[发明专利]形成聚合物光波导管的聚酰亚胺层的方法

说明书

本发明涉及形成聚合物光波导管的聚酰亚胺层的方法，特别是，本发明涉及一种其中聚合物光波导管的聚酰亚胺层的厚度可被控制，而不改变聚酰亚胺层的组合物中聚酰亚胺前体的含量的方法。

光波导管的组成为由具有n₁折射系数的电介质制成的核心层和由具有n₂折射率的电介质制成的包绕核心层的包层。这里，折射系数n₁大于折射系数n₂。当光入射进光波导管时，由于核心层和包层之间折射率的差异，入射光沿着光波导管发生完全折射，从而使光线在具有较高折射率的核心层中传播。

下面将描述制造光波导管的总的方法。

在一个基质上形成一个下包层之后，在该下包层上形成一个核心层。然后，在该核心层上形成一个光刻胶层，并且光刻胶图形是通过曝光和显影而制备的。使用该光刻胶图形作为蚀刻掩模对该核心层进行蚀刻，然后在该图形化的核心层上形成一个上包层，得到光波导管。

在使用聚酰亚胺形成包层和核心层的情况下，通常将聚酰亚胺前体组合物旋转涂覆在基质上并干燥。而且，为了满足光波导条件，这是由包层和核心层材料之间的折射率差异决定的，必须将包层和核心层的厚度控制在预先确定的范围内。

包层和核心层的厚度可通过改变聚酰亚胺组合物总的粘度来控制。也就是说，聚酰亚胺组合物的粘度越低，该组合物形成的聚酰亚胺层的厚度越小。

聚酰亚胺组合物的粘度是由聚酰亚胺前体的含量，聚酰亚胺前体的分子量，以及在聚酰亚胺中所使用的溶剂的种类决定的。在常规的方法中，为了降低聚酰亚胺组合物的粘度，而降低了聚酰亚胺前体的含量。

但是，在上述方法中，当聚酰亚胺前体的含量降低时，在聚酰亚胺组合物中含有的溶剂的相对量就升高。结果，在焙烧之后聚酰亚胺层的皱缩就很严重。而且，在制造具有多层结构的光波导管中形成多个聚酰亚胺层的情况下，溶剂渗入事先形成的下聚酰亚胺层中，因而在焙烧前后聚酰亚胺层会发生大的体积变化，造成聚酰亚胺层的严重缺陷。

本发明的目的是提供一种形成聚合物光波导管的聚酰亚胺层的方法，其中，聚酰亚胺层的厚度可被控制，而不改变聚酰亚胺前体的含量。

为达到本发明的目的，本发明提供了一种形成聚合物光波导管的聚酰亚胺层的方法，包括如下步骤：

(a)将含有一种聚酰胺酸和一种溶剂的聚酰亚胺前体组合物进行加

   热；和

(b)将该聚酰亚胺前体组合物涂覆在一个基质上，并将产物干燥和酰

   亚胺化。

优选步骤(a)中的热处理是在50-100℃进行5-13小时，并且在步骤(b)中酰亚胺化是通过从50℃逐步加热至400℃来达到的。附图简要说明

通过参照附图对优选实施方案的详细描述，本发明的上述目的和优点将显而易见，其中：

图1是显示聚酰亚胺前体组合物在热处理期间的粘度变化的图。优选实施方案描述

在本发明的形成聚酰亚胺层的方法中，在一个预先确定的热处理过程中，聚酰亚胺前体组合物的粘度通过改变聚酰亚胺前体的分子量而被保持在一个预先确定的范围内，而组合物中聚酰亚胺前体的含量被保持在一个预先确定的水平。

也就是说，将聚酰胺酸在50-100℃加热5-13小时，从而使相对于单体聚合形成聚酰胺酸的逆反应，即聚酰胺酸分解的反应加速，产生一种比以前具有较小分子量的聚酰胺酸。结果，该组合物的粘度被降低，而没有降低组合物中聚酰亚胺前体的含量，从而使聚酰亚胺层的厚度降低。

下面将描述本发明的形成聚酰亚胺层的方法。

通过将一种溶剂加入一种聚酰胺酸中来制备一种聚酰亚胺前体组合物。然后，将该聚酰亚胺前体组合物在50-100℃加热5-13小时。如果加热温度低于50℃，聚酰亚胺层的部分分解成单体的速度不快，因而分子量的降低不足。同时，如果加热温度高于100℃，由于聚酰胺酸的过度分解使聚酰亚胺前体自身的含量不利地减少。

在聚酰亚胺前体组合物经历热处理之后，将其涂覆在一个基质上并干燥。然后，将得到的结构进行酰亚胺化，得到一个聚酰亚胺层。这里，酰亚胺化是通过在50℃至400℃的温度范围内逐步加热来进行的。

下文将通过实施例描述本发明。但是，这些实施例只是为了说明的目的，不是为了限制本发明的范围。实施例1

将57.35克的N，N-二甲基乙酰胺加入17.2克的具有下述式(1)表示的重复单元的聚酰胺酸中，并加热至80℃。

将热处理过的聚酰胺酸组合物旋转涂覆在一个硅基底上并干燥。将这样得到的硅基底逐步加热至350℃，使聚酰亚胺前体酰亚胺化，从而形成聚酰亚胺层。