JP2011209664A - 感光性樹脂組成物、光導波路形成用フィルム、光導波路、光配線、光電気混載基板および電子機器 - Google Patents

感光性樹脂組成物、光導波路形成用フィルム、光導波路、光配線、光電気混載基板および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は、生産性が高く、光損失の少ない感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、前記感光性樹脂組成物を用いることにより、生産性が高く、光損失の少ない光導波路形成用感光性樹脂組成物、光導波路形成用フィルム、光導波路、光配線、光電気混載基板および電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の感光性樹脂組成物は、光導波路形成用の感光性樹脂組成物であって、(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマー及び/又は(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーと、(C)酸発生剤とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、光導波路形成用フィルム、光導波路、光配線、光電気混載基板および電子機器に関する。
近年、データ通信量の増大に伴い、従来の電気伝送で問題となる信号の干渉や減衰を解決する手段として光通信が注目されている。光輸送媒体として最も頻繁に使用されているのはガラス光ファイバーであるが、回路の高密度化によって使用上の問題を引き起こしたり、高コストになったりするので、煩雑な高密度回路には好ましくない。一方で、光輸送媒体にポリマー材料を利用した光導波路は、合理的コストで、信頼性があり、実用的なコンポーネントを作成することができ、しかも集積光学に必要な機能が実行できる点で、有望視されている。
光導波路は光を伝送するコア部と、コア部より低屈折率な材料から成り立つクラッド部で構成されている(特許文献1参照)。光導波路は光損失を少なくする必要があり、材料には透明性が高く、光散乱の原因となる不純物やコア・クラッド界面の凹凸が無い、さらにコア・クラッド密着性が高いことなどが求められる。
特許公開2005−221556号公報
本発明は、上記事情を鑑み、生産性が高く、光損失の少ない感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
また、前記感光性樹脂組成物を用いることにより、生産性が高く、光損失の少ない光導波路形成用フィルム、光導波路、光配線、光電気混載基板および電子機器を提供することを目的とする。
このような目的は、下記(1)〜(13)に記載の本発明により達成される。
(1)光導波路形成用の感光性樹脂組成物であって、(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマー及び/又は(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーと、(C)酸発生剤とを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
(2)前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーは、(3'−4'−Epoxycyclohexane)methyl 3'−4'−Epoxycyclohexyl−carboxylate、(3'−4'−Epoxycyclohexane)methyl 3'−4'−Epoxycyclohexyl−carboxylate modified −caprolactoneからなる群より選ばれるものである前記(1)に記載の感光性樹脂組成物。
(3)前記(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーは、シルセスキオキサンである前記(1)又は(2)に記載の感光性樹脂組成物。
(4)前記シルセスキオキサンは、下記式(24)で表されるものである前記(3)に記載の感光性樹脂組成物。
Figure 2011209664
(5)前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーと前記(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーの重量比(A)/(B)は、99/1〜20/80である前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
(6)前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の感光性樹脂組成物が用いられることを特徴とする光導波路形成用フィルム。
(7)前記(6)に記載の光導波路形成用フィルムを用いて形成されることを特徴とする光導波路。
(8)環状オレフィン樹脂を用いて形成されるコア部を有するものである前記(7)に記載の光導波路。
(9)前記環状オレフィン樹脂は、ノルボルネン樹脂である前記(8)に記載の光導波路。
(10)前記ノルボルネン樹脂は、下記式(10)で表されるものである前記(12)に記載の光導波路。
Figure 2011209664
(11)前記(7)乃至(10)のいずれかに記載の光導波路を備えたことを特徴とする光配線。
(12)電気配線と、前記(11)に記載の光配線とを有することを特徴とする光電気混載基板。
(13)前記(7)乃至(10)のいずれかに記載の光導波路を備えたことを特徴とする電子機器。
本発明によれば、生産性が高く、光損失が少ない感光性樹脂組成物を提供することができる。
また、前記感光性樹脂組成物を用いることにより、生産性が高く、光損失が少ない光導波路形成用フィルム、光配線、光電気混載基板および電子機器を得ることができる。
本発明の光導波路の一例を示す断面図である。 本発明の光導波路を製造する工程の一例を示す断面図である。
以下、本発明の感光性樹脂組成物、光導波路形成用フィルム、光導波路、光配線、光電気混載基板および電子機器について説明する。
本発明の感光性樹脂組成物は、光導波路形成用の感光性樹脂組成物であって、(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマー及び/又は(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーと、(C)酸発生剤とを含むことを特徴とする。
本発明の光導波路形成用フィルムは前記感光性樹脂組成物が用いられることを特徴とする。
本発明の光導波路は前記光導波路形成用フィルムを用いて形成されることを特徴とする。
本発明の光配線は、前記光導波路を備えたことを特徴とする。
本発明の光電気混載基板は、電気配線と、前記光配線とを有することを特徴とする。
本発明の電子機器は、前記光導波路を備えたことを特徴とする。
初めに、感光性樹脂組成物について説明する。
光導波路形成用の感光性樹脂組成物であって、(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマー及び/又は(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーと、(C)酸発生剤とを含む。
まず、(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーについて説明する。
前記脂環式エポキシモノマーは他のエポキシモノマーに比べ構造上ひずみが大きいことから反応性に富む。前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーは特に限定はされないが、1,2:脂環式エポキシ8,9ジエポキシリモネン(ダイセル化学工業株式会社 CEL3000)、3'−4'−Epoxycyclohexane)methyl 3'−4'−Epoxycyclohexyl−carboxylate(ダイセル化学工業株式会社 CEL2021)、(3'−4'−Epoxycyclohexane)methyl 3'−4'−Epoxycyclohexyl−carboxylate modified −caprolactone(ダイセル化学工業株式会社 CEL−2081)、1,4−Cyclohexanedimethanol bis(3,4−epoxycyclohexanecarboxylate)(北村産業化学株式会社 ERLX−4360)などがあげられ、特に(3'−4'−Epoxycyclohexane)methyl 3'−4'−Epoxycyclohexyl−carboxylate(ダイセル化学工業株式会社 CEL2021)、(3'−4'−Epoxycyclohexane)methyl 3'−4'−Epoxycyclohexyl−carboxylate modified −caprolactone(ダイセル化学工業株式会社 CEL−2081)、1,4−Cyclohexanedimethanol bis(3,4−epoxycyclohexanecarboxylate)(Synasia社 ERLX−4360)が好ましい。これにより、反応性が高く、柔軟性に優れ、透明性の高い感光性樹脂組成物を得ることができる。
次に(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーについて説明する。前記オキセタンモノマーは、4,4‘−ビス[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニル(宇部興産株式会社 ETERNACOLL OXBP)、3−エチルー3{[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ]メチル}オキセタン(東亜合成株式会社 DOX)、ポリ[[3−[(3-エチル−3−オキセタニル)メトキシ]プロピル]シラセスキオキサン]誘導体(東亜合成 OX−SQ−H)などが上げられるが、特にシルセスキオキサン構造をもつものが有用であり、例えば、前記脂環式エポキシモノマーとの相溶性が高いポリ[[3−[(3-エチル−3−オキセタニル)メトキシ]プロピル]シラセスキオキサン]誘導体などが好ましい。このような無機・有機複合材料を用いることにより、前記感光性樹脂組成物の成形体(本発明の光導波路形成用フィルム等)に、高い架橋密度と適度な柔軟性を付与することができる。
また、本発明の感光性樹脂組成物の成形物は高い架橋密度を有するため、後述する本発明の光導波路形成用フィルム上にモノマー等のサイズの小さい化合物を含む材料を塗布しても、前記光導波路形成用フィルムに浸透することを防ぐことができる。
前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーと前記(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーの重量比(A)/(B)は、99/1〜20/80が好ましく、特に95/5〜30/70が好ましい。さらに好ましくは80/20〜40/60である。このような重量比にすることにより、前記樹脂組成物の成形体は、(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーに由来する高い柔軟性と(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーに由来する高い架橋密度の両方の特性を得ることができる。さらに、開始反応の速い(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーと、成長反応の速い(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーを混合して重合することで、反応速度を高めることができ、生産性に優れる。
前記(C)酸発生剤としては、酸を発生するものであれば良く、光または熱により酸を発生させる酸発生剤が挙げられる。その中でも特に、光照射により光のエネルギーを吸収してブレンステッド酸あるいはルイス酸を生成する光酸発生剤は、任意の場所のみを硬化させることができるため、作業性が高く好ましい。
例えば、トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(4−t−ブチルフェニル)スルホニウム−トリフルオロメタンスルホネートなどのスルホニウム塩類、p−ニトロフェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートなどのジアゾニウム塩類、アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、(トリキュミル)ヨードニウム−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどのヨードニウム塩類、キノンジアジド類、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタンなどのジアゾメタン類、1−フェニル−1−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシ−1−ベンゾイルメタン、N−ヒドロキシナフタルイミド−トリフルオロメタンサルホネートなどのスルホン酸エステル類、ジフェニルジスルホンなどのジスルホン類、トリス(2,4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−4,6−ビス−(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどのトリアジン類などの化合物を挙げることができる。これらの光酸発生剤は、単独、または複数を組み合わせて使用することができる。
前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーと、前記(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーと、前記(C)酸発生剤を含むことで、透明性が高く、光散乱の原因となる不純物の無い光導波路を形成するのに好ましい感光性樹脂組成物が得られる。本発明の感光性樹脂組成物は、光導波路を形成するにあたって、コア層の材料(以下、コア材とする)とクラッド部の材料(以下、クラッド材とする)の両方に使用することができる。
前記感光性樹脂組成物は、必要により溶剤を加えても良い。前記溶媒としてトルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、シクロペンタノン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、リモネン、デカリン等が挙げられる。その中でも、特にトルエン、メチルエチルケトンが好ましい。これらの溶剤は、(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマー、(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーの溶解性に優れ、前記感光性樹脂組成物を均一なものとすることができる。また、前記樹脂組成物中における前記溶媒の含有量は、5〜70重量%が好ましく、特に、20〜50重量%が好ましい。これにより、塗布性が高くなり、後述する光導波路形成用フィルムを所望の厚みに容易に成形することができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマー、前記(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマー、前記(C)酸発生剤および溶剤の他に、増感剤、シランカップリング剤等の添加物を必要に応じて添加しても良い。
本発明の光導波路形成用フィルムは、前記感光性樹脂組成物を用いて形成されるものである。
本発明の感光性樹脂組成物は、柔軟性を付与する前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーを含むことから、基材上に塗布することによって容易に柔軟性を有する光導波路形成用フィルムを得ることができる。本発明の感光性樹脂組成物は架橋密度が高いため、他の材料を前記光導波路形成用フィルムに密着させた場合に、その界面において一方の材料の一部(例えば、モノマー等の分子量の小さい化合物)が他方に浸透することがない。したがって、例えば、本発明の光導波路形成用フィルムを第一クラッド層とし、異なる組成の樹脂組成物を用いたコア層を前記第一クラッド層上において直接形成しても、前記コア層の機能を損なわず、高い光伝搬性能を有する光導波路を形成することが出来る。
次に、本発明の光導波路について説明する。
図1は、本発明の光導波路の一例を示す断面図である。
図1に示すように、光導波路10は、第1クラッド層1と、第1クラッド層よりも屈折率の高いコア層2と、コア層2よりも屈折率の低い第2クラッド層3とが積層されている。
コア層2は、コア部21と、コア部21よりも屈折率が低い側面クラッド部22とで構成されている。なお、コア部21の屈折率は、第1クラッド層1および第2クラッド層3よりも高くなっている。
このような構成を有することにより、コア部21の一端側に入射された光信号は、コア部21と第1クラッド層1、第2クラッド層3および側面クラッド部22との界面で全反射し、他端側に伝達され、光通信が可能となる。
本発明の光導波路形成用フィルムは、上述した光導波路10の第一クラッド層1および/または第2クラッド層3や、コア層2にも用いることができる。この中でも、特に第一クラッド層1及び第2クラッド層3に好適に用いることができるものである。
本発明の光導波路形成用フィルムを第一クラッド層1及び第2クラッド層3として用いる場合、コア層2に用いられる材料は特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等である。この中でも、特に環状オレフィン樹脂をコア層2として用いることが好ましい。本発明の感光性樹脂フィルムは、特に環状オレフィン脂を含む材料との密着性(濡れ性)に優れている。
前記環状オレフィン樹脂は、コア材のフィルム成形性を確保するために添加されるものであり、ベースポリマーとなるものである。
ここで、環状オレフィン樹脂は、無置換のものであってもよいし、水素が他の基により置換されたものであってもよい。環状オレフィン樹脂としては、たとえばノルボルネン系樹脂や、ベンゾシクロブテン系樹脂である。
なかでも、耐熱性、透明性等の観点からノルボルネン系樹脂を使用することが好ましい。
ノルボルネン系樹脂としては、例えば、
(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、
(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、
(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、
(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、
(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、
(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。
これらのノルボルネン系樹脂は、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。
これらの中でも、ノルボルネン系樹脂としては、付加(共)重合体が好ましい。付加(共)重合体は、透明性、耐熱性および可撓性に富むことからも好ましい。たとえば、光導波路を形成した後、電気部品等を、半田を介して実装することがある。このような場合において、高い耐熱性、すなわち、耐リフロー性を有することが必要となるため、付加(共)重合体が好ましい。また、光導波路を形成し、製品に組み込んだ際に、たとえば、80℃程度の環境下にて使用される場合がある。このような場合においても、耐熱性を有することが必要となるため、付加(共)重合体が好ましい。
なかでも、ノルボルネン系樹脂は、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位や、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。
重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位としては、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、(メタ)アクリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、および、アルコキシシリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位がのうちの少なくとも1種が好適である。これらの重合性基は、各種重合性基の中でも、反応性が高いことから好ましい。
また、このような重合性基を含むノルボルネンの繰り返し単位を、2種以上含むものを用いれば、可撓性と耐熱性の両立を図ることが出来る。
一方、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、アリール基は、疎水性が極めて高いため、吸水による寸法変化等をより確実に防止することができる。
さらに、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。なお、アルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。
アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高くなるため、高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。
また、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、特定の波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることからも好ましい。
このようなことから、ノルボルネン系樹脂としては、以下の式(1)、(3)〜(5)、(9)〜(12)で表されるものが好適である。
Figure 2011209664
式(1)のノルボルネン系樹脂は、以下のようにして製造することができる。
側鎖にR1を有するノルボルネンと、側鎖にエポキシ基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ni化合物(式(2))を触媒に用いて溶液重合させることで式(1)のノルボルネン系樹脂を得ることができる。
Figure 2011209664
なお、側鎖にエポキシ基を有するノルボルネンの製造方法は、たとえば、下記(i)(ii)の通りである。
(i)ノルボルネンメタノール(NB−CH2−OH)の合成
DCPD(ジシクロペンタジエン)のクラッキングにより生成したCPD(シクロペンタジエン)とαオレフィン(CH2=CH−CH2−OH)を高温高圧下で反応させる。
Figure 2011209664
(ii)エポキシノルボルネンの合成
ノルボルネンメタノールとエピクロルヒドリンとの反応により生成する。
Figure 2011209664
なお、式(1)において、bが2もしくは3の場合には、エピクロルヒドリンのメチレン基がエチレン基、プロピレン基等になったものを使用する。
式(1)で表されるノルボルネン系樹脂の中でも、可撓性と耐熱性の両立を図ることが可能との観点から、特に、R1が炭素数4〜10のアルキル基であり、aおよびbがそれぞれ1である化合物、例えば、ブチルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。
Figure 2011209664
式(3)のノルボルネン系樹脂は、R2を有するノルボルネンと、側鎖にアクリルおよびメタクリル基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、上述したNi化合物(式(2))を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。
なお、式(3)で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、可撓性と耐熱性との両立の観点から、特に、R2が炭素数4〜10のアルキル基であり、cが1である化合物、例えば、ブチルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、デシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー等が好ましい。
Figure 2011209664
式(4)の樹脂は、R4を有するノルボルネンと、側鎖にアルコキシシリル基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、上述したNi化合物(式(2))を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。
なお、式(4)で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、R4が炭素数4〜10のアルキル基であり、dが1または2、X3がメチル基またはエチル基である化合物、例えば、ブチルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ブチルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ブチルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。
Figure 2011209664
R5を有するノルボルネンと、側鎖にA1およびA2を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ni化合物(式(2))を触媒に用いて溶液重合させることで式(5)のノルボルネン樹脂を得る。
Figure 2011209664
Figure 2011209664
Figure 2011209664
なお、式(5)で表されるノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、ブチルノルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、メチルグリシジルエーテルノルボルネンとのターポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、メチルグリシジルエーテルノルボルネン、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー等が挙げられる。
Figure 2011209664
側鎖にR7を有するノルボルネンと、側鎖に−(CH2)−X1−X2(R8)3−j(Ar)jを含むノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ni化合物を触媒に用いて溶液重合させることで式(9)のノルボルネン樹脂を得る。
なお、式(9)で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、X1が酸素原子、X2がシリコン原子、Arがフェニル基であるものが好ましい。
さらには、可撓性、耐熱性および屈折率制御の観点から特に、R7が炭素数4〜10のアルキル基であり、X1が酸素原子、X2がシリコン原子、Arがフェニル基、R8がメチル基、iが1、jが2である化合物、例えば、ブチルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー等が好ましい。
具体的には、以下のようなノルボルネン系樹脂を使用することが好ましい。
Figure 2011209664
また、可撓性と耐熱性および屈折率制御の観点から、式(9)において、R7が炭素数4〜10のアルキル基であり、X1がメチレン基、X2が炭素原子、Arがフェニル基、R8が水素原子、iが0、jが1である化合物、例えば、ブチルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー等であってもよい。
さらに、ノルボルネン系樹脂として、次のようなものを使用してもよい。
Figure 2011209664
式(11)において、p6/q6は、20以下であればよいが、15以下であるのが好ましく、0.1〜10程度がより好ましい。これにより、複数種のノルボルネンの繰り返し単位を含む効果が如何なく発揮される。
以上のようなノルボルネン系樹脂は、脱離性基を有するものであることが好ましい。ここで、脱離性基とは、酸の作用により離脱するものである。
具体的には、分子構造中に、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものが好ましい。かかる酸離脱性基は、カチオンの作用により比較的容易に離脱する。
このうち、離脱により樹脂の屈折率に低下を生じさせる離脱性基としては、−Si−ジフェニル構造および−O−Si−ジフェニル構造の少なくとも一方が好ましい。
たとえば、式(9)で表されるノルボルネン系ポリマーの中で、X1が酸素原子、X2がシリコン原子、Arがフェニル基であるものが脱離性基を有するものとなる。
また、式(4)においては、アルコキシシリル基のSi−O−X3の部分で脱離する場合がある。
たとえば、式(10)のノルボルネン系樹脂を使用した場合、光酸発生剤(PAGと表記
)から発生した酸により、以下のように反応が進むと推測される。なお、ここでは、脱離性基の部分のみを示し、また、i=1の場合で説明している。
Figure 2011209664
さらに、式(10)の構造に加えて、側鎖にエポキシ基を有するものであってもよい。このようなものを使用することで密着性に優れたフィルムが形成可能という効果がある。具体例として以下のようなものとなる。
Figure 2011209664
式(12)で示される化合物は、たとえば、ヘキシルノルボルネンと、ジフェニルメチル
ノルボルネン メトキシシラン(側鎖に−CH2−O−Si(CH3)(Ph)2を含むノルボルネン)およびエポキシノルボルネンをトルエンに溶かし、Ni化合物を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。
前記環状オレフィン樹脂をコア材として用いる場合、特に限定されないが、環状エーテル基を有するモノマーおよび環状エーテル基を有するオリゴマーのうち少なくともいずれか一方と、光酸発生剤とを、併用して用いることが好ましい。これにより、前記コア材の屈折率を変化させることができる。
コア材として、前述した環状オレフィン樹脂をベースポリマーとして用いる場合、環状エーテル基を有するモノマーおよび環状エーテル基を有するオリゴマーを併用して用いることが好ましい。前記環状エーテル基を有するモノマーおよび環状エーテル基を有するオリゴマーは、環状オレフィン樹脂とは屈折率が異なり、かつ、前記環状オレフィン樹脂と相溶性のあるものが好ましい。また、前記環状エーテル基を有するモノマーおよび環状エーテル基を有するオリゴマーと、前記環状オレフィン樹脂との屈折率差は、0.01以上であることが好ましい。
なお、前記環状エーテル基を有するモノマーおよび環状エーテル基を有するオリゴマーの屈折率は、前記環状オレフィン樹脂よりも高いものであってもよいが、前記環状オレフィン樹脂よりも屈折率が低いことが好ましい。これにより、前述した離脱により樹脂の屈折率を低下させる離脱性基を有するノルボルネン樹脂と併用することにより、その相乗効果によってコア部と側面クラッド部の屈折率差をより大きくし、光伝搬性能に優れる光導波路を製造することができる。
前記環状エーテル基を有するモノマーおよび環状エーテル基を有するオリゴマーは、酸の存在下において開環により重合するものが好ましい。モノマー、オリゴマーの拡散性を考慮すると、このモノマーの分子量(重量平均分子量)、オリゴマーの分子量(重量平均分子量)は、それぞれ100以上、400以下であることが好ましい。
前記環状エーテル基は、たとえば、オキセタニル基あるいは、エポキシ基を有する。このような環状エーテル基は、酸により開環しやすいため、好ましい。
オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーとしては、下記式(13)〜(22)の群から選ばれるものが好ましい。これらを使用することで波長850nm近傍での透明性に優れ、可撓性と耐熱性の両立が可能という利点がある。また、これらを単独でも混合して用いても良い。
Figure 2011209664
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なかでも、前記環状オレフィン樹脂との屈折率差を確保する観点から式(15)、(17)、(18)、(19)、(22)を使用することが好ましい。
さらには、前記環状オレフィン樹脂との屈折率差がある点、分子量が小さく、モノマーの運動性が高い点、モノマーが容易に揮発しない点を考慮すると、式(22)、式(17)を使用することがとくに好ましい。
また、オキセタニル基を有する化合物としては、以下の式(23)、式(24)を使用することもできる。式(23)は、TESOX(東亞合成)等、式(24)は、OX−SQ(東亞合成)等を使用することができる。
Figure 2011209664
Figure 2011209664
一方、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとしては、たとえば、以下のようなものがあげられる。このエポキシ基を有するモノマー、オリゴマーは、酸の存在下において開環により重合するものである。
エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとしては、下記式(25)〜(30)に示すものを使用することができる。なかでも、エポキシ環のひずみエネルギーが大きく反応性に優れるという観点から脂環式エポキシモノマー(27)〜(30)を使用することが好ましい。
なお、式(25)は、エポキシノルボルネンであり、たとえば、EpNB(プロメラス)を使用することができる。式(26)は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランであり、たとえば、Z−6040(東レ・ダウコーニング・シリコーン)を使用することができる。また、式(27)は、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランであり、たとえば、E0327(東京化成)を使用することができる。
さらに、式(28)は、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチルー3、‘4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレートであり、たとえば、CEL2021P(ダイセル化学工業)を使用することができる。また、式(29)は、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサンであり、CEL2000(ダイセル化学工業)を使用することができる。
さらに、式(30)は、1,2:8,9ジエポキシリモネンであり、たとえば、CEL3000(ダイセル化学工業)を使用することができる。
Figure 2011209664
Figure 2011209664
Figure 2011209664
Figure 2011209664
Figure 2011209664
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さらに、前記環状エーテル基を有するモノマー、環状エーテル基を有するオリゴマーとして、オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーと、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとが併用されていてもよい。
オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーは重合を開始する開始反応が遅いが、生長反応が速い。これに対し、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーは、重合を開始する開始反応が速いが、生長反応が遅い。そのため、オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーと、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとを併用することで、光を照射した際に、光照射部分と、未照射部分との屈折率差を確実に生じさせ、1枚のフィルム中にコア部と側面クラッド部を形成することができる。
この前記環状エーテル基を有するモノマー、環状エーテル基を有するオリゴマーは、前記環状オレフィン樹脂100重量部に対し1重量部以上、50重量部以下であることが好ましい。なかでも2重量部以上、20重量部以下が好ましい。これにより、コア/クラッド間の屈折率変調を可能にし、可撓性と耐熱性との両立が図れるという効果がある。
前記光酸発生剤 としては、光のエネルギーを吸収してブレンステッド酸あるいはルイス酸を生成するものであれば良く、例えば、トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(4−t−ブチルフェニル)スルホニウム−トリフルオロメタンスルホネートなどのスルホニウム塩類、p−ニトロフェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートなどのジアゾニウム塩類、アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、(トリキュミル)ヨードニウム−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどのヨードニウム塩類、キノンジアジド類、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタンなどのジアゾメタン類、1−フェニル−1−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシ−1−ベンゾイルメタン、N−ヒドロキシナフタルイミド−トリフルオロメタンサルホネートなどのスルホン酸エステル類、ジフェニルジスルホンなどのジスルホン類、トリス(2,4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3.4−メチレンジオキシフェニル)−4,6−ビス−(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどのトリアジン類などの化合物を挙げることができる。これらの光酸発生剤は、単独、または複数を組み合わせて使用することができる。
光酸発生剤 の含有量は、前記環状オレフィン樹脂100重量部に対し0.01重量部以上、0.3重量部以下であることが好ましい。なかでも、0.02重量部以上、0.2重量部以下が好ましい。これにより、反応性の向上という効果がある。
なお、コア材は、前述した環状オレフィン樹脂、環状エーテル基を有するモノマー、環状エーテル基を有するオリゴマーおよび光酸発生剤の成分に加えて、増感剤等の添加剤を含有していてもよい。
増感剤は、光に対する光酸発生剤の感度を増大して、光酸発生剤の活性化(反応または分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、光酸発生剤の活性化に適する波長に活性放射線の波長を変化させる機能を有するものである。
このような増感剤としては、光酸発生剤の感度や増感剤の吸収のピーク波長に応じて適宜選択され、特に限定されないが、たとえば、9,10−ジブトキシアントラセン(CAS番号第76275−14−4番)のようなアントラセン類、キサントン類、アントラキノン類、フェナントレン類、クリセン類、ベンツピレン類、フルオラセン類(fluoranthenes)、ルブレン類、ピレン類、インダンスリーン類、チオキサンテン−9−オン類(thioxanthen−9−ones)が挙げられ、これらを単独または混合物として用いられる。
増感剤の具体例としては、2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、4−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、フェノチアジン(phenothiazine)またはこれらの混合物が挙げられる。増感剤の含有量は、感光性樹脂組成物中で、0.01重量%以上であるのが好ましく、0.5重量%以上であるのがより好ましく、1重量%以上であるのがさらに好ましい。なお、上限値は、5重量%以下であるのが好ましい。
前記環状オレフィン樹脂を用いたコア材を、適当な溶媒を用いて希釈し、樹脂ワニスを得て、この樹脂ワニスを基板上に塗布・乾燥してコア層を得ることができる。
前記溶媒は、特に限定されないが、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、シクロペンタノン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、リモネン、デカリン等が挙げられる。これらの溶媒を1種又は2種以上混合して使用してもよい。前記樹脂ワニスにおける前記環状オレフィン系共重合体の含有量は、前記樹脂ワニス中で5〜50重量%であることが好ましい。これにより、前記樹脂ワニスに、塗布に適した粘性を付与して塗布性能を向上させることができる。なかでも、10〜30重量%であることがさらに好ましい。これにより、前記コア材を基材等に塗布する際に、気泡の巻き込みが防止され、かつ、一定の厚みを得るために適した粘度を得ることが出来る。
本発明の一実施形態として、以下に本発明の感光性樹脂組成物を第一クラッド層1、前記環状オレフィン樹脂を用いたコア材をコア層2として用いた光導波路の製造方法について説明する。
本発明の感光性樹脂組成物を基材6上に塗布し、感光により硬化させ、第1クラッド層1を得る。このとき、基材は特に限定はしないが、Si−ウェハ、ポリイミドなどのプラスチックフィルム、ガラスなどが用いられる。
この第一クラッド層1の上に光導波路形成用フィルムを積層、もしくはコア材を塗布してコア層2を形成する。例えば、上述した環状オレフィン樹脂を用いたコア材を用いると、以下のような原理で光導波路を発生させることができる。
上述の第一クラッド層1に環状オレフィン樹脂を含むコア材を塗布し、乾燥させて溶剤を除去しコア層2aを形成する。さらに図2に示すようにコア層2aに、マスク4を用いて光5を照射する。これにより、コア層2aに選択的に光5を照射することにより、照射領域に側面クラッド部22を形成し、未照射領域にコア部21を形成することができる。
照射領域(側面クラッド部22)では、光導波路形成用フィルムを構成している感光性樹脂組成物中の酸発生剤が光照射により酸を発生し、これにより第1モノマーが開環してカチオン重合を開始する。これにより、マトリクス中の未反応モノマーの濃度勾配を解消する力が働き、未照射領域(コア部21)から第一モノマーが一部照射領域へ拡散して重合するために、照射領域(側面クラッド部22)の屈折率が相対的に未照射領域よりも低くなる。
また、光照射により酸発生剤から発生した酸が、前記環状オレフィン樹脂の側鎖の一部である脱離性基の脱離を促進する。これにより、高屈折率部分が脱離するために照射領域(側面クラッド部22)の屈折率がさらに低くなる。
以上のような原理でコア層2が作製され、光5の照射領域が側面クラッド部22になり、未照射領域がコア部21となる。
さらに、このコア層2の上に第2クラッド層3を積層させる。第2クラッド層3は低屈折率材料であれば制約は無く、本発明の感光性樹脂組成物及び光導波路形成用フィルムを用いることも出来る。第2クラッド層3は、ラミネート、塗布などの一般的な方法によって形成することができる。
このようにして得られた光導波路10は、コア部21と、第1クラッド層1、第2クラッド層3および側面クラッド部22との屈折率差を大きくすることができるので光損失を低減することができるものであり、それによって性能に優れる光導波路10を得ることができる。
以上ここでは本発明の感光性樹脂組成物、光導波路形成用フィルムをクラッド材として用いる光導波路について説明したが、本発明の感光性樹脂組成物、光導波路形成用フィルムはコア材としても用いることができ、クラッド材に限定するものではない。
次に、光配線、光電気混載基板、電子機器について簡単に説明する。
本発明の光配線は、上述したような光導波路10を有している。これにより、導波路製造プロセスにおいて現像やRIE(リアクティブイオンエッチング)などを経る必要がないために加工の自由度を向上することができる。
また、本発明の光電気混載基板は、電気配線と、上述したような光導波路10を有する光配線とを有している。これにより、従来の電気配線で問題となっていたEMI(電磁波障害)の改善が可能となり、従来よりも信号伝達速度を大幅に向上することができる。
また、本発明の電子機器は、上述したような光導波路10を有している。これにより、省スペース化を図ることができる。
このような電子機器としては、具体的にはコンピューター、サーバー、携帯電話、ゲーム機器、メモリーテスター、外観検査ロボット等を挙げることができる。
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
(1)感光性樹脂組成物の調製
CEL2021P(ダイセル化学工業)48g、OS−SQ−H(東亞合成)12g、アデカオプトマーSP−170(ADEKA)1.8gを均一に溶解させた後、孔径0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なクラッド層用の感光性樹脂組成物1を調製した。また感光性樹脂組成物1の屈折率は、METRICON モデル2010(セキテクノトロン株式会社製)を用いて測定したところ、1.52(測定波長;633nm)であった。
(2)環状オレフィン樹脂の合成
水分および酸素濃度がいずれも1ppm以下に制御され、乾燥窒素で充満されたグローブボックス中において、ヘキシルノルボルネン(HxNB)7.2g(40.1mmol)、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン12.9g(40.1mmol)を500mLバイアル瓶に計量し、脱水トルエン60gと酢酸エチル11gを加え、シリコン製のシーラーを被せて上部を密栓した。
次に、100mLバイアルビン中に下記式(2)で表わされるNi触媒1.56g(3.2mmol)と脱水トルエン10mLを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。
この下記式(2)で表わされるNi触媒溶液1mLをシリンジで正確に計量し、上記2種のノルボルネンを溶解させたバイアル瓶中に定量的に注入し室温で1時間撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認された。この時点で栓を抜き、テトラヒドロフラン(THF)60gを加えて撹拌を行い、反応溶液を得た。
100mLビーカーに無水酢酸9.5g、過酸化水素水18g(濃度30%)、イオン交換水30gを加えて撹拌し、その場で過酢酸水溶液を調製した。次にこの水溶液全量を上記反応溶液に加えて12時間撹拌してNiの還元処理を行った。
次に、処理の完了した反応溶液を分液ロートに移し替え、下部の水層を除去した後、イソプロピルアルコールの30%水溶液を100mL加えて激しく撹拌を行った。静置して完全に二層分離が行われた後で水層を除去した。この水洗プロセスを合計で3回繰り返した後、油層を大過剰のアセトン中に滴下して生成したポリマーを再沈殿させ、ろ過によりろ液と分別した後、60℃に設定した真空乾燥機中で12時間加熱乾燥を行うことにより、側鎖に脱離性基を有するノルボルネン系樹脂を得た。ノルボルネン系樹脂の分子量は、GPC測定によりMw=10万、Mn=4万、ノルボルネン系樹脂中の各構造単位のモル比は、NMRによる同定により、ヘキシルノルボルネン構造単位が50mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が50mol%であった。また、前記ノルボルネン系樹脂の屈折率は、METRICON モデル2010(セキテクノトロン株式会社製)を用いて測定したところ、により1.55(測定波長;633nm)であった。
Figure 2011209664
(3)コア層用樹脂ワニスの調製
精製したノルボルネン系樹脂10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー)0.01g、シクロヘキシルオキセタンモノマー(前記式(22)で示した第1モノマー、CHOX(東亞合成))、CAS#483303−25−9、分子量186、沸点125℃/1.33kPa)2g、光酸発生剤RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(1.36E−2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なコア層用樹脂ワニスを調製した。
(4)光導波路の製造
(第一クラッド層の作製)
シリコンウエハ上に感光性樹脂組成物1をドクターブレードにより均一に塗布した後、塗布された全面に紫外線を700mJ照射し、乾燥機中150℃で10分間加熱して、塗膜を硬化させて、第一クラッド層を形成させた。形成された第一クラッド層1は、厚みが20μmであり、無色透明であり、屈折率は1.52(測定波長;633nm)であった。
(コア部、側面クラッド部の作製)
上記第一クラッド層上に、調製して得られた上述のコア層用樹脂ワニスをドクターブレードによって均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入した。溶剤を完全に除去した後、フォトマスクを圧着して紫外線を500mJ/cm2で選択的に照射した。マスクを取り去り、乾燥機中45℃で30分間、85℃で30分間、150℃で1時間と三段階で加熱を行った。加熱後、非常に鮮明な導波路パターンが現れたコア層が確認された。
(第2クラッド層の作製)
上記コア層上に、感光性樹脂組成物1をドクターブレードにより均一に塗布した後、塗布された全面に紫外線を700mJ照射し、乾燥機中150℃で10分間加熱して、塗膜を硬化させて、第2クラッド層を形成させた。
(5)評価
(光導波路の損失評価)
850nmVCSEL(面発光レーザー)より発せられた光を50μmφの光ファイバーを経由して、得られた光導波路に導入し、200μmφの光ファイバーで受光を行って光の強度を測定した。尚、測定にはカットバック法を採用した。導波路長を横軸にとり、挿入損失を縦軸にプロットしていったところ、測定値はきれいに直線上に並び、その傾きから伝搬損失は0.039dB/cmと算出することができた。
(近視野像)
前記光導波路の任意のコア部に光が入射するように光軸を調芯後、光を入射させ、前記光導波路の出射側において、対物レンズを通して赤外ビジコンカメラにより、コア部と前記コア部の両隣のコア部が含まれる範囲の近視野像を撮影した。前記近視野像において、出射した伝搬光は可視化され、出射光の強度が高い部分ほど明度が高く白色に近くなり、一方、出射光の強度が低いほど明度が低く、全く光が伝搬しなかった部分は黒色で示されている。
>前記近視野像により、前記光導波路は、伝搬光を入射させたコア部にのみ出射光を確認し、両隣のコア部及び隣接する側面クラッド部に伝搬光の漏れが無いことが確認された。
(実施例2)
感光性樹脂組成物の調製において、CEL2021P(ダイセル化学工業)57g、OS−SQ(東亞合成)3g、アデカオプトマーSP−170(ADEKA)1.8gを均一に溶解させた後、孔径0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なクラッド層用の感光性樹脂組成物2を調製した。前記感光性樹脂組成物2の屈折率は、METRICON モデル2010(セキテクノトロン株式会社製)を用いて測定したところ、1.52(測定波長;633nm)であった。
感光性樹脂組成物1に代わり、感光性樹脂組成物2を用いる以外は実施例1と同様にした。得られた光導波路の伝搬損失は0.051dB/cmであった。また、近視野像を確認したところ、伝搬光を入射させたコア部にのみ出射光を確認し、両隣のコア部及び隣接する側面クラッド部に伝搬光の漏れが無いことを確認した。
(実施例3)
感光性樹脂組成物の調製において、ERLX−4360(Synasia)57g、OS−SQ(東亞合成)3g、アデカオプトマーSP−170(ADEKA)1.8gを均一に溶解させた後、孔径0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なクラッド層用の感光性樹脂組成物3を調製した。前記感光性樹脂組成物3の屈折率は、METRICON モデル2010(セキテクノトロン株式会社製)を用いて測定したところ、1.52(測定波長;633nm)であった。
感光性樹脂組成物1に代わり、感光性樹脂組成物3を用いる以外は実施例1と同様にした。得られた光導波路の伝搬損失は0.053dB/cmであった。また、近視野像を確認したところ、伝搬光を入射させたコア部にのみ出射光を確認し、両隣のコア部及び隣接する側面クラッド部に伝搬光の漏れが無いことを確認した。
(比較例1)
感光性樹脂組成物の調製において、CEL2081(ダイセル化学工業)48g、OS−SQ(東亞合成)12g、アデカオプトマーSP−170(ADEKA)1.8gを均一に溶解させた後、孔径0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なクラッド層用の感光性樹脂組成物4を調製した。また前記感光性樹脂組成物4の屈折率は、METRICON モデル2010(セキテクノトロン株式会社製)を用いて測定したところ、1.52(測定波長;633nm)であった。
感光性樹脂組成物1に代わり、感光性樹脂組成物4を用いる以外は実施例1と同様にした。得られた光導波路の伝搬損失は0.152dB/cmと光学特性が悪いことが分かった。これは、近視野像に示されるように得られた光導波路は側面クラッド部への光の漏れが著しく、コア部と側面クラッド部との界面における屈折率差が十分にではないと考えられる。コア層用樹脂ワニスが、感光性樹脂組成物4で作製された第一クラッド層に浸透してしまい、側面クラッド部とコア部の屈折率差が小さくなり、結果的に伝搬損失が悪化したと考えられる。
(比較例2)
感光性樹脂組成物の調製において、EMI−3580(ユーヴィックス株式会社)を感光性樹脂組成物5として用いた。この感光性樹脂組成物の屈折率は、METRICON モデル2010(セキテクノトロン株式会社製)を用いて測定したところ、1.48(測定波長;633nm)であった。
感光性樹脂組成物1に代わり、感光性樹脂組成物5を用いる以外は実施例1と同様にした。得られた光導波路の伝搬損失は0.136dB/cmと光学特性が悪いことが分かった。近視野像により、得られた導波路のコア層下部に光の漏れが確認されたことから、比較例1と同様にコア層用樹脂ワニスが、感光性樹脂組成物5で作製された第一クラッド層に浸透してしまい、側面クラッド部とコア部の屈折率差が小さくなり、結果的に伝搬損失が悪化したと考えられる。
(比較例3)
感光性樹脂組成物の調製において、V−9520(DIC株式会社)をメシチレンを溶剤にRC=20%に希釈して、感光性樹脂組成物6として用いた。この感光性樹脂組成物の屈折率は、METRICON モデル2010(セキテクノトロン株式会社製)を用いて測定したところ、1.48(測定波長;633nm)であった。
感光性樹脂組成物1に代わり、感光性樹脂組成物6を用いる以外は実施例1と同様にした。その結果、得られた光導波路の伝搬損失は0.573dB/cmと光学特性が非常に悪いことが分かった。比較例1と同様にコア層用樹脂ワニスが、感光性樹脂組成物6で作製された第一クラッド層に浸透してしまい、側面クラッド部とコア部の屈折率差が小さくなったためと考えられる。または、感光性樹脂組成物6に、コア層の酸を補足する成分が含まれていたため、側面クラッド部の屈折率が十分に低下せず、光導波路の発現が阻害されたと考えられる。
各実施例および比較例で得られた光導波路について、得られた結果を表1に示す。
Figure 2011209664
表1から明らかなように実施例1〜3は、光損失が低く、光導波路の性能が優れている
ことが示された。一方、比較例1〜3は、実施例1〜3に比べ、伝搬損失において劣る結果となった。これは、実施例1〜3のクラッド層の架橋密度が高かったために、コア層に含まれる成分(酸、モノマー等)がクラッド層に浸透することを防ぎ、側面クラッド部とコア部の屈折率差を十分に生じさせることが出来たためと考えられる。
1 第1クラッド層
2 コア層
2a コア層(光5照射前)
21 コア部
22 側面クラッド部
3 第2クラッド層
4 マスク
5 光
6 基板
10 光導波路

Claims (13)

  1. 光導波路形成用の感光性樹脂組成物であって、(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマー及び/又は(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーと、(C)酸発生剤とを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
  2. 前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーは、(3'−4'−Epoxycyclohexane)methyl 3'−4'−Epoxycyclohexyl−carboxylate、(3'−4'−Epoxycyclohexane)methyl 3'−4'−Epoxycyclohexyl−carboxylate modified −caprolactoneからなる群より選ばれるものである請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  3. 前記(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーは、シルセスキオキサンである請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
  4. 前記シルセスキオキサンは、下記式(24)で表されるものである請求項3に記載の感光性樹脂組成物。
    Figure 2011209664
  5. 前記(A)官能基を2つ以上有する脂環式エポキシモノマーと前記(B)官能基を2つ以上有するオキセタンモノマーの重量比(A)/(B)は、99/1〜20/80である請求項1乃至4のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載の感光性樹脂組成物が用いられることを特徴とする光導波路形成用フィルム。
  7. 請求項6に記載の光導波路形成用フィルムを用いて形成されることを特徴とする光導波路。
  8. 環状オレフィン樹脂を用いて形成されるコア部を有するものである請求項7に記載の光導波路。
  9. 前記環状オレフィン樹脂は、ノルボルネン樹脂である請求項8に記載の光導波路。
  10. 前記ノルボルネン樹脂は、下記式(10)で表されるものである請求項12に記載の光導波路。
    Figure 2011209664
  11. 請求項7乃至10のいずれかに記載の光導波路を備えたことを特徴とする光配線。
  12. 電気配線と、請求項11に記載の光配線とを有することを特徴とする光電気混載基板。
  13. 請求項7乃至10のいずれかに記載の光導波路を備えたことを特徴とする電子機器。
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