810的光信号,没有传输到本应该传输到的芯部99中,而泄漏到相邻的芯部99中(串扰)。
若存在这种光的漏出,则会导致光通信的质量降低。
此外,由于难以准确控制树脂材料的收缩率,所以,即使预先假设树脂材料的收缩而设计光波导用膜,其尺寸精度也是不充分的。
另一方面,通过沿着长度方向切断这种光波导用膜的包覆部,可将光波导用膜分离为多个带状光波导。在该切断中,通过采用具有等间隔配置的多个刀锯片的多刀片锯,可对多个包覆部同时进行切断,但此时,有必要使波导间隔与刀片锯彼此的间隔相一致。
图34是用于说明采用多刀片锯切断以往的多通道型光波导用膜10′的方法的图,(a)是从光波导用膜10′的端部侧观察的正面图,(b)是上面图。
光波导用膜10′,是由从下方依次层叠包覆层901、芯层903以及包覆层902而成的层叠体来构成的。其中,俯视观察时,在芯层903上设置有以等间隔并列而配置的多个直线状芯部904以及邻接于各芯部904的包覆部905。
此外,在光波导用膜10′的上方,如图34(a)所示,设置有具有以等间隔配置的多个刀锯片71的多刀片锯7。俯视观察时,各刀片锯71分别呈圆形,旋转轴72贯穿于其中心。
对于这种多刀片锯7,在使旋转轴72旋转的同时,将刀锯片71压入光波导用膜10′。此外,刀锯片71彼此间的间隔,可预先根据包覆部905的间距进行调整。由此,在对应于各包覆部905宽度中央的位置切断光波导用膜10′。并且,如图34(b)中的箭头所指,通过使刀锯片71沿着光波导用膜10′的各包覆部905移动,由此光波导用膜10′同时被分离为多个带状光波导90。
然而,作为光波导用膜10′的原材料的树脂材料,在制造过程中固化时伴随有收缩。此时的收缩率,受到所使用树脂材料的组成、原材料、制造时的环境等要素的影响,因此,必然在光波导用膜10′的尺寸上引起个体差异。
因此,当采用多刀片锯7切断具有这种个体差异的光波导用膜10′时,每次都有必要根据该尺寸的个体差异来调整刀锯片71的相互间隔。其结果是,切断操作的操作效率明显降低。
此外,若在不调整刀锯片71的相互间隔的状态下切断多个光波导用膜10′,则在各个光波导用膜10′中,根据尺寸的个体差异而发生芯部904的位置偏移。其结果是,在已经单片化的多个光波导90中,产生芯部904的偏心,光波导90的连接性降低。即:伴随着芯部904的偏心,光波导90与连接对象的连接部中的光损失增大。
进而,在光波导用膜10′中,越接近外侧,个体差异的累积量也越大,因此位置偏移扩大。其结果是,在位于外侧的光波导90中,刀锯片71的切断轨迹干扰芯部904,作为光波导的功能受到损失。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-84765号公报
专利文献2:日本特开2006-23385号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种光波导用膜、层叠所述光波导用膜而成的层叠型光波导用膜、具有所述光波导用膜的可靠性高的光波导、光布线、光电混合基板以及电子设备,其中,所述光波导用膜是,即使光波导用膜产生收缩,也可通过选择光波导用膜的切断位置,使切断端面上的波导间隔准确地与目标值保持一致,因此,即使受到树脂材料收缩的影响而致使波导间隔不固定,也能抑制与连接对象之间的光连接损失的光波导用膜。
除了上述目的以外,本发明的目的还在于提供一种光波导集合体,具有对所述光波导集合体进行切断所得到的光波导的、可靠性高的光布线,光电混合基板以及电子设备。其中,所述光波导集合体是,即使因树脂材料收缩的影响而在波导间隔中存在个体差异,也没有必要在每次切断操作时都变更切断间距,即使以固定的切断间距进行切断,也能够有效率地制造出偏心少的多个光波导的光波导集合体。
为了达到上述目的,本发明的光波导用膜,其特征在于,
具有:在同一层内沿X方向并列而配置的多个芯部,以及覆盖前述各芯部的侧面且由具有低于前述芯部的光折射率的树脂构成的包覆部;
在前述多个芯部中,在垂直于前述X方向的Y方向上相邻的芯部间的间隔,在光波导区域整体中的至少一部分区域上,沿着前述X方向进行变化。
此外,在本发明的光波导用膜中,当在前述光波导区域设定相互垂直的XY坐标时,在前述Y方向上相邻的各芯部,其至少一部分的X坐标和Y坐标,优选满足下述式(1)或下述式(2)。
Y=Acos(2πX/L)+B (1)
Y=Asin(2πX/L)+B (2)
[在上述式(1)以及上述式(2)中,A、B、L分别为任意的实数。]
换言之,本发明的光波导用膜,包括:
在平面上并列而设置的长条状的多个芯部,以及
以分别覆盖该多个芯部的侧面而设置的包覆部;其特征在于,
若在设置有前述多个芯部的前述平面上设定相互垂直的XY坐标时,前述各芯部的至少一部分的X坐标和Y坐标,满足下述式(1)或下述式(2)。
Y=Acos(2πX/L)+B (1)
Y=Asin(2πX/L)+B (2)
[上述式(1)和上述式(2)中,A、B、L分别为任意的实数。]
此外,在本发明的光波导用膜中,对于前述多个芯部而言,优选前述式
(1)和前述式(2)中的L互为相同且A和B分别相互不同。
此外,本发明的光波导用膜,是由对固化时发生收缩的材料进行固化而得到的固化物来构成,
对于前述固化前的光波导用膜的前述式(1)以及前述式(2)中,A优选满足下述式(3)。
A=±(Rmax-Rmin)(N-1)P/4 (3)
[在上述式(3)中,Rmax、Rmin分别为1以上的任意实数,并且Rmax>Rmin。此外,N满足下述式(5)。此外,P为正实数。]
N=N0+2-2n (5)
[上述式(5)中,N0为前述芯部的总数;n表示在前述并列而设置的多个芯部中,由外侧开始的配置顺序。]
此外,本发明的光波导用膜,是由对固化时发生收缩的材料进行固化而得到的固化物来构成,
对于前述固化前的光波导用膜的前述式(1)以及前述式(2)中,B优选满足下述式(4)。
B=±(Rmax+Rmin)(N-1)P/4 (4)
[上述式(4)中,Rmax、Rmin分别为1以上的任意实数,并且Rmax>Rmin。此外,N满足下述式(5)。此外,P为正实数。]
N=N0+2-2n (5)
[上述式(5)中,N0为前述芯部的总数,n表示在前述并列而设置的多个芯部中,由外侧开始的配置顺序。]
此外,在本发明的光波导用膜中,对于前述多个芯部而言,优选前述式(3)和前述式(4)中的Rmax互为相同,并且Rmin也互为相同。
此外,本发明的光波导用膜,用于与连接对象的连接中,所述连接对象具有与前述多个芯部分别进行光学连接的多个受光部,优选在前述式(3)以及前述式(4)中,P为前述多个受光部的间隔。
此外,在本发明的光波导用膜中,对于前述多个芯部而言,优选前述式(3)以及前述式(4)中的P互为相同。
此外,在本发明的光波导用膜中,前述多个芯部由M条(M为3以上的整数)的芯部构成,
前述M条的芯部中,在垂直于前述X方向的Y方向上相邻的芯部间的间隔存在M-1个,
优选前述M-1个间隔的比率在前述光波导区域整体中为固定的比率。
此外,在本发明的光波导用膜中,相对于前述X方向的前述芯部的光路的倾斜角度,优选在前述至少一部分区域中沿着前述X方向连续变化。
此外,在本发明的光波导用膜中,前述芯部之间的间隔,优选在前述至少一部分区域中沿着前述X方向连续变化。
此外,在本发明的光波导用膜中,前述芯部之间的间隔,优选在前述至少一部分区域中沿着前述X方向发生周期性变化。
此外,在本发明的光波导用膜中,相对于前述X方向的前述芯部的光路的倾斜角度,优选为1°以下的范围内。
此外,在本发明的光波导用膜中,优选还具有对准(alignment)图案,所述对准图案包括沿着前述X方向形成的多个对准标记。
此外,在本发明的光波导用膜中,优选前述对准图案形成于与前述多个芯部相同的层内。
此外,在本发明的光波导用膜中,优选前述对准图案还具有线状图案,该线状图案用于划分包括前述多个芯部的区域。
此外,在本发明的光波导用膜中,优选前述芯部是以第一降冰片烯类材料作为主材料来构成,前述包覆部是以具有低于前述第一降冰片烯类材料的光折射率的第二降冰片烯类材料作为主材料来构成。
此外,本发明的光波导用膜,是在前述Y方向上进行切断后使用,优选在切断该光波导用膜的预定切断区域中,位于相邻的前述多个芯部间的前述包覆部的宽度,在该预定切断区域的前述X方向的一端侧与另一端侧之间连续地变化。
换言之,本发明的光波导用膜,是包覆部以及通过该包覆部相邻的多个芯部沿着带状光波导用膜的长度方向延伸而成,并且在与长度方向垂直的方向切断该光波导用膜后使用的光波导用膜,其特征在于,
在切断前述光波导用膜的预定切断区域,位于相邻的前述多个芯部间的包覆部的宽度,在该预定切断区域的长度方向的一端侧与另一端侧之间连续地变化。
此外,在本发明的光波导用膜中,前述预定切断区域上的前述包覆部的宽度,优选从前述一端侧向另一端侧连续地逐渐增加。
此外,在本发明的光波导用膜中,前述预定切断区域上的前述包覆部宽度的最小值(W1)与最大值(W2)的比(W2/W1)优选为1.01~1.1。
此外,在本发明的光波导用膜中,优选前述预定切断区域在前述光波导用膜的X方向上断续地存在。
此外,在本发明的光波导用膜中,优选具有多个前述包覆部。
此外,在本发明的光波导用膜中,优选前述各包覆部的宽度变化的比率为固定值。
为了达到上述目的,本发明的层叠型光波导用膜,其特征在于,层叠上述光波导用膜而成。
为了达到上述目的,本发明的光波导,其特征在于,具有上述光波导用膜。
此外,在本发明的光波导中,优选在前述光波导用膜的至少单面上设置包覆层。
为了达到上述目的,本发明的光波导集合体,具有:在XY平面上沿着X方向延伸的同时,在与前述X方向垂直的Y方向上并列而设置的多个带状芯部;以及邻接于该多个芯部的侧面而设置的多个带状包覆部,
而且,该光波导集合体由对固化时伴随收缩的材料进行固化而得到的固化物来构成,并通过沿着长度方向切断前述多个包覆部中的至少一个,能够制造多个光波导的光波导集合体,其特征在于,
在前述多个包覆部中,分别存在随着向X方向前进宽度发生连续变化的变化部分,并且,在前述多个包覆部中,设置有与前述XY平面的X轴平行的带状切断区域,
在前述多个包覆部中,从其任意的X坐标下的前述包覆部的宽度减去前述切断区域宽度后的长度在前述多个包覆部间的相互比率,在前述变化部分的整体中是固定值。
此外,在本发明的光波导集合体中,优选前述多个切断区域的宽度互为相同。
此外,在本发明的光波导集合体中,优选前述多个切断区域的宽度为用于切断该光波导集合体的切断装置的切断宽度以上。
此外,在本发明的光波导集合体中,优选前述切断区域的宽度是固定值,并与X方向的位置无关。
此外,在本发明的光波导集合体中,优选前述多个切断区域设置在所有的前述多个包覆部上,或者,按一定的周期间歇性地设置在前述多个包覆部中。
此外,在本发明的光波导集合体中,前述多个芯部的形状以及配置,相对于X轴呈线对称关系,
在前述固化前的前述多个芯部中,对位于从X轴向Y的正侧的一个芯部而言,当构成该芯部的两条轮廓线中位于前述X轴侧的轮廓线的Y坐标由X的函数fa(X)来表示,并且,位于前述X轴相反侧的轮廓线的Y坐标由X的函数fb(X)来表示时,
优选前述函数fa(X)满足下述式(7)、前述函数fb(X)满足下述式(8)。
fa(X)>{(N′-1/2)P+N′W}Rmax (7)
fb(X)<{(N′+1/2)P+N′W}Rmin (8)
[在上述式(7)和上述式(8)中,N′是以X轴为起点对前述一个芯部进行计数时的配置顺序;当前述芯部的条数为奇数时,配置顺序N′为以中心的芯部作为N′=0而起算的整数;当前述芯部的条数为偶数时,配置顺序N′为以最内侧的芯部作为N′=0.5而起算的半整数。此外,P、W、Rmax以及Rmin在前述多个芯部之间分别相同。此外,P为切断该光波导集合体所得到的前述光波导宽度的设定值。此外,W为用于切断该光波导集合体的切断装置的切断宽度。此外,Rmax以及Rmin为1以上的任意实数,并且Rmax>Rmin。]
此外,在本发明的光波导集合体中,前述式(7)和前述式(8)中的Rmax和Rmin,对前述固化时伴随有收缩的材料而言,是分别表示收缩前尺寸相对于收缩后尺寸的倍率,优选Rmax为前述倍率的个体差异范围中的最大值,Rmin为前述倍率的个体差异范围中的最小值。
此外,在本发明的光波导集合体中,前述函数fa(X)以及前述函数fb(X),分别优选为正弦函数或余弦函数。
此外,在本发明的光波导集合体中,优选前述函数fa(X)满足下述式(9-1)、前述函数fb(X)满足下述式(10-1)。
fa(X)=Acos(2πX/L)+B-C/2 (9-1)
fb(X)=Acos(2πX/L)+B+C/2 (10-1)
[上述式(9-1)以及上述式(10-1)中,A、B以及L分别为任意的实数。此外,C为任意正实数。]
此外,在本发明的光波导集合体中,优选前述函数fa(X)满足下述式(9-2)、前述函数fb(X)满足下述式(10-2)。
fa(X)=Asin(2πX/L)+B-C/2 (9-2)
fb(X)=Asin(2πX/L)+B+C/2 (10-2)
[上述式(9-2)以及上述式(10-2)中,A、B以及L分别为任意的实数。此外,C为任意的正实数。]
此外,本发明的光波导集合体中,在前述式(9-1)、前述式(9-2)、前述式(10-1)以及前述式(10-2)中,优选L以及C在前述多个芯部之间分别互为相同,并且A以及B在前述多个芯部间分别互为不同。
此外,在本发明的光波导集合体中,在对于前述固化前的该光波导集合体的前述式(9-1)、前述式(9-2)、前述式(10-1)以及前述式(10-2)中,优选A满足下述式(11)。
A=(Rmax-Rmin)(P+W)N′/2 (11)
[上述式(11)中,N′、P、W、Rmax以及Rmin的定义,与前述式(7)以及前述式(8)中的N′、P、W、Rmax以及Rmin的定义相同。]
此外,在本发明的光波导集合体中,在对于前述固化前的该光波导集合体的前述式(9-1)、前述式(9-2)、前述式(10-1)以及前述式(10-2)中,优选B满足下述式(12)。
B=(Rmax+Rmin)(P+W)N′/2 (12)
[上述式(12)中,N′、P、W、Rmax以及Rmin的定义,与前述式(7)以及前述式(8)中的N′、P、W、Rmax以及Rmin的定义相同。]
此外,在本发明的光波导集合体中,优选具有沿着前述X轴以任意间隔排列的多个对准标记。
此外,在本发明的光波导集合体中,前述多个对准标记分别设置于前述多个芯部集合而成的束的外侧双方,
优选前述各对准标记分别隔着前述束成对而设置。
此外,在本发明的光波导集合体中,优选前述各对准标记由相同于前述芯部的材料来构成。
此外,在本发明的光波导集合体中,优选在设置有前述切断区域的前述包覆部上,具有在连接该包覆部宽度的中点而成的中间线上设置的对准线。
此外,在本发明的光波导集合体中,优选前述芯部以第一降冰片烯类材料作为主材料来构成,优选前述包覆部以第二降冰片烯类材料(具有低于前述第一降冰片烯类材料的光折射率)作为主材料来构成。
为了达到上述目的,本发明的光布线,其特征在于,具有:沿着设置有前述切断区域的前述带状包覆部切断上述光波导集合体所得到的光波导。
为了达到上述目的,本发明的光布线,其特征在于,具有上述光波导。
为了达到上述目的,本发明的光电混合基板,其特征在于,将电布线与上述光布线混合搭载于基板上而成。
为了达到上述目的,本发明的电子设备,其特征在于,具有上述光波导。
为了达到上述目的,本发明的电子设备,其特征在于,具有上述光电混合基板。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的光波导用膜上面的示意图。
图2是表示形成于光波导区域的光波导图案的一个例子的上面图。
图3是表示可形成于光波导区域的光波导图案的其它例子的图。
图4中(A)~(C)是表示光波导与对准标记之间关系的图。
图5是表示光波导用膜的制造方法的工序的示意剖面图。
图6是表示光波导用膜的制造方法的工序的示意剖面图。
图7是表示光波导用膜的制造方法的工序的示意剖面图。
图8是表示光波导用膜的制造方法的工序的示意剖面图。
图9是表示光波导用膜的制造方法的工序的示意剖面图。
图10是表示层叠型光波导用膜的概略结构的剖面图。
图11是表示本发明的含有光波导的光波导用膜的第二实施方式(切开一部分显示)的立体图。
图12是表示图11所示的光波导用膜的芯层的示意图。
图13是表示本发明的光波导用膜所含有的光波导的实施方式的平面图。
图14是表示可形成于光波导用膜的光波导区域的各芯部的其它构成例的图。
图15是表示可形成于光波导用膜的光波导区域的各芯部的其它构成例的图。
图16是表示光波导与对准图案之间关系的图(剖面图)。
图17是示意层叠型光波导用膜的概略结构的剖面图。
图18是表示本发明的光波导用膜的一例(第三实施方式)的示意上面图。
图19是表示本发明的光波导用膜的一例(第三实施方式)的示意上面图。
图20是表示本发明的光波导用膜的一例(第三实施方式)的示意上面图。
图21是表示使用本发明的光波导集合体的第一实施方式的光波导用膜(切开一部分显示)的立体图。
图22是表示图21所示的光波导用膜的芯层的概略平面图。
图23是表示本发明的光波导集合体的第一实施方式的芯层的概略平面图。
图24是表示光波导与对准图案之间关系的图(剖面图)。
图25是表示本发明的光波导集合体的第一实施方式的芯层的概略平面图。
图26是表示可形成于光波导用膜的光波导区域的各芯部的其它构成例的图。
图27是表示可形成于光波导用膜的光波导区域的各芯部的其它构成例的图。
图28是用于说明分离图25所示的光波导用膜来制造多个光波导的方法的图。
图29是用于说明分离图25所示的光波导用膜来制造多个光波导的方法的图。
图30是表示层叠型光波导用膜的概略结构的剖面图。
图31是表示本发明的光波导集合体的第二实施方式的芯层的概略平面图。
图32是表示具有24条通道的光波导用膜的实施例的插入损耗的检测结果的图表。
图33是表示以往的多通道型光波导的多个芯部与作为其连接对象的多芯光纤连接器的光纤芯之间的位置关系的示意图。
图34是用于说明采用多刀片锯切断以往的多通道型光波导用膜的方法的图。
具体实施方式
下面,针对本发明的光波导用膜、层叠型光波导用膜、光波导、光波导集合体、光布线、光电混合基板以及电子设备,通过附图所示的优选实施方式进行详细说明。
<光波导用膜的第一实施方式>
首先,针对本发明的光波导用膜以及本发明的层叠型光波导用膜的第一实施方式进行说明。
(光波导用膜的结构)
图1是表示本发明的第一实施方式的光波导用膜10上面的示意图。该光波导用膜10,包含:多个光波导区域11A、11B、11C,以及沿着这些光波导区域11A、11B、11C形成的对准图案12A、12B、12C。这些光波导区域11A~11C分别具有:在同一层内沿X方向并列而配置的多个芯部,以及覆盖这些芯部的各个侧面且由具有低于芯部的光折射率的树脂构成的包覆部。
各光波导区域中,在垂直于X方向的Y方向上相邻的芯部间的间隔,被设计成:在该光波导区域整体中的至少一部分区域中沿着X方向进行变化。当各光波导区域包含M条(M为3以上的整数)的芯部时,在该M条的芯部中,在垂直于X方向的Y方向上相邻的芯部间的间隔存在M-1个。该M-1个间隔的比率,在整个各光波导区域上是固定值,并且,光波导区域11A~11C设计成:该间隔在各光波导区域整体中的至少一部分区域中沿着X方向变化。例如,如后面所述,在各个光波导区域11A、11B、11C中,这些芯部均能够以等间隔配置在垂直于X方向的Y方向上。各间隔例如可设计成与X方向的坐标位置相关的连续函数的值。作为连续函数,例如,可以举出三角函数、多项式或样条函数。
对准图案12A、12B、12C是在划分光波导区域11A、11B、11C的同时,在通过切断来分离光波导区域11A、11B、11C时用作基准线。使用者可将该光波导用膜10沿着对准图案12A、12B、12C进行切断,从而切断出光波导区域11A、11B、11C,并将切断出的各个光波导区域11A~11C用作应该连接于多芯光纤连接器(未图示)的光波导用膜。
此外,对准图案12A、12B、12C分别具有对准标记13A、13B、13C。这些对准标记13A~13C在根据多芯光纤连接器的光纤芯(未图示)的间隔,在Y方向切断光波导区域11A、11B、11C时用作基准标记。
图2是表示形成于光波导区域11A的光波导图案的一个例子的上面图。如图2所示,光波导区域11A包含:沿着X方向并列而配置的多个芯部94A、94B、94C、94D、94E、94F、94G、94H。这些芯部94A~94H的各个侧面,被包覆部95来覆盖,所述包覆部95由具有低于该芯部94A~94H的光折射率的树脂构成。此外,下面,将多个芯部94A~94H中的任意一个也称作芯部94。
芯部94A~94H,是以几十μm~几百μm的等间隔配置在垂直于X方向的Y方向上。此外,在这些芯部94A~94H中任意相邻的芯部间的Y方向间隔(下面,称作“波导间隔”),是设计成沿着X方向以周期CL进行周期性变化。
此外,在光波导区域11A的整个区域,相对于X方向的芯部94A~94H的光路的倾斜角度,设计成沿着X方向连续变化。即:通过该倾斜角度沿着X方向连续变化,芯部94A~94H不具有曲率小(鋭い)弯曲部位,因此,能够抑制芯部94A~94H的光传输损失。
对准图案12A包含沿着X方向排列的多个对准标记13A。此外,各对准标记13A,是用以掌握该各对准标记13A的位置中的芯部间的间隔的标记。为了使该间隔与对准标记13A的位置准确地对应,对准标记13A形成于与芯部94A~94H相同的层内,并且优选以相同的树脂材料来构成。
图3是表示可形成于光波导区域11A的光波导图案的其它例子的图。图3所示的光波导用膜10,包含:沿着X方向并列而配置的多个芯部94A、94B、94C、94D、94E、94F、94G、94H。这些芯部94A~94H的各个侧面被包覆部95覆盖,所述包覆部95是由具有低于该芯部94A~94H的光折射率的树脂构成。
图3所示的芯部94A~94H,以几十μm~几百μm的等间隔配置在垂直于X方向的Y方向上。此外,在这些芯部94A~94H中任意相邻的芯部间的Y方向间隔(波导间隔),在X方向中心部附近是固定值。与此相对,在X方向两端部附近,波导间隔设计成:随着接近两端部波导间隔扩大。此外,在X方向两端部附近,设计成:相对于X方向的芯部94A~94H的光路的倾斜角度沿着X方向连续变化。由此,可使芯部94A~94H的光传输损失抑制在最小限度。
与图2所示的对准图案12A相同地,图3所示的对准图案12A包含沿着X方向排列的多个对准标记13A。此外,图3的各对准标记13A,是用以掌握对应于该各对准标记13A的位置中的芯部间的间隔的标记。使用者能够以对准标记13A的位置为基准,在Y方向上切断光波导区域11A,由此可形成具有所需波导间隔的光入射端面或光出射端面。
从使如此形成的光入射端面或光出射端面与多芯光纤连接器之间的光连接损失抑制在较低量的观点出发,优选将相对于X方向(X轴)的芯部94A~94H的光路的倾斜角度调整为1°以下的范围内,特别是,更优选0°以上、0.8°以下的范围内,进一步优选为0.01°以上、0.5°以下的范围内。对于图2所示的芯部94A~94H的光路相对于X方向的倾斜角度,也是同样如此。
图4(A)~(C)是表示光波导与对准标记13A、13B之间关系的图。图4(C)表示光波导用膜的芯层93的部分上面,图4(A)表示沿着图4(C)的A1-A2线的光波导用膜10的截面,图4(B)表示沿着图4(C)的B1-B2线的光波导用膜10的截面。
如图4(A)所示,光波导用膜10具有由下部包覆层91和上部包覆层92夹持的芯层93。芯层93,具有分别构成多个通道的芯部94A~94H。通过包覆部95、95,将这些芯部94A~94H分别在水平方向上封入。而且,在该芯层93中,形成有延伸于X方向上的一对切割线(线状图案)121A,122A,构成对准图案12A。此外,在该芯层93中,也形成有延伸于X方向上的一对切割线(线状图案)121B、122B,构成对准图案12B。这些切割线121A、122A、121B、122B,是以相同于芯部94A~94H的树脂材料来构成,以相同于芯部94A~94H的制造工序来形成。
在一对切割线121A、122A之间,形成有在Y方向上排列的多个对准标记13A。在一对切割线121B、122B之间,也形成有在Y方向上排列的多个对准标记13B。这些对准标记13A、13B,由相同于芯部94A~94H的树脂材料来构成,以相同于芯部94A~94H的制造工序来形成。此外,如图4所示,对准标记13A与切割线121A、122A分离,对准标记13B与切割线121B、122B分离,但并不限定于此。对准标记13A也可以是与切割线121A、122A的一方或双方连接的形式,对准标记13B可以是与切割线121B、122B的一方或双方连接的方式。
使用者能够以对准标记13A、13B、13C的位置为基准,用目测找到对应于与多芯光纤连接器的光纤芯的间隔基本一致的波导间隔的位置,在该位置上以Y方向切断光波导区域11A、11B、11C,由此形成具有所需波导间隔(相邻的芯部的中心间隔)的光入射端面或光出射端面。
在此,没有必要必需将三系列的对准标记13A、13B、13C的位置作为基准来切断光波导用膜10。也可以将对准标记13A、13B、13C中的一系列或两系列的对准标记的位置作为基准来切断光波导用膜10。
或者,用目视测定或采用装置自动测定如图3所示的对准图案12A、12B、12C的位置,并可基于该检测结果计算出光波导用膜10在Y方向上的收缩率。可将该收缩率视为光波导用膜10在X方向上的收缩率。当需要准确算出光波导用膜10在X方向上的收缩率时,可基于对准标记13A、13B、13C的位置的检测结果,计算出X方向的收缩率。使用者或切割装置,可基于求出的收缩率来确定与多芯光纤连接器的光纤芯的间隔相适宜的对准标记13A、13B、13C的位置,并能够基于该位置在Y方向上切断光波导区域11A、11B、11C。
如上所述,本实施方式的光波导用膜10的芯部的光波导图案,具有在所需位置上以Y方向切断光波导区域11A~11C,从而可形成具有所需波导间隔的光入射端面以及光出射端面的结构,以符合多芯光纤连接器的光纤芯的间隔。因此,即使光波导用膜10发生收缩,也能够容易地制作出与多芯光纤连接器的光连接损失小的光波导用膜。
此外,由于设置有对应于芯部间的间隔的对准标记13A、13B、13C,因此,通过这些对准标记13A、13B、13C可准确掌握光波导用膜10的收缩率。因而,以对准标记13A、13B、13C的位置作为基准,能够容易地制作符合多芯光纤连接器的光纤芯的间隔的光波导用膜。
以上,基于本发明,波导间隔以规定的规则连续地变化,因此,即使光波导用膜产生收缩,也能够选择出光波导的波导间隔与连接对象(连接器)的波导间隔相一致的位置,并通过在该位置切断光波导用膜,可使切断端面的尺寸准确,因此,能够提高与连接对象的光连接性(降低光损失)。由此,能够获得可进行高质量光通信的光波导用膜。
即:基于本发明,可提供一种光波导用膜,其具有能够抑制与多芯光纤连接器的光连接损失的结构。
下面,针对光波导用膜10的各种制造方法进行说明。下面说明的制造方法,与日本特开2006-323318号公报中所记载的相同。
(光波导用膜的制造方法)
参照图5(A)~(B)、图6、图7、图8以及图9(A)~(B),说明上述光波导用膜10的制造方法。图5(A)~(B)、图6、图7、图8以及图9(A)~(B),是光波导用膜10的制造工序实例的示意剖面图。
参照图5(A)以及(B),首先,在支撑基板951上形成了层910。层910,是通过涂布芯层形成用材料(清漆)900并使其固化(硬化)的方法来形成。
具体而言,层910是通过如下方法形成:在支撑基板951上涂布芯层形成用材料900而形成液状覆膜之后,将该支撑基板951置于予以通风换气的水平桌面上,使液状覆膜表面的不均匀部分水平化的同时,使溶剂蒸发(脱溶剂),由此形成作为光波导用膜10(芯层)基质的膜。当采用涂布法形成层910时,例如,可以举出刮涂法、旋转涂敷法、浸涂法、台式涂敷法、喷雾法、薄层涂布器法、帘式涂敷法、模压涂层(die coating)法的方法,但并不限定于此。作为支撑基板951,例如,可使用硅基板、二氧化硅基板、玻璃基板、石英基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
芯层形成用材料900,含有由聚合物(树脂成分)915和添加剂920(在本实施方式中至少含有单体成分、助催化剂以及催化剂前驱体)构成的光诱发热显影性材料(PITDM),是通过活性放射线的照射以及加热而在聚合物915中发生单体反应的材料。
并且,在所得到的层910中,聚合物(基质)915实质上都以均匀且随机地被分配,添加剂920实质上以均匀且随机地分散在聚合物915内。由此,添加剂920实质上均与且随机地分散在层910中。这种层910的平均厚度,可根据要形成的芯层93的厚度进行适当设定,并没有特别限定,但优选为5~200μm左右,更优选为10~100μm左右,进一步优选为15~65μm左右。
作为聚合物915,优选使用透明性足够高(是无色透明),并且对后述单体具有相溶性的聚合物,进而,优选使用其中的如后面所述单体能进行反应(聚合反应、交联反应),即使单体聚合之后,也具有充分的透明性的聚合物。在此,所谓“具有相溶性”,是指至少混和单体后在芯层形成用材料900中、层910中不发生与聚合物915的相分离。
作为这种聚合物915,例如,可以举出:降冰片烯类树脂、苯并环丁烯类树脂的环状烯烃类树脂;丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并噁唑,可使用这些中的一种或两种以上的组合(聚合物合金、共混聚合物(混合物)、共聚物等)。其中,特别是,优选为以降冰片烯类树脂(降冰片烯类聚合物)为主的聚合物。通过作为聚合物915使用降冰片烯类聚合物,能够获得具有优良的光传输性能、耐热性的芯层93。
此外,降冰片烯类聚合物具有高疏水性,因此,可获得难以因吸水导致尺寸变化的芯层93。
作为降冰片烯类聚合物,可以是具有单独的重复单元的聚合物(均聚合体)、具有两个以上的降冰片烯类重复单元的聚合物(共聚物)中的任意种。
作为这种降冰片烯类聚合物,例如,可以举出:(1)使降冰片烯型单体加成(共)聚合所得到的降冰片烯型单体的加成(共)聚合物,(2)降冰片烯型单体与乙烯、α-烯烃类的加成共聚物,(3)诸如降冰片烯型单体与非共轭二烯、以及根据需要与其它单体的加成共聚物之类的加成聚物,(4)降冰片烯型单体的开环(共)聚合物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的树脂,(5)降冰片烯型单体与乙烯、α-烯烃类的开环共聚物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的树脂,(6)诸如降冰片烯型单体与非共轭二烯、或与其它单体的开环共聚物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的聚合物之类的开环聚合物。作为这些聚合物,例如,可以举出无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物。
这些降冰片烯类聚合物,例如,可采用公知的所有聚合方法来获得,例如,可采用开环复分解聚合(ROMP)、ROMP与氢化反应的组合、通过自由基或阳离子进行的聚合、使用阳离子性钯聚合引发剂的聚合、使用其它聚合引发剂(例如,镍或其它过渡金属的聚合引发剂)的聚合等。
作为具有比较高的折射率的降冰片烯类聚合物,优选为含有芳烷基降冰片烯重复单元的聚合物。所述的降冰片烯类聚合物具有特别高的折射率。
作为芳烷基降冰片烯的重复单元所具有的芳烷基(芳基烷基),例如,可以举出:苯甲基、苯乙基、苯丙基、苯丁基、萘乙基、萘丙基、芴乙基、芴丙基,特别优选为苯甲基、苯乙基。
具有该重复单元的降冰片烯类聚合物具有极高的折射率,因而优选。
此外,优选降冰片烯类聚合物含有烷基降冰片烯的重复单元。含有烷基降冰片烯的重复单元的降冰片烯类聚合物的柔软性高,因此,通过使用所述的降冰片烯类聚合物,可赋予光波导9高柔软性(挠性)。
作为烷基降冰片烯的重复单元所具有的烷基,例如,可以举出:丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基,特别优选为己基。此外,这些烷基,可以是直链状或支链状。
基于含有己基降冰片烯的重复单元,可防止降冰片烯类聚合物的整体折射率的降低,并且,能够保持高的柔软性。
在此,光波导9,例如适用于采用600~1550nm左右的波长区域的光的数据通信中,含有己基(烷基)降冰片烯的重复单元的降冰片烯类聚合物,对前述波长区域(特别是,850nm附近的波长区域)的光的透过率优良,因而优选。
作为这种降冰片烯类聚合物的优选具体例子,可以举出:己基降冰片烯的均聚物、苯基乙基降冰片烯的均聚物、苯甲基降冰片烯的均聚物、己基降冰片烯与苯基乙基降冰片烯的共聚物、己基降冰片烯与苯甲基降冰片烯的共聚物,但并不限于此。
本实施方式的芯层形成用材料900,作为添加剂920含有单体、助催化剂(第一物质)以及催化剂前驱体(第二物质)。
单体是如下所述的化合物:通过后述的活性放射线照射,在活性放射线的照射区域中发生反应而形成反应物,并基于该反应物的存在而能使层910中的照射区域与活性放射线未照射区域中产生折射率差。
在此,作为该反应物,可以举出:单体在聚合物(基质)915中进行聚合而形成的聚合物(polymer)、使聚合物915彼此相互交联的交联结构、以及与聚合物915聚合后从聚合物915分支的支链结构(分支聚合物、侧链(侧基))中的至少一个。
在此,在层910中,当期望照射区域的折射率高的情况下,可组合使用具有比较低的折射率的聚合物915与相对于该聚合物915具有高折射率的单体;当期望照射区域的折射率低的情况下,可组合使用具有比较高的折射率的聚合物915与相对于该聚合物915具有低的折射率的单体。此外,所谓折射率的“高”或“低”,是指某些材料彼此之间的相对关系,而不是指折射率的绝对值。
并且,基于单体的反应(反应物的生成),当层910中照射区域的折射率降低时,该部分成为包覆部95;当照射区域的折射率提高时,该部分则成为芯部94。
作为这种单体,只要是含有可聚合部位的化合物即可,并没有特别限定,例如,可以举出:降冰片烯类单体、丙烯酸(甲基丙烯酸)类单体、苯乙烯类单体、环氧类单体、氧杂环丁烷类单体之类的环状醚,可使用这些中的一种或两种以上的组合。
例如,在丙烯酸类单体、上述环状醚环氧类单体的情况下,可省略催化剂前驱体(第二物质)的添加。
其中,作为单体,优选使用降冰片烯类单体。通过使用降冰片烯类单体,能够获得光传输性能优良且耐热性以及柔软性优良的芯层93。
此外,对于单体而言,能够使用交联性单体(交联剂)来代替上述单体或与上述单体一起使用。该交联性单体,是在后述的催化剂前驱体的存在下能发生交联反应的化合物。
通过使用交联性单体,有如下的优点。即:由于交联性单体更快速地进行聚合,因此能够短缩形成芯层93所需的时间。此外,就交联性单体而言,即使加热也难以发生蒸发,因此能够抑制蒸气压的上升。而且,交联性单体的耐热性优良,因此能够提高芯层93的耐热性。
作为交联性降冰片烯类单体,有稠合多环环系(fused multicyclic ring systems)化合物以及连结多环环系(linked multicyclic ring systems)化合物。
在各种交联性降冰片烯类单体中,特别优选二甲基双(降冰片烯甲氧基)硅烷(SiX)。SiX相对于含有烷基降冰片烯的重复单元和/或芳烷基降冰片烯的重复单元的降冰片烯类聚合物,具有非常低的折射率。因此,能够确实地降低照射后述的活性放射线的照射区域的折射率,形成包覆部95。此外,能够使芯部94与包覆部95之间的折射率差增大,能够实现芯层93特性(光传输性能)的提高。
此外,如上所述的单体,可以单独使用或以任意组合进行使用。
催化剂前驱体(第二物质),是能引发前述单体的反应(例如聚合反应、交联反应)的物质,是通过由后述的活性放射线的照射得到活性化的助催化剂(第一物质)的作用,活性化温度发生变化的物质。
作为该催化剂前驱体(procatalyst),只要是活性化温度随着活性放射线的照射而产生变化(增高或降低)的化合物即可任意使用,特别是,优选为活性化温度伴随着活性放射线的照射而降低的化合物。由此,可通过在比较低的温度下的加热处理形成芯层93,能够防止对其它层施加不需要的热量而降低光波导9的特性(光传输性能)。
此外,在活性化温度降低的状态(活性潜在状态)中,作为催化剂前驱体,优选为其活性化温度变得低于本来的活性化温度10~80℃左右(优选为10~50℃左右)。由此,能够确实形成芯部94与包覆部95之间的折射率差。
作为所述催化剂前驱体,优选含有(为主)选自Pd(OAc)2(P(i-Pr)3)2以及Pd(OAc)2(P(Cy)3)2中的至少一种。
此外,以下将Pd(OAc)2(P(i-Pr)3)2略写为“Pd545”,将Pd(OAc)2(P(Cy)3)2略写为“Pd785”。
助催化剂(第一物质),是基于活性放射线的照射而活性化,从而可使前述催化剂前驱体(procatalyst)的活性化温度(使单体发生反应的温度)产生变化的物质。
作为该助催化剂(cocatalyst),只要是基于活性放射线的照射,其分子结构产生变化(反应或分解)而活性化的化合物即能任意使用,但优选使用含有(为主)下述化合物(光引发剂)的助催化剂:所述化合物(光引发剂)是,可通过特定波长的活性放射线的照射而分解,产生质子、其它阳离子的阳离子(cation)和能取代催化剂前驱体的脱离基的弱配位阴离子(WCA)的化合物。
作为弱配位阴离子,例如,可以举出:四(五氟苯基)硼酸离子(FABA-)、六氟锑酸离子(SbF6 -)。
作为该助催化剂(光产酸剂或光产碱剂),例如,可以举出:四(五氟苯基)硼酸盐、六氟锑酸盐,除此之外,还有四(五氟苯基)镓酸盐、铝酸盐类、锑酸盐类、其它硼酸盐类、镓酸盐类、碳硼烷类、卤化碳硼烷类。
在芯层形成用材料(清漆)900中,根据需要,可添加增敏剂。
增敏剂具有增大助催化剂对活性放射线的灵敏度、减少助催化剂活性化(反应或分解)所需时间、能量的功能,改变活性放射线波长为适于助催化剂活性化的波长的功能。
作为这种增敏剂,可根据助催化剂的灵敏度、增敏剂的吸收峰波长进行适当选择,并没有特别限定,例如,可以举出:9,10-二丁氧基蒽(CAS编号第76275-14-4号)之类的蒽类、呫吨酮类、蒽醌类、菲类、苯并菲类、苯并芘类、荧蒽类(fluoranthenes)、红荧烯类、芘类、阴丹士林类、9-噻吨酮类(thioxanthen-9-ones),它们可单独使用或作为混合物使用。
作为增敏剂的具体例子,可以举出:2-异丙基-9H-硫杂蒽-9-酮、4-异丙基-9H-硫杂蒽-9-酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮类、吩噻嗪(phenothiazine),或它们的混合物。
对于芯层形成用材料900中的增敏剂的含量,并没有特别限定,但优选为0.01重量%以上,更优选为0.5重量%以上,进一步优选为1重量%以上。此外,上限值优选为5重量%以下。
另外,在芯层形成用材料900中,可添加抗氧化剂。由此,能够防止不希望的游离自由基的产生、聚合物915的自然氧化。其结果是,能够实现所得到的芯层93特性的提高。
作为芯层形成用材料(清漆)900的配制所用溶剂,例如,可以举出:二乙醚、二异丙醚、1,2-二甲氧基乙烷(DME)、1,4-二噁烷、四氢呋喃(THF)、四氢吡喃(THP)、苯甲醚,二甘醇二甲醚(二乙二醇二甲醚)、二甘醇乙醚(卡必醇)等醚类溶剂,甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、苯基溶纤剂等溶纤剂类溶剂,己烷、戊烷、庚烷、环己烷等脂肪烃类溶剂,甲苯、二甲苯、苯、均三甲基苯等芳香族烃类溶剂,吡啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、甲基吡咯烷酮等芳香族杂环化合物类溶剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)等酰胺类溶剂,二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷等卤化合物类溶剂,醋酸乙酯、醋酸甲酯、甲酸乙酯等酯类溶剂,二甲亚砜(DMSO)、环丁砜等硫化合物类溶剂的各种有机溶剂,或者,含有它们的混合溶剂。
再是,作为从形成于支撑基板951上的液状覆膜中去除溶剂(脱溶剂)的方法,例如,可以举出自然干燥,加热、减压下放置、吹附(blow)非活性气体等的强制干燥方法。
进行如上述操作,在支撑基板951上,形成作为芯层形成用材料900的膜状固化物(或硬化物)的层910。此时,层(PITDM的干燥膜)910,具有第一折射率(RI)。该第一折射率,取决于均匀分散(分布)于层910中的聚合物915以及单体的作用。
接着,如图6所示,准备了形成有开口(窗)9351的掩模(masking)935,通过该掩模935对层910照射活性放射线930。
下面,说明作为单体采用具有低于聚合物915的折射率的单体,而且,作为催化剂前驱体采用伴随着活性放射线930的照射而活性化温度降低的催化剂前驱体的一例。即:在此示例中,活性放射线930的照射区域925成为包覆部95。因而,在此示例中,在掩模935上形成有与需要形成的包覆部95的图案相同的开口(窗)9351。该开口9351,形成透过所照射的活性放射线930的透过部。
掩模935,既可以是预先形成(由其它途径形成)的掩模(例如,片状掩模),也可以是通过诸如气相成膜法、涂布法形成于层910上的掩模。
作为掩模935优选的例子,可以举出:由石英玻璃、PET基材等来制作的光掩模、模板掩模(stencil mask),通过气相成膜法(蒸镀、溅射等)形成的金属薄膜等;其中,特别优选使用光掩模、模板掩模。其原因在于,能够形成良好精度的微细图案,同时易于操作处理,有利于提高生产率。
此外,在图6中,对于与需要形成的包覆部95的图案相同的开口(窗)9351,表示的是沿着活性放射线930的未照射区域940的图案局部去除掩模的开口(窗),但当采用以前述石英玻璃、PET基材等制作的光掩模时,也可使用在该光掩模上例如设置由铬等金属的遮蔽材料构成的活性放射线930的遮蔽部的光掩模。在该掩模中,遮蔽部以外的部分成为前述窗(透过部)。
所使用活性放射线930,只要是对助催化剂能发生光化学反应(变化)的放射线即可,例如,可使用可见光、紫外光、红外光、激光,还有电子射线、X射线。其中,活性放射线930可根据助催化剂的种类、以及含有增敏剂时根据增敏剂的种类等进行适当选择,并没有特别限定,但优选在200~450nm波长范围具有峰值波长的活性放射线。由此,可比较容易地使助催化剂活性化。
此外,活性放射线930的照射量优选为0.1~9J/cm2左右,更优选为0.2~6J/cm2左右,进一步优选为0.2~3J/cm2左右。由此,能够确实地使助催化剂活性化。
作为前述掩模935的构成材料,可根据所照射的活性放射线930进行适当选定。具体而言,作为掩模935的构成材料,使用可对活性放射线930进行遮光的材料。只要具有这种特性,掩模935的材料本身可使用公知的任何材料。
当通过掩模935对层910照射活性放射线930时,照射活性放射线930的照射区域925内存在的助催化剂(第一物质:cocatalyst),通过活性放射线930的作用发生反应(结合)或分解,从而游离(生成)阳离子(质子或其它阳离子)以及弱配位阴离子(WCA)。
并且,这些阳离子、弱配位阴离子,使存在于照射区域925内的催化剂前驱体(第二物质:procatalyst)的分子结构产生变化(分解),使其变化为活性潜在状态(潜在的活性状态)。
在此,所谓活性潜在状态(或潜在的活性状态)的催化剂前驱体,是指如下所述的催化剂前驱体:虽然活性化温度变得低于原本的活性化温度,但如果没有温度的上升,即,在室温左右,在照射区域925内处于不发生单体反应的状态。
因而,即使在照射活性放射线930后,若将层910保管于例如-40℃左右,则不会产生单体的反应而保持其状态。因此,通过准备多个照射活性放射线930后的层910,并对它们同时施以加热处理,能够获得芯层93,方便性高。
此外,作为活性放射线930,当采用如激光这种指向性高的光时,可省略掩模935的使用。对于激光波长,并没有特别限定,但优选为1.3μm以下,更优选为800~1000nm。
接着,对层910施以加热处理(第一加热处理)。由此,在照射区域925内,使活性潜在状态的催化剂前驱体发生活性化(成为活性状态),发生单体的反应(聚合反应、交联反应)。
并且,若进行单体的反应,则照射区域925内的单体浓度逐渐降低。由此,在照射区域925与未照射区域940之间,在单体浓度上产生差别,为了消除该现象,单体从未照射区域940进行扩散(单体扩散)而聚集于照射区域925中。
其结果是,在照射区域925,单体及其反应物(聚合物,交联结构或支链结构)增加,来自单体的结构对该区域的折射率产生大的影响,降低为低于第一折射率的第二折射率。此外,作为单体的聚合物,主要生成加成(共)聚合物。
另一方面,在未照射区域940中,由于单体从该区域扩散到照射区域925中单体量减少,因此,聚合物915对该区域的折射率的影响大,上升为高于第一折射率的第三折射率。
通过如此操作,照射区域925与未照射区域940之间产生折射率差(第二折射率<第三折射率),如图7所示,形成芯部94(未照射区域940)与包覆部95(照射区域925)。
对于上述加热处理中的加热温度,并没有特别限定,但优选为30~80℃左右,更优选为40~60℃左右。此外,优选加热时间设定为可使照射区域925内的单体反应基本结束的时间,具体而言,优选为0.1~2小时左右,更优选为0.1~1小时左右。
在此,例如,对于掩模935而言,当在形成有如上所述的层910的光波导的形成面上设定相互垂直的XY坐标时,将相当于多个包覆部95(照射区域925)的部分设为开口(窗)9351,设计其形状以及配置成为与X方向的坐标位置有关的如前面所述的连续函数。由此,能够获得芯部的间隔(包覆部的宽度)连续变化的光波导用膜10。
在此,芯部94的横截面形状为如图所示的正方形或矩形(长方形)之类的四方型,其宽度以及高度,分别优选为1~200μm左右,更优选为5~100μm左右,进一步优选为10~60μm左右。
接着,对层910施以第二加热处理(工序[i])。由此,使未照射区域940和/或照射区域925中所残留的催化剂前驱体直接活性化或伴随着助催化剂的活性化而活性化(使其成为活性状态),从而使各区域925、940中残留的单体发生反应。
如此,通过使各区域925、940中残留的单体发生反应,能够实现所获得的芯部94以及包覆部95的稳定化。
该第二加热处理中的加热温度,只要能使催化剂前驱体或助催化剂活性化的温度即可,并没有特别限定,但优选为70~100℃左右,更优选为80~90℃左右。
此外,加热时间优选为0.5~2小时左右,更优选为0.5~1小时左右。
接着,针对层910施以第三加热处理(工序[ii])。由此,能够使所得到的芯层93中产生的内部应力降低,实现芯部94以及包覆部95的进一步稳定化。
该第三加热处理中的加热温度,优选设定为高于第二加热处理中加热温度20℃以上,具体而言,优选为90~180℃左右,更优选为120~160℃左右。此外,加热时间,优选为0.5~2小时左右,更优选为0.5~1小时左右。
经过上述工序,可获得芯层93。
此外,例如,在施以第二加热处理、第三加热处理之前的状态下能够得到芯部94与包覆部95之间的充分的折射率差的情况等下,可以省略本工序[i]或前述工序[ii]。
接着,如图8所示,在支撑基板952上形成包覆层91(92)(工序[iii])。
作为包覆层91(92)的形成方法,可采用涂布含有包覆材的清漆(包覆层形成用材料)并使其固化(硬化)的方法、涂布具有固化性的单体组合物并使其固化(硬化)的方法等任何方法。
当采用涂布法形成包覆层91(92)时,例如,可以举出:旋转涂敷法、浸涂法、台式涂敷法(テ一ブルコ一ト法)、喷雾法、薄层涂布器法、帘式涂敷法、模压涂层(die coating)法等方法。
对于支撑基板952,可以使用与支撑基板951相同的基板。
作为包覆层91(92)的构成材料,例如,可以举出:丙烯酸类树脂,甲基丙烯酸类树脂,聚碳酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、苯并环丁烯类树脂,降冰片烯类树脂等环状烯烃类树脂等;可使用它们中的一种或两种以上的组合(聚合物合金、共混聚合物(混合物)、共聚物、复合体(层叠体)等)。
其中,特别是从耐热性优良的观点出发,优选使用:环氧树脂,聚酰亚胺、聚苯并噁唑、苯并环丁烯类树脂,降冰片烯类树脂等环状烯烃类树脂,或含有它们的材料(以它们为主的材料);特别优选为以降冰片烯类树脂(降冰片烯类聚合物)为主的物质。
降冰片烯类聚合物的耐热性优良,因此,在将其用作包覆层91(92)的构成材料的光波导9中,当在光波导9中形成导体层时,并加工导体层而形成布线之际,即使为了安装光学元件等而加热,也能够防止包覆层91(92)发生软化而变形。
此外,由于具有高疏水性,因此,可获得由吸水难以发生尺寸变化等的包覆层91(92)。
此外,降冰片烯类聚合物或作为其原料的降冰片烯类单体的价格比较低廉且容易获得,从这一点看也是优选的。
另外,作为包覆层91(92)的材料,若使用以降冰片烯类聚合物为主的材料,则对弯曲等变形的耐受性优良,即使在反复进行弯曲变形的情况下,也难以发生包覆层91、92与芯层93之间的层间剥离,还防止在包覆层91、92的内部产生微小裂纹。并且,由于与适合作为芯层93的构成材料的材料为同种,因此会使与芯层93之间的粘附性进一步提高,能够防止包覆层91(92)与芯层93之间的层间剥离。由此可保持光波导9的光传输性能,获得耐久性优良的光波导9。
作为这种降冰片烯类聚合物,例如,可以举出:(1)加成(共)聚合降冰片烯型单体所得到的降冰片烯型单体的加成(共)聚合物,(2)降冰片烯型单体与乙烯、α-烯烃类的加成共聚物,(3)降冰片烯型单体与非共轭二烯、以及根据需要与其它单体的加成共聚物之类的加成聚合物,(4)降冰片烯型单体的开环(共)聚合物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的树脂,(5)降冰片烯型单体与乙烯、α-烯烃类的开环共聚物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的树脂,(6)降冰片烯型单体与非共轭二烯、或与其它单体之间的开环共聚物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的聚合物之类的开环聚合物。作为这些聚合物,可以举出无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物等。
这些降冰片烯类聚合物,例如,可采用开环复分解聚合(ROMP)、ROMP与氢化反应的组合、通过自由基或阳离子进行的聚合、使用阳离子性钯聚合引发剂的聚合、使用其它聚合引发剂(例如,镍、其它过渡金属的聚合引发剂)的聚合等、公知的所有聚合方法来获得。
其中,作为降冰片烯类聚合物,优选为加成(共)聚合物。该加成(共)聚合物还富有透明性、耐热性以及柔软性,从这一方面考虑也是优选的。
特别是,优选降冰片烯类聚合物含有下述重复单元:具有含聚合性基的取代基的降冰片烯的重复单元,具有含芳基的取代基的降冰片烯的重复单元。
基于含有具有含聚合性基的取代基的降冰片烯的重复单元,在包覆层91(92)中,可直接或通过交联剂使至少一部分降冰片烯类聚合物的聚合性基相互进行交联。此外,根据聚合性基的种类、交联剂的种类、用于芯层93的聚合物的种类等,可使该降冰片烯类聚合物与用于芯层93的聚合物进行交联。换言之,所述的降冰片烯类聚合物,优选其中的至少一部分在聚合性基中进行交联。
其结果是,能够实现包覆层91(92)自身的强度、包覆层91(92)与芯层93的粘附性的进一步提高。
作为含有这种聚合性基的降冰片烯的重复单元,优选选自具有含环氧基的取代基的降冰片烯的重复单元、具有含(甲基)丙烯酸基的取代基的降冰片烯的重复单元以及具有含烷氧基甲硅烷基的取代基的降冰片烯的重复单元中的至少一种。由于这些聚合性基在各种聚合性基中反应性也高,因而优选。
此外,当含有两种以上具有如此的聚合性基的降冰片烯的重复单元时,可进一步提高交联密度,使前述效果更加明显。
另一方面,基于含有具有含芳基的取代基的降冰片烯的重复单元,由于芳基的疏水性极高,因此,能够更可靠地防止包覆层91(92)因吸水而引起的尺寸变化。此外,芳基的脂溶性(亲油性)优良且与如前述的芯层93中所用的聚合物之间的亲和性高,因此,能够可靠地防止包覆层91(92)与芯层93之间层间剥离,从而获得耐久性更优良的光波导9。
另外,降冰片烯类聚合物,优选为含有烷基降冰片烯的重复单元的降冰片烯类聚合物。此外,烷基可以是直链状或是支链状。
基于含有烷基降冰片烯的重复单元,降冰片烯类聚合物的柔软性提高,因此,能够赋予包覆层91、92以高柔软性(挠性)。
此外,含有烷基降冰片烯的重复单元的降冰片烯类聚合物对前述波长区域(特别是850nm附近的波长区域)的光透过率优良,从这一点也是优选的。
此外,优选包覆层91(92)中所用的降冰片烯类聚合物的折射率较低,相对于此,若含有具有含芳基的取代基的降冰片烯的重复单元,则通常会显示出折射率增大的趋势,但通过含有烷基降冰片烯的重复单元,能够防止折射率的增大。
降冰片烯类聚合物除了具有前述的特性以外,还具有比较低的折射率,通过以所述降冰片烯类聚合物作为主材料而构成包覆层91(92),能够进一步提高光波导9的光传输性能。
此外,当降冰片烯类聚合物含有具有含(甲基)丙烯酸基的取代基的降冰片烯的重复单元时,(甲基)丙烯酸基之间可通过加热而比较容易相互交联(聚合),但通过在包覆层形成用材料中混合自由基发生剂,能够促进(甲基)丙烯酸基相互的交联反应。
作为自由基发生剂,例如,优选2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙烷-1-酮、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷等。
此外,当降冰片烯类聚合物含有具有含环氧基的取代基的降冰片烯的重复单元、或含有具有含烷氧基甲硅烷基的取代基的降冰片烯的重复单元时,为了使这些聚合性基相互直接交联,可在包覆层形成用材料中预先混合与前述助催化剂相同种类的物质(光产酸剂或光产碱剂),再通过该物质的作用,使环氧基、烷氧基甲硅烷基交联。
另一方面,为了通过交联剂使环氧基相互之间、(甲基)丙烯酸基相互之间或烷氧基甲硅烷基相互之间进行交联,可进一步在包覆层形成用材料中,混合作为交联剂的具有至少一个与各聚合性基对应的聚合性基的化合物。
作为具有环氧基的交联剂,例如,优选使用3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-GPS)、聚硅氧烷环氧树脂等。
作为具有(甲基)丙烯酸基的交联剂,例如,优选为3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷三环[5.2.1.02,6]癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯等。
作为具有烷氧基甲硅烷基的交联剂,例如,可优选使用诸如3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷之类的硅烷偶联剂等。
这些聚合性基相互之间的交联反应,可在本工序[iii]的最后阶段进行,也可以在下一个工序[iv]中获得光波导9后进行。
此外,在包覆层形成用材料中,可添加(混合)各种添加剂。
例如,在包覆层形成用材料中,也可以混合前述芯层形成用材料中所举出的单体、催化剂前驱体以及助催化剂。由此,在包覆层91(92),可与前述同样地进行操作而使单体发生反应并使包覆层91(92)的折射率产生变化。
特别是,作为单体,若使用含有交联性单体的单体,则在包覆层91(92)中,能够使降冰片烯类聚合物的至少一部分通过交联性单体进行交联。此外,根据交联剂种类、用于芯层93的聚合物种类等,还能够使该降冰片烯类聚合物与用于芯层93的聚合物进行交联。
此外,这种情况下,在包覆层91(92)中,由于没有必要设置折射率的差别,所以可省略助催化剂,可使用经加热容易活性化的催化剂前驱体。
作为所述催化剂前驱体,例如,可以举出:[Pd(PCy3)2(O2CCH3)(NCCH3)]四(五氟苯基)硼酸盐,[2-methallyl Pd(PCy3)2]四(五氟苯基)硼酸盐,[Pd(PCy3)2H(NCCH3)]四(五氟苯基)硼酸盐,[Pd(P(iPr)3)2(OCOCH3)(NCCH3)]四(五氟苯基)硼酸盐等。
作为其它添加剂,例如,可以举出前述的抗氧化剂。通过混合抗氧化剂,能够防止包覆材(降冰片烯类聚合物)因氧化而发生劣化。
按上述操作,形成包覆层91(92)于支撑基板952上。
包覆层91、92的平均厚度,优选为芯层93平均厚度的0.1~1.5倍左右,更优选为0.3~1.25倍左右。具体而言,对于包覆层91、92的平均厚度,并没有特别限定,但在通常情况下,分别优选为1~200μm左右,更优选为5~100μm左右,进一步优选为10~60μm左右。由此,能够防止光波导9不必要的大型化(厚膜化),还良好地发挥作为包覆层的功能。
接着,如图9所示,将芯层93从支撑基板951上剥离,采用形成有包覆层91的支撑基板952和形成有包覆层92的支撑基板952挟持该芯层93(工序[iv])。
并且,如图9中箭头的指示,从形成有包覆层92的支撑基板952的上面侧进行加压,将包覆层91、92与芯层93压合。由此,包覆层91、92与芯层93接合,成为一体化。
该压合操作,优选在加热下进行。加热温度可根据包覆层91、92、芯层93的构成材料等进行适当确定,但通常情况下,优选为80~200℃左右,更优选为120~180℃左右。
接着,将支撑基板952分别从包覆层91、92剥离而去除。由此得到光波导9。
在这种光波导9的优选例中,在芯层93中,芯部94以第一降冰片烯类材料作为主材料来构成,包覆部95以具有低于第一降冰片烯类材料的折射率的第二降冰片烯类材料作为主材料来构成,包覆层91、92分别以低于第一降冰片烯类材料(芯层93的芯部94)的折射率的降冰片烯类聚合物作为主材料来构成。
并且,第一降冰片烯类材料与前述第二降冰片烯类材料,均含有相同的降冰片烯类聚合物,但是,由于具有不同于该降冰片烯类聚合物折射率的降冰片烯类单体的反应物含量不同,由此,相互的折射率不同。
由于降冰片烯类聚合物的透明性高,因此,在所述构成的光波导9中,能获得高的光传输性能。
此外,基于这种构成,不仅获得芯部94与包覆部95之间的高粘附性,而且获得了芯层93与包覆层91以及包覆层92之间的高粘附性,即使光波导9发生弯曲等变形的情况下,也难以产生芯部94与包覆部95之间的剥离、芯层93与包覆层91、92之间的层间剥离,还可以防止在芯部94内、包覆部95内产生微小裂纹。其结果是,保持了光波导9的光传输性能。
另外,降冰片烯类聚合物具有高耐热性、高疏水性,因此,所述构成的光波导9的耐久性优异。
此外,由于能够赋予光波导9以高耐热性、高疏水性,所以能够在防止其特性降低(劣化)的同时,可采用诸如前述的各种方法而确实形成导体层。特别是,以与光传输中重要的芯部94相重叠的方式形成导体层的情况下,也能够防止芯部94的变质、劣化。
此外,根据如上所述的制造方法,能够以简单的处理且在短时间内,获得具有所需形状且具有尺寸精度高的芯部94的光波导9。
此外,这种光波导用膜10,即使省略了包覆层(下部包覆层)91以及包覆层(上部包覆层)92,空气也会起到作为各包覆层的作用,因此在功能上没有障碍。但是,从防止垃圾、尘埃等附着于芯层93的表面的观点出发,优选设置各包覆层91、92。由此,能够抑制光波导用膜10的光损失。
(层叠型光波导用膜的结构)
图10(A)以及图10(B)是表示层叠型光波导用膜的概略结构的剖面图。图10(A)所示的层叠型光波导用膜,具有通过粘接层8使具有与上述光波导9相同的结构的第一光波导9A以及第二光波导9B进行层叠的结构。第一光波导9A以及第二光波导9B的各制造方法,与上述光波导9的制造方法是相同的。
此外,图10(B)所示的层叠型光波导用膜,具有依次层叠包覆层(下部包覆层)91、芯层(下部芯层)93、包覆层(中间包覆层)92、芯层(上部芯层)93以及包覆层(上部包覆层)92而成的结构。因而,图10(B)所示的层叠型光波导用膜,实质上具有层叠两个光波导而得到的结构。由下部包覆层91、下部芯层93以及中间包覆层92构成的层叠结构,是以相同于上述光波导9的制造方法而形成。然后,在该层叠结构上,通过相同于上述光波导9的芯层93以及包覆层92的工序,形成上部芯层93以及上部包覆层92。
以上,参照附图对本发明的实施方式进行了说明,但这些是本发明的例示,还可采用除上述以外的各种构成。例如,可使用如图4所示的对准标记13A、13A,……和切割线121A、122A来构成对准图案12A的结构,但并不限定于此。表示对准标记的图案与表示切割线的图案,可以完全分离。
在图1所示的光波导区域11A、11B、11C上均形成有相同的光波导图案,但并不限定于此。可在光波导区域11A、11B、11C上形成有互为不同的光波导图案。此外,图1所示的光波导区域11A~11C的数目不限于3个,可以形成4个以上的光波导区域。
图1所示对准图案12A、12B、12C均具有相同的形状,但并不限定于此。当在光波导区域11A、11B、11C上形成互为不同的光波导图案的情况下,可形成分别对应于这些光波导图案的对准图案。
以上,根据图示的实施方式说明了本发明的光波导用膜、层叠型光波导用膜以及光波导,但本发明并不限于此,各部分的构成可以取代为能够发挥同样功能的任意构成,此外,可以附加任意的构成。
<光波导用膜的第二实施方式>
接着,说明本发明的光波导用膜以及本发明的层叠型光波导用膜的第二实施方式。
(光波导用膜的结构)
图11是表示本发明的含光波导的光波导用膜的第二实施方式(切开一部分显示)立体图,图12是表示图11中所示的光波导用膜的芯层的示意图,图13表示本发明的光波导用膜所包含的光波导的实施方式的平面图。此外,在下面的说明中,在图11以及图12上,如各个箭头所示,设定了X轴、Y轴、Z轴。
下面,对第二实施方式进行说明,但以不同于前述第一实施方式的内容为中心进行说明,对相同事项的说明予以省略。
本实施方式中,除了俯视时各芯部的形状是描绘指定的三角函数所规定的曲线的方式构成以外,与前述第一实施方式相同。
图11所示的光波导用膜10,是从图11中Z轴的负方向朝正方向依次层叠包覆层91(包覆部)、芯层93以及包覆层92(包覆部)而成的长条状膜。
并且,如图12所示,芯层93具有:多个光波导区域11A、11B、11C,以及以与这些光波导区域11A~11C相邻接的方式形成的对准图案12A、12B、12C。如后面的详细说明,这些光波导区域11A~11C具有:在同一层内分别沿着X轴大致并列而配置的多个芯部,以及分别覆盖这些芯部的侧面且折射率低于芯部的侧面包覆部。并且,最后,通过分离各光波导区域11A、11B、11C,分别形成光波导9。
下面,依次说明各光波导区域11A~11C以及各对准图案12A~12C,。
首先,针对各光波导区域11A~11C进行说明。在此,在各光波导区域11A~11C中,针对光波导区域11A进行代表性说明。
图13所示的光波导区域11A,具有沿着X轴并列而配置的多个芯部94A、94B、94C、94D、94E、94F、94G、94H。此外,这些芯部94A~94H的各自的侧面,被折射率低于各芯部94A~94H的侧面包覆部95所覆盖。
即:图13所示的各芯部94A~94H,是被包覆部96包围,所述包覆部96由位于其Z轴下方的包覆层91、位于Z轴上方的包覆层92、以及位于侧方的侧面包覆部95构成。此外,在图11~14中,是透过包覆层92而表示。
图13所示的光波导9,可使入射到一侧端面的各芯部94A~94H的光,在各芯部94A~94H与包覆部96(各包覆层91、92以及各侧面包覆部95)之间的界面进行全反射,并向出射侧传输,由此,能够从另一侧端面的各芯部94A~94H射出。
在此,各芯部94A~94H以等间隔配置在垂直于X方向的Y方向上。此外,在这些芯部94A~94H中,任意相邻的芯部间的Y方向间隔(下面称为“波导间隔”),设计成沿着X方向以周期L进行周期性变化。
这种各芯部94A~94H,其俯视观察的形状,分别是描绘按下面的函数所规定的曲线的形状。
具体而言,当将各芯部94A~94H的X方向的位置设为X时,各芯部94A~94H的Y方向的位置Y由下面的式(1)表示。此外,成为位置X以及位置Y的基准的原点,位于光波导9的左侧端部上,以在图13中作为原点O来表示,并且作为光波导9的宽度(Y方向的长度)的中点。此外,在图13中,各芯部94A~94H的形状,是在Y方向上加强而图示。
Y=Acos(2πX/L)+B (1)
[上述式(1)中,A、B、L分别为任意的实数,A为振幅,B为偏移量,L为周期。]
通过以这种式(1)规定了位置X、位置Y,由此确定了各芯部94A~94H所经过的坐标,并通过以线条连接各坐标来确定形状。并且,按上述式所规定的各芯部94A~94H的形状,描出所谓“余弦曲线”。此外,各芯部94A~94D的形状与各芯部94E~94H的形状,相对于X轴呈线对称的关系。若各芯部94A~94H处于如此的相对于X轴呈线对称的关系,譬如即使树脂材料发生收缩,由于光波导9的宽度方向的中心与芯部集合体的中心相一致,因此能够抑制所谓的“偏心”,能够进一步提高与连接对象的连接性。
在此,周期L是相当于波型的余弦曲线中的“波长”的参数。周期L可以在各芯部94A~94H中分别为不同,但优选设定为如图13所示的相同值。
此外,周期L可根据光波导9的长度进行适宜的设定,但作为一个例子,若光波导9的长度为200mm左右,则周期L优选为5~100mm左右,更优选为10~50mm左右。
另一方面,振幅A以及偏移量B,是在余弦曲线中规定波形或离X轴的距离的参数,优选它们在各芯部94A~94H中分别设定为不同的值。
通过如上所述地设定各参数,各芯部94A~94H不进行交叉,而且,能够使波导间隔沿着X方向连续变化。由此,各芯部94A~94H可确保分别传输在其中的光的独立性,能够防止通道间的干扰(串扰)等的同时,通过波导间隔连续变化,可使本发明的光波导能够发挥后述的作用、效果(连接性的提高等)。
在这样的参数中,振幅A是相当于余弦曲线中的“波的高度”的参数。优选振幅A在各芯部94A~94H中设定为互为不同,其设定方法以下面的式(3)来表示。
A=±(Rmax-Rmin)(N-1)P/4 (3)
[上述式(3)中,Rmax为最大倍率,Rmin为最小倍率,N为通道数,P为波导间隔。]
此外,在各芯部94A~94H中,对于位于X轴上方(Y轴的正侧)的各芯部94A~94D,振幅A的标记为正(+),而对于位于X轴下方(Y轴的负侧)的各芯部94E~94H,振幅A的标记为负(-)。
此外,偏移量B是相当于余弦曲线离X轴的间隔距离的参数。偏移量B在各芯部94A~94H中设定为互为不同,其设定方法以下面的式(4)表示。
B=±(Rmax+Rmin)(N-1)P/4 (4)
[上述式(4)中,Rmax为最大倍率,Rmin为最小倍率,N为通道数,P为波导间隔。]
此外,在各芯部94A~94H中,对于位于X轴上方(Y轴的正侧)的各芯部94A~94D,偏移量B的标记为正(+),而对于位于X轴下方(Y轴的负侧)的各芯部94E~94H,偏移量B的标记为负(-)。
在此,如后面的详细说明,上述式(3)以及上述式(4)中的最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin,根据构成光波导9的树脂材料固化时的收缩率,设定为1以上的范围。而且,优选设定为1~1.05的范围内,更优选设定为1.01~1.03左右的范围内。此外,最大倍率Rmax设定为大于最小倍率Rmin的值,其差别优选为0.02~0.05左右。此外,最大倍率Rmax可设定为在各芯部94A~94H间互为不同,但在本实施方式中设定为相同。另一方面,最小倍率Rmin也可以设为在各芯部94A~94H间互为不同,但在本实施方式中设为相同。这是因为,从材料整体上看,在多数情况下,树脂材料的收缩率大致是相同的。因而,通过如上所述的设定,能够在所有芯部94A~94H中,使波导间隔接近于目标值。
此外,最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin,能够由树脂材料的收缩率(伴随收缩的尺寸减少率)计算,对于计算方法并没有特别限定,例如,当树脂材料的收缩率为2%时,可将该收缩率加上1的值作为基本的倍率。此外,该倍率根据所使用的树脂材料种类、制造环境、个体差异等进行增减,因此,可在将该增减率加进基本倍率的基础上规定最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin。如此,在上述式(3)以及上述式(4)中,相对于振幅A、偏移量B,由于加进了依据收缩率偏差的倍率,因此,即使树脂材料的收缩率不固定,仅凭借选择切断位置,也能够容易地设计、制造出作为目标的波导间隔的光波导。
此外,N为通道数,该参数是根据从各芯部94A~94H的外侧开始的配置顺序,表示为下述式(5)。
N=N0+2-2n (5)
[上述式(5)中,N0为通道总数(各芯部94A~94H的总数)、n为各芯部94A~94H的由外侧开始的配置顺序。]
例如,在图13的情况下,通道总数N0为8,其中的芯部94B从外侧开始的配置顺序为第二位,因此,芯部94B的通道数N成为:N=8+2-(2×2)=6。
此外,通道总数N0,可根据连接对象的通道总数等进行适当设定。此外,配置顺序n,根据计数顺序的方向可取得两个值,但这种情况下,取较小的值。
此外,当通道总数N0为奇数时,并列的各芯部中位于中心的芯部,优选位于X轴上。即:当假设光波导9的通道总数N0是奇数时,优选在图13所示的X轴上设置直线的芯部。
而且,波导间隔P规定为相当于连接光波导9的连接对象的波导间隔,可以在各芯部94A~94H间互为不同,但在本实施方式中设定为相同。由此,所制造的光波导9的波导间隔,包含与连接对象的波导间隔一致的部分。此外,树脂材料的收缩率,在多数情况下在材料的整体上大致相同,因此,通过如上所述进行设定,在全部芯部94A~94H中,波导间隔形成为相同。作为示例之一,波导间隔P优选为30μm以上,更优选为50μm以上。此外,对于上限值并没有特别限定,但作为示例之一,设为500μm左右。
根据如上所述的各式,能够唯一地决定各芯部94A~94H的俯视形状。
此外,如前面所述,当构成光波导9的材料是诸如树脂材料之类的在固化时伴随有收缩的材料时,含有作为反映该收缩率的参数的最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin的上述式(3)、(4),严格地说是规定了固化前的各芯部94A~94H的形状的式。但是,由于因树脂材料的收缩引起的光波导9的形状变化是微小的,因此,树脂材料固化后的各芯部94A~94H的形状,也可视为与固化前大致相同。换言之,树脂材料固化后的各芯部94A~94H的形状,也能够以上述式(3)、(4)来规定。
在这种形状的各芯部94A~94H中,其光路各点的切线相对于X轴的倾斜角度(下面,略称为“倾斜角度”),设计成相对于X轴连续地(圆滑地)变化。由此,各芯部94A~94H不具有小曲率的弯曲部位,因此,能够抑制该弯曲部位中的光漏出。其结果是,各芯部94A~94H的光传输特性优良。
具体而言,倾斜角度,优选为1°以下,更优选为0°以上、0.8°以下,进一步优选为0.01°以上、0.5°以下。通过将倾斜角度设定为前述范围之内,可将光的漏出抑制在最小限。此外,可防止入射侧端面的光入射角度以及出射侧端面的光出射角度分别相对于X轴的明显倾斜,因此,可提高光波导9和与其相连接的连接对象之间的连接性,确实抑制光连接损失。此外,上述倾斜角度依赖于前述周期L、振幅A等,因此,这些参数优选根据上述倾斜角度的优选范围进行设定。
然而,为了使在各芯部94A~94H与包覆部96之间的界面产生全反射,有必要在界面上存在折射率差。各芯部94A~94H的折射率高于包覆部96的折射率,对于其差并没有特别限定,但优选为0.5%以上,更优选为0.8%以上。此外,对于折射率差的上限值,并没有特别设定,但优选为5.5%左右。若折射率差低于前述下限值,则有时传输光的效果降低,此外,即使超过前述上限值,也不能得到光传输效果更大的提高。
此外,当将各芯部94A~94H的折射率设为n1、包覆部96的折射率设为n2时、前述折射率差是由下式(6)表示。
折射率差(%)=|n1/n2-1|×100 (6)
此外,各芯部94A~94H的横截面形状,为诸如正方形或矩形(长方形)之类的四方型。
对于各芯部94A~94H的宽度以及高度,并没有特别限定,但分别优选为1~200μm左右,更优选为5~100μm左右,进一步优选为10~60μm左右。
如上所述的各芯部94A~94H以及包覆部96的各构成材料,只要是分别为可产生上述折射率差的材料即可,并没有特别限定,但具体而言,可以举出:丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚硅烷、聚硅氮烷,还有苯并环丁烯类树脂、降冰片烯类树脂等环状烯烃类树脂之类的各种树脂材料等。
在本实施方式中,对芯层93而言,各芯部94A~94H以及侧面包覆部95由相同的基质材料(基本成分)构成,各芯部94A~94H与侧面包覆部95之间的折射率差,是根据各自构成材料的化学结构的差异来体现。
为了通过化学结构的差异来体现折射率差,作为各芯部94A~94H以及侧面包覆部95的各构成材料,优选使用基于紫外线、电子射线之类的活性能量线的照射(或基于进一步的加热)折射率产生变化的材料。
作为如此的折射率产生变化的材料,例如,可以举出:基于活性能量线的照射或加热,使至少一部分键切断,或者使至少一部分官能团脱离等,可使化学结构发生变化的材料。
具体而言,作为聚硅烷(例如聚甲基苯基硅烷)、聚硅氮烷(例如全氢聚硅氮烷)等硅烷类树脂,作为成为伴随前述结构变化的材料基质的树脂,可举出在分子侧链或末端具有官能团的前述(1)~(6)所示的树脂。此外,还可以举出:通过使光固化反应性单体聚合所得到的丙烯酸类树脂、环氧树脂等。此外,作为这些聚合物,可以举出:无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物等。
此外,其中,特别优选为降冰片烯类树脂。这些降冰片烯类聚合物,例如,可采用开环复分解聚合(ROMP)、ROMP与氢化反应的组合、通过自由基或阳离子进行的聚合、使用阳离子性钯聚合引发剂的聚合、使用其它聚合引发剂(例如,镍、其它过渡金属的聚合引发剂)的聚合等公知的所有聚合方法获得。
另一方面,包覆层91以及92,是分别构成位于各芯部94A~94H的下部以及上部的包覆部。通过这种构成,各芯部94A~94H作为由包覆部96包围其外周的导光路而发挥作用。
包覆层91、92的平均厚度,优选为芯层93的平均厚度(各芯部94A~94H的平均高度)的0.1~1.5倍左右,更优选为0.2~1.25倍左右,具体而言,对于包覆层91、92的平均厚度,并没有特别限定,但通常情况下,分别优选为1~200μm左右,更优选为5~100μm左右,进一步优选为10~60μm左右。由此,在防止光波导9不需要的大型化(厚膜化)的同时,适于发挥作为包覆层的功能。
此外,作为包覆层91以及92的构成材料,例如,可以使用相同于前述芯层93的构成材料的材料,特别优选为降冰片烯类聚合物。
此外,在本实施方式中,在芯层93的构成材料与包覆层91、92的构成材料之间,可考虑两者间的折射率差而适当地选择使用不同材料。因而,可选择能够产生在芯层93与包覆层91、92之间的边界确实地使光进行全反射所需的足够的折射率差的材料。由此,在光波导9的厚度方向上可获得充分的折射率差,能够抑制光由各芯部94A~94H向包覆层91、92漏出。其结果是,能够抑制传输在各芯部94A~94H的光的衰减。
此外,从抑制光的衰减的观点出发,优选芯层93与包覆层91、92之间的粘附性高。因而,对于包覆层91、92的构成材料而言,只要是满足折射率低于芯层93的构成材料且与芯层93的构成材料的粘附性高的条件即可,可以采用任意材料。
以上,针对光波导区域11A进行了代表性说明,关于其它光波导区域11B、11C而言,也与光波导区域11A同样,具有多个芯部和侧面包覆部。
此外,在光波导用膜10中,如前面所述,邻接各光波导区域11A~11C的外缘设置有对准图案12A~12C。
这些对准图案12A~12C,在划分各光波导区域11A~11C的同时,还用作通过切断分离各光波导区域11A~11C时的基准线。光波导用膜10的使用者通过沿着对准图案12A~12C切断光波导用膜10,使各光波导区域11A~11C分离为个体,并将所分离的各光波导区域11A~11C,分别用作与连接对象连接的光波导9。
由于如上所述的光波导9由前述的树脂材料构成,因此在制造过程中树脂材料发生固化时等,进行收缩是不可避免的。
以往,当制造光波导时,预先根据连接光波导的连接对象的波导间隔而设计各芯部,但在该设计方法中,伴随树脂材料的收缩导致波导间隔的变化,最后所得到的光波导的波导间隔,与连接对象不一致,造成光连接性降低的问题。
对此,如前面所述地,由于本发明的光波导9中,各波导间隔形成为沿着X方向进行周期性变化的形状,因此,通过基于树脂材料的收缩率预先粗略地设定其波导间隔的变化幅度,由此在连续变化的波导间隔中,能够发现与连接对象的波导间隔一致的部位。
因而,根据目测或测量等,在与连接对象的波导间隔(例如,图33的多芯光纤连接器82的光纤芯820的间隔)一致的位置,在Y方向上切断制造后的光波导9,由此,在其切断面上光波导9与连接对象之间的波导间隔一致。图13所示的线C,是切断面的一个例子。
即:对光波导9而言,通过在指定位置以Y方向切断,可形成具有所需波导间隔的光入射端面或光出射端面。因而,光波导9对连接对象的光连接性优良,而与树脂材料的收缩率无关。
在此,例如,当具有M条的芯部时,其波导间隔个数是M-1个。因而,若M是2以上的整数,则波导间隔存在一个以上,由此,光波导9中的波导间隔连续且周期性地进行变化。
此外,当M是3以上的整数时,则波导间隔存在两个以上,但这些波导间隔相互的比率,在波导间隔的变化中保持为固定值,即:优选在X轴的任意位置中都为固定值。这是期望树脂材料的收缩是在材料整体上大致均匀地进行收缩所带来的要求。即:若波导间隔彼此的比率保持为固定值,则只要一个部位的波导间隔与连接对象相一致,则其它波导间隔也必然一致。
并且,通过将各芯部94A~94H的形状设为如前述的余弦曲线,不论在何位置进行切断,各波导间隔彼此的比率都确实地保持固定值。换言之,即使在任意位置切断光波导9,在其切断面中的各芯部94A~94H的配置,可以说始终呈现相似形。因而,基于本发明,若在至少一个部位的波导间隔与连接对象一致的位置处切断光波导9,则能够简单地制造出对连接对象具有优异的光连接性的光波导9。即:基于本发明,可简单地设计、简单地制造出这种波导间隔的通用性高的光波导9。
然而,如上所述地,光波导9的切断位置可根据目测或任意的方法进行测量等来予以确定,但也可以将预先设置于光波导9的标记作为基准进行切断。
具体而言,各对准图案12A、12B、12C,分别具有对准标记13A、13B、13C。这些对准标记13A~13C,在根据连接对象的波导间隔以Y方向切断光波导9时,作为标记(基准标记)使用。
下面,在各对准图案12A、12B、12C中,代表性地说明对准图案12A。
对准图案12A,具有沿着X方向排列的多个对准标记13A。此外,各对准标记13A,是为掌握该各对准标记13A位置下的波导间隔所用的标记。即:将各对准标记13A形成在与各芯部94A~94H相同的层内且由相同的树脂材料构成,从而能够使各对准标记13A与波导间隔之间保持固定的关系。由此,即使不进行目测或测量等,仅凭规定了树脂材料的种类,就能够按照对准标记13A切断光波导9,获得作为目标的波导间隔的端面。
图16(A)~(C)是表示光波导9与对准图案12A、12B之间关系的图(剖面图)。图16(C)是表示光波导用膜10的芯层93的局部上面图,图16(A)是表示图16(C)的沿S1-S1线的光波导用膜10剖面的图,图16(B)是表示图16(C)的沿S2-S2线的光波导用膜10剖面。
在此,对准图案12A具有向X方向延伸的一对平行的切割线(线状图案)121A、122A。
另一方面,对准图案12B具有向X方向延伸的一对平行的切割线(线状图案)121B、122B。
这些切割线121A、122A、121B、122B,能够以与各芯部94A~94H相同的工序形成。
此外,在一对切割线121A、122A之间,形成有多个向Y方向延伸的线状对准标记13A。这些对准标记13A,以等间隔或规定的间隔进行排列。
另一方面,在一对切割线121B、122B之间,也形成有多个向Y方向延伸的线状对准标记13B。这些对准标记13B,也以等间隔或规定的间隔进行排列。
这种各对准标记13A、13B,能够以与各芯部94A~94H相同的工序形成。
此外,如图16所示,各对准标记13A与一对切割线121A、122A相分离,各对准标记13B也与一对切割线121B、122B相分离,但并不限定此。例如,对准标记13A可以与切割线121A、122A的一方或双方相连接,对准标记13B可以与切割线121B、122B的一方或双方相连接。
此外,检测各对准图案12A、12B间的收缩,根据该检测结果能够计算出光波导9在Y方向上的收缩率。
另一方面,光波导9在X方向上的收缩率,可视为与计算出的Y方向上的收缩率相等,但也可以检测各对准标记13A间或各对准标记13B间的收缩、基于该检测结果计算出。
如此地,光波导9的使用者预先对每个树脂材料计算出其收缩率,并基于此,设定前述式(3)以及式(4)中的最大倍率Rmax、最小倍率Rmin即可。此外,基于上述收缩率,决定各对准标记13A、13B的位置、间隔等,以在光波导9的切断面与连接对象中,波导间隔一致。由此,可容易地形成光连接性优良的光波导9。
此外,各对准标记13A~13C,可以只是沿着Y方向画的单纯的线,也可以是为了识别各对准标记13A而附加有编号、记号。
图14是表示可形成于光波导区域131中的各芯部94A~94H的其它构成例子的图。图14所示的光波导9′(光波导用膜),除了各芯部94A~94H的俯视形状不同以外,其它与图13所示的光波导9(光波导用膜)相同。
图14所示的各芯部94A~94H中,其长度方向的一部分分别为直线状。即:图14所示的各芯部94A~94H,可分为直线状部分1341以及如前面所述的描绘余弦曲线的部分(曲线部分1342)。
在这种光波导9′中,也能获得相同于前述光波导9的作用和效果。
此外,该曲线部分1342,至少设置于光波导9′的X方向的两端部即可。由此,光波导9′在曲线部分1342中,能够抑制与连接对象的连接中的光连接损失,另一方面,在直线状部分1341中,由于不存在弯曲部分,可使光向包覆部96的漏出抑制为最小限度。其结果是,光波导9′,可进一步提高光通信的质量。
此外,图15表示可形成于光波导区域11A的各芯部94A~94H的其它构成例子的图。图15所示的光波导9″(光波导用膜),除了各芯部94A~94H的俯视形状不同以外,其它与图13所示的光波导9(光波导用膜)相同。
在图15所示的光波导9″中,各芯部94A~94H中成为X轴起点的左侧端部,与相当于曲线部分的“谷”的部位一致。与此相对,在前述图13所示的光波导9中,各芯部94A~94H中成为X轴起点的左侧端部,与相当于曲线部分的“山”的部位一致,这一点是与光波导9″的不同点。
这种图15所示的光波导9″,其俯视形状为描绘由下述函数所规定的曲线的形状。
具体而言,当将各芯部94A~94H的X方向的位置设为X时,各芯部94A~94H的Y方向的位置Y,由下述式(1a)表示。此外,成为位置X以及位置Y的基准的原点,位于光波导9″的左侧端部上并且作为光波导9″的宽度(Y方向的长度)的中点,以能够在图15中作为原点O表示。
Y=-Acos(2πX/L)+B (1a)
[上述式(1a)中,A、B、L分别为任意的实数,A为振幅,B为偏移量,L为周期。]
通过由上述式(1a)规定位置X、位置Y,可确定各芯部94A~94H所经过的坐标,通过用线连接各坐标来确定形状。
以上针对光波导9、光波导9′以及光波导9″进行了说明,但本发明的光波导的形状,也可以是由下述函数所规定的所谓“正弦曲线”。
Y=Asin(2πX/L)+B (2)
[上述式(2)中,A、B、L分别为任意的实数,A为振幅,B为偏移量,L为周期。]
此外,该“正弦曲线”所规定的光波导,实质上等同于将前述光波导9、光波导9′以及光波导9″之类的“余弦曲线”所规定的光波导进行平行移动的光波导。因而,前述式(2)所规定的光波导,其所起到的作用、效果相同于前述光波导9、光波导9′以及光波导9″。
如上所述的光波导9、光波导9′以及光波导9″,其所起到的作用、效果相同于前述的第一实施方式。
(光波导用膜的制造方法)
如上所述的光波导9、光波导9′以及光波导9″,可通过与前述第一实施方式相同的制造方法进行制造。
(层叠型光波导用膜的结构)
图17(a)以及图17(b),是表示层叠型光波导用膜的概略结构的剖面图。
图17(a)所示的层叠型光波导用膜,具有通过粘接层8层叠具有相同于上述光波导9的结构的第一光波导9A以及第二光波导9B而成的结构。第一光波导9A以及第二光波导9B各自的制造方法,是相同于上述光波导9的制造方法。
此外,图17(b)所示的层叠型光波导用膜,具有依次层叠包覆层(下部包覆层)91、芯层(下部芯层)93、包覆层(中间包覆层)92、芯层(上部芯层)93以及包覆层(上部包覆层)92而成的结构。因而,图17(b)所示的层叠型光波导用膜,实质上具有层叠两个光波导而成的结构。由下部包覆层91、下部芯层93以及中间包覆层92构成的层叠结构,通过相同于上述光波导9的制造方法来形成。然后,在该层叠结构上,通过与上述光波导9的芯层93以及包覆层92相同的工序,形成上部芯层93以及上部包覆层92,。
以上,根据图示的实施方式说明了本发明的光波导用膜、层叠型光波导用膜以及光波导,但本发明并不限于此,各部分的构成可取代为能够发挥同样的功能的任意构成,此外,还可以附加任意的构成。
例如,在前述实施方式中,由对准标记13A与切割线121A、122A构成对准图案12A,但并不限于此,也可以使表示对准标记的图案与表示切割线的图案完全分离开。
此外,在各光波导区域11A、11B、11C,可形成有分别相同形状的光波导9,也可以形成有互为不同形状的光波导9。
此外,光波导区域的数并不限于3个,可以设置有4个以上的光波导区域。
此外,图12所示的对准图案12A、12B、12C是相同形状,但是,当形成于各光波导区域11A、11B、11C的光波导9的形状互为不同时,也可以是对应于该不同形状的互为不同的形状。
<光波导用膜的第三实施方式>
下面,针对本发明的光波导用膜以及光波导的第三实施方式进行说明。
(光波导用膜的结构)
首先,根据优选的附图详细说明光波导用膜。
图18~图20,是表示本发明的光波导用膜的一个例子(第三实施方式)的示意上面图。
下面,针对第三实施方式进行说明,但以不同于前述第一实施方式以及前述第二实施方式的内容为中心进行说明,对相同事项的说明予以省略。
在本实施方式中,在切断光波导用膜的预定切断区域,位于相邻的前述多个芯部间的包覆部的宽度,在该预定切断区域的长度方向的一端侧与另一端侧之间,进行连续的变化,除此以外与前述第一实施方式相同。
即:本实施方式的光波导用膜,是包覆部以及通过该包覆部相邻的多个芯部沿着带状光波导用膜的长度方向进行延伸而成,并以与长度方向垂直的方向切断该光波导用膜后进行使用,其特征在于,在切断前述光波导用膜的预定切断区域,位于相邻的前述多个芯部间的包覆部的宽度,在该预定切断区域的长度方向的一端侧与另一端侧之间,进行连续的变化。
此外,本发明的光波导,其特征在于,由上述记载的光波导用膜构成。
此外,本发明的光布线,其特征在于,具有上述记载的光波导。
此外,本发明的光电混合基板,其特征在于,具有电布线和上述记载的光布线。
此外,本发明的电子设备,其特征在于,具有上述记载的光波导。
在带状的光波导用膜10中,沿着其长度方向(箭头A方向),延伸有包覆部95以及通过包覆部95相邻的多个芯部94A、94H。
芯部94A、94H的两侧面,与折射率低于芯部94A、94H的包覆部95相连接,上下面与折射率低于芯部94A、94H的空气相连接。由此,照射在芯部94A、94H上的光,以全反射的形式传播在芯部94A、94H的内部。
此外,在本实施方式中,针对光波导用膜10的上下层为空气的情况进行了说明,但可在上下中的任一个面上设置折射率低于芯部94A、94H的包覆层,或在上下面都设置折射率低于芯部94A、94H的包覆层。
该光波导用膜10,是以与长度方向垂直的方向切断后使用的光波导用膜,在切断该光波导用膜10的预定切断区域3中,位于相邻的芯部94A、94H间的包覆部95的宽度,在长度方向的一端侧31与另一端侧32之间进行连续的变化。由此,能够抑制向连接器插入光波导时的位置偏移。
如上所述地,该光波导用膜10是以与长度方向垂直的方向切断后使用的光波导用膜,其切断后的端部,是插入到未图示的连接器等中而使用。
此时,存在光波导用膜10通过热处理等产生收缩、膨张等而导致尺寸变化的情况。若在这种光波导用膜10中产生尺寸变化,则有时导致连接器部中的光波导连接位置产生偏移,光损失增大的问题。
对于该问题,本发明的光波导用膜10,是用于传播光的芯部94A、94H和包覆部95沿着带状光波导用膜10的长度方行延伸而成,在预定切断区域3的长度方向的一端侧31与另一端侧32之间,位于相邻的多个芯部94A、94H间的包覆部95的宽度进行连续的变化。通过包覆部95宽度如此的连续变化,即使光波导用膜10进行收缩,也能够选择与连接器部的连接对象的间隔相等的切断位置。因此,能够准确地进行连接器部的光波导的连接并且降低光损失。在此,为了确定光波导用膜10的切断位置,例如,可以举出采用显微镜检测宽度而确定切断位置的方法、预先设置对准标记13B于光波导用膜10中来确定切断位置的方法等。其中,优选预先设置对准标记13B于光波导用膜10中来确定切断位置的方法。由此,基于光波导用膜10的收缩结果,能够容易地确定切断位置。
该预定切断区域3中的包覆部95的宽度,并没有特别限定,但优选从一端侧31向另一端侧32连续地逐渐增加。由此,可根据膜的尺寸变化来确定切断部位,可容易降低因与连接器等连接所引起的光损失。
对预定切断区域3中的包覆部95的宽度的最小值(W1)与最大值(W2)的比(W2/W1),并没有特别限定,但优选为1.01~1.1。由此,能够对应于大部分的光波导用膜10的尺寸变化。进而,前述比(W2/W1)特别优选为1.02~1.05。由此,除上述效果外,抑制(由弯曲引起的)损失增加的效果也优良。另外,还可以减小切出边距(从外侧芯至边缘的距离)。
如图19所示,预定切断区域3断续地存在于光波导用膜10的长度方向(箭头A方向)上。由此,可从一张光波导用膜10获得多个光波导。此外,由于光波导用膜10是连续的,因此,不会浪费材料。
如此的包覆部95的宽度在预定切断区域3连续变化的光波导用膜10,如图20所示,优选具有多个芯部94A、94B、94C、94D、94E、94F、94G、94H。由此,能够获得多通道光波导。
如图20所示,光波导用膜10中,在多个芯部94A~94H以及芯部94A~94H之间,配置有多个包覆部95。
在垂直于箭头A方向的方向上,以几十μm~几百μm的等间隔配置有各芯部94A~94H。在各芯部94A~94H之间,配置有折射率低于芯部94A~94H的包覆部95。
此外,在光波导用膜10中,设置有对准标记13B以规定切断位置。由此,可容易地进行对应光波导用膜10的收缩率的光波导用膜10的切断。
该对准标记13B,设置在与芯部94A~94H相同的层内,并且形成在相当于与芯部94A~94H的外缘邻接的包覆部95的部分。
如此地,光波导用膜10的使用者,预先计算出所使用的每种树脂材料的收缩率,并基于此,能够确定光波导用膜10的预定切断区域3的形状,并基于上述收缩率确定对准标记13B的位置、间隔等,以在光波导用膜10的切断面与连接对象之间,波导间隔一致。由此,可容易地形成光连接性优良的光波导用膜10。
这些芯部94A~94H中相邻的芯部间的间隔(垂直于箭头A方向的方向上的间隔),在光波导用膜10的中央部附近1343处是固定值,但在预定切断区域3,相邻的芯部间的间隔在向箭头A方向连续地进行变化。
对于该多个包覆部95各自宽度的变化比率,并没有特别限定,但优选为固定值。在此,所谓变化的比率为固定值,是指相邻的包覆部95的宽度以相同比率进行变化。具体而言,当抵接于连接器芯部的部分以均等间隔被配置时,在特定的切断预定位置上的相邻的包覆部95之间的宽度也均等。由此,能够容易防止将多个芯部94A~94H插入连接器时的与连接对象的错位,基于此能够进一步降低光损失。
如图18至图20所示,本发明的光波导用膜10,其特征在于,在预定切断区域3的多个芯部94A~94H之间存在的包覆部95的宽度,在长度方向(箭头A方向)的一端侧31与另一端侧32之间,连续地进行变化。对于改变该包覆部95宽度的方法,并没有特别限定。具体例示如下:当在光波导用膜10的形成光波导的形成面上设定相互垂直的XY坐标时,可将与包覆部95邻接的多个芯部94A~94H的配置,设计成为与X方向的坐标位置相关的连续函数的值。由此,芯部94A~94H的配置分别连续变化,因此,使在其间配置的包覆部95的宽度也连续变化。
作为采用该连续函数使芯部94A~94H的配置连续变化的方法,例如,可以举出三角函数的利用、多项式的利用或样条函数的利用。
更具体而言,优选描绘按下述式(1)或下述式(2)所示函数规定的曲线。
Y=±Acos(2πX/L)+B (1)
Y=±Asin(2πX/L)+B (2)
[在此,式(1)以及(2)中,A、B、L分别为任意的实数,A为振幅,B为偏移量,L为周期。]
通过以上述式(1)或(2)规定位置X、位置Y,可确定芯部94A~94H所经过的坐标,通过用线连接各坐标来确定芯部2的形状。
在此,周期L相当于波型的余弦曲线中的“波长”的参数。当具有多个芯部时,周期L在各芯部中可以各为不同,但优选设定为相同值。
此外,周期L可根据光波导的长度进行适当设定,但作为一个例子,当光波导的长度为200mm左右时,优选为5~100mm左右,更优选为10~50mm左右。
与此相对,振幅A以及偏移量B是在余弦曲线中规定波形、离X轴的距离的参数,当具有多个芯部时,优选它们在各芯部中设定为分别不同的值。
通过如上述设定各参数,在存在多个芯部时,各芯部不会交叉,还有,能够使波导间隔沿着X方向连续变化。由此,各芯部可确保传输在各个芯部光的独立性,可防止通道间的干扰(串扰)等的同时,通过波导间隔连续进行变化,本发明的光波导可发挥后述的作用、效果(连接性的提高等)。
例如,当为如图20所示的具有多个芯部94A~94H的光波导用膜10时,振幅A是相当于余弦曲线中的“波的高度”的参数。振幅A,优选在各芯部94A~94H中设定为互为不同,其设定方法可由下式(3)来表示。
A=±(Rmax-Rmin)(N-1)P/4 (3)
[上述式(3)中,Rmax为最大倍率,Rmin为最小倍率,N为通道数,P为波导间隔。]
此外,偏移量B是相当于余弦曲线离开X轴的距离的参数。偏移量B在各芯部94A~94H中设定为互为不同,其设定方法可由下式(4)来表示。
B=±(Rmax+Rmin)(N-1)P/4 (4)
[上述式(4)中,Rmax为最大倍率,Rmin为最小倍率,N为通道数,P为波导间隔。]
此外,在各芯部94A~94H中,对于位于X轴上方(Y轴的正侧)的各芯部94A~94H,振幅A以及偏移量B的标记为正(+),而对于位于X轴下方(Y轴的负侧)的各芯部94A~94H,振幅A以及偏移量B的标记为负(-)。
在此,对于上述式(3)以及上述式(4)中的最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin,可根据构成光波导的树脂材料固化时的收缩率,设定为1以上的范围。而且,优选在1~1.05的范围内,更优选在1.01~1.03左右的范围内适当地设定。详细情况则在后面叙述。此外,最大倍率Rmax设定为大于最小倍率Rmin的值,其差优选为0.02~0.05左右。此外,最大倍率Rmax可设定为在各芯部间互为不同,但在本实施方式中设定为相同。另一方面,最小倍率Rmin也可以设为在各芯部94A~94H间互为不同,在本实施方式中设为相同。
此外,最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin,可由树脂材料的收缩率(伴随收缩的尺寸减少率)计算出,计算方法并没有特别限定,例如,当树脂材料的收缩率为2%时,可将该收缩率加上1的值作为基本倍率。此外,该倍率根据所使用的树脂材料的种类、制造环境、个体差异等进行增减,因此,可在将该增减率加进基本倍率的基础上规定最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin。
此外,N为通道数,该参数可根据从各芯部94A~94H的外侧开始的配置顺序,由下述式(5)表示。
N=N0+2-2n (5)
[上述式(5)中,N0为通道总数(各芯部的总数),n为各芯部由外侧开始的配置顺序。]
此外,通道总数N0,可以根据连接对象的通道总数等进行适当设定。此外,配置顺序n,根据计数顺序的方向可取得两个值,但此时采用较小的一个值。
此外,当通道总数N0为奇数时,并列的各芯部中位于中心的芯部,优选位于X轴上。即:当假定光波导的通道总数N0为奇数时,优选在图20所示的X轴上设置直线的芯部。
另外,波导间隔P,是作为相当于连接光波导的对象的波导间隔进行规定,可在各芯部94A~94H间互为不同,但在本实施方式中设定为相同。作为示例之一,波导间隔P优选为30μm以上,更优选为50μm以上。此外,对于上限值没有特别限定,但作为一个例子,设为500μm左右。
基于如上所述的各式,可唯一地决定各芯部94A~94H的俯视形状。
此外,如前面所述,当构成光波导的材料是如同树脂材料一样在固化时伴随有收缩的材料时,含有作为反映该收缩率的参数的最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin的上述式(3)、(4),严格地说是规定了固化前的各芯部的形状的式子。但是,由于因树脂材料的收缩引起的光波导的形状变化是微小的,因此,树脂材料固化后的各芯部的形状,也可视为与固化前大致相同。换言之,树脂材料固化后的各芯部94A~94H的形状,也能够以上述式(3)、(4)进行规定。
在这种形状的各芯部94A~94H中,其光路各点的切线相对于X轴的倾斜角度(下面,简称为“倾斜角度”),被设计成相对于X轴连续地(圆滑地)进行变化。由此,各芯部94A~94H没有小曲率的弯曲部位,因此,能够抑制该弯曲部位中的光漏出。其结果是,各芯部94A~94H的光传输特性优良。
具体而言,倾斜角度,优选为1°以下,更优选为0°以上、0.8°以下,进一步优选为0.01°以上、0.5°以下。通过设定倾斜角度于前述范围之内,可抑制光漏出为最小限度。此外,可防止入射侧端面的光入射角度以及出射侧端面的光出射角度分别相对于X轴明显倾斜,因此,可提高光波导和与其相连的连接对象之间的连接性,能够确实地抑制光连接损失。此外,上述倾斜角度依赖于前述周期L、振幅A等,因此,这些参数优选根据上述倾斜角度的优选范围进行设定。
如上所述的光波导用膜,具有与前述第一实施方式相同的作用、效果。
(光波导用膜的制造方法)
如上所述的光波导用膜,可通过与前述第一实施方式相同的制造方法进行制造。
以上,基于图示的实施方式,说明了本发明的光波导用膜、层叠型光波导用膜以及光波导,但本发明并不限于此,各部的构成,可取代为能发挥同样功能的任意构成,还可以附加任意构成。
此外,本发明的光波导用膜,也可以是将前述两个以上的实施方式加以组合的光波导用膜。
<光波导集合体的第一实施方式>
下面,针对本发明的光波导集合体的第一实施方式,进行说明。
(光波导集合体的结构)
图21是表示使用本发明的光波导集合体的第一实施方式的光波导用膜(切开一部分显示)的立体图,图22是表示图21所示光波导用膜的芯层的概略平面图,图23以及图25是表示本发明的光波导集合体的第一实施方式的芯层的概略平面图。此外,在图22中,如箭头所示,分别设定有X轴、Y轴、Z轴。此外,在下面的说明中,将图22中的Y轴的正方向称为“上”、将Y轴的负方向称为“下”。
图21所示的光波导用膜10,是向图21中Z轴的正方向(指向纸面外)依次层叠包覆层91(包覆部)、芯层93以及包覆层92(包覆部)而成的长条状物。
并且,如图22所示,芯层93具有光波导区域11A以及邻接于这些光波导区域11A两侧的对准图案12A、12B。如后面的详细说明,这些光波导区域11A具有:在同一层内沿着X轴延伸的并列而配置的多个芯部,以及覆盖这些芯部各自的侧面并且折射率低于芯部的侧面包覆部。并且,最后,通过沿着侧面包覆部切断光波导用膜10而分成多个部分,各部分成为光波导。即:光波导用膜10由排列有多个光波导的光波导集合体1构成。
下面,依次说明光波导用膜10的各部的构成。
首先,对光波导区域11A进行说明。
图23所示的光波导区域11A,具有沿着X轴延伸的并列配置的5条芯部94A、94B、94C、94G、94H。此外,这些芯部94A~94H的各自侧面,被折射率低于各芯部94A~94H的侧面包覆部95覆盖。
即:图23所示的各芯部94A~94H,是被包覆部96(由位于其Z轴的负侧的包覆层91、位于Z轴的正侧的包覆层92、以及位于各侧方的侧面包覆部95构成)包围。此外,在图23中,各芯部94A~94H中带有小点(dot)。
光波导用膜10,可使入射到一侧端面的各芯部94A~94H的光,在各芯部94A~94H与包覆部96之间的界面进行全反射,并向出射侧传输,由此,从另一侧端面的各芯部94A~94H射出。
在此,各芯部94A~94H以等间隔配置在垂直于X方向的Y方向上。此外,在这些芯部94A~94H中,任意相邻的芯部间的Y方向间隔(下面称为“波导间隔”)、即侧面包覆部95的宽度,被设计成以规定的周期进行变化。
而且,在各芯部94A~94H中,位于中心的芯部94C,是位于X轴上并呈直线状。此外,芯部94C以外的芯部94A、芯部94B、芯部94G以及芯部94H,相对于X轴呈线对称关系。具体而言,芯部94A以及芯部94B分别位于X轴上方。另一方面,芯部94G相当于使芯部94B通过X轴向下方反转而成的镜像,此外,芯部94H相当于使芯部94A通过X轴向下方反转而成的镜像。因而,在本实施方式中,若规定了芯部94A以及芯部94B的形状,则自然而然规定了作为它们的镜像的芯部94G以及芯部94H的形状。
下面,针对这种各芯部94A~94H进行更详细的说明,但在一部分说明中,基于上述理由,针对位于X轴上方(从X轴向Y轴的正侧)的芯部即芯部94B进行代表性说明。此外,光波导用膜10,由后面详细说明的树脂材料构成,因此,固化时伴随有收缩,其形状以及尺寸在收缩前后发生稍微变化。因此,在下面的说明中,针对各芯部94A~94H收缩前的状态进行说明。
俯视时,芯部94B是沿着X轴延伸,由位于X轴侧的轮廓线1331和位于X轴相反侧的轮廓线1332夹持的带状区域即为芯部94B。
在此,当轮廓线1331的Y坐标由X的函数fa(X)表示,且轮廓线1332的Y坐标由X的函数fb(X)表示时,函数fa(X)满足下述式(7),函数fb(X)满足下述式(8)。
fa(X)>{(N′-1/2)P+N′W}Rmax (7)
fb(X)<{(N′+1/2)P+N′W}Rmin (8)
[上述式(7)以及上述式(8)中,N′是以X轴为起点计数各芯部时的配置顺序;当各芯部94A~94H的条数为奇数时,配置顺序N′是以中心的芯部为N′=0而起算的整数;当各芯部的条数为偶数时,配置顺序N′是以最接近X轴的芯部为N′=0.5而起算的半整数。此外,P、W、Rmax以及Rmin,在前述多个芯部间分别相同。其中,P是切断光波导用膜10所得到的前述光波导宽度的设定值。此外,W是切断光波导用膜10所使用的切断装置的切断宽度。此外,Rmax以及Rmin为1以上的任意的实数,并且Rmax>Rmin。]
在此,当分离这种具有5条芯部94A~94H的光波导用膜10而制造多个光波导的情况下,有必要使切断轨迹(切口(kerf))不偏离侧面包覆部95而进行切断。此外,对于位于最外侧的芯部94A以及芯部94H,可以进行用于切掉位于其外侧的余白的切断,在这种情况下,为了使各芯部94A~94H各自分离,有必要沿着合计6条的切断线进行切断。
然而,当切断光波导用膜10时,若在切断工具经过的轨迹预先设置“切断区域”,则即使采用了切断宽度厚的切断工具,由于已经设置了与其对应的“切断区域”,因此,不会影响所得到的光波导的宽度。图23所示的光波导用膜10(本发明的光波导集合体)的目的在于,当切断光波导用膜10来制造多个光波导时,能够以较少的切断次数有效地制造出多个等宽度光波导,是具有相当于在前述6条切断线的位置所设置的“切断区域”的区域的光波导用膜。
图23所示的光波导用膜10,具有设置于芯部94A的上方的切断区域1315、设置于芯部94A与芯部94B之间的切断区域1325、设置于芯部94B与芯部94C之间的切断区域1335、设置于芯部94C与芯部94G之间的切断区域1345、设置于芯部94G与芯部94H之间的切断区域1355、设置于芯部94H的下方的切断区域1365。即:这些切断区域1315~1365,都设置于侧面包覆部95中。此外,设置这些切断区域1315~1365的结果,各侧面包覆部95而言,只是其宽度增加了各切断区域的宽度相应的量,而没有必要外观上的变化。即:当各切断区域1315~1365由与侧面包覆部95相同的材料构成时,各切断区域1315~1365与侧面包覆部95之间的边界即使不能视觉辨认也可以。因而,在图23中以虚线表示的各切断区域1315~1365的轮廓线,足可以是假想的线。
当切断这种光波导用膜10时,通常采用如图28所示的多刀片锯7进行切断。该多刀片锯7,具有以等间隔配置的多个刀锯片71,各刀锯片71分别通过光波导用膜10的各切断区域1315~1365而进行切断,由此,可通过一次切断工艺有效地分离光波导用膜10。
然而,以往,当采用多刀片锯7分离光波导用膜时,其分离操作并不容易。其理由在于,切断光波导用膜的工序,是树脂材料固化后,即树脂材料收缩后的工序,因此,收缩后的光波导用膜,具有因树脂材料的收缩率偏差引起的尺寸的个体差异。即,即使采用多刀片锯7来分离收缩后的光波导用膜,也有必要根据前述个体差异来每次调整刀锯片71的间隔,明显降低了光波导的生产效率。
此外,当为了确保生产效率,不调整刀锯片71的间隔而切断光波导用膜时,由于光波导用膜中的波导间隔与刀锯片71的间隔不一致,因此,切出的光波导中芯部产生偏心。这种光波导,在连接部发生明显的光损失,不能避免通信质量的降低。
因此,在本发明中,通过前述X的函数fa(X)以及函数fb(X)来规定各芯部94A~94H的轮廓线的形状,以使各芯部94A~94H的间隔、即位于这些芯部之间的侧面包覆部95的宽度(Y方向的长度),向X方向进行连续的变化。如前面所述,这些函数是,满足侧面包覆部95的宽度向X方向连续变化条件,并且,在多个侧面包覆部95之间,从任意X坐标中的侧面包覆部95的宽度减去切断区域宽度后的长度的相互比率,满足在前述变化中也保持为固定值的条件的函数,具体而言,是三角函数、椭圆函数、二次函数、三次函数、四次函数、多项式函数或样条函数等的含有连续变化的曲线的函数。若存在如此的侧面包覆部95的宽度连续进行变化的变化部分,则在其变化部分中的任意位置上(任意的X坐标中),想要切出的光波导的宽度(刀锯片71的间隔)与波导间隔相一致。因此,若在该位置上以垂直于X轴的方向上切断光波导用膜10,在其切断面上,芯部位于切出的光波导的宽度的中心,从而抑制了芯部的偏心。其结果是,能够抑制光轴的偏移,可制造出光损失少的光波导。
此外,即使光波导用膜10的尺寸存在个体差异,仅通过将光波导用膜10的切断位置沿着X轴挪一挪,由此可吸收前述个体差异。即:当对具有尺寸个体差异的光波导用膜10进行分离而制造多个光波导的情况下,也能够经过简单的工序,有效地制造出光损失少的光波导。
此外,例如,当光波导用膜10中存在M条的芯部时,其波导间隔的个数是M-1个。因而,若M是3以上的整数,则波导间隔(侧面包覆部95)存在两个以上,光波导用膜10能够发挥前述效果。
此外,当波导间隔存在两个以上时,在其中的一个中,只要想要切出的光波导的宽度与波导间隔相一致,则在其它波导间隔中,也会获得该一致性。这是因为,通常,树脂材料在材料整体上大致均匀地进行收缩。即:当切断光波导用膜10时,能够期待:只要确认至少一个部位的波导间隔与想要切出的光波导的宽度相一致,那么,其它部位,前述一致性的概率也高。
另一方面,由于各芯部94A~94H的轮廓线描绘前述函数所规定的曲线,因此,根据曲线的曲率,有该轮廓线与刀锯片71的切断轨迹相互干扰的可能性。若产生该干扰,分离光波导用膜10所得到的各光波导在侧面露出芯部,有作为光波导的功能受损之虑。
因此,在本发明中,表示芯部94B的轮廓线1331的Y坐标的函数fa(X)满足前述式(7)的不等式,表示轮廓线1332的Y坐标的函数fb(X)满足前述式(8)的不等式,由此,各芯部在XY平面上的位置,限定在前述不等式所规定的指定区域内。此外,式(7)的右边以及式(8)的右边均为定数。因而,这些式(7)以及式(8),意味着芯部94B所允许的区域限定在平行于X轴的带状区域。并且,该限定的结果是,例如,在芯部94B和与其相邻的芯部94A之间,以及,在芯部94B和与其相邻的芯部94C之间,可确保切断区域1325以及切断区域1335。
此外,这些切断区域1325、1335,都是平行于X轴的带状区域。因此,当采用多刀片锯7分离光波导用膜10时,相对于光波导用膜10,仅仅使多刀片锯7平行于X轴进行相对移动,能够确实地防止切断轨迹对芯部94B产生干扰。
另外,这些切断区域1325、1335的宽度,设定为刀锯片71的厚度(前述的切断宽度W)的同等以上,并且,切断区域1325的宽度与切断区域1335的宽度相同。这些关系,在所有切断区域中是相同的。如前面所述,在多个侧面包覆部95之间,在任意的X坐标中,从侧面包覆部95的宽度减去刀锯片71的厚度(切断区域的宽度)的长度的相互比率,在光波导用膜10的整体上保持固定值。因此,当采用多刀片锯7分离这种光波导用膜10时,在所得到的多个光波导中,在任意光波导的切断面中的芯部位置也为相同。因而,通过使用光波导用膜10,能够抑制芯部的偏心,还能够同时制造多个等宽度的光波导。
此外,式(7)以及式(8)中所含的Rmax以及Rmin,对构成光波导用膜10的树脂材料而言,分别表示收缩前尺寸相对于收缩后尺寸的倍率。该倍率能够从树脂材料的收缩率(伴随收缩的尺寸减少率)计算出。收缩率存在几个定义,但在任何定义方法中的收缩率的值均无大的差异,因此,并不对定义进行限定。在此,作为示例之一,将收缩率定义为1-(收缩后尺寸)/(收缩前尺寸)。在该定义中,当假定收缩前尺寸为100、收缩后尺寸设为98时,收缩率以1-(98/100)进行计算,求得0.02(2%)。并且,收缩前尺寸相对于收缩后尺寸的倍率,是对该收缩率加上1的值即1.02。
然而,用于求出该倍率的树脂材料的收缩率,如前面所述,有根据使用的树脂材料的种类、制造环境(气温、湿度等)、制造时期、制造量等的条件进行增减之虑。对该收缩率的增减难以实现人为控制,因此,各个光波导用膜10,不能不存在尺寸的个体差异。但是,伴随该个体差异的尺寸偏差范围,基本上在某一固定的范围内,其范围可在经验或理论上以相当的精度进行预测。因此,基于该预测预先设定倍率的上限值与下限值,由此,即使假定伴随着收缩率的增减而在光波导用膜10的尺寸上产生个体差异,也能够避免该个体差异对最后所得到的多个光波导的质量带来的影响。
在式(7)以及式(8)中,将该倍率的上限值作为最大倍率Rmax、将下限值作为最小倍率Rmin,但由于式(7)以及式(8)已经考虑了这种树脂材料的收缩率的偏差,因此,即使假定光波导用膜10存在尺寸的个体差异,由该光波导用膜10制造的多个光波导,芯部的偏心都得到更确实的抑制。
在此,上述式(7)以及上述式(8)中的最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin设为1以上的任意的实数,但分别优选在1~1.05的范围之内,更优选在1.01~1.03左右的范围内进行适当的设定。此外,最大倍率Rmax设定为大于最小倍率Rmin的值,其差优选为0.02~0.05左右。此外,最大倍率Rmax在各芯部94A~94H间可以互为不同,但在本实施方式中设定为相同。另一方面,最小倍率Rmin在各芯部94A~94H间也可以互为不同,但在本实施方式中设定为相同。
此外,如前面所述,当构成光波导用膜10的材料如树脂材料那样在固化时伴随有收缩的材料时,含有最大倍率Rmax以及最小倍率Rmin的上述式(7)、(8),严格地说是规定固化前的各芯部94A~94H的形状的式。但是,由树脂材料的收缩引起的光波导用膜10的形状变化是微小的,因此,实质上,收缩后的各芯部94A~94H的形状也可视为与收缩前基本上相同。换言之,收缩后的各芯部94A~94H的形状,也可以由上述式(7)、(8)来规定。
此外,如前述,上述式(7)以及上述式(8)中的配置顺序N′,是沿着X轴并列配置的各芯部94A~94H各自的顺序,因此,在各芯部中为不同的值。在本实施方式中,各芯部94A~94H的条数是5条,因此,芯部94B的配置顺序N′是将芯部94C的配置顺序作为0而起算顺序。例如,芯部94B的配置顺序N′为1,芯部94A的配置顺序N′为2。
此外,光波导的宽度P,是相当于采用多刀片锯7分离光波导用膜10所得到的多个光波导的宽度的值。因而,光波导的宽度P,是与多刀片锯7的相邻的刀锯片71的对置面间距相等的值。
作为示例之一,光波导的宽度P,设为200~10000μm左右。
此外,切断宽度W,是相对于光波导用膜10的切断中所使用的切断工具的切断宽度的值,所谓的切口(kerf),例如,作为切断工具使用多刀片锯7时,刀锯片71的厚度与此相当。
作为示例之一,切断宽度W,设为10~500μm左右。
基于如上说明的式(7)以及式(8),可防止各芯部94A~94H所占区域和各切断区域1315~1365所占区域之间的干扰,由此,抑制各芯部94A~94H的偏心,同时可有效地制造等宽度的光波导。
然而,在式(7)以及式(8)中,将芯部94B的轮廓线1331的形状以函数fa(X)来表示、将轮廓线1332的形状以函数fb(X)来表示,但在下面,以这些函数是三角函数时为例进行说明。这种情况下,函数fa(X)以及函数fb(X),由以下的式(9-1)以及式(10-1)来规定。
fa(X)=Acos(2πX/L)+B-C/2 (9-1)
fb(X)=Acos(2πX/L)+B+C/2 (10-1)
[上述式(9-1)以及上述式(10-1)中,A、B、C、L分别为任意的实数,A为振幅,B为偏移量,C为芯部94B的宽度,L为周期。]
根据这种式(9-1)以及式(10-1),可规定芯部94B的轮廓线1331、1332的形状。并且,由上述式所规定的轮廓线1331、1332的形状,描绘出所谓“余弦曲线”。此外,在式(9-1)与式(10-1)之间,A、B、C、L分别是相同的值。
在此,周期L是相当于波型的余弦曲线中的“波长”的参数。周期L在各芯部94A~94H之间可分别为不同,但优选设定为相同的值。
此外,周期L,是根据光波导集合体1的长度进行适当设定,作为一个例子,当光波导集合体1的长度为200mm左右时,优选为5~100mm左右,更优选为10~50mm左右。
另一方面,振幅A以及偏移量B,是规定余弦曲线中波形、离X轴的距离的参数,它们可设定为在各芯部94A~94H之间分别为不同的值。
振幅A相当于余弦曲线中的“波的高度”的参数,该振幅A可由下式(11)表示。
A=(Rmax-Rmin)(P+W)N′/2 (11)
[上述式(11)中,N′、P、W、Rmax以及Rmin,与前述式(7)以及前述式(8)中的N′、P、W、Rmax以及Rmin相同。]
偏移量B相当于余弦曲线离X轴的距离的参数,该偏移量B可由下式(12)来表示。
B=(Rmax+Rmin)(P+W)N′/2 (12)
[上述式(12)中,N′、P、W、Rmax以及Rmin,与前述式(7)以及前述式(8)中的N′、P、W、Rmax以及Rmin相同。]
此外,芯部的宽度C,是各芯部94A~94H的宽度,它们在各芯部94A~94H之间优选设定为相同值。
作为示例之一,芯部的宽度C设为10~200μm左右。
通过如上所述设定各参数,各芯部94A~94H不会互相干扰,还能够使波导间隔(侧面包覆部95的宽度)沿着X方向连续进行变化。由此,各芯部94A~94H可确保分别传输在其中的光的独立性,能够防止通道间的干扰(串扰)等的同时,通过波导间隔的连续变化,光波导用膜10(本发明的光波导集合体),能够发挥如前述的作用、效果。
这种形状的各芯部94A~94H中,其光轴的各点的切线相对于X轴的倾斜角度(下面,略称为“倾斜角度”),设计成相对于X轴连续地(圆滑地)变化。由此,各芯部94A~94H不具有小曲率的弯曲部位,因此,能够抑制该弯曲部位的光漏出。其结果是,各芯部94A~94H的光传输特性优良。
具体而言,倾斜角度优选为1°以下,更优选为0°以上、0.8°以下,进一步优选为0.01°以上、0.5°以下。通过将倾斜角度设定为前述范围之内,可将光的露出抑制在最小限。此外,可防止入射侧端面的光入射角度以及出射侧端面的光出射角度分别相对于X轴的明显倾斜,因此,分离光波导用膜10而得到的光波导,可提高与其相连接的连接对象之间的连接性,确实抑制光连接损失。此外,上述倾斜角度依赖于前述周期L、振幅A等,因此,这些参数优选根据上述倾斜角度的优选范围进行设定。
此外,图25等所示的各芯部94A~94H的曲率,经过了加强,以变得易于辨别,但在实际的光波导用膜中,当曲率大时,乍一看有可能看不出倾斜状态。
然而,为了在芯部94A~94H与包覆部96之间的界面发生全反射,有必要在界面上存在折射率差。各芯部94A~94H的折射率,高于包覆部96的折射率,对其差并没有特别限定,但优选为0.5%以上,更优选为0.8%以上。此外,对折射率差的上限值,可以不进行特别设定,但优选为5.5%左右。若折射率差低于前述下限值,则有时传输光的效果降低,此外,即使超过前述上限值,也不能期望光的传输效果进一步的增大。
此外,前述折射率差,当将各芯部94A~94H的折射率作为n1、将包覆部96的折射率作为n2时,由下式(6)来表示。
折射率差(%)=|n1/n2-1|×100 (6)
此外,各芯部94A~94H的横截面形状,为正方形或矩形(长方形)之类的四方型。
对于各芯部94A~94H的宽度以及高度,并没有特别限定,但分别优选为1~200μm左右,更优选为5~100μm左右,进一步优选为10~60μm左右。
这种各芯部94A~94H以及包覆部96的各构成材料,只要分别是可产生如上所述的折射率差的材料就没有特别限定,具体而言,可以举出:丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚硅烷、聚硅氮烷,还有诸如苯并环丁烯类树脂、降冰片烯类树脂等环状烯烃类树脂之类的各种树脂材料等。
本实施方式中,在芯层93,各芯部94A~94H以及侧面包覆部950是由相同的基质材料(基本成分)构成,各芯部94A~94H与侧面包覆部95之间的折射率差,根据各构成材料的化学结构的差异来体现。
为了通过化学结构的差异来体现折射率差,作为各芯部94A~94H以及侧面包覆部95的各构成材料,优选使用通过紫外线、电子射线之类的活性能量线的照射(或通过进一步的加热)折射率产生变化的材料。
作为如此的折射率产生变化的材料,例如,可以举出:通过活性能量线的照射、加热,使至少一部分键产生切断,或者使至少一部分官能团发生脱离等化学结构能发生变化的材料。
具体而言,作为聚硅烷(例:聚甲基苯基硅烷)、聚硅氮烷(例:全氢聚硅氮烷)等的硅烷类树脂、成为诸如前述伴随着结构变化的材料的基质的树脂,可以举出在分子的侧链或末端具有官能团的下面的(1)~(6)的树脂。(1)加成(共)聚合降冰片烯型单体所得到的降冰片烯型单体的加成(共)聚合物,(2)降冰片烯型单体与乙烯、α-烯烃类的加成共聚物,(3)降冰片烯型单体与非共轭二烯、以及根据需要与其它单体的加成共聚物,(4)降冰片烯型单体的开环(共)聚合物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的树脂,(5)降冰片烯型单体与乙烯、α-烯烃类的开环共聚物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的树脂,(6)降冰片烯型单体与非共轭二烯、或与其它单体的开环共聚物、以及根据需要对该(共)聚合物进行氢化的树脂等的降冰片烯类树脂,除此之外,通过聚合光固化反应性单体所得到的丙烯酸类树脂、环氧树脂。此外,作为这些聚合物,可以举出无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物等。
此外,其中,特别优选降冰片烯类树脂。这些降冰片烯类聚合物,例如,可采用开环复分解聚合(ROMP)、ROMP与氢化反应的组合、通过自由基或阳离子进行的聚合、使用阳离子性钯聚合引发剂的聚合、使用其它聚合引发剂(例如,镍、其它过渡金属的聚合引发剂)的聚合等、公知的所有聚合方法来获得。
另一方面,包覆层91以及92,分别构成位于各芯部94A~94H的下部以及上部的包覆部。通过这种构成,各芯部94A~94H可作为其外周由包覆部96包围的导光路发挥功能。
包覆层91、92的平均厚度,优选为芯层93的平均厚度(各芯部94A~94H的平均高度)的0.1~1.5倍左右,更优选为0.2~1.25倍左右,具体而言,对于包覆层91、92的平均厚度,并没有特别限定,但通常,分别优选为1~200μm左右,更优选为5~100μm左右,进一步优选为10~60μm左右。由此,在防止光波导用膜10不需要的大型化(厚膜化)的同时,适于发挥作为包覆层的功能。
此外,作为包覆层91以及92的构成材料,例如,可以使用与前述芯层93的构成材料相同的材料,但特别优选为降冰片烯类聚合物。
此外,在本实施方式中,在芯层93的构成材料以及包覆层91、92的构成材料之间,考虑两者间的折射率差,可适当地选择使用不同的材料。因而,为了在芯层93与包覆层91、92之间的边界中确实地实现光的全反射,可以选择能够产生充分的折射率差的材料。由此,在光波导集合体1的厚度方向上可获得充分的折射率差,能够抑制光从各芯部94A~94H向包覆层91、92漏出。其结果是,能够抑制传输在各芯部94A~94H的光的衰减。
此外,从抑制光的衰减的观点出发,优选芯层93与包覆层91、92之间的粘附性高。因而,包覆层91、92的构成材料,只要满足折射率低于芯层93的构成材料且与芯层93的构成材料的粘附性高的条件,就可以采用任意材料。
以上,针对光波导区域11A进了行说明,但在芯层93上,可以设置有多个与这种光波导区域11A同等的区域。
此外,在光波导用膜10中,如前面所述,在光波导区域11A的外缘设置有带状的对准图案12A、12B。
图24(A)~(C)是表示光波导用膜10与对准图案12A、12B之间关系的图。图24(C)是表示光波导用膜10的芯层13的局部上面图,图24(A)是表示图24(C)的沿着S1-S1线的光波导用膜10的剖面的图,图24(B)是表示图24(C)的沿着S2-S2线的光波导用膜10的剖面的图。
在此,对准图案12A设置于芯部94A外侧的空白部分,具有向X方向延伸的一对平行的线状图案121A、122A。
另一方面,对准图案12B设置于芯部94H的外侧的空白部分,具有向X方向延伸的一对平行的线状图案121B、122B。
这些线状图案121A、122A、121B、122B,能够以相同于各芯部94A~94H的工序形成。此外,当在光波导用膜10上设置有多个光波导区域11A时,这些对准图案12A、12B对各光波导区域11A进行划分并作为分离它们时的标记而使用。
此外,在一对线状图案121A、122A之间,形成有多个向Y方向延伸的线状的对准标记13A。这些对准标记13A,以等间隔或规定的间隔被排列。
另一方面,在一对线状图案121B、122B之间,也形成有多个向Y方向延伸的线状的对准标记13B。这些对准标记13B,也以等间隔或规定的间隔被排列。
这种各对准标记13A、13B,能够以相同于各芯部94A~94H的工序形成。
这些对准标记13A、13B,在以垂直于X轴的方向切断光波导用膜10时,作为标记(基准标记)而被使用。
当切断光波导用膜10时,可以通过目测或测量找出想要切出的光波导的宽度与波导间隔相一致的位置,并可在该位置进行切断,但也可以通过利用由各对准标记13A、13B构成的基准标记,可准确地进行该切断。由此,能够更可靠地防止各芯部94A~94H的偏心。
此外,各对准标记13A、13B,可作为用于掌握波导间隔的基准而利用。即:将对准标记13A、13B形成于与各芯部94A~94H相同的层内,并且通过由相同的树脂材料构成,从而在各对准标记13A、13B与波导间隔之间保持不变的固定的位置关系。由此,例如,即使不进行目测或测量,只进行树脂材料种类的确定,并基于各对准标记13A、13B切断光波导用膜10,也可在所得到的光波导用膜10中,使想要切出的光波导的宽度与波导间隔相一致。其结果是,可更简单地制造芯部的偏心少的光波导。
此外,各对准标记13A,如图24所示,与一对线状图案121A、122A相分离,各对准标记13B,如图24所示,也与一对线状图案121B、122B相分离,但并不限定于此。例如,对准标记13A可以与线状图案121A、122A的一方或双方相连接;对准标记13B可以与线状图案121B、122B的一方或双方相连接。
此外,检测各对准图案12A、12B间的收缩,基于该检测结果可计算出光波导用膜10的Y方向上的收缩率。
另一方面,光波导用膜10在X方向上的收缩率,可视为与计算出的Y方向上的收缩率同等,但也可以检测各对准标记13A间或各对准标记13B间的收缩,并基于该检测结果也可以计算出。
此外,优选在制造光波导用膜10前,准备与光波导用膜10的构成材料相同材料的试验片,并通过与上述方法相同的操作,预先取得树脂材料的收缩率。由此,可更准确地求出式(7)以及式(8)中的最大倍率Rmax、最小倍率Rmin。
此外,各对准标记13A、13B,俯视时可以是沿着Y方向延伸的单纯线,但为了识别各对准标记13A、13B,也可以在这些标记附近赋予编号、标记等。
此外,在各芯部94A~94H间,分别形成有对准线。具体而言,如图25所示,光波导用膜10,具有:设置于芯部94A与芯部94B之间的对准线191、设置于芯部94B与芯部94C之间的对准线192、设置于芯部94C与芯部94G之间的对准线193、以及设置于芯部94G与芯部94H之间的对准线194。
这些对准线191~194,能够以与各芯部94A~94H相同的工序形成(图24)。
此外,这些对准线191~194,形成于连接波导间隔的中点(侧面包覆部95的中点)而成的中间线上。
这些对准线191~194,通常表示侧面包覆部95的中间点,因此,当采用多刀片锯7分离光波导用膜10时,在光波导用膜10的端面上,若使该中间点成为切断的起点,则能够简单地制造芯部的偏心少的光波导。
例如,在图25所示的切断线CL1以及切断线CL2的位置上,当相邻的对准线间的间隔m与想要切出的光波导的宽度一致时,将各切断线CL1、CL2与各对准线191~194之间的交点作为起点进行切断即可。此外,对于该切断方法,后面有详细说明。
图26是表示可形成于光波导区域11A的各芯部94A~94H的其它构成例子的图。图26所示的光波导集合体1′,除了各芯部94A~94H的俯视形状不同以外,其它与图25所示的光波导集合体1相同。
图26所示的各芯部94A~94H,其长度方向的一部分呈与X轴平行的直线状。即:图26所示的各芯部94A~94H,分为直线状部分1311以及描绘如前述的余弦曲线的部分(曲线部分1312)。
在这种光波导集合体1′中,也能获得相同于前述光波导集合体1的作用、效果。
此外,该曲线部分1312,至少设置在光波导集合体1′的两端部即可。由此,光波导集合体1′在曲线部分1312,可抑制与连接对象连接时的光连接损失,另一方面,在直线状部分1311中,由于不存在弯曲部分,因此,可将光向包覆部96的漏出抑制在最小限度。其结果是,由光波导集合体1′所得到的光波导,能够进一步提高光通信的质量。
此外,图27是表示可形成于光波导区域11A的各芯部94A~94H的其它构成例子的图。图27所示的光波导集合体1″,除了各芯部94A~94H的俯视形状不同以外,其它与图25所示的光波导集合体1相同。
在图27所示的光波导集合体1″中,在各芯部94A~94H中,成为X轴的起点的左侧端部,与相当于曲线部分的“谷”的部位相一致。与此相对,在前述的图25所示的光波导集合体1中,在各芯部94A~94H中,成为X轴起点的左侧端部,与相当于曲线部分的“山”的部位相一致,这一点是与光波导集合体1″的不同点。
即:对于图27所示的光波导集合体1″而言,除了表示各芯部94A~94H的轮廓线的形状的函数,由以下的式(9-3)以及式(10-3)规定的以外,其它与光波导集合体1相同。
下面的式(9-3)表示图27所示的光波导集合体1″的芯部94B的轮廓线1331的形状,式(10-3)表示芯部94B的轮廓线1332的形状的函数。
fa(X)=-Acos(2πX/L)+B-C/2 (9-3)
fb(X)=-Acos(2πX/L)+B+C/2 (10-3)
[上述式(9-3)以及上述式(10-3)中,A、B、C、L分别为任意的实数,A为振幅,B为偏移量,C为芯部94B的宽度,L为周期。]
通过这种式(9-3)以及式(10-3),规定了芯部94B的轮廓线1331、1332的形状。并且,由上述式规定的轮廓线1331、1332的形状,描绘所谓的“余弦曲线”。此外,在式(9-3)与式(10-3)之间,A、B、C、L分别是相同的值。此外,这些A、B、C、L是与前述式(9-1)以及式(10-1)中的A、B、C、L相同的参数。
此外,该光波导集合体1″,实质上等同于平行移动后的前述光波导集合体1。因而,起到相同于前述光波导集合体1的作用、效果。
在如上所述的光波导集合体1′以及光波导集合体1″中,也能够获得相同于前述光波导集合体1的作用、效果。
此外,虽然未图示,但上述函数fa(X)以及函数fb(X),可以是下述式(9-2)以及式(10-2)所规定的“正弦曲线”。
fa(X)=Asin(2πX/L)+B-C/2 (9-2)
fb(X)=Asin(2πX/L)+B+C/2 (10-2)
[上述式(9-2)以及上述式(10-2)中,A、B、C、L分别为任意的实数,A为振幅,B为偏移量,C为芯部94B的宽度,L为周期。]
通过上述式(9-2)以及式(10-2),规定芯部94B的轮廓线1331、1332的形状。此外,在式(9-2)与式(10-2)之间,A、B、C、L分别是相同值。此外,这些A、B、C、L,是与前述式(9-1)以及式(10-1)中的A、B、C、L相同的参数。
此外,该“正弦曲线”所规定的光波导集合体,实质上等同于平行移动后的前述光波导集合体1以及光波导集合体1″之类的由“余弦曲线”所规定的光波导。因而,起到相同于前述光波导集合体1以及光波导集合体1″的作用、效果。
(光波导集合体的制造方法)
如上所述的光波导集合体,可通过相同于前述光波导用膜的制造方法进行制造。
(光波导的制造方法)
接着,针对分离光波导用膜10为多个并制造多个光波导20的方法进行说明。此外,下面,作为切断光波导用膜10的切断装置,针对采用多刀片锯7的情况进行说明。
图28以及图29是用于说明分离图25所示的光波导用膜而制造多个光波导的方法的图。
首先,对于光波导用膜10的光波导集合体1,通过目测或测量,确定需要制造的光波导20的宽度与波导间隔(侧面包覆部95的宽度)相一致的部分。在此,作为示例之一,说明所得到的前述一致的位置是图25中切断线CL1所示的位置以及切断线CL2所示的位置的情况。
接着,如图28(a)所示,沿着这些切断线CL1以及切断线CL2切断光波导用膜10。切断后处于切断线CL1右侧的切断片以及处于切断线CL2左侧的切断片,则分别不需要。
接着,调整刀锯片71相互的间隔,以使需要制造的光波导20的宽度与多刀片锯7的相邻的刀锯片71相互的间隔(对置面之间的距离)保持一致。一旦调整刀锯片71相互的间隔之后,只要需要制造的光波导20的宽度不变化,就没有必要改变该刀锯片71相互的间隔。
并且,对准光波导用膜10与多刀片锯7的位置,以使各刀锯片71位于光波导用膜10的切断线CL1与各对准线191、192的交点Q上。此外,由于需要制造的光波导20的宽度与波导间隔为一致,并且,由于需要制造的光波导20的宽度与多刀片锯7的相邻的刀锯片71相互的间隔一致,所以,作为波导间隔的中间线的各对准线191、192的间隔,当然与刀锯片71相互之间的间隔一致。因此,只要对其中一个交点Q对准一个刀锯片71的位置,就会自然而然地实现其它交点Q与其它刀锯片71之间的位置对准。由此,能够简单地进行位置对准。
接着,通过多刀片锯7,切断光波导用膜10。各刀锯片71是以切断线CL1与各对准线191、192之间的交点Q为起点,并平行于X轴而移动的同时切断光波导用膜10。其结果是,如图29所示,能够将光波导用膜10分离为多个,同时制造出多个光波导20。
如此进行制造的光波导20,在长度方向的途中各芯部94A~94H发生弯曲,具有相对于光波导20的宽度各芯部94A~94H偏心的部分,但在光波导20的两端面上,各芯部94A~94H的端面露于光波导20的宽度的中央。在这种光波导20中,即使在其长度方向的途中各芯部94A~94H发生弯曲,对光传输特性几乎没有影响。另一方面,在端面上,从光波导20与连接对象之间的连接性的观点出发,若在各芯部94A~94H存在偏心现象,则具有由此引起光损失、连接性降低之虑。但是,图29所示的光波导20中,由于抑制了端面中的各芯部94A~94H的偏心,所以使得光损失减少。
此外,多刀片锯7所具有的多个刀锯片71,由于各厚度存在个体差异,所以担心由此引起切断宽度的偏差。但是,如前面所述,光波导用膜10已考虑到各自具有的尺寸的个体差异,因此,若刀片锯71的厚度的个体差异在光波导用膜10的尺寸的个体差异的范围内,则也能够吸收刀锯片71的厚度的个体差异。
通过如上所述的方法,即使在切断含有尺寸上未知的个体差异的光波导用膜10的情况下,也无需每次计测个体差异并结合该差异调整刀片锯71相互间隔等的烦杂的操作,有效地制造芯部的偏心少的多个光波导20。
此外,在图28以及图29中图示的是,采用具有6片刀锯片71的多刀片锯7将光波导用膜10单片化为5个光波导20时的情况,但也可以采用低于6片(例如,1片或2片)的刀锯片71,以对应于需要制造的光波导20的宽度的间距,将其在Y方向上移动,由此切断光波导用膜10。即使在此时,也并不需要每次都根据光波导用膜10尺寸的个体差异而改变移动的刀锯片71的间距,即:即使按等间隔固定了前述间距,也能够进行光波导用膜10的切断。其结果是,不需要烦杂的操作,就能够有效地制造芯部的偏心少的多个光波导20。
(层叠型光波导用膜的结构)
图30(a)以及图30(b)是表示层叠型光波导用膜的概略结构的剖面图。
图30(a)所示的层叠型光波导用膜,具有:通过粘接层8将具有与上述光波导用膜10(光波导集合体)相同结构的第一光波导集合体1A和第二光波导集合体1B加以层叠而成的结构。第一光波导集合体1A以及第二光波导集合体1B的各个制造方法,与上述光波导集合体1的制造方法相同。
此外,图30(b)所示的层叠型光波导用膜,具有:依次层叠包覆层(下部包覆层)91、芯层(下部芯层)93、包覆层(中间包覆层)92、芯层(上部芯层)93以及包覆层(上部包覆层)92而成的结构。因而,图30(b)所示的层叠型光波导用膜,实质上具有层叠两个光波导而成的结构。由下部包覆层91、下部芯层93以及中间包覆层92构成的层叠结构,是与上述光波导集合体1的制造方法同样地形成。然后,在该层叠结构上,以与上述光波导集合体1的芯层93以及包覆层92相同的工序来形成上部芯层93以及上部包覆层92,。
采用如前述的方法,将如此得到的层叠型光波导用膜,分离成多个光波导。由此,能够有效地制造芯部的偏心少的多个层叠型光波导。
<光波导集合体的第二实施方式>
接着,针对本发明的光波导集合体的第二实施方式进行说明。
(光波导集合体的结构)
图31是表示本发明的光波导集合体的第二实施方式的芯层的概略平面图。
下面,针对第二实施方式进行说明,但以不同于前述第一实施方式的内容为中心进行说明,对于相同事项的说明予以省略。
在本实施方式中,除了切断区域的配置图案不同以外,与前述第一实施方式相同。
图28所示的光波导用膜10(光波导集合体1a),具有:沿着X轴延伸的并列配置的12条芯部941A、942A、943A、944A、941B、942B、943B、944B、941C、942C、943C、944C。
此外,在前述第一实施方式中,在所有相邻的芯部之间都设置了“切断区域”,但在本实施方式中,每4条芯部就具有一个“切断区域”。此外,在设置切断区域的侧面包覆部95中,设置有各对准线191a、192a、193a、194a。并且,通过这些对准线191a~194a,12条芯部941A~944C分为三个芯部束。
如此地,通过光波导集合体1a具有每4条芯部所设置的“切断区域”,在采用多刀片锯7切断光波导集合体1a时,即使光波导集合体1a具有尺寸上的未知的个体差异,也能够在无需烦杂的操作的情况下,同时制造多个具有4条芯部的多通道光波导。
此外,在光波导集合体1a中,侧面包覆部95的宽度随着向X方向推进进行连续变化,并且,在设置有切断区域的多个侧面包覆部95之间,在任意的X坐标中,从侧面包覆部95的宽度减去切断区域宽度的长度的相互比率,也在前述变化中保持固定值,因此,在X方向的任意位置上,欲切出的多通道光波导的宽度与前述芯部束的间隔一致。此外,芯部束的间隔,也可以作为相邻的对准线的间隔。因此,如果在该位置上以垂直于X轴的方向切断光波导集合体1a,则在该切断面上,四个芯部的配置相对于欲切出的多通道光波导的宽度没有偏差。其结果是,能够制造出光轴的偏移得到抑制、光损失少的多通道光波导。
此外,在本实施方式中,将由4条芯部构成的束当作一个粗的芯部,且规定该芯部的轮廓线形状的函数,满足前述第一实施方式中的式(7)以及式(8)即可。
另外,作为规定此时轮廓线形状的函数,可使用前述式(9-1)以及式(10-1)、式(9-2)以及式(10-2)、式(9-3)以及式(10-3)。
如上所述,在本发明中,包覆部预先含有切断装置的切断宽度以上的切断区域,并且,在多个包覆部相互间,具有:在任意的X坐标中,从包覆部的宽度减去切断区域宽度的长度的比率保持固定值且该长度在连续地进行变化的变化部分。因此,即使光波导集合体的尺寸上存在个体差异,也能够防止端部中的偏心的发生,同时能够有效地制造多个光波导。若采用这种光波导集合体,可抑制芯部偏心引起的光损失,能够获得可实现高质量的光通信的光波导。此外,在切断时,没有必要每次根据光波导集合体的尺寸来改变切断间距,因此,即使采用以等间隔固定切断间距的多刀片锯,也能够有效地切断含有个体差异的光波导集合体而使其单片化。
(光波导集合体的制造方法)
如上所述的光波导集合体,可通过与前述光波导用膜相同的制造方法进行制造。
以上,基于图示的实施方式说明了本发明的光波导集合体,但本发明并不限于此;各部分的构成可取代为能够发挥相同功能的任意构成。此外,可以附加任意的构成。
例如,在前述实施方式中,对准图案12A由对准标记13A与线状图案121A、122A构成,但并不限于此,表示对准标记的图案与表示线状图案的图案可以完全分离。
<光布线、光电混合基板以及电子设备>
对如上所述的光波导用膜(芯层)而言,以规定的位置进行切断后予以使用,并在规定的部位安装光学元件(发光元件、受光元件等),由此,可形成为光布线。即:如上所述的本发明的光波导,例如,可用于光通信用的光布线中。
此外,通过在光波导中设置导体层,能够获得具有电布线和光布线的光电混合基板。
同样,通过将本发明的具有光波导的光布线(本发明的光布线)与既有的电布线一起混合安装于基板上,也能够构成光电混合基板。在所述的光电混合基板(本发明的光电混合基板)中,例如,将由光布线(光波导的芯部)所传送的光信号,在光学器件中转换为电信号,并传送至电布线中。由此,在光布线的部分,相比于以往的电布线,可传送更高速且大容量的信息。因而,例如,通过将该光电混合基板适用于连接CPU、LSI等的演算装置与RAM等的存储装置之间的通路等中,在提高系统整体的性能的同时,还能够抑制电磁噪声的发生。
此外,所述的光电混合基板,例如,可搭载于手机、游戏机、计算机、电视、主服务器等高速传送大容量数据的电子设备类中。具有如此的光电混合基板的电子设备(本发明的电子设备),能发挥内部信息处理速度优良的高性能。
换言之,切断上述光波导用膜后用于手机、计算机等电子设备,由此,能够获得数据传输性优良的电子设备。
如上所述,基于本发明,采用如上所述的可实现高质量光通信的光波导,可得到性能优良的(可靠性高的)光布线、光电混合基板以及电子设备。
此外,基于本发明,通过具有对光波导集合体进行切断而制造的可进行高质量光通信的光波导,能够提供可靠性高的光布线、光电混合基板以及电子设备。
实施例
下面,通过实施例更详细地说明本发明,但本发明并不局限于该实施例。
图32是表示具有24条通道的光波导用膜10的实施例的插入损耗(IL:Insertion Loss)的检测结果的图表。该图表,表示24条通道各自插入损耗的检测值。位于Y方向最外侧的通道为1号和24号通道。实施例的光波导图案的结构如下所述。
芯部的宽度:40μm。
波导间隔沿X方向的周期:34mm。
X方向的全长:2周期(=68mm)。
波导间隔的最小值:123.7μm。
波导间隔的最大值:125.8μm。
根据该实施例的插入损耗的检测结果,插入损耗的算术平均值约为0.58dB,插入损耗的误差(标准偏差)σ为0.02~0.03dB左右。因而,可确认,在Y方向外侧的通道与中央附近的通道之间,几乎没有插入损耗的差别。此外,点线AL,表示由并列配置的24条直线状芯部构成的光波导图案(波导间隔为123.125μm、各芯部的宽度为40μm)的插入损耗的检测值的算术平均。
下面,针对上述实施例的光波导用膜的制造方法进行说明。首先,将Avatrel(注册商标)2000P溶液(从美国俄亥俄州的Brecksville(オハイオ州ブレクスビル)的Promerus LLC社获得)倒在角度4″的玻璃基板上,采用旋转涂敷机展开为实质上一定的厚度而形成了层(湿润状态的厚度:1微米)。接着,将该玻璃基板置于加热板上,在100℃加热10分钟,接着,在没有光掩模的情况下对其照射UV光(照射量:400mJ/cm2)。接着,通过对该层在110℃加热15分钟后在160℃加热1小时,使其固化。
接着,将作为芯层形成用材料的清漆溶液,倒在已固化的层的表面上,采用刮板展开为实质上一定的厚度(湿润状态的厚度:70微米)。然后,将该经过涂敷的玻璃基板置于得到换气的水平桌面上一夜,而使得溶剂蒸发,形成实质上干燥的固体膜。次日,通过光掩模照射(照射量:3000mJ)UV光(波长:365nm)于由清漆溶液形成的该固体膜,在室温下熟化30分钟,接着,在85℃下加热30分钟,再在150℃加热60分钟。在85℃下加热了30分钟时,肉眼可观察到导波路图案。
接着,将Avatrel 2000P溶液倒在由清漆溶液形成的固化层表面上,采用旋转涂敷机展开为实质上一定的厚度(湿润状态的厚度:1微米)。将该经过涂敷的玻璃板置于加热板上,并在100℃加热10分钟,在没有光掩模的情况下对其照射UV光(照射量:400mJ/cm2)。接着,在110℃加热15分钟后在160℃加热1小时以使其固化。可用肉眼观察到导波路图案,但膜最上层的包覆层成为茶色。
上述清漆溶液,含有基质聚合物、降冰片烯类单体、催化剂前驱体(procatalyst)、产酸剂、任意成分的抗氧化剂以及溶剂。由于清漆溶液含有感光性材料,因此,在黄灯(yellow light)下配制溶液。
在该清漆溶液中,含有催化剂前驱体(Pd(OAc)2(P(Cy)3)2)与共聚物。催化剂前驱体的配制按下述进行。在装有漏斗的双口圆底烧瓶中,在-78℃下搅拌由Pd(OAc)2(5.00g,22.3mmol)与CH2Cl2(30mL)构成的红褐色的悬浮液。在漏斗中加入P(Cy)3(13.12mL(44.6mmol))的CH2Cl2溶液(30mL)并且用15分钟滴加到上述搅拌悬浮液中。其结果是,悬浮液的颜色慢慢地由红褐色变成黄色。接着,在-78℃下搅拌悬浮液1小时之后,将悬浮液加温至室温,再搅拌2小时,用己烷(20mL)进行稀释。接着,在空气中过滤该黄色固体,用戊烷进行清洗(5×10mL),并进行真空干燥。对于2次收集物,将滤液冷却到0℃后进行分离,与上述同样地进行清洗后使其干燥。
作为前述共聚物,使用己基降冰片烯(HxNB)与联苯甲基降冰片烯甲氧基硅烷(diPhNB)的共聚物。该共聚物的合成,按下述进行。首先,在250mL的血清瓶中混合HxNB(8.94g,0.05mol)、diPhNB(16.1g,0.05mol)、1-己烯(4.2g,0.05mol)以及甲苯(142.0g),通过油浴加热至120℃,形成溶液。在该溶液中,分别以浓缩二氯甲烷溶液的形式添加[Pd(PCy3)2(O2CCH3)(NCCH3)]四(五氟苯基)硼酸盐(Pd1446)(5.8×10-3g,4.0×10-6mol)以及N,N-二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸盐(DANFABA)(3.2×10-3g,4.0×10-6mol)。添加后,对所得到的溶液,保持120℃下6小时的加热。在剧烈搅拌过的该混合溶液中滴加甲醇,共聚物产生沉淀。对沉淀的共聚物进行过滤后收集,通过80℃的烘箱,以真空进行干燥。干燥后的重量是12.0g(48%)。通过GPC在THF溶剂中检测共聚物的分子量(聚苯乙烯换算),结果是Mw=16196以及Mn=8448。采用1H-NMR(核磁共振)检测共聚物的组成,结果,1H-NMR:54/46=HxNB/diPhNB。采用棱镜耦合法检测聚合物的折射率,结果在波长633nm下,以TE模式是1.5569,以TM模式是1.5555。将所干燥的共聚物溶解于足够的均三甲基苯中,得到10wt%的共聚物溶液。
工业实用性
本发明的光波导用膜以及层叠型光波导用膜,具有:在同一层内沿X方向并列而配置的多个芯部,以及覆盖前述各芯部的侧面、且由具有低于前述芯部的光折射率的树脂构成的包覆部;在前述多个芯部中,在与前述X方向垂直的Y方向上相邻的芯部间的间隔,在光波导区域整体中的至少一部分区域中,沿着前述X方向进行变化。因此,即使光波导用膜产生收缩,通过选择光波导的波导间隔与连接对象(连接器)的波导间隔相一致的位置,并在该位置切断光波导用膜,可使切断端面上的尺寸准确,因此,可提高与连接对象的光连接性(降低光损失)。由此,能够获得可进行高质量光通信的光波导用膜。此外,本发明的光波导集合体,具有:在XY平面上沿着X方向延伸的同时,在垂直于前述X方向的Y方向上并列而设置的多个带状芯部,以及邻接于该多个芯部的侧面而设置的多个带状包覆部;并由对固化时伴随有收缩的材料进行固化而得到的固化物构成,通过沿着长度方向切断前述多个包覆部中的至少一个,能够制造出多个光波导。对该光波导集合体而言,在前述多个包覆部中,分别存在随着向X方向进展宽度发生连续变化的变化部分;在前述多个包覆部中,设置有与前述XY平面的X轴平行的带状切断区域;在前述多个包覆部中,从其任意X坐标下的前述包覆部的宽度减去前述切断区域的宽度后的长度在前述多个包覆部之间的相互比率,在前述变化部分的整体上为固定值。因此,不仅具有与上述光波导用膜相同的效果,而且,即使光波导集合体的尺寸上存在个体差异,也能够得到防止端部中偏心的发生,并且可有效地制造多个光波导的效果。此外,本发明的光波导、光布线、光电混合基板以及电子设备,是采用本发明的光波导用膜以及光波导集合体而获得。因此,本发明的光波导用膜、层叠型光波导用膜、光波导、光波导集合体、光布线、光电混合基板以及电子设备,具有工业实用性。
Claims (49)
1.一种光波导用膜,其特征在于,
具有:在同一层内沿着X方向并列而配置的多个芯部,以及覆盖前述各芯部的侧面、并且由具有低于前述芯部的光折射率的树脂构成的包覆部;
在前述多个芯部中,在与前述X方向垂直的Y方向上相邻的芯部间的间隔,在光波导区域整体中的至少一部分区域中,沿着前述X方向进行变化。
2.如权利要求1所述的光波导用膜,其中,当在前述光波导区域设定相互垂直的XY坐标时,对前述在Y方向上相邻的各芯部而言,其至少一部分的X坐标和Y坐标,满足下述式(1)或下述式(2),
Y=Acos(2πX/L)+B (1)
Y=Asin(2πX/L)+B (2)
上述式(1)和上述式(2)中,A、B、L分别为任意的实数。
3.如权利要求2所述的光波导用膜,其中,对前述多个芯部而言,前述式(1)和前述式(2)中的L互为相同,并且A和B分别互为不同。
4.如权利要求2所述的光波导用膜,其中,该光波导用膜由对固化时产生收缩的材料进行固化而得到的固化物来构成,
在对于前述固化前的光波导用膜的前述式(1)和前述式(2)中,A满足下述式(3),
A=±(Rmax-Rmin)(N-1)P/4 (3)
上述式(3)中,Rmax、Rmin分别为1以上的任意实数,并且Rmax>Rmin;此外,N满足下述式(5),P为正实数,
N=N0+2-2n (5)
上述式(5)中,N0为前述芯部的总数;n为前述并列而设置的多个芯部中,由外侧开始的配置顺序。
5.如权利要求2所述的光波导用膜,其中,该光波导用膜由对固化时产生收缩的材料进行固化而得到的固化物来构成,
在对于前述固化前的光波导用膜的前述式(1)和前述式(2)中,B满足下述式(4),
B=±(Rmax+Rmin)(N-1)P/4 (4)
上述式(4)中,Rmax、Rmin分别为1以上的任意实数,并且Rmax>Rmin;此外,N满足下述式(5),P为正实数,
N=N0+2-2n (5)
上述式(5)中,N0为前述芯部的总数;n为在前述并列而设置的多个芯部中,由外侧开始的配置顺序。
6.如权利要求4或5所述的光波导用膜,其中,对于前述多个芯部而言,前述式(3)和前述式(4)中的Rmax互为相同,并且Rmin也互为相同。
7.如权利要求4或5所述的光波导用膜,其中,该光波导用膜用于与连接对象的连接中,所述连接对象具有与前述多个芯部分别进行光学连接的多个受光部,
在前述式(3)和前述式(4)中,P为前述多个受光部的间隔。
8.如权利要求4或5所述的光波导用膜,其中,对于前述多个芯部而言,前述式(3)和前述式(4)中的P互为相同。
9.如权利要求1或2所述的光波导用膜,其中,前述多个芯部由M条的芯部构成,M为3以上的整数;
在前述M条的芯部中,在垂直于前述X方向的Y方向上相邻的芯部间的间隔存在M-1个;
前述M-1个间隔的比率在前述光波导区域整体上是固定值。
10.如权利要求1或2所述的光波导用膜,其中,前述芯部的光路相对于前述X方向的倾斜角度,在前述至少一部分区域中沿着前述X方向连续地变化。
11.如权利要求1或2所述的光波导,其中,前述芯部间的间隔,在前述至少一部分区域中沿着前述X方向连续地进行变化。
12.如权利要求1或2所述的光波导用膜,其中,前述芯部间的间隔,在前述至少一部分区域中沿着前述X方向进行周期性变化。
13.如权利要求1或2所述的光波导用膜,其中,前述芯部的光路相对于前述X方向的倾斜角度为1°以下。
14.如权利要求1或2所述的光波导用膜,其中,还具有对准图案,该对准图案含有沿着前述X方向形成的多个对准标记。
15.如权利要求14所述的光波导用膜,其中,前述对准图案形成于与前述多个芯部相同的层内。
16.如权利要求14所述的光波导用膜,其中,前述对准图案还具有线状图案,该线状图案用于划分含有前述多个芯部的区域。
17.如权利要求1或2所述的光波导用膜,其中,前述芯部是以第一降冰片烯类材料作为主材料来构成,前述包覆部是以第二降冰片烯类材料作为主材料来构成,前述第二降冰片烯类材料具有低于前述第一降冰片烯类材料的光折射率。
18.如权利要求1所述的光波导用膜,其中,前述光波导用膜是在前述Y方向上进行切断后使用,
在切断该光波导用膜的预定切断区域中,位于相邻的前述多个芯部间的前述包覆部的宽度,在该预定切断区域的前述X方向的一端侧与另一端侧之间连续进行变化。
19.如权利要求18所述的光波导用膜,其中,在前述预定切断区域中的前述包覆部的宽度,是从前述一端侧向另一端侧连续地逐渐增加。
20.如权利要求18所述的光波导用膜,其中,在前述预定切断区域中的前述包覆部宽度的最小值W1与最大值W2的比W2/W1是1.01~1.1。
21.如权利要求18所述的光波导用膜,其中,前述预定切断区域断续地存在于前述光波导用膜的X方向上。
22.如权利要求18所述的光波导用膜,其中,具有多个前述包覆部。
23.如权利要求18所述的光波导用膜,其中,前述各包覆部的宽度的变化比率是固定值。
24.一种层叠型光波导用膜,其特征在于,层叠权利要求1至23中任一项所述的光波导用膜而成。
25.一种光波导,其特征在于,具有权利要求1至23中任一项所述的光波导用膜。
26.如权利要求25所述的光波导,其中,在前述光波导用膜的至少单面上设置包覆层而成。
27.一种光波导集合体,具有:在XY平面上沿着X方向延伸的同时,在垂直于前述X方向的Y方向上并列而设置的多个带状芯部;以及邻接于该多个芯部的侧面而设置的多个带状包覆部,
并且,该光波导集合体由对固化时伴随有收缩的材料进行固化而得到的固化物来构成,通过沿着长度方向对前述多个包覆部中的至少一个进行切断,能够制造出多个光波导,其特征在于,
在前述多个包覆部中,分别存在随着向X方向前进宽度进行连续变化的变化部分,并且,在前述多个包覆部中,设置有与前述XY平面的X轴平行的带状切断区域,
在前述多个包覆部中,从其任意的X坐标下的前述包覆部的宽度减去前述切断区域宽度后的长度在前述多个包覆部间的相互比率,在前述变化部分的整体中是固定值。
28.如权利要求27所述的光波导集合体,其中,前述多个切断区域的宽度互为相同。
29.如权利要求27所述的光波导集合体,其中,前述多个切断区域的宽度是用于切断该光波导集合体的切断装置的切断宽度以上。
30.如权利要求27所述的光波导集合体,其中,前述切断区域的宽度是固定值,并与X方向的位置无关。
31.如权利要求27所述的光波导集合体,其中,前述多个切断区域设置在所有的前述多个包覆部上,或者,按一定的周期间歇性地设置在前述多个包覆部中。
32.如权利要求27所述的光波导集合体,其中,前述多个芯部的形状和配置相对于X轴呈线对称关系;
在前述固化前的前述多个芯部中,对位于从X轴向Y的正侧的一个芯部而言,当构成该芯部的两条轮廓线中位于前述X轴侧的轮廓线的Y坐标由X的函数fa(X)来表示,并且,位于前述X轴相反侧的轮廓线的Y坐标由X的函数fb(X)来表示时,
前述函数fa(X)满足下述式(7),前述函数fb(X)满足下述式(8),
fa(X)>{(N′-1/2)P+N′W}Rmax (7)
fb(X)<{(N′+1/2)P+N′W}Rmin (8)
在上述式(7)和上述式(8)中,N′是以X轴作为起点计数前述一个芯部时的配置顺序,当前述芯部的条数为奇数时,配置顺序N′是以中心的芯部作为N′=0而起算的整数,当前述芯部的条数为偶数时,配置顺序N′是以最内侧的芯部作为N′=0.5而起算的半整数;P、W、Rmax和Rmin,在前述多个芯部间分别相同;P是切断该光波导集合体所得到的前述光波导宽度的设定值;W是用于切断该光波导集合体的切断装置的切断宽度;Rmax和Rmin是1以上的任意实数,并且Rmax>Rmin。
33.如权利要求32所述的光波导集合体,其中,前述式(7)和前述式
(8)中的Rmax和Rmin,分别为前述固化时伴随有收缩的材料的收缩前的尺寸相对于收缩后的尺寸的倍率,Rmax是前述倍率的个体差异范围中的最大值,Rmin是前述倍率的个体差异范围中的最小值。
34.如权利要求32所述的光波导集合体,其中,前述函数fa(X)和前述函数fb(X)分别是正弦函数或余弦函数。
35.如权利要求32所述的光波导集合体,其中,前述函数fa(X)满足下述式(9-1),前述函数fb(X)满足下述式(10-1),
fa(X)=Acos(2πX/L)+B-C/2 (9-1)
fb(X)=Acos(2πX/L)+B+C/2 (10-1)
上述式(9-1)和上述式(10-1)中,A、B和L分别为任意实数;C为任意的正实数。
36.如权利要求32所述的光波导集合体,其中,前述函数fa(X)满足下述式(9-2),前述函数fb(X)满足下述式(10-2),
fa(X)=Asin(2πX/L)+B-C/2 (9-2)
fb(X)=Asin(2πX/L)+B+C/2 (10-2)
上述式(9-2)和上述式(10-2)中,A、B和L分别为任意的实数;C为任意的正实数。
37.如权利要求35或36所述的光波导集合体,其中,在前述式(9-1)、前述式(9-2)、前述式(10-1)和前述式(10-2)中,L和C在前述多个芯部之间分别相同,并且,A和B在前述多个芯部间分别互为不同。
38.如权利要求35或36所述的光波导集合体,其中,在对于前述固化前的该光波导集合体的前述式(9-1)、前述式(9-2)、前述式(10-1)和前述式(10-2)中,A满足下述式(11),
A=(Rmax-Rmin)(P+W)N′/2 (11)
上述式(11)中,N′、P、W、Rmax和Rmin的定义与前述式(7)和前述式(8)中的N′、P、W、Rmax和Rmin的定义相同。
39.如权利要求35或36所述的光波导集合体,其中,在对于前述固化前的该光波导集合体的前述式(9-1)、前述式(9-2)、前述式(10-1)和前述式(10-2)中,B满足下述式(12),
B=(Rmax+Rmin)(P+W)N′/2 (12)
上述式(12)中,N′、P、W、Rmax和Rmin的定义与前述式(7)和前述式(8)中的N′、P、W、Rmax和Rmin相同。
40.如权利要求32所述的光波导集合体,其中,具有沿着前述X轴以任意的间隔排列的多个对准标记。
41.如权利要求40所述的光波导集合体,其中,前述多个对准标记分别设置于前述多个芯部集合而成的束的外侧双方,
前述各对准标记,分别隔着前述束成对而设置。
42.如权利要求40所述的光波导集合体,其中,前述各对准标记由与前述芯部相同的材料来构成。
43.如权利要求27所述的光波导集合体,其中,在设置有前述切断区域的前述包覆部中,具有在连接该包覆部宽度的中点而成的中间线上设置的对准线。
44.如权利要求27所述的光波导集合体,其中,前述芯部是以第一降冰片烯类材料作为主材料来构成,前述包覆部是以第二降冰片烯类材料作为主材料来构成,所述第二降冰片烯类材料具有低于前述第一降冰片烯类材料的光折射率。
45.一种光布线,其特征在于,具有沿着设置有前述切断区域的前述带状包覆部切断权利要求27至44中任一项所述的光波导集合体所得到的光波导。
46.一种光布线,其特征在于,具有权利要求25或26所述的光波导。
47.一种光电混合基板,其特征在于,将电布线和权利要求45或46所述的光布线混合搭载于基板上而成。
48.一种电子设备,其特征在于,具有权利要求25或26所述的光波导。
49.一种电子设备,其特征在于,具有权利要求47所述的光电混合基板。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110720 |