JP2013134322A - 光導波路形成用樹脂組成物およびそれを用いた光導波路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光導波路の形成に用いられる光導波路形成用樹脂組成物であって、特定の一般式で表される構造単位を有するポリビニルアセタール化合物を主成分とする光導波路形成用樹脂組成物である。
【選択図】なし
Description
本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、特定のポリビニルアセタール化合物を主成分とするものであり、これに光ラジカル重合開始剤を含有する樹脂組成物である。なお、本発明において、上記「主成分」とは、光導波路形成用樹脂組成物を実質的に構成する主たる成分のことをいい、その使用量のみが関係するものではなく、樹脂組成物全体の物性・特性に大きな影響を与えることを意味する。具体的には、光導波路形成用樹脂組成物中の特定のポリビニルアセタール化合物の占める重量割合が樹脂組成物全体の25重量%以上、より好ましくは30重量%以上をいう。
つぎに、本発明の光導波路形成用樹脂組成物を用いた光導波路について説明する。
まず、実施例となる光導波路の作製に先立ち、クラッド層形成材料およびコア層形成材料である各感光性ワニスを調製した。
遮光条件下にて、ポリビニルブチラール〔積水化学社製、エスレックBM−1:式(1)中、R=−C3H7、k=65±3、m=3以下、n=約34、重量平均分子量40000〕30g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)35g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)35g、光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア819(チバジャパン社製)1.0gとイルガキュア127(チバジャパン社製)3.0gを、シクロヘキサノン233gに混合し、85℃加熱下にて撹拌完溶させ、その後室温(25℃)まで冷却した後、直径7.0μmのフィルターを用いて加熱加圧濾過を行なうことにより、クラッド層形成材料となる感光性ワニスを調製した。
遮光条件下にて、芳香族二官能エポキシアクリレート(新中村化学社製、NKオリゴEA−1020)50g、フェノキシ樹脂(三菱化学社製、エピコート1007)50g、光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア819(チバジャパン社製)1.0gとイルガキュア184(チバジャパン社製)3.0gを、シクロヘキサノン70gに混合し、85℃加熱下にて撹拌完溶させ、その後室温(25℃)まで冷却した後、直径4.5μmのフィルターを用いて加熱加圧濾過を行なうことにより、コア層形成材料となる感光性ワニスを調製した。
スピンコーターを用いて、上記クラッド層形成材料である感光性ワニスをシリコーンウェハ基材上に塗工(条件:4000rpm×10秒)した後、ホットプレート上にて有機溶剤を乾燥させる(120℃×10分間)ことにより、未硬化状態のアンダークラッド層を形成した。形成された未硬化のアンダークラッド層をUV照射機〔3000mJ/cm2(短波長カットフィルタ)〕にて露光を行なうことにより、アンダークラッド層(厚み15〜20μm)を作製した。
形成されたアンダークラッド層上に、スピンコーターを用いて、コア層形成材料である感光性ワニスを塗工(条件:1500rpm×10秒)した後、ホットプレート上にて有機溶剤を乾燥させる(80℃×5分間+120℃×10分間)ことにより、未硬化状態のコア層を形成した。形成された未硬化のコア層をUV照射機〔2000mJ/cm2(短波長カットフィルタ)〕の所定のマスクパターン〔パターン幅/パターン間隔(L/S)=50μm/200μm〕にて露光を行なった。その後、γ−ブチロラクトン中にて現像を行ない、水洗し、ホットプレート上にて水分を乾燥(120℃×5分間)させることにより、所定パターンのコア層(厚み50〜55μm)を作製した。
形成されたコア層上に、スピンコーターを用いて、上記クラッド層形成材料である感光性ワニスを塗工(条件:800rpm×10秒)した後、ホットプレート上にて有機溶剤を乾燥させる(50℃×5分間+120℃×10分間)ことにより、未硬化状態のオーバークラッド層を形成した。形成された未硬化のオーバークラッド層をUV照射機〔3000mJ/cm2(短波長カットフィルタ)〕にて露光を行なうことにより、オーバークラッド層(厚み15〜20μm)を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−1)40g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)30g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)30gに変えた。それ以外は実施例1と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−1)50g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)25g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)25gに変えた。それ以外は実施例1と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合組成のうち、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−1)30gを、ポリビニルブチラール〔積水化学社製、エスレックBM−S:式(1)中、R=−C3H7、k=73±3、m=4〜6、n=約22、重量平均分子量53000〕30gに代えた。それ以外は実施例1と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−S)40g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)30g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)30gに変えた。それ以外は実施例4と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−S)50g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)25g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)25gに変えた。それ以外は実施例4と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−1)20g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)40g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)40gに変えた。それ以外は実施例1と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−S)20g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)40g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)40gに変えた。それ以外は実施例4と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−1)70g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)15g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)15gに変えた。それ以外は実施例1と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール(積水化学社製、エスレックBM−S)70g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)15g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)15gに変えた。それ以外は実施例4と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、フェノキシ樹脂(新日鐵化学社製、エピコートYP−70:重量平均分子量50000〜60000)10g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)45g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)45gに変えた。それ以外は実施例1と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、フェノキシ樹脂(新日鐵化学社製、エピコートYP−70)30g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)35g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)35gに変えた。それ以外は比較例1と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、フェノキシ樹脂(新日鐵化学社製、エピコートYP−70)50g、ウレタンアクリレート樹脂(三菱化学社製、UA−160TM)25g、トリメチロールプロパン(EO)トリアクリレート樹脂(三洋化成社製、TA−401)25gに変えた。それ以外は比較例1と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。
上記硬化条件にて作製した厚み約80μmのクラッド層形成材料からなるフィルムを幅10mm×長さ120〜140mmに切断し、評価用サンプルとして用いた。そして、上記サンプルの引張り弾性率を、引張り試験機(ミネベア社製、TG-1KN型)を用いて測定した。測定条件としては、チャック間距離50mm、引張り速度50mm/minの条件下にて引張り試験を行い、引張り弾性率を求めた。
上記硬化条件にて作製したクラッド層形成材料からなるフィルムを幅5mm×長さ50mmに切り出し、屈曲半径(r)=1.5mm、スライド距離20mm、スライド速度20mm/秒でIPCスライド試験を行なった。その結果、下記に基準に基づき評価した。
○:10万回を超える屈曲を行なっても破断が生じなかった。
△:3万〜10万回の屈曲回数にて破断が生じた。
×:3万回未満の屈曲回数にて破断が生じた。
得られた各光導波路のクラッド層の屈折率をつぎのようにして測定した。すなわち、厚み0.56mmのシリコーンウェハ上に、スピンコート法によりクラッド層形成材料を均一に塗布し上記硬化条件にて硬化した厚み約10μmのフィルムを作製した。このフィルムを用いて、SAIRON TECHNOLOGY社製プリズムカップラー(SPA−4000型番)により、850nmにおける屈折率を測定した。
コア層の屈折率を、コア層形成材料を用いて上記と同様にして測定し、屈折率1.57を得た。得られたクラッド、コア両層の屈折率より、下式により比屈折率差(%)を算出した。
比屈折率差(%)=(コア層屈折率−クラッド層屈折率)/コア層屈折率×100
直径2mmの金属棒に各光導波路を360°巻き付けた際の屈曲損失を、三喜社製850nmVCSEL光源OP250から発振された光をマルチモードファイバー〔三喜社製,FFP−G120−0500(直径50μmMMF、NA=0.2)〕にて就航し上記サンプルに入射した。そして、サンプルから出射された光をレンズ〔清和光学製作所社製,FH14−11(倍率20、NA=0.4)〕で集光し、光計測システム(アドバンテスト社製,オプティカルマルチパワーメーターQ8221)にて6チャンネルを評価した。その平均全損失から同様に評価した直線損失時の全損失の差により屈曲損失を算出した。その結果、下記の基準に基づき評価した。その結果、下記の基準に基づき評価した。
○:初期値に比べて損失の増加値が0.3dB未満であった。
△:初期値に比べて損失の増加値が0.3〜0.5dBであった。
×:初期値に比べて損失の増加値が0.5dBを超える結果となった。
タック性に関しては、各光導波路のクラッド層表面を指触にて確認した。その結果、下記の基準に基づき評価した。
○:クラッド表面に指触痕が残らず、指に何も転写がなかった。
△:クラッド表面には指触痕が残るが、指に何も転写がなかった(マイラー等の表面保護層使用にてR−to−R工程流動可能)。
×:クラッド層表面が荒れ、樹脂成分が指に転写した(マイラー等の表面保護層使用でもR−to−R工程流動不可)。
また、フェノキシ樹脂を樹脂成分全体の30重量%配合してなる感光性ワニスを用いて形成されたクラッド層を備えた光導波路である比較例2品は、耐屈曲性、屈曲損失およびタック性の全てにおいて劣る結果となった。
そして、フェノキシ樹脂を樹脂成分全体の50重量%配合してなる感光性ワニスを用いて形成されたクラッド層を備えた光導波路である比較例3品は、タック性に関しては良好な結果が得られたが、耐屈曲性および屈曲損失に関して劣る結果となった。
2 クラッド層
3 コア層
Claims (7)
- 光ラジカル重合開始剤を含有する請求項1記載の光導波路形成用樹脂組成物。
- 光導波路形成用樹脂組成物が有機溶剤に溶解されてなり、光導波路形成用樹脂組成物中の樹脂成分に対して、上記一般式(1)で表される構造単位を有するポリビニルアセタール化合物の混合割合が、20〜80重量%である請求項1または2記載の光導波路形成用樹脂組成物。
- 光導波路形成用樹脂組成物の硬化物の屈折率が1.50以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の光導波路形成用樹脂組成物。
- 基板と、その基板上に形成されたクラッド層とを備え、上記クラッド層中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア層が形成されてなる光導波路の、上記クラッド層形成材料として用いられる請求項1〜4のいずれか一項に記載の光導波路形成用樹脂組成物。
- 基板と、その基板上に形成されたクラッド層とを備え、上記クラッド層中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア層が形成されてなる光導波路であって、上記クラッド層が、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光導波路形成用樹脂組成物によって形成されていることを特徴とする光導波路。
- ロール・トゥ・ロール(roll-to-roll)プロセスにより製造されてなる請求項6記載の光導波路。
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