JP2010164770A - 光導波路 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐屈曲性が良好で、かつ溶剤現像による下部クラッド層の侵食の影響が小さい光導波路を提供する。
【解決手段】基板1上に、下部クラッド層2、パターニングされたコア層6、及び上部クラッド層7がこの順に積層された光導波路であって、下部クラッド層形成用樹脂組成物を乾燥後の厚みが20μmとなるように成膜したフィルムをコア層パターニング用溶剤に120秒浸漬した前後での膜厚の変化率が50%以下であり、かつ、上部クラッド層形成用樹脂組成物が、該上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる厚み110μmの硬化フィルムの、25℃での引張り降伏伸び率が5.5〜30%である光導波路。
【選択図】図1

Description

本発明は、光導波路に関し、詳しくは耐屈曲耐久性に優れる光導波路に関する。
電子素子間や配線基板間の高速・高密度信号伝送において、従来の電気配線による伝送では、信号の相互干渉や減衰が障壁となり、高速・高密度化の限界が見え始めている。これを打ち破るため電子素子間や配線基板間を光で接続する技術、いわゆる光インタコネクションが検討されている。
機器内部や機器間などの短距離で光信号を伝送するためには、フレキシブルなフィルム光導波路が望まれている。特に、携帯用小型機器の内部に光導波路を配線する場合には、省スペース化のために部品表面を這わせるようにして配線する場合も多く、小さな曲率半径で屈曲可能な、ポリマーフィルム光導波路が求められている。
フレキシブル光導波路の屈曲性、あるいは形状復元する際の界面における追従性を向上させるために、低弾性率材料を用いた光導波路の開発がなされている。例えば、特許文献1及び2では、光導波路の曲げ弾性率を1000MPa以下、膜厚を150μm以下とした、耐屈曲性、耐捻性の高いフィルム光導波路が提案されている。しかし、スタンパを用いて光導波路を作製していることから、設計の自由度が低く、設計の変更が難しいという欠点がある。
特許第3870976号 特許第3906870号
フィルム光導波路は、通常、密着性、生産効率の観点から、下部クラッド層と上部クラッド層は同一の材料を用い、また、コア層を形成した後、露光・現像によってコアパターンを得るのが一般的であるが、現像過程において、下部クラッド層が現像溶剤によって一部侵食される場合があり、そのため光学特性が不十分になるという課題があることがわかった。
本発明は以上のような課題及び上記問題点に鑑み、耐屈曲耐久性が良好で、かつ溶剤現像による下部クラッド層の侵食の影響が少ない光導波路を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、下部クラッド層形成用樹脂組成物と上部クラッド層形成用樹脂組成物として必ずしも同じ材料を用いる必要はなく、それぞれの材料を特定の物性となるように制御することで、すなわち、コア層パターニング用溶剤に浸漬した前後での膜厚の変化率が少ない下部クラッド層形成用材料と、硬化フィルムが所定の伸び率を示すような上部クラッド層形成用材料とを併用することで、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち本発明は、基板上に、下部クラッド層、パターニングされたコア層、及び上部クラッド層がこの順に積層された光導波路であって、下部クラッド層形成用樹脂組成物を乾燥後の厚みが20μmとなるように成膜したフィルムをコア層パターニング用溶剤に120秒浸漬した前後での膜厚の変化率が50%以下であり、かつ、上部クラッド層形成用樹脂組成物が、該上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる厚み110μmの硬化フィルムの、25℃での引張り降伏伸び率が5.5〜30%であることを特徴とする光導波路を提供するものである。
本発明の光導波路は、耐屈曲耐久性が良好で、かつ溶剤現像による下部クラッド層の侵食による影響が少ない。
光導波路の製造過程を示す図である。
本発明の光導波路は、基板上に、下部クラッド層、パターニングされたコア層、及び上部クラッド層がこの順に積層され、下部クラッド層形成用樹脂組成物が、コア層をパターニングする際に用いられる溶剤に対して、膜厚の変化率が50%以下であり、かつ、上部クラッド層形成用樹脂組成物が、該上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる厚み110μmの硬化フィルムの、25℃での引張り降伏伸び率が5.5〜30%であることを特徴とする。
(膜厚の変化率)
上記膜厚の変化率の測定方法は以下のとおりである。すなわち、例えば、厚さ25μmのポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と表記することがある。)基材に、下部クラッド層形成用樹脂組成物を、乾燥後の厚さが20μmとなるように塗工し、365nmの波長において4000mJ/cm2露光後、80℃で10分間乾燥して測定用試料を作製する。該測定用試料の塗工膜の厚さT1を測定する。次いで、該試料を、コア層をパターニングする際に用いられる溶剤に、23℃で120秒間浸漬させた後の膜厚T2を測定し、膜厚の変化率100×(T2−T1)/T1(%)を求めるものである。
この膜厚の変化率は、下部クラッド層形成用樹脂組成物の溶剤に対する膨潤率を表わす指標であり、この値が50%以下であると、コア層の溶剤現像によって、下部クラッド層が侵されることがなく、良好な光学特性を有する光導波路を得ることができる。以上の観点から、膜厚の変化率は40%以下であることがさらに好ましい。
また、下部クラッド層形成用樹脂組成物の溶剤に対する膨潤率があまりに高い場合には、PET基材から下部クラッド層形成用樹脂組成物により形成される塗工膜が剥がれる場合がある。この場合には、上記浸漬後の膜厚T2自体の測定が不可能であり、これは本発明における膜厚の変化率50%以下を達成し得ない場合に含まれる。
本発明に用いられる上部クラッド層形成用樹脂組成物は、該上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる、厚み110μmの硬化フィルムの25℃での引張り降伏伸び率が5.5〜30%であることを特徴とするが、なかでも、5.5〜25%が好ましく、5.5〜20%がより好ましい。引張り降伏伸び率が5.5%以上であると、脆くなり屈曲時に破断することがなく、好適である。30%以下であれば、屈曲試験により硬化フィルムが容易に伸びて、もとの形状に戻らないということがなく、好適である。なお、引張り降伏伸び率とは、フィルム引張り試験においてフィルムが降伏した時点での伸び率のことを意味するものである。
この上部クラッド層形成用樹脂組成物を光導波路に用いれば、機械的な引張り力が加わっても、上下クラッド層で吸収されるため、コアの変形を小さくすることができ、光導波路の伝送特性の劣化を抑制することができる。
上記のとおり、硬化フィルムが所定の伸び率を示すような上部クラッド層形成用材料を用いることにより、上部クラッド層の屈曲性が向上する。上部クラッド層の屈曲性としては、該上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる厚み110μmの硬化フィルムの屈曲耐久試験において、曲げ半径2mm、曲げ角度0〜180°、曲げ速度2回/秒の条件で8万回実施後、破断のないことが好ましく、より好ましくは、100万回曲げ試験を実施後、機械的破断が発生しないものである。硬化フィルムに機械的破断が発生しない場合、このフィルムをクラッド層に用いた光導波路は長期間安定した光伝送を行うことができ、例えば携帯電話のヒンジ部など、常に可動する部分に適用することができる。機器の小型化のためには、より小さい曲率半径においても光導波路に機械的破断が発生しないことが求められ、この観点から、曲率半径0.5mmで機械的破断が発生しないことがより好ましい。機械的破断は、拡大鏡下、顕微鏡下、又は目視での観察で確認することができる。
また、本発明の光導波路における、上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる、厚み110μmの硬化フィルムが、捻回耐久試験(繰り返し捻り試験)において、捻り角度±180°、つかみ具間距離20mm、捻り速度0.5回/秒の条件で8万回捻り試験を実施後、上部クラッド層形成用樹脂硬化フィルムに機械的破断が発生しないことが好ましい。さらに好ましくは、100万回捻り試験を実施後、機械的破断が発生しないことである。硬化フィルムに機械的破断が発生しないと、このフィルムをクラッド層に用いた光導波路は長期間安定した光伝送を行うことができ、例えば携帯電話のヒンジ部など、常に可動する部分に適用することができる。機械的破断は、拡大鏡下、顕微鏡下、又は目視での観察で確認することができる。
本発明の光導波路における、上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる硬化フィルムの25℃での引張り弾性率は、1〜2000MPaであることが好ましく、10〜1500MPaがより好ましく、20〜1000MPaがさらに好ましい。硬化フィルムの弾性率が2000MPa以下であると、フィルムを厚み方向に曲げた場合、小さな曲率半径で曲げることができる。一方、1MPa以上であれば、屈曲試験や捻り試験を行ったときに、硬化フィルムが伸びきることなく、もとの形状に戻るため、好適である。この上部クラッド層形成用樹脂硬化フィルムを用いたフィルム光導波路は機械的な引張り力が加わっても上下クラッド層で吸収されるため、コアの変形を小さくすることができ、フィルム導波路の伝送特性の劣化を抑制することができる。
本発明の光導波路における、上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる、厚み110μmの硬化フィルムの全光線透過率は50%以上であることが好ましい。該透過率が50%以上であれば、光導波路においてコア部の視認性が良好であり、例えば光導波路をダイシングソーにより外形加工する際に、加工の位置決めがしやすくなる。以上の観点から、該透過率は60%以上であることがさらに好ましく、70%以上であることが特に好ましい。なお、全光線透過率の上限については特に制限されない。
本発明の光導波路における、上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる、厚み110μmの硬化フィルムのヘイズ(曇価)は50%以下であることが好ましい。ヘイズが50%以下であれば、光導波路においてコア部の視認性が良好であり、例えば光導波路をダイシングソーにより外形加工する際に、加工の位置決めがしやすくなる。以上の観点から、ヘイズは40%以下であることがさらに好ましく、30%以下であることが特に好ましい。
本発明の光導波路におけるクラッド層(上部クラッド層及び下部クラッド層)は、温度25℃における波長830nmでの屈折率が、1.400〜1.700であることが好ましい。1.400〜1.700であれば、通常の光学樹脂との屈折率が大きく異ならないため、光学材料としての汎用性が損なわれることがない。以上の観点から、クラッド層の屈折率は1.425〜1.675であることがさらに好ましく、1.450〜1.650であることが特に好ましい。
また、上部クラッド層と下部クラッド層の比屈折率差が5%以下であることが好ましい。比屈折率差が5%以下であると、光導波路の光学特性が良好になるとともに、上部クラッド層と下部クラッド層の良好な接着性が得られる。以上の観点から、上部クラッド層と下部クラッド層の比屈折率差が4%以下であることがさらに好ましい。なお、比屈折率差は、以下に示す式により求めた(上部クラッド層の屈折率が高い場合)。
比屈折率差(%)=[(上部クラッド層の屈折率)2−(下部クラッド層の屈折率)2]/[2×(上部クラッド層の屈折率)2]×100
本発明の光導波路は、コア部とクラッド層(上部クラッド層及び下部クラッド層)の比屈折率差が1〜10%であることが好ましい。1%以上であると、屈曲時にコア部を伝搬する光がクラッド層に漏れ出すことがない。10%以下であると、光導波路と光ファイバーなどの接続部において、伝搬光が広がりすぎることがなく、結合損失が大きくならない。以上の観点から、該比屈折率差は、1.5〜7.5%であることがより好ましく、2〜7%であることが特に好ましい。なお、比屈折率差は、以下に示す式により求めた。
比屈折率差(%)=[(コア部の屈折率)2−(クラッド層の屈折率)2]/[2×(コア部の屈折率)2]×100
本発明の光導波路では、上部クラッドと下部クラッドの材質が同一でなくてもよいため、屈曲部又は湾曲部の外側により屈折率の低いクラッド層が配されるように湾曲させることが好ましい。例えば、フレキシブル光導波路の湾曲部の外側が上部クラッド層になるように曲げられる場合には、上部クラッド層により屈折率の低い材料を用いることが好ましい。
本発明の光導波路に用いられる上部クラッド形成用樹脂組成物としては、上述の物性を満足するものであれば、特に制限はないが、以下のような組成が好適に挙げられる。
すなわち、上部クラッド層形成用樹脂が、(A)成分として、(メタ)アクリルポリマー、変性ポリアミドイミド、又はアクリロニトリル−ブタジエンゴムを含有し、(B)成分として、重合性化合物を含有し、必要に応じて(C)成分として、重合開始剤を含有し、かつ必要に応じて(D)成分としてエポキシ樹脂硬化剤を含有するものである。以下、各材料について詳細に説明する。
(A)成分における(メタ)アクリルポリマーとは、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、及びこれらの誘導体を単量体とし、これを重合してなるポリマーをいう。該(メタ)アクリルポリマーは、上記単量体の単独重合体であってもよいし、また、これらのモノマーの2種以上を重合させた共重合体であってもよい。さらには、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記のモノマーと、上記以外のモノマーとを含む共重合体であってもよい。また、複数の(メタ)アクリルポリマーの混合物であってもよい。本発明においては、反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上であることが好ましい。
(A)反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマーとしては、エポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、カルボキシル基、水酸基、エピスルフィド基などの官能基を含有するものが好ましく、中でも架橋性の点でエポキシ基が好ましい。具体的には、原料モノマーとしてエチレン性不飽和基を含有し、かつ重量平均分子量が10万以上であるエポキシ基含有(メタ)アクリルポリマーを挙げることができる。
このような(メタ)アクリルポリマーとしては、例えば、(メタ)アクリルエステル共重合体、アクリルゴムなどを使用することができ、アクリルゴムがより好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレートとアクリロニトリルなどの共重合体や、エチルアクリレートとアクリロニトリルなどの共重合体などからなるゴムである。
共重合体モノマーとしては、例えば、ブチル(メタ)アクリレート、エチルアクリレート、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリロニトリル等を挙げることができる。
反応性官能基としてエポキシ基を選択する場合、共重合体モノマー成分としてエチレン性不飽和エポキシドを使用することが好ましい。
エチレン性不飽和エポキシドとしては、特に制限はなく、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、α−エチルグリシジル(メタ)アクリレート、α−プロピルグリシジル(メタ)アクリレート、α−ブチルグリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、2−エチルグリシジル(メタ)アクリレート、2−プロピルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシブチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシヘプチル(メタ)アクリレート、α−エチル−6,7−エポキシヘプチル(メタ)アクリレート、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルブチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。この中で、透明性及び耐熱性の観点から、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシブチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
このような重量平均分子量が10万以上であるエポキシ基含有(メタ)アクリルポリマーは、上記モノマーから適宜モノマーを選択して製造することもできるし、市販品(例えばナガセケムテックス(株)製HTR−860P−3、HTR−860P−5等)もある。なお、HTR−860P−3は、重量平均分子量800,000、エポキシ当量(EEW)4,809g/eqであり、下記式の構造を有する。
Figure 2010164770
(A)反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマーにおいて、反応性官能基の数は架橋密度に影響するので重要であり、用いる樹脂によっても異なるが、(メタ)アクリルポリマーを複数のモノマーの共重合体として得る場合は、原料として使用する反応性官能基含有モノマーの量としては、共重合体の0.5〜6.0質量%程度含まれることが好ましい。
(A)成分としてエポキシ基含有(メタ)アクリルポリマーを使用する場合、原料として使用するエチレン性不飽和エポキシドの量は、共重合体の0.5〜6.0質量%が好ましく、0.5〜5.0質量%がより好ましく、0.8〜5.0質量%が特に好ましい。エポキシ基含有繰り返し単位の量がこの範囲にあると、エポキシ基の緩やかな架橋が起こるため、屈曲試験、捻り試験などに耐えられる適度な弾性率の硬化フィルムを得ることができる。
エチレン性不飽和エポキシドに他の官能基を組み込んでモノマーとすることもできる。その場合の混合比率は、エポキシ基含有(メタ)アクリルポリマーのガラス転移温度(以下「Tg」という)を考慮して決定し、Tgは−10℃以上であることが好ましい。Tgが−10℃以上であると、上部クラッド層形成用樹脂フィルムのタック性が適当であり、取り扱い性に問題を生じないからである。
(A)反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマーとして、上記モノマーを重合させて、エポキシ基含有(メタ)アクリルポリマーを使用する場合、その重合方法としては特に制限はなく、例えば、パール重合、溶液重合などの方法を使用することができる。
(A)(メタ)アクリルポリマーの重量平均分子量は、10万以上であることが好ましく、10万〜300万であることがさらに好ましく、30万〜300万であることが特に好ましく、50万〜200万であることが最も好ましい。重量平均分子量が10万以上であれば、シート状、フィルム状での強度や可撓性が十分であり、タック性が増大することがない。一方、300万以下であれば、後述する重合性化合物との相溶性が良好であり、さらにフロー性が十分でコア埋め込み性が低下することがない。なお、本発明において、重量平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。
次に、(A)成分における変性ポリアミドイミドとしては、シリコーン変性ポリアミドイミド及び/又はブタジエン変性ポリアミドイミドであることが好ましい。
シリコーン変性ポリアミドイミドは、シロキサン骨格、イミド結合及びアミド結合を有する重合体であり、例えば、下記一般式(A式)で表される全繰り返し単位中のR、R′として、下記一般式(A1)で表されるシロキサンユニットを有し、かつ、下記一般式(A2)で表される芳香族ユニット、下記一般式(A3)で表される脂環族ユニット、下記一般式(A4)で表される芳香族ユニットを有するものが挙げられる。
Figure 2010164770
Figure 2010164770
(式中、R4及びR5は各々独立に2価の有機基を示し、R6〜R9は各々独立に炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜18のアリール基を示し、nは1〜50の整数である。)
Figure 2010164770
(式中、Xは以下の構造のものである。)
Figure 2010164770
Figure 2010164770
Figure 2010164770
次に、本発明の(A)成分に使用されるブタジエン変性ポリアミドイミドについて説明する。ブタジエン変性ポリアミドイミドは、ポリブタジエン骨格、イミド結合及びアミド結合を有する重合体であり、例えば、下記一般式(A')及び/又は(A'')で表わされる繰り返し単位を有するものが挙げられる。ポリブタジエンは、二重結合の一部又は全部が水素化されていてもよい。
Figure 2010164770
式中、pは、1〜50の整数を示し、全繰り返し単位中のR、R′として、上記一般式(A2)で表される芳香族ユニット、上記一般式(A3)で表される脂環族ユニット、上記一般式(A4)で表される芳香族ユニットを有する。
(A)成分の変性ポリアミドイミドの重量平均分子量は、30,000〜300,000であることが好ましく、40,000〜200,000であることがより好ましく、50,000〜100,000であることが特に好ましい。重量平均分子量が30,000以上であれば、フィルム状態での強度や可撓性が向上し、タック性の増大を抑えることができる。一方、300,000以下であれば、フィルム状態での可撓性及び接着性を向上させることができる。
次に、本発明の(A)成分に使用されるアクリロニトリル−ブタジエンゴムについて説明する。
アクリロニトリル−ブタジエンゴムとしては、特に制限なく、公知のものを単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。アクリロニトリル−ブタジエンゴムは、アクリロニトリルとブタジエンとの乳化共重合によって得られ、アクリロニトリルの含有量が5〜60質量%の範囲のものが好ましく、15〜40質量%の範囲のものがより好ましい。アクリロニトリルの含有量がこの範囲にあると(メタ)アクリレート及びエポキシ樹脂等との相溶性が良好であり、また他樹脂との密着性も良好である。
(A)アクリロニトリル−ブタジエンゴムの重量平均分子量は、10万以上であることが好ましく、10万〜300万であることがより好ましく、30万〜300万であることがさらに好ましく、50万〜200万であることが特に好ましい。重量平均分子量が10万以上であれば、シート状、フィルム状での強度や可撓性が充分に得られ、タック性が増大することがない。一方、300万以下であれば、(メタ)アクリレート及びエポキシ樹脂等との相溶性が良好であり、さらにフロー性が十分でコア埋め込み性が低下することがない。
(A)アクリロニトリル−ブタジエンゴムとしては、反応性官能基を有することが好ましい。反応性官能基としては、例えば、カルボキシル基、エポキシ基、水酸基、エピスルフィド基、アルデヒド基、エポキシ基、アミド基、ビニル基、アミノ基、イソシアネ−ト基又はアリル基などの官能基が好ましく挙げられる。中でも架橋性の点でカルボキシル基が好ましい。これらの官能基のアクリロニトリル−ブタジエンゴム分子中の結合位置に特に制限はなく、例えば、主鎖の末端に結合していてもよく、側鎖として結合してもよい。あるいはアクリロニトリルおよびブタジエンゴムと反応性官能基含有モノマーとの共重合体であってもよい。
反応性官能基としてカルボキシル基を選択する場合、共重合体モノマー成分として、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、コハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)、2−フタロイルエチル(メタ)アクリレート、2−テトラヒドロフタロイルエチル(メタ)アクリレート、2−ヘキサヒドロフタロイルエチル(メタ)アクリレート、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、3−ビニル安息香酸、4−ビニル安息香酸などのエチレン性不飽和基とカルボキシ基を含む化合物を使用することが好ましい。
(A)アクリロニトリル−ブタジエンゴムにおいて、反応性官能基の数は架橋密度に影響するため、反応性官能基含有アクリロニトリル−ブタジエンゴムを複数のモノマーの共重合体として得る場合は、原料として使用する反応性官能基含有モノマーの量としては、共重合体の0.5〜6.0質量%の程度含まれることが好ましい。
(A)成分としてカルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエンゴムを使用する場合、カルボキシル基含有繰り返し単位の量は、共重合体の0.5〜6.0質量%が好ましく、0.5〜5.0質量%がより好ましく、0.8〜5.0質量%が特に好ましい。カルボキシル基含有繰り返し単位の量がこの範囲にあると、カルボキシル基の緩やかな架橋が起こるため、屈曲試験、捻り試験などに耐えられる適度な弾性率の硬化フィルムを得ることができる。
カルボキシル基含有モノマーに他の官能基を組み込むこともできる。その場合の混合比率は、カルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエンゴムのガラス転移温度(以下「Tg」という)を考慮して決定し、Tgは−10℃以上であることが好ましい。Tgが−10℃以上であると、上部クラッド層形成用樹脂フィルムのタック性が適当であり、取り扱い性に問題を生じないからである。
(A)アクリロニトリル−ブタジエンゴムとして、上記モノマーを共重合させる場合、その重合方法としては特に制限はなく、例えば、乳化重合、パール重合、溶液重合などの方法を使用することができる。
なお、(A)成分として用いられる上記成分は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
次に、上部クラッド層形成用樹脂組成物における、(B)重合性化合物について説明する。
(B)成分として、(メタ)アクリレートを用いることができ、(メタ)アクリレートとしては、特に制限はなく、例えば、単官能のもの、2官能のもの又は3官能以上の多官能のもののいずれも用いることができる。
単官能(メタ)アクリレートとしては、特に制限はなく、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチルヘプチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどの脂環式(メタ)アクリレート;フェニル(メタ)アクリレート、ノニルフェニル(メタ)アクリレート、p−クミルフェニル(メタ)アクリレート、o−ビフェニル(メタ)アクリレート、1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−ナフチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(o−フェニルフェノキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(1−ナフトキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(2−ナフトキシ)プロピル(メタ)アクリレートなどの芳香族(メタ)アクリレート;2−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−N−カルバゾールなどの複素環式(メタ)アクリレート;これらのエトキシ化体;これらのプロポキシ化体;これらのエトキシ化プロポキシ化体;これらのカプロラクトン変性体などが挙げられる。
これらの中でも、透明性及び(メタ)アクリルポリマーとの相溶性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート;上記脂環式(メタ)アクリレート;上記複素環式(メタ)アクリレート;これらのエトキシ化体;これらのプロポキシ化体;これらのエトキシ化プロポキシ化体;これらのカプロラクトン変性体であることが好ましい。
2官能(メタ)アクリレートとしては、特に制限はなく、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、2−メチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレートなどの脂環式(メタ)アクリレート;ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、フルオレン型ジ(メタ)アクリレートなどの芳香族(メタ)アクリレート;イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレートなどの複素環式(メタ)アクリレート;これらのエトキシ化体;これらのプロポキシ化体;これらのエトキシ化プロポキシ化体;これらのカプロラクトン変性体;ネオペンチルグリコール型エポキシ(メタ)アクリレートなどの脂肪族エポキシ(メタ)アクリレート;シクロヘキサンジメタノール型エポキシ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレートなどの脂環式エポキシ(メタ)アクリレート;レゾルシノール型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAF型エポキシ(メタ)アクリレート、フルオレン型エポキシ(メタ)アクリレートなどの芳香族エポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
これらの中でも、透明性及び(メタ)アクリルポリマーとの相溶性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート;上記脂環式(メタ)アクリレート;上記複素環式(メタ)アクリレート;これらのエトキシ化体;これらのプロポキシ化体;これらのエトキシ化プロポキシ化体;これらのカプロラクトン変性体;上記脂肪族エポキシ(メタ)アクリレート;上記脂環式エポキシ(メタ)アクリレートであることが好ましい。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、特に制限はなく、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレートなどの複素環式(メタ)アクリレート;これらのエトキシ化体;これらのプロポキシ化体;これらのエトキシ化プロポキシ化体;これらのカプロラクトン変性体;フェノールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレートなどの芳香族エポキシ(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの中でも、透明性及び(メタ)アクリルポリマーとの相溶性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート;上記複素環式(メタ)アクリレート;これらのエトキシ化体;これらのプロポキシ化体;これらのエトキシ化プロポキシ化体;これらのカプロラクトン変性体であることが好ましい。
以上の化合物は、単独又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
(B)成分として、エポキシ樹脂を用いることができ、エポキシ樹脂としては、特に限定されず、例えばエポキシ樹脂ハンドブック(新保正樹編、日刊工業新聞社)等に記載されるエポキシ樹脂を広く使用することができる。具体的には、例えば、ヒドロキノン型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、カテコール型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノール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AF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などの2官能フェノールグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添2,2’−ビフェノール型エポキシ樹脂、水添4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂などの水添2官能フェノールグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン−フェノール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン−クレゾール型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂などの3官能以上の多官能フェノールグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂、1,6−ヘキサンジオール型エポキシ樹脂などの2官能脂肪族アルコールグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;シクロヘキサンジオール型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、トリシクロデカンジメタノール型エポキシ樹脂などの2官能脂環式アルコールグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、ソルビトール型エポキシ樹脂、グリセリン型エポキシ樹脂などの3官能以上の多官能脂肪族アルコールグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;フタル酸ジグリシジルエステルなどの2官能芳香族グリシジルエステル;テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルなどの2官能脂環式グリシジルエステル;N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトリフルオロメチルアニリンなどの2官能芳香族グリシジルアミン;N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4−ジアミノジフェニルメタン、1,3−ビス(N,N−グリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノールなどの3官能以上の多官能芳香族グリシジルアミン;アリサイクリックジエポキシアセタール、アリサイクリックジエポキシアジペート、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシドなどの2官能脂環式エポキシ樹脂;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体などの3官能以上の多官能脂環式エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレートなどの3官能以上の多官能複素環式エポキシ樹脂;オルガノポリシロキサン型エポキシ樹脂などのケイ素含有2官能又は3官能以上の多官能エポキシ樹脂などが挙げられる。
これらの中でも、透明性及び(メタ)アクリルポリマーとの相溶性の観点から、ヒドロキノン型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、カテコール型エポキシ樹脂、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AF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂などの2官能フェノールグリシジルエーテル型液状エポキシ樹脂;上記2官能脂環式液状エポキシ樹脂であることが好ましい。
以上の化合物は、単独又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
(B)成分として、ウレタン(メタ)アクリレートを用いることができ、ウレタン(メタ)アクリレートとしては、特に制限はなく、例えば水酸基含有(メタ)アクリレートとポリイソシアネートとの反応もしくは水酸基含有(メタ)アクリレート、ポリイソシアネート及びポリオールの反応により得られる公知のウレタンアクリレートを用いることができる。(メタ)アクリルポリマーとの相溶性の観点から、水酸基含有(メタ)アクリレートとポリイソシアネートとの反応により得られるウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。
水酸基含有(メタ)アクリレートとポリイソシアネートとの反応で得られるウレタンアクリレートとしては、例えばヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと2,5−または2,6−ビス(イソシアネートメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタンの反応生成物、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと2,4−トリレンジイソシアネートの反応生成物、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとイソフォロンジイソシアネートの反応生成物、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートと2,4−トリレンジイソシアネートの反応生成物、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとイソフォロンジイソシアネートの反応生成物、フェニルグリシジルエーテル(メタ)アクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートの反応生成物、フェニルグリシジルエーテルとトルエンジイソシアネートの反応生成物、ペンタエリスリトールトリアクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートの反応生成物、ペンタエリスリトールトリアクリレートとトルエンジイソシアネートの反応生成物、ペンタエリスリトールトリアクリレートとイソホロンジシソシアネートの反応生成物、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートの反応生成物等が挙げられる。
水酸基含有(メタ)アクリレートとポリイソシアネートとポリオールとの反応により得られるウレタンアクリレートを製造する際に用いられるポリオールとしては、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリカプロラクトンジオールなどが挙げられる。
ポリエーテルジオールには、脂肪族、脂環族、芳香族の種類がある。
これらのポリオールは、単独でまたは二種以上を併用して用いることもできる。
ポリオールとしてはジオール類とポリイソシアネートとの反応によって合成される2価以上のポリオールも用いることができる。
これらのポリオールにおける各構造単位の重合様式は特に制限されず、ランダム重合、ブロック重合、グラフト重合のいずれであってもよい。
脂肪族ポリエーテルジオールとしては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリヘプタメチレングリコール、ポリデカメチレングリコールおよび二種以上のイオン重合性環状化合物を開環共重合させて得られるポリエーテルジオールなどが挙げられる。
上記イオン重合性環状化合物としては、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブテン−1−オキシド、イソブテンオキシド、3,3−ビスクロロメチルオキセタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、トリオキサン、テトラオキサン、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、エピクロルヒドリン、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルカーボネート、ブタジエンモノオキシド、イソプレンモノオキシド、ビニルオキセタン、ビニルテトラヒドロフラン、ビニルシクロヘキセンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、安息香酸グリシジルエステルなどの環状エーテル類が挙げられる。
二種以上の上記イオン重合性環状化合物を開環共重合させて得られるポリエーテルジオールの具体例としては、例えばテトラヒドロフランとプロピレンオキシド、テトラヒドロフランと2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランと3−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランとエチレンオキシド、プロピレンオキシドとエチレンオキシド、ブテン−1−オキシドとエチレンオキシドなどの組み合わせより得られる二元共重合体;テトラヒドロフラン、ブテン−1−オキシドおよびエチレンオキシドの組み合わせより得られる三元重合体などを挙げることができる。
また、上記イオン重合性環状化合物と、エチレンイミンなどの環状イミン類;β−プロピオラクトン、グリコール酸ラクチドなどの環状ラクトン酸;あるいはジメチルシクロポリシロキサン類とを開環共重合させたポリエーテルジオールを使用することもできる。
脂環族ポリエーテルジオールとしては、例えば水添ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加ジオール、水添ビスフェノールFのアルキレンオキシド付加ジオール、1,4−シクロヘキサンジオールのアルキレンオキシド付加ジオールなどが挙げられる。
本発明において、必要に応じて(C)重合開始剤を使用することができる。(C)成分の重合開始剤として、加熱又は紫外線、可視光線などの活性光線の照射によって重合を開始させるものであれば特に制限はなく、例えば、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤、熱カチオン重合開始剤、光カチオン重合開始剤などが挙げられる。また、(B)重合性化合物として、上記多官能(メタ)アクリレート(光反応性モノマー)を用いる場合、光塩基発生剤を用いることができる。
熱ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、例えば、メチルエチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、メチルシクロヘキサノンパーオキシドなどのケトンパーオキシド;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどのパーオキシケタール;p−メンタンヒドロパーオキシドなどのヒドロパーオキシド;α、α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシドなどのジアルキルパーオキシド;オクタノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ステアリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシドなどのジアシルパーオキシド;ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルパーオキシカーボネートなどのパーオキシカーボネート;t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウリレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテートなどのパーオキシエステル;2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2’−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物が挙げられる。
これらの中で、硬化性及び透明性の観点から、ジアシルパーオキシド、パーオキシエステル、及びアゾ化合物であることが好ましい。
光ラジカル重合開始剤として、特に制限はなく、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンなどのベンゾインケタール;1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}−2−メチルプロパン−1−オンなどのα−ヒドロキシケトン;フェニルグリオキシル酸メチル、フェニルグリオキシル酸エチル、オキシフェニル酢酸2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル、オキシフェニル酢酸2−(2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ)エチルなどのグリオキシエステル;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリン−4−イルフェニル)−ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イルフェニル)−ブタン−1−オン、1,2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−(4−モルフォリン)−2−イルプロパン−1−オンなどのα−アミノケトン;1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ),2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル],1−(O−アセチルオキシム)などのオキシムエステル;ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドなどのホスフィンオキシド;2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体などの2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;ベンゾフェノン、N,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン化合物;2−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、2−メチル−1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルアントラキノンなどのキノン化合物;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテルなどのベンゾインエーテル;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾインなどのベンゾイン化合物;ベンジルジメチルケタールなどのベンジル化合物;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9、9’−アクリジニルヘプタン)などのアクリジン化合物:N−フェニルグリシン、クマリンなどが挙げられる。
また、前記2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体において、2つのトリアリールイミダゾール部位のアリール基の置換基は、同一で対称な化合物を与えてもよく、相違して非対称な化合物を与えてもよい。
これらの中で、硬化性及び透明性の観点から、上記α−ヒドロキシケトン;上記グリオキシエステル;上記オキシムエステル;上記ホスフィンオキシドであることが好ましい。
以上の熱及び光ラジカル重合開始剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。さらに、適切な増感剤と組み合わせて用いることもできる。
熱カチオン重合開始剤としては、特に制限はなく、例えば、p−アルコキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのベンジルスルホニウム塩;ベンジル−p−シアノピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、1−ナフチルメチル−o−シアノピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、シンナミル−o−シアノピリジニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのピリジニウム塩;ベンジルジメチルフェニルアンモニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのベンジルアンモニウム塩などが挙げられる。
これらの中でも、硬化性及び透明性の観点から、上記ベンジルスルホニウム塩であることが好ましい。
光カチオン重合開始剤としては、特に制限はなく、例えば、p−メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートなどのアリールジアゾニウム塩、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのジアリールヨードニウム塩;トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムペンタフルオロヒドロキシアンチモネートなどのトリアリールスルホニウム塩;トリフェニルセレノニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルセレノニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルセレノニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのトリアリールセレノニウム塩;ジメチルフェナシルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジエチルフェナシルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのジアルキルフェナシルスルホニウム塩;4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−ヒドロキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのジアルキル−4−ヒドロキシ塩;α−ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステル、N−ヒドロキシイミドスルホネート、α−スルホニロキシケトン、β−スルホニロキシケトンなどのスルホン酸エステルなどが挙げられる。
これらの中でも、硬化性及び透明性の観点から、上記トリアリールスルホニウム塩であることが好ましい。
以上の熱及び光カチオン重合開始剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。さらに、適切な増感剤と組み合わせて用いることもできる。
本発明における光塩基発生剤は、一般的にはα−アミノケトン化合物と呼ばれるものである。このような化合物は、例えば、J.Photopolym.Sci.Technol,Vol.13,No12001等に記載されているもので、紫外線を照射すると次式のように反応する。
Figure 2010164770
α−アミノケトン化合物は、紫外線照射する前は、ラジカルが存在しないため、多官能(メタ)アクリレート等の光反応性モノマーの重合反応は起きない。また、立体障害のため熱硬化性樹脂の硬化も促進しない。しかし、紫外線照射により、α−アミノケトン化合物の解離が起こり、ラジカルの発生に伴い、光反応性モノマーの重合反応が起こる。また、α−アミノケトン化合物の解離により、立体障害が低下し活性化したアミンが存在するようになる。そのため、アミンが熱硬化性樹脂の硬化促進作用を有するようになり、以後加熱により硬化促進作用が働くと類推される。このような作用により、紫外線照射する以前には、ラジカルや活性化したアミンが存在しないため、室温での保存安定性に非常に優れている上部クラッド層形成用樹脂組成物を提供することができる。また、紫外線照射により生じるラジカル及びアミンの構造によって光反応性モノマーやエポキシ樹脂の硬化速度が変化するので、用いる(B)重合性化合物によって、光塩基発生剤を決定することができる。
前記光塩基発生剤としては、紫外線照射により、ラジカル及び活性化されたアミンが発生する化合物であれば特に制限はなく、例えば、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリン−4−イルフェニル)−ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イルフェニル)−ブタン−1−オン、1,2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−(4−モルフォリン)−2−イルプロパン−1−オンなどのα−アミノケトン;ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドなどのホスフィンオキシド;2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体などの2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体などが挙げられる。
また、前記2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体において、2つのトリアリールイミダゾール部位のアリール基の置換基は、同一で対称な化合物を与えてもよく、相違して非対称な化合物を与えてもよい。
これらの中で、硬化性及び透明性の観点から、上記α−アミノケトンであることが好ましい。
以上の光塩基発生剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。さらに、その他の熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤、及び適切な増感剤と組み合わせて用いることもできる。
本発明の上部クラッド層形成用樹脂組成物において、必要に応じて(D)エポキシ樹脂硬化剤を用いることができ、特に、フェノール系エポキシ樹脂硬化剤を好適に用いることができる。フェノール系エポキシ樹脂硬化剤としては、特に制限はなく、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、カテコール、ビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAF、ビスフェノールAD、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ビナフトール、フルオレン型ビスフェノールなどの2官能フェノール;フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリアジン環含有フェノールノボラック樹脂、トリアジン環含有クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、テトラブロモビスフェノールAノボラック樹脂、ビスフェノールAFノボラック樹脂、ビスフェノールADノボラック樹脂、ビフェノールノボラック樹脂、フルオレン型ビスフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン−フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン−クレゾールノボラック樹脂などのノボラック樹脂;フェノールレゾール樹脂、クレゾールレゾール樹脂などのレゾール樹脂などが挙げられる。
これらの中でも、透明性及び(メタ)アクリルポリマーなどとの相溶性の観点から、ヒドロキノン、レゾルシノール、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどの2官能フェノール;フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂などのノボラック樹脂であることが好ましい。
以上の化合物は、単独又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
また、アミン系エポキシ樹脂硬化剤としては、特に制限なく、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジシアンジアミド、テトラメチルグアニジン、トリエタノールアミン等の鎖状脂肪族アミン;イソホロンジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノ−3−メチルジシクロヘキシル)メタン、N−アミノエチルピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5.5〕ウンデカン等の環状脂肪族アミン;キシレンジアミン、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン等の芳香族アミンなどが挙げられる。
以上の化合物は、単独又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
本発明の光導波路における上部クラッド層形成用樹脂組成物には、さらに、必要に応じて、(E)硬化促進剤を添加することができる。
本発明に使用される(E)硬化促進剤としては、特に制限が無く、例えば、トリ−n−ブチルアミン、ベンジルメチルアミン、メチルアニリンなどの2級アミン;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、ベンジルジメチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンなどの3級アミン;ピロリジン、N−メチルピロリジン、ピペリジン、N−メチルピペリジン、モルフォリン、N−メチルモルフォリン、ピペラジン、N,N’−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンなどの環状アミン;2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−1−メチルイミダゾール、1,2−ジエチルイミダゾール、1−エチル−2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、4−エチル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−a]ベンズイミダゾール、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]エチル−s−トリアジンなどのイミダゾール化合物;上記イミダゾール化合物のトリメリト酸付加体;上記イミダゾール化合物のイソシアヌル酸付加体;上記イミダゾール化合物の臭化水素酸付加体;塩化テトラ−n−ブチルアンモニウム、臭化テトラ−n−ブチルアンモニウム、ヨウ化テトラ−n−ブチルアンモニウム、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、臭化ベンジルトリメチルアンモニウム、ヨウ化ベンジルトリメチルアンモニウムなどの4級アンモニウム塩などが挙げられる。
これらの中でも、透明性及び硬化性の観点から上記イミダゾール化合物;上記イミダゾール化合物のトリメリト酸付加体;上記イミダゾール化合物のイソシアヌル酸付加体であることが好ましい。
以上の化合物は、単独又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
また、必要に応じて本発明の上部クラッド層形成用樹脂組成物中には、無機フィラー、有機フィラー等のフィラー、シラン系、チタン系、アルミニウム系等のシランカップリング剤、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、可塑剤、安定剤、充填剤などのいわゆる添加剤を本発明の効果に悪影響を与えない割合で添加してもよい。
本発明に用いる上部クラッド層形成用樹脂組成物としては、本発明の効果を奏する範囲であれば、特に限定されないが、例えば、次の第1〜第7の態様で示される構成成分を含有してなることが好ましい。
本発明に用いる上部クラッド層形成用樹脂組成物の第1の態様として、(A)反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマー、(B)エポキシ樹脂、(D)フェノール系エポキシ樹脂硬化剤、及び、必要に応じて(E)硬化促進剤を含有してなることが好ましい。
上記第1の態様において、(A)(メタ)アクリルポリマーの添加量は、弾性率低減や成型時のフロー性抑制の観点から、(B)エポキシ樹脂と(D)フェノール系エポキシ樹脂硬化剤との合計重量をAとし、(A)(メタ)アクリルポリマーの重量をBとしたとき、その比率A/Bが0.24〜1.0であることが好ましい。上記の配合比率が0.24以上であれば、弾性率の低減及び成形時のフロー性抑制効果が得られ、一方、1.0以下であると、高温での取り扱い性を向上させることができる。
上記第1の態様において、(D)フェノール系エポキシ樹脂硬化剤の配合量は、エポキシ基の硬化反応を進行させることができれば、特に限定されないが、好ましくは、エポキシ樹脂のエポキシ基1モルに対して、0.01〜5.0当量の範囲で、特に好ましくは0.8〜1.2当量の範囲で使用する。
上記第1の態様において、(E)硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂及びフェノール系エポキシ樹脂硬化剤との総量に対して0〜5.0質量%とすることが好ましく、0.05〜3.0質量%とすることがより好ましく、さらには0.2〜3.0質量%とすることがより好ましい。硬化促進剤の配合量が5.0質量%以下であれば、保存安定性が向上し、ポットライフが充分となる。
本発明に用いる上部クラッド層形成用樹脂組成物の第2の態様として、(A)反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマー、(B)エポキシ樹脂及び光反応性モノマー、(C)光塩基発生剤、及び(D)フェノール系エポキシ樹脂硬化剤を含有してなることが好ましい。
なお、ここで光反応性モノマーとは、光の照射によって重合するモノマーであり、前述の多官能(メタ)アクリレートが好適なものとして挙げられる。
上記第2の態様において、(B)エポキシ樹脂の使用量は、(A)(メタ)アクリルポリマー100質量部に対して、5〜250質量部が好ましい。この範囲にあると、弾性率及び成型時のフロー性抑制が確保でき、また高温での取り扱い性も十分に得られる。(B)エポキシ樹脂の使用量は、10〜100質量部がより好ましく、20〜50質量部が特に好ましい。
上記第2の態様において、(B)光反応性モノマーの使用量は、(A)(メタ)アクリルポリマー100質量部に対して、5〜100質量部が好ましい。配合量が5質量部以上であれば、光反応性モノマーの重合反応が起こりやすくなるために支持基材からの剥離性が向上する傾向がある。100質量部以下であれば、(メタ)アクリルポリマーの低弾性が機能し、フィルムが脆くなることなく耐屈曲性が向上し、好適である。従って、10〜70質量部がより好ましく、20〜50質量部が特に好ましい。
上記第2の態様において、(C)光塩基発生剤の使用量は、(A)(メタ)アクリルポリマー100質量部に対して、0.1〜20質量部である。0.1質量部以上であれば、反応性が向上し残存モノマーを減らすことができ、20質量部以下であれば、重合反応による分子量増加を上手く機能させ、低分子量成分を少なくすることができ、耐リフロー性を向上させることができる。従って、好ましくは0.5〜15質量部であり、さらに好ましくは、1〜5質量部である。
上記第2の態様において、(D)フェノール系エポキシ樹脂硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1個当たりフェノール性水酸基の当量比が0.5〜1.5の範囲であることが好ましく、0.8〜1.2であることがより好ましい。この範囲であれば、樹脂の硬化(橋かけ)が十分になり、ガラス転移温度が上がり、硬化剤の耐湿性を向上させることができる。
本発明に用いる上部クラッド層形成用樹脂組成物の第3の態様として、(A)反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマー、(B)(メタ)アクリレート及びエポキシ樹脂、(C)光ラジカル重合開始剤、及び(D)フェノール系エポキシ樹脂硬化剤を含有してなることが好ましい。
上記第3の態様において、(B)成分の(メタ)アクリレートの使用量は、(A)(メタ)アクリルポリマー100質量部に対して、5〜100質量部が好ましい。配合量が5質量部以上であれば、(メタ)アクリレートの重合反応が起こりやすくなるために支持基材からの剥離性が向上する傾向がある。100質量部以下であれば、(メタ)アクリルポリマーの低弾性が機能し、フィルムが脆くなることなく耐屈曲性が向上し、好適である。従って、10〜70質量部がより好ましく、20〜50質量部が特に好ましい。
上記第3の態様において、(B)成分のエポキシ樹脂の使用量は、(A)(メタ)アクリルポリマー100質量部に対して、5〜250質量部が好ましい。この範囲にあると、弾性率及び成型時のフロー性抑制が確保でき、また高温での取り扱い性も十分に得られる。エポキシ樹脂の使用量は、10〜100質量部がより好ましく、20〜50質量部が特に好ましい。
上記第3の態様において、(C)成分の光ラジカル重合開始剤の配合量は、(A)成分、(B)成分、及び(D)成分の総量100質量部に対して、0.01〜10質量部であることが好ましい。0.01質量部以上であれば、硬化が十分であり、10質量部以下であれば十分な光透過性が得られる。以上の観点から、0.05〜7質量部であることがさらに好ましく、0.1〜5質量部であることが特に好ましい。
上記第3の態様において、(D)フェノール系エポキシ樹脂硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1個当たりフェノール性水酸基の当量比が0.5〜1.5の範囲であることが好ましく、0.8〜1.2であることがより好ましい。この範囲であれば、樹脂の硬化(橋かけ)が十分になり、ガラス転移温度が上がり、硬化剤の耐湿性を向上させることができる。
上記第3の態様において、(E)硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂及びフェノール系エポキシ樹脂硬化剤との総量に対して0〜5.0質量%とすることが好ましく、0.05〜3.0質量%とすることがより好ましく、さらには0.2〜3.0質量%とすることがより好ましい。硬化促進剤の配合量が5.0質量%以下であれば、保存安定性が向上し、ポットライフが充分となる。
本発明で用いる上部クラッド層形成用樹脂組成物の第4の態様として、(A)反応性官能基を有するかつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマー、(B)ウレタン(メタ)アクリレート、及び(C)ラジカル重合開始剤を含有してなることが好ましく、さらに、(B)成分として、上記の(メタ)アクリレートを含有してなることがより好ましい。
上記第4の態様において、(B)成分のウレタン(メタ)アクリレートの使用量は、(A)(メタ)アクリルポリマー100質量部に対して、5〜400質量部が好ましい。配合量が5質量部以上であれば、ウレタン(メタ)アクリレートの重合反応が起こりやすくなるために支持基材からの剥離性が向上する傾向がある。400質量部以下であれば、(メタ)アクリルポリマーの低弾性が機能し、フィルムが脆くなることなく耐屈曲性が向上し、好適である。従って、10〜70質量部がより好ましく、20〜50質量部が特に好ましい。
上記第4の態様において、(B)成分の(メタ)アクリレートの使用量は、(A)(メタ)アクリルポリマー100質量部に対して、0〜150質量部が好ましい。(メタ)アクリレートを加えることで、重合反応が起こりやすくなるために支持基材からの剥離性が向上する傾向がある。配合量が100質量部以下であれば、(メタ)アクリルポリマーの低弾性が機能し、フィルムが脆くなることなく耐屈曲性が向上し、好適である。従って、10〜100質量部がより好ましく、20〜70質量部が特に好ましい。
上記第4の態様において、(C)成分のラジカル重合開始剤の配合量は、(A)成分及び(B)成分の総量100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましい。0.1質量部以上であれば、硬化が十分であり、10質量部以下であれば十分な光透過性が得られる。以上の観点から、0.5〜7質量部であることがさらに好ましく、0.8〜5質量部であることが特に好ましい。
本発明で用いる上部クラッド層形成用樹脂組成物の第5の態様として、(A)反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマー、(B)脂環式エポキシ樹脂、及び(C)カチオン重合開始剤を含有する樹脂組成物であって、(B)脂環式エポキシ樹脂が室温で液状のものを50質量%以上含有してなることが好ましい。
上記第5の態様において、(A)成分の(メタ)アクリルポリマーの配合量は、(A)成分及び(B)成分の総量に対して、10〜85質量%であることが好ましい。10質量%以上であれば、光学材料用樹脂組成物の硬化物の強度や可撓性が十分で、85質量%以下であれば、硬化時に(B)成分によって絡め込まれて容易に硬化し、耐現像液性が不足することがない。以上の観点から、(A)成分の配合量は20〜80質量%であることがさらに好ましく、25〜75質量%であることが特に好ましい。
上記第5の態様において、(B)成分の脂環式エポキシ樹脂の配合量は、(A)成分及び(B)成分の総量に対して、15〜90質量%であることが好ましい。15質量%以上であれば、(A)成分の(メタ)アクリルポリマーを絡みこんで硬化することが容易で、耐現像液性が不足することがなく、90質量%以下であれば、硬化フィルムのフィルム強度や可撓性が十分である。以上の観点から、(B)成分の配合量は20〜80質量%であることがさらに好ましく、25〜75質量%であることが特に好ましい。
また、(B)脂環式エポキシ樹脂として、透明性及び(メタ)アクリルポリマーとの相溶性の観点から、(B)成分中、室温で液状の脂環式エポキシ樹脂を、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上さらに好ましくは85質量%以上含有し、(B)成分が室温で液状の脂環式エポキシ樹脂からなることが特に好ましい。
上記第5の態様において、(C)成分のカチオン重合開始剤の配合量は、(A)成分及び(B)成分の総量100質量部に対して、0.01〜10質量部であることが好ましい。0.01質量部以上であれば、硬化が十分であり、10質量部以下であれば十分な光透過性が得られる。以上の観点から、0.05〜7質量部であることがさらに好ましく、0.1〜5質量部であることが特に好ましい。
本発明で用いる上部クラッド層形成用樹脂組成物の第6の態様として、(A)変性ポリアミドイミド、(B)エポキシ樹脂、及び(D)エポキシ樹脂硬化剤を含有してなることが好ましい。
(A)成分としては、前述のシリコーン変性ポリアミドイミド及び/又はブタジエン変性ポリアミドイミドが好ましい。また、(B)成分としては、前述のビスフェノール型エポキシ樹脂及び/又はフェノールノボラック型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。また、(D)成分としては、前述のフェノール系エポキシ樹脂硬化剤及び/又はアミン系エポキシ樹脂硬化剤を用いることが好ましい。
上記第6の態様において、(B)エポキシ樹脂の使用量は、(A)変性ポリアミドイミド100質量部に対して、5〜250質量部が好ましい。この範囲にあると、弾性率及び成型時のフロー性抑制が確保でき、また高温での取り扱い性も十分に得られる。(B)エポキシ樹脂の使用量は、10〜100質量部がより好ましく、20〜50質量部が特に好ましい。
上記第6の態様において、(D)エポキシ樹脂硬化剤は、エポキシ樹脂と組み合わせることによって、高温高圧下において耐衝撃性に優れるため有効である。(D)エポキシ樹脂硬化剤としては、特に制限はなく、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤等が挙げられ、これらの詳細については上述のとおりであるが、その中でも、透明性及び変性ポリアミドイミドとの相溶性の観点から、フェノール系硬化剤としては、ヒドロキノン、レゾルシノール、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどの2官能フェノール;フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂などのノボラック樹脂が好ましく、アミン系硬化剤としては脂肪族系アミン、脂環式系アミン、芳香族系アミンが好ましい。
上記第6の態様において、(D)成分の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1個当たりの当量比が0.5〜1.5の範囲であることが好ましく、0.8〜1.2であることがより好ましい。この範囲であれば、樹脂の硬化(橋かけ)が十分になり、ガラス転移温度が上がり、硬化剤の耐湿性を向上させることができる。
上記第6の態様において、上部クラッド層形成用樹脂組成物には、さらに、必要に応じて(F)ビスマレイミドを添加することができる。
本発明に使用されるビスマレイミドとしては、分子中にマレイミド基を2個以上含有するものであれば、特に制限はなく、例えば、1−メチル−2,4−ビスマレイミドベンゼン、N,N'−m−フェニレンビスマレイミド、N,N'−p−フェニレンビスマレイミド、N,N'−m−トルイレンビスマレイミド、N,N'−4,4'−ビフェニレンビスマレイミド、N,N'−4,4'−〔3,3'−ジメチルビフェニレン〕ビスマレイミド、N,N'−4,4'−〔3,3'−ジメチルジフェニルメタン〕ビスマレイミド、N,N'−4,4'−〔3,3'−ジエチルジフェニルメタン〕ビスマレイミド、N,N'−4,4'−ジフェニルメタンビスマレイミド、N,N'−4,4'−ジフェニルプロパンビスマレイミド、N,N'−4,4'−ジフェニルエーテルビスマレイミド、N,N'−3,3'−ジフェニルスルホンビスマレイミド、N,N'−4,4'−ジフェニルスルホンビスマレイミド、2,2−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔3−t−ブチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔3−s−ブチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン、1,1−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕デカン、1,1−ビス〔2−メチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)−5−t−ブチルフェニル〕−2−メチルプロパン、4,4'−シクロヘキシリデン−ビス〔1−(4−マレイミドフェノキシ)−2−(1,1−ジメチルエチル)ベンゼン〕、4,4'−メチレン−ビス〔1−(4−マレイミドフェノキシ)−2,6−ビス(1,1−ジメチルエチル)ベンゼン〕、4,4'−メチレン−ビス〔1−(4−マレイミドフェノキシ)−2,6−ジ−s−ブチルベンゼン〕、4,4'−シクロヘキシリデン−ビス〔1−(4−マレイミドフェノキシ)−2−シクロヘキシルベンゼン、4,4'−メチレン−ビス〔1−(マレイミドフェノキシ)−2−ノニルベンゼン〕、4,4'−(1−メチルエチリデン)−ビス〔1−(マレイミドフェノキシ)−2,6−ビス(1,1−ジメチルエチル)ベンゼン〕、4,4'−(2−エチルヘキシリデン)−ビス〔1−(マレイミドフェノキシ)−ベンゼン〕、4,4'−(1−メチルヘプチリデン)−ビス〔1−(マレイミドフェノキシ)−ベンゼン〕、4,4'−シクロヘキシリデン−ビス〔1−(マレイミドフェノキシ)−3−メチルベンゼン〕、2,2−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔3−メチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔3−メチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔3−エチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔3−エチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、ビス〔3−メチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3−エチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕メタン、3,8−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕−トリシクロ−〔5.2.1.02,6〕デカン、4,8−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕−トリシクロ−〔5.2.1.02,6〕デカン、3,9−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕−トリシクロ−〔5.2.1.02,6〕デカン、4,9−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕−トリシクロ−〔5.2.1.02,6〕デカン、1,8−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕メンタン、1,8−ビス〔3−メチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕メンタン、1,8−ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕メンタン等が挙げられる。これらの中でも、透明性及び変性ポリアミドイミドとの相溶性の観点から、N,N'−m−フェニレンビスマレイミド等、芳香族の共役が少ないものが好ましい。以上の化合物は、単独又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
(F)ビスマレイミドの配合量は、(A)変性ポリアミドイミド100質量部に対して、0〜100質量部とすることが好ましく、5〜95質量部の範囲とすることがより好ましく、10〜90質量部とすることがさらに好ましい。ビスマレイミドの配合量が100質量部以下であれば、膜特性が良好となる。
本発明で用いる上部クラッド層形成用樹脂組成物の第7の態様として、(A)アクリロニトリル−ブタジエンゴム、(B)(メタ)アクリレート、(C)ラジカル重合開始剤、及び必要に応じて(D)エポキシ樹脂硬化剤を含有してなることが好ましい。
(A)アクリロニトリル−ブタジエンゴムは、上述のように、カルボキシル基含有繰り返し単位を0.5〜6質量%含有するカルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエンゴムであることが好ましい。
また、(B)成分の(メタ)アクリレートは前述のように、単官能のもの、2官能のもの又は3官能以上の多官能のもののいずれも用いることができる。また、(B)(メタ)アクリレートの使用量は、(A)アクリロニトリル−ブタジエンゴム100質量部に対して、5〜100質量部が好ましい。配合量が5質量部以上であれば、(メタ)アクリレートの重合反応が起こりやすくなるために支持基材からの剥離性が向上する傾向がある。100質量部以下であれば、アクリロニトリル−ブタジエンゴムの低弾性が機能し、フィルムが脆くなることなく耐屈曲性が向上し、好適である。従って、10〜70質量部がより好ましく、20〜50質量部が特に好ましい。
また、(B)成分は、(メタ)アクリレートに加えて、エポキシ樹脂を含有することも好ましい態様である。エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂及び/又はフェノールノボラック型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
(B)成分として、エポキシ樹脂を加える場合には、(D)エポキシ樹脂硬化剤を含有することが好ましい。具体的には、フェノール系エポキシ樹脂硬化剤が好ましく、特にフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のうち少なくとも1つを含むことが好ましい。
次に、下部クラッド層形成用樹脂組成物について詳細に説明する。下部クラッド層形成用樹脂組成物としては、上述の膜厚の変化率の要件を満足するものであれば特に制限はなく、上記上部クラッド層形成用樹脂組成物として記載したものを用いることができる。
また、上部クラッド層形成用樹脂組成物と下部クラッド層形成用樹脂組成物は同一でも異なってもよいが、通常、下部クラッド層形成用樹脂組成物に求められる上記膜厚の変化率、及び上部クラッド層形成用樹脂組成物に求められる屈曲耐久性を制御するためには、異なる材料を用いることが有利である。
下部クラッド層形成用樹脂組成物は、具体的には、(a)ベースポリマー、(b)光重合性化合物、及び(c)光重合開始剤を含有するものであり、上述の膜厚の変化率の要件を満足する範囲で選択される。すなわち、コア層を露光・現像する際に、現像過程で用いられる溶剤の種類に応じて選択されるものである。
(a)ベースポリマーとしては、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン等、あるいはこれらの誘導体などが挙げられる。これらのベースポリマーは1種単独でも、また2種以上を混合して用いてもよい。上記で例示したベースポリマーのうち、耐熱性が高いとの観点から、主鎖に芳香族骨格を有することが好ましく、特にフェノキシ樹脂が好ましい。また、3次元架橋し、耐熱性を向上できるとの観点からは、エポキシ樹脂、特に室温で固形のエポキシ樹脂が好ましい。さらに、後に詳述する(B)光重合性化合物との相溶性が、クラッド層形成用樹脂フィルムの透明性を確保するために重要であるが、この点からは上記フェノキシ樹脂及び(メタ)アクリル樹脂が好ましい。なお、ここで(メタ)アクリル樹脂とは、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂を意味するものである。
フェノキシ樹脂の中でも、ビスフェノールA又はビスフェノールA型エポキシ化合物若しくはそれらの誘導体、及びビスフェノールF又はビスフェノールF型エポキシ化合物若しくはそれらの誘導体を共重合成分の構成単位として含むものは、耐熱性、密着性及び溶解性に優れるため好ましい。ビスフェノールA又はビスフェノールA型エポキシ化合物の誘導体としては、テトラブロモビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ化合物等が好適に挙げられる。また、ビスフェノールF又はビスフェノールF型エポキシ化合物の誘導体としては、テトラブロモビスフェノールF、テトラブロモビスフェノールF型エポキシ化合物等が好適に挙げられる。ビスフェノールA/ビスフェノールF共重合型フェノキシ樹脂の具体例としては、東都化成(株)製「フェノトートYP−70」(商品名)が挙げられる。
室温で固形のエポキシ樹脂としては、例えば、東都化学(株)製「エポトートYD−7020、エポトートYD−7019、エポトートYD−7017」(いずれも商品名)、ジャパンエポキシレジン(株)製「エピコート1010、エピコート1009、エピコート1008」(いずれも商品名)などのビスフェノールA型エポキシ樹脂が挙げられる。
(a)ベースポリマーの分子量については、フィルム形成性の点から、数平均分子量で5,000以上であることが好ましく、さらに10,000以上が好ましく、特に30,000以上であることが好ましい。数平均分子量の上限については、特に制限はないが、(b)光重合成化合物との相溶性や露光現像性の観点から、1,000,000以下であることが好ましく、さらには500,000以下、特には200,000以下であることが好ましい。
(a)ベースポリマーの配合量は、(a)成分及び(b)成分の総量に対して、10〜80質量%とすることが好ましい。この配合量が、10質量%以上であると光導波路形成に必要な50〜500μm程度の厚膜フィルムの形成が容易であるという利点があり、一方、80質量%以下であると、光硬化反応が十分に進行する。以上の観点から、(a)ベースポリマーの配合量は、20〜70質量%とすることがさらに好ましい。
次に、(b)光重合性化合物としては、紫外線等の光の照射によって重合するものであれば特に限定されず、分子内に2つ以上のエポキシ基を有する化合物や分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物などが挙げられる。
分子内に2つ以上のエポキシ基を有する化合物の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノール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AD型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等の2官能芳香族グリシジルエーテル;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン−フェノール型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂等の多官能芳香族グリシジルエーテル;ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂、ヘキサンジオール型エポキシ樹脂等の2官能脂肪族グリシジルエーテル;水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂等の2官能脂環式グリシジルエーテル;トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、ソルビトール型エポキシ樹脂、グリセリン型エポキシ樹脂等の多官能脂肪族グリシジルエーテル;フタル酸ジグリシジルエステル等の2官能芳香族グリシジルエステル;テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等の2官能脂環式グリシジルエステル;N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトリフルオロメチルアニリン等の2官能芳香族グリシジルアミン;N,N,N',N'−テトラグリシジル−4,4−ジアミノジフェニルメタン、1,3−ビス(N,N−グリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール等の多官能芳香族グリシジルアミン;アリサイクリックジエポキシアセタール、アリサイクリックジエポキシアジペート、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド等の2官能脂環式エポキシ樹脂;ジグリシジルヒダントイン等の2官能複素環式エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート等の多官能複素環式エポキシ樹脂;オルガノポリシロキサン型エポキシ樹脂等の2官能又は多官能ケイ素含有エポキシ樹脂などが挙げられる。
これらの分子内に2つ以上のエポキシ基を有する化合物は、通常その分子量が、100〜2000程度であり、さらに好ましくは150〜1000程度であり、室温で液状のものが好適に用いられる。またこれらの化合物は、単独または2種類以上組み合わせて使用することができ、さらにその他の光重合性化合物と組み合わせて使用することもできる。
また、分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物の具体例としては、(メタ)アクリレート、ハロゲン化ビニリデン、ビニルエーテル、ビニルピリジン、ビニルフェノール等が挙げられるが、これらのうち透明性と耐熱性の観点から、(メタ)アクリレートが好ましく、1官能性のもの、2官能性のもの、3官能性以上のもののいずれも用いることができる。具体的には、前述のものと同様である。
前記(b)光重合性化合物の配合量は、(a)成分及び(b)成分の総量に対して、20〜90質量%とすることが好ましい。この配合量が、20質量%以上であると、ベースポリマーを絡み込んで硬化させることが容易にでき、一方、90質量%以下であると、十分な厚さのクラッド層を容易に形成することできる。以上の観点から、(b)光重合性化合物の配合量は30〜80質量%とすることがさらに好ましい。
次に(c)成分の光重合開始剤としては、特に制限はなく、例えばエポキシ化合物の開始剤として、p−メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートなどのアリールジアゾニウム塩;ジフェニルヨードニウムヘキサフロロホスホニウム塩、ジフェニルヨードニウムヘキサフロロアンチモネート塩などのジアリールヨードニウム塩;トリフェニルスルホニウムヘキサフロロホスホニウム塩、トリフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムペンタフロロヒドロキシアンチモネート塩などのトリアリールスルホニウム塩;トリフェニルセレノニウムヘキサフロロホスホニウム塩、トリフェニルセレノニウムホウフッ化塩、トリフェニルセレノニウムヘキサフロロアンチモネート塩などのトリアリルセレノニウム塩;ジメチルフェナシルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、ジエチルフェナシルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩などのジアルキルフェナジルスルホニウム塩;4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、4−ヒドロキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフロロアンチモネートなどのジアルキル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩;α−ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステル、N−ヒドロキシイミドスルホネート、α−スルホニロキシケトン、β−スルホニロキシケトンなどのスルホン酸エステルなどが挙げられる。
また、分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物の開始剤としては、ベンゾフェノン、N,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、1,2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン等の芳香族ケトン;2−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、2−メチル1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルアントラキノン等のキノン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル化合物;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾイン化合物;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等のフォスフィンオキサイド類;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9,9’−アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体;N−フェニルグリシン、N−フェニルグリシン誘導体、クマリン系化合物などが挙げられる。また、2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体において、2つの2,4,5−トリアリールイミダゾールのアリール基の置換基は同一で対称な化合物を与えてもよいし、相違して非対称な化合物を与えてもよい。また、ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸の組み合わせのように、チオキサントン系化合物と3級アミン化合物とを組み合わせてもよい。なお、コア層及びクラッド層の透明性を向上させる観点からは、上記化合物のうち、芳香族ケトン及びフォスフィンオキサイド類が好ましい。
これらの(c)光重合開始剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
(c)光重合開始剤の配合量は、(a)成分及び(b)成分の総量100質量部に対して、0.1〜10質量部とすることが好ましい。0.1質量部以上であると、光感度が十分であり、一方10質量部以下であれば、光導波路の表面のみが選択的に硬化し、硬化が不十分となることがなく、また、光重合開始剤自身の吸収により伝搬損失が増大することもなく好適である。以上の観点から、(c)光重合開始剤の配合量は、1〜5質量部とすることがさらに好ましい。
また、このほかに必要に応じて、下部クラッド層形成用樹脂中には、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、可塑剤、安定剤、充填剤などのいわゆる添加剤を本発明の効果に悪影響を与えない割合で添加してもよい。
また、本発明においては、下部クラッド層形成用樹脂が、(a)ベースポリマーとしてアクリロニトリル−ブタジエンゴムを用いることも好適である。アクリロニトリル−ブタジエンゴムを含有させることで、耐溶剤性に加え、光導波路に耐屈曲性を付与することができる。
次に、コア層形成用樹脂組成物は、コア層がクラッド層より高屈折率であるように設計され、活性光線によりコアパターンを形成し得る樹脂組成物を用いることができ、感光性樹脂組成物が好適である。具体的には、上記下部クラッド層形成用樹脂で用いたのと同様の樹脂組成物を用いることが好ましい。すなわち、前記(a)、(b)及び(c)成分を含有し、必要に応じて前記任意成分を含有する樹脂組成物である。
上記上部クラッド層形成用樹脂組成物、下部クラッド層形成用樹脂組成物及びコア層形成用樹脂組成物は、好適な有機溶剤を用いて希釈し、樹脂ワニスとして使用してもよい。ワニス化の溶剤としては、本発明の樹脂組成物を溶解し得るものであれば特に制限はなく、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、p−シメンなどの芳香族炭化水素;ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、ジブチルエーテルなどの鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテル;メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの炭酸エステル;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ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ジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、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モノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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ジエチルエーテルなどの多価アルコールアルキルエーテル;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどの多価アルコールアルキルエーテルアセテート;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミドなどが挙げられる。
これらの有機溶剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。また、樹脂ワニス中の固形分濃度は、通常10〜80質量%であることが好ましい。
本発明の樹脂組成物を調合する際は、撹拌により混合することが好ましい。撹拌方法には特に制限はないが、撹拌効率の観点からプロペラを用いた撹拌が好ましい。撹拌する際のプロペラの回転速度には特に制限はないが、10〜1,000rpmであることが好ましい。10rpm以上であれば、各成分が十分に混合され、1,000rpm以下であればプロペラの回転による気泡の巻き込みが少なくなる。以上の観点から50〜800rpmであることがさらに好ましく、100〜500rpmであることが特に好ましい。撹拌時間には特に制限はないが、1〜24時間であることが好ましい。1時間以上であれば、各成分が十分に混合され、24時間以下であれば、ワニス調合時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
また、調合した樹脂組成物又は樹脂ワニスは、減圧下で脱泡することが好ましい。脱泡方法には特に制限はないが、例えば、真空ポンプとベルジャー、真空装置付き脱泡装置を用いる方法が挙げられる。減圧時の圧力には特に制限はないが、樹脂組成物に含まれる低沸点成分が沸騰しない圧力が好ましい。減圧脱泡時間には特に制限はないが、3〜60分であることが好ましい。3分以上であれば、樹脂組成物内に溶解した気泡を取り除くことができ、60分以下であれば、樹脂組成物に含まれる有機溶剤が揮発することがなく、かつ脱泡時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
以下、本発明のクラッド層形成用樹脂フィルム(上部クラッド及び下部クラッド)について説明する。
本発明のクラッド層形成用樹脂フィルムは、前記クラッド層形成用樹脂組成物を用い、好適な支持フィルムに塗布することにより容易に製造することができる。また、前記クラッド層形成用樹脂組成物が前記有機溶剤で希釈されている場合、樹脂組成物を支持フィルムに塗布し、有機溶剤を除去することにより製造することができる。
支持フィルムとして、特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリスルホン、液晶ポリマーなどが挙げられる。これらの中で、柔軟性及び強靭性の観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリスルホンであることが好ましい。
なお、樹脂層との剥離性向上の観点から、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより離型処理が施されたフィルムを必要に応じて用いてもよい。
支持フィルムの厚みは、目的とする柔軟性により適宜変えてよいが、3〜250μmであることが好ましい。3μm以上であるとフィルム強度が十分であり、250μm以下であると十分な柔軟性が得られる。以上の観点から、支持フィルムの厚みは5〜200μmであることがさらに好ましく、7〜150μmであることが特に好ましい。
支持フィルム上にクラッド層形成用樹脂組成物を塗布して製造したクラッド層形成用樹脂フィルムは、必要に応じて保護フィルムを樹脂層上に貼り付け、支持フィルム、樹脂層、及び保護フィルムからなる3層構造としてもよい。
保護フィルムとしては、特に制限はないが、柔軟性及び強靭性の観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンなどが好適に用いられる。なお、樹脂層との剥離性向上の観点から、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより離型処理が施されたフィルムを必要に応じて用いてもよい。
保護フィルムの厚みは、目的とする柔軟性により適宜変えてよいが、10〜250μmであることが好ましい。10μm以上であるとフィルム強度が十分であり、250μm以下であると十分な柔軟性が得られる。以上の観点から、保護フィルムの厚みは15〜200μmであることがさらに好ましく、20〜150μmであることが特に好ましい。
本発明のクラッド層形成用樹脂フィルムの樹脂層の厚みについては、特に限定されないが、乾燥後の厚みで、通常は5〜500μmであることが好ましい。5μm以上であると、厚みが十分であるため樹脂フィルム又は樹脂フィルムの硬化物の強度が十分であり、500μm以下であると、乾燥が十分に行えるため樹脂フィルム中の残留溶剤量が増えることなく、樹脂フィルムの硬化物を加熱したときに発泡することがない。
このようにして得られたクラッド層形成用樹脂フィルムは、例えばロール状に巻き取ることによって容易に保存することができる。また、ロール状のフィルムを好適なサイズに切り出して、シート状にして保存することもできる。
次に、コア部形成用樹脂フィルムは、クラッド層形成用樹脂フィルムと同様の方法によって、コア部形成用樹脂組成物を用いて製造することができる。なお、コア部形成用樹脂フィルムの製造過程で用いる支持フィルムとしては、コアパターン形成に用いる露光用活性光線が透過するものであれば特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリスルホン、液晶ポリマーなどが挙げられる。
これらの中で、露光用活性光線の透過率、柔軟性、及び強靭性の観点から、上記ポリエステル及び上記ポリオレフィンであることが好ましい。さらに、露光用活性光線の透過率向上及びコアパターンの側壁荒れ低減の観点から、高透明タイプな支持フィルムを用いることがさらに好ましい。このような高透明タイプの支持フィルムとして、東洋紡績(株)製コスモシャインA1517、コスモシャインA4100が挙げられる。
なお、樹脂層との剥離性向上の観点から、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより離型処理が施されたフィルムを必要に応じて用いてもよい。
コア部形成用樹脂フィルムの支持フィルムの厚みは、5〜50μmであることが好ましい。5μm以上であれば、支持体としての強度が十分であり、50μm以下であれば、コアパターン形成時にフォトマスクとコア部形成用樹脂層のギャップが大きくならず、パターン解像度が良好である。以上の観点から、支持フィルムの厚みは10〜40μmであることがさらに好ましく、15〜30μmであることが特に好ましい。
上記支持フィルム上にコア部形成用樹脂組成物を塗布して製造したコア部形成用樹脂フィルムは、必要に応じて前記保護フィルムを樹脂層上に貼り付け、支持フィルム、樹脂層、及び保護フィルムからなる3層構造としてもよい。
このようにして得られたコア部形成用樹脂フィルムは、例えばロール状に巻き取ることによって容易に保存することができる。また、ロール状のフィルムを好適なサイズに切り出して、シート状にして保存することもできる。
次に、本発明の光導波路用樹脂組成物、光導波路形成用樹脂ワニス、光導波路形成用フィルムをクラッド材料、コア材料として用いた光導波路の形成方法について詳細に説明する。
本発明の光導波路の製造方法としては、基板上に下部クラッド層としての光導波路形成用樹脂層を形成する工程、コア層としての光導波路形成用樹脂層を形成する工程、所望のコアパターンを露光する工程、露光後に有機溶剤又はアルカリ性水溶液の現像液を用いて現像してコア部を形成する工程、上部クラッド層としての光導波路形成用樹脂層を形成する工程を有する。
本発明の光導波路に用いる基板は、特に制限はないが、その用途により種々の材料を用いることが可能であり、例えば、シリコンウエハ、ガラスエポキシ基板、プラスチック基板、金属基板、金属層付き基板等、及びこれらのリジッド配線板、ポリイミド基板、PETフィルム等のプラスチックフィルム、樹脂層付きプラスチックフィルム、金属層付きプラスチックフィルム等、及びこれらのフレキシブル配線板、銅箔、ガラスなどが挙げられる。これら基板は、樹脂組成物との密着性を向上させるために、カップリング剤等の接着付与剤で処理したり、UV−オゾン処理やプラズマ処理等を施してもよい。また、各種接着剤を使用してもよい。また、基材に離型性を付与し、光導波路製造後、基材をはがすことも可能である。
下部クラッド層、コア層、上部クラッド層としての、光導波路形成用樹脂層を形成する方法としては、特に制限はないが、例えば、本発明の光導波路形成用樹脂組成物又は光導波路形成用樹脂ワニスを、スピンコート法、ディップコート法、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、グラビアコート法、スクリーンコート法、インクジェットコート法などにより塗布する方法が挙げられる。
光導波路用形成用樹脂ワニスを用いる場合は、必要に応じて樹脂層を形成後に、乾燥する工程を入れてもよい。乾燥方法として、例えば、加熱乾燥、減圧乾燥などが挙げられる。また、必要に応じてこれらを併用してもよい。
また、光導波路形成用感光性樹脂層を形成するその他の方法として、本発明の光導波路形成用樹脂フィルムを用いて積層法により形成する方法が挙げられる。密着性及び追従性の見地から減圧下で積層することが好ましい。
これらの中で、生産性に優れた光導波路製造プロセスが提供可能という観点から、光導波路形成用樹脂フィルムを用いて積層法により製造する方法が好ましい。
積層法により形成する方法としては、特に制限はないが、例えば、ロールラミネータ、又は平板型ラミネータを用いて加熱しながら圧着することにより積層する方法などが挙げられる。なお、本発明において平板型ラミネータとは、積層材料を一対の平板の間に挟み、平板を加圧することにより圧着させるラミネータのことを指し、例えば、真空加圧式ラミネータを好適に用いることができる。ここでの加熱温度は、20〜130℃であることが好ましく、圧着圧力は、0.1〜1.0MPaであることが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。
また、真空加圧式ラミネータによる積層の前に、ロールラミネータを用いて、あらかじめ下部クラッド層形成用感光性樹脂フィルムを基板上に仮貼りしておいてもよい。ここで、密着性および追従性向上の観点から、圧着しながら仮貼りすることが好ましく、圧着する際、ヒートロールを有するラミネータを用いて加熱しながら行っても良い。ラミネート温度は、20〜130℃であることが好ましい。20℃以上であれば下部クラッド層形成用感光性樹脂フィルムと基板との密着性が向上し、130℃以下であれば樹脂層がロールラミネート時に流動しすぎることがなく、必要とする膜厚が得られる。以上の観点から、40〜100℃であることがさらに好ましい。圧力は0.2〜0.9MPaであることが好ましく、ラミネート速度は0.1〜3m/minであることが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。
以下、より具体的に光導波路の製造方法について、図1を参照しつつ説明する。
まず、第1の工程として、上記基板上に、下部クラッド層形成用の光導波路形成用樹脂組成物又はそれを用いた光導波路形成用樹脂ワニスをスピンコート法等により塗布するか、又は、下部クラッド層形成用の光導波路形成用フィルムをラミネート等により積層する。下部クラッド層形成用の光導波路形成用樹脂フィルムにカバーフィルムが存在する場合には、カバーフィルムを除去後に又は除去しながら積層することが好ましい。
基板上に塗布又は積層された下部クラッド層形成用樹脂組成物層を光硬化し、下部クラッド層を形成する(図1(a)参照)。下部クラッド層形成用の光導波路形成用樹脂フィルムにベースフィルムが存在する場合には、その後、除去してもよい。
下部クラッド層を形成する際の活性光線の照射量は、0.1〜5J/cm2とすることが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。また、活性光線が基材を透過する場合、効率的に硬化させるために、両面から同時に活性光線を照射可能な両面露光機を使用することができる。また、加熱をしながら活性光線を照射してもよい。
なお、光硬化後の処理として、必要に応じて、50〜200℃の加熱処理を行ってもよい。
下部クラッド層の厚みは1〜100μmであることが望ましい。厚みが1μm以上であると、光の閉じ込めが十分に行え、また、100μm以下であると膜形成が容易である。以上の観点から、下部クラッドの厚みは3〜80μmの範囲であることが好ましく、5〜50μmであることが特に好ましい。
次に、第2の工程として、第1の工程と同様な方法で、下部クラッド層上にコア部形成用の光導波路形成用樹脂組成物、又はそれを用いた光導波路形成用樹脂ワニス、又は光導波路形成用樹脂フィルムを塗布又は積層して、コア部形成用樹脂層を形成する(図1(b)参照)。ここで、コア部形成用の光導波路形成用樹脂組成物は、下部クラッド層形成用の光導波路形成用樹脂組成物より高屈折率であるように設計され、活性光線によりコアパターンを形成し得る光導波路形成用樹脂組成物からなることが好ましい。また、光導波路形成用フィルムを用いる場合には、ロールラミネータを用いて積層することが好ましい。
コア部形成用樹脂層の膜厚は、光導波路の用途によって変化させることができるが、一般にマルチモード導波路の場合、20〜80μm程度が好ましい。
続いて、第3の工程として、コア部(コアパターン)を露光する。コアパターンを露光する方法として、特に制限はないが、例えば、下部クラッド層上に形成したコア部形成用樹脂層に、好ましくは窒素雰囲気中などの脱酸素条件下で、アートワークと呼ばれるネガ又はポジマスクパターン(フォトマスク)を通して活性光線を画像状に照射する方法、レーザー直接描画を用いてフォトマスクを通さずに直接活性光線を画像上に照射する方法などが挙げられる(図1(c)参照)。活性光線の光源としては、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライド灯等の紫外線を有効に放射する公知の光源が挙げられる。また、他にも写真用フラッド電球、太陽ランプ等の可視光を有効に放射する光源も用いることができる。コア層の形成に光導波路形成用樹脂フィルムを用いる場合、ベースフィルムを剥がした後に露光しても、ベースフィルムを介して露光してもかまわない。
コアパターンを露光する際の活性光線の照射量は、0.01〜10J/cm2であることが好ましい。0.01J/cm2以上であれば、硬化反応が十分に進行し、後述する現像工程によりコアパターンが流失することがなく、10J/cm2以下であれば露光量過多によりコアパターンが太ることがなく、微細なコアパターンが形成でき好適である。以上の観点から、0.05〜5J/cm2であることがさらに好ましく、0.1〜3J/cm2であることが特に好ましい。
コアパターンの露光は、コア部形成用の光導波路形成用樹脂フィルムを用いた場合、カバーフィルムを介して行っても、カバーフィルムを除去してから行ってもよい。
また、露光後に、コアパターンの解像度及び密着性向上の観点から、必要に応じて露光後加熱を行ってもよい。紫外線照射から露光後加熱までの時間は、10分以内であることが好ましい。10分以内であれば紫外線照射により発生した活性種が失活することがない。露光後加熱の温度は40〜160℃であることが好ましく、時間は30秒〜10分であることが好ましい。
次いで、第4の工程として、ウエット現像、ドライ現像等で未露光部を除去して現像し、コアパターン(コア部)を製造する(図1(d)参照)。コア部形成用の光導波路形成用樹脂フィルムを用いてベースフィルムを介して露光した場合は、これを除去した後に現像を行う。ウエット現像の場合は、有機溶剤、アルカリ性水溶液、水系現像液等の前記樹脂フィルムの組成に対応した現像液を用いて、例えば、スプレー法、揺動浸漬法、ブラッシング法、スクラッピング法、パドル法、スピン法等の公知の方法により現像する。また、必要に応じてこれらの現像方法を併用してもよい。
現像液としては、有機溶剤、アルカリ性水溶液等の安全かつ安定であり、操作性が良好なものが好ましく用いられる。前記有機溶剤系現像液としては、例えば、1,1,1−トリクロロエタン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、各種アルコール類等が挙げられる。これらの有機溶剤は、引火防止のため、1〜20質量%の範囲で水を添加してもよい。
上記アルカリ性水溶液の塩基としては、例えば、リチウム、ナトリウム又はカリウムの水酸化物等の水酸化アルカリ;リチウム、ナトリウム、カリウム若しくはアンモニウムの炭酸塩又は重炭酸塩等の炭酸アルカリ;リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等のアルカリ金属リン酸塩;ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム等のアルカリ金属ピロリン酸塩などが用いられる。
また、現像に用いるアルカリ性水溶液としては、例えば、0.1〜5質量%炭酸ナトリウムの希薄溶液、0.1〜5質量%炭酸カリウムの希薄溶液、0.1〜5質量%水酸化ナトリウムの希薄溶液、0.1〜5質量%四ホウ酸ナトリウムの希薄溶液等が好ましく挙げられる。
また、現像に用いるアルカリ性水溶液のpHは9〜11の範囲とすることが好ましく、その温度は、感光性樹脂組成物の層の現像性に合わせて調節される。また、アルカリ性水溶液中には、表面活性剤、消泡剤、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混入させてもよい。
上記水系現像液としては、水又はアルカリ水溶液と一種以上の有機溶剤とからなるものも挙げられる。ここでアルカリ物質としては、前記物質以外に、例えば、ホウ砂、メタケイ酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、エタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ジアミノプロパノール−2−モルフォリン等が挙げられる。
現像液のpHは、レジストの現像が充分にできる範囲でできるだけ小さくすることが好ましく、pH8〜12とすることが好ましく、pH9〜10とすることがより好ましい。
上記有機溶剤としては、例えば、三アセトンアルコール、アセトン、酢酸エチル、炭素数1〜4のアルコキシ基をもつアルコキシエタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、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モノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。これらは、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
有機溶剤の濃度は、通常、2〜90質量%とすることが好ましく、その温度は、現像性にあわせて調整することができる。また、水系現像液中には、界面活性剤、消泡剤等を少量混入させることもできる。
現像後の処理として、必要に応じて60〜250℃程度の加熱又は0.1〜1000mJ/cm2程度の露光を行うことによりコアパターンをさらに硬化して用いてもよい。
次に、第5の工程として、コアパターンが形成された上に、さらにコアより屈折率の低い光導波路用樹脂組成物、又はこれを用いた樹脂ワニス、フィルムを用いて塗布又は積層法により、上部クラッド層を形成する(図1(e)参照)。形成法は下部クラッド層の形成法と同様である。光導波路形成用フィルムを用いる場合には、ロールラミネータ、又は真空加圧式ラミネータを用いて積層することが好ましい。
以下に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
物性測定方法
(1−1)引張り試験、屈曲耐久試験、全光線透過率及びヘイズ測定用硬化フィルムの作製
各実施例及び比較例で得られた上部クラッド層形成用樹脂ワニスを、表面離型処理PETフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製A53、厚み25μm)の離型処理面上に塗工機((株)ヒラノテクシード製マルチコーターTM−MC)を用いて塗布し、100℃で20分乾燥し、次いで保護フィルムとして表面離型処理PETフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製A31、厚み25μm)を貼付け、上部クラッド層形成用樹脂フィルムを得た。樹脂層の厚みは、引張り試験、屈曲耐久試験、全光線透過率及びヘイズ測定用としては110μm、屈折率測定用硬化フィルムでは50μmとなるように調節した。
(1−2)引張り試験
上記(1)で得られた硬化フィルム(幅10mm、長さ70mm)の引張り試験(つかみ具間距離50mm)を、引張り試験機((株)オリエンテック製 RTM−100)を用いて、温度25℃、引張り速度500mm/minで、JIS K 7127に準拠して行った。
初期弾性率(引張弾性率)、降伏強度(引張降伏強さ)、最大強度(引張強さ)、降伏伸び(引張降伏伸び)、破断伸び(引張破断伸び)は、JIS K 7127に準拠した計算法により求めた。
(1−3)屈曲耐久試験
上記(1)で得られた硬化フィルム(幅5mm、長さ100mm)の屈曲耐久試験を、屈曲耐久試験機((株)大昌電子製)を用い、曲げ角度0〜180°、曲げ半径2mm、曲げ速度2回/秒の条件で屈曲耐久試験を行い、硬化フィルムが破断した時点での曲げ回数で評価した。
(1−4)全光線透過率及びヘイズの測定
上記(1)で得られた硬化フィルムの全光線透過率及びヘイズを分色度・濁度測定器(日本電食工業(株)製COH 400)を用いて測定した。
(1−5)膜厚の変化率(%)
厚さ25μmのPET基材に、下部クラッド層形成用樹脂組成物を、乾燥後の厚さが20μmとなるように塗工し、365nmの波長において4000mJ/cm2露光後、80℃で10分間乾燥して測定用試料を作製した。該測定用試料の塗工膜の厚さT1を測定した。次いで、該試料を、コア層をパターニングする際に用いられる溶剤に、23℃で120秒間浸漬させた後の膜厚T2を測定し、膜厚の変化率100×(T2−T1)/T1(%)を求めた。
評価方法
(2−1)光導波路の伝搬損失
各実施例及び比較例にて作製した光導波路の伝搬損失を、光源に850nmのVCSEL(EXFO社製、FLS−300−01−VCL)及び受光センサ((株)アドバンテスト製、Q82214)を用い、カットバック法(測定導波路長5、3、2cm、入射ファイバー;GI−50.525マルチモードファイバー(NA=0.20)、出射ファイバー;SI−114/125(NA=0.22))により測定した。
(2−2)光導波路の耐屈曲性
各実施例にて作製した光導波路について、上記(1−3)屈曲耐久試験と同様の方法で、光導波路の屈曲性試験を行い、耐屈曲性を評価した。
実施例1
(1)下部クラッド層形成用樹脂ワニスの調製
(a)ベースポリマーとして、東都化成(株)製「フェノトートYP−70」35質量部、(b)光重合性化合物として、新中村化学工業(株)製「KRM−2110」63質量部、及び(c)重合開始剤として、東京化成工業(株)製「SP−170」2質量部を配合し、これに溶剤としてエチルセロソルブ40質量部を加え、下部クラッド層形成用樹脂ワニスを調製した。
(2)コア層形成用樹脂ワニスの調製
(a)ベースポリマーとして、東都化成(株)製「フェノトートYP−70」20質量部、(b)光重合性化合物として、新中村化学工業(株)製「A−BPEF」39質量部及び(株)ADEKA製「EA−1020」39質量部、及び(c)ラジカル重合開始剤として、チバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガキュア819」1質量部とチバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガキュア2959」1質量部を配合し、これに溶剤としてエチルセロソルブ40質量部を加え、コア層形成用樹脂ワニスを調製した。
(3)上部クラッド層形成用樹脂ワニスの調製
バインダー樹脂である(A)反応性官能基を有する(メタ)アクリルポリマーとして、ナガセケムテックス(株)製「HTR−860P−3」(重量平均分子量;800,000、EEW;4,809g/eq)60質量部、(B)ウレタン(メタ)アクリレートとして共栄社化学(株)製「AH−600」20質量部、(メタ)アクリレートとして共栄社化学(株)製「TMP−A」20質量部、(C)ラジカル重合開始剤として、チバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガキュア819」1質量部とチバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガキュア2959」1質量部を配合し、これに溶剤としてエチルセロソルブ40質量部を加え、上部クラッド層形成用樹脂ワニスを調製した。
(4)コア層形成用樹脂フィルム及びクラッド層形成用樹脂フィルムの作製
PETフィルム(東洋紡績(株)、「コスモシャインA1517」、厚さ16μm)にアプリケーター(ヨシミツ精機(株)製「YBA−4」)を用いて、上記クラッド層形成用樹脂ワニス(上部クラッド層形成用及び下部クラッド層形成用)及びコア層形成用樹脂ワニスを塗布し(クラッド層形成用樹脂フィルム;巻内の接着処理面使用、コア層形成用樹脂フィルム;巻外の非処理面使用)、80℃、10分、その後100℃、10分で溶剤を乾燥させ、コア層形成用樹脂フィルム、上部クラッド層形成用樹脂フィルム、及び下部クラッド層形成用樹脂フィルムを作製した。このときのフィルムの厚さは、アプリケーターの間隙を調節することで、5〜100μmの間で任意に調整可能であり、本実施例では、硬化後の膜厚が、コア層40μm、下部クラッド層20μm、上部クラッド層70μmとなるように調節した。
(5)光導波路の製造
上記下部クラッド層形成用樹脂フィルムに、紫外線露光機((株)オーク製作所「EXM−1172)にて紫外線(波長365nm)を1000mJ/cm2照射し、下部クラッド層形成用樹脂フィルムを光硬化させた(図1(a)参照)。次に、このクラッド層上に、真空加圧ラミネータ((株)名機製作所製「MVLP−500」)を用い、圧力0.4MPa、温度70℃、加圧時間30秒の条件にて、コア層形成用樹脂フィルムをラミネートした(図1(b)参照)。続いて、幅40μmのホトマスク(ネガ型)を介し、上記紫外線露光機にて、紫外線(波長365nm)を1000mJ/cm2照射した後(図1(c)参照)、N,N−ジメチルアセトアミドとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)の3対7(質量比)混合溶剤にて、コアパターンを現像した(図1(d)参照)。現像液の洗浄には、メタノール及び水を用いた。次いで、同様なラミネート条件にて上部クラッド形成用樹脂フィルムをラミネートし、紫外線照射及び160℃で加熱処理を行い、フレキシブル光導波路を製造した(図1(e)参照)。
なお、コア層及びクラッド層の屈折率をMetricon社製プリズムカプラー(Model 2010)で測定したところ、波長850nmにて、コア層が1.584、下部クラッド層が1.537、上部クラッド層が1.4895であった。光導波路の伝搬損失は0.08dB/cmであり、光導波路の屈曲性試験を行ったところ、100万回実施後も破断しなかった。
実施例2及び3
実施例1において、上部クラッド層形成用樹脂ワニスの(B)成分として、第1表に記載のものを用いたこと以外は実施例1と同様にして光導波路を製造した。
実施例1と同様に評価した結果を第1表に示す。
実施例4及び5
実施例2において、下部クラッド層形成用樹脂ワニスとして、第1表に記載のものを用いたこと以外は実施例2と同様にして光導波路を製造した。
実施例1と同様に評価した結果を第1表に示す。
比較例1
第1表に記載の成分からなる下部クラッドを用い、実施例1と同様にして光導波路の製造を行おうとしたところ、コアパターンの露光・現像過程で、下部クラッドが大きく膨潤し、コアパターンが変化し次の工程に進めることができなかった。
比較例2
第1表に記載の成分からなる下部クラッドを用い、実施例1と同様にして光導波路の製造を行おうとしたところ、コアパターンの露光・現像過程で、下部クラッドが大きく膨潤し、コアパターンが変化し次の工程に進めることができなかった。
比較例3
上部クラッドの成分として、東都化成(株)製「フェノトートYP−70」を90質量部、(株)ADEKA製「KRM−2110」を10質量部、(株)ADEKA製「SP−170」2質量部用い、上部クラッドフィルムの屈曲耐久試験を行ったところ、1万回以下で破壊した。
Figure 2010164770
Figure 2010164770
*1 HTR−860P−3;反応性官能基を有する(メタ)アクリルポリマー、ナガセケムテックス(株)製(重量平均分子量;800,000、EEW;4,809g/eq)
*2 フェノトートYP−70;ビスフェノールA/ビスフェノールF共重合型フェノキシ樹脂、東都化成(株)製
*3 AH−600;ウレタン(メタ)アクリレート、共栄社化学(株)製
*4 792SH8K;ウレタン(メタ)アクリレート、日立化成工業(株)製
*5 UA160−TM;ウレタン(メタ)アクリレート、新中村化学工業(株)製
*6 TMP−A;(メタ)アクリレート、共栄社化学(株)製
*7 KRM−2110;エポキシ樹脂、(株)アデカ製
*8 イルガキュア819;チバ・スペシャルティケミカルズ社製
*9 イルガキュア2959;チバ・スペシャルティケミカルズ社製
*10 SP−170;東京化成工業(株)製
*11 A−BPEF;芳香族ジアクリレート、新中村化学工業(株)製
*12 EA−1020;(株)芳香族エポキシアクリレート、(株)ADEKA製
*13 DN631;カルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエンゴム、日本ゼオン(株)製
*14 DN101L;高ニトリルアクリロニトリル−ブタジエンゴム、日本ゼオン(株)製
*15 YX8000;脂環式エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製
*16 A−9300;エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、新中村化学工業(株)製
*17 LF4871;ビスフェノールA型フェノール樹脂、大日本インキ化学工業(株)製
*18 2PZ−CN;1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、四国化成工業(株)製
本発明の光導波路は、耐屈曲性が良好で、かつ溶剤現像による下部クラッド層の侵食が抑制されるため、光学特性が良好となる。
1;基板
2;下部クラッド層
3;コア部形成用樹脂層
4;ベースフィルム
5;フォトマスク
6;コアパターン(コア部)
7;上部クラッド層
8;ベースフィルム

Claims (25)

  1. 基板上に、下部クラッド層、パターニングされたコア層、及び上部クラッド層がこの順に積層された光導波路であって、下部クラッド層形成用樹脂組成物を乾燥後の厚みが20μmとなるように成膜したフィルムをコア層パターニング用溶剤に120秒浸漬した前後での膜厚の変化率が50%以下であり、かつ、上部クラッド層形成用樹脂組成物が、該上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる厚み110μmの硬化フィルムの、25℃での引張り降伏伸び率が5.5〜30%であることを特徴とする光導波路。
  2. 上部クラッド層と下部クラッド層の比屈折率差が5%以下である請求項1に記載の光導波路。
  3. 前記コアパターンと下部クラッド層の比屈折率差、及び前記コアパターンと上部クラッド層の比屈折率差が、それぞれ1〜10%である請求項1又は2に記載の光導波路。
  4. 前記上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる厚み110μmの硬化フィルムの、25℃での引張り弾性率が1〜2000MPaである請求項1〜3のいずれかに記載の光導波路。
  5. 前記上部クラッド層形成用樹脂組成物を硬化してなる厚み110μmの硬化フィルムの全光線透過率が50%以上である請求項1〜4のいずれかに記載の光導波路。
  6. 上部クラッド層形成用樹脂が、(A)成分として、(メタ)アクリルポリマー、変性ポリアミドイミド、及びアクリロニトリル−ブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有し、(B)成分として、重合性化合物を含有し、必要に応じて(C)成分として、重合開始剤を含有し、かつ必要に応じて(D)成分としてエポキシ樹脂硬化剤を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の光導波路。
  7. 前記(A)成分が反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマーであり、(B)成分がエポキシ樹脂であり、かつ(D)成分がフェノール系エポキシ樹脂硬化剤である請求項6に記載の光導波路。
  8. 前記(A)成分が反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマーであり、(B)成分がエポキシ樹脂及び光反応性モノマーであり、(C)成分が光塩基発生剤であり、かつ(D)成分がフェノール系エポキシ樹脂硬化剤である請求項6に記載の光導波路。
  9. 前記(A)成分が反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマーであり、(B)成分が(メタ)アクリレート及びエポキシ樹脂であり、(C)成分がラジカル重合開始剤であり、かつ(D)成分がフェノール系エポキシ樹脂硬化剤である請求項6に記載の光導波路。
  10. 前記(A)成分が反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマーであり、(B)成分がウレタン(メタ)アクリレートであり、かつ(C)成分がラジカル重合開始剤である請求項6に記載の光導波路。
  11. 前記(A)成分が反応性官能基を有し、かつ重量平均分子量が10万以上である(メタ)アクリルポリマーであり、(B)成分が脂環式エポキシ樹脂であり、(C)成分がカチオン重合開始剤を含有する樹脂組成物であって、(B)脂環式エポキシ樹脂が、室温で液状のものを50質量%以上含む請求項6に記載の光導波路。
  12. 前記(A)成分が変性ポリアミドイミドであり、(B)成分がエポキシ樹脂であり、かつ(D)成分がエポキシ樹脂硬化剤である請求項6に記載の光導波路。
  13. (A)変性ポリアミドイミドが、シリコーン変性ポリアミドイミド及び/又はブタジエン変性ポリアミドイミドである請求項12に記載の光導波路。
  14. (B)エポキシ樹脂が、ビスフェノール型エポキシ樹脂及び/又はフェノールノボラック型エポキシ樹脂を含む請求項12又は13に記載の光導波路。
  15. (D)エポキシ樹脂硬化剤が、フェノール系エポキシ樹脂硬化剤及び/又はアミン系エポキシ樹脂硬化剤である請求項12〜14のいずれかに記載の光導波路。
  16. さらに、(F)成分として、ビスマレイミドを含む請求項12〜15のいずれかに記載の光導波路。
  17. 前記(A)成分がアクリロニトリル−ブタジエンゴムであり、(B)成分が(メタ)アクリレートであり、かつ(C)成分がラジカル重合開始剤である請求項6に記載の光導波路。
  18. (A)アクリロニトリル−ブタジエンゴムが、カルボキシル基含有繰り返し単位を0.5〜6質量%含有するカルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエンゴムである請求項17に記載の光導波路。
  19. (B)成分が(メタ)アクリレート及びエポキシ樹脂であり、かつ(D)成分がフェノール系エポキシ樹脂硬化剤である請求項17又は18に記載の光導波路。
  20. (B)エポキシ樹脂が、ビスフェノール型エポキシ樹脂及び/又はフェノールノボラック型エポキシ樹脂を含む請求項19に記載の光導波路。
  21. (D)フェノール系エポキシ樹脂硬化剤が、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のうち少なくとも1つを含む請求項19又は20に記載の光導波路。
  22. コアパターン形成用樹脂組成物及び下部クラッド層形成用樹脂組成物が、それぞれ(a)ベースポリマー、(b)光重合性化合物、及び(c)光重合開始剤を含有する請求項1〜21のいずれかに記載の光導波路。
  23. (a)ベースポリマーが、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種である請求項22に記載の光導波路。
  24. (b)光重合性化合物が、分子内に2つ以上のエポキシ基を有する化合物又は分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物である請求項22又は23に記載の光導波路。
  25. 下部クラッド層形成用樹脂が、(a)ベースポリマーとしてアクリロニトリル−ブタジエンゴムを含有し、(b)重合性化合物を含有し、かつ(c)光重合開始剤を含有する請求項1〜21のいずれかに記載の光導波路。
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