JP2018146710A - 光導波路コア形成用感光性エポキシ樹脂組成物、光導波路コア形成用感光性フィルム、光導波路、光電気混載基板および光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路コア形成用感光性エポキシ樹脂組成物、光導波路コア形成用感光性フィルム、光導波路、光電気混載基板および光導波路の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】光導波路コア形成用感光性エポキシ樹脂組成物に、樹脂成分と、光カチオン重合開始剤とを含有させ、樹脂成分に、3つ以上のエポキシ基を有するクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、2つのエポキシ基を有する固形のビスフェノール型エポキシ樹脂と、2つのエポキシ基を有する液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、固形のフルオレン環含有エポキシ化合物と、を含有させる。
【選択図】図5
Description
本発明の光導波路コア形成用感光性エポキシ樹脂組成物(以下、コア用エポキシ樹脂組成物とする。)について説明する。コア用エポキシ樹脂組成物は、光導波路が備えるコア層の材料であって、樹脂成分と、光カチオン重合開始剤とを含有する。
1.樹脂成分
樹脂成分は、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、固形のビスフェノール型エポキシ樹脂と、液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、固形のフルオレン環含有エポキシ化合物とを含有し、好ましくは、それらのみからなる。
(1−1)クレゾ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は、架橋性成分であって、3つ以上のエポキシ基を有する。クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、常温(25℃±5℃)において、流動性を有さない固体状態であり、例えば、下記一般式(1)に示される。
一般式(1)
上記一般式(1)に示されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、クレゾールノボラック構造を含有する(からなる)主鎖と、グリシジルエーテルユニットを含有する側鎖とを有する。
(1−2)固形のビスフェノール型エポキシ樹脂
固形のビスフェノール型エポキシ樹脂は、液状のビスフェノール型エポキシ樹脂とともに、後述するコア層に柔軟性を付与する柔軟性付与成分である。
(1−3)液状のビスフェノール型エポキシ樹脂
液状のビスフェノール型エポキシ樹脂は、柔軟性付与成分であるとともに、後述するコア用樹脂組成物層にタック性を付与するタック性付与成分である。
(1−4)固形のフルオレン環含有エポキシ化合物
固形のフルオレン環含有エポキシ化合物は、光導波路のコア層の屈折率を調整するための屈折率調整成分である。固形のフルオレン環含有エポキシ化合物は、フルオレン環と、エポキシ基とを有する。
化学式(2)
(1−5)他の樹脂成分
また、樹脂成分は、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記した特定のエポキシ成分(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、固形のビスフェノール型エポキシ樹脂、液状のビスフェノール型エポキシ樹脂および固形のフルオレン環含有エポキシ化合物)以外の他の樹脂成分を含有することもできる。
2.光カチオン重合開始剤
光カチオン重合開始剤は、光照射により酸を発生する光酸発生剤であって、光照射(例えば、紫外線照射)によりコア用エポキシ樹脂組成物を硬化させる。
3.その他の添加剤など
コア用エポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、さらに有機溶媒や酸化防止剤などを含有することができる。
<光導波路コア形成用感光性フィルム>
次に、図1を参照して、本発明の光導波路コア形成用感光性フィルムの一実施形態であるコア用感光性フィルム1について説明する。
<光導波路コア形成用感光性フィルムの製造方法>
次に、コア用感光性フィルム1の製造方法について説明する。
<光電混載基板>
上記したコア用感光性フィルム1は、上記したコア用エポキシ樹脂組成物を含むコア用樹脂組成物層2を有するので、光導波路に要求される種々の特性をバランスよく確保できながら、ドライプロセスによるコア層の形成に好適に適用することができる。
<光電混載基板の製造方法>
次に、図5A〜図5Fを参照して、本発明の光導波路の製造方法の一実施形態としての光電気混載基板7の製造方法について説明する。
一般式(3)
一般式(4)
次いで、貼付工程では、まず、図1に仮想線で示すように、コア用感光性フィルム1からカバーフィルム4を剥離して除去する。
変形例において、上記の実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(クラッドワニスの調製)
遮光条件下にて、固形の脂環族含有多官能エポキシ樹脂(2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物、商品名:EHPE3150、ダイセル社製)30部、上記一般式(4)で示される固形のビスフェノール型エポキシ樹脂(商品名:YX−7180BH40、三菱化学社製)30部、固形のビスフェノール型エポキシ樹脂15部、液状のビスフェノール型エポキシ樹脂5部、光カチオン重合開始剤(ヘキサフルオロアンチモン系スルホニウム塩、商品名:CPI−101A、サンアプロ社製)2.0部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名: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、有機溶媒(乳酸エチル)65部に混合し、110℃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して、クラッド層の材料から形成されるクラッドワニス(クラッド用エポキシ樹脂組成物)を調製した。
(クラッド用感光性フィルムの調製)
離型処理されたキャリアフィルム(ポリエチレンフィルム、商品名:サンフォートAQ4059、日立化成社製)に、クラッドワニスを、アプリケータを用いて塗工した。
(コアワニスの調製)
遮光条件下にて、上記一般式(1)で示されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量194〜208g/eq.)、固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量600〜700g/eq.)、液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量184〜194g/eq.)、上記化学式(2)で示される固形のフルオレン環含有エポキシ化合物、光カチオン重合開始剤(ヘキサフルオロアンチモン系スルホニウム塩)、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン酸エステル系酸化防止剤を、表1および表2に示す処方で、有機溶媒(乳酸エチル)に混合し、110℃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い、コア層の材料から形成されるコアワニス(コア用エポキシ樹脂組成物)を調製した。
(コア用感光性フィルムの調製)
クラッドワニスをコアワニスに変更したこと以外は、クラッド用感光性フィルムの調製と同様にして、コア用感光性フィルムを調製した。コア用樹脂組成物層の厚みは75μmであった。
(光導波路の作製)
クラッド用感光性フィルムからカバーフィルムを剥離し、シリコンウェハの表面にクラッド用樹脂組成物層を、加圧式ラミネータを用いて80℃、0.3MPaの条件でラミネートした。
各実施例および各比較例のコア用エポキシ樹脂組成物(コアワニス)について、以下の項目を評価した。その結果を表1および表2に示す。
[パターニング性]
上記実施例および比較例の光導波路の調製において、オーバークラッド層の形成前に、CCDカメラを用いてコア層の形状を確認した。そして、下記の基準に基づき評価した。
○:コア層において正常な矩形状のパターン(コア部)が形成された。
△:コア層において矩形からやや外れた形状のパターン(コア部)が形成されたが、下記の直線損失には影響しなかった。
×:コア層において矩形から外れた形状のパターン(コア部)が形成され、下記の直線損失値が低下した。
[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て調製した光導波路を用いて、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(商品名:FFP−G120−0500(直径50μmMMF、NA=0.2)、三喜社製)にて集光して、光導波路のコア層に入射した。そして、コア層から出射された光をレンズ(商品名:FH14−11(倍率20、NA=0.4)、清和光学製作所社製)にて集光し、光計測システム(商品名: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た。そして、算出した直線損失から、カットバック法により単位長当りの損失値を算出し、下記の基準に基づき評価した。
○:直線損失値が0.045dB/cm未満であった。
△:直線損失値が0.045dB/cm以上0.055dB/cm以下であった。
×:直線損失値が0.055dB/cmを超過した。
[柔軟性]
ガラス基材上に、各実施例および各比較例において得られたコアワニスを塗工した後、130℃で5分間加熱乾燥することにより、厚み約70μmのコア用樹組成物層を調製した。次いで、コア用樹組成物層に対して、混線(超高圧水銀ランプ使用、バンドパスフィルタなし)にて波長365nm照度を基準に4000mJ/cm2にて、厚み4.8mmのガラスマスク(パターンなし)を介して露光した。その後、140℃で10分間加熱して、コア層を調製した。コア層をガラス基材から剥離し、下記の曲率半径まで屈曲して、コア層のクラックの有無を確認した。そして、下記の基準に基づき評価した。
○:曲率半径1mmでクラックが発生しなかった。
△:曲率半径2mmでクラックが発生しなかったが、曲率半径1mmでクラックが発生した。
×:曲率半径2mmでクラックが発生した。
[屈折率]
厚み0.8mmのシリコンウエハ上に、各実施例および各比較例において得られたコアワニスをスピンコーターにて塗工した後、130℃で10分間加熱乾燥することにより、コア用樹組成物層を調製した。次いで、コア用樹組成物層に対して、混線(超高圧水銀ランプ使用、バンドパスフィルタなし)にて365nm照度を基準に、4000mJ/cm2にて、厚み4.8mmのガラスマスク(パターンなし)を介して露光した。その後、140℃で10分間加熱をして、コア層を調製した。そして、プリズムカップラー(SPA−4000型番、SAIRON TECHNOLOGY社製)により、波長850nmにおけるコア層の屈折率を確認した。そして、下記の基準に基づき評価した。
○:波長830nmでの屈折率が1.584以上であった。
△:波長830nmでの屈折率が1.583以上1.584未満であった。
×:波長830nmでの屈折率が1.583未満であった。
[ドライプロセス適性]
各実施例および各比較例において得られたコア用感光性フィルムから、カバーフィルムを剥離した後、PET基材の表面に、コア用脂組成物層を、加圧式ラミネータを用いて80℃、0.3MPaの条件でラミネートした。
○:カバーフィルムがコア用脂組成物層に密着し、かつ、カバーフィルムおよびキャリアフィルムのそれぞれがコア用脂組成物層から軽剥離可能であった。
△:カバーフィルムがコア用脂組成物層に軽密着であるが取扱上問題なし、かつ、カバーフィルムおよびキャリアフィルムのそれぞれがコア用脂組成物層から軽剥離可能であった。
×:カバーフィルムがコア用脂組成物層に強密着し、カバーフィルムの剥離時にコア用脂組成物層に表面アレが生じる、または、カバーフィルムがコア用脂組成物層に密着しなかった。
[総合評価]
上記各評価結果を基に、下記の基準に基づき総合的に評価した。
○:すべての評価項目において○であった。
△:評価項目中1つ以上の△の項目があった。
×:評価項目中1つ以上の×の項目があった。
2 コア用樹脂組成物層
7 光電気混載基板
8 光導波路
10 コア層
11 アンダークラッド層
12 オーバークラッド層
Claims (7)
- 樹脂成分と、光カチオン重合開始剤と、を含有し、
前記樹脂成分は、
3つ以上のエポキシ基を有するクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、
2つのエポキシ基を有する固形のビスフェノール型エポキシ樹脂と、
2つのエポキシ基を有する液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、
固形のフルオレン環含有エポキシ化合物と、を含有することを特徴とする、光導波路コア形成用感光性エポキシ樹脂組成物。 - 前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、前記固形のビスフェノール型エポキシ樹脂と、前記液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、前記固形のフルオレン環含有エポキシ化合物との総和100質量部に対して、
前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有割合は、45質量部以上60質量部以下であり、
前記固形のビスフェノール型エポキシ樹脂の含有割合は、15質量部以上25質量部以下であり、
前記液状のビスフェノール型エポキシ樹脂の含有割合は、15質量部以上25質量部以下であり、
前記固形のフルオレン環含有エポキシ化合物の含有割合は、5質量部以上15質量部以下であることを特徴とする、請求項1に記載の光導波路コア形成用感光性エポキシ樹脂組成物。 - 請求項1または2に記載の光導波路コア形成用感光性エポキシ樹脂組成物を含む樹脂組成物層を備えることを特徴とする、光導波路コア形成用感光性フィルム。
- 請求項1または2に記載の光導波路コア形成用感光性エポキシ樹脂組成物の硬化物を含むコア層を備えることを特徴とする、光導波路。
- 前記コア層を被覆し、屈折率が1.554以下のクラッド層をさらに備えることを特徴とする、請求項4に記載の光導波路。
- 請求項4または5に記載の光導波路を備えることを特徴とする、光電気混載基板。
- アンダークラッド層を形成する工程と、
請求項3に記載の光導波路コア形成用感光性フィルムが有する前記樹脂組成物層を前記アンダークラッド層に貼り付ける工程と、
前記樹脂組成物層を露光および現像して、前記アンダークラッド層上にコア層を形成する工程と、
前記コア層を被覆するように、前記アンダークラッド層上にオーバークラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
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