JP2009104084A - 光導波路及び光電複合基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ラミネートプロセスにより生産性高く製造でき、また有機溶剤を用いることなくコアの現像ができ、光の損失が小さい光導波路を提供する。
【解決手段】クラッドは、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、及びカチオン硬化開始剤を含有するエポキシ樹脂組成物で形成される硬化性フィルムによって作製される。コアは、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂、及び光カチオン硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物で形成される光硬化性フィルムによって作製される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポリマ材料で形成される光導波路及びこの光導波路が設けられた光電複合基板に関するものである。

インターネットに代表される光通信の高速処理のニーズとは別に、装置内で大量の画像情報を伝送する分野などにおいて、光伝送を採用することによって、高速処理や電磁ノイズ回避を実現するニーズが高まっている。これには、ＬＳＩやＩＣチップ間を従来の電気伝送に替えて光で伝送しようという装置内光コネクションが重要な技術となっている。

そしてこの分野では、長距離光通信で使用されているような、波長１．３μｍや１．５μｍ台の波長を用いる断面径が１０μｍ以下のシングルモード導波路ではなく、導波路の光入出力部と受発光素子の位置合せが容易になる断面径が３０〜１００μｍのマルチモード導波路が最適であり、このようなマルチモード導波路において、光の損失が小さく、量産性に優れ、電気回路基板との一体化が容易なポリマ導波路の実用が望まれている。

このようなポリマ導波路を作製するポリマ材料としては、透明性が高い熱可塑性樹脂や光あるいは熱で硬化する硬化性樹脂が使用されている。

しかし、アクリル樹脂、ＰＥＴ、シクロオレフィンポリマなど熱可塑性樹脂を用いる場合（例えば、特許文献１等参照）、熱可塑性樹脂は高温が作用すると溶融するため、半田付けに耐えることができないものであり、また熱可塑性樹脂は接着力が低いため、層間密着性の高い光導波路を作製することが難しいものであり、実用化が困難であるという問題がある。

一方、硬化性樹脂は耐熱性が高く、層間密着性も良好であるので、ポリマ材料として硬化性樹脂を用いることが主流になっている。

例えば、特許文献２には、オキセタン樹脂、エポキシ樹脂、光重合開始剤を含有する液状の光硬化性樹脂をクラッド用やコア用のポリマ材料として用い、この光硬化性樹脂液を塗布して形成した後に、パターン露光、現像を行なってコアを形成する工程を有する工法で、光導波路を作製する技術が開示されている。

また特許文献３には、多官能の反応性オリゴマーと光重合開始剤を含有する液状の光硬化性エポキシ樹脂をクラッド用やコア用のポリマ材料として用い、この光硬化性エポキシ樹脂液を塗布して形成した後に、パターン露光、現像を行なってコアを形成する工程を有する工法で、光導波路を作製する技術が開示されている。
特開平１−３０２３０８号公報 特開２００１−３４３５３９号公報 特許第３０６３９０３号公報

しかし、上記の特許文献２，３のように、ポリマ材料として液状の光硬化性樹脂を用いる場合、光硬化性樹脂液を塗布する塗工工程が必要となり、生産性に問題を有するものであった。また特許文献２，３のものでは、光硬化性樹脂液の塗布層にパターン露光をした後に現像を行なうにあたって、有機溶剤を用いて現像を行なう必要があり、有機溶剤は引火・爆発のおそれや作業環境での人体に対する悪影響があるという問題もあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ラミネートプロセスにより生産性高く製造することができると共に、また有機溶剤を用いることなく現像を行なってコアを形成することができ、しかも光の損失が小さい光導波路を提供することを目的とするものであり、またこのような光導波路を有する光電複合基板を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る光導波路は、クラッドと、クラッド内のコアとから形成される光導波路において、クラッドは、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、及びカチオン硬化開始剤を含有するエポキシ樹脂組成物で形成される硬化性フィルムをラミネートした後に硬化することによって作製されるものであり、コアは、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂、及び光カチオン硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物で形成される光硬化性フィルムをラミネートした後に、パターン露光及び現像することによって作製されるものであることを特徴とするものである。

この発明によれば、クラッド用の硬化性フィルムと、コア用の光硬化性フィルムを用いて、ラミネートプロセスにより生産性高く光導波路を形成することができると共に、有機溶剤を用いることなく現像を行なってコアを形成することができ、しかも光の損失が小さい光導波路を形成することができるものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、コア用の光硬化性フィルムを形成するエポキシ樹脂組成物には、フェノキシ樹脂をも含有することを特徴とするものである。

この発明によれば、光硬化性フィルムを露光・現像してコアを作製するにあたって、コアに生じる欠けや傷などの損傷を低減することができ、光の損失がより小さい光導波路を形成することができるものである。

また請求項３の発明は、請求項１又は２において、クラッド用の硬化性フィルムを形成するエポキシ樹脂組成物には、式（２）のエポキシ樹脂をも含み、且つカチオン硬化開始剤として、熱カチオン硬化開始剤と光カチオン硬化開始剤を併用することを特徴とするものである。

この発明によれば、透明性の高いクラッドを形成することができ、光の損失をより低減することができるものであり、またクラッド用の硬化性フィルムを露光して硬化させてクラッドを形成するにあたって、光照射できない部分があっても、加熱によって熱硬化させることができ、コアとクラッドとの密着性を高めて光の損失がより小さい光導波路を形成することができるものである。

また請求項４の発明は、請求項１又は２において、クラッド用の硬化性フィルムを形成するエポキシ樹脂組成物には、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂をも含み、且つカチオン硬化開始剤として光カチオン硬化開始剤のみを用いることを特徴とするものである。

この発明によれば、コアの上にクラッド用の硬化性フィルムをラミネートして、光照射すると共に加熱することによって、コア内を導波される光がクラッドへと逃げ難いコアを形成することができ、光の損失がより小さい光導波路を形成することができるものである。

また本発明の請求項５に係る光電複合基板は、請求項１乃至４のいずれかに記載の光導波路が、回路を有する基板に設けられていることを特徴とするものであり、上記のような光の損失が小さい光導波路を備えた光電複合基板を得ることができるものである。

本発明によれば、クラッド用の硬化性フィルムと、コア用の光硬化性フィルムを用いて、ラミネートプロセスにより生産性高く光導波路を形成することができると共に、有機溶剤を用いることなく現像を行なってコアを形成することができ、しかも光の損失が小さい光導波路を形成することができるものである。

またこのような光の損失が小さい光導波路を備えた光電複合基板を得ることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明において、クラッドを形成するために使用される硬化性フィルムは、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、及びカチオン硬化開始剤を含有するエポキシ樹脂組成物によって形成されるものである。

上記の２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物を含有することによって、クラッドの屈折率を低くすることができると共に透明性を高くすることができるものであり、光損失を低減することができるものである。また硬化性フィルムのタック性を弱めるように調整することができ、さらに硬化物のＴｇを高めに調整することができるものである。２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物の含有量が多くなり過ぎると、硬化性フィルムが脆くなって取り扱い性が悪くなるので、含有量は樹脂成分全量に対して３０〜７０質量％の範囲が好ましい。

また上記のビスフェノール型エポキシ樹脂を含有することによって、硬化物のＴｇを低めに調整して硬化物の脆さを低減することができ、また透明性を高くすることができるものであり、光損失を低減することができるものである。このビスフェノール型エポキシ樹脂として、常温で液状のもの、常温で固形のもの、いずれでも使用することができるので、液状のものを用いることによって硬化性フィルムのタック性を高めることができ、さらに固形のものを用いることによって硬化性フィルムのタック性を下げることができ、硬化性フィルムのタック性を調整することができるものである。ビスフェノール型エポキシ樹脂の含有量は、樹脂分全量に対して１０〜３０質量％の範囲が好ましい。

このビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂などを用いることができる。

また上記のフェノキシ樹脂を含有することによって、硬化物の脆さを抑えてクラッドの強靭性を高めることができると共にＴｇを低めに調整することができ、かつ屈折率を高くすることができると共に透明性を高くすることができ、光損失を低減することができるものである。また、硬化性フィルムを作製する際に調製する溶剤溶液（ワニス）の粘度が高くなるように調整することができ、硬化性フィルムの作製が容易になるものであり、また硬化性フィルムのタック性を低く抑えるように調整することもできるものである。フェノキシ樹脂の含有量が多くなり過ぎると、ワニスのチクソ性が高くなって硬化性フィルムを作製する際の塗工性に適さなくなるので、フェノキシ樹脂の含有量は、樹脂分全量に対して１０〜２５質量％の範囲が好ましい。

また、エポキシ樹脂組成物に硬化性を付与するための硬化開始剤として、上記のようにカチオン硬化開始剤を含有することによって、クラッドの透明性を高めることができ、光損失を低減することができるものである。このカチオン硬化剤としては、光によってのみ硬化を開始できる光カチオン硬化開始剤、熱によってのみ硬化を開始できる熱カチオン硬化開始剤、光によっても熱によっても硬化を開始できる光・熱カチオン硬化開始剤があるが、これらのいずれのものも使用することができ、またこれらを単独で使用する他に複数種を併用してもよい。カチオン硬化剤の含有量は必要に応じて設定されるが、一般に、樹脂分全量に対して０．５〜２質量％の範囲が好ましい。

上記の樹脂成分や硬化開始剤の各材料を組み合わせて調製したエポキシ樹脂組成物から硬化性フィルムを作製し、この硬化性フィルムをラミネートして硬化させることによって、透明性に優れたクラッドを、ラミネート時のボイドの混入少なく作製することができるものであり、光損失が小さい光導波路のクラッドを得ることができるものである。

クラッド形成用の硬化性フィルムを作製するエポキシ樹脂組成物は、上記の成分が必須であるが、上記の成分の他に、式（２）のエポキシ樹脂を含有することが好ましい。この場合、カチオン硬化開始剤として、熱カチオン硬化開始剤と光カチオン硬化開始剤を併用することが好ましい。

式（２）のエポキシ樹脂はトリメチロールプロパン型エポキシ樹脂であり、極めて透明性が高く、透明性の高いクラッドを形成して光導波路の光損失を低減できるものである。また式（２）のエポキシ樹脂を含有すると、エポキシ樹脂組成物にカチオン硬化開始剤として熱カチオン硬化開始剤が含まれていても、エポキシ樹脂のワニスを塗工して硬化性フィルムを作製するにあたって、乾燥の過程で樹脂の硬化が進み難く、可使時間が長くラミネート性に優れた硬化性フィルムを得ることができるものである。また式（２）のエポキシ樹脂を含有させるエポキシ樹脂組成物のカチオン硬化開始剤として、熱カチオン硬化開始剤と光カチオン硬化開始剤を併用することによって、このエポキシ樹脂組成物で作製した硬化性フィルムをコアの上からラミネートし、露光して硬化させてクラッドを形成するにあたって、光照射できない部分があって、この部分の光硬化が不十分な場合でも、加熱によってこの部分を熱硬化して硬化不足を防ぐことができ、コアとクラッドとの密着性を高めて光の損失がより小さい光導波路を形成することができるものである（この点について具体的な説明は後述する）。式（２）のエポキシ樹脂の配合量は、樹脂成分全量に対して３〜２５質量％の範囲が好ましい。３質量％未満であると、配合することによる効果を十分に得ることができないものであり、逆に２５質量％を超えると、硬化性フィルムのタック性が強くなり過ぎて好ましくない。また熱カチオン硬化開始剤と光カチオン硬化開始剤を併用するにあたって、その比率は、熱カチオン硬化開始剤が２０〜８０質量％になるように設定するのが好ましい。熱カチオン硬化開始剤が２０質量％未満であると、光硬化していない部分の熱硬化が不十分になり、逆に熱カチオン硬化開始剤が８０質量％を超えると、光硬化を十分に行なうことができなくなる。

クラッド形成用の硬化性フィルムを作製するエポキシ樹脂組成物には、上記の成分の他にさらに、３，４−エポキシシクロヘキセニル構造を１分子中に複数有する室温で液状のエポキシ樹脂を含有することが好ましい。この場合、カチオン硬化開始剤として光カチオン硬化開始剤のみを用いるのが好ましい。

この３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂は透明性が極めて高いものであり、透明性の高が高く且つ屈折率が低いクラッドを形成することができ、光損失の小さい光導波路を作製することができるものである。また内部エポキシとよばれる構造を持つので、カチオン硬化が進み易く、短時間で十分な硬化を行なうことができるものである。また、タック性が強い硬化性フィルムを得ることができるものであり、さらに分子構造に応じてＴｇを高くしたり低くしたりすることができ、硬化物のＴｇを調整することができるものである。さらに、エポキシ樹脂組成物にこの３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂を含有させるにあたって、カチオン硬化開始剤として光カチオン硬化開始剤のみを用いる場合、このエポキシ樹脂組成物で作製した硬化性フィルムをコアの上からラミネートし、露光して硬化させると共にて加熱アフターキュアーしてクラッドを形成することによって、光導波路の導波損失が極めて低くなるものである（この点について具体的な説明は後述する）。３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂の配合量は、樹脂成分全量に対して５〜５０質量％の範囲が好ましい。

この３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂としては、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートなどを用いることができる。

クラッド形成用の硬化性フィルムを作製するエポキシ樹脂組成物には、さらに、本発明の趣旨を阻害ない範囲で、各種エポキシ樹脂、各種オキセタン樹脂、各種のアクリレートやメタクリレートなど反応性二重結合を有する化合物、各種の液状又は固形のゴム状物質などを含有することもできるものであり、また増感剤や表面調整剤（レベリング剤、消泡剤、ハジキ防止剤）などを含有することもできるものである。

次に、本発明において、コアを形成するために使用される光硬化性フィルムは、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂、及び光カチオン硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物によって形成されるものである。

上記の３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂を含有することによって、コアの透明性を高くすることができ、光損失を低減することができるものである。またタック性を強めるように調整することができ、硬化過程において速い硬化速度を有する光硬化性フィルムを得ることができるものであり、さらに分子構造に応じてＴｇを高くしたり低くしたりすることができ、硬化物のＴｇを調整することができるものである。また、光硬化性フィルムをパターン露光・現像して導波路のコアを作製する際に、コアの両側面は現像によって荒れが発生し易く、このコアの両側面で光が散乱してクラッドへと逃げ易くなって光導波損失が一般に生じるが、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂を含有することによってコアのこの側面の部分の屈折率がコア内部よりも低下する現象がみられ、コアの両側面からクラッドへと逃げる光の量が少なくなって光導波損失を低減することができるものである。３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂の含有量は、樹脂分全量に対して５〜２０質量％の範囲が好ましい。

この３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂としては、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートなどを用いることができる。

また上記の２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物を含有することによって、コアの透明性を高くすることができ、光損失を低減することができるものである。また光硬化性フィルムのタック性を弱めるように調整できると共に、硬化物のＴｇを高めるように調整できるものである。含有量が多くなり過ぎると、光硬化性フィルムが脆くなって取り扱い性が低下するので、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物の含有量は、樹脂分全量に対して５〜５０質量％の範囲が好ましい。

また上記のノボラック型エポキシ樹脂を含有することによって、コアの透明性を高くすることができ、光損失を低減することができるものである。また光硬化性フィルムのタック性を弱めるように調整できると共に、硬化物のＴｇを高めるように調整できるものである。配合量は樹脂分全量に対して１０〜５０質量％の範囲が好ましい。５０質量％を超えると、硬化物が脆くなり、また他の樹脂との相溶性が低下して透明性が低下し、またリフロー温度での酸化着色が強くなるため、好ましくない。

また上記のビスフェノール型エポキシ樹脂を含有することによって、硬化物のＴｇを低めに調整して硬化物の脆さを低減することができ、また屈折率を高くすることができると共に透明性を高くすることができるものであり、光損失を低減することができるものである。このビスフェノール型エポキシ樹脂として、常温で液状のもの、常温で固形のもの、いずれでも使用することができるので、液状のものを用いることによって光硬化性フィルムのタック性を高めることができ、また固形のものを用いることによって光硬化性フィルムのタック性を下げることができ、光硬化性フィルムのタック性を調整することができるものである。ビスフェノール型エポキシ樹脂の含有量は、樹脂分全量に対して３０〜６０質量％の範囲が好ましい。

このビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂などを用いることができる。

また上記の式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂を含有することによって、透明性の高いコアを形成できるものであり、光損失の小さい光導波路を形成することができるものである。この式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂を含有しない場合には、エポキシ樹脂組成物の組成によってはベンゼン環の有無や分子量の違いなどにより、作製した光硬化性フィルムの透明性が霞んで低下するが、式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂を含有することで光硬化性フィルムの透明性が高まることから、式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂は光硬化性フィルムを形成するエポキシ樹脂同士の相溶化剤として作用していると考えられるものであり、そしてこのような特殊な作用によって、エポキシ樹脂はミクロな相分離のない硬化物となってコアが形成されるものであり、光導波損失を低減できるものと考えられる。式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂の含有量は、樹脂分全量に対して５〜２０質量％が好ましい。

また、エポキシ樹脂組成物に光硬化性を付与するための光硬化開始剤として、上記のように光カチオン硬化開始剤を含有することによって、コアの透明性を高めることができ、光損失を低減することができるものである。光カチオン硬化剤の含有量は必要に応じて設定されるが、一般に、樹脂分全量に対して０．５〜２質量％の範囲が好ましい。

上記の樹脂成分や硬化開始剤の各材料を組み合わせて調製したエポキシ樹脂組成物から光硬化性フィルムを作製し、この光硬化性フィルムをパターン露光して現像することによって、透明性に優れ、且つフレキシブル性の高いコアを、ラミネート時のボイドの混入少なく作製することができるものであり、光損失が小さく、フレキシブルな光導波路のコアを得ることができるものである。また上記のエポキシ樹脂組成物から作製した光硬化性フィルムは、水系フラックス洗浄剤を現像液として用いて現像することができるものであり、現像に有機溶剤を用いる必要がなくなって、引火・爆発の問題や作業環境での人体に対する悪影響の問題を回避することができるものである。

コア形成用の硬化性フィルムを作製するエポキシ樹脂組成物は、上記の成分が必須であるが、上記の成分の他に、フェノキシ樹脂を含有させるようにするのが好ましい。フェノキシ樹脂を含有することによって、硬化物の脆さを抑えてコアの強靭性を高めることができると共にＴｇを低めに調整することができるものであり、また屈折率を高くすることができると共に透明性を高くすることができ、光損失を低減することができるものである。特に、このように硬化物の脆さを抑えてコアの強靭性を高めることができるため、露光・現像してパターン状に形成したコアのエッジに欠けや傷など物理的損傷が発生することを防ぐことができるものであり、導波路損失を低減することができるものである。また、光硬化性フィルムを作製する際に調製する溶剤溶液（ワニス）の粘度が高くなるように調整することができ、光硬化性フィルムの作製が容易になるものであり、さらに光硬化性フィルムのタック性を低く抑えるように調整することもできるものである。フェノキシ樹脂の含有量は、樹脂分全量に対して１〜５質量％の範囲が好ましい。１質量％未満であると、フェノキシ樹脂を含有することによる効果を十分に得ることができないものであり、逆に５質量％を超えると、水系フラックス洗浄剤で現像を行なうことが難しくなるので、好ましくない。

コア形成用の光硬化性フィルムを作製するエポキシ樹脂組成物には、さらに、本発明の趣旨を阻害ない範囲で、各種エポキシ樹脂、各種オキセタン樹脂、各種のアクリレートやメタクリレートなど反応性二重結合を有する化合物、各種の液状又は固形のゴム状物質などを含有することもできるものであり、また増感剤や表面調整剤（レベリング剤、消泡剤、ハジキ防止剤）などを含有することもできるものである。

上記のエポキシ樹脂組成物を用いてクラッド用の硬化性フィルムやコア用の光硬化性フィルムを作製するにあたって、エポキシ樹脂組成物を溶剤に溶解して溶剤溶液（ワニス）を調製し、このワニスを剥離フィルムの表面にコーターで塗布し、これを乾燥することによって行なうことができる。

次に、このクラッド用の硬化性フィルムとコア用の光硬化性フィルムを用いて光導波路を製造する方法の一例を説明する。ここで、クラッド用硬化性フィルムの屈折率は、コア用光硬化性フィルムの屈折率よりも低く形成されるものである。

まず紫外線など光を透過する透明仮基板１１の表面にクラッド用硬化性フィルム１をラミネートし、紫外線などの光照射や加熱をしてクラッド用硬化性フィルム１を硬化させることによって、図１（ａ）のように、仮基板１１の表面にアンダークラッド３ａを積層して形成する。

次に、アンダークラッド３ａの表面にコア用光硬化性フィルム２をラミネートし、図１（ｂ）のようにコアパターンのスリット１２が形成されたマスク１３を重ね、スリット１２を通して紫外線など光硬化が可能な光を照射することによって、コア用光硬化性フィルム２にコアパターンで露光する。このように露光した後、コア用光硬化性フィルム２を現像処理して、露光されていない部分のコア用光硬化性フィルム２を除去することによって、露光して光硬化されたコア４を図１（ｃ）のようにパターン形状でアンダークラッド３ａの表面に形成する。ここで本発明では、現像液として水性フラックス洗浄剤を用いて現像を行なうことができる。また露光は、このようにマスク１３を用いて光照射することによって行なう他に、レーザ光をパターン形状に走査して照射する直接描画方式で行なうこともできる。

この後、図１（ｄ）のように、コア４の長手方向の両端部にＶ溝１４を切削加工し、さらにＶ溝１４の表面に金の蒸着などでマイクロミラー１５を形成する。

次に、クラッド用硬化性フィルム１をラミネートして、コア４を覆うようにアンダークラッド３ａの上に図１（ｅ）のように重ねる。

そしてプリント配線板など回路６を形成したリジッドな基板７を図１（ｆ）のようにクラッド用硬化性フィルム１の表面に重ね、透明な仮基板１１を通してクラッド用硬化性フィルム１に光を照射して露光することによって、クラッド用硬化性フィルム１を硬化させて上部クラッド３ｂを形成し、この後、図１（ｇ）のように仮基板１１を剥離する。

このようにして、アンダークラッド３ａとオーバークラッド３ｂからなるクラッド３内にコア４が埋入された光導波路Ａを形成することができるものであり、またプリント配線板など回路６を形成したリジッドな基板７の表面にこの光導波路Ａを設けた光電複合基板Ｂを得ることができるものである。

上記のようにして光導波路Ａを製造するにあたって、クラッド３やコア４はクラッド用硬化性フィルム１やコア用光硬化性フィルム２をラミネートするラミネートプロセスで製造を行なうことができ、塗工のような工程を必要とすることなく、生産性高く光導波路Ａを製造することができるものである。またクラッド３やコア４はクラッド用硬化性フィルム１やコア用光硬化性フィルム２によって、均一で精度が高い厚みに形成することができるものである。

尚、上記のように光導波路Ａをプリント配線板のリジッドな基板７に接合して光電複合基板Ｂを製造するにあたって、図１（ｅ）のようにクラッド用硬化性フィルム１をラミネートした後に、図１（ｆ）のようにクラッド用硬化性フィルム１に基板７を重ね、この後にクラッド用硬化性フィルム１に光照射して硬化させることによって、クラッド用硬化性フィルム１で上部クラッド３ｂを形成すると共に基板７との接着を同時に行なうようにすることができるものである。このとき、リジッドな基板７は光を透過させないために、図１（ｆ）のように光透過性の透明仮基板１１の側から光を照射することによって、クラッド用硬化性フィルム１の全面を短時間で硬化させることができる。しかし、コア４には上記のようにマイクロミラー１５が設けてあり、マイクロミラー１５の影になる部分ではクラッド用硬化性フィルム１を十分に露光することができず、硬化が不十分になる。そこでこの場合には、このクラッド用硬化性フィルム１を作製するエポキシ樹脂組成物として、上記したような、式（２）のエポキシ樹脂を含有し、且つカチオン硬化開始剤として熱カチオン硬化開始剤と光カチオン硬化開始剤を併用したものを用いるものである。そしてこのものでは、クラッド用硬化性フィルム１に光を照射して光カチオン硬化開始剤の作用で光硬化させた後、熱カチオン硬化開始剤による硬化が可能な温度に加熱してアフターキュアーすることによって、露光が不十分で光硬化が十分でない部分を熱硬化させ、硬化不足を防ぐことができるものであり、コア４とクラッド３との密着性を高めて、光の損失がより小さい光導波路を形成することができ、また耐リフロー性や耐ヒートサイクル性を高めることができるものである。

また、コア用光硬化性フィルム２をパターン露光した後に現像して、図１（ｃ）のようにコア４を作製する際に、コア４の両側面は現像によって荒れが発生し易く、このコア４の両側面で光が散乱してクラッド３へと光が逃げ易くなり、光導波損失が大きく生じるおそれがある。そこでこの場合には、このクラッド用硬化性フィルム１を作製するエポキシ樹脂組成物として、上記したような、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂を含有し、且つカチオン硬化開始剤として光カチオン硬化開始剤のみ配合したものを用いるものである。そしてこのクラッド用硬化性フィルム１を図１（ｅ）のようにコア４の上からラミネートし、光照射して露光した後に、加熱してアフターキュアーすることによって、光がコア４の両側面からクラッド３へと逃げて光導波損失が大きく生じることを防ぐことができるものである。これは、３，４−エポキシシクロヘキセニル構造はコア４の樹脂相への相互作用（浸潤や分子拡散）を起こし易いので、３，４−エポキシシクロヘキセニル構造を有するエポキシ樹脂と接触するコア４の両表面
の表層がコア４の内部よりも屈折率が低い状態になるためであると考えられる。この光照射した後のアフターキュアーの加熱条件は、１２０〜１５０℃、３０〜９０分程度が好ましい。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（クラッド用硬化性フィルムとコア用光硬化性フィルムの作製）
各材料として次のものを用いた。
（１）３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂
・３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート：ダイセル化学工業（株）製「セロキサイド２０２１Ｐ」
（２）２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物のエポキシ樹脂
・ダイセル化学工業（株）製「ＥＨＰＥ３１５０」
（３）ビスフェノール型エポキシ樹脂
・固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００６ＦＳ」
・固形ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート４００５Ｐ」
・液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：大日本インキ化学工業（株）製「エピクロン８５０Ｓ」
・液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：大日本インキ化学工業（株）製「エピクロン８３５」
（４）式（１）のエポキシ樹脂
・三井化学（株）製「ＶＧ−３１０１」
（５）ノボラック型エポキシ樹脂
・固形ノボラック型エポキシ樹脂：日本化薬（株）製「ＥＰＰＮ２０１」
（６）フェノキシ樹脂
・東都化成（株）製「ＹＰ５０」
（７）式（２）のエポキシ樹脂
・トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂：東都化成（株）製「エポトートＹＨ３００」
（８）光カチオン硬化開始剤
・（株）アデカ製「ＳＬ−１７０」（ＳｂＦ_６ ⁻系スルホニウム塩）
（９）熱カチオン硬化開始剤
・三新化学工業（株）製「ＳＩ−１５０Ｌ」（ＳｂＦ_６ ⁻系スルホニウム塩）
（１０）表面調整剤
・大日本インキ化学工業（株）製「Ｆ４７０」
（１１）溶剤
・トルエン
・ＭＥＫ
上記の材料を表１の配合に従って、ガラス容器に秤取し、還流下６０℃で溶解した後、目開き１μｍのＰＴＦＥ製メンブランフィルターで濾過することによって、ワニスを調製した。そしてこのワニスを離型フィルム（帝人デュポン社製ＰＥＴフィルム「ＯＸ−５０」）の表面にヒラノテクシード社製のコンマコーターヘッドのマルチコーターを用いて塗布し、これを乾燥することによって、厚み１０μｍと厚み５０μｍのクラッド用硬化性フィルム１、及び厚み４０μｍのコア用光硬化性フィルム２を作製した。

尚、表１において、クラッド用硬化性フィルム１を作製するエポキシ樹脂組成物のうち、請求項１の要件を満たす組成を「クラッド実施例組成１」〜「クラッド実施例組成３」、請求項１の要件を満たさない組成を「クラッド比較例組成１」と表示し、コア用光硬化性フィルム２を作製するエポキシ樹脂組成物のうち、請求項１の要件を満たす組成を「コア実施例組成１」〜「コア実施例組成２」、請求項１の要件を満たさない組成を「コア比較例組成１」と表示した。

そして上記のクラッド用硬化性フィルム１とコア用光硬化性フィルム２の透明性、屈折率、Ｔｇ（ガラス転位温度）を測定し、結果を表１に示す。

透明性の評価は、各材料をガラス容器に所定の配合量で採取し、還流下で攪拌溶解させた後に、目視で確認することによって行い、透明なものを「○」、僅かに霞むものを「△」、白濁するものを「×」と判定した。

屈折率の測定は次のようにして行なった。上記と同様にして離型フィルムの表面に厚み８０μｍになるように作製したフィルムを、３０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み４ｍｍの高屈折率ガラス板（屈折率１．６）の平滑面に、加圧式真空ラミネーター（ニチゴー・モートン（株）製「Ｖ−１３０」）を用いて６０℃、０．２ＭＰａの条件でラミネートし、超高圧水銀灯で２Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射して露光して、離型フィルムを剥した後、１５０℃で１時間加熱処理を行なった。そしてフィルムの表面を平滑にするために研磨し、アタゴ社製の屈折率測定装置にてフィルムの屈折率を測定した。

またＴｇの測定は次のようにして行なった。上記と同様にして離型フィルムの表面に厚み８０μｍになるように作製したフィルムに、超高圧水銀灯で２Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射して露光し、１００℃で５分間の加熱処理を行なった後、離型フィルムを剥し、さらにフィルムのみを１５０℃で１時間加熱処理した。この硬化済みのフィルムを５ｍｍ×５０ｍｍの大きさにカットし、粘弾性スペクトロメータ（セイコー電子工業（株）製「ＤＭＳ２００」）を用いて、複素弾性率（Ｅ”）のピーク温度をＴｇとして測定した。

表１において、「クラッド実施例組成１」〜「クラッド実施例組成３」のクラッド用硬化性フィルムや、「コア実施例組成１」〜「コア実施例組成２」のコア用光硬化性フィルムは、いずれも、透明性に優れ、また柔軟性やタック性に優れ、さらに硬化物のガラス転移温度が高くて耐熱性に優れた光導波路を作製することができるものである。

一方、「クラッド比較例組成１」のクラッド用硬化性フィルムは、透明であるが、柔軟性に乏しく、タック性が低く、また軟化温度が高く、溶融時の粘度も高いことから、フィルム端部からの粉落ち、取り扱い時のフィルムの欠けや割れ、ラミネート後の密着性不良、コアの上にオーバークラッドを形成する際のコア側面下部への充填不良などの、光導波路をラミネートプロセスで作製する際に問題が生じ易いものである。

また「コア比較例組成１」のコア用光硬化性フィルムは、配合材料の相溶性が悪いために、若干白く霞んだ状態が発生しており、透明性に問題を有するものである。

（実施例１）
紫外線透過性の透明ポリカーボネート板を仮基板１１として用い、また厚み１０μｍのクラッド用硬化性フィルム１として「クラッド実施例組成１」のものを用い、仮基板１１の表面にクラッド用硬化性フィルム１を、加圧式真空ラミネーター（ニチゴー・モートン（株）製「Ｖ−１３０」）を用いて６０℃、０．２ＭＰａの条件で、図１（ａ）のようにラミネートした。そして超高圧水銀灯で２Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光をクラッド用硬化性フィルム１に照射して露光し、また離型フィルムを剥した後に１４０℃で３０分間熱処理し、さらに酸素プラズマ処理を施し、クラッド用硬化性フィルム１を硬化させてアンダークラッド３ａを形成した。

次に、厚み４０μｍのコア用光硬化性フィルム２として「コア実施例組成１」のものを用い、このコア用光硬化性フィルム２をアンダークラッド３ａの表面に、真空ラミネーター「Ｖ−１３０」で上記と同条件で図１（ｂ）のようにラミネートした。そして幅４０μｍ、長さ１２０ｍｍの直線パターンのスリット１２を形成したネガマスク１３をコア用光硬化性フィルム２の表面に重ね、超高圧水銀灯で３Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射することによって露光し、コア用光硬化性フィルム２のスリット１２に対応する部分を光硬化させた。

次にコア用光硬化性フィルム２から離型フィルムを剥離した後、１４０℃で２分間熱処理を行ない、さらに現像液として５５℃に調整した水系フラックス洗浄剤（荒川化学工業（株）製「パインアルファＳＴ−１００ＳＸ」）を用いて、超音波洗浄器で現像処理することによって、コア用光硬化性フィルム２の未露光部分を溶解除去し、さらに水で仕上げ洗浄してエアブローした後、１００℃で１０分間乾燥することによって、図１（ｃ）のようにコア４を形成した。またこのように現像処理を行なった後の、コア４の外観を実体顕微鏡で観察した。結果を表２に示す。

次に、図１（ｄ）のようにコア４の両端から１０ｍｍの箇所に、導波光を９０°偏向させるためのマイクロミラー１５を形成した。すなわち、まず切削刃の頂角が９０°の回転ブレード（ディスコ社製「＃５０００」ブレード）を用い、回転数１００００ｒｐｍ、移動速度０．１ｍｍ／ｓの条件で、コア４の両端からそれぞれ１０ｍｍの位置を横切るように移動させることによって、深さ５０μｍのＶ溝１４を加工し、次に「クラッド実施例組成１」のワニスをトルエン：ＭＥＫ＝３：７の溶剤で５０倍に希釈した溶液をＶ溝１４にブラシで薄く塗布し、１００℃で３０分間乾燥した後に超高圧水銀灯で１Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射して露光し、さらに１２０℃で１０分間熱処理を行なうことによって、Ｖ溝１４の表面平滑化を行なった。この後、Ｖ溝１４の部分のみが開口されたメタルマスクを被せて金を真空蒸着することによって、Ｖ溝１４の表面に１０００Å厚の金薄膜でマイクロミラー１５を形成した。

次に、厚み５０μｍのクラッド用硬化性フィルム１として「クラッド実施例組成１」のものを用い、コア４の上からこのクラッド用硬化性フィルム１を、真空ラミネーター「Ｖ−１３０」で８０℃、０．３ＭＰａの条件で図１（ｅ）のようにラミネートした。

そしてクラッド用硬化フィルム１から離型フィルムを剥離した後、内層用の回路６が形成されたプリント配線板の基板７（松下電工（株）製「Ｒ１７６６」からなる）を、回路６とコア４とを位置合せしながら、真空ラミネーター「Ｖ−１３０」で８０℃、０．２ＭＰａの条件で図１（ｆ）のように貼り合せた。

この後、図１（ｆ）のように、仮基板１１の側から超高圧水銀灯で１Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射して、クラッド用硬化性フィルム１を露光して光硬化させ、さらに１４０℃で１時間加熱してアフターキュアーすることによって、オーバークラッド３ｂを形成すると共に基板７の接着を行なった。このとき、オーバークラッド３ｂの状態を目視で観察した。結果を表２に示す。

そして、図１（ｇ）のように仮基板１１を剥離して除去することによって、アンダークラッド３ａとオーバークラッド３ｂからなるクラッド３内にコア４が埋入されて形成される光導波路Ａを、プリント配線板の基板７に積層一体化した光電複合基板Ｂを得た。

この光電複合基板Ｂには、さらにプリント配線板を多層に積層することができる。すなわち、厚み６０μｍの両面銅張積層板１７の片面の銅箔１８をエッチングオフして除去すると共に光入出口１９をルーター加工した。また他の厚み６０μｍの両面銅張積層板２０の片面の銅箔１８をエッチングオフして除去した。そして図２（ａ）のように、積層板１７の光出入口１９とマイクロミラー１５とを位置合せしながら、この積層板１７のエッチオフ面を接着層２２（ニッカン工業（株）製「ニッカフレックスＳＡＦＶ４０(Ｄ)」）を介して光導波路Ａのアンダークラッド３ａの表面に重ねると共に、積層板２０のエッチオフ面を基板７の表面に接着層２２を介して重ね、１７０℃、１．８ＭＰａの条件で加熱プレスすることによって、積層板１７，２０を接着した。

次いで、スルーホール２０の加工、銅メッキ処理、銅箔１８のエッチングによる所定パターンでの外層回路２１の形成、ソルダーレジストの形成、金メッキ処理、シルク印刷などの工程を経て、図２（ｂ）のような、全長１００ｍｍのコア４の両端にマイクロミラー１５が形成された光導波路Ａを有し、多層で回路６，２１が形成された構成の、リジッド光電複合基板Ｂを得た。この光導波路Ａの光路を図２（ｂ）に矢印で示す。

（実施例２〜４、比較例１〜２）
クラッド用硬化性フィルム１とコア用光硬化性フィルム２として、表２に示す組み合わせで用いるようにした他は、上記の実施例１と同様にして、光電複合フレキシブル配線板Ｂを得た。尚、クラッド用硬化性フィルム１として「クラッド比較例組成１」のものを用いる比較例１の場合には、図１（ａ）の工程でのラミネートを９０℃、０．２ＭＰａの条件で行ない、図１（ｅ）の工程でのラミネートを１１０℃、０．３ＭＰａの条件で行なった。

上記のようにして得た実施例１〜４、比較例１〜２の光電複合基板Ｂについて、光損失の測定とヒートサイクル性能の評価を行なった。結果を表２に示す。

光損失の測定は次のようにして行なった。光電複合基板Ｂの光出入口１９において、コア４の一方の端部のマイクロミラー１５に対応する箇所にコア径１０μｍ、ＮＡ０．２１の光ファイバーの端部をシリコーンオイルのマッチングオイルを介して接続すると共に、コア４の他方の端部のマイクロミラー１５に対応する箇所にコア径２００μｍ、ＮＡ０．４の光ファイバーの端部をマッチングオイルを介して接続し、８５０ｎｍ波長のＬＥＤ光源からの光をコア径１０μｍ、ＮＡ０．２１の光ファイバーから光導波路Ａに入射させ、コア径２００μｍ、ＮＡ０．４の光ファイバーを通して出射される光のパワー（Ｐ_１）をパワーメータで測定した。一方、この両者の光ファイバーの端面同士を突き当てて光導波路Ａが介在しない状態での光のパワー（Ｐ_０）をパワーメータで測定した。そして、−１０ｌｏｇ（Ｐ_１／Ｐ_０）の計算式から、光電複合フレキシブル配線板Ｂに設けたマイクロミラー１９付きの光導波路Ａの挿入損失を求めた。結果を表２の「光導波路の挿入損失（１）」の欄に示す。

また、光電複合基板Ｂの光導波路Ａの部分のみの光損失を測定するために、光電複合基板Ｂの両端部のマイクロミラー１５を含む外側部分を切り落とし、長さが１００ｍｍで、両端部に４０μｍ×４０μｍのコア４の端面が露出する光導波路Ａが形成されるようにし、上記と同様に、コア４の各端面にそれぞれ光ファイバーを接続して、光導波路Ａを通して出射される光のパワー（Ｐ_１）と、光導波路Ａが介在しない状態での光のパワー（Ｐ_０）を測定し、−１０ｌｏｇ（Ｐ_１／Ｐ_０）の計算式から、光導波路Ａの挿入損失を求めた。結果を表２の「光導波路の損失（２）」の欄に示す。

ヒートサイクル性の評価は次のようにして行なった。まず実施例１〜４、比較例１〜２で得た光電複合基板Ｂについて、上記と同様にして「光導波路の挿入損失（１）」を測定し、次に、−５５℃と１２５℃の間で３００サイクルの液相ヒートサイクル試験を行ない、試験後の光電複合基板Ｂについて、上記と同様にして「光導波路の挿入損失（１）」を測定した。そして試験前後での挿入損失の増分を求めた。

表２にみられるように、「クラッド実施例組成１」〜「クラッド実施例組成３」のクラッド用硬化性フィルムと、「コア実施例組成１」〜「コア実施例組成２」のコア用光硬化性フィルムを組み合わせて用いた各実施例のものは、光導波路の損失が小さく、ヒートサイクル性能も良好なものであった。

一方、「クラッド比較例組成１」のクラッド用硬化性フィルムと、「コア実施例組成１」のコア用光硬化性フィルムを組み合わせて用いた比較例１では、コアの上からクラッド用硬化性フィルムをラミネートしてオーバークラッドを形成する際に、クラッド用硬化性フィルムの柔軟性が乏しくコアの形状になじみ難いため、コアの周囲での充填性が悪く空気層が発生し、損失が大きく生じるものであった。しかもこのようにコアの周囲の充填性が悪いため、ヒートサイクル性能も大きく低下するものであった。

また「クラッド実施例組成１」のクラッド用硬化性フィルムと、「コア比較例組成１」のコア用光硬化性フィルムを組み合わせて用いた比較例２では、光導波路の製造のうえでの問題はないが、コア用光硬化性フィルムの透明性が悪いため、損失が大きく生じるものであった。

本発明に係る光電複合基板の製造の工程の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｇ）はそれぞれ断面図である。 本発明に係る光電複合基板の製造の工程の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ断面図である。

符号の説明

１ クラッド用硬化性フィルム
２ コア用光硬化性フィルム
３ クラッド
４ コア
６ 回路
７ 基板

Claims (5)

1. クラッドと、クラッド内のコアとから形成される光導波路において、クラッドは、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、及びカチオン硬化開始剤を含有するエポキシ樹脂組成物で形成される硬化性フィルムをラミネートした後に硬化することによって作製されるものであり、コアは、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、式（１）の化学構造を有するエポキシ樹脂、及び光カチオン硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物で形成される光硬化性フィルムをラミネートした後に、パターン露光及び現像することによって作製されるものであることを特徴とする光導波路。
   

   
2. コア用の光硬化性フィルムを形成するエポキシ樹脂組成物には、フェノキシ樹脂をも含有することを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
3. クラッド用の硬化性フィルムを形成するエポキシ樹脂組成物には、式（２）のエポキシ樹脂をも含み、且つカチオン硬化開始剤として、熱カチオン硬化開始剤と光カチオン硬化開始剤を併用することを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路。
   

   
4. クラッド用の硬化性フィルムを形成するエポキシ樹脂組成物には、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ樹脂をも含み、且つカチオン硬化開始剤として光カチオン硬化開始剤のみを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の光導波路が、回路を有する基板に設けられていることを特徴とする光電複合基板。

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