JP2006063291A - Curable composition and cured film - Google Patents

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研太郎 玉木
Yuuichi Eriyama
祐一 江利山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a curable composition capable of forming a cured product utilizable for optical material, etc., for optical waveguides and excellent in heat resistance, crack resistance, a planarizing property and peeling resistance. <P>SOLUTION: The curable composition comprises the hydrolysate of a hydrolyzable silane compound represented by the general formula: (R<SP>1</SP>)<SB>p</SB>(R<SP>2</SP>)<SB>q</SB>Si(X)<SB>4-p-q</SB>[wherein R<SP>1</SP>s are 1-12C nonhydrolyzable organic groups containing a fluorine atom which are the same or different; R<SP>2</SP>is a 1-12C nonhydrolyzable organic group not containing a fluorine atom; Xs are hydrolyzable groups which are the same or different; p is 1 or 2; and q is 0 or 1] and/or its condensation product and a scaly filler. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、硬化性組成物及び該硬化性組成物から形成される硬化フィルムに関する。さらに詳しくは、光導波路等の光学材料等に利用可能な、耐熱性、クラック耐性、平坦化性及び耐剥離性に優れる硬化性組成物及び該硬化性組成物から形成される硬化フィルムに関する。   The present invention relates to a curable composition and a cured film formed from the curable composition. More specifically, the present invention relates to a curable composition excellent in heat resistance, crack resistance, planarization property, and peel resistance, which can be used for an optical material such as an optical waveguide, and a cured film formed from the curable composition.

マルチメディア時代を迎え、光通信システムやコンピュータにおける情報処理の大容量化および高速化の要求から、光を伝送媒体とする伝送システムが、公衆通信網、LAN(ローカルエリアネットワーク)、FA(ファクトリーオートメーション)、コンピュータ間のインターコネクト、家庭内配線等に使用されるようになっている。これら伝送システムで用いられる光導波路は、例えば映画や動画等の大容量の情報伝達や光コンピュータ等を実現するための光デバイス、光電集積回路(OEIC)、光集積回路(光IC)等における基本構成要素である。そして、光導波路は、大量の需要があることから鋭意研究される一方、特に高性能で、低コストの製品が求められている。   In the multimedia era, transmission systems that use light as a transmission medium have become public communication networks, LANs (local area networks), and FAs (factory automation) in response to demands for large capacity and high speed information processing in optical communication systems and computers. ), Interconnects between computers, home wiring, etc. The optical waveguide used in these transmission systems is a basic in optical devices, photoelectric integrated circuits (OEICs), optical integrated circuits (optical ICs), etc. for realizing large-capacity information transmission such as movies and moving images and optical computers, for example. It is a component. Optical waveguides have been intensively studied due to the large amount of demand, while products with particularly high performance and low cost are required.

このような光導波路としては、従来、石英系光導波路やポリマー系光導波路が知られている。このうち、石英系光導波路は、伝送特性としてはポリマー系光導波路に比べ優れた特性を有しているものの、酸化物微粒子の堆積に引き続いて行なわれるガラス化工程(1200℃以上)やエッチング処理を必要とするため、作製するには長時間の厳しい作製条件が要求される。他方、ポリマー系光導波路は、スピンコート法やディップコート法等により容易に薄膜を形成できる上、リアクティブイオンエッチング(RIE)やフォトリソグラフィーによって低温プロセスでの作製が可能である。特に、フォトリソグラフィーを用いた光導波路は、短時間で作製できるため、石英系光導波路と比較して、より簡単かつ低コストで形成することができるという利点がある。   Conventionally known quartz optical waveguides and polymer optical waveguides are known as such optical waveguides. Among them, the silica-based optical waveguide has excellent transmission characteristics as compared with the polymer-based optical waveguide, but the vitrification process (at 1200 ° C. or higher) or the etching process performed following the deposition of oxide fine particles. Therefore, strict production conditions for a long time are required for production. On the other hand, a polymer-based optical waveguide can be easily formed into a thin film by a spin coating method, a dip coating method, or the like, and can be manufactured at a low temperature process by reactive ion etching (RIE) or photolithography. In particular, since an optical waveguide using photolithography can be manufactured in a short time, there is an advantage that it can be formed more easily and at a lower cost than a quartz-based optical waveguide.

該ポリマー系光導波路の材料として、耐熱性に優れるフッ素化ポリイミドが知られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、フッ素化ポリイミドにおいては、膜厚が薄い場合には影響は少ないが、光導波路に使用する膜厚になると、その構造上の結晶性の高さから膜が脆くなる、また、その弾性率の高さから製造過程で反りが生じる等の問題点を有しており、さらには、その屈折率が石英よりも高いために、フッ素化ポリイミドからなる光導波路を光ファイバ(石英をコア部分に使用)に接続した場合、接続部分での光損失(接続損失)を伴うという問題点を有している。
一方、ポリマー系光導波路は、温度変化の激しい条件下で長期に亘って使用した場合に、シリコンウェハ、ガラス基板等の基材から剥離が生じることがある。そのため、厳しい条件下でも剥離を生じ難くして、長期信頼性を高めることが求められている。
特開平4−9807号公報
As a material for the polymer optical waveguide, fluorinated polyimide having excellent heat resistance is known (for example, see Patent Document 1). However, in fluorinated polyimide, there is little effect when the film thickness is thin, but when the film thickness is used for an optical waveguide, the film becomes brittle due to the high crystallinity of its structure, and its elastic modulus In addition, since the refractive index is higher than that of quartz, the optical waveguide made of fluorinated polyimide is used as an optical fiber (quartz as the core). Connection), there is a problem that an optical loss (connection loss) occurs at the connection portion.
On the other hand, when a polymer-based optical waveguide is used over a long period under conditions where temperature changes are severe, peeling may occur from a base material such as a silicon wafer or a glass substrate. For this reason, there is a demand for improving long-term reliability by making it difficult to cause peeling even under severe conditions.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-9807

以上のように、従来のポリマー系光導波路は、製造自体は石英系光導波路と比較して比較的容易であるものの、低い伝送損失とクラック耐性とを共に満足し、かつ、基材からの剥離やクラックが発生することなく長期的に安定して用い得る性質等を全て備えることが求められていた。本発明は、このような事情を背景として、光導波路等の光学材料等に利用可能な、耐熱性、クラック耐性、平坦化性及び基材に対する耐剥離性に優れる硬化物を形成し得る硬化性組成物及び該硬化性組成物から形成される硬化フィルムを提供することを課題とする。   As described above, the conventional polymer-based optical waveguide is relatively easy to manufacture compared to the quartz-based optical waveguide, but satisfies both low transmission loss and crack resistance, and is peeled from the substrate. It has been demanded to have all the properties that can be used stably in the long term without causing cracks. With this background, the present invention can be used for optical materials such as optical waveguides, and is capable of forming a cured product having excellent heat resistance, crack resistance, flatness, and peel resistance to a substrate. It is an object of the present invention to provide a composition and a cured film formed from the curable composition.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上と、鱗片状フィラーとを必須成分として含有する硬化性組成物においては、各加水分解性シラン化合物のケイ素原子上の結合基として長鎖アルキル基を選択することにより、塗膜に弾性を付与し、クラック耐性を向上させることが可能であり、また、スピンコートにより成膜が可能であることから平坦化性にも優れ、さらに、鱗片状フィラーを含有することから、基材に対する耐剥離性に優れる硬化物(例えば、光導波路等の光学材料等として利用可能なもの)を形成可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have selected from the group consisting of a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound represented by the following general formula (1) and a condensate of the hydrolyzate. In the curable composition containing at least one or more and a scaly filler as essential components, by selecting a long-chain alkyl group as a bonding group on the silicon atom of each hydrolyzable silane compound, It is possible to impart elasticity, improve crack resistance, and because it is possible to form a film by spin coating, it is excellent in flatness, and further contains a scale-like filler, so The present inventors have found that a cured product having excellent peeling resistance (for example, a material that can be used as an optical material such as an optical waveguide) can be formed, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、次の[1]〜[4]を提供するものである。
[1]
一般式(1):
(R1p(R2qSi(X)4−p−q (1)
[式中、R1はフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の同一であるか又は異なる有機基を示し、R2はフッ素原子を含有しない炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基を示し、Xは同一であるか又は異なる加水分解性基を示す。また、pは1又は2であり、qは0又は1である。]
で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及びその縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上と、鱗片状フィラーとを含有することを特徴とする硬化性組成物。
[2]
前記鱗片状フィラーが珪酸塩からなる前記[1]の硬化性組成物。
[3]
光酸発生剤を含有する前記[1]又は[2]の硬化性組成物。
[4]
前記[1]〜[3]のいずれかの硬化性組成物から形成される硬化フィルム。
That is, the present invention provides the following [1] to [4].
[1]
General formula (1):
(R 1 ) p (R 2 ) q Si (X) 4-pq (1)
[Wherein, R 1 represents a nonhydrolyzable identical or different organic group having 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 2 has 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. Represents a non-hydrolyzable organic group, and X represents the same or different hydrolyzable groups. P is 1 or 2, and q is 0 or 1. ]
A curable composition comprising at least one selected from the group consisting of a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound represented by the formula (1) and a condensate thereof, and a scale-like filler.
[2]
[1] The curable composition of [1], wherein the scaly filler comprises silicate.
[3]
The curable composition according to [1] or [2], which contains a photoacid generator.
[4]
The cured film formed from the curable composition in any one of said [1]-[3].

本発明の硬化性組成物によれば、耐熱性、クラック耐性、平坦化性および基材に対する耐剥離性に優れ、クラックの発生を伴うことなく100μm以上の厚膜化が可能な硬化物、特に硬化フィルムを形成可能である。
本発明の硬化性組成物は、光導波路のクラッド層およびコア部分、積層型光導波路の平坦化膜、電子回路と光回路のハイブリッド型素子の層間絶縁膜、マイクロリング共振器の平坦化膜等の光学材料等に利用可能である。
According to the curable composition of the present invention, a cured product that is excellent in heat resistance, crack resistance, flattening property, and peel resistance to a substrate, and capable of increasing the thickness to 100 μm or more without causing cracks, particularly A cured film can be formed.
The curable composition of the present invention includes a cladding layer and a core portion of an optical waveguide, a planarized film of a laminated optical waveguide, an interlayer insulating film of a hybrid element of an electronic circuit and an optical circuit, a planarized film of a microring resonator, etc. It can be used as an optical material.

本発明の硬化性組成物を構成する成分について説明する。
[シラン化合物の加水分解物等]
本発明で用いられる「加水分解性シラン化合物の加水分解物及びその縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上」(以下、「シラン化合物の加水分解物等」ともいう。)は、一般式(1):
(R1p(R2qSi(X)4−p−q (1)
[式中、R1はフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の同一であるか又は異なる有機基を示し、R2はフッ素原子を含有しない炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基を示し、Xは同一であるか又は異なる加水分解性基を示す。また、pは1又は2であり、qは0又は1である。]
で表される加水分解性シラン化合物(以下、「加水分解性シラン化合物(1)」という。)の加水分解物および/またはその縮合物である。
式中のR1は、フッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の同一であるか又は異なる有機基である。本明細書において、非加水分解性とは、Xで示される加水分解性基が加水分解される条件において、そのまま安定に存在する性質であることを意味する。かかる非加水分解性の有機基としては、例えばフッ素化アルキル基、フッ素化アリール基、又はこれらの水素原子の一部もしくは全部が、重水素や、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等で置換された有機基等が挙げられる。
The component which comprises the curable composition of this invention is demonstrated.
[Hydrolyzed silane compound, etc.]
The “at least one or more selected from the group consisting of hydrolyzate of hydrolyzable silane compound and condensate thereof” used in the present invention (hereinafter also referred to as “hydrolyzate of silane compound”) is a general formula ( 1):
(R 1 ) p (R 2 ) q Si (X) 4-pq (1)
[Wherein, R 1 represents a nonhydrolyzable identical or different organic group having 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 2 has 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. Represents a non-hydrolyzable organic group, and X represents the same or different hydrolyzable groups. P is 1 or 2, and q is 0 or 1. ]
Is a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound (hereinafter referred to as “hydrolyzable silane compound (1)”) and / or a condensate thereof.
R 1 in the formula is a non-hydrolyzable identical or different organic group having 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom. In the present specification, non-hydrolyzable means that the hydrolyzable group represented by X is a property that exists stably as it is under the condition that it is hydrolyzed. Examples of the non-hydrolyzable organic group include a fluorinated alkyl group, a fluorinated aryl group, or a halogen atom such as a deuterium, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. An organic group substituted by, and the like.

かかるフッ素化アルキル基としては、組成式:Cm+n2m2n+1 [mは0〜5の整数であり、nは1〜12の整数であり、m+nは1〜12の整数である。]で表されるフッ素化アルキル基が好ましく、本発明の硬化性組成物から形成される硬化物のパターニング性、クラック耐性等の物性をより一層向上させ、また、導波路損失を低減する観点からは、一般式:CF3(CF2n-1(CH2m [m及びnは前記定義のとおりである。]で表されるフッ素化アルキル基がより好ましい。かかるフッ素化アルキル基としては、例えばトリフルオロメチル基、トリフルオロプロピル基、ヘプタデカフルオロデシル基、トリデカフルオロオクチル基、ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。これらの中でもフッ素含有量が高く、かつ長鎖のアルキル鎖を有するヘプタデカフルオロデシル基、トリデカフルオロオクチル基、ノナフルオロヘキシル基等が好ましい。また、フッ素化アリール基としては、例えばペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。これらのフッ素化アルキル基及びフッ素化アリール基は、その水素原子の一部又は全部が、重水素や、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等で置換されていてもよい。 Such a fluorinated alkyl group has a composition formula: C m + n H 2m F 2n + 1 [m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 1 to 12, and m + n is an integer of 1 to 12. is there. From the viewpoint of further improving physical properties such as patterning property and crack resistance of a cured product formed from the curable composition of the present invention, and reducing waveguide loss. Is a general formula: CF 3 (CF 2 ) n-1 (CH 2 ) m [m and n are as defined above]. A fluorinated alkyl group represented by Examples of the fluorinated alkyl group include a trifluoromethyl group, a trifluoropropyl group, a heptadecafluorodecyl group, a tridecafluorooctyl group, and a nonafluorohexyl group. Among these, a heptadecafluorodecyl group, a tridecafluorooctyl group, a nonafluorohexyl group and the like having a high fluorine content and a long alkyl chain are preferable. Examples of the fluorinated aryl group include a pentafluorophenyl group. In these fluorinated alkyl groups and fluorinated aryl groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with deuterium, halogen atoms such as chlorine, bromine, and iodine atoms.

2は、フッ素原子を含有しない炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であり、かかる非加水分解性の有機基としては、例えばアルキル基、アリール基、アラルキル基、ヘテロ原子を含有する有機基、重合性基を含有する有機基、又はこれらの水素原子の一部もしくは全部が、重水素や、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等で置換された有機基等が挙げられる。これらの有機基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。かかるアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等が挙げられる。 R 2 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms that does not contain a fluorine atom. Examples of the non-hydrolyzable organic group include alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, and heteroatoms. , An organic group containing a polymerizable group, or an organic group in which some or all of these hydrogen atoms are substituted with deuterium, a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom Etc. These organic groups may be linear, branched or cyclic. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, and an octyl group.

アリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基、重水素化フェニル基、ハロゲン化フェニル基等が挙げられ、アラルキル基としては、例えばベンジル基、フェニルエチル基等が挙げられる。
ヘテロ原子を含有する有機基としては、塩基性でない基が好ましく、例えばエーテル結合を含有する有機基、エステル結合を含有する有機基、スルフィド結合を含有する有機基等が挙げられる。
重合性基を含有する有機基としては、分子中にラジカル重合性基及び/又はカチオン重合性基等を含有する有機基が好ましく、例えばビニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、オレフィン基、スチリル基等のラジカル重合性基を含有する有機基;ビニルエーテル基、エポキシ基、オキセタニル基等のカチオン重合性基を含有する有機基等が挙げられる。該重合性基を導入することにより、ラジカル重合及び/又はカチオン重合を生じさせて、硬化性組成物をより効果的に硬化させることができる。
Examples of the aryl group include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a deuterated phenyl group, and a halogenated phenyl group. Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenylethyl group. Can be mentioned.
The organic group containing a hetero atom is preferably a non-basic group, and examples thereof include an organic group containing an ether bond, an organic group containing an ester bond, and an organic group containing a sulfide bond.
The organic group containing a polymerizable group is preferably an organic group containing a radical polymerizable group and / or a cationic polymerizable group in the molecule, such as a vinyl group, acryloxy group, methacryloxy group, olefin group, styryl group, etc. An organic group containing a radical polymerizable group; an organic group containing a cationic polymerizable group such as a vinyl ether group, an epoxy group, or an oxetanyl group. By introducing the polymerizable group, radical polymerization and / or cationic polymerization can be caused to cure the curable composition more effectively.

上記一般式(1)におけるXは、同一であるか又は異なる加水分解性基である。本明細書において、加水分解性基とは、大気圧下、かつ後述の加水分解触媒および水の存在下において、0〜150℃の温度範囲内で1〜10時間加熱することにより、加水分解されてシラノール基を生成し得る基、又はシロキサン縮合物を形成し得る基を意味する。
Xが示す加水分解性基としては、例えば炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、アシルオキシ基等が挙げられる。
X in the said General formula (1) is the same or a different hydrolysable group. In the present specification, the hydrolyzable group is hydrolyzed by heating for 1 to 10 hours within a temperature range of 0 to 150 ° C. under atmospheric pressure and in the presence of a hydrolysis catalyst described later and water. A group capable of forming a silanol group or a group capable of forming a siloxane condensate.
Examples of the hydrolyzable group represented by X include an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, an amino group, and an acyloxy group.

かかる炭素数1〜12のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ベンジロキシ基等が挙げられる。これらのアルコキシ基は置換基を有していてもよく、置換基を有するアルコキシ基としては、例えばフェノキシベンジロキシ基、メトキシエトキシ基、アセトキシエトキシ基、2−(メタ)アクリロキシエトキシ基、3−(メタ)アクリロキシプロポキシ基、4−(メタ)アクリロキシブトキシ基等の(メタ)アクリロキシ基含有アルコキシ基;グリシドキシ基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エトキシ基等のエポキシ基含有アルコキシ基;メチルオキセタニルメトキシ基、エチルオキセタニルメトキシ基等のオキセタニル基含有アルコキシ基;オキサシクロヘキシロキシ基等の6員環エーテル基を含有するアルコキシ基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。ただし、ハロゲン原子を含有する加水分解性基を有する加水分解性シラン化合物(1)を用いる場合、得られる硬化性組成物の保存安定性を高める観点から、必要に応じて、加水分解性シラン化合物(1)の加水分解によって生成するハロゲン化水素を、中和や蒸留等の操作により除去するのが好ましい。
アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基等が挙げられる。
As this C1-C12 alkoxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a benzyloxy group etc. are mentioned, for example. These alkoxy groups may have a substituent. Examples of the alkoxy group having a substituent include a phenoxybenzyloxy group, a methoxyethoxy group, an acetoxyethoxy group, a 2- (meth) acryloxyethoxy group, a 3- (Meth) acryloxy propoxy group, (meth) acryloxy group-containing alkoxy group such as 4- (meth) acryloxybutoxy group; glycidoxy group, epoxy group-containing alkoxy group such as 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethoxy group An oxetanyl group-containing alkoxy group such as a methyl oxetanyl methoxy group or an ethyl oxetanyl methoxy group; an alkoxy group containing a 6-membered ring ether group such as an oxacyclohexyloxy group;
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. However, when using the hydrolyzable silane compound (1) having a hydrolyzable group containing a halogen atom, from the viewpoint of enhancing the storage stability of the resulting curable composition, the hydrolyzable silane compound is necessary. It is preferable to remove the hydrogen halide produced by the hydrolysis of (1) by an operation such as neutralization or distillation.
Examples of the acyloxy group include an acetoxy group.

上記一般式(1)中、pは1又は2であるが、1であるのが好ましい。また、qは0又は1であるが、0であるのが好ましい。
本発明に使用する加水分解性シラン化合物(1)としては、例えばトリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリクロロシラン、メチル−3,3,3−トリフルオロプロピルジクロロシラン、ジメトキシメチル−3,3,3−トリフルオロプロピルシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルメチルジクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルメチルジクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシルメチルジクロロシラン、3−(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン、(ペンタフルオロフェニル)プロピルトリメトキシシラン、(ペンタフルオロフェニル)プロピルトリクロロシラン等が挙げられる。これらの中でも、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン等が好ましい。
In the general formula (1), p is 1 or 2, but is preferably 1. Q is 0 or 1, but is preferably 0.
Examples of the hydrolyzable silane compound (1) used in the present invention include trifluoromethyltrimethoxysilane, trifluoromethyltriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrichlorosilane, and methyl-3,3,3. -Trifluoropropyldichlorosilane, dimethoxymethyl-3,3,3-trifluoropropylsilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropylmethyldichlorosilane, 3,3 , 4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyltrichlorosilane, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexylmethyldichlorosilane, 4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyltrichloro Run, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, 3,3,4, 4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyltriethoxysilane, 3,3,4,4,5,5,6 6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecylmethyldichlorosilane, 3- (heptafluoroisopropoxy) propyltriethoxysilane, (pentafluorophenyl) propyltrimethoxysilane , (Pentafluorophenyl) propyltrichlorosilane and the like. Among these, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyltriethoxysilane, 3,3, 4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, 3,3,4,4,5,5 6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyltrichlorosilane and the like are preferable.

本明細書において、加水分解性シラン化合物(1)の加水分解物とは、加水分解反応により加水分解性シラン化合物(1)の加水分解性基の一部又は全部がシラノール基に変化した加水分解反応混合物を意味し、加水分解性シラン化合物(1)の加水分解物の縮合物とは、該加水分解反応混合物中のシラノール基同士又はシラノール基と加水分解性基との縮合反応により得られるシロキサン縮合物を意味する。   In the present specification, the hydrolyzate of the hydrolyzable silane compound (1) is a hydrolysis in which part or all of the hydrolyzable groups of the hydrolyzable silane compound (1) are changed to silanol groups by the hydrolysis reaction. The reaction mixture means a hydrolyzate condensate of the hydrolyzable silane compound (1), and is a siloxane obtained by a condensation reaction between silanol groups or silanol groups and hydrolyzable groups in the hydrolysis reaction mixture. Condensate is meant.

本発明の硬化性組成物の必須成分であるシラン化合物の加水分解物等の調製方法は、該組成物中のシラノール基の含有率を過大又は過少としない限り特に制限されないが、該シラノール基の含有率を後述の好適範囲内に制御する観点からは、例えば、加水分解性シラン化合物(1)、酸触媒及び溶媒を混合して得られた溶液に、空気雰囲気中、大気圧及び攪拌下、該溶液中の各成分の沸点以下の温度にて水を滴下した後、0℃〜150℃で1〜24時間、加熱攪拌する方法等に準ずるのが好ましい。なお、加熱攪拌中、必要に応じて蒸留によって反応溶液を濃縮したり、又は溶媒を置換することも好ましい。   The method for preparing a hydrolyzate of a silane compound, which is an essential component of the curable composition of the present invention, is not particularly limited as long as the content of silanol groups in the composition is not excessive or too small. From the viewpoint of controlling the content within the preferable range described below, for example, in a solution obtained by mixing the hydrolyzable silane compound (1), the acid catalyst and the solvent, in an air atmosphere, under atmospheric pressure and stirring, It is preferable to follow the method of heating and stirring at 0 ° C. to 150 ° C. for 1 to 24 hours after adding water dropwise at a temperature below the boiling point of each component in the solution. During the heating and stirring, it is also preferable to concentrate the reaction solution by distillation or replace the solvent as necessary.

かかる触媒としては、加水分解反応及び縮合反応を促進するものであれば特に制限はなく、例えば酸又は塩基等の触媒が挙げられる。酸としては、例えばギ酸、酢酸、シュウ酸等の1価又は多価の有機酸;塩酸、リン酸、硫酸等の無機酸;Ti、Zr、Al、B等の無機塩、アルコキシド、カルボキシレート等のルイス酸等が挙げられる。塩基としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物;アンモニア等の無機塩基;トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアミン類等が挙げられる。これらは単独で使用しても二種以上を組み合わせて使用してもよい。触媒の使用量は、使用する触媒の種類によっても異なるが、通常、全シラン化合物に対して、0.001〜5質量%の範囲であるのが好ましく、0.002〜1質量%の範囲であるのがより好ましい。   Such a catalyst is not particularly limited as long as it promotes a hydrolysis reaction and a condensation reaction, and examples thereof include a catalyst such as an acid or a base. Examples of the acid include monovalent or polyvalent organic acids such as formic acid, acetic acid and oxalic acid; inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid and sulfuric acid; inorganic salts such as Ti, Zr, Al and B, alkoxides and carboxylates And Lewis acid. Examples of the base include hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide; inorganic bases such as ammonia; amines such as trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine and diethanolamine Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. The amount of the catalyst used varies depending on the type of catalyst used, but usually it is preferably in the range of 0.001 to 5% by mass and in the range of 0.002 to 1% by mass with respect to the total silane compound. More preferably.

かかる溶媒としては、通常、大気圧下での沸点が50〜200℃の範囲内の値を有し、各成分を均一に溶解させることのできる有機溶媒であるのが好ましく、例えばエーテル;エステル;ケトン;脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素;1価アルコール、多価アルコール等のアルコール;含窒素化合物、含硫黄化合物等の含ヘテロ原子化合物等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で使用しても二種以上を組み合わせて使用してもよい。
溶媒の使用量は、加水分解性シラン化合物(1)100質量部に対して、1〜1000質量部であるのが好ましく、10〜100質量部であるのがより好ましい。
Such a solvent is preferably an organic solvent having a boiling point under atmospheric pressure in the range of 50 to 200 ° C. and capable of uniformly dissolving each component, for example, ether; ester; Examples include ketones; hydrocarbons such as aliphatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons; alcohols such as monohydric alcohols and polyhydric alcohols; heteroatom-containing compounds such as nitrogen-containing compounds and sulfur-containing compounds. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
It is preferable that it is 1-1000 mass parts with respect to 100 mass parts of hydrolysable silane compounds (1), and, as for the usage-amount of a solvent, it is more preferable that it is 10-100 mass parts.

ここで、本発明の硬化性組成物は、その硬化物の屈折率や、硬化性、粘度等を調整するために、加水分解性シラン化合物(1)以外の加水分解性シラン化合物及びその加水分解物並びにこれらの縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上からなる組成物を含有していてもよい。この場合、加水分解性シラン化合物(1)と加水分解性シラン化合物(1)以外の加水分解性シラン化合物との混合物を、上記の加水分解反応及び縮合反応に付し、両加水分解性シラン化合物から形成されるシロキサン縮合物を調製してもよい。   Here, the curable composition of the present invention has a hydrolyzable silane compound other than the hydrolyzable silane compound (1) and its hydrolysis in order to adjust the refractive index, curability, viscosity and the like of the cured product. And a composition composed of at least one selected from the group consisting of these products and condensates thereof. In this case, a mixture of the hydrolyzable silane compound (1) and a hydrolyzable silane compound other than the hydrolyzable silane compound (1) is subjected to the hydrolysis reaction and the condensation reaction, and both hydrolyzable silane compounds are obtained. A siloxane condensate formed from may be prepared.

かかる加水分解性シラン化合物(1)以外の加水分解性シラン化合物としては、例えばテトラクロロシラン、テトラアミノシラン、テトラアセトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラベンジロキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン等の4個の加水分解性基を有するシラン化合物;メチルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、重水素化メチルトリメトキシシラン等の3個の加水分解性基を有するシラン化合物;ジメチルジクロロシラン、ジメチルジアミノシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン等の2個の加水分解性基を有するシラン化合物等が挙げられる。   Examples of hydrolyzable silane compounds other than the hydrolyzable silane compound (1) include tetrachlorosilane, tetraaminosilane, tetraacetoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraphenoxysilane, and tetrabenzyloxysilane. Silane compounds having four hydrolyzable groups such as trimethoxysilane and triethoxysilane; methyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriisopropoxy It has three hydrolyzable groups such as silane, ethyltributoxysilane, butyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and deuterated methyltrimethoxysilane. Silane compounds having two hydrolyzable groups such as dimethyldichlorosilane, dimethyldiaminosilane, dimethyldiacetoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and dibutyldimethoxysilane .

本発明で用いられるシラン化合物の加水分解物等における全ケイ素原子上の結合基数に占めるシラノール基(Si−OH)の含有率は、10〜50%の範囲であるのが好ましく、20〜40%の範囲であるのがより好ましい。シラノール基の含有率がこの範囲を外れると、アルカリ現像の際に目的とする形状のパターニングを得ることができなかったり、又は光導波路を形成した場合に導波路損失値が増大することがあり好ましくない。
なお、該シラノール基含有率は、29Si−NMR等にて定量することができる。例えば、各組成物を、NMR測定溶媒である重水素化クロロホルムに溶解させ、29Si−NMR(ジメチルシロキサン基準)にて、−120ppm〜−60ppmにかけて現れる置換基、結合基の異なる複数のシラン成分をカーブフィティングにてピーク分離し、ピークの面積比から各成分のモル%を算出し、得られた各成分中のシラノール基数を掛け合わせ、全ケイ素原子上の結合基数に占めるシラノール基の含有率(%)を算出する。
The content of silanol groups (Si—OH) in the number of bonding groups on all silicon atoms in the silane compound hydrolyzate used in the present invention is preferably in the range of 10 to 50%, and 20 to 40%. More preferably, it is the range. If the silanol group content is outside this range, patterning of the desired shape cannot be obtained during alkali development, or the waveguide loss value may increase when an optical waveguide is formed. Absent.
The silanol group content can be quantified by 29 Si-NMR or the like. For example, each composition is dissolved in deuterated chloroform which is an NMR measurement solvent, and a plurality of silane components having different substituents and bonding groups appearing from −120 ppm to −60 ppm in 29 Si-NMR (based on dimethylsiloxane) The peaks are separated by curve fitting, the mol% of each component is calculated from the area ratio of the peaks, and the number of silanol groups in each component obtained is multiplied to contain silanol groups in the total number of bonding groups on all silicon atoms. The rate (%) is calculated.

本発明で用いられるシラン化合物の加水分解物等は、その硬化物のパターニング性、クラック耐性、導波路損失等の物性をより一層向上させる観点から、下記一般式(2)及び(3)で表される構造からなる群のうち少なくとも一種以上を有することが好ましい。

Figure 2006063291
[一般式(2)又は(3)中、R3はフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基を示し、R4はフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基を示す。なお、R3とR4は同一の基であってもよい。]
3が示す、フッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基としては、一般式:CF3(CF2n-1(CH2m [m及びnは前記定義のとおりである。]で表される基であるのが好ましい。 The hydrolyzate of the silane compound used in the present invention is represented by the following general formulas (2) and (3) from the viewpoint of further improving the physical properties such as patterning property, crack resistance and waveguide loss of the cured product. It is preferable to have at least one or more members selected from the group consisting of the structures described above.
Figure 2006063291
[In General Formula (2) or (3), R 3 represents a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 4 is carbon that may contain a fluorine atom. The nonhydrolyzable organic group whose number is 1-12 is shown. R 3 and R 4 may be the same group. ]
The non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom represented by R 3 is represented by the general formula: CF 3 (CF 2 ) n-1 (CH 2 ) m [m and n are As defined above. ] Is preferable.

また、本発明で用いられるシラン化合物の加水分解物等は、その硬化物のパターニング性、耐熱性等の物性をより一層向上させる観点から、下記一般式(4)及び(5)で表される構造からなる群のうち少なくとも一種以上を有することが好ましい。

Figure 2006063291
[一般式(4)又は(5)中、R5はフェニル基又はフッ素化フェニル基を示し、R6はフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基を示す。なお、R5とR6は同一の基であってもよい。] Moreover, the hydrolyzate of the silane compound used by this invention is represented by following General formula (4) and (5) from a viewpoint of improving further physical properties, such as the patternability of the hardened | cured material, and heat resistance. It is preferable to have at least one of the group consisting of structures.
Figure 2006063291
[In General Formula (4) or (5), R 5 represents a phenyl group or a fluorinated phenyl group, and R 6 represents a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom. Indicates a group. R 5 and R 6 may be the same group. ]

これらの一般式(4)又は一般式(5)で表される構造を有する加水分解性シラン化合物としては、加水分解性シラン化合物(1)又は加水分解性シラン化合物(1)以外の加水分解性シラン化合物のうち、フェニル基又はフッ素化フェニル基を有する化合物が挙げられ、これらの中でも、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン等が特に好ましい。   The hydrolyzable silane compound having the structure represented by the general formula (4) or the general formula (5) is hydrolyzable other than the hydrolyzable silane compound (1) or the hydrolyzable silane compound (1). Among the silane compounds, compounds having a phenyl group or a fluorinated phenyl group can be mentioned, and among these, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, pentafluorophenyltrimethoxysilane and the like are particularly preferable.

さらに、本発明で用いられるシラン化合物の加水分解物等は、その硬化物のパターニング性、クラック耐性、耐熱性、導波路損失等の物性をより一層向上させ、さらには屈折率を制御する観点から、上記一般式(2)及び(3)で表される構造からなる群のうち少なくとも一種以上、並びに上記一般式(4)及び(5)で表される構造からなる群のうち少なくとも一種以上を有することが好ましい。   Furthermore, the hydrolyzate of the silane compound used in the present invention further improves the physical properties such as patterning property, crack resistance, heat resistance and waveguide loss of the cured product, and further from the viewpoint of controlling the refractive index. , At least one or more of the groups consisting of the structures represented by the general formulas (2) and (3), and at least one or more of the group consisting of the structures represented by the general formulas (4) and (5). It is preferable to have.

[鱗片状フィラー]
本発明で用いられる鱗片状フィラーは、本発明の硬化性組成物からなる光導波路等の光学部材が、温度変化の大きな環境下に長期に亘って置かれても、基材から剥離せずに良好な密着性を保持するために配合される。
鱗片状フィラーの好ましい例としては、シラン化合物の加水分解物等との相溶性の観点から、層状の構造を有する珪酸塩が挙げられる。
鱗片状フィラーは、シラン化合物の加水分解物等との相溶性を高めるために、親油性処理を施してなることが好ましい。
層状の構造を有する珪酸塩の例としては、合成スメクタイト、天然スメクタイト(例えば、モンモリロナイト等)、合成マイカ、天然マイカ、タルク、カオリン等が挙げられる。
中でも、親油性処理を施した合成スメクタイトは、他の成分(シラン化合物の加水分解物等や、溶媒等)との相溶性が良好で、かつ優れた耐剥離性を付与することができる点で、好ましく用いられる。
[Scaly filler]
The scale-like filler used in the present invention does not peel off from the substrate even when an optical member such as an optical waveguide made of the curable composition of the present invention is placed in an environment with a large temperature change over a long period of time. Formulated to maintain good adhesion.
Preferable examples of the scale-like filler include a silicate having a layered structure from the viewpoint of compatibility with a hydrolyzate of a silane compound.
The scaly filler is preferably subjected to lipophilic treatment in order to enhance the compatibility with the hydrolyzate of the silane compound.
Examples of the silicate having a layered structure include synthetic smectite, natural smectite (for example, montmorillonite), synthetic mica, natural mica, talc, kaolin and the like.
Among these, synthetic smectite that has been subjected to lipophilic treatment has good compatibility with other components (such as hydrolysates of silane compounds, solvents, etc.) and can impart excellent peel resistance. Are preferably used.

鱗片状フィラーの市販品としては、例えば、ルーセンタイトSPN、ルーセンタイトSAN、ルーセンタイトSTN(以上、コープケミカル社製)等が挙げられる。
シラン化合物の加水分解物等と鱗片状フィラーの合計量中における鱗片状フィラーの配合割合は、好ましくは5〜50質量%、より好ましくは10〜40質量%、特に好ましくは15〜35質量%である。該配合割合が5質量%未満では、硬化性組成物を用いて光導波路等の光学部材を作製したときに、基材に対する当該光学部材の耐剥離性が低下することがある。該配合割合が50質量%を超えると、硬化性組成物の粘性が過度に大きくなり、塗布性が悪くなるとともに、硬化後の機械的強度が低下するおそれがある。
As a commercial item of a scale-like filler, Lucentite SPN, Lucentite SAN, Lucentite STN (above, the product made by Corp Chemical) etc. are mentioned, for example.
The blending ratio of the flaky filler in the total amount of the hydrolyzate of the silane compound and the flaky filler is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass, and particularly preferably 15 to 35% by mass. is there. When the blending ratio is less than 5% by mass, when an optical member such as an optical waveguide is produced using the curable composition, the peel resistance of the optical member relative to the substrate may be lowered. When the blending ratio exceeds 50% by mass, the viscosity of the curable composition is excessively increased, the applicability is deteriorated, and the mechanical strength after curing may be decreased.

[光酸発生剤]
本発明の硬化性組成物は、光酸発生剤を含むことができる。
光酸発生剤を含む硬化性組成物に対して放射線を照射すると、光酸発生剤が分解して、硬化性組成物を光硬化させる酸性活性物質を放出する。
ここで、放射線としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、電子線、α線、γ線等を挙げることができる。ただし、一定のエネルギーレベルを有し、硬化速度が大であり、しかも照射装置が比較的安価でかつ小型である観点から、紫外線を使用することが好ましい。
[Photoacid generator]
The curable composition of the present invention can contain a photoacid generator.
When radiation is applied to the curable composition containing the photoacid generator, the photoacid generator is decomposed to release an acidic active substance that photocures the curable composition.
Here, examples of the radiation include visible light, ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, electron beams, α rays, and γ rays. However, it is preferable to use ultraviolet rays from the viewpoint of having a constant energy level, a high curing rate, and a relatively inexpensive and compact irradiation apparatus.

光酸発生剤としては、例えば、下記一般式(6)で表される構造を有するオニウム塩や、下記一般式(7)で表される構造を有するスルフォン酸誘導体等を挙げることができる。
[R 10 W]+m[MZm+n−m (6)
[一般式(6)中、カチオンはオニウムイオンであり、WはS、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O,I、Br、Clまたは−N≡Nであり、R、R、RおよびR10は同一または異なる有機基であり、a、b、cおよびdはそれぞれ0〜3の整数であって、(a+b+c+d)はWの価数に等しい。また、Mはハロゲン化物錯体[MZm+n]の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばB、P、As、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coである。Zは、例えばF、Cl、Br等のハロゲン原子またはアリール基であり、mはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、nはMの原子価である。]
Examples of the photoacid generator include an onium salt having a structure represented by the following general formula (6), a sulfonic acid derivative having a structure represented by the following general formula (7), and the like.
[R 7 a R 8 b R 9 c R 10 d W] + m [MZ m + n] -m (6)
[In General Formula (6), the cation is an onium ion, W is S, Se, Te, P, As, Sb, Bi, O, I, Br, Cl, or —N≡N, and R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are the same or different organic groups, a, b, c and d are each an integer of 0 to 3, and (a + b + c + d) is equal to the valence of W. M is a metal or metalloid constituting the central atom of the halide complex [MZ m + n ], for example, B, P, As, Sb, Fe, Sn, Bi, Al, Ca, In, Ti, Zn, Sc, V, Cr, Mn, and Co. Z is, for example, a halogen atom or an aryl group such as F, Cl, Br, etc., m is the net charge of the halide complex ion, and n is the valence of M. ]

−〔S(=O)−R11 (7)
[一般式(7)中、Qは1価もしくは2価の有機基、R11は炭素数1〜12の1価の有機基、添え字sは0又は1、添え字tは1又は2である。]
Q s- [S (= O) 2 -R 11 ] t (7)
[In the general formula (7), Q is a monovalent or divalent organic group, R 11 is a monovalent organic group having 1 to 12 carbon atoms, the subscript s is 0 or 1, and the subscript t is 1 or 2. is there. ]

(1)オニウム塩
一般式(6)におけるアニオン[MZm+n]の具体例としては、テトラフルオロボレート(BF )、ヘキサフルオロホスフェート(PF )、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF )、ヘキサフルオロアルセネート(AsF )、ヘキサクロルアンチモネート(SbCl )、テトラフェニルボレート、テトラキス(トリフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロメチルフェニル)ボレート等が挙げられる。
また、一般式(6)におけるアニオン[MZm+n]の代わりに、一般式[MZOH]で表されるアニオンを使用することも好ましい。さらに、過塩素酸イオン(ClO )、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン(CFSO )、フルオロスルフォン酸イオン(FSO )、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオン等の他のアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。
(1) Onium salt Specific examples of the anion [MZ m + n ] in the general formula (6) include tetrafluoroborate (BF 4 ), hexafluorophosphate (PF 6 ), hexafluoroantimonate (SbF 6 ), Examples include hexafluoroarsenate (AsF 6 ), hexachloroantimonate (SbCl 6 ), tetraphenyl borate, tetrakis (trifluoromethylphenyl) borate, tetrakis (pentafluoromethylphenyl) borate and the like.
Further, instead of the anion [MZ m + n] in the general formula (6), the general formula - it is also preferable to use the anion represented by [MZ n OH]. Furthermore, perchlorate ion (ClO 4 ), trifluoromethane sulfonate ion (CF 3 SO 4 ), fluorosulfonate ion (FSO 4 ), toluene sulfonate ion, trinitrobenzene sulfonate anion, trinitrotoluene sulfonate Onium salts having other anions such as anions can also be used.

また、オニウム塩としては芳香族オニウム塩が好ましく、特に好ましくはトリアリールスルホニウム塩、下記一般式(8)で表される化合物、下記一般式(9)で表されるジアリールヨードニウム塩あるいはトリアリールヨードニウム塩である。

Figure 2006063291
[一般式(8)中、R12およびR13は、それぞれ独立して水素原子又はアルキル基、R14は水酸基または−OR15(但し、R15は1価の有機基である。)を示し、aは4〜7の整数、bは1〜7の整数である。ナフタレン環への各置換基の結合位置は特に限定されない。]
[R16−Ph−I−Ph−R17][Y] (9)
[一般式(9)中、R16およびR17は、それぞれ1価の有機基であり、同一でも異なっていてもよく、R16およびR17の少なくとも一方は、炭素数が4以上のアルキル基を有しており、PhおよびPhはそれぞれ芳香族基であり、同一でも異なっていてもよく、Yは1価の陰イオンであり、周期律表3族、5族のフッ化物陰イオンもしくは、ClO 、CFSO から選ばれる陰イオンである。] The onium salt is preferably an aromatic onium salt, particularly preferably a triarylsulfonium salt, a compound represented by the following general formula (8), a diaryl iodonium salt represented by the following general formula (9) or a triaryl iodonium. Salt.
Figure 2006063291
[In General Formula (8), R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, R 14 represents a hydroxyl group or —OR 15 (where R 15 is a monovalent organic group). , A is an integer of 4-7, b is an integer of 1-7. The bonding position of each substituent to the naphthalene ring is not particularly limited. ]
[R 16 -Ph 1 -I + -Ph 2 -R 17] [Y -] (9)
[In General Formula (9), R 16 and R 17 are each a monovalent organic group and may be the same or different, and at least one of R 16 and R 17 is an alkyl group having 4 or more carbon atoms. And Ph 1 and Ph 2 are each an aromatic group, which may be the same or different, Y is a monovalent anion, and is a group 3 or group 5 fluoride anion in the periodic table. An ion or an anion selected from ClO 4 and CF 3 SO 3 . ]

一般式(8)で表される化合物としては、4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ブトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4,7−ジヒドロキシ)−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4,7−ジ−t−ブトキシ)−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネートなどが挙げられる。
さらに、ジアリールヨードニウム塩としては、具体的に、(4−n−デシロキシフェニル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムトリフルオロスルホネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメチルスルフォネート等の1種または2種以上の組み合わせを挙げることができる。
Examples of the compound represented by the general formula (8) include 4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-butoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4,7- And dihydroxy) -naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4,7-di-t-butoxy) -naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, and the like.
Further, as the diaryl iodonium salt, specifically, (4-n-decyloxyphenyl) phenyl iodonium hexafluoroantimonate, [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyl iodonium hexafluoroantimonate [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium trifluorosulfonate, [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium hexafluorophosphate, [4- (2 -Hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (4-t-butylphenyl) Iodonium hexafluorophosphate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluorosulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium tetrafluoroborate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (dodecylphenyl) Examples thereof include one or a combination of two or more of iodonium tetrafluoroborate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, bis (dodecylphenyl) iodonium trifluoromethylsulfonate, and the like.

(2)スルフォン酸誘導体
一般式(7)で表されるスルフォン酸誘導体としては、ジスルホン類、ジスルホニルジアゾメタン類、ジスルホニルメタン類、スルホニルベンゾイルメタン類、イミドスルホネート類、ベンゾインスルホネート類、1−オキシ−2−ヒドロキシ−3−プロピルアルコールのスルホネート類、ピロガロールトリスルホネート類、ベンジルスルホネート類等を挙げることができる。
これらの中で好ましくはイミドスルホネート類であり、さらに好ましくはトリフルオロメチルスルホネート誘導体である。
(2) Sulphonic acid derivatives The sulfonic acid derivatives represented by the general formula (7) include disulfones, disulfonyldiazomethanes, disulfonylmethanes, sulfonylbenzoylmethanes, imide sulfonates, benzoin sulfonates, 1-oxy Examples include sulfonates of 2-hydroxy-3-propyl alcohol, pyrogallol trisulfonates, benzyl sulfonates, and the like.
Among these, imide sulfonates are preferable, and trifluoromethyl sulfonate derivatives are more preferable.

光酸発生剤の配合量は、特に制限されるものではないが、シラン化合物の加水分解物等100質量部に対して、好ましくは0.01〜15質量部、より好ましくは0.1〜10質量部である。該配合量が0.01質量部未満では、光硬化性が低下し、十分な硬化速度が得られない傾向がある。該配合量が15質量部を超えると、得られる硬化物の耐候性や耐熱性が低下する傾向がある。   Although the compounding quantity of a photo-acid generator is not restrict | limited in particular, Preferably it is 0.01-15 mass parts with respect to 100 mass parts, such as a hydrolyzate of a silane compound, More preferably, it is 0.1-10. Part by mass. If the blending amount is less than 0.01 parts by mass, the photocurability tends to decrease and a sufficient curing rate tends not to be obtained. If the blending amount exceeds 15 parts by mass, the weather resistance and heat resistance of the resulting cured product tend to decrease.

[酸拡散制御剤]
本発明の硬化性組成物は、酸拡散制御剤を含むことができる。
酸拡散制御剤は、光照射によって光酸発生剤から生じた酸性活性物質の被膜中における拡散を制御し、非照射領域での硬化反応を抑制する作用を有する化合物と定義される。ただし、定義上、光酸発生剤と区別するため、酸拡散制御剤は、酸発生機能を有しない化合物である。
このような酸拡散制御剤を添加することにより、光硬化性組成物を効果的に硬化して、パターン精度を向上させることができる。
[Acid diffusion control agent]
The curable composition of the present invention can contain an acid diffusion controller.
An acid diffusion control agent is defined as a compound having an action of controlling the diffusion of an acidic active substance generated from a photoacid generator by light irradiation in a coating and suppressing a curing reaction in a non-irradiated region. However, in order to distinguish from a photoacid generator by definition, an acid diffusion controller is a compound that does not have an acid generating function.
By adding such an acid diffusion controller, the photocurable composition can be effectively cured and the pattern accuracy can be improved.

酸拡散制御剤の種類としては、形成工程中の露光や加熱処理によって塩基性が変化しない含窒素有機化合物が好ましい。
このような含窒素有機化合物としては、例えば、下記一般式(10)で表される化合物が挙げられる。
NR181920 (10)
[一般式(10)中、R18、R19およびR20はそれぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のアラルキル基を表す。]
As the type of the acid diffusion controller, a nitrogen-containing organic compound whose basicity does not change by exposure or heat treatment during the formation process is preferable.
Examples of such nitrogen-containing organic compounds include compounds represented by the following general formula (10).
NR 18 R 19 R 20 (10)
[In General Formula (10), R 18 , R 19 and R 20 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted aralkyl group. To express. ]

また、別の含窒素有機化合物としては、同一分子内に窒素原子を2個有するジアミノ化合物や、窒素原子を3個以上有するジアミノ重合体、あるいは、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等を挙げることができる。
含窒素有機化合物の具体例としては、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルアミン、ジ−n−デシルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、1−ナフチルアミン等の芳香族アミン類;エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類等を挙げることができる。
なお、酸拡散制御剤は、一種単独で使用することもできるし、あるいは二種以上を混合して使用することもできる。
酸拡散制御剤の配合量は、シラン化合物の加水分解物等100質量部に対して、好ましくは0.001〜15質量部、より好ましくは0.005〜5質量部である。
該配合量が0.001質量部未満では、プロセス条件によっては、光導波路のパターン形状や寸法再現性が低下することがある。該配合量が15質量部を超えると、硬化性組成物の光硬化性が低下することがある。
Other nitrogen-containing organic compounds include diamino compounds having two nitrogen atoms in the same molecule, diamino polymers having three or more nitrogen atoms, amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocycles. A compound etc. can be mentioned.
Specific examples of the nitrogen-containing organic compound include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; di-n-butylamine, di-n -Dialkylamines such as pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, di-n-nonylamine, di-n-decylamine; triethylamine, tri-n-propylamine , Tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, etc. Amines; aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, - methylaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, diphenylamine, triphenylamine, aromatic amines such as 1-naphthylamine; can be mentioned ethanolamine, diethanolamine, alkanolamines such as triethanolamine and the like.
In addition, an acid diffusion control agent can also be used individually by 1 type, or can also be used in mixture of 2 or more types.
The compounding amount of the acid diffusion controller is preferably 0.001 to 15 parts by mass, more preferably 0.005 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrolyzate of the silane compound.
When the blending amount is less than 0.001 part by mass, the pattern shape and dimensional reproducibility of the optical waveguide may be lowered depending on the process conditions. When this compounding quantity exceeds 15 mass parts, the photocurability of a curable composition may fall.

[塩基性化合物]
本発明の硬化性組成物は、塩基性化合物を含むことができる。
塩基性化合物としては、放射線や熱などの外部刺激に応答して、本発明の硬化性組成物を硬化させることが可能な塩基性活性物質を放出する化合物(塩基発生剤)を使用するのが好ましい。
かかる塩基性化合物としては、光塩基発生剤、熱塩基発生剤等が挙げられる。これらの中でも、光塩基発生剤が貯蔵安定性の観点から好ましい。
光塩基発生剤の例としては、2−ニトロベンジル N−シクロヘキシルカルバメイト(市販品名:NBC−101、みどり化学株式会社製)、トリフェニルスルフォニウムハイドロオキサイド(市販品名:TPS−OH、みどり化学株式会社製)、アニソイン N−シクロヘキシルカルバメイト(市販品名:ANC−101、みどり化学株式会社製)、ニフェジピン(東京化成工業株式会社製)等が挙げられる。
熱塩基発生剤の例としては、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンジイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
塩基性化合物の配合量は、特に制限されないが、シラン化合物の加水分解物等と鱗片状フィラーの合計100質量部に対して、好ましくは5質量部以下である。該配合量が5質量部を超えると、急激な硬化によって、塗膜にクラックが生じやすくなり好ましくない。
[Basic compounds]
The curable composition of the present invention can contain a basic compound.
As the basic compound, a compound (base generator) that releases a basic active substance capable of curing the curable composition of the present invention in response to an external stimulus such as radiation or heat is used. preferable.
Examples of such basic compounds include photobase generators and thermal base generators. Among these, a photobase generator is preferable from the viewpoint of storage stability.
Examples of photobase generators include 2-nitrobenzyl N-cyclohexyl carbamate (commercial product name: NBC-101, manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), triphenylsulfonium hydroxide (commercial product name: TPS-OH, Midori Chemical Co., Ltd.) Company), anisoin N-cyclohexyl carbamate (commercial product name: ANC-101, manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), nifedipine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and the like.
Examples of the thermal base generator include Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyldicyclohexylamine and the like.
Although the compounding quantity of a basic compound is not restrict | limited in particular, Preferably it is 5 mass parts or less with respect to 100 mass parts in total of the hydrolyzate of a silane compound, and a scale-like filler. When the blending amount exceeds 5 parts by mass, cracks are likely to occur in the coating film due to rapid curing, which is not preferable.

[溶媒]
本発明の硬化性組成物は、溶媒を配合することによって、保存安定性を向上させることができ、また、適度な粘度を付与することができ、均一な膜厚を有する硬化フィルムを形成することができる。
かかる溶媒としては、上述のシラン化合物の加水分解物等の調製で用いる溶媒と同じものを使用することができるが、本発明の硬化性組成物の保存安定性をより向上させる観点からは、1価又は多価アルコール、ケトン、エステル、芳香族炭化水素を使用するのが好ましく、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、トルエン、キシレン、メタノール等が挙げられる。これらの溶媒は単独で使用しても二種以上を組み合わせて使用してもよい。
[solvent]
The curable composition of the present invention can improve storage stability by blending a solvent, can impart an appropriate viscosity, and forms a cured film having a uniform film thickness. Can do.
As such a solvent, the same solvent as used in the preparation of the hydrolyzate of the above-mentioned silane compound can be used, but from the viewpoint of further improving the storage stability of the curable composition of the present invention, 1 It is preferable to use a hydric or polyhydric alcohol, a ketone, an ester or an aromatic hydrocarbon, and examples thereof include propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, toluene, xylene and methanol. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

また、本発明の硬化性組成物に配合する溶媒は、組成物の塗布方法を考慮して適宜、選択するのが好ましい。例えば、均一な厚さを有する薄膜が容易に得られることから、スピンコート法を用いることが好ましく、その場合に使用される溶媒としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート等のグリコールアルキルエーテルアセテート類;乳酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル等のエステル類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のジエチレングリコール類;メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン類等が好ましく、これらの中でも、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトンが特に好ましい。   Moreover, it is preferable to select suitably the solvent mix | blended with the curable composition of this invention in consideration of the coating method of a composition. For example, since a thin film having a uniform thickness can be easily obtained, it is preferable to use a spin coating method. Solvents used in this case include glycol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether and propylene glycol monomethyl ether. Glycol alkyl ether acetates such as ethyl cellosolve acetate, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate; Esters such as ethyl lactate and ethyl 2-hydroxypropionate; Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether Diethylene glycols such as methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, cyclohexanone, methylamino Ketones are preferred, such as ketones, among these, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone are particularly preferred.

本発明の硬化性組成物に配合する溶媒の配合量は、鱗片状フィラーの配合量によっても異なるが、シラン化合物の加水分解物等100質量部に対して、好ましくは1〜300質量部、より好ましくは2〜200質量部である。該配合量をこの範囲内とすれば、組成物の保存安定性を向上させ、かつ適度な粘度を付与することができ、均一な膜厚を有する硬化フィルムを形成することができる。   The blending amount of the solvent blended in the curable composition of the present invention varies depending on the blending amount of the scaly filler, but is preferably 1 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrolyzate of the silane compound. Preferably it is 2-200 mass parts. When the blending amount is within this range, the storage stability of the composition can be improved, an appropriate viscosity can be imparted, and a cured film having a uniform film thickness can be formed.

さらに、本発明の硬化性組成物には、本発明の目的や効果を損なわない範囲において、例えば、熱酸発生剤、反応性希釈剤、ラジカル発生剤(光重合開始剤)、光増感剤、金属アルコキシド、無機微粒子、脱水剤、レベリング剤、重合禁止剤、重合開始助剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、高分子添加剤等を配合させることも好ましい。
本発明の硬化性組成物の粘度は、25℃において、5〜5,000mPa・sが好ましく、10〜1,000mPa・sがより好ましい。粘度が5,000mPa・sを超えると、均一な塗膜を形成することが困難となる場合があり好ましくない。本発明の硬化性組成物の粘度は、溶媒や反応性希釈剤の配合量によって、適宜調整することができる。
Furthermore, the curable composition of the present invention includes, for example, a thermal acid generator, a reactive diluent, a radical generator (photopolymerization initiator), and a photosensitizer, as long as the objects and effects of the present invention are not impaired. , Metal alkoxide, inorganic fine particles, dehydrating agent, leveling agent, polymerization inhibitor, polymerization initiation aid, wettability improver, surfactant, plasticizer, UV absorber, antioxidant, antistatic agent, silane coupling agent It is also preferable to add a polymer additive or the like.
The viscosity of the curable composition of the present invention is preferably 5 to 5,000 mPa · s, more preferably 10 to 1,000 mPa · s at 25 ° C. When the viscosity exceeds 5,000 mPa · s, it may be difficult to form a uniform coating film, which is not preferable. The viscosity of the curable composition of this invention can be suitably adjusted with the compounding quantity of a solvent or a reactive diluent.

本発明の硬化フィルムは、基材の表面に本発明の硬化性組成物を塗布し、乾燥またはプリベークして薄膜を形成し、次いで、該薄膜に光照射及び/又は加熱して硬化させることにより形成することができる。
硬化性組成物を塗布した後、50〜200℃の温度で、例えば5分〜1時間、プリベークすることが好ましく、光照射による露光後においても30〜400℃、好ましくは50〜300℃で、例えば5分〜72時間かけて加熱処理を施すことが好ましい。これにより塗膜全面を十分に硬化させることができる。
硬化フィルムの厚さは、特に限定されないが、クラックの発生を伴うことなく厚膜化することを目的とする場合には、好ましくは50μm以上、より好ましくは80μm以上、特に好ましくは100μm以上である。この場合、硬化フィルムの上限値は、クラック耐性の観点から、好ましくは300μm以下、より好ましくは200μm以下である。
該硬化フィルムの形成に用いる光は、特に制限されるものではないが、通常、200〜450nmの紫外〜可視領域の光、好ましくは波長365nmの紫外線を含む光が用いられる。波長200〜450nmでの照射は、照度が1〜1,000mW/cm2、照射量が0.01〜5,000mJ/cm2、好ましくは0.1〜1,000mJ/cm2となるように行なわれて露光される。
The cured film of the present invention is obtained by applying the curable composition of the present invention to the surface of a substrate, drying or prebaking to form a thin film, and then curing the thin film by light irradiation and / or heating. Can be formed.
After applying the curable composition, it is preferable to pre-bake at a temperature of 50 to 200 ° C., for example, for 5 minutes to 1 hour, 30 to 400 ° C., preferably 50 to 300 ° C. even after exposure by light irradiation. For example, it is preferable to perform heat treatment over 5 minutes to 72 hours. Thereby, the coating film whole surface can fully be hardened.
The thickness of the cured film is not particularly limited, but is preferably 50 μm or more, more preferably 80 μm or more, and particularly preferably 100 μm or more when it is intended to increase the thickness without causing cracks. . In this case, the upper limit value of the cured film is preferably 300 μm or less, more preferably 200 μm or less, from the viewpoint of crack resistance.
The light used for forming the cured film is not particularly limited, but usually, light in the ultraviolet to visible region of 200 to 450 nm, preferably light including ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is used. Irradiation at a wavelength of 200 to 450 nm is such that the illuminance is 1 to 1,000 mW / cm 2 and the irradiation amount is 0.01 to 5,000 mJ / cm 2 , preferably 0.1 to 1,000 mJ / cm 2. Done and exposed.

照射する光の種類としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、α線、β線、γ線等を用いることができるが、光源の工業的な汎用性から、好ましくは200〜400nm、特に好ましくは365nmの紫外線を含む波長が好ましい。そして、照射装置としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプなどの広い面積を同時に照射するランプ光源と、パルス、連続発光等のレーザー光源のいずれか一方又は両方の光源から、ミラー、レンズ、光ファイバーを用いて収束光を生じさせるものを用いることができる。   Visible light, ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, α-rays, β-rays, γ-rays and the like can be used as the type of light to be irradiated, but from the industrial versatility of the light source, preferably 200 to 400 nm, particularly A wavelength including ultraviolet rays of 365 nm is preferable. As the irradiation device, for example, a lamp light source that simultaneously irradiates a wide area such as a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or an excimer lamp, and a laser light source such as a pulse or continuous light source, or both Accordingly, a mirror, a lens, or an optical fiber that generates convergent light can be used.

ここで、本発明の硬化性組成物を基材に塗布する方法としては、例えばスピンコート法、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、カーテンコート法、グラビア印刷法、シルクスクリーン法、又はインクジェット法等の方法を用いることができる。これらの中でも、特に均一な厚さの薄膜が得られることから、スピンコート法を採用するのがより好ましい。   Here, as a method of applying the curable composition of the present invention to a substrate, for example, spin coating method, dipping method, spray method, bar coating method, roll coating method, curtain coating method, gravure printing method, silk screen method Alternatively, a method such as an ink jet method can be used. Among these, it is more preferable to employ the spin coat method because a thin film having a uniform thickness can be obtained.

本発明の硬化性組成物から形成される硬化物の屈折率は、加水分解性シラン化合物(1)、及び必要に応じて、加水分解性シラン化合物(1)以外の加水分解性シラン化合物からなる化合物群から、高屈折率を付与するモノマーである加水分解性シラン化合物、及び低屈折率を付与するモノマーである加水分解性シラン化合物を適宜選択して併用することにより、所望の値(例えば、波長1,310nmの光の屈折率として、石英と略同じ値である1.445±0.002)の値に調整することができる。   The refractive index of the cured product formed from the curable composition of the present invention is composed of a hydrolyzable silane compound (1) and, if necessary, a hydrolyzable silane compound other than the hydrolyzable silane compound (1). From the compound group, a hydrolyzable silane compound that is a monomer that imparts a high refractive index and a hydrolyzable silane compound that is a monomer that imparts a low refractive index are appropriately selected and used in combination to obtain a desired value (for example, The refractive index of light having a wavelength of 1,310 nm can be adjusted to a value of 1.445 ± 0.002) which is substantially the same value as quartz.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
[実施例1]
撹拌機、還流管を備えたフラスコに、フェニルトリメトキシシラン(30.79g)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン(22.64g)、テトラエトキシシラン(4.62g)、1−メトキシ−2−プロパノール(29.93g)及びシュウ酸(0.04g)を添加し、攪拌した後、得られた溶液を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(11.98g)を滴下し、滴下終了後、120℃にて6時間攪拌し、シロキサンオリゴマーを生成させた。
次いで、鱗片状フィラーである親油性処理を施した合成スメクタイト(商品名:ルーセンタイトSPN、コープケミカル社製)を、シロキサンオリゴマー(固形分)との合計100質量部中で10質量部となる量だけ添加し、さらに、光酸発生剤として1−(4,7−ジ−t−ブトキシ)−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート0.32g、酸拡散制御剤としてトリ−n−オクチルアミン0.03g、組成物中の最終的な固形分濃度が65質量%となる量の1−メトキシ−2−プロパノールを添加し、均一に混合して、硬化性組成物を得た。
得られた硬化性組成物を、シリコン基板の表面上にスピンコータで塗布し、120℃で10分間乾燥させた後、波長365nm、照度6mW/cmの紫外線を露光機(キャノン製フォトアライナー)にて3分間照射した。さらに、200℃にて1時間加熱することにより硬化フィルムを作製した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
[Example 1]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, phenyltrimethoxysilane (30.79 g), 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10 , 10,10-heptadecafluorodecyltriethoxysilane (22.64 g), tetraethoxysilane (4.62 g), 1-methoxy-2-propanol (29.93 g) and oxalic acid (0.04 g) are added. After stirring, the resulting solution was heated to 60 ° C. Then, distilled water (11.98 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the mixture was stirred at 120 ° C. for 6 hours to produce a siloxane oligomer.
Next, the amount of the synthetic smectite (trade name: Lucentite SPN, manufactured by Co-op Chemical Co., Ltd.) that has been subjected to lipophilic treatment, which is a scaly filler, is 10 parts by mass in a total of 100 parts by mass with the siloxane oligomer (solid content). Further, 0.32 g of 1- (4,7-di-t-butoxy) -naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate as a photoacid generator, and tri-n-octylamine 0. 2 as an acid diffusion controller. 03 g of 1-methoxy-2-propanol in an amount such that the final solid content concentration in the composition was 65% by mass was added and mixed uniformly to obtain a curable composition.
The obtained curable composition was applied onto the surface of a silicon substrate with a spin coater, dried at 120 ° C. for 10 minutes, and then exposed to ultraviolet light having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 6 mW / cm 2 to an exposure machine (Canon photo aligner). For 3 minutes. Furthermore, the cured film was produced by heating at 200 degreeC for 1 hour.

[実施例2〜4、比較例1]
合成スメクタイトの添加量を表1に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物および硬化フィルムを得た。
[比較例2]
合成スメクタイトに代えて、シロキサンオリゴマー(固形分)との合計100質量部中で20質量部となる量の親油性処理を施した粒状フィラー(商品名:MEK−ST、日産化学工業社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物および硬化フィルムを得た。
[Examples 2 to 4, Comparative Example 1]
A curable composition and a cured film were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of synthetic smectite added was changed to that shown in Table 1.
[Comparative Example 2]
Instead of synthetic smectite, a granular filler (trade name: MEK-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) subjected to lipophilic treatment in an amount of 20 parts by mass in a total of 100 parts by mass with siloxane oligomer (solid content). Except having used, it carried out similarly to Example 1, and obtained the curable composition and the cured film.

[物性の評価]
得られた硬化性組成物および硬化フィルムの物性を、以下のように評価した。
(1)塗布性
シリコン基板上に硬化性組成物を塗布した後、形成された硬化フィルムに対して、光学顕微鏡にて平均膜厚を測定した。硬化性組成物の粘性が小さく、塗布時の作業性が良好であって、しかも設計値(100μm)に対して、設計値±5μm以内の平均膜厚が得られた場合を「◎」、硬化性組成物の粘性がやや大きく、塗布時の作業性がやや劣るものの、設計値(100μm)に対して、設計値±5μm以内の平均膜厚が得られた場合を「○」、硬化性組成物の粘性が大きすぎて、塗布が困難であるか、あるいは、設計値(100μm)に対して、設計値±5μm以内の平均膜厚が得られなかった場合を「×」とした。
(2)冷熱サイクル試験
シリコン基板上の硬化フィルムを、前記の各種(実施例1〜4、比較例1〜2)毎に100枚ずつのチップとして用意し、温度85℃、相対湿度85%の条件下で2,000時間放置した後、温度25℃、相対湿度50%に24時間放置し、シリコン基板からの剥離が生じたかどうかを目視により確認した。サンプル100枚中、0〜10枚に剥離が生じていた場合を「◎」、11〜20枚に剥離が生じていた場合を「○」、21〜30枚に剥離が生じていた場合を「△」、31枚以上に剥離が生じていた場合を「×」とした。
結果を表1に示す。
[Evaluation of physical properties]
The physical properties of the obtained curable composition and cured film were evaluated as follows.
(1) Application | coating property After apply | coating a curable composition on a silicon substrate, the average film thickness was measured with the optical microscope with respect to the formed cured film. The case where the viscosity of the curable composition is small, the workability at the time of application is good, and the average film thickness within the design value ± 5 μm with respect to the design value (100 μm) is obtained, “、”, curing When the average film thickness within the design value ± 5 μm is obtained with respect to the design value (100 μm), the viscosity of the adhesive composition is slightly large and the workability at the time of application is slightly inferior. The case where the viscosity of the product was too large and coating was difficult, or the average film thickness within the design value ± 5 μm was not obtained with respect to the design value (100 μm) was designated as “x”.
(2) Cooling cycle test A cured film on a silicon substrate was prepared as 100 chips for each of the various types (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2), and the temperature was 85 ° C. and the relative humidity was 85%. After being allowed to stand for 2,000 hours under the conditions, it was allowed to stand at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours, and it was visually confirmed whether or not peeling occurred from the silicon substrate. Of 100 samples, 0 to 10 were peeled off, “◎”, 11-20 were peeled from “◯”, 21-30 were peeled from “ [Delta] ", a case where peeling occurred on 31 sheets or more was marked as" x ".
The results are shown in Table 1.

Figure 2006063291
Figure 2006063291

表1から、特定の量の鱗片状フィラーを含む硬化性組成物を用いた実施例1〜4では、冷熱サイクル試験(耐剥離性の試験)の結果が良好であるのに対し、鱗片状フィラーを含まない硬化性組成物を用いた比較例1、および粒状フィラーを含む硬化性組成物を用いた比較例2では、いずれも冷熱サイクル試験の結果が劣ることがわかる。   From Table 1, in Examples 1-4 using the curable composition containing a specific amount of scaly filler, the results of the thermal cycle test (exfoliation resistance test) are good, whereas the scaly filler It can be seen that in Comparative Example 1 using a curable composition containing no slag and Comparative Example 2 using a curable composition containing a particulate filler, the results of the thermal cycle test are inferior.

Claims (4)

一般式(1):
(R1p(R2qSi(X)4−p−q (1)
[式中、R1はフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の同一であるか又は異なる有機基を示し、R2はフッ素原子を含有しない炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基を示し、Xは同一であるか又は異なる加水分解性基を示す。また、pは1又は2であり、qは0又は1である。]
で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及びその縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上と、鱗片状フィラーとを含有することを特徴とする硬化性組成物。
General formula (1):
(R 1 ) p (R 2 ) q Si (X) 4-pq (1)
[Wherein, R 1 represents a nonhydrolyzable identical or different organic group having 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 2 has 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. Represents a non-hydrolyzable organic group, and X represents the same or different hydrolyzable groups. P is 1 or 2, and q is 0 or 1. ]
A curable composition comprising at least one selected from the group consisting of a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound represented by the formula (1) and a condensate thereof, and a scale-like filler.
前記鱗片状フィラーが珪酸塩からなる請求項1に記載の硬化性組成物。   The curable composition according to claim 1, wherein the scaly filler comprises silicate. 光酸発生剤を含有する請求項1又は2に記載の硬化性組成物。   The curable composition of Claim 1 or 2 containing a photo-acid generator. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性組成物から形成される硬化フィルム。
The cured film formed from the curable composition of any one of Claims 1-3.
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