CN1808194A - 光学器件的形成方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种形成光学器件的方法。所述方法包括：(a)在第一基片上施涂干膜，所述干膜包括：载体基片和在所述载体基片上的第一聚合物层；(b)通过包括在第一基片上涂敷液体组合物的方法在第一基片上形成第二聚合物层；和(c)使第一聚合物层和/或第二聚合物层形成图案。还提供形成具有光学功能的印刷线路板的方法。本发明在光电工业中找到具体的应用。

Description

光学器件的形成方法
技术领域
本发明主要涉及光电领域。具体地，本发明涉及使用干膜(dry-film)和液体涂敷技术的组合来形成光学器件(例如光波导)的方法。另外，本发明涉及形成具有光学功能的印刷线路板的形成方法。
背景技术
在高速通讯和数据传输中，使用光脉冲序列进行信号传输变得越来越重要。例如，集成光路对于高带宽光学互接非常重要。因此，光学元件，例如光波导、滤光器、光学互接、镜头、衍射光栅等的集成变得越来越重要。
在印刷线路板中加入呈嵌入式光波导形式的光学层是已知的。例如，Shelnut等的美国专利6,731,857和美国公布的申请US20040105652公开了使用倍半硅氧烷的化学性质在印刷线路板基片(substrate)上形成嵌入式光波导。该光波导包括芯和包围该芯的包覆层，并且由于所述芯与包覆层相比具有更高的折射率，光辐射在芯中传播。
嵌入式光波导通常通过在基片上涂覆底包覆层，在该底包覆层上涂覆芯层，使该芯层形成图案以形成芯结构，并在底包覆层和芯结构上形成顶包覆层来形成。所述底包覆层、芯层和顶包覆层通常各自由呈液体形式的组合物形成。所述组合物可以用各种涂敷技术来施涂，例如辊涂、幕涂、旋涂等。
已经提出了使用一系列预成型的层在印刷线路板上形成光波导。例如，国际公布WO 03/005616公开了形成能集成与其它板的光学数据通信而无需电连接的多级印刷线路板的方法。印刷线路板的整个顶表面与具有第一聚合物的光导层层压，与第一聚合物层性质相同的第二(折射指数更高的)聚合物被层压到所述第一层的整个顶表面。所述层用激光消融开槽以形成向下到下面的铜层的空间(void)。将另一层第一层聚合物材料层压到顶部聚合物层上，填充在激光形成的槽中以形成光波导。
在电路制造中，使用预成型(pre-cast)的光学层来替代液体化学物质给制造商带来各种好处，例如消除了处理与基于溶剂的液体化学物质有关的问题。然而，在层压预成型层中，可能会遇到困难。例如，印刷线路板的表面可能含有诸如铜痕迹的结构，使其呈非极性的，从而很难在其上层压光学层，例如波导底包覆层。此外，在将波导顶包覆层层压到底包覆层和芯结构时，希望消除所述芯和所述包覆层之间的气穴，将光学损失最小化。已证明这样很难，因为底包覆层和芯不能提供用来层压顶包覆层的极性表面。类似地，预期层压的第二包覆层将显示出非极性表面状况，类似与它所层压的底包覆层/芯的表面。在波导顶部包覆层的表面上形成另外的结构时，非极性表面一般是不希望的。
因此，本领域需要能克服或显著改进现有技术中存在的一个或多个问题的形成光学元件的方法和形成印刷线路板的方法。
发明内容
本发明一方面提供一种形成光学器件的方法。所述方法包括：(a)在第一基片上施涂(apply)干膜，所述干膜包括：载体基片和在所述载体基片上的第一聚合物层；(b)通过包括在第一基片上涂敷液体组合物的方法在第一基片上形成第二聚合物层；和(c)使第一聚合物层和/或第二聚合物层形成图案。
根据本发明的另一方面，所述第一聚合物层可含有式为(R1SiO1.5)的单元，其中R1是取代或未取代的有机基团，所述液体组合物可含有式为(R2SiO1.5)的单元，其中R2是取代或未取代的有机基团，且R1和R2是相同或不同的。
根据本发明的另一方面，提供形成具有光学功能的印刷线路板的方法。所述方法包括：(a)在印刷线路基片上提供波导第一包覆层，其中第一包覆层含有式为(R1SiO1.5)的单元，其中R1是取代或未取代的有机基团；(b)在第一包覆层上施涂干膜，所述干膜包括：载体基片和在所述载体基片上的波导芯层，所述芯层含有式为(R2SiO1.5)的单元，其中R2是取代或未取代的有机基团，且R1和R2是相同或不同的；(c)使芯层形成图案以形成芯结构；(d)通过包括在第一包覆层和芯结构上涂敷液体组合物的方法在第一包覆层和芯结构上形成波导第二包覆层，所述液体组合物可含有式为(R3SiO1.5)的单元，其中R3是取代或未取代的有机基团，且它与R1和/或R2是相同或不同的。
在阅读了以下的描述、权利要求和附图后，本发明的其他目的和优点对于本领域技术人员将变得更加显而易见的。
附图说明
将参照以下附图讨论本发明，其中相同的附图标记表示相同的特征，其中：
图1A-1C示出了本发明的示例性的光学干膜；
图2A-2F示出了本发明的具有在各个成型阶段的光学功能的示例性的印刷线路板。
具体实施方式
本发明提供使用干膜和湿化学技术的组合来形成光学元件的方法。简言之，所述方法包括在第一基片上施涂干膜，所述干膜包括：载体基片和在所述载体基片上的第一聚合物层。在施涂干膜之前或之后，通过涂敷液体组合物在第一基片上形成第二聚合物层。所述第一聚合物层可含有式为(R1SiO1.5)的单元，其中R1是取代或未取代的有机基团，所述液体组合物可含有式为(R2SiO1.5)的单元，其中R2是取代或未取代的有机基团，且R1和R2是相同或不同的。
现在本发明将参见图1进行描述，图1示出了用于本发明的方法的示例性的光学干膜的剖面图。示出的干膜1包括载体基片2、在所述载体基片上的聚合物层4和任选的保护覆盖层6。所述保护覆盖层6例如可设置在图1A所示的聚合物层6上的干膜的前表面，或设置在图1B所示的干膜的背面。例如，当多个干膜片呈堆叠排列或干膜如图1C所示以卷形8贮存时，需要使用背面保护覆盖层。
所述载体基片2通常用作对聚合物层4和任何其它干膜层的机械支撑。载体基片2可在后续的使用中从干膜的其余部分上除去，或者可以形成所制造的器件的最终结构的一部分。当所述载体基片例如通过剥离最终从所述干膜除去时，载体基片与干膜的其余部分之间的粘着力通常低至适度的水平以使分离变得容易。在所述载体基片用于形成最终器件的一部分的情况下，粘着力通常较高，以防止载体基片的剥离。用于所述载体基片的具体的材料可以多种多样。所述材料可以是天然的或合成的，并且可以柔性或硬质膜/片的形式存在。合适的载体基片材料包括，例如：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，通常是光学纯PET，它可用各种方法如树脂涂覆、火焰或静电放电处理或滑动处理来处理；纸，如聚乙烯醇涂覆的纸、交联的聚酯涂覆的纸、聚乙烯涂覆的纸、纤维素纸、或重纸如石印纸；尼龙；玻璃；醋酸纤维素；合成有机树脂；聚烯烃如聚丙烯；聚酰亚胺；聚氨酯；聚丙烯酸酯如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；纤维板；金属如铜、铝、锡、镁、锌、镍或它们的合金；以及这些及其它材料中的两种或多种的多层结构，例如铜涂覆的纤维板或环氧树脂层压物。所述载体基片的厚度通常例如约为25-250μm。
所述聚合物层4是适合用于形成光学元件(例如光波导、滤光器、光学互接、镜头、衍射光栅等)的材料。例如在光波导情况下，聚合物层可用来形成波导芯和/或包覆层(clad)。所述聚合物层可以由含有式为(R1SiO1.5)的倍半硅氧烷单元的组合物形成，其中R1是取代或未取代的有机基团，所述组合物还含有其它组分和任选组分。该材料可以是可光成像的或非可光成像的。下面给出用于形成聚合物层4的这类组合物的细节。聚合物层4的厚度通常约为5-150微米。
所述保护覆盖层6为所述聚合物层4提供保护，通常为可除去的膜/片的形式，所述膜/片可以从干膜的其余部分上剥落。一般来说，可以使用能够经受工艺条件且易于剥离的任何材料。所述保护覆盖层6对所述聚合物层4的附着力通常小于所述载体基片对所述聚合物层4的附着力，使所述保护覆盖层6能够从干膜的其余部分上分离，而不会导致所述载体基片的分离。适合用于保护覆盖层的材料包括，例如聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇和PET。所述保护覆盖层可以用剥离层来涂敷，所述剥离层使得保护覆盖层易于从干膜的其余部分分离。适合的剥离层材料包括，例如热或光化学固化的硅树脂、聚硬脂酸乙烯酯、聚氨基甲酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸(N-乙基-全氟乙酰基硫烷酰氨基)乙酯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷、聚酰胺和其它剥离材料，例如Satas的压敏粘合剂技术手册(Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology)，第二版，VanNostrand/Reinhold(1989)中所述的剥离材料。所述保护覆盖层6的厚度一般为约10-100微米。
图2A-F示出了在各个成形阶段的印刷电路板上的光波导结构。虽然本发明参照这一例举的实施方式进行说明，但是应该清楚，也可形成除波导以外的其它光学元件，例如滤光器、光学连接器、透镜和衍射光栅。类似地，也可使用除印刷线路板基片以外的其它电子基片如半导体晶片，以及非电子基片。
如图2A所示，提供了印刷电路板基片10。该印刷电路板基片例如可以是包括一系列环氧树脂和铜层的层压片，在该层压片的一面或两面上形成了或者将要形成蚀刻的电子电路、导电轨迹和电子元件。根据印刷电路板的设计，可在印刷电路板制造过程中的较早或较晚阶段将光波导结构加入印刷电路板中。
上述干膜1固定在印刷电路板基片10上以形成光波导底覆层。用于将干膜固定在基片10上的合适的技术包括，例如层压技术如热辊层压。在例举的方法中，将干膜1置于热辊层压机中，将保护性覆盖层6从聚合物层4剥离除去，并使用辊子11在热和压力下使聚合物层4与印刷电路板基片10接触并层压在其上。层压温度通常约为21-150℃，例如约25-110℃。压力通常约为0.1-5kg/cm2，例如约0.3-2kg/cm2。辊子11的速度通常约为1.5-600cm/分钟，例如约为30-150cm/分钟。层压之后，所述载体基片2从聚合物层4和印刷电路板基片10上除去，一般通过剥离除去。接着，在热固化组合物的情况下，将聚合物层4进行热处理固化。一般的固化温度约为120-200℃，例如，约145-180℃，固化时间一般约为0.5-5小时，例如约为1-3小时。所述聚合物层4可任选地是可光成像的材料，在这种情况下，其可掩蔽或透过掩模曝光于光辐射中进行处理，接着进行热固化和任选的显影处理。
参看图2B，接着以与固定于上述底包覆层干膜1上相同的方式将波导芯干膜1’固定在底覆层4上。该芯干膜1’可具有与底包覆层干膜1相同或类似的构造，除了芯干膜中可光成像的聚合物层12应在最终的波导结构中提供一个大于包覆层折射指数的折射指数。与聚合物层4一样，所述聚合物层12可以是可光成像的或非光成像的。
接着，第二聚合物层12形成图案，如图2C和2D所示。在可光成像的芯材料的情况下，如图2C所示，芯层例如透过光掩模16曝光于光辐射24来成像。如图2D所示，在负性作用材料的情况下，所述芯层12的未曝光部分被显影掉，留下一个或多个芯结构12’。在非光成像材料的情况下，所述芯层12可以通过其它技术来形成图案，例如使用激光消融或平版印刷技术。
形成芯层性结构12’之后，如图2E所示，在底包覆层4和芯结构12’上通过液体涂敷技术来形成顶包覆层17。所示液体涂敷的材料允许波导以简单的方式极化。形成所示顶包覆层的材料可以与下述的形成干膜的聚合物层所使用的材料相同。通过涂敷器件19，例如喷涂器将液体组合物18涂敷在第一包覆层4和芯结构12’上。从而形成如图2F所示的包括落底包覆层4、芯结构12’和顶包覆层17的波导结构20。在顶包覆层的形成中通过使用液体组合物，非极性的底包覆层/芯结构表面可以被完全覆盖，在芯和顶包覆层之间没有气穴。同样可以获得波导结构的极化的上表面。
在印刷线路板10基片上形成光波导结构后，可以进一步加工所述印刷线路板。例如，可以在波导结构上形成一个或多个介电和/或金属层，以形成用于信号发送的金属化结构。还可以在该阶段进行光电器件(例如光检测器或激光发射器件，例如VCSEL芯片)的电连接。使用已知的技术，例如Coombs的印刷电路手册(PrintedCircuuit Handbook)，第五版，McGraw-Hill(2001)中所描述的那些技术来完成对印刷电路板的加工。
尽管示出的实施方案包括各个底包覆层和芯层的干膜、顶包覆层的液体涂层组合物，但是应该清楚这些方法仅仅是示例性的，也可以使用其它的组合。例如，在形成光波导时，可以用液体组合物形成底包覆层或芯层，或底包覆层和顶包覆层。而干膜用作其它的层。此外，尽管没用在示出的实施方案中，所述底包覆层和/或顶包覆层可以是可光成像的，在这种情况下，它们可以掩蔽曝光在光辐射中，然后热固化或形成图案，参见如上关于芯结构所述的内容。
如上所述，所述干膜聚合物层和由液体化学产生的聚合物层可以由含有式为(RSiO1.5)的倍半硅氧烷单元的组合物形成，其中对于干膜和湿化学组合物来说R是相同或不同的。所述聚合物在组合物中的量为1-99.5重量％，例如为60-98.5重量％。示例性有机基团R包括取代和未取代的烷基、芳基和杂环基。所述烷基可以通常是具有例如1-20个碳原子的直链、支链或环状烷基，通常具有1-20个碳原子，如甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、叔戊基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、硬脂基、环己基和2-乙基己基。在烷基链中和/或上，所述烷基可以例如，用杂原子取代，或者可以是非芳族环状基团，如环戊基、环己基、降冰片基、金刚烷基、哌啶基、四氢呋喃基和四氢噻吩基。示例性芳基包括具有6-20个碳原子，例如6-15个碳原子的那些，如苯基、甲苯基、苄基、1-萘基、2-萘基和2-菲基，并且可以用杂原子如羟基和/或氨基取代。杂环基可以是芳族的，例如噻吩、吡啶、嘧啶、吡咯、双萘(phosphole)、C4H5As(arsole)和呋喃。R通常是取代和未取代的甲基、乙基、丙基、环戊基、环己基、苄基、苯基、金刚烷基以及它们的组合。
所述聚合物可以呈共聚物或更高级聚合物的形式，可以是无规的或嵌段类型的。所述聚合物可以包括例如一种或多种其它含硅的单元，各单元中的比例为1-85重量％，例如，15-80重量％或25-60重量％，或25-50重量％(以聚合物为基准)。所述其它单元可以表示为例如倍半硅氧烷类、笼状硅氧烷类、硅氧烷类及其组合。例如，所述聚合物还包含通式(R1SiO1.5)所示单元，其中，R1是取代或未取代的有机基团，如R中所示的。例如，R和R1中的一个可以选自取代或未取代的烷基，R和R1中的另一个选自取代或未取代的芳基。所述聚合物可以是例如烷基硅聚合物，如包含甲基倍半硅氧烷单元和丁基倍半硅氧烷单元的共聚物，芳基硅聚合物如包含苯基倍半硅氧烷单元和三氟甲基苯基倍半硅氧烷单元的共聚物，或芳烷基硅共聚物如包含甲基和苯基倍半硅氧烷单元的共聚物。
合适的硅氧烷类包括例如通式((R2)2SiO)所示单元，其中，R2是取代或未取代的有机基团，如烷基，例如甲基、乙基、丙基等，或者芳基例如苯基、甲苯基等。
如上所述，所述聚合物的侧链基团可以任选取代。“取代的”是指一个或多个侧链基团上的一个或多个氢原子被另一取代基取代，所述取代基例如氘，卤素如氟、溴和氯，(C1-C6)烷基，(C1-C6)卤代烷基，(C1-C10)烷氧基，(C1-C10)烷基羰基，(C1-C10)烷氧基羰基，(C1-C10)烷基羰氧基，烷基胺，包含烷基硫的基团等。所述聚合物可以包含许多重复单元。因此，所述聚合物的分子量变化很大。通常，所述聚合物的重均分子量(Mw)约为500-15000，更好是约1000-10000。
所述聚合物可以包含两种或多种官能端基，从而使所述组合物的溶解性在光活化之后发生变化。这种端基可以是例如羟基、烷氧基如乙氧基、丙氧基、异丙氧基、羧基酯、氨基、酰氨基、环氧基、亚氨基、羧酸、酐、烯烃、丙烯酸类、乙缩醛、原酸酯、乙烯醚及其组合。以所述聚合物计，所述官能端基含量可以是例如约0.5-35重量％。
由所述组合物形成的聚合物层是可光成像的，且包含光活化时用于改变各层溶解性的组分。所述光活性组分改变干燥状态的各层在显影剂中的溶解性。所述光活性组分通常在活化时产生酸或碱。在本发明中可以使用各种光活性组分，包括但不限于光致酸形成剂和光致碱形成剂。
本发明所用光致酸形成剂可以是曝光时产生酸的任意化合物。合适的光致酸形成剂是已知的，且包括但不限于卤化三嗪类、鎓盐、磺化酯类、取代的羟基酰亚胺、取代的羟基亚胺、叠氮化合物、萘醌如重氮萘醌、重氮化合物以及组合。
尤其有用的卤化三嗪类包括例如卤化烷基三嗪类如三卤代烷基-s-三嗪类。所述s-三嗪化合物是某些甲基-三卤代甲基-s-三嗪类和某些醛类或醛衍生物的缩合反应产物。这种s-三嗪化合物按照美国专利No.3954475和Wakabayashi等，Bulletin of the Chemical Society of Japan，42，2924-30(1969)中所述的步骤制备。例如，在美国专利No.5366846中公开了本发明有用的其它三嗪类光致酸形成剂。
具有弱亲核阴离子的鎓盐尤其适于用作本发明的光致酸形成剂。这种阴离子的例子是二价到七价金属或非金属(例如，锑、锡、铁、铋、铝、镓、铟、钛、锆、钪、铬、铪、铜、硼、磷和砷)的卤素配合物阴离子。合适鎓盐的例子包括但不限于重氮盐如二芳基重氮盐以及周期表中第VA和B族、IIA和B和I族的鎓盐，例如卤素鎓盐如碘鎓盐、季铵盐、鏻盐和钟盐、锍盐如芳族锍盐、氧化锍盐或硒盐。合适的鎓盐例子如美国专利No.4442197、4603101和4624912中所述。通常是锍盐如六氟磷酸三苯基锍及其混合物。
本发明中用作光致酸形成剂的磺化酯包括例如磺酰氧基酮类。合适的磺化酯包括但不限于苯偶姻甲苯磺酸酯、α-(对甲苯磺酰氧基)乙酸叔丁基苯酯、甲苯磺酸2，6-二硝基苄酯以及α-(对甲苯磺酰氧基)乙酸叔丁酯。这种磺化酯如Journal of Photopolymer Science and Technology第4卷，No.3，337-340(1991)所述。
可以使用的取代羟基酰亚胺类包括例如N-三氟甲基磺酰氧基-2，3-二苯基马来酰亚胺和2-三氟甲基苯磺酰氧基-2，3-二苯基马来酰亚胺。合适的取代羟基亚胺类包括例如2-(次氮基-2-甲基苯亚甲基)-(5-羟基亚氨基丁基磺酰基)噻吩。在本发明中有用的叠氮化合物包括例如2，6-(4-叠氮苯亚甲基)环己酮。萘醌类可以包括例如2，3，4-三羟基二苯甲酮的2，1-重氮萘醌-4-磺酸酯。在重氮化合物中，可以使用1，7-二(4-氯代磺酰基苯基)-4-重氮-3，5-庚二酮。
本发明所用的光致碱形成剂可以是在曝光时能释放碱的任何化合物。合适的光致碱形成剂包括但不限于氨基甲酸苄酯类、苯偶姻氨基甲酸酯类、O-氨基甲酰基羟基胺类、O-氨基甲酰基肟类、芳族磺酰胺类、α-内酰胺类、N-(2-烯丙基乙烯基)酰胺类、芳基叠氮化合物、N-芳基甲酰胺类、4-(邻-硝基苯基)二氢吡啶类以及它们的组合。
在负性作用材料的情况下，光活性组分的用量是在曝光到光辐射下时足以改变聚合物层溶解性并使曝光部分不溶于显影剂的任意量。所述光活性组分在组合物中的量通常为0.1-25重量％，例如是0.1-12重量％。
用于光成像波导的芯层和/或包覆层的显影剂可以是水性或非水性显影剂溶液，或者它们的组合，并且可以任选包括一种或多种添加剂，例如消泡剂、表面活性剂等。一般的水性显影剂包括例如碱金属氢氧化物，如氢氧化钠和氢氧化钾水溶液，以及在水中的氢氧化四烷基铵，如氢氧化四甲基铵。这种显影剂的浓度通常为0.1-2N，例如0.15-1N，或0.26-0.7N。
一般的非水性显影剂包括例如酮类，例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、2-辛酮、2-庚酮和甲基异戊基酮，醇类如乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇和苄醇，酯类如乙酸乙酯、丙酸乙酯和乳酸乙酯，二醇醚类如乙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲醚，二醇醚酯类如乙二醇单甲基醚乙酸酯和丙二醇单甲醚乙酸酯，芳烃如甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯等，以及它们的组合。
显影通常是在20-85℃，例如21-49℃下进行。剧烈搅拌时的显影时间为10分钟以内，例如在5分钟、在2分钟、在1分钟或在30秒内。显影可以在例如静态显影槽或喷雾槽中进行。一般的喷雾压力通常为5-40psi，例如为10-25psi。
在所述组合物中可以存在用于提高由所述组合物形成的结构的挠性的一种或多种组分。这些提高挠性的材料通常包含许多官能团，选自羟基、氨基、硫醇、磺酸酯、羧酸酯、甲硅烷基酯、酐、氮丙啶、羟甲基甲基、甲硅烷基醚、环氧化物、氧杂环丁烷类、乙烯醚类、硅烷醇类及其组合。在提高挠性的材料中，所述官能团通常结合到主链材料上。示例性主链材料包括取代和未取代的烷烃和芳烃、醚、丙烯酸酯类、酚醛清漆类、聚酰亚胺类、聚氨酯类、聚酯类、聚砜类、聚酮类、富勒烯类、POSS硅、纳米粒子以及它们的组合。所述官能团可以作为端基存在于主链上，和/或存在于主链中的一个或多个位置上。
增柔组分的例子是通式R3(OH)x所示的多元醇，式中，R3是有机基团，选自取代或未取代的(C2-C25)烷基、(C7-C25)芳基、(C8-C25)芳烷基、(C6-C25)环烷基以及它们的组合，式中，x是2或以上，且不超过碳原子数。当x＝2时，增柔组分的例子包括二醇类，是1，2-二醇类，如HOCH2-CHOH-(CH2)y-CH3，式中，y可以是例如0-22，如丙二醇和丁二醇。其它例子包括α，ω-二醇类，如HO-(CH2)z-OH，式中，z例如是2-25，如乙二醇，1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。当x＝3时，例子包括甘油和三羟甲基丙烷。
R3也可以是通式-O-(CR4 2)w-的聚醚，w是例如1-13，R4相同或不同，可以是例如H或通式C1-C12烷基、芳基、芳烷基或环烷基的取代或未取代的有机基团。增柔组分的例子包括聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷和聚四氢呋喃。
所述提高挠性的组分的重均分子量例如为62-5000，例如为62-2000。在活化之前和之后，这种组分的存在量能有效地提高干燥状态的组合物的柔韧性。所述具体的量取决于例如提高挠性的组分的主链以及官能团的类型和数量。这种组分在组合物中的量为0.5-35重量％，例如为2-20重量％。
除了上述增韧剂以外，可以使用硅氧烷类，如具有通式((R2)2SiO)所示单元的聚合物中所述的那些。
在本发明所述组合物中任选存在其它添加剂，包括但不限于表面流平剂、润湿剂、消泡剂、增粘剂、触变剂、填料、粘性改进剂等。在涂料组合物的领域中熟知这种添加剂。在所述组合物中可以使用表面流平剂如硅氧烷基油，如SILWET L-7604硅氧烷基油，购自Dow Chemical Company。应意识到在本发明的组合物中可以混合一种以上的添加剂。例如，润湿剂可以和触变剂混合。这种用于本发明的任选添加剂的量取决于具体的添加剂和所需的效果，并且在本领域那些技术人员的能力范围内。在所述组合物中存在的这种其它添加剂的量通常小于5重量％，例如小于2.5重量％。
本发明方法中所用的组合物可以任选地包含一种或多种有机交联剂。交联剂包括例如以三维方式连接组合物组分的材料。和包含硅的聚合物反应的芳族或脂族交联剂适用于本发明。这种有机交联剂会固化，和包含硅的聚合物形成聚合的网络结构，并降低在显影剂溶液中的溶解性。这种有机交联剂可以是单体或聚合物。本领域那些技术人员应理解在本发明中可以成功使用交联剂的组合。
本发明所用合适有机交联剂包括但不限于包含胺的化合物、包含环氧化物的材料、包含至少两个乙烯醚基团的化合物、烯丙基取代芳族化合物及其组合。典型的交联剂包括包含胺的化合物和包含环氧的材料。
用作本发明交联剂的所述包含胺的化合物包括但不限于蜜胺单体、蜜胺聚合物、烷基羟基(alkylol)甲基蜜胺类、苯代三聚氰胺树脂、苯代三聚氰胺-甲醛树脂、脲-甲醛树脂、甘脲-甲醛树脂以及组合。
本领域那些技术人员应理解合适的有机交联剂浓度取决于如交联剂活性以及组合物具体应用的因素。当使用时，所述交联剂在组合物中的量通常为0.1-50重量％，例如为0.5-25重量％或1-20重量％。
可用一种或多种添加剂来调节聚合物层的折射指数，例如，在光波导的情况下，芯层和/或包覆层。
所述组合物任选包含一种或多种溶剂。这种溶剂有助于配制所述组合物，并有助于将所述组合物涂布到基片上。可以使用各种溶剂。合适的溶剂包括但不限于二醇醚类，如乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚和二丙二醇单甲醚，酯如甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯，二元酯，碳酸酯类如碳酸丙二酯、γ-丁内酯，酯类如乳酸乙酯、乙酸正戊酯和乙酸正丁酯，醇类如正丙醇、异丙醇，酮类如环己酮、甲基异丁酮、二异丁基酮和2-庚酮，内酯如γ-丁内酯和γ-己内酯，醚类如二苯醚和苯甲醚，烃类如均三甲苯、甲苯和二甲苯，以及杂环化合物如N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基丙烯脲，或它们的混合物。
上述的组合物在干膜和直接施涂的液体涂敷的聚合物层中很有用。在干膜的情况下，上述组合物涂敷到载体基片上，而在直接施涂的层中，组合物直接施涂到器件基片上。
可以通过一些方法(包括，例如弯月涂敷(meniscus coating)、喷涂、辊涂、线材辊涂、刮刀涂敷、幕涂等)例如将所述组合物涂敷在如上所述的载体基片上来制备干膜，一般涂到干厚为5-150微米。所述涂敷的载体基片可以例如通过对流传热干燥、红外干燥和空气干燥等来干燥，一般干燥至以聚合物层计，溶剂含量为0-10重量％。
所述载体基片可以，例如是不连续片的形式，其通常宽为2-150厘米，长为2-150厘米，其可以逐片涂敷和干燥，然后进行堆放。所述基片还可以是卷状，其通常宽为2-150厘米，长为0.5-1000米，其可以卷到卷的形式涂敷和干燥，通常称作膜涂工艺。所述片可以堆积或所述膜可以被卷起，具有或不具有如上所述的保护覆盖层，从而分隔所述片或卷。在膜涂工艺中，可以用或不用热和/或压通过诸如层压的方法施加所述保护覆盖层。
以下预言的实施例用来进一步说明本发明的各个方面，并不在任何方面限制本发明的范围。
                           实施例1
1. 底包覆层
将45.00重量％丙二醇单甲醚乙酸酯、54.84重量％苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(40∶45∶15重量％，以聚合物计)、0.15重量％甲苯磺酸三苯基锍和0.01重量％Dow SILWET L-7604硅氧烷基油混合。将所述组合物辊涂到50微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上，直到湿的厚度为100微米，并在90℃的对流传热炉中干燥30分钟，使厚度为50微米。用辊子将25微米厚的聚乙烯(PE)保护覆盖片敷在组合物的表面上以形成波导包覆干膜(clad dry-film)。将30毫克/平方厘米含有电路的铜箔包覆印刷板放在热辊层压器中。从所述干膜上移去所述PE保护覆盖片。将所述干膜包覆涂层的表面对着印刷线路板的铜表面放置，并在热辊层压器中于100℃和1.4×105Pa下，以30厘米/分钟将干膜层压到所述印刷线路板上。将涂敷的印刷线路板掩蔽(blanket)曝光于来自卤化汞灯的1500mJ/cm2的光辐射中。从所述结构上移去PET薄膜，并将所述印刷线路板放置在180℃的对流传热炉中60分钟以固化底包覆层。
2. 芯层
将45.00重量％丙二醇单甲醚乙酸酯、54.84重量％苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(50.5∶44.5∶5重量％，以聚合物计)、0.15重量甲苯磺酸三苯基锍和0.01重量％Dow SILWET L-7604硅氧烷基油混合。将所述组合物辊涂到底包覆层上。将芯涂敷的印刷线路板透过含有2-30厘米开口(宽为25-250微米)的掩膜曝光于来自卤化汞灯的1500mJ/cm2的光辐射中。将所述印刷线路板放置在90℃的对流传热炉中20分钟。在室温下和温和搅拌下，所述印刷线路板放在0.7N氢氧化钠显影剂溶液中2.5分钟。所述印刷线路板在去离子水中清洗并用空气刀干燥。将所述印刷线路板在90℃的对流传热炉固化60分钟，在波导底包覆层上得到许多波导芯。
3. 顶包覆层
可以使用在形成底包覆层中所用的相同材料和步骤来形成底包覆层和芯结构上的顶包覆层。由此在印刷线路板基片上形成波导结构。
                               实施例2
1. 底包覆层
将45.00重量％丙二醇单甲醚乙酸酯、54.84重量％苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(42.5∶42.5∶15重量％，以聚合物计)、0.15重量％甲苯磺酸三苯基锍和0.01重量％Dow SILWET L-7604硅氧烷基油混合。将所述组合物辊涂到30毫克/平方厘米含有电路的铜箔包覆印刷板上。将涂敷的印刷线路板掩蔽曝光于来自卤化汞灯的1500mJ/cm2的光辐射中。将所述印刷线路板放置在180℃的对流传热炉中60分钟以固化底包覆层。
2. 芯结构
将45.00重量％丙二醇单甲醚乙酸酯、54.84重量％苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(50.5∶44.5∶5重量％，以聚合物计)、0.15重量％甲苯磺酸三苯基锍和0.01重量％Dow SILWET L-7604硅氧烷基油混合。将所述组合物辊涂到50微米具有背面剥离层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上，直到湿的厚度为100微米，并在90℃的对流传热炉中干燥30分钟，使厚度为50微米。用辊子将25微米厚的聚乙烯(PE)保护覆盖片敷在所述组合物的表面上以形成波导芯干膜。把与波导包覆层层压的印刷线路板放在热辊层压器中。从波导芯干膜上移去PE膜。将所述芯干膜的表面对着印刷线路板上的波导底包覆层放置，并在热辊层压器中于100℃和1.4×105Pa下，以30厘米/分钟将所述芯干膜进行层压。将涂敷的印刷线路板透过含有2-30厘米开口(宽为25-250微米)的掩膜曝光于来自卤化汞灯的1500mJ/cm2的光辐射中。将所述印刷线路板放置在90℃的对流传热炉中20分钟。移去PET，并在室温下和温和搅拌下，所述印刷线路板放在0.7N氢氧化钠显影剂溶液中2.5分钟。所述印刷线路板在去离子水中清洗并用空气刀干燥。将所述印刷线路板在180℃的对流传热炉固化60分钟，在波导底包覆层上得到许多波导芯。
3. 顶包覆层
可以使用在形成底包覆层中所用的相同材料和步骤来形成底包覆层和芯结构上的顶包覆层。由此在印刷线路板基片上形成波导结构。
                              实施例3
1. 底包覆层
将45.00重量％丙二醇单甲醚乙酸酯、54.84重量％苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(42.5∶42.5∶15重量％，以聚合物计)、0.15重量％甲苯磺酸三苯基锍和0.01重量％Dow SILWET L-7604硅氧烷基油混合。将所述组合物辊涂到50微米具有背面剥离层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上，直到湿的厚度为100微米，并在90℃的对流传热炉中干燥30分钟，使厚度为50微米。将该膜缠绕在辊子上，PET的背面用作保护覆盖片，形成波导包覆干膜。将30毫克/平方厘米含有电路的铜箔包覆印刷板放在热辊层压器中。将所述干膜包覆涂层的表面对着印刷线路板的铜表面放置，并在热辊层压器中于100℃和1.4×105Pa下，以30厘米/分钟将干膜层压到所述印刷线路板上。将涂敷印刷线路板掩蔽曝光于来自卤化汞灯的1500mJ/cm2的光辐射中。从所述结构上移去PET薄膜，并将所述印刷线路板放置在180℃的对流传热炉中60分钟以固化底包覆层。
2. 芯结构
将45.00重量％丙二醇单甲醚乙酸酯、54.84重量％苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(50.5∶44.5∶5重量％，以聚合物计)、0.15重量％甲苯磺酸三苯基锍和0.01重量％Dow SILWET L-7604硅氧烷基油混合。将所述组合物辊涂到一幅50微米的具有背面剥离层(release layer)的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，直到湿的厚度为100微米，并在90℃的对流传热炉中干燥30分钟，使厚度为50微米。将所述的膜缠绕在辊子上，PET的背面用作保护覆盖片，形成波导芯干膜。把与波导包覆层层压的印刷线路板放在热辊层压器中。将所述芯干膜的表面对着印刷线路板上的波导底包覆层放置，并在热辊层压器中于100℃和1.4×105Pa下，以30厘米/分钟将所述芯干膜进行层压。将涂敷的印刷线路板透过含有2-30厘米开口(宽为25-250微米)的掩蔽曝光于来自卤化汞灯的1500mJ/cm2的光辐射中。将所述印刷线路板放置在90℃的对流传热炉中20分钟。移去PET，并在室温下和温和搅拌下，所述印刷线路板放在0.7N氢氧化钠显影剂溶液中2.5分钟。所述印刷线路板在去离子水中清洗并用空气刀干燥。将所述印刷线路板在180℃的对流传热炉固化60分钟，在波导底包覆层上得到许多波导芯。
3. 顶包覆层
将45.00重量％丙二醇单甲醚乙酸酯、54.84重量％苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(42.5∶42.5∶15重量％，以聚合物计)、0.15重量％甲苯磺酸三苯基锍和0.01重量％Dow SILWET L-7604硅氧烷基油混合。将所述组合物幕涂到印刷线路板上的芯结构上。将所述顶部包覆涂敷的印刷线路板掩蔽曝光于来自卤化汞灯的1500mJ/cm2的光辐射中。将所述印刷线路板放置在180℃的对流传热炉中60分钟，在波导底包覆层上得到许多波导芯。
                            实施例4
使用与实施例1相同的方法，除了羧酸组合物辊涂到聚乙烯涂敷的牛皮纸(kraft paper)上，而非PET，且在曝光前除去所述牛皮纸。
本发明已参见具体实施方案进行了详细的描述，对于本领域技术人员来说，进行各种变化和修改时显而易见的，但不偏离权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种形成光学器件的方法，包括：
(a)在第一基片上施涂干膜，所述干膜包括：载体基片和在所述载体基片上的第一聚合物层；
(b)通过包括在第一基片上涂敷液体组合物的方法在第一基片上形成第二聚合物层；和
(c)使第一聚合物层和/或第二聚合物层形成图案。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物层可含有式为(R1SiO1.5)的单元，其中R1是取代或未取代的有机基团，所述液体组合物可含有式为(R2SiO1.5)的单元，其中R2是取代或未取代的有机基团，且R1和R2是相同或不同的。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括在第一基片上形成第三聚合物层，所述第三聚合物层含有式为(R3SiO1.5)的单元，其中R3是取代或未取代的有机基团，且它与R1和/或R2是相同或不同的。
4.如权利要求1-3所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物层和/或第二聚合物层是可光成像的，且所述(c)包括将第一聚合物层和/或第二聚合物层的一部分曝光在光辐射中。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述(c)还包括使曝光的第一聚合物层和/或第二聚合物层与显影剂溶液接触。
6.如权利要求1-5所述的方法，其特征在于，所述第二聚合物层处在第一聚合物层上。
7.如权利要求1-5所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物层处在第二聚合物层上。
8.如权利要求1-7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在(a)之后，除去所述载体基片。
9.如权利要求1-8所述的方法，其特征在于，所述载体基片是聚合物膜。
10.一种形成具有光学功能的印刷线路板的方法。所述方法包括：
(a)在印刷线路基片上提供波导第一包覆层，其中第一包覆层含有式为(R1SiO1.5)的单元，其中R1是取代或未取代的有机基团；
(b)在第一包覆层上施涂干膜，所述干膜包括：载体基片和在所述载体基片上的波导芯层，所述芯层含有式为(R2SiO1.5)的单元，其中R2是取代或未取代的有机基团，且R1和R2是相同或不同的；
(c)使芯层形成图案以形成芯结构；
(d)通过包括在第一包覆层和芯结构上涂敷液体组合物的方法在第一包覆层和芯结构上形成波导第二包覆层，所述液体组合物可含有式为(R3SiO1.5)的单元，其中R3是取代或未取代的有机基团，且它与R1和/或R2是相同或不同的。
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