一種基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導的微反射鏡制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基芐酯共聚物光波導的微反射鏡的制作方法，其先在基板表面鍍上銅膜，然后在銅膜表面形成SU?8膠下包層，在SU?8膠下包層上形成聚甲基苯基硅烷?聚甲基丙烯基芐酯層后，經(jīng)紫外曝光形成光波導芯層結構，再在芯層上形成SU?8膠上包層，使用90度V形倒角的金剛石砂輪刀片沿垂直于光波導的方向切割，在光波導的端面形成45°微反射鏡結構，最后通過腐蝕液將微反射鏡下的銅膜腐蝕后，得到剝離下的微反射鏡；整個工藝過程簡單、可控，制得的微反射鏡具有較低的反射損耗。
【專利說明】
一種基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導的微反射鏡制作方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及高分子微反射鏡領域，具體涉及基于一種微反射鏡的簡易制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代通訊的迅猛發(fā)展，人們對光學通訊系統(tǒng)微型化、輕量化和集成化的要求越來越高，在現(xiàn)代微細加工技術的推動下，微光學系統(tǒng)與微機電系統(tǒng)相互融合，產(chǎn)生了新型的微光機電系統(tǒng)(Micro-Opto-Electro-Mechanical System, M0EMS)。
[0003]在微光機電系統(tǒng)中，微反射鏡是一類重要元件，可用于光互連和光開關器件，很大程度上決定了整個系統(tǒng)性能的好壞。
[0004]基于高分子材料的微反射鏡具有廉價、易于校準、與微機電系統(tǒng)的制作兼容的優(yōu)點，其在微光機電系統(tǒng)中的應用受到了廣泛關注。
[0005]現(xiàn)有的微反射鏡制作方法較為復雜，一般都是在薄膜制備、光波導制備的基礎上，經(jīng)過一系列復雜工藝來實現(xiàn)?，F(xiàn)有的微反射鏡制備方法有激光蝕刻法、反應離子蝕刻法和質子束刻寫法等，這些方法使用的設備昂貴，且工藝過程繁瑣、工藝參數(shù)復雜，這就給微反射鏡的制備帶來了很大的難度。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種微反射鏡的簡易制備方法，其工藝過程簡單、可控、且使用的設備成本低。
[0007]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案為:基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基芐酯共聚物光波導的微反射鏡的制作方法，其特征在于以下步驟:
(1)選取表面為光學水平面的耐腐蝕基板，清洗，在100°C以上加熱烘干，除去表面水分；
(2)在基板的一側表面上鍍上一層銅膜；
(3)在銅膜表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長紫外光曝光和后烘處理后，形成化學和熱穩(wěn)定的SU-8膠下包層；
(4)在SU-8膠下包層表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層，加熱蒸除溶劑；
(5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層上覆蓋遮光板，經(jīng)紫外光曝光，形成光波導芯層結構；
(6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長紫外光曝光和后烘處理后，形成化學和熱穩(wěn)定的SU-8膠上包層；
(7)在垂直于光波導的方向，使用裝配有90度V形倒角金剛石砂輪刀片的劃片機切割光波導，在光波導的端面形成45°微反射鏡結構；
(8)將微反射鏡下的銅膜通過三氯化鐵腐蝕液腐蝕、去除，將微反射鏡從基板表面剝離。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點在于:1)本發(fā)明方法的工藝流程簡單、可控，工藝成本低，適宜推廣。
[0009]2)本發(fā)明方法分別使用SU-8膠層和聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層作為包層和芯層，在形成SU-8膠包層時使用360nm以上波長紫外光曝光，在形成光波導芯層時，使用光漂白法對聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層紫外光照，由于SU-8膠對360nm以上波長紫外光敏感，在固化后化學和物理性質穩(wěn)定，而聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯對350nm以下的紫外光敏感，這一工藝過程有效地避免了芯層和包層形成時紫外光照的相互干擾。
[0010]3)使用90度V形倒角金剛石砂輪切割形成45°微反射鏡，反射鏡表面細膩、均勻，具有較低的插入損耗。
【附圖說明】
[0011]
圖1為制備得到的微反射鏡的結構示意圖；
圖2為圖1的剖視結構示意圖。
[0012]
【具體實施方式】:
以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0013]本發(fā)明提出的基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基芐酯共聚物光波導的微反射鏡的制作方法，包括以下步驟:
(I)選取表面為光學水平面的耐腐蝕基板，清洗，在100°C以上加熱烘干，除去表面水分；
在本實施例中，基板采用尺寸為40毫米X 40毫米，1.6毫米厚度的耐腐蝕FR-4基板。
[0014]在本實施例中，對基板進行清洗，然后加熱烘干的具體過程為:1.將基板浸入硫酸和雙氧水的混合溶液中，浸泡I小時；2.待浸泡完成后，將基板取出并浸入丙酮中，用超聲波清洗20分鐘;3.待清洗完成后，將基板取出并浸入甲醇中，用超聲波清洗5分鐘;4.待清洗完成后，將基板取出并浸入異丙醇中，用超聲波清洗5分鐘;5.將清洗干凈的基板放入烘箱中，以120 °C恒溫烘烤20分鐘。
[0015](2)采用真空濺射法在基板表面淀積一層銅膜，濺射條件為:銅靶純度99.99%，真空度3 X 10—3Pa，工作氣體為氬氣，氬氣純度99.9%，銅靶與基片的距離40mm，濺射功率128W，濺射時間30分鐘。
[0016](3)在銅膜表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長紫外光曝光和后烘處理后，形成化學和熱穩(wěn)定的SU-8膠下包層。
[0017]在本實施例中，SU-8膠下包層的旋涂分為兩個階段，第一階段的轉速為800轉/分，保持15s;第二階段的轉速為1500轉/分，保持60s。
[0018]在本實施例中，下包層采用水平熱板前烘，溫度850C，時間45分鐘；曝光采用360nm以上波長紫外光接觸式，曝光時間為8分鐘，對應的曝光劑量為400mJ/cm2;后烘采用水平熱板后烘，溫度85 °C，時間80分鐘。
[0019](4)在SU-8膠下包層表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層，加熱蒸除溶劑。
[0020]在本實施例中，將聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯共聚物溶解于丙酮溶劑，配置成質量百分比濃度為40%的聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯溶液，將此溶液旋涂在SU-8膠下包層表面，旋涂分為兩個階段，第一階段的轉速為600轉/分，保持15s;第二階段的轉速為1000轉/分，保持60s。
[0021 ]在本實施例中，蒸除溶劑在水平熱板上進行，以65°C恒溫烘烤20分鐘。
[0022](5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層上覆蓋遮光板，經(jīng)紫外光曝光，形成光波導芯層結構。
[0023]在本實施例中，將特征寬度為45μπι的掩模覆蓋在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層上，置于紫外光下曝光10分鐘，形成光波導芯層結構。
[0024](6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長紫外光曝光和后烘處理后，形成化學和熱穩(wěn)定的SU-8膠上包層。
[0025]在本實施例中，SU-8膠上包層的旋涂分為兩個階段，第一階段的轉速為800轉/分，保持15s;第二階段的轉速為1500轉/分，保持60s。
[0026]在本實施例中，上包層采用水平熱板前烘，溫度85°C，時間45分鐘；曝光采用360nm以上波長紫外光接觸式，曝光時間為8分鐘，對應的曝光劑量為400mJ/cm2;后烘采用水平熱板后烘，溫度85 °C，時間5分鐘。
[0027](7)在垂直于光波導的方向，使用裝配有90度V形倒角金剛石砂輪刀片的劃片機切割光波導，加工速度為300mm/s，砂輪轉速為40000r/min，在光波導的一端形成45°微反射鏡結構。
[0028](8)將連帶基板的微反射鏡置于濃度35%的三氯化鐵腐蝕液中，對微反射鏡下的銅膜進行腐蝕，實際腐蝕時可對三氯化鐵溶液加攪拌，以增快腐蝕速度，3小時后即可將微反射鏡從基板表面剝離。在圖1和圖2中，I指代SU-8膠上下包層，2指代甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層，3指代光波導芯層。
[0029]對上述方法制備的45°微反射鏡的反射損耗進行測試。在測量系統(tǒng)中使用850nm波長的光源，輸入端使用纖芯直徑50μπι的石英多模光纖，檢測端使用纖芯直徑ΙΟΟμπι、數(shù)值孔徑0.29的石英多模光纖，通過同一根光波導中制作微反射鏡后的插入損耗減去制作微反射鏡前插入損耗的差，得到45°微反射鏡的反射損耗約為0.87dB，對應的耦合效率為82%。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發(fā)明權利要求的保護范圍當中。
【主權項】
1.一種基于聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯基芐酯共聚物光波導的微反射鏡的制作方法，其特征在于以下步驟: (1)選取表面為光學水平面的耐腐蝕基板，清洗，在100°c以上加熱烘干，除去表面水分； (2)在基板的一側表面上鍍上一層銅膜； (3)在銅膜表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長紫外光曝光和后烘處理后，形成化學和熱穩(wěn)定的SU-8膠下包層； (4)在SU-8膠下包層表面旋涂聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層，加熱蒸除溶劑； (5)在聚甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層上覆蓋遮光板，經(jīng)紫外光曝光，形成光波導芯層結構； (6)在曝光后的甲基苯基硅烷-聚甲基丙烯基芐酯層表面旋涂SU-8膠，經(jīng)前烘、360nm以上波長紫外光曝光和后烘處理后，形成化學和熱穩(wěn)定的SU-8膠上包層； (7)在垂直于光波導的方向，使用裝配有90度V形倒角金剛石砂輪刀片的劃片機切割光波導，在光波導的端面形成45°微反射鏡結構； (8)將微反射鏡下的銅膜通過三氯化鐵腐蝕液腐蝕、去除，將微反射鏡從基板表面剝離。
【文檔編號】G03F7/42GK105974744SQ201610351208
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】何磊, 黃秋月, 朱秀芳
【申請人】淮陰工學院