JP2016084440A - 光導波路用感光性樹脂組成物および光導波路コア層形成用光硬化性フィルム、ならびにそれを用いた光導波路、光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路形成用材料、特にコア層形成材料として、良好なＲ−ｔｏ−Ｒ適合性および高解像パターニング性を維持しつつ、良好な低タック性を有し、かつ高透明性および低損失をも備えた低コストとなる光導波路用感光性樹脂組成物を提供する。【解決手段】樹脂成分および光酸発生剤を含有する光導波路用感光性樹脂組成物であって、上記樹脂成分が、芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂の双方を含むエポキシ樹脂成分によって構成され、かつ上記芳香族エポキシ樹脂がエポキシ樹脂成分全体の５５重量％以上８０重量％未満であり、脂肪族エポキシ樹脂が２０重量％を超え４５重量％以下ある光導波路用感光性樹脂組成物である。【選択図】なし

Description

本発明は、光通信，光情報処理，その他一般光学にて広く用いられる光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板における光導波路を構成するコア層等の形成材料として用いられる光導波路用感光性樹脂組成物および光導波路コア層形成用光硬化性フィルム、ならびにそれを用いた光導波路、光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板に関するものである。

従来、光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板向けの光導波路コア層形成材料には各種感光性樹脂組成物が用いられ、これを用いたコア層のパターン形成の際には、例えば、フォトマスクを介して紫外線（ＵＶ）照射を行なうことにより所望のコアパターンを作製している。

そして、上記光導波路コア層形成材料の配合設計においては、クラッド層形成材料よりも高い屈折率が要求されることから、芳香族性の高い樹脂を用いた配合設計がなされるのが一般的である。光導波路コア層形成材料における波長８５０ｎｍでの光損失の改善方法としては、主に短波長領域の吸収裾引きを低減するために原料樹脂の純度を上げて透明性を改善する方法があげられる。さらには、光硬化系樹脂組成物を使用する場合、配合される光重合開始剤の量を低減することが設計セオリーとなっている（特許文献１，２）。

特開２０１０−２３０９４４号公報 特開２０１１−５２２２５号公報

しかしながら、波長８５０ｎｍの光を伝搬光として用いる光導波路において、有機樹脂には骨格由来のＣ−Ｈ結合の振動吸収の４倍音吸収（芳香族４ｖＣＨ）のピーク裾引きが波長８５０ｎｍにかかるため、幾ら樹脂材料の透明性を担保しても損失低減には限界があり、長距離伝送を目的とした用途では更なる低損失化が要求されている。

例えば、樹脂成分を脂肪族系樹脂のみで構成することで波長８５０ｎｍにおける４ｖＣＨ由来の振動吸収の影響をほぼ皆無にすることが可能であるが、その際、脂肪族系樹脂の屈折率が一般に１．５１程度であるため、それよりも低屈折率となる樹脂材料を主に用いた配合設計にてクラッド層形成材料を設計する必要がある。しかし、一般に低屈折率材料としては、例えば、シリコーン系樹脂やフッ素系樹脂等が用いられ、その適合する樹脂系材料は限られてしまう。

ところで、電気・電子材料用途に多用される光導波路において、上記シリコーン系樹脂は加熱による環状シロキサン化合物のアウトガス発生の観点から、また、上記フッ素系樹脂は非常に高コストであること、および、他の脂肪族系樹脂との相溶性が著しく低いため、配合設計および加工性の観点から、上記各樹脂の使用を選択することは回避したいものであった。すなわち、安価が要求される一般工業用途において、使用できる低屈折率系の樹脂材料はないといっても過言ではないのが現状である。

このように、コア層形成材料として高屈折率を維持したまま波長８５０ｎｍにおける４ｖＣＨ振動吸収の低い材料が強く求められている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光導波路形成用材料、特にコア層形成材料として、良好なＲ−ｔｏ−Ｒ(ロール・トゥ・ロール：roll-to-roll)適合性および高解像パターニング性を維持しつつ、良好な低タック性を有し、かつ高透明性および低損失をも備えた低コストとなる光導波路用感光性樹脂組成物および光導波路コア層形成用光硬化性フィルム、ならびにそれを用いた光導波路、光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、樹脂成分および光酸発生剤を含有する光導波路用感光性樹脂組成物であって、上記樹脂成分が、芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂の双方を含むエポキシ樹脂成分によって構成され、かつ上記芳香族エポキシ樹脂がエポキシ樹脂成分全体の５５重量％以上８０重量％未満であり、脂肪族エポキシ樹脂が２０重量％を超え４５重量％以下である光導波路用感光性樹脂組成物を第１の要旨とする。

また、本発明は、上記第１の要旨である光導波路用感光性樹脂組成物をフィルム状に形成してなる光導波路コア層形成用光硬化性フィルムを第２の要旨とする。

さらに、本発明は、基材とその基材上にクラッド層が形成され、さらに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、上記コア層が、上記第１の要旨の光導波路用感光性樹脂組成物、または上記第２の要旨の光導波路コア層形成用光硬化性フィルムを硬化させることにより形成されてなる光導波路を第３の要旨とする。

そして、本発明は、上記第３の要旨の光導波路を備える光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板を第４の要旨とする。

本発明者は、良好なＲ−ｔｏ−Ｒ適合性および高解像パターニング性を維持しつつ、低コストで、かつ高透明性および低損失をも備えた光導波路のコア層形成材料となる感光性樹脂組成物を得るために鋭意検討を重ねた。その結果、上記のように、樹脂成分が、芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂の双方を含むエポキシ樹脂成分によって構成され、かつ両者の配合割合が特定範囲となるよう設定された感光性エポキシ樹脂組成物を用いると、所期の目的が達成されることを見出し本発明に到達した。

すなわち、［１］タック性に関しては、塗工乾燥後に存在する液状成分量に依存することから、固形樹脂成分のみで構成することで低タック性を付与することが出来る。［２］Ｒ−ｔｏ−Ｒ適合性（未硬化フィルム柔軟性）に関しては、塗工乾燥後の塗膜の常温下の柔軟性に依存することから、上記芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂を併用する際の配合割合を特定範囲とすることにより、他の要求特性を阻害しない程度の配合バランスとなり、膜（層）形成の際の未硬化時におけるアモルファスフィルムにおいて柔軟性が付与されることとなる。［３］直線損失に関しては、使用原料として低色相の材料を用いること、露光後加熱（ＰＥＢ）時の加熱黄変がない材料を用いることという観点から、波長８５０ｎｍ近傍においてＣＨ結合由来の４倍音吸収（４ｖＣＨ）の影響が低い芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂を特定の配合割合にて配合設計することにより付与することが可能となる。［４］屈曲損失に関しては、コア層中の光の閉じ込め性に由来することから、コア層／クラッド層間の比屈折率差を大きくすることで閉じ込め性は強くなる傾向となるが、芳香族性を高めすぎると芳香族Ｃ−Ｈ結合振動吸収（芳香族４ｖＣＨ）が大きくなり直線損失に影響を及ぼすため、芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂の両者のバランスの取れる配合設計とすることにより付与することが可能となる。

このようなことから、上記配合組成に設定してなる光導波路用感光性樹脂組成物を用いることにより、良好なＲ−ｔｏ−Ｒ適合性および高解像パターニング性を維持しつつ、良好な低タック性とともに、高透明性（低損失）が得られることとなり、本発明に到達したのである。

なお、上記高透明性（低損失）に関しては、使用する樹脂骨格に起因するものであり、従来のコア層形成材料にはクラッド層よりも高い屈折率が要求されることから、その設計上、芳香族骨格含有の樹脂を使用している。しかし、この芳香族骨格の存在により伝搬光８５０ｎｍの波長帯が芳香環Ｃ−Ｈ結合に由来する振動吸収の４倍音吸収（４ｖＣＨ）の裾引きに重なることで一定以上の損失低減に関して限界があった。本発明では、コア層形成材料において、芳香族エポキシ樹脂と脂肪族エポキシ樹脂を併用するとともに、その配合割合を特定範囲とする配合設計とすることにより、上記芳香環Ｃ−Ｈ結合由来の４倍音吸収（４ｖＣＨ）の影響を排除する材料設計を図ったのである。

このように、本発明は、樹脂成分が、芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂を特定割合となるよう配合されたエポキシ樹脂成分によって構成され、かつ液状樹脂が樹脂成分中特定割合となるよう設定されてなる光導波路用感光性樹脂組成物である。このため、この光導波路用感光性樹脂組成物を用いて、例えば、光導波路のコア層を形成した場合、高透明性および低損失を備えたコア層を形成することが可能となる。

つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

《光導波路用感光性樹脂組成物》
本発明の光導波路用感光性樹脂組成物（以下、単に「感光性樹脂組成物」という場合がある。）は、特定の樹脂成分、および、光重合開始剤を用いて得られるものである。そして、本発明においては、上記特定の樹脂成分が、芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂の双方を含むエポキシ樹脂成分によって構成されていることを特徴とする。なお、本発明において、「液状」、あるいは「固形」とは、常温（２５℃）の温度下において「液状」または「固体」状態を呈することを意味する。
以下、各種成分について順に説明する。

＜芳香族エポキシ樹脂＞
上記芳香族エポキシ樹脂としては、常温（２５℃）で固体状態を示すものが好ましく、例えば、固形のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等があげられる。具体的には、ＹＤＣＮ−７００−１０、ＹＤＣＮ−７００−７、ＹＤＣＮ−７００−５、ＹＤＣＮ-７００−３（いずれも新日鐵住金化学社製）等があげられる。その他、長鎖二官能芳香族ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるＪＥＲ１００２、ＪＥＲ１００４、ＪＥＲ１００７、ＪＥＲ１０１０（いずれも三菱化学社製）等もあげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いることができる。

上記芳香族エポキシ樹脂の含有割合は、エポキシ樹脂成分全体の５５重量％以上８０重量％未満であり、より好ましくは６０重量％以上７５重量％以下である。すなわち、含有割合が多すぎると、芳香環由来のＣ−Ｈ結合の４倍音吸収（４ｖＣＨ）に由来する光損失が悪化し、含有割合が少なすぎると、クラッド層形成材料との非屈折率差の低下により屈曲損失が悪化する。

＜脂肪族エポキシ樹脂＞
上記脂肪族エポキシ樹脂としては、常温（２５℃）で固体状態を示すもの、常温（２５℃）で液状を示すもの等が用いられ、例えば、液状水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等があげられる。そして、少なくとも固体を示す脂肪族エポキシ樹脂を用いることが好ましく、この場合、脂肪族エポキシ樹脂として固体を示す脂肪族エポキシ樹脂のみからなる態様であってもよいし、固体を示す脂肪族エポキシ樹脂とともに液状を示す脂肪族エポキシ樹脂を併用した態様であってもよい。具体的には、ＹＸ−８０３４、ＹＸ−８０００、ＹＬ−７４１０（いずれも三菱化学社製）、エポゴーセーＰＴ（四日市合成社製）、デナコールＥＸ−３２１（ナガセケムテックス社製）、ＥＰ−４０８０Ｅ（ＡＤＥＫＡ社製）等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いることができる。なお、本発明において、脂肪族エポキシ樹脂とは、分子中に芳香環（ベンゼン環）を含まない環式または非環式の非芳香族系エポキシ樹脂をいい、例えば、脂環式エポキシ樹脂のような環状脂肪族エポキシ樹脂を含む趣旨である。

さらに、上記脂肪族エポキシ樹脂としては、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、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の脂肪族エポキシ樹脂があげられる。具体的には、ＥＨＰＥ−３１５０（ダイセル化学社製）、ＹＸ−８０３４（三菱化学社製）等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いることができる。

上記脂肪族エポキシ樹脂の含有割合は、２０重量％を超え４５重量％以下であり、より好ましくは２５〜４０重量％である。すなわち、含有割合が多すぎると、クラッド層形成材料との非屈折率差の低下により屈曲損失が悪化し、含有割合が少なすぎると、相対的に芳香族エポキシ樹脂の割合が増すことから芳香族性が増すこととなり、芳香環Ｃ−Ｈ結合由来の４倍音吸収（４ｖＣＨ）の増加により波長８５０ｎｍにおける伝搬損失が悪化する。

さらには、上記芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂の双方を含むエポキシ樹脂成分によって構成されてなる樹脂成分において未硬化柔軟性が乏しい場合、液状樹脂成分を添加することにより柔軟性を補うことが可能となる。その際、液状樹脂の含有割合は樹脂成分全体の１０重量％を超え２５重量％未満とすることが好ましい。より好ましくは１５〜２２重量％である。すなわち、液状樹脂の含有割合が少なすぎると、作製した未硬化フィルムの柔軟性が低下し、結果、Ｒ−ｔｏ−Ｒ適合性が悪化する傾向がみられ、含有割合が多すぎると、形成されるコア層において表面荒れが発生し、タック性が悪化する傾向がみられる。

＜光酸発生剤＞
上記光酸発生剤は、感光性樹脂組成物に対して光照射による硬化性を付与するため、例えば、紫外線硬化性を付与するために用いられるものである。

上記光酸発生剤としては、例えば、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、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、ｐ−（フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ｐ−（フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、４−クロルフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、４−クロルフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス［４−（ジフェニルスルフォニオ）フェニル］スルフィドビスヘキサフルオロホスフェート、ビス［４−（ジフェニルスルフォニオ）フェニル］スルフィドビスヘキサフルオロアンチモネート、（２，４−シクロペンタジエン−１−イル）［（１−メチルエチル）ベンゼン］−Ｆｅ−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等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

さらに、光酸発生剤の具体例として、トリフェニルスルホニウム塩系ヘキサフルオロアンチモネートタイプのＳＰ−１７０（ＡＤＥＫＡ社製）、ＣＰＩ−１０１Ａ（サンアプロ社製）、ＷＰＡＧ−１０５６（和光純薬工業社製）、ジフェニルヨードニウム塩系ヘキサフルオロアンチモネートタイプのＷＰＩ−１１６（和光純薬工業社製）等があげられる。

上記光酸発生剤の含有量は、感光性樹脂組成物の樹脂成分１００重量部に対して０．１〜３重量部に設定することが好ましく、より好ましくは０．２５〜１重量部である。すなわち、光酸発生剤の含有量が少なすぎると、満足のいく光照射（紫外線照射）による光硬化性が得られ難く、多すぎると、光感度が上がり、パターニングに際して形状異常をきたす傾向がみられる、および、初期損失の要求物性が悪化する傾向がみられる。

本発明の感光性樹脂組成物には、上記樹脂成分および光酸発生剤以外に、必要に応じて、例えば、接着性を高めるためにシラン系あるいはチタン系のカップリング剤、オレフィン系オリゴマーやノルボルネン系ポリマー等のシクロオレフィン系オリゴマーやポリマー、合成ゴム、シリコーン化合物等の密着付与剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤やリン系酸化防止剤等の各種酸化防止剤、レベリング剤、消泡剤等を配合することができる。これら添加剤は、本発明における効果を阻害しない範囲内にて適宜に配合される。これらは単独でまたは２種類以上併用して用いることができる。

上記酸化防止剤の配合量は、樹脂成分１００重量部に対して３重量部未満に設定することが好ましく、特に好ましくは１重量部以下である。すなわち、酸化防止剤の含有量が多すぎると、初期損失の要求物性が悪化する傾向がみられる。

本発明の感光性樹脂組成物は、上記樹脂成分および光酸発生剤、さらには必要に応じて他の添加剤を、所定の配合割合にして撹拌混合することにより調製することができる。さらに、本発明の感光性樹脂組成物を塗工用ワニスとして調製するために、加熱下（例えば、６０〜９０℃程度）、有機溶剤に撹拌溶解させてもよい。上記有機溶剤の使用量は、適宜調整されるものであるが、例えば、感光性樹脂組成物の樹脂成分１００重量部に対して２０〜８０重量部に設定することが好ましく、特に好ましくは３０〜５０重量部である。すなわち、有機溶剤の使用量が少なすぎると、塗工用ワニスとして調製した際に高粘度となり塗工性が低下する傾向がみられ、有機溶剤の使用量が多すぎると、塗工用ワニスを用いて厚膜に塗工形成することが困難となる傾向がみられる。

上記塗工用ワニスを調製する際に用いられる有機溶剤としては、例えば、乳酸エチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、エチルラクテート、２−ブタノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジグライム、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールメチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラメチルフラン、ジメトキシエタン等があげられる。これら有機溶剤は、単独でまたは２種類以上併用し、塗工に好適な粘度となるように、例えば、上記範囲内において所定量用いられる。

《光導波路》
つぎに、本発明の感光性樹脂組成物をコア層形成材料として用いてなる光導波路について説明する。

本発明により得られる光導波路は、例えば、基材と、その基材上に、所定パターンで形成されたクラッド層（アンダークラッド層）と、上記クラッド層上に、光信号を伝搬する、所定パターンで形成されたコア層と、さらに、上記コア層上に形成されたクラッド層（オーバークラッド層）とを備えた構成からなる。そして、本発明により得られる光導波路では、上記コア層が、前述の感光性樹脂組成物によって形成されてなる。また、上記アンダークラッド層形成材料およびオーバークラッド層形成材料に関しては、同じ成分組成からなるクラッド層形成用樹脂組成物を用いてもよいし、異なる成分組成の樹脂組成物を用いてもよい。なお、本発明により得られる光導波路において、上記クラッド層は、コア層よりも屈折率が小さくなるよう形成する必要がある。

本発明において、光導波路は、例えば、つぎのような工程を経由することにより製造することができる。すなわち、基材を準備し、その基材上に、クラッド層形成材料である感光性樹脂組成物からなる感光性ワニスを塗工する。このワニス塗工面に対して紫外線等の光照射を行ない、さらに必要に応じて加熱処理を行なうことにより感光性ワニスを硬化させる。このようにしてアンダークラッド層（クラッド層の下方部分）を形成する。

ついで、上記アンダークラッド層上に、本発明の感光性樹脂組成物を有機溶剤に溶解させてなるコア層形成材料（感光性ワニス）を塗工することによりコア層形成用の未硬化層を形成する。このとき、上記コア層形成材料（感光性ワニス）を塗工した後、有機溶剤を加熱乾燥して除去することにより未硬化の光導波路コア層形成用光硬化性フィルムとなるフィルム形状に形成されることとなる。そして、このコア形成用未硬化層面上に、所定パターン（光導波路パターン）を露光させるためのフォトマスクを配設し、このフォトマスクを介して紫外線等の光照射を行ない、さらに必要に応じて加熱処理を行なう。その後、上記コア形成用未硬化層の未露光部分を、現像液を用いて溶解除去することにより、所定パターンのコア層を形成する。

つぎに、上記コア層上に、上述のクラッド層形成材料である感光性樹脂組成物からなる感光性ワニスを塗工した後、紫外線照射等の光照射を行ない、さらに必要に応じて加熱処理を行なうことにより、オーバークラッド層（クラッド層の上方部分）を形成する。このような工程を経由することにより、目的とする光導波路を製造することができる。

上記基材材料としては、例えば、シリコンウェハ、金属製基板、高分子フィルム、ガラス基板等があげられる。そして、上記金属製基板としては、ＳＵＳ等のステンレス板等があげられる。また、上記高分子フィルムとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリイミドフィルム等があげられる。そして、その厚みは、通常、１０μｍ〜３ｍｍの範囲内に設定される。

上記光照射では、具体的には紫外線照射が行なわれる。上記紫外線照射での紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀灯，高圧水銀灯，超高圧水銀灯等があげられる。また、紫外線の照射量は、通常、１０〜２００００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは１００〜１５０００ｍＪ／ｃｍ²、より好ましくは５００〜１００００ｍＪ／ｃｍ²程度があげられる。

さらに、上記紫外線照射等の光照射による露光後、光反応による硬化を完結させるために加熱処理を施してもよい。また、上記加熱処理条件としては、通常、８０〜２５０℃、好ましくは、１００〜１５０℃にて、１０秒〜２時間、好ましくは、５分〜１時間の範囲内で行なわれる。

また、上記クラッド層形成材料としては、例えば、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、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フッ素化エポキシ樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂等の各種液状エポキシ樹脂、固形エポキシ樹脂、さらには、前述の各種光酸発生剤を適宜含有する樹脂組成物があげられ、コア層形成材料と比較して適宜、低屈折率となる配合設計が行われる。さらに、必要に応じてクラッド層形成材料をワニスとして調製し塗工するため、塗工に好適な粘度が得られるように従来公知の各種有機溶剤、また、上記コア層形成材料を用いた光導波路としての機能を低下させない程度の各種添加剤（酸化防止剤、密着付与剤、レベリング剤、ＵＶ吸収剤）を適量用いてもよい。

上記ワニス調製用に用いられる有機溶剤としては、前述と同様、例えば、乳酸エチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、エチルラクテート、２−ブタノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジグライム、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールメチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラメチルフラン、ジメトキシエタン等があげられる。これら有機溶剤は、単独でまたは２種類以上併用して、塗布に好適な粘度が得られるように、適量用いられる。

なお、上記基材上における、各層の形成材料を用いての塗工方法としては、例えば、スピンコーター、コーター、円コーター、バーコーター等の塗工による方法や、スクリーン印刷、スペーサを用いてギャップを形成し、そのなかに毛細管現象により注入する方法、マルチコーター等の塗工機によりＲ−ｔｏ−Ｒで連続的に塗工する方法等を用いることができる。また、上記光導波路は、上記基材を剥離除去することにより、フィルム状光導波路とすることも可能である。

このようにして得られた光導波路は、例えば、光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板用の光導波路として用いることができる。

つぎに、本発明を実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。なお、例中、「部」とあるのは、断りのない限り重量基準を意味する。

［実施例１］
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。

＜アンダークラッド層形成材料の調製＞
遮光条件下にて、固形多官能脂肪族エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）６７部、固形水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＸ−８０４０、三菱化学社製）３３部、光酸発生剤（ＣＰＩ−１０１Ａ、サンアプロ社製）１部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（Ｓｏｎｇｎｏｘ１０１０、共同薬品社製）０．５部、リン系酸化防止剤（ＨＣＡ、三光社製）０．５部を、乳酸エチル５５部に混合し、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１．０μｍのメンブランフィルタを用い加熱加圧濾過を行なうことにより、アンダークラッド層形成材料となる感光性ワニスを調製した。

＜コア層形成材料の調製＞
遮光条件下にて、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−７、新日鐵住金化学社製）７５部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）２５部、光酸発生剤（ＷＰＡＧ−１０５６、和光純薬工業社製）１部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（Ｓｏｎｇｎｏｘ１０１０、共同薬品社製）０．５部、リン酸エステル系酸化防止剤（ＨＣＡ、三光社製）０．５部を、乳酸エチル５０部に混合し、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１．０μｍのメンブランフィルタを用い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。

＜オーバークラッド層形成材料の調整＞
遮光条件下にて、固形水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＸ−８０４０、三菱化学社製）６０部、固形多官能脂肪族エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）３０部、液状脂肪族エポキシ樹脂（ＹＬ−７４１０、三菱化学社製）１０部、光酸発生剤（ＣＰＩ−１０１Ａ、サンアプロ社製）１部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（Ｓｏｎｇｎｏｘ１０１０、共同薬品社製）０．５部、リン系酸化防止剤（ＨＣＡ、三光社製）０．５部を、乳酸エチル５０部に混合し、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１．０μｍのメンブランフィルタを用い加熱加圧濾過を行なうことにより、アンダークラッド層形成材料となる感光性ワニスを調製した。

《光導波路の作製》
＜アンダークラッド層の作製＞
スピンコーターを用いて、上記アンダークラッド層形成材料である感光性ワニスを厚み約５００μｍのシリコンウェハ上に塗工した後、ホットプレート上にて有機溶剤の乾燥（１３０℃×１０分間）を行なった。ついで、ＵＶ照射機〔５０００ｍＪ／ｃｍ²（Ｉ線フィルタ）〕により全面露光を行ない、さらに後加熱（１３０℃×１０分間）を行なうことにより、シリコンウェハ上にアンダークラッド層（厚み：１５μｍ）を作製した。

＜コア層の作製＞
上記のようにして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した後、ホットプレート上にて有機溶剤（乳酸エチル）を乾燥させる（１３０℃×１０分間）ことにより、未硬化フィルム状態の未硬化層（コア形成層）を形成した。形成された未硬化層（コア形成層）に対して、ＵＶ照射機〔混線（バンドフィルタ無し）〕にて９０００ｍＪ／ｃｍ²（波長３６５ｎｍ積算）のマスクパターン露光〔パターン幅／パターン間隔（Ｌ／Ｓ）＝５０μｍ／２００μｍ〕を行ない、後加熱（１３０℃×１０分間）を行なった。その後、γ−ブチロラチクトン中にて現像（室温（２５℃）下、４分間）した後、水洗し、ホットプレート上にて水分を乾燥（１２０℃×１０分間）させることにより、所定パターンのコア層（厚み５０μｍ）を作製した。

＜オーバークラッド層の作製＞
上記のようにして形成されたコア層上に、スピンコーターを用いて、オーバークラッド層形成材料である感光性ワニスを塗工した後、ホットプレート上にて有機溶剤（乳酸エチル）の乾燥（１３０℃×５分間）を行なった。その後、５０００ｍＪ／ｃｍ²（Ｉ線フィルタ）の露光、１３０℃×１０分間の露光後加熱処理（ＰＥＢ処理）を行なうことにより、オーバークラッド層（コア層上のオーバークラッド層厚み１０μｍ）を作製した。

このようにして、シリコンウェハ上に、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（光導波路総厚み７５μｍ）を作製した。

［実施例２］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−７、新日鐵住金化学社製）７０部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）３０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［実施例３］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−７、新日鐵住金化学社製）６５部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）３５部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［実施例４］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−７、新日鐵住金化学社製）６０部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）４０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［実施例５］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−７、新日鐵住金化学社製）５５部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）４５部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［実施例６］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−１０、新日鐵住金化学社製）７５部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）１３部、液状水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＸ−８０３４、三菱化学社製）１２部、乳酸エチル４０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［実施例７］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−１０、新日鐵住金化学社製）５５部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）２５部、液状水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＸ−８０３４、三菱化学社製）２０部、乳酸エチル４０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［比較例１］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−７、新日鐵住金化学社製）８０部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）２０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［比較例２］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−７、新日鐵住金化学社製）５０部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）５０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［比較例３］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−１０、新日鐵住金化学社製）８０部、液状水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＸ−８０３４、三菱化学社製）２０部、乳酸エチル４０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［比較例４］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−１０、新日鐵住金化学社製）５０部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）２５部、液状水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＸ−８０３４、三菱化学社製）２５部、乳酸エチル４０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

［比較例５］
コア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を、固形クレゾールノボラック型固形エポキシ樹脂（ＹＤＣＮ−７００−１０、新日鐵住金化学社製）５０部、固形脂肪族多官能脂環式エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０、ダイセル社製）４０部、液状水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＸ−８０３４、三菱化学社製）１０部、乳酸エチル４０部に変えた。それ以外は実施例１と同様にしてコア層形成材料となる感光性ワニスを調製し、光導波路を作製した。

このようにして得られた各コア層形成材料である感光性ワニス、および、各光導波路を用いて、光導波路の損失評価（直線損失）およびｒ＝１．５ｍｍ屈曲損失、タック性評価、未硬化フィルム柔軟性、評価に関して下記に示す方法に従って測定・評価した。これらの結果をコア層形成材料の配合組成とともに後記の表１〜表２に併せて示す。

［光導波路の損失評価（直線損失）］
上記実施例および比較例により得られた光導波路をサンプルとして用い、光源（８５０ｎｍＶＣＳＥＬ光源ＯＰ２５０、三喜社製）から発振された光をマルチモードファイバー〔ＦＦＰ−Ｇ１２０−０５００、三喜社製（直径５０μｍＭＭＦ、ＮＡ＝０．２）〕にて集光して、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〔ＦＨ１４−１１，清和光学製作所社製（倍率２０、ＮＡ＝０．４）〕にて集光し、光計測システム（オプティカルマルチパワーメーターＱ８２２１、アドバンテスト社製）にて６チャンネルを評価した。その平均全損失から直線損失を算出し、下記の基準に基づき評価した。
○：全直線損失が０．０５ｄＢ／ｃｍ未満であった。
×：全直線損失が０．０５ｄＢ／ｃｍ以上であった。

［ｒ＝１．５ｍｍ屈曲損失評価］
上記実施例および比較例により得られた光導波路を、基材であるシリコンウェハから剥離し、直径１．５ｍｍの金属棒に３６０°巻き付けた際の過剰損失値を、上記直線損失と同様にして測定、評価した。その結果を、下記の基準に基づき評価した。
○：過剰損失が０．１ｄＢ／ｃｍ以下であった。
×：過剰損失が０．１ｄＢ／ｃｍを超える値であった。

［タック性評価］
上記実施例および比較例において調製したコア層形成材料となる感光性ワニスを、厚み約５００μｍのシリコンウェハ上にスピンコーターを用いて塗工し、ホットプレート上にて乾燥（１３０℃×５分間のプリベーク）を行なうことにより未硬化フィルム層（厚み約５０μｍ）を作製した。得られた未硬化フィルム層の表面を指触により確認し、その結果、下記の基準に基づき評価した。
○：タックが無く、かつ表面荒れが発生しなかった。
×：タックを有しており、かつ表面荒れが発生した。

［未硬化フィルム柔軟性（Ｒ−ｔｏ−Ｒ適合性評価）］
上記実施例および比較例において調製したコア層形成材料となる感光性ワニスを、厚み５０μｍのＳＵＳ基材上にスピンコーターにて塗工し、乾燥（１３０℃×５分間）を行なうことにより厚み約５０μｍの未硬化フィルムを作製した。上記ＳＵＳ基材上に形成された未硬化フィルム（アモルファスフィルム）を、直径８ｃｍの巻き芯に沿って巻回し、フィルムに生じたクラックの有無を目視により確認した。その結果、下記の基準に基づき評価した。
○：クラックが発生しなかった。
×：クラックが発生した。

上記結果から、芳香族エポキシ樹脂と脂肪族エポキシ樹脂とを特定範囲にて配合してなる感光性樹脂組成物（実施例品）および上記感光性樹脂組成物を用いて形成されたコア層を備えた光導波路は、光導波路の損失評価（直線損失）、ｒ＝１．５ｍｍ屈曲損失、タック性評価、未硬化フィルム柔軟性評価の全てにおいて良好な評価結果が得られた。

これに対して、芳香族エポキシ樹脂の配合割合が樹脂成分中８０重量％となる比較例１、３品は直線損失に関して劣る結果となり、芳香族エポキシ樹脂の配合割合が樹脂成分中５０重量％となる比較例２、４、５品はｒ＝１．５ｍｍ屈曲損失評価に劣る結果となった。また、未硬化フィルム柔軟性に乏しいＹＤＣＮ−７００−１０を使用した比較例の中でも比較例４，５品の場合、液状樹脂の占める割合が樹脂成分中２５重量％となる比較例４品では、タック性に劣る結果となり、液状樹脂の占める割合が樹脂成分中１０重量％となる比較例５品は、未硬化フィルム柔軟性に劣る結果となった。

本発明の光導波路用感光性樹脂組成物は、光導波路を構成するコア層の形成材料として有用である。そして、上記光導波路用感光性樹脂組成物を用いて作製される光導波路は、例えば、光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板等に用いられる。

Claims (7)

1. 樹脂成分および光酸発生剤を含有する光導波路用感光性樹脂組成物であって、上記樹脂成分が、芳香族エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂の双方を含むエポキシ樹脂成分によって構成され、かつ上記芳香族エポキシ樹脂がエポキシ樹脂成分全体の５５重量％以上８０重量％未満であり、脂肪族エポキシ樹脂が２０重量％を超え４５重量％以下であることを特徴とする光導波路用感光性樹脂組成物。
2. 芳香族エポキシ樹脂が、固形を示すものである請求項１記載の光導波路用感光性樹脂組成物。
3. 脂肪族エポキシ樹脂が、少なくとも固形脂肪族エポキシ樹脂を含む請求項１または２記載の光導波路用感光性樹脂組成物。
4. 光導波路用感光性樹脂組成物が、基材とその基材上にクラッド層が形成され、さらに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におけるコア層形成材料である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光導波路用感光性樹脂組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光導波路用感光性樹脂組成物をフィルム状に形成してなる光導波路コア層形成用光硬化性フィルム。
6. 基材とその基材上にクラッド層が形成され、さらに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、上記コア層が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光導波路用感光性樹脂組成物、または請求項５記載の光導波路コア層形成用光硬化性フィルムを硬化させることにより形成されてなることを特徴とする光導波路。
7. 請求項６記載の光導波路を備えることを特徴とする光・電気伝送用混載フレキシブルプリント配線板。