CN108139539A - Gi型光波导的制造方法 - Google Patents
Gi型光波导的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108139539A CN108139539A CN201680061190.5A CN201680061190A CN108139539A CN 108139539 A CN108139539 A CN 108139539A CN 201680061190 A CN201680061190 A CN 201680061190A CN 108139539 A CN108139539 A CN 108139539A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- core
- uncured
- formula
- compound
- silicon compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/138—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using polymerisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00663—Production of light guides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00663—Production of light guides
- B29D11/00673—Supports for light guides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F230/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
- C08F230/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal
- C08F230/08—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon
- C08F230/085—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon the monomer being a polymerisable silane, e.g. (meth)acryloyloxy trialkoxy silanes or vinyl trialkoxysilanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F290/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
- C08F290/08—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated side groups
- C08F290/14—Polymers provided for in subclass C08G
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/04—Coating
- C08J7/042—Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2083/00—Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only, in the main chain, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
- B29L2011/0075—Light guides, optical cables
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
- C08J2383/04—Polysiloxanes
- C08J2383/07—Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
- C08J2483/04—Polysiloxanes
- C08J2483/07—Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12095—Graded
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
本发明提供一种光波导的制造方法,其具有下述工序:第1工序,将排出部前端的针状部刺入未固化的包层部;第2工序,一边从前述针状部排出未固化的材料、一边使前述针状部在前述未固化的包层部内移动,形成周围被前述未固化的包层部被覆了的未固化的芯部;第3工序,将前述针状部从前述未固化的包层部拔出;和第4工序,使前述未固化的包层部和前述未固化的芯部固化,前述未固化的包层部由至少包含(a)由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物构成的反应性有机硅化合物、和(b)式[3]表示的二(甲基)丙烯酸酯化合物的组合物形成,前述未固化的芯部由包含(x)前述反应性有机硅化合物和(y)式[4]表示的芳香族乙烯基化合物的组合物形成。
Description
技术领域
本发明涉及GI型光波导的制造方法,详细而言,涉及使用由特定的反应性有机硅化合物和二(甲基)丙烯酸酯化合物构成的聚合性组合物作为光波导形成材料的GI型光波导的制造方法。
背景技术
近年来,随着云计算的发展、智能手机使用者的增加,通信流量不断增加。因此,在被发送的信息数据集中的数据服务器中,产生庞大的电力使用量、进而接近处理量极限这样的问题显现,用于改善这些问题的技术进展成为当务之急。其中,作为可以对信息进行高密度并且高速处理的技术,积极研究了将服务器主板内的一部分电配线变更为光配线的、光电混载基板(也称为光电复合基板)这样的技术。
光电混载基板中,需要作为光传输路径的光波导,并且需要将电信号转变为光信号的光电转换元件。作为光电转换元件的光源,已知面发光激光器(VCSEL)、硅光子学这样的技术。特别是,通过CMOS、MEMS这样的半导体工艺的应用而发展的硅光子学近年来成为主流。因此,被传输的光的波长从VCSEL的波长850nm变化为硅光子学的波长1,310nm、波长1,550nm这样的长波长区域。
进一步,为了混载电配线,需要最大300℃左右的回流焊工序,光波导也需要具有该耐热性。
因此,光波导也需要为在上述长波长区域中为低传输损耗,并且具有300℃以上、优选为350℃以上的耐热性的光波导。作为可以形成这样的光波导的材料,公开了乙烯基系有机硅化合物(专利文献1)。
另外,光波导从其结构来看大致区分为阶跃折射率型(SI型)和渐变折射率型(GI型)这二种结构。关于以往的光波导,从其加工性的观点考虑利用了SI型。SI型在芯部与包层部形成明确的折射率的界面,通过其界面反射使光传输。另一方面,GI型具有芯中心的折射率最高,随着朝向外侧折射率逐渐减少的结构,由此仅在芯中心附近光被诱导而传输。因此GI型即使将芯彼此窄间距化也不发生串扰,被认为是理想的光波导形状。
作为在少数的GI型光波导的报道中使用的材料,已知特定的降冰片烯树脂和环氧化合物(专利文献2)。通过对该树脂的涂布膜照射光,可诱发光分解物和光固化性的环氧化合物的物质扩散,从而产生折射率梯度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-510159号公报
专利文献2:日本特开2012-198488号公报
专利文献3:国际公开2013/002013号小册子
发明内容
发明所要解决的课题
上述的GI型光波导的制造难度高,虽然提出了例如使用硅氧烷树脂组合物作为形成芯/包层的光固化性树脂,利用分配器(dispenser)在成为包层的光固化树脂中将成为芯的光固化树脂进行配线描绘的注射法,所谓Mosquito法(专利文献3)等,但其报道例有限。
另一方面,此前提出的GI型光波导中,例如上述专利文献2、专利文献3中具体提出的材料均为具有在长波长区域具有吸收的烃、环氧基的物质,存在近年来成为主流的在长波长区域的传输损耗变高这样的课题。另外,专利文献1中,仅公开了将空气用于包层层的SI型光波导,对于向GI型光波导的应用没有任何讨论。
如上所述,具有300℃以上、优选350℃以上的耐热性、即使在长波长区域也为低传输损耗的GI型光波导的制造方法此前没有报道,要求对其进行开发。
用于解决课题的手段
本发明人等为了达成上述目的而反复进行了深入研究,结果发现可以芯部的布局(layout)设计的自由度高、且以简单的方法制造耐热性高且长波长区域的光传输损耗低的GI型光波导的制造方法,所述制造方法使用组合了特定结构的反应性有机硅化合物和特定结构的二(甲基)丙烯酸酯化合物或芳香族乙烯基化合物的聚合性组合物作为光波导的包层材料或芯材料,从而完成了本发明。
即,对于本发明而言,作为第1观点,涉及一种光波导的制造方法,其具有下述工序:
第1工序,将排出部前端的针状部刺入未固化的包层部;
第2工序,一边从前述针状部排出未固化的材料、一边使前述针状部在前述未固化的包层部内移动,从而形成周围被前述未固化的包层部被覆了的未固化的芯部;
第3工序,将前述针状部从前述未固化的包层部拔出;和
第4工序,使前述未固化的包层部和前述未固化的芯部固化,
前述未固化的包层部是由包含(a)反应性有机硅化合物100质量份、和(b)式[3]表示的二(甲基)丙烯酸酯化合物1~200质量份的组合物形成的,所述(a)反应性有机硅化合物是由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物、或该二芳基硅酸化合物A与该烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物构成的,
前述未固化的芯部是由包含(x)反应性有机硅化合物100质量份、和(y)式[4]表示的芳香族乙烯基化合物0.1~100质量份的组合物形成的,所述(x)反应性有机硅化合物是由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物、或该二芳基硅酸化合物A与该烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物构成的。
(式中,Ar1和Ar2各自独立地表示可以被碳原子数1~6的烷基取代的苯基、可以被碳原子数1~6的烷基取代的萘基、或可以被碳原子数1~6的烷基取代的联苯基。)
Ar3-Si(OR1)aR2 3-a [2]
(式中,Ar3表示具有至少1个具有聚合性双键的基团的苯基、具有至少1个具有聚合性双键的基团的萘基、或具有至少1个具有聚合性双键的基团的联苯基,R1各自独立地表示甲基或乙基,R2表示甲基、乙基或乙烯基苯基,a表示2或3。)
(式中,R3和R4各自独立地表示氢原子或甲基,R5表示氢原子、甲基或乙基,L1和L2各自独立地表示碳原子数2~6的亚烷基,m和n表示0或正整数,且m+n为0~20。)
(式中,R6表示氢原子或甲基,L3表示单键、氢原子、氧原子、可以被苯基取代的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基、或可以包含醚键的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基,Ar4表示p+1价的芳香族烃残基,p各自独立地表示1或2,q表示1~3的整数(其中,L3表示氢原子时,q表示1,L表示单键或氧原子时,q表示2。)。)
作为第2观点,涉及第1观点所述的光波导的制造方法,在前述第3工序与前述第4工序之间,
反复实施作为一连串工序的前述第1工序、前述第2工序和前述第3工序,从而形成周围被前述未固化的包层部被覆了的2个以上的未固化的芯部。
发明的效果
本发明的光波导的制造方法可制造具有高折射率及即使在1,550nm这样的长波长区域光传输损耗也低这样的优异的光学特性,并且具有可耐受光电混载基板的制造工艺所需要的回流焊工序的高耐热性的、GI型光波导。
另外,本发明的光波导形成用组合物能利用简便的方法制造被认为制造难度高的GI型光波导,另外,不仅可制作多模(multimode)的GI型光波导,而且可制作单模(singlemode)的GI型光波导。
如上所述,通过本发明,可制造具有高耐热性和在长波长区域的非常高的透明性(低传输损耗)、能耐受光电混载基板上的实际使用的GI型光波导。
附图说明
图1为例示光波导的制造工序的图(其1)。
图2为例示光波导的制造工序的图(其2)。
图3为例示光波导的制造工序的图(其3)。
图4为例示光波导的制造工序的图(其4)。
图5为例示光波导的制造工序的图(其5)。
图6为例示通过本发明而制作的光波导(第1实施方式)的俯视图。
图7为沿图6的A-A线的截面图。
图8为沿图6的B-B线的截面图。
图9为例示通过本发明而制作的其他方式的光波导(第2实施方式)的俯视图。
图10为沿图9的E-E线的截面图。
图11为沿图9的F-F线的截面图。
图12为例示通过本发明而制作的其他方式的光波导(第3实施方式)的俯视图。
图13为沿图12的G-G线的截面图。
图14为沿图12的H-H线的截面图。
图15为表示制造例1中得到的反应性有机硅化合物(SC1)的1H NMR光谱的图。
图16为表示制造例2中得到的反应性有机硅化合物(SC2)的1H NMR光谱的图。
图17为表示实施例1中制作的光波导的由数字显微镜得到的观察结果(透射模式)的截面照片。
图18为表示实施例1中制作的光波导的出射近场图形的观察结果的截面照片。
图19为表示比较例1中制作的光波导的由数字显微镜得到的观察结果(透射模式)的截面照片。
图20为表示实施例2中制作的光波导的由数字显微镜得到的观察结果(透射模式)的截面照片。
图21为表示实施例3中制作的光波导的由数字显微镜得到的观察结果(透射模式)的截面照片。
具体实施方式
<<光波导的制造方法>>
本发明的光波导的制造方法具有下述工序:第1工序,将排出部前端的针状部刺入未固化的包层部;第2工序,一边从前述针状部排出未固化的材料、一边使前述针状部在前述未固化的包层部内移动,从而形成周围被前述未固化的包层部被覆了的未固化的芯部;第3工序,将前述针状部从前述未固化的包层部拔出;和第4工序,使前述未固化的包层部和前述未固化的芯部固化。
另外,本发明的制造方法中,可在前述第3工序与前述第4工序之间,反复实施作为一连串工序的前述第1工序、前述第2工序和前述第3工序,从而形成周围被前述未固化的包层部被覆了的2个以上的未固化的芯部后,实施使未固化的包层部和前述未固化的芯部固化的第4工序。
本发明的光波导的制造方法中,如后文所述,前述未固化的包层部由包含(a)由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物或该二芳基硅酸化合物A与该烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物构成的反应性有机硅化合物100质量份、和(b)式[3]表示的二(甲基)丙烯酸酯化合物1~200质量份的组合物(以下,也称为包层形成用组合物)形成,另外,前述未固化的芯部由包含(x)由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物或该二芳基硅酸化合物A与该烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物构成的反应性有机硅化合物100质量份、和(y)式[4]表示的芳香族乙烯基化合物0.1~100质量份的组合物(以下,也称为芯形成用组合物)形成。
以下,对于制造本发明的光波导的实际的一连串的步骤,详细说明其一个例子。
图1~图5为示例光波导的制造工序的一部分的图,有时将该制造工序称为注射法。
首先,在图1所示的工序中,准备支持体91。支持体91是在平面形状为近似矩形的底板92的周缘部以可拆装的状态配设平面形状为近似画框状的具有开口部93a的外框93的构件。作为底板92和外框93的各自的材料,可使用例如树脂(丙烯酸系等)、玻璃、硅、陶瓷、金属等。其中,底板92与外框93可以不使用相同材料。底板92的上表面优选平坦性高。
接下来,在图2所示的工序中,在支持体91的外框93内露出的底板92的上表面涂布规定的材料,均匀铺展,制作大致一定层厚的未固化的包层部19A。未固化的包层部19A可通过使用例如涂布装置(分配器等)、印刷装置等涂布后述的包层形成用组合物或者从开口部93a填充(注入)后述的包层形成用组合物来制作。另外,在未固化的包层部19A的材料(包层形成用组合物)中可含有例如炭黑等吸收光的原材料。
未固化的包层部19A的粘度例如可以为3,800mPa·s左右。另外,未固化的包层部19A的厚度可根据后述的芯部11~14的直径、制造条件等任意地确定,可优选数mm左右、更优选50~1000μm左右。
接下来,在图3所示的工序中,准备具有排出部94(具有排出部本体95和针状部96)的涂布装置(未图示),使准备的涂布装置(未图示)工作,将排出部94前端的针状部96的一部分刺入未固化的包层部19A(第1工序)。从支持体91的底板92的上表面至针状部96的前端部的高度H1可适当选择,例如可以为100~1000μm左右(未固化的包层部19A的层厚为数mm左右的情况)。
需要说明的是,涂布装置(未图示)包含CPU、内存等,通过设定程序,具有使排出部94相对于未固化的包层部19A沿X方向、Y方向及Z方向以规定的移动速度高精度地移动的功能。另外,对于针状部96而言,例如,截面形状为圆环状,涂布装置(未图示)具有以规定的排出压力从针状部96的圆环内排出规定的材料的功能。针状部96的圆环的内径可适当选择,例如可以为100~200μm左右。另外,针状部96的截面形状除了为圆环状以外,也可以是方形形状。涂布装置(未图示)例如可包含台式型涂布机器人、分配器等而构成。
接下来,在图4所示的工序中,操作涂布装置(未图示),一边从已刺入至未固化的包层部19A的针状部96排出作为形成未固化的芯部的材料的后述的芯形成用组合物,一边使针状部96在未固化的包层部19A内移动,形成未固化的芯部11A(第2工序)。需要说明的是,图4中,(A)为俯视图,(B)为沿(A)的C-C线的截面图。其中,(A)中省略了排出部94的图示。针状部96的移动方向可适当选择,此处作为一个例子,仅使其沿X方向移动。针状部96的移动速度可适当选择,例如可以为5~30mm/s左右。针状部96的排出压力可适当选择,例如可以为10~1,000kPa左右。
另外,未固化的芯部11A的粘度例如可以为80,800mPa·s左右。
通过分别根据形成未固化的芯部11A的材料(芯形成用组合物)、形成未固化的包层部19A的材料(包层形成用组合物)的性状(粘度等)来调整排出部94的移动速度、针状部96的排出压力、针状部96的圆环的内径,从而可形成例如截面形状为圆形、且在后述的固化后、越靠近中心部折射率越高、越靠近周边部折射率越低的芯部11。未固化的芯部11A的截面形状为圆形时的直径例如可以为5~200μm左右。
另外,也可一边排出芯形成用组合物、一边通过程序等改变排出部94的移动速度、针状部96的排出压力,从而形成直径部分性不同的芯部11(点尺寸变换)。
需要说明的是,也可通过根据未固化的芯部11A的材料(芯形成用组合物)、未固化的包层部19A的材料(包层形成用组合物)的性状(粘度等)来调整排出部94的移动速度、针状部96的排出压力,从而制作直径比针状部96的圆环的内径小的圆形(截面形状)的未固化的芯部11A。
这可通过下述方式实现:通过调整各材料的粘度、从针状部96排出更有粘性的未固化的芯部11A的材料,从而使针状部的圆环的内侧面与材料的摩擦力变大,由此,难以从圆环的内侧面附近排出前述材料,仅优先排出不与圆环的内侧面产生摩擦的圆环的中心部附近的前述材料。
在图4所示的工序中,示出了将形成有未固化的包层部19A的支持体91固定、使针状部96在未固化的包层部19A内移动从而形成未固化的芯部11A的例子。然而,不限于这样的方式,例如,也可将针状部96固定、使形成有未固化的包层部19A的支持体91移动从而形成未固化的芯部11A。
接下来,在图5所示的工序中,从图4所示的状态使排出部94沿Z方向移动,将针状部96从未固化的包层部19A拔出(第3工序)。然后,也可反复进行图3的工序的将针状部96向未固化的包层部19A的刺入、图4的形成未固化的芯部11A的工序、和图5的工序的将针状部96从未固化的包层部19A拔出,以与未固化的芯部11A并排设置的方式形成未固化的芯部12A、13A及14A。作为未固化的芯部12A、13A及14A的材料,与未固化的芯部11A同样地使用上述芯形成用组合物,但也可并用后述的其他芯部用的材料。相邻的芯部的间距例如可以为20~300μm左右。
如上所述,未固化的包层部19A具有适度的流动性(粘度),因此,即使将针状部96从未固化的包层部19A拔出,也不会残留拔出的痕迹,另外,在形成未固化的芯部11A、12A、13A及14A后,在与未固化的包层部19A间不形成界面。需要说明的是,图5中,(A)为俯视图,(B)为沿(A)的D-D线的截面图。其中,(A)中省略了排出部94的图示。
图5所示的工序之后(未图示),利用后述的规定的方法,即,照射光(紫外线等)而使未固化的芯部11A、12A、13A及14A、以及未固化的包层部19A固化,或者利用加热处理而使未固化的芯部11A、12A、13A及14A、以及未固化的包层部19A固化(第4工序)。在使用了仅通过光的照射无法完全固化的材料的情况下,可在照射光之后,进一步进行加热。
上述光固化的情况下,作为用于光照射的活性光线,可举出例如紫外线、电子束、X射线等。作为用于紫外线照射的光源,可使用太阳光线、化学灯、低压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯、氙灯、UV-LED等。另外,通过在光照射后、根据需要进行后烘烤,具体而言,使用加热板、烘箱等,通常于50~300℃进行1~120分钟加热,由此,可完成固化(聚合)。
上述热固化的情况下,作为其加热条件,没有特别限制,通常可从50~300℃、1~120分钟的范围内适当选择。另外,作为加热手段,没有特别限制,可举出例如加热板、烘箱等。
通过该固化工序,可使未固化的芯部11A、12A、13A及14A、以及未固化的包层部19A分别聚合固化,形成芯部11、12、13及14、以及包层部19(参照后述的图6~图8、光波导10)。需要说明的是,对于芯部11~14而言,分别地,在芯部11~14的内部不产生界面而连续且一体地形成,对于包层部19而言,在包层部19的内部不产生界面而一体地形成。
需要说明的是,虽然本方式中使用支持体91制造光波导,但支持体91并非必须。例如,可以在形成在集成电路内或印刷基板内的凹状的形状内制作未固化的包层部19A,也可制作该基板内的槽、狭缝作为支持体的替代。
另外,虽然本方式中示出了排出部94为1个系统的例子,但不限于这样的方式,也可从2个以上的排出部94同时地排出芯形成用组合物,同时形成2个以上的未固化的芯部(例如11A~14A)。
将通过上述的制造方法制作的光波导的一例示于图6~图8(第1实施方式)。
图6为例示本发明涉及的第1实施方式的光波导10的俯视图。图7为沿图6的A-A线的截面图。图8为沿图6的B-B线的截面图。
图6~图8中,光波导10表示在包层部19内并排设置有4通道(channel)的芯部11~14的具有GI(Graded-Index)型的折射率分布的光波导。需要说明的是,图6~图8中,作为一例,使包层部19的形状为立方体或长方体,将与立方体或长方体的底面的一边平行的方向作为X方向,将在立方体或长方体的底面内与X方向垂直的方向作为Y方向,将与X方向和Y方向垂直的方向(立方体或长方体的高度方向)作为Z方向(在以后的图中也同样)。
上述光波导10中,包层部19由上述包层形成用组合物的固化物构成,芯部11~14由上述芯形成用组合物的固化物构成。
芯部11~14分别为传输光的部分,例如由上述芯形成用组合物形成,即,由该芯形成用组合物的固化物构成。另外,芯部11~14可以全部由相同的材料形成,也可由其他的材料形成。作为上述芯形成用组合物以外的材料,可适当选择以丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、聚降冰片烯树脂等为主成分的材料等而使用。
如后文所述,对于芯部11~14而言,分别地,越靠近中心部折射率越高,越靠近周边部折射率越低。芯部11~14的中心部的各自的折射率例如可以为1.52~1.62左右。
对于芯部11~14而言,分别地,在芯部11~14的内部不产生界面而连续且一体地形成。此处,所谓界面,是指2个层相互接触时,在2个层之间形成的边界面(关于后述的包层部也同样)。芯部11~14的各自的截面形状例如可以为圆形。芯部11~14的各自的截面形状为圆形时的直径例如可以为5~200μm左右。芯部11~14中,相邻的芯部的间距例如可以为20~300μm左右。在各个芯部11~14中,距包层部19的底面的高度大致一定。即,芯部11~14分别与XY平面大致平行地形成。
需要说明的是,本申请中,所谓圆形,是指大致为圆形,并非表示严格的正圆。因此,可在不实质损害作为GI型的光波导的规定的效果的范围内偏离正圆。
包层部19以被覆芯部11~14的周围的方式形成。本发明的光波导中,包层部19由前述的包层形成用组合物形成,即,由该包层形成用组合物的固化物构成。该包层形成用组合物中,可含有例如炭黑等吸收光的原材料。通过在包层部19中分散炭黑等吸收光的原材料,从而能降低相邻的芯部间的串扰。尤其是在芯部的间距变窄时非常有利。
其中,包层部19需要由折射率低于芯部11~14的中心部的材料形成。包层部19的折射率例如可以为1.51~1.60左右。包层部19的截面形状例如可以为矩形。包层部19的厚度可根据芯部11~14的直径、制造条件等任意地确定,可优选数mm左右,更优选50~1000μm左右。需要说明的是,如通过前述的光波导10的制造工序的说明所明确的那样,包层部19一体地形成,在包层部19内不存在界面。
另外,将利用上述的制造方法制作的光波导的其他例子示于图9~图11(第2实施方式)。
本例是例示使芯部的一部分倾斜的斜坡型的光波导的例子,图9为例示第2实施方式涉及的光波导20的俯视图。图10为沿图9的E-E线的截面图。图11为沿图9的F-F线的截面图。
图9~图11中,光波导20是在包层部29内并排设置有4通道的芯部21~24的GI型的光波导。需要说明的是,芯部21~24及包层部29的材料、截面形状、功能等与前述的第1实施方式的芯部11~14及包层部19同样,因而省略详细的说明。
光波导10中,芯部11~14全部分别沿一个方向(与X方向大致平行的方向)形成为直线状,在光波导20中,芯部21~24分别以包含倾斜的部分(斜坡部分)的方式形成。即,芯部21~24分别包含弯曲的部分,并不是沿一个方向形成为直线状。需要说明的是,弯曲的部分可以弯成曲线(可以弯曲成弓形)。
更详细而言,光波导20的芯部21包含沿与X方向大致平行的方向形成为直线状的部分21a、弯曲的部分21b、沿相对于X方向朝向Z方向倾斜的方向形成为直线状的部分21c(斜坡部分)、弯曲的部分21d、和沿与X方向大致平行的方向形成为直线状的部分21e。
部分21a、21c及21e位于相互不同的直线上。部分21a与部分21e是距包层部29的底面的距离不同的不同层。但是,上述各部分是为了方便而将芯部21分割成2个以上的部分,芯部21是在芯部21的内部不产生界面而连续且一体地形成的。芯部22~24也为与芯部21同样的形状。
为了制造斜坡型的光波导,例如,在前述的图4所示的工序(第2工序)中,以一边改变距未固化的包层部的底面的垂直距离一边移动针状部96的方式对涂布装置(未图示)设定程序即可。即,若以使针状部96沿X方向移动的同时也沿Z方向移动的方式对涂布装置(未图示)设定程序,则可形成斜坡部分(部分21c)。X方向的移动速度与Z方向的移动速度可以考虑想要形成的斜坡部分(部分21c)的倾斜角度来适当设定。
需要说明的是,通过一边改变距未固化的包层部的侧面的水平距离一边移动针状部96,还可形成包含相对于XZ平面而言朝向Y方向倾斜的部分的芯部。进而,通过一边在改变距未固化的包层部的底面的垂直距离的同时、改变距侧面的水平距离,一边移动针状部96,由此,还可形成包含不仅相对于XY平面而言朝向Z方向倾斜、而且相对于XZ平面而言朝向Y方向倾斜的部分的芯部。总之,控制涂布装置(未图示),通过一边使针状部96沿任意的方向移动一边从针状部96排出规定的材料,从而能以简单的方法形成各种形状的芯部。
另外,在第2实施方式中,示出了将部分21a、21c及21e形成为直线状的例子,但部分21a、21c及21e也可形成为曲线状(也包含线圈(coil)状、螺旋(spiral)状、螺线(helix)状。以下相同)。部分21a、21c及21e即使为曲线状,也与直线状的情况同样地传输光线。或者,也可使直线状的部分和曲线状的部分混合存在。例如,可以将部分21a形成为直线状,将部分21c及21e形成为曲线状。另外,部分21a、21c及21e可以位于相同平面上,也可位于相互不同的平面上。
这样,在第2实施方式中,起到与第1实施方式同样的效果,即,在不产生界面而一体地形成的1个包层部内,形成包含与包层部的规定的面平行的芯部、相对于包层部的规定的面而言倾斜的芯部的斜坡型的光波导。
进而,将利用上述的制造方法制作的光波导的其他例子示于图12~图14(第3实施方式)。
本例是例示芯部彼此立体交叉的立体交叉型的光波导的例子,图12是例示第3实施方式涉及的光波导的俯视图。图13是沿图12的G-G线的截面图。图14是沿图12的H-H线的截面图。
图12~图14中,光波导30为在包层部39内形成有8通道的芯部31~38的GI型的光波导。需要说明的是,芯部31~38及包层部39的材料、截面形状、功能等与前述的第1实施方式的芯部11~14及包层部19同样,因而省略详细的说明。
光波导30中,芯部31~34全部分别沿一个方向(与Y方向大致平行的方向)形成为直线状。另一方面,芯部35~38分别以包含倾斜的部分(斜坡部分)的方式形成。即,芯部35~38分别包含弯曲的部分,并不是沿一个方向形成为直线状。需要说明的是,弯曲的部分可以弯成曲线(可以弯曲成弓形)。
更详细而言,光波导30的芯部35包含沿与X方向大致平行的方向形成为直线状的部分35a、弯曲的部分35b、沿相对于X方向而言朝向Z方向倾斜的(上升)方向形成为直线状的部分35c(斜坡部分)、弯曲的部分35d、沿与X方向大致平行的方向形成为直线状的部分35e、弯曲的部分35f、沿相对于X方向而言朝向Z方向倾斜的(下降)方向形成为直线状的部分35g(斜坡部分)、弯曲的部分35h、和沿与X方向大致平行的方向形成为直线状的部分35i。
部分35a、35c、35e及35g位于相互不同的直线上,部分35a和35i位于同一直线上。但是,部分35a和35i也可以不在同一直线上形成。部分35a和35i与部分35e是距包层部39的底面的距离不同的不同层。但是,上述各部分是为了方便而将芯部35分割成2个以上的部分,芯部35是在芯部35的内部不产生界面而连续且一体地形成的。芯部36~38也为与芯部35同样的形状。芯部35~38与芯部31~34立体交叉。
为了制造立体交叉型的光波导,例如,将第1实施方式的制造方法与第2实施方式的制造方法组合即可,但需要注意下述方面:应首先制作芯部31~34,然后制作芯部35~38。需要说明的是,与第2实施方式同样,通过控制涂布装置(未图示),一边使针状部96沿任意的方向移动,一边从针状部96排出规定的材料,从而可利用简单的方法形成各种形状的芯部。另外,与第2实施方式同样,部分35a、35c、35e、35g及35i可以形成为曲线状,直线状的部分和曲线状的部分也可混合存在。另外,部分35a、35c、35e、35g及35i可以位于相同平面上,也可位于相互不同的平面上。
这样,在第3实施方式中,形成在与第1实施方式同样地不产生界面而一体地形成的1个包层部内芯部彼此立体交叉的立体交叉型的光波导。
<包层形成用组合物>
上述包层形成用组合物是包含(a)反应性有机硅化合物100质量份、和(b)式[3]表示的二(甲基)丙烯酸酯化合物1~200质量份的组合物,所述(a)反应性有机硅化合物由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物、或二芳基硅酸化合物A与烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物构成。
更优选的是,相对于成分(a)100质量,配合成分(b)1~100质量份。
<(a)反应性有机硅化合物>
上述包层形成用组合物中使用的(a)反应性有机硅化合物为特定结构的二芳基硅酸化合物A与特定结构的烷氧基硅化合物B的缩聚物、或二芳基硅酸化合物A与烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物。前述缩聚物可通过在酸或碱的存在下将前述化合物A、化合物B及根据需要而使用的其他的聚合性化合物缩聚而得到。
<缩聚性化合物>
[二芳基硅酸化合物A]
前述二芳基硅酸化合物A为下述式[1]表示的化合物。
上述式[1]中,Ar1和Ar2各自独立地表示可以被碳原子数1~6的烷基取代的苯基、可以被碳原子数1~6的烷基取代的萘基、或可以被碳原子数1~6的烷基取代的联苯基。
作为Ar1和Ar2所表示的可以被碳原子数1~6的烷基取代的苯基,可举出例如苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、4-乙基苯基、4-异丙基苯基、4-叔丁基苯基、3,5-二甲基苯基、3,5-二乙基苯基、3,5-二异丙基苯基、2,4,6-三甲基苯基等。
作为Ar1和Ar2所表示的可以被碳原子数1~6的烷基取代的萘基,可举出例如1-萘基、2-萘基、4-甲基萘-1-基、6-甲基萘-2-基等。
作为Ar1和Ar2所表示的可以被碳原子数1~6的烷基取代的联苯基,可举出例如[1,1’-联苯]-2-基、[1,1’-联苯]-3-基、[1,1’-联苯]-4-基等。
作为上述式[1]表示的化合物的具体例,可举出二苯基硅烷二醇、二对甲苯基硅烷二醇、双(4-乙基苯基)硅烷二醇、双(4-异丙基苯基)硅烷二醇、二萘基硅烷二醇、双([1,1’-联苯]-4-基)硅烷二醇等,但不限于这些。
[烷氧基硅化合物B]
前述烷氧基硅化合物B为下述式[2]表示的化合物。
Ar3-Si(OR1)aR2 3-a [2]
上述式[2]中,Ar3表示具有至少1个具有聚合性双键的基团的苯基、具有至少1个具有聚合性双键的基团的萘基、或具有至少1个具有聚合性双键的基团的联苯基,R1各自独立地表示甲基或乙基,R2表示甲基、乙基或乙烯基苯基,a表示2或3。
作为Ar3所表示的具有至少1个具有聚合性双键的基团的苯基,可举出例如2-乙烯基苯基、3-乙烯基苯基、4-乙烯基苯基、4-乙烯基氧基苯基、4-烯丙基苯基、4-烯丙基氧基苯基、4-异丙烯基苯基等。
作为Ar3所表示的具有至少1个具有聚合性双键的基团的萘基,可举出例如4-乙烯基萘-1-基、5-乙烯基萘-1-基、6-乙烯基萘-2-基、4-烯丙基萘-1-基、5-烯丙基萘-1-基、6-烯丙基萘-2-基、4-烯丙基氧基萘-1-基、5-烯丙基氧基萘-1-基、8-烯丙基氧基萘-1-基、5-乙烯基氧基萘-1-基、5-异丙烯基萘-1-基等。
作为Ar3所表示的具有至少1个具有聚合性双键的基团的联苯基,可举出例如4’-乙烯基-[1,1’-联苯]-2-基、4’-乙烯基-[1,1’-联苯]-3-基、4’-乙烯基-[1,1’-联苯]-4-基、4’-乙烯基氧基-[1,1’-联苯]-4-基、4’-烯丙基-[1,1’-联苯]-4-基、4’-烯丙基氧基-[1,1’-联苯]-4-基、4’-异丙烯基-[1,1’-联苯]-4-基等。
作为上述式[2]表示的化合物的具体例,可举出例如三甲氧基(4-乙烯基苯基)硅烷、三乙氧基(4-乙烯基苯基)硅烷、(4-异丙烯基苯基)三甲氧基硅烷、二甲氧基(甲基)(4-乙烯基苯基)硅烷、二甲氧基双(4-乙烯基苯基)硅烷、三甲氧基(4-乙烯基-1-萘基)硅烷、三甲氧基(5-乙烯基-1-萘基)硅烷、三甲氧基(6-乙烯基-2-萘基)硅烷、三甲氧基(4’-乙烯基-[1,1’-联苯]-4-基)硅烷等,但不限于这些。
[其他的缩聚性化合物]
上述包层形成用组合物中使用的(a)反应性有机硅化合物可包含前述的二芳基硅酸化合物A、烷氧基硅化合物B以外的其他的缩聚性化合物。
作为其他的缩聚性化合物,没有特别限制,只要是上述化合物A及化合物B以外的水解性硅烷化合物等可与这些化合物缩聚的化合物即可。
作为其他的缩聚性化合物,可举出例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲氧基(甲基)硅烷、三甲氧基(乙烯基)硅烷、3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基(三甲氧基)硅烷、三甲氧基(苯基)硅烷、三甲氧基(1-萘基)硅烷、二甲氧基(二甲基)硅烷、二甲氧基(二苯基)硅烷、二甲氧基(甲基)(乙烯基)硅烷、3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基(二甲氧基)(甲基)硅烷、二甲氧基(甲基)(苯基)硅烷等。
[反应性有机硅化合物的优选例]
作为上述(a)反应性有机硅化合物,优选由二芳基硅酸化合物A与烷氧基硅化合物B的缩聚物(不包含其他的聚合性化合物的缩聚物)构成,特别优选为作为二芳基硅酸化合物A的二苯基硅烷二醇与作为烷氧基硅化合物B的下述式[2a]表示的化合物的缩聚物。
上述式[2a]中,R1表示与前述相同的含义。
[二芳基硅酸化合物A与烷氧基硅化合物B的配合比例]
上述的反应性有机硅化合物所使用的式[1]表示的二芳基硅酸化合物A、与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚反应涉及的配合摩尔比没有特别限制,从防止嵌段共聚物化的目的考虑,通常优选为二芳基硅酸化合物A:烷氧基硅化合物B=2:1~1:2的范围。更优选为在1.1:0.9~0.9:1.1之间配合的范围。
需要说明的是,在包含上述化合物A和化合物B以外的其他的缩聚性化合物作为缩聚性化合物的情况下,其配合比例没有特别限制,通常,优选相对于烷氧基硅化合物B而言为50摩尔%以下。
对于上述的二芳基硅酸化合物A及烷氧基硅化合物B而言,根据需要,可选择适当的化合物使用,另外,也可并用多种。这种情况下的摩尔比也是使二芳基硅酸化合物A与烷氧基硅化合物B的各自的总和之比成为上述的范围。
[酸或碱性催化剂]
式[1]表示的二芳基硅酸化合物A、与式[2]表示的烷氧基硅化合物B(及根据需要而使用的其他的缩聚性化合物)的缩聚反应可在酸或碱性催化剂的存在下合适地实施。
对于缩聚反应中使用的催化剂而言,只要溶解于后述的溶剂中、或均匀分散于后述的溶剂中即可,对其种类没有特别限制,根据需要可适当选择使用。
作为可使用的催化剂,例如,作为酸性化合物,可举出B(OR)3、Al(OR)3、Ti(OR)4、Zr(OR)4等;作为碱性化合物,可举出碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、铵盐、胺类等;作为氟化物盐,可举出NH4F、NR4F等。需要说明的是,此处,R为选自氢原子、碳原子数1~12的直链状烷基、碳原子数3~12的支链状烷基、碳原子数3~12的环状烷基中的一种以上的基团。
作为上述酸性化合物,可举出例如硼酸、三甲氧基硼、三乙氧基硼、三正丙氧基硼、三异丙氧基硼、三正丁氧基硼、三异丁氧基硼、三仲丁氧基硼、三叔丁氧基硼、三甲氧基铝、三乙氧基铝、三正丙氧基铝、三异丙氧基铝、三正丁氧基铝、三异丁氧基铝、三仲丁氧基铝、三叔丁氧基铝、四甲氧基钛、四乙氧基钛、四正丙氧基钛、四异丙氧基钛(四异丙醇钛)、四正丁氧基钛、四异丁氧基钛、四仲丁氧基钛、四叔丁氧基钛、四甲氧基锆、四乙氧基锆、四正丙氧基锆、四异丙氧基锆、四正丁氧基锆、四异丁氧基锆、四仲丁氧基锆、四叔丁氧基锆等。
作为上述碱性化合物,可举出例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡、氢氧化铵、氢氧化四甲基铵、氢氧化四丁基铵、三乙基胺等。
作为上述氟化物盐,可举出例如氟化铵、氟化四甲基铵、氟化四丁基铵等。
这些催化剂中,可优选使用的催化剂是选自四异丙氧基钛(四异丙醇钛)、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶及氢氧化钡中的一种以上。
关于催化剂的使用量,相对于上述二芳基硅酸化合物与烷氧基硅化合物的总质量而言,为0.01~10质量%,优选为0.1~5质量%。通过使催化剂的使用量为0.01质量%以上,从而使反应更良好地进行。另外,若考虑到经济性,以10质量%以下来使用就足够了。
[缩聚反应]
对于上述反应性有机硅化合物而言,烷氧基硅化合物的结构成为一个特征。本发明中可使用的烷氧基硅化合物中包含的反应性基团(聚合性双键)容易以自由基方式或离子(阴离子、阳离子)方式进行聚合,在聚合后(固化后)呈现高耐热性。
使这样的烷氧基硅化合物与二芳基硅酸化合物缩聚而制成耐热性高的有机硅化合物时,为了使生成物保持液体状态,需要在适度的聚合度终止反应。需要说明的是,本发明中使用的烷氧基硅化合物由于不会积极地发生水解,因此,与二芳基硅酸化合物的缩聚反应稳定,具有容易控制聚合度的特征。
烷氧基硅化合物与二芳基硅酸化合物的基于脱醇的缩聚反应虽然也可在无溶剂下进行,但也可将后述的甲苯等对烷氧基硅化合物为非活性的溶剂作为反应溶剂使用。在无溶剂的情况下,具有作为反应副产物的醇的馏出变得容易这样的优点。另一方面,使用反应溶剂的情况下,具有可使反应体系变得均匀,能进行更稳定的缩聚反应这样的优点。
反应性有机硅化合物的合成反应可如上所述地在无溶剂下进行,为了进一步均匀化,也可以使用溶剂。溶剂没有特别限制,只要是不与二芳基硅酸化合物及烷氧基硅化合物反应、且溶解其缩合物的溶剂即可。
作为这样的反应溶剂,可举出例如丙酮、甲基乙基酮(MEK)等酮类;四氢呋喃(THF)、1,4-二氧杂环己烷等醚类;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类;乙二醇、丙二醇、己二醇等二醇类;乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙基卡必醇、丁基卡必醇、二乙基溶纤剂、二乙基卡必醇等二醇醚类;N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等酰胺类等。这些溶剂可以单独使用一种,或者混合使用两种以上。这些中,优选甲苯。
上述包层形成用组合物中使用的(a)反应性有机硅化合物可通过在酸或碱性催化剂的存在下使式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B(及根据需要而使用的其他的缩聚性化合物)进行脱醇缩合而得到。从防止水分混入的目的考虑,反应优选在氮气等非活性气体气氛中进行。反应温度为20~150℃,更优选为30~120℃。
反应时间没有特别限制,只要是缩聚物的分子量增加结束、分子量分布稳定所需要的时间以上即可,更具体而言,为数小时~数天。
缩聚反应结束后,对得到的反应性有机硅化合物进行过滤,利用溶剂馏出等任意的方法进行回收,根据需要,优选适当进行纯化处理。
对于由通过这样的反应而得到的缩聚物构成的反应性有机硅化合物而言,基于凝胶渗透色谱(GPC)并按照聚苯乙烯换算测得的重均分子量Mw为500~10,000,分散度Mw(重均分子量)/Mn(数均分子量)为1.0~10。
<(b)二(甲基)丙烯酸酯化合物>
上述包层形成用组合物中包含的(b)二(甲基)丙烯酸酯化合物为下述式[3]表示的二氧杂环己烷化合物。需要说明的是,本说明书中,所谓(甲基)丙烯酸酯,是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯这两者。
上述式[3]中,R3和R4各自独立地表示氢原子或甲基,R5表示氢原子、甲基或乙基,L1和L2各自独立地表示碳原子数2~6的亚烷基,m和n表示0或正整数,且m+n为0~20。
作为L1和L2所表示的碳原子数2~6的亚烷基,可举出例如亚乙基、三亚甲基、甲基亚乙基、四亚甲基、1-甲基三亚甲基、2-甲基三亚甲基、1,1-二甲基亚乙基、五亚甲基、1-甲基四亚甲基、2-甲基四亚甲基、1,1-二甲基三亚甲基、1,2-二甲基三亚甲基、2,2-二甲基三亚甲基、1-乙基三亚甲基、六亚甲基、1-甲基五亚甲基、2-甲基五亚甲基、3-甲基五亚甲基、1,1-二甲基四亚甲基、1,2-二甲基四亚甲基、2,2-二甲基四亚甲基、1-乙基四亚甲基、1,1,2-三甲基三亚甲基、1,2,2-三甲基三亚甲基、1-乙基-1-甲基三亚甲基、1-乙基-2-甲基三亚甲基等。
式[3]表示的化合物中,对于m和n而言,优选m+n成为0~10的情况,更优选m+n成为0~5的情况。
作为上述式[3]表示的化合物的具体例,可举出例如2-(5-羟基甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-基)-2-甲基丙烷-1-醇二(甲基)丙烯酸酯、2-(5-甲基-5-羟基甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-基)-2-甲基丙烷-1-醇二(甲基)丙烯酸酯、2-(5-乙基-5-羟基甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-基)-2-甲基丙烷-1-醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性2-(5-乙基-5-羟基甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-基)-2-甲基丙烷-1-醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性2-(5-乙基-5-羟基甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-基)-2-甲基丙烷-1-醇二(甲基)丙烯酸酯等,但不限于这些。
另外,作为市售的产品,可合适地使用例如NKエステルA-DOG[新中村化学工业(株)制]等。
对于上述包层形成用组合物中包含的(b)二(甲基)丙烯酸酯化合物而言,可单独使用选自前述的二氧杂环己烷化合物中的至少一种,另外,也可混合使用两种以上。
需要说明的是,本发明的光波导形成用组合物可包含后述的(y)芳香族乙烯基化合物。
<芯形成用组合物>
上述芯形成用组合物为包含(x)反应性有机硅化合物100质量份、和(y)式[4]表示的芳香族乙烯基化合物0.1~100质量份的组合物,所述(x)反应性有机硅化合物由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物、或该二芳基硅酸化合物A与该烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物构成。
更优选的是,相对于成分(x)100质量,配合成分(y)0.1~25质量份。
<(x)反应性有机硅化合物>
对于上述芯形成用组合物中使用的成分(x)而言,可使用前述的包层形成用组合物中的<(a)反应性有机硅化合物>,上述成分(a)与成分(x)可使用相同的化合物,或者也可使用不同的化合物。
<(y)芳香族乙烯基化合物>
上述(y)芳香族乙烯基化合物为式[4]表示的化合物。
上述式[4]中,R6表示氢原子或甲基,L3表示单键、氢原子、氧原子、可以被苯基取代的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基、或可以包含醚键的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基,Ar4表示p+1价的芳香族烃残基,p各自独立地表示1或2,q表示1~3的整数(其中,L3表示氢原子时,q表示1,L3表示单键或氧原子时,q表示2。)。
作为L3所表示的可以被苯基取代的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基或可以包含醚键的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基中的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃,可举出例如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷等直链烷烃;2-甲基丙烷、2,2-二甲基丙烷等支链烷烃;环戊烷、环己烷等环状烷烃等,作为碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基,可举出从上述烷烃中除去1~3个氢原子而得到的烷基、烷烃二基、烷烃三基等。
作为这样的L3,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正己基、环己基、苄基、苯乙基、甲氧基甲基、乙氧基甲基、2-甲氧基乙基、亚甲基、亚乙基、三亚甲基、1-甲基亚乙基、丙烷-2,2-二基、四亚甲基、五亚甲基、2,2-二甲基三亚甲基、六亚甲基、3-甲基五亚甲基、环己烷-1,4-二基、二乙二醇残基(-CH2CH2OCH2CH2-)、三乙二醇残基(-(CH2CH2O)2CH2CH2-)、二丙二醇残基(-CH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2-)、氧基四亚甲基氧基、丙烷-1,1,1-三基、丙烷-1,1,3-三基、丁烷-1,2,4-三基、环己烷-1,3,5-三基等。
作为Ar4所表示的p+1价的芳香族烃残基,可举出从苯、萘等芳香族烃环中除去p+1个氢原子而得到的基团。
上述式[4]表示的化合物中,优选为L3表示氢原子、q表示1、p表示2的化合物。
作为上述式[4]表示的化合物的具体例,可举出例如苯乙烯、1-苯乙基-4-乙烯基苯、1-乙烯基萘、2-乙烯基萘、二乙烯基苯、二异丙烯基苯、二乙烯基萘、4,4’-二乙烯基联苯、双(4-乙烯基苯基)醚、1-乙烯基-2-(4-乙烯基苯氧基)苯、2,2-双(4-乙烯基苯基)丙烷、1,1,1-三(4-乙烯基苯氧基)丙烷等。
这些中,优选苯乙烯、1-乙烯基萘、二乙烯基苯、2,2-双(4-乙烯基苯基)丙烷,更优选二乙烯基苯。
本发明中使用的芯形成用组合物中,上述(y)芳香族乙烯基化合物可单独使用一种,另外也可混合使用两种以上。
<聚合引发剂>
对于上述包层形成用组合物而言,在聚合引发剂的存在下,通过光照射或加热,使(a)反应性有机硅化合物和(b)二(甲基)丙烯酸酯化合物中包含的聚合性双键反应,可得到固化物。
同样地,对于上述芯形成用组合物而言,在聚合引发剂的存在下,通过光照射或加热,使(x)反应性有机硅化合物中包含的聚合性双键与(y)芳香族乙烯基化合物中包含的聚合性双键反应,可得到固化物。
作为上述聚合引发剂,热聚合引发剂和光聚合引发剂均可使用。
作为热聚合引发剂,可举出例如偶氮类、有机过氧化物类等。
作为市售的偶氮系热聚合引发剂,可举出例如V-30、V-40、V-59、V-60、V-65、V-70[以上为和光纯药工业(株)制]等。
另外,作为市售的有机过氧化物系热聚合引发剂,可举出例如パーカドックス(注册商标)CH、パーカドックスBC-FF、パーカドックス14、パーカドックス16、トリゴノックス(注册商标)22、トリゴノックス23、トリゴノックス121、カヤエステル(注册商标)P、カヤエステルO、カヤブチル(注册商标)B[以上为化药アクゾ(株)制]、パーヘキサ(注册商标)HC、パークミル(注册商标)H、パーオクタ(注册商标)O、パーヘキシル(注册商标)O、パーヘキシルZ、パーブチル(注册商标)O、パーブチルZ[以上为日油(株)制]等,但不限于这些。
作为光聚合引发剂,可举出例如烷基苯酮类、二苯甲酮类、酰基氧化膦类、米蚩苯甲酰基苯甲酸酯类、肟酯类、四甲基秋兰姆单硫化物类、噻吨酮类等。
特别优选光裂解型的光自由基聚合引发剂。关于光裂解型的光自由基聚合引发剂,可举出最新UV固化技术(第159页,发行人:高薄一弘,发行商:(株)技术情报协会,1991年发行)中记载的光裂解型的光自由基聚合引发剂。
作为市售的光自由基聚合引发剂,可举出例如IRGACURE(注册商标)127、IRGACURE184、IRGACURE 369、IRGACURE 651、IRGACURE 500、IRGACURE 819、IRGACURE 907、IRGACURE784、IRGACURE 2959、IRGACURE CGI1700、IRGACURE CGI1750、IRGACURE CGI1850、IRGACURECG24-61、IRGACURE TPO、Darocur(注册商标)1116、Darocur 1173[以上为BASFジャパン(株)制]、ESACURE KIP150、ESACURE KIP65LT、ESACURE KIP100F、ESACURE KT37、ESACUREKT55、ESACURE KTO46、ESACURE KIP75[以上为ランベルティ社制]等。
添加聚合引发剂的情况下,聚合引发剂可单独使用一种,或者混合使用两种以上。另外,作为其添加量,相对于(a)反应性有机硅化合物100质量份或(x)反应性有机硅化合物100质量份而言,为0.1~20质量份,进一步优选为0.3~10质量份。
<(c)硫化合物>
在上述包层形成用组合物以及上述芯形成用组合物中,除了前述的(a)成分及(b)成分[或(x)成分及(y)成分]以外,还可包含作为(c)成分的选自硫醇化合物和二硫醚化合物中的至少一种硫化合物。
[硫醇化合物]
本发明中可使用的(c)成分中,作为硫醇化合物,可举出例如巯基乙酸甲酯、3-巯基丙酸甲酯、3-巯基丙酸4-甲氧基丁酯、3-巯基丙酸2-乙基己酯、3-巯基丙酸正辛酯、3-巯基丙酸硬脂基酯、1,4-双(3-巯基丙酰基氧基)丁烷、1,4-双(3-巯基丁酰氧基)丁烷、三羟甲基乙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丁酸酯)、三(2-(3-巯基丙酰基氧基)乙基)异氰脲酸酯、三(2-(3-巯基丁酰氧基)乙基)异氰脲酸酯等巯基羧酸酯类;乙硫醇、1,2-二巯基乙烷、1,3-二巯基丙烷、叔丁基硫醇、正十二烷硫醇、叔十二烷硫醇等巯基烷烃类;2-巯基乙醇、4-巯基-1-丁醇等巯基醇类;苯硫酚、苄硫醇、间甲苯硫醇、对甲苯硫醇、2-萘硫醇、2-吡啶基硫醇、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑等含芳香环硫醇类;(γ-巯基丙基)三甲氧基硅烷、三乙氧基(γ-巯基丙基)硅烷等含有硅烷的硫醇类等。其中,优选巯基烷烃类,更优选正十二烷硫醇。
[二硫醚化合物]
本发明中可使用的(c)成分中,作为二硫醚化合物,可举出例如二乙基二硫醚、二丙基二硫醚、二异丙基二硫醚、二丁基二硫醚、二叔丁基二硫醚、二戊基二硫醚、二异戊基二硫醚、二己基二硫醚、二环己基二硫醚、二癸基二硫醚、二叔十二烷基二硫醚、双(2-羟基乙基)二硫醚、双(2,2-二乙氧基乙基)二硫醚等烷基二硫醚类;二苯基二硫醚、二甲苯基二硫醚、二苄基二硫醚、2,2’-二吡啶基二硫醚、2,2’-二苯并咪唑基二硫醚、2,2’-二苯并噻唑基二硫醚等含芳香环二硫醚类;四甲基秋兰姆二硫醚、四乙基秋兰姆二硫醚、四丁基秋兰姆二硫醚、二五亚甲基秋兰姆二硫醚等秋兰姆二硫醚类等。其中,优选烷基二硫醚类,更优选二癸基二硫醚。
在配合(c)成分的情况下,相对于前述(a)成分100质量份或(x)成分100质量份而言,优选包含0.01~5质量份的(c)成分,更优选为0.1~1质量份。
需要说明的是,本发明中,对于(c)成分而言,可单独使用一种硫醇化合物,也可混合使用两种以上硫醇化合物;或者,可以单独使用一种二硫醚化合物,也可以混合使用两种以上二硫醚化合物;或者,可将一种以上的硫醇化合物与一种以上的二硫醚化合物混合使用。使用2种以上的化合物作为(c)成分的情况下,对于配合量而言,使用的2种以上化合物的总量成为上述的范围。
<(d)硅烷偶联剂>
在上述包层形成用组合物以及上述芯形成用组合物中,除了前述的(a)成分和(b)成分[或(x)成分及(y)成分]以外,可包含硅烷偶联剂作为(d)成分。
作为硅烷偶联剂,可举出例如三甲氧基(乙烯基)硅烷、三乙氧基(乙烯基)硅烷、三甲氧基(4-乙烯基苯基)硅烷、三乙氧基(4-乙烯基苯基)硅烷等乙烯基系硅烷偶联剂;3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基(3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基)硅烷、3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基(二甲氧基)(甲基)硅烷、二乙氧基(3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基)(甲基)硅烷等(甲基)丙烯酸系硅烷偶联剂;3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基(3-缩水甘油基氧基丙基)硅烷、3-缩水甘油基氧基丙基(二甲氧基)(甲基)硅烷、二乙氧基(3-缩水甘油基氧基丙基)(甲基)硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷等环氧系硅烷偶联剂;3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基(二甲氧基)(甲基)硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基(二乙氧基)(甲基)硅烷、N-(1-甲基亚戊基)-3-三甲氧基甲硅烷基丙基胺、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1-甲基亚戊基)丙基胺、N-(1,3-二甲基亚丁基)-3-三甲氧基甲硅烷基丙基胺、N-(1,3-二甲基亚丁基)-3-三乙氧基甲硅烷基丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等胺系硅烷偶联剂;3-脲基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基(3-脲基丙基)硅烷等脲基系硅烷偶联剂;3-巯基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基(3-巯基丙基)硅烷、(3-巯基丙基)(二甲氧基)(甲基)硅烷、二乙氧基(3-巯基丙基)(甲基)硅烷等巯基系硅烷偶联剂;双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫醚、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫醚等硫醚系硅烷偶联剂;3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基(3-异氰酸酯基丙基)硅烷等异氰酸酯系硅烷偶联剂等。
其中,优选3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基(3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基)硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基(3-巯基丙基)硅烷。
在配合(d)硅烷偶联剂的情况下,对于硅烷偶联剂而言,可以单独使用一种,或者混合使用两种以上。另外,作为其配合量,相对于(a)成分100质量份或(x)成分100质量份而言,为0.1~20质量份,进一步优选为0.1~5质量份。
<其他可配合的成分>
在上述包层形成用组合物以及上述芯形成用组合物中,可在不对作为光波导的包层材料或芯材料的性能造成影响的范围内,适当配合其他交联剂、表面活性剂、均化剂、抗氧化剂、光稳定化剂等。
<包层形成用组合物及芯形成用组合物的制备方法>
对于上述包层形成用组合物以及上述芯形成用组合物而言,没有特别限制,例如,可举出下述方法:将(a)成分及(b)成分[或(x)成分及(y)成分]、及根据需要进一步添加的(c)成分、(d)成分、聚合引发剂等其他添加剂混合、制成均匀的溶液的方法;或除了这些成分之外,还使用常用的溶剂的方法等。
在使用溶剂的情况下,包层形成用组合物或芯形成用组合物中的固态成分的比例没有特别限制,只要使各成分均匀溶解于溶剂中即可,例如为1~50质量%,或者为1~30质量%,或为1~25质量%。此处所谓固态成分,是指从包层形成用组合物或芯形成用组合物的全部成分中去除溶剂成分后得到的成分。
另外,对于包层形成用组合物或芯形成用组合物的溶液而言,优选在使用孔径为0.05~5μm的过滤器等进行过滤后使用。
本发明的包层形成用组合物以及上述芯形成用组合物优选具有在利用本发明的制造方法形成光波导时操作性优异的粘度。
例如,优选的是,上述包层形成用组合物的25℃时粘度为500~20,000mPa·s,上述芯形成用组合物的25℃时粘度为1,000~100,000mPa·s。
实施例
以下,举出实施例进一步具体说明本发明,但本发明不限于下述的实施例。
需要说明的是,实施例中,试样的制备及物性的分析中使用的装置及条件如下所述。
(1)搅拌脱泡机
装置:(株)シンキー制自转·公转混合机あわとり練太郎(注册商标)ARE-310
(2)UV曝光
装置:アイグラフィックス(株)制间歇式UV照射装置(高压汞灯2kW×1灯)
(3)1H NMR
装置:Burker社制AVANCE III HD
测定频率:500MHz
测定溶剂:CDCl3
基准物质:四甲基硅烷(0.00ppm)
(4)凝胶渗透色谱(GPC)
装置:(株)岛津制作所制Prominence(注册商标)GPC系统
柱:昭和电工(株)制Shodex(注册商标)GPC KF-804L及GPC KF-803L
柱温:40℃
溶剂:四氢呋喃
检测器:RI
标准曲线:标准聚苯乙烯
(5)粘度
装置:Anton Paar社制MCRレオメータMCR302
测定系统:コーンプレート(直径25mm,角度2度)
温度:25℃
转速:1rpm
待机时间:5分钟
(6)折射率
装置:Metricon社制型号2010/M棱镜耦合器
(7)5%重量减少温度(Td5%)
装置:ブルカー·エイエックスエス(株)制TG/DTA 2000SA
测定条件:氮气气氛下
升温速度:10℃/分钟(25~450℃)
(8)数字显微镜
装置:(株)キーエンス制VHX-500F
(9)近场图案
光源:プレサイスゲージ(株)制LED光源LDS1007
入射探针:Fiberguide Industries社制SI型石英多模光纤AFS50/125Y(芯径50μm,长度1m,两端FC连接器(平坦研磨))
光束分析仪:Ophir Optronics Solutions社制BeamStar FX50
(10)传输损耗
光源:安藤电气(株)制白色光源AQ-4303B
入射探针:古河电气工业(株)制GI型多模光纤(芯径25μm,长度1m,两端FC连接器(平坦研磨))
出射探针:Fiberguide Industries社制SI型石英多模光纤AFS105/125Y(芯径105μm,长度2m,两端FC连接器(平坦研磨))
检测器:安藤电(株)制光谱分析仪AQ-6315B
另外,缩写符号表示以下的含义。
DPSD:二苯基硅烷二醇[东京化成工业(株)制]
STMS:三甲氧基(4-乙烯基苯基)硅烷[信越化学工业(株)制]
BPE:乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(乙氧基10mol加成)[新中村化学工业(株)制NKエステルA-BPE-10]
DOG:二氧杂环己烷二醇二丙烯酸酯[新中村化学工业(株)制NKエステルA-DOG]
TEG:四乙二醇二丙烯酸酯[新中村化学(株)制NKエステルA-200]
DVB:二乙烯基苯[新日铁住金化学(株)制DVB-810,纯度81%]
I127:2-羟基-1-(4-(4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苄基)苯基)-2-甲基丙烷-1-酮[BASFジャパン(株)制IRGACURE(注册商标)127]
TPO:二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦[BASFジャパン(株)制IRGACURE(注册商标)TPO]
W712:环氧系硅氧烷树脂[(株)ADEKA制FX-W712]
W713:环氧系硅氧烷树脂[(株)ADEKA制FX-W713]
[制造例1]反应性有机硅化合物(SC1)的制造
向具有冷凝器及迪安-斯塔克装置的200mL的茄型烧瓶中装入43.3g(0.20mol)DPSD、44.9g(0.20mol)STMS、及35g甲苯,使用氮气球用氮气置换烧瓶中的空气。将该反应混合物加热至50℃,然后添加38mg(0.2mmol)氢氧化钡一水合物[Aldrich社制],于50℃搅拌1小时。进而加热至85℃,然后一边将作为副产物而产生的甲醇排出至体系外,一边进行5小时搅拌而进行脱醇缩合。将反应混合物冷却至室温(大致为23℃),使用孔径为0.2μm的膜滤器除去不溶物。使用旋转蒸发器,于50℃从该反应混合物中减压馏出甲苯,由此,得到74.9g无色透明油状物的反应性有机硅化合物(SC1)。
将得到的反应性有机硅化合物的1H NMR光谱示于图15。另外,利用GPC并按照聚苯乙烯换算而测得的重均分子量Mw为1,570,分散度:Mw(重均分子量)/Mn(数均分子量)为1.2。
[制造例2]反应性有机硅化合物(SC2)的制造
向具有冷凝器的1L的茄型烧瓶中装入177g(0.80mol)DPSD、179g(0.80mol)STMS及141g甲苯,使用氮气球用氮气置换烧瓶中的空气。将该反应混合物加热至50℃,然后添加0.303g(1.6mmol)氢氧化钡一水合物[Aldrich社制],进一步于50℃搅拌2天,进行脱醇缩合。将反应混合物冷却至室温(大致23℃),使用孔径为0.2μm的膜滤器除去不溶物。使用旋转蒸发器,于50℃从该反应混合物中减压馏出甲苯及作为副产物的甲醇,由此,得到305g无色透明油状物的反应性有机硅化合物。
将得到的反应性有机硅化合物的1H NMR光谱示于图16。另外,利用GPC并按照聚苯乙烯换算而测得的重均分子量Mw为1,270,分散度Mw/Mn为1.2。
[制造例3]聚合性组合物1的制备
于50℃对作为(a)反应性有机硅化合物的75质量份的制造例1中制造的SC1、作为(b)二(甲基)丙烯酸酯化合物的25质量份的DOG、以及作为聚合引发剂的1质量份的I127及1质量份的TPO进行3小时搅拌混合。进一步进行2分钟搅拌脱泡,由此,制备聚合性组合物1。
得到的组合物的25℃时的粘度为3,800mPa·s。
[制造例4]聚合性组合物2的制备
如表1中记载那样地变更各组成,除此之外,与制造例3同样地操作,制备聚合性组合物2。需要说明的是,表1中,“份”为“质量份”。
得到的组合物的25℃时的粘度为9,000mPa·s。
[比较制造例1、2]聚合性组合物3、4的制备
如表1中记载那样地变更各组成,除此之外,与制造例3同样地操作,制备聚合性组合物3、4。
[固化物的折射率评价]
将各聚合性组合物放置于贴合有50μm厚的カプトン(注册商标)胶带作为间隔物的硅晶圆上,用预先进行了脱模处理的玻璃基板夹持。于20mW/cm2对上述的夹持的聚合性组合物进行60秒UV曝光。将夹持聚合性组合物的玻璃基板剥离,然后,用150℃的加热板进行20分钟加热,由此制作固化物。
测定得到的固化物的折射率。将结果一并示于表1。
[固化物的耐热性评价]
用2片预先进行了脱模处理的玻璃基板夹持各聚合性组合物和200μm厚的有机硅橡胶制间隔物。以20mW/cm2对上述的夹持的聚合性组合物进行60秒UV曝光,将固化物从玻璃基板剥离,由此制作固化物。
测定得到的固化物的5%重量减少温度(Td5%),评价耐热性。将结果一并示于表1。
[表1]
表1
如表1所示,确认了在制造其固化物的折射率大致相等的聚合性组合物的情况下,通过配合式[3]表示的二(甲基)丙烯酸酯化合物,从而形成与其他(甲基)丙烯酸酯化合物相比、具有更高的Td5%、即具有更高的耐热性的固化物。
[制造例5]聚合性组合物5的制备
于50℃对作为(x)反应性有机硅化合物的99.4质量份的制造例2中制造的SC2、作为(y)芳香族乙烯基化合物的0.6质量份的DVB、及作为聚合引发剂的1质量份的TPO进行3小时搅拌混合。进而进行2分钟搅拌脱泡,由此制备聚合性组合物5。
得到的组合物的25℃时的粘度为80,800mPa·s。另外,与前述的[固化物的折射率评价]同样地操作而制作的固化物的折射率为1.586(833nm)、1.577(1,305nm)、1.575(1,551nm)。
[实施例1]GI型光波导的制作
在表2中记载的条件下,制作在包层部内形成有12通道的芯部的光波导。以下具体说明(参照图1~图5)。
在纵3cm×横15cm×厚3mm的玻璃基板上(图1:底板92),贴合在中央具有纵1cm×横10cm的开口部(图1:开口部93a)的厚度为500μm的有机硅橡胶片材(图1:外框93),向其开口部填充作为包层材料的聚合性组合物1。此时,在水平方向倾斜约45度,进而静置30分钟,由此,向开口部均匀地填充包层材料,制成未固化的包层部(图2:未固化的包层部19A)。
将上述填充有包层材料的玻璃板安装于台式型涂布机器人[武蔵エンジニアリング(株)制SHOTmini SL 200DS]的工作台。另外,向5mL UV阻断注射器(UV block syringe)[武蔵エンジニアリング(株)制PSY-5E](图3:排出部94)中,填充作为芯材料的聚合性组合物5,进行脱泡,在注射器排出部(图3:排出部本体95)连接内径为100μm的金属针[武蔵エンジニアリング(株)制SN-32G-LF](图3:针状部96),然后安装于台式型涂布机器人。
接下来,以从玻璃基板上表面至金属针前端的高度(图3:H1)成为300μm的方式调整排出部的位置。然后,将分配器[武蔵エンジニアリング(株)制ML-808FXcom]的排出压力设定为600kPa,将台式型涂布机器人的描线动作速度(排出部的移动速度)设定为4mm/秒。通过使台式型涂布机器人的排出程序工作,从而在从玻璃基板上表面至金属针前端的高度为300μm的位置,以光波导的长度成为8.5cm的方式,将作为芯材料的聚合性组合物5排出至作为包层材料的聚合性组合物1中,形成未固化的芯部(图4:未固化的芯部11A)。使各未固化的芯部的间距为300μm,反复进行上述操作,由此,形成12通道的未固化的芯部(参照图5,其中,图5为将未固化的芯部形成至4通道的图)。第12通道的未固化的芯部描线完成后,立即以照度10mW/cm2(365nm检测)、1mm/秒的速度使设置于台式型涂布机器人的UV-LED(波长365nm)扫描3次,使未固化的芯部及未固化的包层部固化而形成芯部及包层部。通过上述操作,可使12通道的芯部从描线至固化的曝光前待机时间变化。需要说明的是,第12通道的芯部的待机时间为0秒,第1通道的芯部的待机时间为261秒,相邻的各芯部的待机时间之差为23.7秒。
然后,用刮刀从玻璃基板剥离硅橡胶片材,然后用150℃的烘箱加热20分钟。使用刮刀使光波导的截面露出,用光纤用砂纸研磨端面,由此,得到长度5cm的GI型光波导。
将制作的光波导沿垂直方向设置于数字显微镜,从下部的白色光源照射光,以透射模式观察光波导。将结果示于图17[图17(a)为12通道的全部芯截面图,(b)为第12通道(待机时间0秒)及第11通道(待机时间24秒)的芯截面放大图,(c)为第7通道(待机时间119秒)及第6通道(待机时间143秒)的芯截面放大图,(d)为第2通道(待机时间238秒)及第1通道(待机时间261秒)的芯截面放大图]。
确认了所有的芯部均为直径50μm左右的正圆形状,是适于作为多模光波导的尺寸。
接下来,观察制作的光波导的出射近场图形(NFP)。将结果示于图18[图18(b)为第12通道(待机时间0秒)及第11通道(待机时间24秒)的芯截面放大图,(c)为第7通道(待机时间119秒)及第6通道(待机时间143秒)的芯截面放大图,(d)为第2通道(待机时间238秒)及第1通道(待机时间261秒)的芯截面放大图]。需要说明的是,图像中央部中,入射的光束的强度越高,越显示深色。其结果确认了,通过使待机时间为119秒以上,从而光集中于芯中心部,形成了GI型光波导。
[比较例1]GI型光波导的制作
除了变更为表2中记载的条件以外,与实施例1同样地操作,制作在包层部内形成有1通道的芯部的光波导。
将制作的光波导与实施例1同样地操作而用数字显微镜观察。将结果示于图19。确认了所有芯部均为直径50μm左右的的正圆形状,是适于作为多模光波导的尺寸。
[传输损耗]
测定实施例1中制作的第1通道的光波导及比较例1中制作的光波导的传输损耗。对于测定而言,使用了利用2个以上的光波导长度测定插入损耗,将以x轴为光波导长、以y轴为插入损耗时的斜率作为传输损耗的截断(cut back)法。将作为光通信波长带的850nm、1,310nm及1,550nm的各波长的传输损耗示于表3。
[表2]
表2
[表3]
表3
如表3所示,确认了利用本发明的制造方法得到的光波导在1,310nm、1,550nm这样的长波长的光通信波长带处具有非常低的传输损耗。另一方面,对于由环氧系硅氧烷树脂制作的光波导(比较例1)得到了下述结果:在1,310nm以上的波长下可见传输损耗的增加,不满足作为光波导的特性。
[实施例2]GI型光波导的制作
除了变更为表4中记载的条件以外,与实施例1同样地操作,制作在包层部内形成有10通道的芯部的光波导。需要说明的是,第10通道的芯部的待机时间为0秒,第1通道的芯部的待机时间为61.1秒,相邻的各芯部的待机时间之差为6.79秒。
将制作的光波导与实施例1同样地操作而利用数字显微镜观察。将结果示于图20[图20(a)为芯截面图,(b)为第10通道(待机时间0秒)及第9通道(待机时间6.79秒)的芯截面放大图,(c)为第6通道(待机时间27.1秒)及第5通道(待机时间33.9秒)的芯截面放大图,(d)为第2通道(待机时间54.3秒)及第1通道(待机时间61.1秒)的芯截面放大图]。
确认了所有芯部均为直径10μm左右的正圆形状,是适于作为单模光波导的尺寸。
[表4]
表4
[制造例6]聚合性组合物6的制备
于50℃对作为(a)反应性有机硅化合物的92质量份的制造例1中制造的SC1、作为(b)二(甲基)丙烯酸酯化合物的4质量份的DOG、作为(y)芳香族乙烯基化合物的4质量份的DVB、以及作为聚合引发剂的1质量的I127份及1质量份TPO进行3小时搅拌混合。进而进行2分钟搅拌脱泡,由此制备聚合性组合物6。
得到的组合物的25℃时的粘度为3,400mPa·s。另外,与前述的[固化物的折射率评价]同样地操作而制作的固化物的折射率为1.578(833nm)、1.568(1,305nm)、1.567(1,551nm)。
[实施例3]GI型光波导的制作
除了变更为表5中记载的条件以外,与实施例1同样地操作,制作在包层部内形成有4通道×2层的芯部的光波导。需要说明的是,对于2层中的上层的芯部而言,形成下层的芯部4通道后,在其上部形成上层的芯部。
将制作的光波导与实施例3同样地操作而利用数字显微镜观察。将结果示于图21。
确认了所有芯部均为直径10μm左右的正圆形状,是适于作为单模光波导的尺寸。
[表5]
表5
如上所述,通过本发明的光波导的制造方法,不仅能制作多模的GI型光波导,而且能制作直径非常细的单模的GI型光波导,另外,该光波导具有350℃以上的高耐热性和在长波长区域的非常高的透明性(低传输损耗),得到了能耐受在光电混载基板上的实际使用的光波导。
附图标记说明
10、20、30 光波导
11、12、13、14、21(21a~21e)、22、23、24、31、32、33、34、35(35a~35i)、36、37、38芯部
11A、12A、13A、14A 未固化的芯部
19 29 39 包层部
19A 未固化的包层部
91 支持体
92 底板
93 外框
94 排出部
95 排出部本体
96 针状部
H1 高度。
Claims (2)
1.一种光波导的制造方法,其具有下述工序:
第1工序,将排出部前端的针状部刺入未固化的包层部;
第2工序,一边从所述针状部排出未固化的材料、一边使所述针状部在所述未固化的包层部内移动,从而形成周围被所述未固化的包层部被覆了的未固化的芯部;
第3工序,将所述针状部从所述未固化的包层部拔出;和
第4工序,使所述未固化的包层部和所述未固化的芯部固化,
所述未固化的包层部是由包含(a)反应性有机硅化合物100质量份、和(b)式[3]表示的二(甲基)丙烯酸酯化合物1~200质量份的组合物形成的,该(a)反应性有机硅化合物由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物、或该二芳基硅酸化合物A与该烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物构成,
所述未固化的芯部是由包含(x)反应性有机硅化合物100质量份、和(y)式[4]表示的芳香族乙烯基化合物1~100质量份的组合物形成的,该(x)反应性有机硅化合物由式[1]表示的二芳基硅酸化合物A与式[2]表示的烷氧基硅化合物B的缩聚物、或该二芳基硅酸化合物A与该烷氧基硅化合物B与其他的缩聚性化合物的缩聚物构成,
式中,Ar1及Ar2各自独立地表示可以被碳原子数1~6的烷基取代的苯基、可以被碳原子数1~6的烷基取代的萘基、或可以被碳原子数1~6的烷基取代的联苯基,
Ar3-Si(OR1)aR2 3-a [2]
式中,Ar3表示具有至少1个具有聚合性双键的基团的苯基、具有至少1个具有聚合性双键的基团的萘基、或具有至少1个具有聚合性双键的基团的联苯基,R1各自独立地表示甲基或乙基,R2表示甲基、乙基或乙烯基苯基,a表示2或3,
式中,R3和R4各自独立地表示氢原子或甲基,R5表示氢原子、甲基或乙基,L1和L2各自独立地表示碳原子数2~6的亚烷基,m和n表示0或正整数,且m+n为0~20,
式中,R6表示氢原子或甲基,L3表示单键、氢原子、氧原子、可以被苯基取代的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基、或可以包含醚键的碳原子数1~20的q价的脂肪族烃残基,Ar4表示p+1价的芳香族烃残基,p各自独立地表示1或2,q表示1~3的整数,其中在L3表示氢原子时q表示1,在L表示单键或氧原子时q表示2。
2.根据权利要求1所述的光波导的制造方法,其中,在所述第3工序与所述第4工序之间,
反复实施作为一连串工序的所述第1工序、所述第2工序和所述第3工序,从而形成周围被所述未固化的包层部被覆了的2个以上的未固化的芯部。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015-207586 | 2015-10-21 | ||
JP2015207586 | 2015-10-21 | ||
PCT/JP2016/081320 WO2017069259A1 (ja) | 2015-10-21 | 2016-10-21 | Gi型光導波路の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108139539A true CN108139539A (zh) | 2018-06-08 |
CN108139539B CN108139539B (zh) | 2019-04-05 |
Family
ID=58557062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201680061190.5A Active CN108139539B (zh) | 2015-10-21 | 2016-10-21 | Gi型光波导的制造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10465054B1 (zh) |
EP (1) | EP3367144B1 (zh) |
JP (1) | JP6156672B1 (zh) |
CN (1) | CN108139539B (zh) |
TW (1) | TWI702237B (zh) |
WO (1) | WO2017069259A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017208936A1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 日産化学工業株式会社 | 反応性ポリシロキサン及びそれを含む重合性組成物 |
JP7475637B2 (ja) | 2020-01-31 | 2024-04-30 | オージー技研株式会社 | 固定ベルト、訓練機及び固定方法 |
WO2022211070A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 日産化学株式会社 | 反応性シルセスキオキサン化合物を含有した光導波路用の重合性組成物 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013002013A1 (ja) * | 2011-06-27 | 2013-01-03 | 学校法人 慶應義塾 | 光導波路及びその製造方法 |
CN103370361A (zh) * | 2011-01-21 | 2013-10-23 | 弗劳恩霍弗应用技术研究院 | 可聚合组合物、由其得到的固化产物以及这些材料的用途 |
WO2015060190A1 (ja) * | 2013-10-21 | 2015-04-30 | 学校法人東海大学 | 光導波路の製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3149318B2 (ja) * | 1994-07-20 | 2001-03-26 | 信越化学工業株式会社 | 紫外線硬化型オルガノポリシロキサン組成物 |
JP2012198488A (ja) | 2011-03-10 | 2012-10-18 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 光導波路および電子機器 |
WO2017069262A1 (ja) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | 日産化学工業株式会社 | 光導波路形成用組成物 |
-
2016
- 2016-10-21 EP EP16857572.8A patent/EP3367144B1/en active Active
- 2016-10-21 WO PCT/JP2016/081320 patent/WO2017069259A1/ja active Application Filing
- 2016-10-21 TW TW105134086A patent/TWI702237B/zh active
- 2016-10-21 CN CN201680061190.5A patent/CN108139539B/zh active Active
- 2016-10-21 JP JP2017505590A patent/JP6156672B1/ja active Active
- 2016-10-21 US US15/770,294 patent/US10465054B1/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103370361A (zh) * | 2011-01-21 | 2013-10-23 | 弗劳恩霍弗应用技术研究院 | 可聚合组合物、由其得到的固化产物以及这些材料的用途 |
WO2013002013A1 (ja) * | 2011-06-27 | 2013-01-03 | 学校法人 慶應義塾 | 光導波路及びその製造方法 |
WO2015060190A1 (ja) * | 2013-10-21 | 2015-04-30 | 学校法人東海大学 | 光導波路の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190338095A1 (en) | 2019-11-07 |
EP3367144A1 (en) | 2018-08-29 |
EP3367144A4 (en) | 2019-06-05 |
JP6156672B1 (ja) | 2017-07-05 |
EP3367144B1 (en) | 2020-03-04 |
JPWO2017069259A1 (ja) | 2017-10-19 |
WO2017069259A1 (ja) | 2017-04-27 |
TWI702237B (zh) | 2020-08-21 |
US10465054B1 (en) | 2019-11-05 |
TW201730226A (zh) | 2017-09-01 |
CN108139539B (zh) | 2019-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108139538B (zh) | 光波导形成用组合物 | |
CN101541863B (zh) | 聚硅氧烷的制备方法及其用途 | |
CN106029721B (zh) | 含有反应性倍半硅氧烷化合物的聚合性组合物 | |
CN108139539B (zh) | Gi型光波导的制造方法 | |
JP4664164B2 (ja) | トリスオキセタンエーテル化合物およびその製法、ならびにそれを用いた光導波路、光導波路形成用樹脂組成物 | |
EP1992971B1 (en) | Optical waveguide made of a polyfunctional oxetane compound having a dicyclopentadiene ring | |
CN102566272B (zh) | 光波导用树脂组合物及使用其的光波导以及其制法 | |
CN107849190A (zh) | 包含反应性倍半硅氧烷化合物及芳香族乙烯基化合物的聚合性组合物 | |
CN110537126A (zh) | 包含反应性倍半硅氧烷化合物的光波导形成用组合物 | |
JP2007070324A (ja) | フルオレン構造を有するビスオキセタンエーテル化合物およびその製法、ならびにそれを用いた光導波路 | |
Cai et al. | Effect of fluoro-polycarbonates containing aliphatic/aromatic segments on the characteristics of thermo-optic waveguide devices | |
JP4610452B2 (ja) | オキセタン環を有するトリス(ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリ(アルキルベンゼン)誘導体およびその製法、ならびにそれを用いた光導波路 | |
CN110192133B (zh) | Gi型光波导的制造方法 | |
Kahlenberg | Structure-property correlations in fluoroaryl functionalized inorganic-organic hybrid polymers for telecom applications | |
JP2006119472A (ja) | 高分子光導波路及びその製造方法 | |
KR101201042B1 (ko) | 트리스옥세탄 화합물, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 광학도파관 | |
JP2007070326A (ja) | オキセタン環を有するビス(ヒドロキシフェニル)アルカン誘導体およびその製法、ならびにそれを用いた光導波路 | |
JP2011089127A (ja) | 光導波路形成用樹脂組成物およびその製法、ならびにそれを用いた光導波路 | |
JP2011089128A (ja) | 光導波路形成用樹脂組成物およびその製法、ならびにそれを用いた光導波路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |