JP4196562B2 - Radiation curable composition for forming optical waveguide, optical waveguide and method for producing optical waveguide - Google Patents

Description

［R¹,R²,R³は水素または1〜12の炭素鎖を有するアルキル基、Ｘはカルボキシル基を有する基、Ｙは重合性基を有する基、ＺはXおよびY以外の有機基である］
（Ｂ）分子中に２個以上の重合性反応基を有する化合物および（Ｃ）放射線重合開始剤を含有し、かつ、上記（Ａ）成分と上記（Ｂ）成分の組み合わせが、［Ｉ］下記の（Ａ−１）と（Ｂ−１）の組み合わせ、または［ＩＩ］下記の（Ａ−２）と（Ｂ−２）の組み合わせであることを特徴とする光導波路形成用放射線硬化性組成物、これを用いて形成される光導波路および光導波路の製造方法を提供するものである。
［Ｉ］
（Ａ−１）（ａ）カルボキシル基を有するラジカル重合性化合物、（ｃ）他のラジカル重合性化合物を溶媒中でラジカル共重合した後、（ｄ）反応性官能基を有するラジカル重合性化合物を、重合物側鎖のカルボキシル基の一部に付加させることにより得られる重合体（ただし、前記の一般式（１−ｂ）中のＹは、成分（ｄ）に由来するラジカル重合性基を有する基を表す。）
（Ｂ−１）分子中に２個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物
［ＩＩ］
（Ａ−２）（ａ）カルボキシル基を有するラジカル重合性化合物、（ｂ）環状エーテルを有するラジカル重合性化合物、（ｃ）他のラジカル重合性化合物を溶媒中でラジカル共重合することにより得られる重合体（ただし、前記の一般式（１−ｂ）中のＹは、成分（ｂ）に由来するカチオン重合性基である環状エーテルを有する基を表す。）
（Ｂ−２）分子中に２個以上の環状エーテル類を有する化合物
【０００５】
【発明の実施の形態】
光導波路形成用放射線硬化性組成物
（Ａ）成分
本発明に用いられる共重合体（Ａ）は、次の２通りの方法で得ることができる。
▲１▼（ａ）カルボキシル基を有するラジカル重合性化合物、（ｂ）環状エーテルを有するラジカル重合性化合物、（ｃ）他のラジカル重合性化合物を溶媒中でラジカル共重合することにより得ることができる。
▲２▼（ａ）カルボキシル基を有するラジカル重合性化合物、（ｃ）他のラジカル重合性化合物を溶媒中でラジカル共重合した後、（ｄ）反応性官能基を有するラジカル重合性化合物を、重合物側鎖のカルボキシル基の一部に付加させることにより得ることができる。
前記カルボキシル基を有するラジカル重合性化合物（ａ）としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸；マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸などのジカルボン酸；２−サクシノロイルエチルメタクリレート、２−マレイノロイルエチルメタクリレート、２−ヘキサヒドロフタロイルエチルメタクリレートなどのカルボキシル基およびエステル結合を有するメタクリル酸誘導体などが使用できる。これらの化合物は単独、もしくは２種以上を組み合わせて使用できる。これらの中ではアクリル酸、メタクリル酸、２−ヘキサヒドロフタロイルエチルメタクリレートが好ましく、さらに好ましくはアクリル酸やメタクリル酸である。
【０００６】
共重合体（Ａ）中に占めるカルボニル基を有するラジカル重合性化合物の割合は５〜５０重量％であり、好ましくは１０〜４０重量％である。５重量％未満であると、本組成物を光照射によって硬化させアルカリ現像処理を施した場合に溶解しにくくなり、光導波路のコア部分として用いた場合、設計どおりのコア形状が得られず、十分な伝送特性が得られない。逆に５０重量％を超えても、設計どおりの形状のものが得られない。
前記環状エーテルを置換基に有するラジカル重合性化合物（ｂ）としては、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−ｎ−プロピルグリシジル（メタ）アクリレート、α−ｎ−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、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート、（２−エチル−２−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（２−メチル−２−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、２−（２−エチル−２−オキセタニル）エチル（メタ）アクリレート、２−（２−メチル−２−オキセタニル）エチル（メタ）アクリレート、３−（２−エチル−２−オキセタニル）プロピル（メタ）アクリレート、３−（２−メチル−２−オキセタニル）プロピル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類、
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、α-メチル-o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,4-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,5-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,6-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,4-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,5-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,6-トリグリシジルオキシメチルスチレン、3,4,5-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,4,6-トリグリシジルオキシメチルスチレン等のスチレン類などが挙げられる。
これらのうち、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート、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、p-ビニルベンジルグリシジルエーテルなどが好ましく用いられる。
【０００７】
前記他のラジカル重合性化合物（ｃ）は、主として共重合体（Ａ）の機械的特性や屈折率を適度にコントロールする目的で使用する。ここで、「他の」とは、前出のラジカル重合性化合物以外のラジカル重合性化合物の意味である。このような他のラジカル重合性化合物（ｃ）としては、好ましくは（メタ）アクリル酸アルキルエステル類、（メタ）アクリル酸アリールエステル類、ジカルボン酸ジエステル類、芳香族ビニル類、共役ジオレフィン類、ニトリル基含有重合性化合物、塩素含有重合性化合物、アミド結合含有重合性化合物、脂肪酸ビニル類などを挙げることができる。具体的には、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸アルキルエステル；フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸アリールエステル；マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチルなどのジカルボン酸ジエステル；スチレン、α−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−メトキシスチレンなどの芳香族ビニル類；１，３−ブタジエン、イソプレン、１，４−ジメチルブタジエンなどの共役ジオレフィン類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル基含有重合性化合物；塩化ビニル、塩化ビニリデンなどの塩素含有重合性化合物；アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアミド結合含有重合性化合物；酢酸ビニルなどの脂肪酸ビニル類を用いることができる。これらの化合物は単独、もしくは２種以上を組み合わせて用いることができ、これらのうち、メチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、スチレン、α−メチルスチレンなどが特に好ましい。
共重合体（Ａ）中に占める他のラジカル重合性化合物の割合は５〜８０重量％であり、好ましくは２０〜７０重量％である。
【０００８】
共重合体（Ａ）を合成する際に用いられる重合溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、エチレングリコール、ジ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類；テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類；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、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、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、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などの多価アルコールのアルキルエーテル類；エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテートなどの多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；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、ジアセトンアルコールなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２−ヒドロキシ−３−メチルブタン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類が挙げられる。これらのうち、環状エーテル類、多価アルコールのアルキルエーテル類、多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類などが好ましい。
【０００９】
また、ラジカル共重合における重合触媒としては、通常のラジカル重合開始剤が使用でき、例えば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；ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ｔ−ブチルペルオキシピバレート、１，１‘−ビス−（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサンなどの有機過酸化物、および過酸化水素などを挙げることができる。過酸化物をラジカル重合開始剤に使用する場合、還元剤を組み合わせてレドックス型の開始剤としてもよい。
【００１０】
方法▲２▼において、共重合体（Ａ）側鎖のカルボキシル基に付加させる、前記反応性官能基を有するラジカル重合性化合物（ｄ）としては、例えばグリリシジル（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−ｎ−プロピルグリシジル（メタ）アクリレート、α−ｎ−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、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート等のエポキシ基を有する（メタ）アクリル酸エステル類、
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、α-メチル-o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,4-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,5-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,6-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,4-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,5-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,6-トリグリシジルオキシメチルスチレン、3,4,5-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,4,6-トリグリシジルオキシメチルスチレン等のエポキシ基を有するスチレン類などが挙げられる。
これらのうち、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート、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、p-ビニルベンジルグリシジルエーテルなどが好ましく用いられる。
【００１１】
付加反応に用いる溶媒としては、共重合体に用いた溶媒と同じものを用いることができる。
付加反応を行う際、熱による重合反応を抑えるために、熱重合禁止剤を添加することができる。このような熱重合禁止剤としては、ピロガロール、ベンゾキノン、ヒドロキノン、メチレンブルー、ｔｅｒｔ−ブチルカテコール、モノベンジルエーテル、メトキシフェノール、アミルキノン、アミロキシヒドロキノン、ｎ−ブチルフェノール、フェノール、ヒドロキノンモノプロピルエーテルなどを挙げることができる。これら化合物の使用量は、共重合体１００重量部に対して好ましくは５重量部以下である。
【００１２】
（２）成分（Ｂ）
分子中に２個以上の重合性反応基を有する化合物（Ｂ）は、熱重合および／または光重合する化合物であり、以下に示されるような化合物を例示することができる。
【００１３】
分子中に２個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物；
（メタ）アクリロイル基、またはビニル基を分子中に２個以上含有する化合物を使用することができる。このような化合物としては、例えば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、１, ４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１, ６−へキサンジオールジ（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、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートジ（メタ）アクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）トリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ（メタ）アクリレート、水添ビスフェノールＡのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルに（メタ）アクリレートを付加させたエポキシ（メタ）アクリレート、ポリオキシアルキレン化ビスフェノールＡのジアクリレート等が挙げられる。さらに分子中に３個以上の（メタ）アクリロイル基を含有する（メタ）アクリレートとしては、３個以上の水酸基を有する多価アルコールに３モル以上の（メタ）アクリル酸がエステル結合した化合物、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、トリメチロールプロパントリオキシエチル（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、主鎖にポリエーテル、ポリエステル、ポリウレタン骨格を有するポリエーテルアクリルオリゴマー、ポリエステルアクリルオリゴマー、ポリウレタンアクリルオリゴマー、あるいはポリエポキシアクリルオリゴマーも使用することができる。
これらの市販品としては、ユピマーＵＶ ＳＡ１００２、ＳＡ２００７（以上、三菱化学製）、ビスコート＃１９５、＃２３０、＃２１５、＃２６０、＃２９５、＃３００、＃３３５ＨＰ、＃３６０、＃４００、＃５４０、＃７００、３ＰＡ、ＧＰＴ（以上、大阪有機化学工業製）、ライトアクリレート４ＥＧ−Ａ、９ＥＧ−Ａ、ＮＰ−Ａ、ＤＣＰ−Ａ、ＢＰ−４ＥＡ、ＢＰ−４ＰＡ、ＰＥ−３Ａ、ＰＥ−４Ａ、ＤＰＥ−６Ａ（以上、共栄社化学製）、ＫＡＹＡＲＡＤ ＭＡＮＤＡ、ＨＸ−２２０、ＨＸ−６２０、Ｒ−５５１、Ｒ−７１２、Ｒ−６０４、Ｒ−６８４、ＰＥＴ−３０、ＧＰＯ−３０３、ＴＭＰＴＡ、ＤＰＨＡ、Ｄ−３１０、Ｄ−３３０、ＤＰＣＡ−２０、−３０、−６０、−１２０（以上、日本化薬製）、アロニックスＭ２０８、Ｍ２１０、Ｍ２１５、Ｍ２２０、Ｍ２４０、Ｍ３０５、Ｍ３０９、Ｍ３１０、Ｍ３１５、Ｍ３２５、Ｍ４００、Ｍ１２００、Ｍ６１００、Ｍ６２００、Ｍ６２５０、Ｍ７１００、Ｍ８０３０、Ｍ８０６０、Ｍ８１００、Ｍ８５３０、Ｍ８５６０、Ｍ９０５０（以上、東亞合成製）、リポキシＶＲ−７７、ＶＲ−６０、ＶＲ−９０（以上、昭和高分子製）、Ｅｂｅｃｒｙｌ８１、８３、６００、６２９、６４５、７４５、７５４、７６７、７０１、７５５、７０５、７７０、８００、８０５、８１０、８３０、４５０、１８３０、１８７０（以上、ダイセルＵＣＢ製）、ビームセット５７５、５５１Ｂ、５０２Ｈ、１０２（以上、荒川化学製）等が挙げられる。
【００１４】
分子中に２個以上の環状エーテル類を有する化合物；
オキシラン化合物、オキセタン化合物、オキソラン化合物などのうち、分子中に２個以上の環状エーテルを有する化合物を使用することができる。
例えばオキシラン化合物類として３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３‘，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビニルシクロヘキセンオキサイド、４−ビニルエポキシシクロヘキサン、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシル−３‘，４’−エポキシ−６‘−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサン）、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールのジ（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）エーテル、エチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）、エポキシ化テトラベンジルアルコール、ラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４‘−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ラクトン変性エポキシ化テトラヒドロベンジルアルコール、シクロヘキセンオキサイド、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡＤジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類；エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの脂肪族多価アルコールに１種または２種以上のアルキレンオキサイドを付加することにより得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル類；脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステル類；脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル類；フェノール、クレゾール、ブチルフェノールまたはこれらにアルキレンオキサイドを付加して得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル類；高級脂肪酸のグリシジルエステル類；エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシ化アマニ油などを挙げることができる。オキセタン化合物として、３，７−ビス（３−オキセタニル）−５−オキサ−ノナン、３，３’−（１，３−（２−メチレニル）プロパンジイルビス（オキシメチレン））ビス−（３−エチルオキセタン）、１，４−ビス〔（３−エチル−３−オキセタニルメトキシ）メチル〕ベンゼン、１，２−ビス［（３−エチル−３−オキセタニルメトキシ）メチル］エタン、１，３−ビス［（３−エチル−３−オキセタニルメトキシ）メチル］プロパン、エチレングリコールビス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、ジシクロペンテニルビス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、トリエチレングリコールビス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、テトラエチレングリコールビス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、トリシクロデカンジイルジメチレン（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、トリメチロールプロパントリス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、１，４−ビス（３−エチル−３−オキセタニルメトキシ）ブタン、１，６−ビス（３−エチル−３−オキセタニルメトキシ）ヘキサン、ペンタエリスリトールトリス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテルなどを例示することができ、これらは１種単独あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】
これらの市販品としては、エポライト４０Ｅ、１００Ｅ、７０Ｐ、１５００ＮＰ、１００ＭＦ、４０００、３００２（以上、共栄社化学製）、セロキサイド２０２１、２０８１、ＧＴ３０１、ＧＴ４０１、エポリードＣＤＭ、ＰＢ３６００、エポフレンドＡ１００５、Ａ１０１０、Ａ１０２０（以上、ダイセル化学製）、デナコール６１１、６１２、５１２、５２１、４１１、４２１、３１３、３２１（以上、ナガセ化成製）等が挙げられる。
また、前記したエチレン性不飽和基、および環状エーテルの両反応性基を分子中にそれぞれ少なくとも１個以上含有する化合物であってもよい。例えば、グリシジル（メタ）アクリレート、ビニルシクロヘキセンオキサイド、４−ビニルエポキシシクロヘキサン、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００１６】
これらの（Ｂ）成分は、単独、または２種以上で用いてもよく、特にエチレン性不飽和基を分子中に２個以上含有する化合物を使用することが好ましい。共重合体（Ａ）１００重量部に対して、好ましくは３０〜１５０重量部、より好ましくは５０〜１３０重量部である。３０重量部未満であると、光導波路を形成する際、目的の導波路形状が得られない場合があり、１５０重量部を超えると、共重合体（Ａ）との相溶性が悪くなり、硬化物表面に膜荒れを生じることがある。
【００１７】
（Ｃ）成分
放射線重合開始剤は、放射線によって前記した（Ｂ）成分を重合しうる活性種を発生できる開始剤である。ここで放射線とは、例えば赤外線、可視光線、紫外線およびＸ線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線を意味する。従って、（Ｃ）成分である放射線重合開始剤を必要とし、必要に応じて、さらに光増感剤を添加する。
放射線重合開始剤としては、光照射により分解してラジカルを発生するもの（放射線ラジカル重合開始剤）、カチオンを発生するもの（放射線カチオン重合開始剤）に大別できる。
放射線ラジカル重合開始剤としては、例えばアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、３−メチルアセトフェノン、４−クロロベンゾフェノン、４，４′−ジメトキシベンゾフェノン、４，４′−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−プロパン−１−オン、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、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シド等が挙げられる。
【００１８】
放射線ラジカル重合開始剤の市販品としては、例えばＩｒｇａｃｕｒｅ１８４、３６９、６５１、５００、８１９、９０７、７８４、２９５９、ＣＧＩ１７００、ＣＧＩ１７５０、ＣＧＩ１１８５０、ＣＧ２４−６１、Ｄａｒｏｃｕｒｌ１１６、１１７３（以上、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）、ＬｕｃｉｒｉｎＴＰＯ、ＴＰＯ−Ｌ（以上、ＢＡＳＦ製）、ユベクリルＰ３６（ＵＣＢ製）等が挙げられる。
放射線カチオン重合開始剤としては、下記一般式（２）で表される構造を有するオニウム塩を挙げることができる。このオニウム塩は、光を受けることによりルイス酸を放出する化合物である。
［Ｒ¹² _a Ｒ¹³ _b Ｒ¹⁴ _c Ｒ¹⁵ _d Ｗ］^+m［ＭＸ_n+m］^-m （２）
〔式中、カチオンはオニウムイオンであり、ＷはＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｏ、Ｉ、Ｂｒ、ＣｌまたはＮ≡Ｎであり、Ｒ¹²、Ｒ¹³、Ｒ¹⁴およびＲ¹⁵は同一または異なる有機基であり、ａ、ｂ、ｃおよびｄはそれぞれ０〜３の整数であって、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）はＷの価数に等しい。Ｍは、ハロゲン化物錯体〔ＭＸ_n+m〕の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏなどである。Ｘは例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン原子であり、ｍはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、ｎはＭの原子価である。〕
一般式（２）においてオニウムイオンの具体例としては、ジフェニルヨードニウム、４−メトキシジフェニルヨードニウム、ビス（４−メチルフェニル）ヨードニウム、ビス（４−tert−ブチルフェニル）ヨードニウム、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウム、トリフェニルスルホニウム、ジフェニル−４−チオフェノキシフェニルスルホニウム、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［４−（ジ（４−（２−ヒドロキシエチル）フェニル）スルホニオ）−フェニル］スルフィド、η⁵−２，４−（シクロペンタジェニル）［１，２，３，４，５，６−η］−（メチルエチル）−ベンゼン］−鉄（１＋）等が挙げられる。
上記一般式（２）中における陰イオン（ＭＸ_n+m）の具体例としては、テトラフルオロボレート（ＢＦ₄ ^-）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ₆ ^-）、ヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ₆ ^-）、ヘキサフルオロアルセネート（ＡｓＦ₆ ^-）、ヘキサクロロアンチモネート（ＳｂＣｌ₆ ^-）などが挙げられる。
【００１９】
放射線カチオン重合開始剤として使用することができるオニウム塩として、前記一般式（２）において、［ＭＸ_n+m］の代わりに一般式：
〔ＭＸ_n（ＯＨ）^-〕 （３）
（ここで、Ｍ、Ｘおよびｎは一般式（２）に関し定義の通りである。）で表される陰イオン、過塩素酸イオン（ＣｌＯ₄ ^-）、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン（ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-）、フルオロスルフォン酸イオン（ＦＳＯ₃ ^-）、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸イオン、トリニトロトルエンスルフォン酸イオンなどの他の陰イオンを有するオニウム塩が挙げられる。
放射線カチオン重合開始剤の市販品としては、例えばＵＶＩ−６９５０、ＵＶＩ−６９７０、ＵＶＩ−６９７４、ＵＶＩ−６９９０（以上、ユニオンカーバイド社）、アデカオプトマーＳＰ−１５０、ＳＰ−１５１、ＳＰ−１７０、ＳＰ−１７１（以上、旭電化工業（株））、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ２６１（以上、チバガイギー社）、ＣＩ−２４８１、ＣＩ−２６２４、ＣＩ−２６３９、ＣＩ−２０６４（以上、日本曹達（株））、ＣＤ−１０１０、ＣＤ−１０１１、ＣＤ−１０１２（以上、サートマー社）、ＤＴＳ−１０２、ＤＴＳ−１０３、ＮＡＴ−１０３、ＮＤＳ−１０３、ＴＰＳ−１０２、ＴＰＳ−１０３、ＭＤＳ−１０３、ＭＰＩ−１０３、ＢＢＩ−１０１、ＢＢＩ−１０２、ＢＢＩ−１０３（以上、みどり化学（株））、Ｄｅｇａｃｕｒｅ Ｋ１２６（デグサ社製）などが挙げられる。
前記の放射線重合開始剤は、１種単独、あるいは２種以上のものを組み合わせて（Ｃ）成分を構成することができる。
【００２０】
本発明の樹脂組成物における（Ｃ）成分の含有割合は、通常０．１〜１０重量％が好ましく、０．２〜５重量％が特に好ましい。（Ｃ）成分の含有割合が０．１重量％未満であると、硬化が十分に進行せず、光導波路の伝送特性で問題を生ずることがある。一方、１０重量％を超えると、開始剤が長期の伝送特性に悪影響を及ぼす可能性がある。
また、放射線硬化性組成物において、上述した放射線重合開始剤と併用して光増感剤を配合することも好ましい。この理由は、光増感剤を併用することにより、光等のエネルギー線をより効果的に吸収することができるためである。
このような光増感剤としては、チオキサントン、ジエチルチオキサントンおよびチオキサントンの誘導体；アントラキノン、ブロムアントラキノンおよびアントラキノンの誘導体；アントラセン、ブロムアントラセンおよびアントラセン誘導体；ペリレンおよびペリレンの誘導体；キサントン、チオキサントンおよびチオキサントンの誘導体；クマリンおよびケトクマリン等を挙げることができる。
これらの光増感剤は、開始剤の種類に応じて適した増感剤を選択する必要がある。
【００２１】
本発明の樹脂組成物には、前記の成分以外に、必要に応じて本発明の樹脂組成物の特性を損なわない範囲で、例えば分子中に１個の重合性反応基を含有する化合物や高分子樹脂、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリクロロプレン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、石油樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、セルロース樹脂、フッ素系ポリマー、シリコーン系ポリマーポリマーを配合することができる。
さらにまた、上記成分以外に必要に応じて各種添加剤として、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、フィラー、無機粒子、老化防止剤、濡れ性改良剤、帯電防止剤等を必要に応じて配合することができる。ここで、酸化防止剤としては、例えばＩｒｇａｎｏｘ１０１０、１０３５、１０７６、１２２２（以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）、Ａｎｔｉｇｅｎｅ Ｐ、３Ｃ、ＦＲ、スミライザー（住友化学工業製）等が挙げられ、紫外線吸収剤としては、例えばＴｉｎｕｖｉｎ Ｐ、２３４、３２０、３２６、３２７、３２８、３２９、２１３（以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）、Ｓｅｅｓｏｒｂ１０２、１０３、１１０、５０１、２０２、７１２、７０４（以上、シプロ化成製）等が挙げられ、光安定剤としては、例えばＴｉｎｕｖｉｎ ２９２、１４４、６２２ＬＤ（以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）、サノールＬＳ７７０（三共製）、Ｓｕｍｉｓｏｒｂ ＴＭ−０６１（住友化学工業製）等が挙げられ、シランカップリング剤としては、例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、市販品として、ＳＨ６０６２、６０３０（以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン製）、ＫＢＥ９０３、６０３、４０３（以上、信越化学工業製）等が挙げられ、塗面改良剤としては、例えばジメチルシロキサンポリエーテル等のシリコーン添加剤が挙げられ、市販品としてはＤＣ−５７、ＤＣ−１９０（以上、ダウコーニング製）、ＳＨ一２８ＰＡ、ＳＨ−２９ＰＡ、ＳＨ−３０ＰＡ、ＳＨ−１９０（以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン製）、ＫＦ３５１、ＫＦ３５２、ＫＦ３５３、ＫＦ３５４（以上、信越化学工業製）、Ｌ−７００、Ｌ−７００２、Ｌ−７５００、ＦＫ−０２４−９０（以上、日本ユニカー製）等が挙げられる。
【００２２】
本発明の樹脂組成物は、さらに（Ｄ）成分として、有機溶媒を含有することが好ましい。有機溶媒を添加することにより、放射線硬化性組成物の保存安定性が向上するとともに、適当な粘度を得ることができるため、均一な厚さを有する光導波路を形成することができる。
有機溶媒の種類としては、本発明の目的、効果を損なわない範囲で選ぶことができるが、通常、大気圧下での沸点が５０〜２００℃の範囲内の値を有する有機化合物であって、各構成成分を均一に溶解させる有機化合物であることが好ましい。具体的には、成分（Ａ）の共重合体を調製する際に使用する有機溶剤を用いることができる。好ましい有機溶剤としては、アルコール類、エーテル類、エステル類、およびケトン類が挙げられ、より好ましい有機溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、トルエン、キシレン、およびメタノールからなる群から選択される少なくとも１つの溶剤が挙げられる。
有機溶媒の含有量は、放射線硬化性組成物の全体量を１００重量部としたときに、１０〜５００重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
かかる有機溶媒の添加量が１０重量部未満となると、放射線硬化性組成物の粘度調整が困難となる場合があるためであり、一方、有機溶媒の添加量が５００重量部を超えると、十分な厚さを有する光導波路等を形成することが困難となる場合があるためである。
【００２３】
なお、光導波路を製造するにあたり、下部クラッド層、コア部分および上部クラッド層の各層を形成する工程を含むとともに、少なくとも一つの工程が、上記放射線硬化性組成物を放射線により硬化させる工程である。
１．放射線硬化性組成物の調製
光導波路を構成する下部クラッド層、コア部分および上部クラッド層を形成するための放射線硬化性組成物、すなわち下層用組成物、コア用組成物および上層用組成物は、それぞれ、上記した硬化性組成物を、常法にしたがって混合撹拌することにより、調製することができる。
また、調製された下層用組成物、コア用組成物および上層用組成物としては、それぞれ、最終的に得られる各部の屈折率の関係が、光導波路に要求される条件を満足するように、互いに異なる放射線硬化性組成物を用いることが好ましい。したがって、（Ａ）、（Ｂ）成分の種類、配合量等を適宜選択することにより、異なる屈折率を有する硬化膜が得られる放射線硬化性組成物とすることができる。そして、屈折率の差が適宜の大きさとなるような二種または三種の放射線硬化性組成物を用い、最も高い屈折率の硬化膜を与える放射線硬化性組成物をコア用組成物とし、他の放射線硬化性組成物を下層用組成物および上層用組成物として用いることが好ましい。
ただし、下層用組成物と上層用組成物とは同一の放射線硬化性組成物であってもよく、通常は同一の組成物であることが、経済的に有利であり、製造管理も容易となることからより好ましい。
また、各放射線硬化性組成物を調製する際に、その粘度を、１〜１０，０００ｃｐｓ（２５℃）の範囲内の値とすることが好ましく、５〜８，０００ｃｐｓ（２５℃）の範囲内の値とすることがより好ましく、１０〜５，０００ｃｐｓ（２５℃）の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、各放射線硬化性組成物の粘度がこれらの範囲外の値となると、取り扱いが困難になったり、均一な塗膜を形成することが困難となる場合があるためである。
なお、放射線硬化性組成物の粘度は、上記組成物や有機溶媒の配合量によって、適宜調整することができる。
【００２４】
以下、図面を適宜参照しながら、本発明の光導波路および光導波路の製造方法に関する実施形態をそれぞれ具体的に説明する。
▲１▼基本的光導波路構成
図１、放射線硬化性組成物を適用して構成した光導波路の基本的構成を示す断面図である。
この図１に示すように、光導波路１０は、紙面に直角方向（奥行き方向）に伸びる基板１２と、この基板１２の表面上に形成された下部クラッド層１３と、この下部クラッド層１３上に形成された、特定の幅を有するコア部分１５と、このコア部分１５を含む下部クラッド層１３上に積層して形成された上部クラッド層１７と、を含んで構成されている。
そして、コア部分１５は、導波路損失が少なくなるように、その側部を含めて、下部クラッド層１３および上部クラッド層１７により被覆してあり、全体として埋設された状態である。
▲２▼厚さおよび幅
以上のような構成の光導波路において、下部クラッド層、上部クラッド層、およびコア部分の厚さはそれぞれ特に制限されるものではないが、例えば、下部クラッド層の厚さを１〜２００μｍ、コア部分の厚さを３〜２００μｍ、上部クラッド層の厚さを１〜２００μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
また、コア部分の幅についても特に限定されるものではないが、例えば、１〜２００μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
▲３▼屈折率
また、コア部分の屈折率を、下部および上部クラッド層のいずれの屈折率よりも大きくすることが必要である。
したがって、波長４００〜１，６００ｎｍの光に対して、コア部分の屈折率を１．４２０〜１．６５０の範囲内の値とするとともに、下部クラッド層および上部クラッド層の屈折率をそれぞれ１．４００〜１．６４８の範囲内の値とすることが好ましい。
また、コア部分の屈折率がクラッド層より大きいことが好ましく、特にコア部分の屈折率が、クラッド層の屈折率よりも少なくとも０．１％大きい値とすることが好ましい。
【００２５】
光導波路の形成方法
光導波路１０は、図２に示すような工程を経て形成される。すなわち、下部クラッド層１３、コア部分１５および上部クラッド層（図示せず。）を、いずれも、それらの層を形成するための放射線硬化性組成物を塗工したのち、放射線硬化することにより形成することが好ましい。
なお、以下の形成例では、下部クラッド層、コア部分および上部クラッド層を、それぞれ硬化後において屈折率が異なる硬化物が得られる放射線硬化性組成物である下層用組成物、コア用組成物、および上層用組成物から形成することを想定して、説明する。
▲１▼基板の準備
まず、図２（ａ）に示すように、平坦な表面を有する基板１２を用意する。この基板１２の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、シリコン基板やガラス基板等を用いることができる。
▲２▼下部クラッド層の形成工程
用意した基板１２の表面に、下部クラッド層１３を形成する工程である。具体的には、図２（ｂ）に示すように、基板１２の表面に、下層用組成物を塗布し、乾燥またはプリベークさせて下層用薄膜を形成する。そして、この下層用薄膜に、放射線を照射することにより硬化させて、下部クラッド層１３を形成することができる。
なお、下部クラッド層１３の形成工程では、薄膜の全面に放射線を照射し、その全体を硬化することが好ましい。
ここで、下層用組成物を塗布方法としては、スピンコート法、ディッピング法、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、グラビア印刷法、シルクスクリーン法、またはインクジェット法等の方法を用いることができる。このうち、特に均一な厚さの下層用薄膜が得られることから、スピンコート法を採用することがより好ましい。
また、下層用組成物のレオロジー特性を塗布方法に適切に対応したものとするために、各種レベリング剤、チクソ付与剤、フィラー、有機溶媒、界面活性剤等を必要に応じて配合することが好ましい。
また、下層用組成物からなる下層用薄膜は、塗布後、有機溶剤などを除去する目的で５０〜２００℃の温度でプリベークすることが好ましい。
なお、下部クラッド層の形成工程における塗布方法や、レオロジー特性の改良等については、後述するコア部分の形成工程や、上部クラッド層の形成工程においてもあてはまる内容である。
また、下部クラッド層を形成する際の放射線の照射量についても、特に制限されるものでは無いが、波長２００〜４５０ｎｍ、照度１〜５００ｍＷ／ｃｍ2の放射線を、照射量が１０〜５，０００ｍＪ／ｃｍ2となるように照射して、露光することが好ましい。
ここに、照射される放射線の種類としては、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、α線、β線、γ線等を用いることができるが、特に紫外線が好ましい。そして、放射線（紫外線）の照射装置としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプ等を用いることが好ましい。
また、露光後に、塗膜全面が十分硬化するように、さらに加熱処理（以下、「ポストベーク」という。）を行うことが好ましい。この加熱条件は、放射線硬化性樹脂組成物の配合組成、添加剤の種類等により変わるが、通常、３０〜４００℃、好ましくは５０〜３００℃で、例えば５分間〜７２時間の加熱条件とすれば良い。
なお、下部クラッド層の形成工程における放射線の照射量、種類、および放射線（紫外線）の照射装置等については、後述するコア部分の形成工程や、上部クラッド層の形成工程においてもあてはまる内容である。
【００２６】
▲３▼コア部分の形成
次に、この下部クラッド層１３上に、図２（ｃ）に示すように、コア用組成物を塗布し、乾燥またはさらにプリベークさせてコア用薄膜１４を形成する。
その後、図２（ｄ）に示すように、コア用薄膜１４の上面に対して、所定のパターンに従って、例えば所定のラインパターンを有するフォトマスク１９を介して放射線１６の照射を行うことが好ましい。
これにより、放射線が照射された箇所のみが硬化するので、それ以外の未硬化の部分を現像除去することにより、図２（ｅ）に示すように、下部クラッド層１３上に、パターニングされた硬化膜よりなるコア部分１５を形成することができる。
また、コア部分１５を形成するためのコア用薄膜１４に対する放射線１６の照射は、所定のパターンを有するフォトマスク１９に従って行われた後、現像液により未露光部分を現像することにより、未硬化の不要な部分が除去され、これによってコア部分１５が形成される。
このように所定のパターンに従って放射線の照射を行う方法としては、放射線の透過部と非透過部とからなるフォトマスクを用いる方法に限られず、例えば、以下に示すａ〜ｃの方法が挙げられる。
ａ．液晶表示装置と同様の原理を利用した、所定のパターンに従って放射線透過領域と放射線不透過領域とよりなるマスク像を電気光学的に形成する手段を利用する方法。
ｂ．多数の光ファイバーを束ねてなる導光部材を用い、この導光部材における所定のパターンに対応する光ファイバーを介して放射線を照射する方法。
【００２７】
ｃ．レーザ光、あるいはレンズ、ミラー等の集光性光学系により得られる収束性放射線を走査させながら放射線硬化性組成物に照射する方法。
なお、露光後、露光部分の硬化を促進させるために、加熱処理を行ってもよい。その加熱条件は、放射線硬化性組成物の配合組成、添加剤の種類等により変わるが、通常、３０〜２００℃、好ましくは５０〜１５０℃である。
このようにして所定のパターンに従ってパターン露光し、選択的に硬化させた薄膜に対しては、硬化部分と未硬化部分との溶解性の差異を利用して、現像処理することができる。したがって、パターン露光後、未硬化部分を除去するとともに、硬化部分を残存させることにより、結果として、コア部分を形成することができる。
ここで、現像液としては、有機溶媒、あるいは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノナンなどのアルカリ類からなるアルカリ水溶液等を用いることができる。
また、アルカリ水溶性を使用する場合、その濃度を、通常０．０５〜２５重量％、好ましくは０．１〜３．０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。
なお、このようなアルカリ水溶液に、メタノール、エタノールなどの水溶性有機溶媒や界面活性剤などを適当量添加して、現像液として使用することも好ましい。
また、現像時間は、通常３０〜６００秒間であり、また現像方法は液盛り法、ディッピング法、シャワー現像法などの公知の方法を採用することができる。
現像液として有機溶媒を用いた場合はそのまま風乾することにより、また、アルカリ水溶液を用いた場合には流水洗浄を、例えば３０〜９０秒間行い、圧縮空気や圧縮窒素等で風乾させることによって表面上の水分を除去することにより、パターン状被膜が形成される。
【００２８】
次いで、パターニング部をさらに硬化させるために、ホットプレートやオーブンなどの加熱装置により、例えば３０〜４００℃の温度で５〜６００分間ポストベーク処理し、硬化されたコア部分が形成されることになる。
▲４▼上部クラッド層の形成
次いで、コア部分１５が形成された下部クラッド層１３の表面に、上層用組成物を塗布し、乾燥またはプリベークさせて上層用薄膜を形成する。この上層用薄膜に対し、放射線を照射して硬化させることにより、図２に示したように上部クラッド層１７を形成することができる。
また、放射線の照射によって得られる上部クラッド層は、必要に応じて、さらに上述したポストベークすることが好ましい。ポストベークすることにより、硬度および耐熱性に優れた上部クラッド層を得ることができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。各組成物を表１および表２に示す。
［放射線硬化性組成物の調製］
共重合体（Ａ）の調製例１
ドライアイス／メタノール還流器の付いたフラスコを窒素置換した後、重合開始剤として２，２‘−アゾビスイソブチロニトリルを１．３ｇ、有機溶剤として乳酸エチルを５３．８ｇを仕込み、重合開始剤が溶解するまで攪拌した。引き続いて、メタクリル酸６．７ｇ、ジシクロペンタニルメタクリレート１５．７ｇ、スチレン９．０ｇ、およびｎ−ブチルアクリレート１３．５ｇを仕込んだ後、緩やかに攪拌を始めた。その後、溶液の温度を８０℃に上昇させ、この温度で５時間重合を行った。その後、得られた溶液に３，４−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート１０．６ｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．７ｇ、ｐ−メトキシフェノール０．１ｇを添加し、８０℃で８時間攪拌することで、ポリマー中のカルボキシル基の一部にエポシキ基を付加させて、側鎖にアクリル基を有するポリマー溶液を得た。その後、反応生成物を多量のヘキサンに滴下して反応生成物を凝固させた。さらに、この凝固物と同重量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量のヘキサンで再度凝固させた。この再溶解−凝固操作を計３回行った後、得られた凝固物を４０℃で４８時間真空乾燥して、目的とする共重合体Ａ−１を得た。
【００３０】
共重合体（Ａ）の調製例２
ドライアイス／メタノール還流器の付いたフラスコを窒素置換した後、重合開始剤として２，２‘−アゾビスジメチルバレロニトリルを０．４ｇ、有機溶剤として乳酸エチルを５９．８ｇを仕込み、重合開始剤が溶解するまで攪拌した。引き続いて、メタクリル酸８．０ｇ、ジシクロペンタニルメタクリレート１０．０ｇ、メチルメタクリレート１３．９ｇ、およびｎ−ブチルアクリレート８．０ｇを仕込んだ後、緩やかに攪拌を始めた。その後、溶液の温度を７０℃に上昇させ、この温度で５時間重合を行った。その後、得られた溶液に３，４−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート３１．９ｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド２．２ｇ、ｐ−メトキシフェノール０．１ｇを添加し、８０℃で８時間攪拌することで、ポリマー中のカルボキシル基の一部にエポシキ基を付加させて、側鎖にアクリル基を有するポリマー溶液を得た。その後、反応生成物を多量のヘキサンに滴下して反応生成物を凝固させた。さらに、この凝固物と同重量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量のヘキサンで再度凝固させた。この再溶解−凝固操作を計３回行った後、得られた凝固物を４０℃で４８時間真空乾燥して、目的とする共重合体Ａ−２を得た。
【００３１】
共重合体（Ａ）の調製例３
ドライアイス／メタノール還流器の付いたフラスコを窒素置換した後、重合開始剤として２，２‘−アゾビスイソブチロニトリルを１．３ｇ、有機溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテルを５３．８ｇを仕込み、重合開始剤が溶解するまで攪拌した。引き続いて、メタクリル酸６．７ｇ、グリシジルメタクリレート１５．７ｇ、スチレン９．０ｇ、およびｎ−ブチルアクリレート１３．５ｇを仕込んだ後、緩やかに攪拌を始めた。その後、溶液の温度を８０℃に上昇させ、この温度で５時間重合を行った。その後、反応生成物を多量のヘキサンに滴下して反応生成物を凝固させた。さらに、この凝固物と同重量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量のヘキサンで再度凝固させた。この再溶解−凝固操作を計３回行った後、得られた凝固物を４０℃で４８時間真空乾燥し、目的とする共重合体Ａ−３を得た。
【００３２】
共重合体（Ａ）の調製例４
ドライアイス／メタノール還流器の付いたフラスコを窒素置換した後、重合開始剤として２，２‘−アゾビスイソブチロニトリルを１．３ｇ、有機溶剤として乳酸エチルを５３．８ｇを仕込み、重合開始剤が溶解するまで攪拌した。引き続いて、メタクリル酸６．７ｇ、（２−エチル−２−オキセタニル）メチルアクリレート１５．７ｇ、スチレン９．０ｇ、およびｎ−ブチルアクリレート１３．５ｇを仕込んだ後、緩やかに攪拌を始めた。その後、溶液の温度を８０℃に上昇させ、この温度で５時間重合を行った。その後、反応生成物を多量のヘキサンに滴下して反応生成物を凝固させた。さらに、この凝固物と同重量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量のヘキサンで再度凝固させた。この再溶解−凝固操作を計３回行った後、得られた凝固物を４０℃で４８時間真空乾燥し、目的とする共重合体Ａ−４を得た。
【００３３】
共重合体（Ａ）の調製例５
ドライアイス／メタノール還流器の付いたフラスコを窒素置換した後、重合開始剤として２，２‘−アゾビスイソブチロニトリルを１．３ｇ、有機溶剤として乳酸エチルを５３．８ｇを仕込み、重合開始剤が溶解するまで攪拌した。引き続いて、メタクリル酸６．７ｇ、ジシクロペンタニルメタクリレート１５．７ｇ、スチレン９．０ｇ、およびｎ−ブチルアクリレート１３．５ｇを仕込んだ後、緩やかに攪拌を始めた。その後、溶液の温度を８０℃に上昇させ、この温度で５時間重合を行った。その後、得られた溶液に３，４−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート３１．９ｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド２．２ｇ、ｐ−メトキシフェノール０．１ｇを添加し、８０℃で８時間攪拌することで、ポリマー中のカルボキシル基の全てにエポシキ基を付加させて、側鎖にアクリル基を有するポリマー溶液を得た。その後、反応生成物を多量のヘキサンに滴下して反応生成物を凝固させた。さらに、この凝固物と同重量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量のヘキサンで再度凝固させた。この再溶解−凝固操作を計３回行った後、得られた凝固物を４０℃で４８時間真空乾燥して、目的とする共重合体Ａ−５を得た。
【００３４】
共重合体（Ａ）の調製例６
ドライアイス／メタノール還流器の付いたフラスコを窒素置換した後、重合開始剤として２，２‘−アゾビスイソブチロニトリルを１．３ｇ、有機溶剤として乳酸エチルを５３．８ｇを仕込み、重合開始剤が溶解するまで攪拌した。引き続いて、メタクリル酸６．７ｇ、ジシクロペンタニルメタクリレート１５．７ｇ、スチレン９．０ｇ、およびｎ−ブチルアクリレート１３．５ｇを仕込んだ後、緩やかに攪拌を始めた。その後、溶液の温度を８０℃に上昇させ、この温度で５時間重合を行った。その後、反応生成物を多量のヘキサンに滴下して反応生成物を凝固させた。さらに、この凝固物と同重量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量のヘキサンで再度凝固させた。この再溶解−凝固操作を計３回行った後、得られた凝固物を４０℃で４８時間真空乾燥して、目的とする共重合体Ａ−６を得た。
【００３５】
共重合体（Ａ）の調製例７
ドライアイス／メタノール還流器の付いたフラスコを窒素置換した後、重合開始剤として２，２‘−アゾビスジメチルバレロニトリルを０．４ｇ、有機溶剤として乳酸エチルを５９．８ｇを仕込み、重合開始剤が溶解するまで攪拌した。引き続いて、メタクリル酸８．０ｇ、ジシクロペンタニルメタクリレート１０．０ｇ、メチルメタクリレート１３．９ｇ、およびｎ−ブチルアクリレート８．０ｇを仕込んだ後、緩やかに攪拌を始めた。その後、溶液の温度を７０℃に上昇させ、この温度で５時間重合を行った。その後、反応生成物を多量のヘキサンに滴下して反応生成物を凝固させた。さらに、この凝固物と同重量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量のヘキサンで再度凝固させた。この再溶解−凝固操作を計３回行った後、得られた凝固物を４０℃で４８時間真空乾燥して、目的とする共重合体Ａ−７を得た。
【００３６】
放射線硬化性組成物Ｊ−１の調製
上述した共重合体Ａ−１ ３３．０重量部に対し、重合反応性組成物である多官能アクリレート（東亞合成社製、Ｍ８１００）を９．９重量部、トリメチロールプロパントリアクリレートを６．６重量部、放射線ラジカル重合開始剤であるＩｒｇｃｕｒｅ．３６９（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製）を１．０重量部、乳酸エチルを４９．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−１を得た。
【００３７】
放射線硬化性組成物Ｊ−２の調製
上述した共重合体Ａ−２ ２８．３重量部に対し、重合反応性組成物である多官能アクリレート（東亞合成社製、Ｍ８１００）を１７．０重量部、トリメチロールプロパントリアクリレートを１１．３重量部、放射線ラジカル重合開始剤であるＩｒｇｃｕｒｅ．３６９（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製）を１．０重量部、乳酸エチルを４２．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−２を得た。
【００３８】
放射線硬化性組成物Ｊ−３の調製
上述した共重合体Ａ−３ ３３．０重量部に対し、重合反応性組成物である多官能オキシラン化合物（ダイセル化学社製、エポリードＧＴ３０１）を１６．５重量部、放射線カチオン重合開始剤であるＳＰ１７０（旭電化社製）を１．０重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテルを４９．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−３を得た。
【００３９】
放射線硬化性組成物Ｊ−４の調製
上述した共重合体Ａ−４ ３３．０重量部に対し、重合反応性組成物である多官能オキシラン化合物（ダイセル化学社製、エポリードＧＴ３０１）を１６．５重量部、放射線カチオン重合開始剤であるＳＰ１７０（旭電化社製）を１．０重量部、乳酸エチルを４９．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−３を得た。
【００４０】
放射線硬化性組成物Ｊ−５の調製
上述した共重合体Ａ−１ ３５．０重量部に対し、重合反応性組成物であるペンタエリスリトールトリアクリレートを１３．５重量部、放射線ラジカル重合開始剤であるＩｒｇｃｕｒｅ．３６９（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製）を３．０重量部、乳酸エチルを４８．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−５を得た。
【００４１】
放射線硬化性組成物Ｊ−６の調製
上述した共重合体Ａ−１ ３３．０重量部に対し、重合反応性組成物である多官能アクリレート（東亞合成社製、Ｍ８１００）を９．９重量部、トリメチロールプロパントリアクリレートを６．６重量部、放射線ラジカル重合開始剤であるＩｒｇｃｕｒｅ．８１９（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製）を１．０重量部、乳酸エチルを４９．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−６を得た。
【００４２】
放射線硬化性組成物Ｊ−７の調製（比較例）
上述した共重合体Ａ−５ ３３．０重量部に対し、重合反応性組成物である多官能アクリレート（東亞合成社製、Ｍ８１００）を９．９重量部、トリメチロールプロパントリアクリレートを６．６重量部、放射線ラジカル重合開始剤であるＩｒｇｃｕｒｅ．３６９（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製）を１．０重量部、乳酸エチルを４９．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−７を得た。
【００４３】
放射線硬化性組成物Ｊ−８の調製（比較例）
上述した共重合体Ａ−６ ３３．０重量部に対し、重合反応性組成物である多官能アクリレート（東亞合成社製、Ｍ８１００）を９．９重量部、トリメチロールプロパントリアクリレートを６．６重量部、放射線ラジカル重合開始剤であるＩｒｇｃｕｒｅ．３６９（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製）を１．０重量部、乳酸エチルを４９．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−８を得た。
た。
【００４４】
放射線硬化性組成物Ｊ−９の調製（比較例）
上述した共重合体Ａ−７ ２８．３重量部に対し、重合反応性組成物である多官能アクリレート（東亞合成社製、Ｍ８１００）を１７．０重量部、トリメチロールプロパントリアクリレートを１１．３重量部、放射線ラジカル重合開始剤であるＩｒｇｃｕｒｅ．３６９（チバスペシャリティ・ケミカルズ社製）を１．０重量部、乳酸エチルを４２．５重量部添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性組成物Ｊ−９を得た。
【００４５】
［実施例１］
（１）光導波路の形成
▲１▼下部クラッド層の形成
放射線硬化性組成物Ｊ−２をシリコン基板の表面上に、スピンコータで塗布し、ホットプレートを用いて１００℃、１０分間の条件でプリベークした。
次いで、放射線硬化性組成物Ｊ−２からなる塗膜に、波長３６５ｎｍ、照度２０ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３０秒間照射して、放射線硬化させた。そして、この硬化膜を１５０℃、１時間の条件でポストベークをすることにより、厚さ５０μｍの下部クラッド層とした。
▲２▼コア部分の形成
次に、放射線硬化性組成物Ｊ−１を下部クラッド層の上にスピンコータで塗膜を形成し、ホットプレートを用いて１００℃、１０分の条件でプレベークした。その後、放射線硬化性組成物Ｊ−１からなる厚さ５０μｍの塗膜に、幅５０μｍのライン状パターンを有するフォトマスクを介して、波長３６５ｎｍ、照度２０ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３０秒間照射して、塗膜を放射線硬化させた。
次いで、放射線硬化させた塗膜を有する基板を１．０％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液（ＴＭＡＨ）からなる現像液中に浸漬して、塗膜の未露光部を溶解させた。その後、１５０℃、１時間の条件でポストベークを行い、幅５０μｍのライン状パターンを有するコア部分を形成した。
▲３▼上部クラッド層の形成
次いで、コア部分を有する下部クラッド層の上面に、放射線硬化性組成物Ｊ−２をスピンコータで塗布し、ホットプレートを用いて１００℃、１０分の条件でプリベークした。その後、放射線硬化性組成物Ｊ−２からなる塗膜に、波長３６５ｎｍ、照度２０ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３０秒間照射することにより、厚さ５０μｍの上部クラッド層を形成した。
【００４６】
［実施例２〜５、比較例１〜２］
下部クラッド層、コア部分、上部クラッド層を実施例１に記した組成物を用いる代わりに表３に示した組成物を用いる以外はすべて前記した手法と同じ手法により、光導波路を形成した。
【００４７】
（２）光導波路形状の精度
上記した手法により設計したコア形状（高さ５０μｍ×ライン幅５０μｍ）に関して、コア高さ、コア幅ともに５０±５μｍの形状が形成された場合を「○」、それ以上、以下の形状になった場合を「×」とした。
（３）光導波路の伝送損失評価
このようにして得られた下部クラッド層、コア部分および上部クラッド層からなる光導波路について、波長８５０ｎｍの光を一端から入射させた。そして、他端から出射する光量を測定することにより、単位長さ当たりの導波路損失をカットバック法により求めた。
（４）耐溶剤性
このようにして得られた下部クラッド層、コア部分および上部クラッド層からなる光導波路について、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に室温にて２４時間浸漬した後に、塗膜が基板から剥がれない場合を「○」、剥がれた場合を「×」とした。
上記測定の結果を表２に記した。比較例１では、Ｊ−７のコア部分を形成した際、アルカリ現像時に未露光部分がアルカリ現像液に溶解しないため目的のコア形状が得られなかった。そのため、それを用いた光導波路の伝送損失は１ｄＢ／ｃｍ以上の値を示した。また、比較例２では、アルカリ現像後に硬化部に部分的な溶解が生じたため目的の形状が得られなかった。そのためそれを用いた光導波路の損失は１ｄＢ／ｃｍ以上の値を示した。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

【００５０】
【表３】

【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の放射線硬化性組成物を使用することで、きわめて容易に、かつ短時間、高精度に光導波路を成形することができるようになった。また、本発明の放射線硬化性組成物で形成された光導波路は、低い伝送損失が得られることができた。
このように、本発明の光導波路の製造方法によれば、光導波路を効率的に製造することができるようになった。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、光導波路の製造方法の一部工程図である。
【００５３】
【符号の説明】
１０ 光導波路
１２ 基板
１３ 下部クラッド層
１４ コア用薄膜
１５ コア部分
１６ 放射線
１７ 上部クラッド層
１８ リッジ
１９ フォトマスク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation curable composition for forming an optical waveguide, an optical waveguide using the same, and a method for producing the optical waveguide. More specifically, the present invention relates to an optical waveguide having excellent waveguide shape and transmission characteristics corresponding to a target shape, and a method for manufacturing the optical waveguide.
[0002]
[Prior art]
In the multimedia era, optical waveguides are attracting attention as optical transmission media because of the demand for large capacity and high speed information processing in optical communication systems and computers.
A typical example of such an optical waveguide is a silica-based waveguide, which is generally manufactured by the following process.
(1) A lower cladding layer made of a glass film is formed on a silicon substrate by a technique such as a flame deposition method (FHD) or a CVD method.
(2) An inorganic thin film having a high refractive index is formed on the lower clad layer, and the thin film is patterned using a reactive ion etching method (RIE) to form a core portion.
(3) Further, an upper clad layer is formed by a flame deposition method.
However, such a method for manufacturing a silica-based waveguide has problems such as requiring a special manufacturing apparatus and taking a long manufacturing time.
In JP-A 2000-180643, a silicone composition containing a photopolymerizable component is irradiated with a predetermined amount of light to cure a predetermined portion, and develop an unexposed portion to develop a core portion. Have been proposed to manufacture an optical waveguide.
According to the method for producing an optical waveguide using such a photocurable composition, compared to the conventional method for producing a silica-based waveguide, only after developing a predetermined amount of light, development is performed in a short time. And the advantage that an optical waveguide can be manufactured at low cost can be acquired.
However, the above-described method for producing an optical waveguide using the photocurable composition has limitations such as using a special silicone oligomer.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in the background as described above, and radiation capable of forming an optical waveguide having excellent waveguide shape and excellent transmission characteristics using a general-purpose organic material. It is an object of the present invention to provide a curable composition, an optical waveguide using the same, and a method capable of efficiently producing such an optical waveguide.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
(A) The following general formula(1-a), (1-b) and (1-c)Represented byeachConstructionunit(Hereinafter referred to as “copolymer (A)”)
[Chemical 1]

[R¹, R², R^ThreeIs hydrogen or an alkyl group having 1 to 12 carbon chains, X is a group having a carboxyl group, Y is a group having a polymerizable group, and Z is an organic group other than X and Y]
(B) a compound having two or more polymerizable reactive groups in the molecule and (C) a radiation polymerization initiator, and the combination of the component (A) and the component (B) is [I] A radiation curable composition for forming an optical waveguide, which is a combination of (A-1) and (B-1), or [II] a combination of (A-2) and (B-2) below: An optical waveguide formed using the same and a method of manufacturing the optical waveguide are provided.
[I]
(A-1) (a) a radical polymerizable compound having a carboxyl group, (c) after radical copolymerizing another radical polymerizable compound in a solvent, (d) a radical polymerizable compound having a reactive functional group. , A polymer obtained by adding to a part of the carboxyl group of the polymer side chain (however, the above general formula(1-b)Y in the group represents a group having a radical polymerizable group derived from the component (d). )
(B-1) Compound having two or more ethylenically unsaturated groups in the molecule
[II]
(A-2) (a) a radical polymerizable compound having a carboxyl group, (b) a radical polymerizable compound having a cyclic ether, and (c) radical copolymerization of another radical polymerizable compound in a solvent. Polymer (however, the above general formula(1-b)Y in the group represents a group having a cyclic ether which is a cationically polymerizable group derived from the component (b). )
(B-2) Compound having two or more cyclic ethers in the molecule
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Radiation curable composition for optical waveguide formation
(A) component
The copolymer (A) used in the present invention can be obtained by the following two methods.
(1) It can be obtained by radical copolymerizing (a) a radical polymerizable compound having a carboxyl group, (b) a radical polymerizable compound having a cyclic ether, and (c) another radical polymerizable compound in a solvent. .
(2) (a) a radical polymerizable compound having a carboxyl group, (c) radical polymerization of another radical polymerizable compound in a solvent, and (d) polymerizing a radical polymerizable compound having a reactive functional group. It can be obtained by adding to a part of the carboxyl group of the physical side chain.
Examples of the radical polymerizable compound (a) having a carboxyl group include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, and itaconic acid; 2 -Methacrylic acid derivatives having a carboxyl group and an ester bond such as succinoloylethyl methacrylate, 2-malenoloylethyl methacrylate, 2-hexahydrophthaloylethyl methacrylate, and the like can be used. These compounds can be used alone or in combination of two or more. Among these, acrylic acid, methacrylic acid, and 2-hexahydrophthaloylethyl methacrylate are preferable, and acrylic acid and methacrylic acid are more preferable.
[0006]
The ratio of the radically polymerizable compound having a carbonyl group in the copolymer (A) is 5 to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight. When the composition is less than 5% by weight, it becomes difficult to dissolve when the composition is cured by light irradiation and subjected to alkali development, and when used as a core part of an optical waveguide, a core shape as designed cannot be obtained. Sufficient transmission characteristics cannot be obtained. On the other hand, even if it exceeds 50% by weight, a product with the designed shape cannot be obtained.
Examples of the radical polymerizable compound (b) having the cyclic ether as a substituent include glycidyl (meth) acrylate, α-ethylglycidyl (meth) acrylate, α-n-propylglycidyl (meth) acrylate, α-n-butyl. Glycidyl (meth) acrylate, 2-methylglycidyl (meth) acrylate, 2-ethylglycidyl (meth) acrylate, 2-propylglycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxybutyl (meth) acrylate, 3,4-epoxyheptyl (Meth) acrylate, α-ethyl-6,7-epoxyheptyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, (2-ethyl-2-oxetanyl) methyl (meth) acrylate, (2- Methyl-2-oxetanyl) methi (Meth) acrylate, 2- (2-ethyl-2-oxetanyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (2-methyl-2-oxetanyl) ethyl (meth) acrylate, 3- (2-ethyl-2-oxetanyl) (Meth) acrylic acid esters such as propyl (meth) acrylate and 3- (2-methyl-2-oxetanyl) propyl (meth) acrylate,
o-Vinylbenzylglycidyl ether, m-vinylbenzylglycidylether, p-vinylbenzylglycidylether, α-methyl-o-vinylbenzylglycidylether, α-methyl-m-vinylbenzylglycidylether, α-methyl-p-vinyl Benzyl glycidyl ether, 2,3-diglycidyloxymethylstyrene, 2,4-diglycidyloxymethylstyrene, 2,5-diglycidyloxymethylstyrene, 2,6-diglycidyloxymethylstyrene, 2,3,4- Triglycidyloxymethylstyrene, 2,3,5-triglycidyloxymethylstyrene, 2,3,6-triglycidyloxymethylstyrene, 3,4,5-triglycidyloxymethylstyrene, 2,4,6-triglycidyl Examples include styrenes such as oxymethylstyrene.
Of these, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, 2-methylglycidyl (meth) acrylate, p-vinylbenzylglycidyl ether, and the like are preferably used.
[0007]
The other radical polymerizable compound (c) is mainly used for the purpose of appropriately controlling the mechanical properties and refractive index of the copolymer (A). Here, “other” means a radical polymerizable compound other than the above-mentioned radical polymerizable compounds. Such other radically polymerizable compounds (c) are preferably (meth) acrylic acid alkyl esters, (meth) acrylic acid aryl esters, dicarboxylic acid diesters, aromatic vinyls, conjugated diolefins, Examples thereof include nitrile group-containing polymerizable compounds, chlorine-containing polymerizable compounds, amide bond-containing polymerizable compounds, and fatty acid vinyls. Specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, etc. ) Acrylic acid alkyl ester; Phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate and other (meth) acrylic acid aryl esters; Dicarboxylic acid diesters such as diethyl maleate, diethyl fumarate and diethyl itaconate; styrene, α-methylstyrene , M-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, p-methoxystyrene and other aromatic vinyls; conjugated diolefins such as 1,3-butadiene, isoprene and 1,4-dimethylbutadiene, acrylonitrile, methacrylate Nitrile group-containing polymerizable compounds such as nitrile, vinyl chloride, chlorine-containing polymerizable compounds such as vinylidene chloride; to be used may be a fatty acid vinyl such as vinyl acetate; acrylamide, amide bond-containing polymerizable compounds such as methacrylamide. These compounds can be used alone or in combination of two or more, and among these, methyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, styrene, α-methylstyrene and the like are particularly preferable.
The ratio of the other radically polymerizable compound in the copolymer (A) is 5 to 80% by weight, preferably 20 to 70% by weight.
[0008]
Examples of the polymerization solvent used for synthesizing the copolymer (A) include alcohols such as methanol, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; ethylene glycol monomethyl ether and ethylene. Polyhydric alcohols such as glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether of Alkyl ether acetates of polyhydric alcohols such as ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate and propylene glycol ethyl ether acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, Ketones such as cyclohexanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diacetone alcohol; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, 2 -Ethyl hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3-methoxypropio Methyl acid, 3-methoxy ethyl propionate, ethyl 3-ethoxypropionate, esters such as methyl 3-ethoxypropionate and the like. Of these, cyclic ethers, alkyl ethers of polyhydric alcohols, alkyl ether acetates of polyhydric alcohols, ketones, and esters are preferable.
[0009]
Moreover, as a polymerization catalyst in radical copolymerization, a normal radical polymerization initiator can be used, for example, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile). Azo compounds such as 2,2′-azobis- (4-methoxy-2′-dimethylvaleronitrile); benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butylperoxypivalate, 1,1′-bis- (t-butylperoxy) ) Organic peroxides such as cyclohexane, and hydrogen peroxide. When a peroxide is used as a radical polymerization initiator, a redox initiator may be combined with a reducing agent.
[0010]
In the method (2), examples of the radical polymerizable compound (d) having a reactive functional group to be added to the carboxyl group of the side chain of the copolymer (A) include glycidyl (meth) acrylate, α-ethylglycidyl ( (Meth) acrylate, α-n-propylglycidyl (meth) acrylate, α-n-butylglycidyl (meth) acrylate, 2-methylglycidyl (meth) acrylate, 2-ethylglycidyl (meth) acrylate, 2-propylglycidyl (meta) ) Acrylate, 3,4-epoxybutyl (meth) acrylate, 3,4-epoxyheptyl (meth) acrylate, α-ethyl-6,7-epoxyheptyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) (Meth) acrylic having epoxy group such as acrylate Acid esters,
o-Vinylbenzylglycidyl ether, m-vinylbenzylglycidylether, p-vinylbenzylglycidylether, α-methyl-o-vinylbenzylglycidylether, α-methyl-m-vinylbenzylglycidylether, α-methyl-p-vinyl Benzyl glycidyl ether, 2,3-diglycidyloxymethylstyrene, 2,4-diglycidyloxymethylstyrene, 2,5-diglycidyloxymethylstyrene, 2,6-diglycidyloxymethylstyrene, 2,3,4- Triglycidyloxymethylstyrene, 2,3,5-triglycidyloxymethylstyrene, 2,3,6-triglycidyloxymethylstyrene, 3,4,5-triglycidyloxymethylstyrene, 2,4,6-triglycidyl Examples thereof include styrenes having an epoxy group such as oxymethylstyrene.
Of these, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, 2-methylglycidyl (meth) acrylate, p-vinylbenzylglycidyl ether, and the like are preferably used.
[0011]
As the solvent used for the addition reaction, the same solvent as that used for the copolymer can be used.
When performing the addition reaction, a thermal polymerization inhibitor can be added to suppress the polymerization reaction due to heat. Examples of such thermal polymerization inhibitors include pyrogallol, benzoquinone, hydroquinone, methylene blue, tert-butylcatechol, monobenzyl ether, methoxyphenol, amylquinone, amyloxyhydroquinone, n-butylphenol, phenol, hydroquinone monopropyl ether and the like. Can do. The amount of these compounds used is preferably 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the copolymer.
[0012]
(2) Component (B)
The compound (B) having two or more polymerizable reactive groups in the molecule is a compound that undergoes thermal polymerization and / or photopolymerization, and examples thereof include the following compounds.
[0013]
A compound having two or more ethylenically unsaturated groups in the molecule;
A compound containing two or more (meth) acryloyl groups or vinyl groups in the molecule can be used. Examples of such compounds include ethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, and 1,6- Xanthdiol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate di (meth) acrylate, bis (hydroxymethyl) tricyclodecane di (meth) acrylate, ethylene of bisphenol A Di (meth) acrylate of diol, which is an adduct of oxide or propylene oxide, Di (meth) acrylate of diol, which is an adduct of hydrogenated bisphenol A, ethylene oxide or propylene oxide, Examples include epoxy (meth) acrylate obtained by adding (meth) acrylate to diglycidyl ether of spanol A, diacrylate of polyoxyalkylenated bisphenol A, and the like. Furthermore, as the (meth) acrylate containing 3 or more (meth) acryloyl groups in the molecule, a compound in which 3 mol or more (meth) acrylic acid is ester-bonded to a polyhydric alcohol having 3 or more hydroxyl groups, for example, Trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane trioxyethyl (meth) acrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate Etc. In addition, a polyether acrylic oligomer, a polyester acrylic oligomer, a polyurethane acrylic oligomer, or a polyepoxy acrylic oligomer having a polyether, polyester, or polyurethane skeleton in the main chain can also be used.
As these commercial products, Iupimer UV SA1002, SA2007 (above, manufactured by Mitsubishi Chemical), Biscote # 195, # 230, # 215, # 260, # 295, # 300, # 335HP, # 360, # 400, # 540 , # 700, 3PA, GPT (above, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry), Light Acrylate 4EG-A, 9EG-A, NP-A, DCP-A, BP-4EA, BP-4PA, PE-3A, PE-4A , DPE-6A (manufactured by Kyoeisha Chemical), KAYARAD MANDA, HX-220, HX-620, R-551, R-712, R-604, R-684, PET-30, GPO-303, TMPTA, DPHA , D-310, D-330, DPCA-20, -30, -60, -120 (above, manufactured by Nippon Kayaku), Aronix M208 M210, M215, M220, M240, M305, M309, M310, M315, M325, M400, M1200, M6100, M6200, M6250, M7100, M8030, M8060, M8100, M8530, M8560, M9050 (above, manufactured by Toagosei), Lipoxy VR-77, VR-60, VR-90 (above, Showa Polymer), Ebecryl 81, 83, 600, 629, 645, 745, 754, 767, 701, 755, 705, 770, 800, 805, 810 830, 450, 1830, 1870 (manufactured by Daicel UCB), beam sets 575, 551B, 502H, 102 (manufactured by Arakawa Chemical), and the like.
[0014]
Compounds having two or more cyclic ethers in the molecule;
Among oxirane compounds, oxetane compounds, oxolane compounds, etc., compounds having two or more cyclic ethers in the molecule can be used.
For example, as oxirane compounds, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, 2- (3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy) cyclohexane-meta- Dioxane, bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, vinylcyclohexylene oxide, 4-vinylepoxycyclohexane, bis (3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl) adipate, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexyl -3 ', 4'-epoxy-6'-methylcyclohexanecarboxylate, methylenebis (3,4-epoxycyclohexane), dicyclopentadiene diepoxide, di (3,4-epoxycyclohexylme) of ethylene glycol L) ether, ethylene bis (3,4-epoxycyclohexanecarboxylate), epoxidized tetrabenzyl alcohol, lactone-modified 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate, lactone-modified epoxidized tetrahydrobenzyl Alcohol, cyclohexene oxide, bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol F diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol AD diglycidyl ether, brominated bisphenol A diglycidyl ether, brominated bisphenol F diglycidyl ether, brominated bisphenol S diglycidyl ether , Epoxy novolac resin, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ethers Polyglycidyl ethers of polyether polyols obtained by adding one or more alkylene oxides to aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, glycerin; diglycidyl aliphatic long-chain dibasic acids Esters; monoglycidyl ethers of higher aliphatic alcohols; phenol, cresol, butylphenol or obtained by adding alkylene oxide to these And monoglycidyl ethers of polyether alcohols; glycidyl esters of higher fatty acids; epoxidized soybean oil, butyl epoxy stearate, octyl epoxy stearate, epoxidized linseed oil and the like. As the oxetane compound, 3,7-bis (3-oxetanyl) -5-oxa-nonane, 3,3 ′-(1,3- (2-methylenyl) propanediylbis (oxymethylene)) bis- (3-ethyl) Oxetane), 1,4-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] benzene, 1,2-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] ethane, 1,3-bis [( 3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] propane, ethylene glycol bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dicyclopentenyl bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, triethylene glycol bis (3 -Ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, tetraethylene glycol bis (3-ethyl-3-oxe) Nylmethyl) ether, tricyclodecanediyldimethylene (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, trimethylolpropane tris (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 1,4-bis (3-ethyl-3- Oxetanylmethoxy) butane, 1,6-bis (3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) hexane, pentaerythritol tris (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, pentaerythritol tetrakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) An ether etc. can be illustrated and these can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
[0015]
These commercially available products include Epolite 40E, 100E, 70P, 1500NP, 100MF, 4000, 3002 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Celoxide 2021, 2081, GT301, GT401, Eporide CDM, PB3600, Epofriend A1005, A1010, A1020. (Above, manufactured by Daicel Chemical Industries), Denacol 611, 612, 512, 521, 411, 421, 313, 321 (above, manufactured by Nagase Kasei) and the like.
Further, it may be a compound containing at least one of the above-mentioned ethylenically unsaturated groups and cyclic ether both reactive groups in the molecule. Examples include glycidyl (meth) acrylate, vinylcyclohexene oxide, 4-vinylepoxycyclohexane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, and the like.
[0016]
These components (B) may be used alone or in combination of two or more, and it is particularly preferable to use a compound containing two or more ethylenically unsaturated groups in the molecule. Preferably it is 30-150 weight part with respect to 100 weight part of copolymers (A), More preferably, it is 50-130 weight part. If the amount is less than 30 parts by weight, the target waveguide shape may not be obtained when the optical waveguide is formed. If the amount exceeds 150 parts by weight, the compatibility with the copolymer (A) is deteriorated and cured. Film roughness may occur on the surface of objects.
[0017]
(C) component
The radiation polymerization initiator is an initiator that can generate active species capable of polymerizing the component (B) described above by radiation. Here, the radiation means ionizing radiation such as infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X-rays, electron beams, α rays, β rays, and γ rays. Therefore, the radiation polymerization initiator which is (C) component is required, and a photosensitizer is further added as needed.
Radiation polymerization initiators can be broadly classified into those that decompose by light irradiation to generate radicals (radiation radical polymerization initiators) and those that generate cations (radiation cationic polymerization initiators).
Examples of the radiation radical polymerization initiator include acetophenone, acetophenone benzyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, xanthone, fluorenone, benzaldehyde, fluorene, anthraquinone, triphenylamine, carbazole 3-methylacetophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, Michler's ketone, benzoin propyl ether, benzoin ethyl ether, benzyldimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl)- 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, thioxanthone, diethyl Thioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propan-1-one, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, Examples thereof include bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide.
[0018]
Commercially available products of radiation radical polymerization initiators include, for example, Irgacure 184, 369, 651, 500, 819, 907, 784, 2959, CGI 1700, CGI 1750, CGI 11850, CG 24-61, Darocurl 116, 1173 (above, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) ), Lucirin TPO, TPO-L (above, manufactured by BASF), Ubekrill P36 (manufactured by UCB), and the like.
Examples of the radiation cationic polymerization initiator include onium salts having a structure represented by the following general formula (2). This onium salt is a compound that releases a Lewis acid by receiving light.
[R¹² _a R¹³ _b R¹⁴ _c R¹⁵ _d W]^{+ m}[MX_{n + m}]^-m      (2)
[Wherein the cation is an onium ion, W is S, Se, Te, P, As, Sb, Bi, O, I, Br, Cl, or N≡N, and R¹², R¹³, R¹⁴And R¹⁵Are the same or different organic groups, a, b, c and d are each an integer of 0 to 3, and (a + b + c + d) is equal to the valence of W. M is a halide complex [MX_{n + m}], For example, B, P, As, Sb, Fe, Sn, Bi, Al, Ca, In, Ti, Zn, Sc, V, Cr, Mn, Co, etc. . X is a halogen atom such as F, Cl, Br, etc., m is the net charge of the halide complex ion, and n is the valence of M. ]
Specific examples of the onium ion in the general formula (2) include diphenyliodonium, 4-methoxydiphenyliodonium, bis (4-methylphenyl) iodonium, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium, bis (dodecylphenyl) iodonium, Triphenylsulfonium, diphenyl-4-thiophenoxyphenylsulfonium, bis [4- (diphenylsulfonio) -phenyl] sulfide, bis [4- (di (4- (2-hydroxyethyl) phenyl) sulfonio) -phenyl] Sulfide, η^Five-2,4- (cyclopentagenyl) [1,2,3,4,5,6-η]-(methylethyl) -benzene] -iron (1+) and the like.
Anion (MX) in the general formula (2)_{n + m}As a specific example of tetrafluoroborate (BF)_Four ^-), Hexafluorophosphate (PF)₆ ^-), Hexafluoroantimonate (SbF)₆ ^-), Hexafluoroarsenate (AsF)₆ ^-), Hexachloroantimonate (SbCl₆ ^-) And the like.
[0019]
As an onium salt that can be used as a radiation cationic polymerization initiator, in the general formula (2), [MX_{n + m}] Instead of the general formula:
[MX_n(OH)^-] (3)
(Wherein M, X and n are as defined in relation to general formula (2)), an anion, perchlorate ion (ClO_Four ^-), Trifluoromethanesulfonate ion (CF_ThreeSO_Three ^-), Fluorosulfonate ion (FSO)_Three ^-), Onium salts having other anions such as toluene sulfonate ion, trinitrobenzene sulfonate ion, and trinitrotoluene sulfonate ion.
Commercially available products of the radiation cationic polymerization initiator include, for example, UVI-6950, UVI-6970, UVI-6974, UVI-6990 (above, Union Carbide), Adekaoptomer SP-150, SP-151, SP-170, SP-171 (above, Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), Irgacure 261 (above, Ciba Geigy), CI-2481, CI-2624, CI-2639, CI-2064 (above, Nippon Soda Co., Ltd.), CD- 1010, CD-1011, CD-1012 (above, Sartomer), DTS-102, DTS-103, NAT-103, NDS-103, TPS-102, TPS-103, MDS-103, MPI-103, BBI- 101, BBI-102, BBI-103 (above, Midori Chemical Co., Ltd.), Dega ure K126 (manufactured by Degussa), and the like.
The above-mentioned radiation polymerization initiator can constitute the component (C) by one kind alone or in combination of two or more kinds.
[0020]
The content ratio of the component (C) in the resin composition of the present invention is usually preferably from 0.1 to 10% by weight, particularly preferably from 0.2 to 5% by weight. When the content ratio of the component (C) is less than 0.1% by weight, curing does not proceed sufficiently, and a problem may occur in the transmission characteristics of the optical waveguide. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the initiator may adversely affect long-term transmission characteristics.
Moreover, in a radiation curable composition, it is also preferable to mix | blend a photosensitizer together with the radiation polymerization initiator mentioned above. This is because energy rays such as light can be absorbed more effectively by using a photosensitizer together.
Such photosensitizers include thioxanthone, diethylthioxanthone and thioxanthone derivatives; anthraquinone, bromoanthraquinone and anthraquinone derivatives; anthracene, bromoanthracene and anthracene derivatives; perylene and perylene derivatives; xanthone, thioxanthone and thioxanthone derivatives; Examples thereof include coumarin and ketocoumarin.
For these photosensitizers, it is necessary to select a suitable sensitizer according to the type of the initiator.
[0021]
In the resin composition of the present invention, in addition to the above-mentioned components, for example, a compound containing one polymerizable reactive group in the molecule or a high molecular weight as long as the characteristics of the resin composition of the present invention are not impaired. Molecular resin such as epoxy resin, acrylic resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyurethane resin, polybutadiene resin, polychloroprene resin, polyether resin, polyester resin, styrene-butadiene block copolymer, petroleum resin, xylene resin, ketone Resin, cellulose resin, fluorine-based polymer, and silicone-based polymer polymer can be blended.
Furthermore, in addition to the above components, various additives as necessary include, for example, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, silane coupling agents, coating surface improvers, thermal polymerization inhibitors, leveling agents, surfactants. Colorants, storage stabilizers, plasticizers, lubricants, fillers, inorganic particles, anti-aging agents, wettability improvers, antistatic agents and the like can be blended as necessary. Here, examples of the antioxidant include Irganox 1010, 1035, 1076, 1222 (above, manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Antigene P, 3C, FR, and a smizer (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), and ultraviolet absorbers. For example, Tinuvin P, 234, 320, 326, 327, 328, 329, 213 (above, manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Seesorb 102, 103, 110, 501, 202, 712, 704 (above, made by Sipro Chemical) Examples of the light stabilizer include Tinuvin 292, 144, 622LD (manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Sanol LS770 (manufactured by Sankyo), Sumisorb TM-061 (manufactured by Sumitomo Chemical), and the like. And Examples of the coupling agent include γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and commercially available products such as SH6062, 6030 (above, Toray Dow Corning Silicone). ), KBE903, 603, 403 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and the like. Examples of the coating surface improver include silicone additives such as dimethylsiloxane polyether, and commercially available products include DC-57, DC-190 (above, manufactured by Dow Corning), SH-28PA, SH-29PA, SH-30PA, SH-190 (above, made by Toray Dow Corning Silicone), KF351, KF352, KF353, KF354 (above, Shin-Etsu Chemical) Industrial)), L-700, L-7002, L -7500, FK-024-90 (manufactured by Nihon Unicar) and the like.
[0022]
The resin composition of the present invention preferably further contains an organic solvent as the component (D). By adding an organic solvent, the storage stability of the radiation curable composition is improved and an appropriate viscosity can be obtained, so that an optical waveguide having a uniform thickness can be formed.
The type of organic solvent can be selected within a range that does not impair the purpose and effect of the present invention, but is usually an organic compound having a boiling point in the range of 50 to 200 ° C. under atmospheric pressure, An organic compound that uniformly dissolves each constituent component is preferable. Specifically, the organic solvent used when preparing the copolymer of the component (A) can be used. Preferred organic solvents include alcohols, ethers, esters, and ketones, and more preferred organic solvents include propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, toluene, xylene, and There may be mentioned at least one solvent selected from the group consisting of methanol.
The content of the organic solvent is preferably set to a value in the range of 10 to 500 parts by weight when the total amount of the radiation curable composition is 100 parts by weight.
If the amount of the organic solvent added is less than 10 parts by weight, it may be difficult to adjust the viscosity of the radiation curable composition. On the other hand, if the amount of the organic solvent added exceeds 500 parts by weight, sufficient. This is because it may be difficult to form an optical waveguide having a thickness.
[0023]
In manufacturing the optical waveguide, the process includes forming a lower clad layer, a core portion, and an upper clad layer, and at least one process is a process of curing the radiation curable composition with radiation.
1. Preparation of radiation curable composition
The radiation curable composition for forming the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer constituting the optical waveguide, that is, the lower layer composition, the core composition, and the upper layer composition are respectively curable compositions described above. The product can be prepared by mixing and stirring according to a conventional method.
Further, as the prepared composition for the lower layer, the composition for the core and the composition for the upper layer, respectively, so that the refractive index relationship of each part finally obtained satisfies the conditions required for the optical waveguide, It is preferable to use different radiation-curable compositions. Therefore, it can be set as the radiation-curable composition from which the cured film which has a different refractive index is obtained by selecting suitably the kind, compounding quantity, etc. of (A) and (B) component. Then, using two or three types of radiation curable compositions with a difference in refractive index of an appropriate size, the radiation curable composition that gives the cured film with the highest refractive index is used as the core composition, It is preferable to use the radiation curable composition as the lower layer composition and the upper layer composition.
However, the lower layer composition and the upper layer composition may be the same radiation-curable composition, and it is economically advantageous that the same composition is usually the same, and production management is also facilitated. This is more preferable.
Moreover, when preparing each radiation curable composition, it is preferable to make the viscosity into the value within the range of 1-10,000 cps (25 degreeC), and within the range of 5-8,000 cps (25 degreeC). More preferably, the value is more preferably in the range of 10 to 5,000 cps (25 ° C.).
This is because, when the viscosity of each radiation curable composition is a value outside these ranges, it may be difficult to handle or it may be difficult to form a uniform coating film.
In addition, the viscosity of a radiation curable composition can be suitably adjusted with the compounding quantity of the said composition and organic solvent.
[0024]
Embodiments relating to the optical waveguide and the method for manufacturing the optical waveguide of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings as appropriate.
(1) Basic optical waveguide configuration
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of an optical waveguide configured by applying a radiation curable composition.
As shown in FIG. 1, the optical waveguide 10 includes a substrate 12 extending in a direction perpendicular to the paper surface (depth direction), a lower cladding layer 13 formed on the surface of the substrate 12, and the lower cladding layer 13. The formed core portion 15 having a specific width and the upper clad layer 17 formed by being laminated on the lower clad layer 13 including the core portion 15 are configured.
The core portion 15 is covered with the lower clad layer 13 and the upper clad layer 17 so as to reduce the waveguide loss, and is buried as a whole.
(2) Thickness and width
In the optical waveguide configured as described above, the thicknesses of the lower cladding layer, the upper cladding layer, and the core portion are not particularly limited. For example, the thickness of the lower cladding layer is 1 to 200 μm, and the core portion Preferably, the thickness of the upper cladding layer is set to a value within the range of 1 to 200 μm.
Further, the width of the core portion is not particularly limited, but for example, a value in the range of 1 to 200 μm is preferable.
(3) Refractive index
Further, it is necessary to make the refractive index of the core portion larger than any of the refractive indexes of the lower and upper clad layers.
Accordingly, the refractive index of the core portion is set to a value in the range of 1.420 to 1.650 for light having a wavelength of 400 to 1,600 nm, and the refractive indexes of the lower cladding layer and the upper cladding layer are set to 1. A value in the range of 400 to 1.648 is preferable.
Further, the refractive index of the core portion is preferably larger than that of the cladding layer, and in particular, the refractive index of the core portion is preferably set to a value at least 0.1% larger than the refractive index of the cladding layer.
[0025]
Method for forming optical waveguide
The optical waveguide 10 is formed through a process as shown in FIG. That is, the lower clad layer 13, the core portion 15 and the upper clad layer (not shown) are all formed by applying a radiation curable composition for forming these layers, followed by radiation curing. It is preferable to do.
In the following formation examples, the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer are each a composition for a lower layer, a composition for a core, which is a radiation curable composition from which a cured product having a different refractive index is obtained after curing. It will be explained assuming that it is formed from the upper layer composition.
(1) Board preparation
First, as shown in FIG. 2A, a substrate 12 having a flat surface is prepared. The type of the substrate 12 is not particularly limited. For example, a silicon substrate or a glass substrate can be used.
(2) Lower clad layer formation process
In this step, the lower clad layer 13 is formed on the surface of the prepared substrate 12. Specifically, as shown in FIG. 2B, the lower layer composition is applied to the surface of the substrate 12 and dried or prebaked to form a lower layer thin film. The lower clad layer 13 can be formed by curing the lower layer thin film by irradiating with radiation.
In the step of forming the lower clad layer 13, it is preferable to irradiate the entire surface of the thin film and harden the whole.
Here, as a method for applying the lower layer composition, a spin coating method, a dipping method, a spray method, a bar coating method, a roll coating method, a curtain coating method, a gravure printing method, a silk screen method, an ink jet method, or the like can be used. Can be used. Among these, it is more preferable to employ the spin coat method because a thin film for a lower layer having a uniform thickness can be obtained.
Further, in order to appropriately correspond to the coating method with the rheological properties of the lower layer composition, various leveling agents, thixotropic agents, fillers, organic solvents, surfactants and the like are preferably blended as necessary. .
Moreover, it is preferable to pre-bake the thin film for lower layers which consists of a composition for lower layers at the temperature of 50-200 degreeC for the purpose of removing an organic solvent etc. after application | coating.
Note that the coating method in the lower clad layer forming step, the improvement of rheological characteristics, and the like are also applicable to the core step forming step and the upper clad layer forming step described later.
Also, the radiation dose when forming the lower cladding layer is not particularly limited, but radiation with a wavelength of 200 to 450 nm and an illuminance of 1 to 500 mW / cm 2 is applied at a dose of 10 to 5,000 mJ / cm 2. It is preferable to perform exposure by irradiating so as to be cm 2.
Here, visible light, ultraviolet light, infrared light, X-rays, α-rays, β-rays, γ-rays, and the like can be used as the type of radiation to be irradiated, and ultraviolet light is particularly preferable. For example, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or an excimer lamp is preferably used as a radiation (ultraviolet) irradiation device.
Further, it is preferable to further perform a heat treatment (hereinafter referred to as “post-bake”) so that the entire surface of the coating film is sufficiently cured after exposure. This heating condition varies depending on the blending composition of the radiation curable resin composition, the type of additive, and the like, but is usually 30 to 400 ° C., preferably 50 to 300 ° C., for example, for 5 minutes to 72 hours. It ’s fine.
Note that the radiation dose, type, and radiation (ultraviolet) irradiation device in the lower clad layer forming step are also applicable to the core portion forming step and the upper clad layer forming step, which will be described later.
[0026]
(3) Formation of core part
Next, as shown in FIG. 2C, the core composition is applied on the lower clad layer 13 and dried or further pre-baked to form the core thin film 14.
Thereafter, as shown in FIG. 2D, it is preferable to irradiate the upper surface of the core thin film 14 with radiation 16 through a photomask 19 having a predetermined line pattern, for example, according to a predetermined pattern.
As a result, only the portion irradiated with the radiation is cured, so that the uncured portion other than that is developed and removed, so that the cured material patterned on the lower cladding layer 13 as shown in FIG. A core portion 15 made of a film can be formed.
In addition, irradiation of the radiation 16 to the core thin film 14 for forming the core portion 15 is performed according to a photomask 19 having a predetermined pattern, and then the unexposed portion is developed with a developing solution, thereby uncured. Unnecessary portions are removed, whereby the core portion 15 is formed.
Thus, the method of irradiating radiation according to a predetermined pattern is not limited to a method using a photomask composed of a radiation transmitting portion and a non-transmitting portion, and examples thereof include the following methods a to c.
a. A method using electro-optical means for forming a mask image composed of a radiation transmitting region and a radiation non-transmitting region in accordance with a predetermined pattern, using the same principle as that of a liquid crystal display device.
b. A method of using a light guide member formed by bundling a large number of optical fibers and irradiating radiation through the optical fiber corresponding to a predetermined pattern in the light guide member.
[0027]
c. A method of irradiating a radiation curable composition while scanning convergent radiation obtained by a laser beam or a condensing optical system such as a lens or a mirror.
In addition, you may heat-process in order to accelerate | stimulate hardening of an exposed part after exposure. The heating conditions vary depending on the blending composition of the radiation curable composition, the type of additive, and the like, but are usually 30 to 200 ° C, preferably 50 to 150 ° C.
The thin film that has been pattern-exposed and selectively cured in this manner according to a predetermined pattern can be developed using the difference in solubility between the cured portion and the uncured portion. Therefore, after pattern exposure, while removing an uncured part and leaving a cured part, a core part can be formed as a result.
Here, the developer is an organic solvent, or sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine. , Methyldiethylamine, N-methylpyrrolidone, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene An aqueous alkali solution composed of alkalis such as 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonane can be used.
Moreover, when using alkali water solubility, it is preferable to make the density | concentration into the value within the range of 0.05 to 25 weight% normally, Preferably it is 0.1 to 3.0 weight%.
In addition, it is also preferable to add an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol, a surfactant or the like to such an alkaline aqueous solution and use it as a developer.
The developing time is usually 30 to 600 seconds, and a known method such as a liquid piling method, a dipping method, or a shower developing method can be adopted as the developing method.
When an organic solvent is used as the developer, it is air-dried as it is, and when an alkaline aqueous solution is used, it is washed with running water, for example, for 30 to 90 seconds, and then air-dried with compressed air, compressed nitrogen, etc. By removing the moisture, a patterned film is formed.
[0028]
Next, in order to further cure the patterning portion, a cured core portion is formed by post-baking, for example, at a temperature of 30 to 400 ° C. for 5 to 600 minutes using a heating device such as a hot plate or an oven. .
(4) Formation of upper cladding layer
Next, the upper layer composition is applied to the surface of the lower cladding layer 13 on which the core portion 15 is formed, and dried or prebaked to form an upper layer thin film. By applying radiation to the upper layer thin film and curing it, the upper clad layer 17 can be formed as shown in FIG.
The upper clad layer obtained by irradiation with radiation is preferably post-baked as described above, if necessary. By post-baking, an upper cladding layer having excellent hardness and heat resistance can be obtained.
[0029]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Each composition is shown in Tables 1 and 2.
[Preparation of radiation curable composition]
Preparation Example 1 of Copolymer (A)
After replacing the flask equipped with a dry ice / methanol reflux with nitrogen, charge 1.3g of 2,2'-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator and 53.8g of ethyl lactate as an organic solvent to start polymerization. Stir until the agent is dissolved. Subsequently, 6.7 g of methacrylic acid, 15.7 g of dicyclopentanyl methacrylate, 9.0 g of styrene, and 13.5 g of n-butyl acrylate were charged, and then gently stirring was started. Thereafter, the temperature of the solution was raised to 80 ° C., and polymerization was carried out at this temperature for 5 hours. Thereafter, 10.6 g of 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate, 0.7 g of tetrabutylammonium bromide, and 0.1 g of p-methoxyphenol were added to the obtained solution, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours. An epoxy group was added to a part of the carboxyl group to obtain a polymer solution having an acrylic group in the side chain. Thereafter, the reaction product was dropped into a large amount of hexane to solidify the reaction product. Further, it was redissolved in tetrahydrofuran having the same weight as this coagulated product and coagulated again with a large amount of hexane. After performing this re-dissolution-coagulation operation three times in total, the obtained coagulated product was vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours to obtain the desired copolymer A-1.
[0030]
Preparation example 2 of copolymer (A)
A flask equipped with a dry ice / methanol reflux was purged with nitrogen, and then charged with 0.4 g of 2,2′-azobisdimethylvaleronitrile as a polymerization initiator and 59.8 g of ethyl lactate as an organic solvent. Stir until dissolved. Subsequently, 8.0 g of methacrylic acid, 10.0 g of dicyclopentanyl methacrylate, 13.9 g of methyl methacrylate, and 8.0 g of n-butyl acrylate were added, and stirring was started gently. Thereafter, the temperature of the solution was raised to 70 ° C., and polymerization was carried out at this temperature for 5 hours. Thereafter, 31.9 g of 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate, 2.2 g of tetrabutylammonium bromide, and 0.1 g of p-methoxyphenol were added to the obtained solution, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours. An epoxy group was added to a part of the carboxyl group to obtain a polymer solution having an acrylic group in the side chain. Thereafter, the reaction product was dropped into a large amount of hexane to solidify the reaction product. Further, it was redissolved in tetrahydrofuran having the same weight as this coagulated product and coagulated again with a large amount of hexane. After this re-dissolution / coagulation operation was performed three times in total, the obtained coagulated product was vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours to obtain the desired copolymer A-2.
[0031]
Preparation example 3 of copolymer (A)
The flask equipped with a dry ice / methanol reflux was purged with nitrogen, and then charged with 1.3 g of 2,2′-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator and 53.8 g of diethylene glycol dimethyl ether as an organic solvent to initiate polymerization. Stir until the agent is dissolved. Subsequently, 6.7 g of methacrylic acid, 15.7 g of glycidyl methacrylate, 9.0 g of styrene, and 13.5 g of n-butyl acrylate were charged, and then gently stirring was started. Thereafter, the temperature of the solution was raised to 80 ° C., and polymerization was carried out at this temperature for 5 hours. Thereafter, the reaction product was dropped into a large amount of hexane to solidify the reaction product. Further, it was redissolved in tetrahydrofuran having the same weight as this coagulated product and coagulated again with a large amount of hexane. After this re-dissolution-coagulation operation was performed three times in total, the obtained coagulated product was vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours to obtain the desired copolymer A-3.
[0032]
Preparation example 4 of copolymer (A)
After replacing the flask equipped with a dry ice / methanol reflux with nitrogen, charge 1.3g of 2,2'-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator and 53.8g of ethyl lactate as an organic solvent to start polymerization. Stir until the agent is dissolved. Subsequently, 6.7 g of methacrylic acid, 15.7 g of (2-ethyl-2-oxetanyl) methyl acrylate, 9.0 g of styrene, and 13.5 g of n-butyl acrylate were added, and then gently stirred. Thereafter, the temperature of the solution was raised to 80 ° C., and polymerization was carried out at this temperature for 5 hours. Thereafter, the reaction product was dropped into a large amount of hexane to solidify the reaction product. Further, it was redissolved in tetrahydrofuran having the same weight as this coagulated product and coagulated again with a large amount of hexane. After this re-dissolution / coagulation operation was carried out three times in total, the obtained coagulated product was vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours to obtain the desired copolymer A-4.
[0033]
Preparation Example 5 of Copolymer (A)
The flask equipped with a dry ice / methanol reflux was purged with nitrogen, and then charged with 1.3 g of 2,2′-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator and 53.8 g of ethyl lactate as an organic solvent to initiate polymerization. Stir until the agent is dissolved. Subsequently, 6.7 g of methacrylic acid, 15.7 g of dicyclopentanyl methacrylate, 9.0 g of styrene, and 13.5 g of n-butyl acrylate were charged, and then gently stirring was started. Thereafter, the temperature of the solution was raised to 80 ° C., and polymerization was carried out at this temperature for 5 hours. Thereafter, 31.9 g of 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate, 2.2 g of tetrabutylammonium bromide, and 0.1 g of p-methoxyphenol were added to the obtained solution and stirred at 80 ° C. for 8 hours, so that Epoxy groups were added to all of the carboxyl groups to obtain a polymer solution having an acrylic group in the side chain. Thereafter, the reaction product was dropped into a large amount of hexane to solidify the reaction product. Further, it was redissolved in tetrahydrofuran having the same weight as the coagulated product and coagulated again with a large amount of hexane. After this re-dissolution / coagulation operation was performed three times in total, the obtained coagulated product was vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours to obtain the desired copolymer A-5.
[0034]
Preparation Example 6 of Copolymer (A)
After replacing the flask equipped with a dry ice / methanol reflux with nitrogen, charge 1.3g of 2,2'-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator and 53.8g of ethyl lactate as an organic solvent to start polymerization. Stir until the agent is dissolved. Subsequently, 6.7 g of methacrylic acid, 15.7 g of dicyclopentanyl methacrylate, 9.0 g of styrene, and 13.5 g of n-butyl acrylate were charged, and then gently stirring was started. Thereafter, the temperature of the solution was raised to 80 ° C., and polymerization was carried out at this temperature for 5 hours. Thereafter, the reaction product was dropped into a large amount of hexane to solidify the reaction product. Further, it was redissolved in tetrahydrofuran having the same weight as this coagulated product and coagulated again with a large amount of hexane. After this re-dissolution / coagulation operation was performed three times in total, the obtained coagulated product was vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours to obtain the desired copolymer A-6.
[0035]
Preparation Example 7 of Copolymer (A)
After the flask equipped with a dry ice / methanol reflux was purged with nitrogen, 0.4 g of 2,2′-azobisdimethylvaleronitrile as a polymerization initiator and 59.8 g of ethyl lactate as an organic solvent were charged. Stir until dissolved. Subsequently, 8.0 g of methacrylic acid, 10.0 g of dicyclopentanyl methacrylate, 13.9 g of methyl methacrylate, and 8.0 g of n-butyl acrylate were added, and stirring was started gently. Thereafter, the temperature of the solution was raised to 70 ° C., and polymerization was carried out at this temperature for 5 hours. Thereafter, the reaction product was dropped into a large amount of hexane to solidify the reaction product. Further, it was redissolved in tetrahydrofuran having the same weight as this coagulated product and coagulated again with a large amount of hexane. After this re-dissolution / coagulation operation was performed three times in total, the obtained coagulated product was vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours to obtain the desired copolymer A-7.
[0036]
Preparation of radiation curable composition J-1
9.9 parts by weight of polyfunctional acrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M8100) as a polymerization-reactive composition and 6.6 parts of trimethylolpropane triacrylate with respect to 33.0 parts by weight of copolymer A-1 described above. Parts by weight, Irgcure. A radiation curable composition J-1 was obtained by adding 1.0 part by weight of 369 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 49.5 parts by weight of ethyl lactate and mixing them uniformly.
[0037]
Preparation of radiation curable composition J-2
17.0 parts by weight of a polyfunctional acrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M8100) as a polymerization-reactive composition and 11.3 parts by weight of trimethylolpropane triacrylate with respect to 28.3 parts by weight of the copolymer A-2 described above. Parts by weight, Irgcure. A radiation curable composition J-2 was obtained by adding 1.0 part by weight of 369 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 42.5 parts by weight of ethyl lactate and mixing them uniformly.
[0038]
Preparation of radiation curable composition J-3
16.5 parts by weight of a polyfunctional oxirane compound (manufactured by Daicel Chemical Industries, Epolide GT301), which is a polymerization-reactive composition, is a radiation cationic polymerization initiator with respect to 33.0 parts by weight of the copolymer A-3 described above. A radiation curable composition J-3 was obtained by adding 1.0 part by weight of SP170 (Asahi Denka Co., Ltd.) and 49.5 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether and mixing them uniformly.
[0039]
Preparation of radiation curable composition J-4
16.5 parts by weight of a polyfunctional oxirane compound (Daicel Chemical Co., Epolide GT301), which is a polymerization reactive composition, is a radiation cationic polymerization initiator with respect to 33.0 parts by weight of the copolymer A-4 described above. A radiation curable composition J-3 was obtained by adding 1.0 part by weight of SP170 (Asahi Denka Co., Ltd.) and 49.5 parts by weight of ethyl lactate and mixing them uniformly.
[0040]
Preparation of radiation curable composition J-5
13.5 parts by weight of pentaerythritol triacrylate, which is a polymerization-reactive composition, and Irgcur., Which is a radiation radical polymerization initiator, with respect to 35.0 parts by weight of the copolymer A-1 described above. A radiation curable composition J-5 was obtained by adding 3.0 parts by weight of 369 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 48.5 parts by weight of ethyl lactate and mixing them uniformly.
[0041]
Preparation of radiation curable composition J-6
9.9 parts by weight of polyfunctional acrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M8100) as a polymerization-reactive composition and 6.6 parts of trimethylolpropane triacrylate with respect to 33.0 parts by weight of copolymer A-1 described above. Parts by weight, Irgcure. A radiation curable composition J-6 was obtained by adding 1.0 part by weight of 819 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 49.5 parts by weight of ethyl lactate and mixing them uniformly.
[0042]
Preparation of radiation curable composition J-7 (comparative example)
9.9 parts by weight of polyfunctional acrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M8100) as a polymerization-reactive composition and 6.6 parts of trimethylolpropane triacrylate with respect to 33.0 parts by weight of copolymer A-5 described above. Parts by weight, Irgcure. A radiation curable composition J-7 was obtained by adding 1.0 part by weight of 369 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 49.5 parts by weight of ethyl lactate and mixing them uniformly.
[0043]
Preparation of radiation curable composition J-8 (comparative example)
9.9 parts by weight of polyfunctional acrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M8100) as a polymerization-reactive composition and 6.6 parts of trimethylolpropane triacrylate with respect to 33.0 parts by weight of copolymer A-6 described above. Parts by weight, Irgcure. A radiation curable composition J-8 was obtained by adding 1.0 part by weight of 369 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 49.5 parts by weight of ethyl lactate and mixing them uniformly.
It was.
[0044]
Preparation of radiation curable composition J-9 (comparative example)
17.0 parts by weight of a polyfunctional acrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M8100) as a polymerization-reactive composition and 11.3 parts by weight of trimethylolpropane triacrylate with respect to 28.3 parts by weight of the copolymer A-7 described above. Parts by weight, Irgcure. A radiation curable composition J-9 was obtained by adding 1.0 part by weight of 369 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 42.5 parts by weight of ethyl lactate and mixing them uniformly.
[0045]
[Example 1]
(1) Formation of optical waveguide
(1) Formation of lower cladding layer
The radiation curable composition J-2 was applied onto the surface of a silicon substrate with a spin coater, and prebaked using a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes.
Next, the coating film made of the radiation curable composition J-2 was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 20 mW / cm 2 for 30 seconds to be radiation cured. The cured film was post-baked at 150 ° C. for 1 hour to form a lower cladding layer having a thickness of 50 μm.
(2) Formation of core part
Next, the radiation curable composition J-1 was formed on the lower clad layer with a spin coater and prebaked using a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the coating film having a thickness of 50 μm made of the radiation curable composition J-1 was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 20 mW / cm 2 for 30 seconds through a photomask having a line pattern having a width of 50 μm. The coating was radiation cured.
Next, the substrate having the radiation-cured coating film was immersed in a developer composed of 1.0% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (TMAH) to dissolve the unexposed portion of the coating film. Thereafter, post-baking was performed at 150 ° C. for 1 hour to form a core portion having a line pattern having a width of 50 μm.
(3) Formation of upper cladding layer
Next, the radiation curable composition J-2 was applied to the upper surface of the lower clad layer having the core portion with a spin coater, and prebaked at 100 ° C. for 10 minutes using a hot plate. Thereafter, an ultraviolet ray having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 20 mW / cm 2 was irradiated for 30 seconds to the coating film made of the radiation curable composition J-2 to form an upper cladding layer having a thickness of 50 μm.
[0046]
[Examples 2-5, Comparative Examples 1-2]
An optical waveguide was formed by the same method as described above except that the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer were used in place of the composition described in Example 1 and the compositions shown in Table 3 were used.
[0047]
(2) Accuracy of optical waveguide shape
Regarding the core shape designed by the above method (height 50 μm × line width 50 μm), when the shape of both the core height and the core width is 50 ± 5 μm, “○” is given, and the following shape is obtained. The case was set as “x”.
(3) Transmission loss evaluation of optical waveguide
With respect to the optical waveguide composed of the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer thus obtained, light having a wavelength of 850 nm was incident from one end. Then, by measuring the amount of light emitted from the other end, the waveguide loss per unit length was determined by the cutback method.
(4) Solvent resistance
For the optical waveguide composed of the lower clad layer, the core portion and the upper clad layer obtained in this way, after being immersed in tetrahydrofuran (THF) at room temperature for 24 hours, “○” The case where it peeled off was made into "x".
The measurement results are shown in Table 2. In Comparative Example 1, when the core portion of J-7 was formed, the target core shape could not be obtained because the unexposed portion was not dissolved in the alkaline developer during alkali development. Therefore, the transmission loss of the optical waveguide using the same shows a value of 1 dB / cm or more. Moreover, in Comparative Example 2, the target shape was not obtained because partial dissolution occurred in the cured portion after alkali development. Therefore, the loss of the optical waveguide using it showed a value of 1 dB / cm or more.
[0048]
[Table 1]

[0049]
[Table 2]

[0050]
[Table 3]

[0051]
【The invention's effect】
As described above, by using the radiation curable composition of the present invention, an optical waveguide can be formed very easily and with high accuracy in a short time. Moreover, the optical waveguide formed with the radiation-curable composition of the present invention can obtain a low transmission loss.
Thus, according to the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, the optical waveguide can be efficiently manufactured.
[0052]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical waveguide according to the present invention.
FIGS. 2A to 2E are partial process diagrams of a method for manufacturing an optical waveguide. FIGS.
[0053]
[Explanation of symbols]
10 Optical waveguide
12 Substrate
13 Lower cladding layer
14 Thin film for core
15 Core part
16 Radiation
17 Upper cladding layer
18 Ridge
19 Photomask

Claims (5)

(A) A polymer having structural units represented by the following general formulas (1-a), (1-b) and (1-c)

[R ¹ , R ² , R ³ are hydrogen or an alkyl group having 1 to 12 carbon chains, X is a group having a carboxyl group, Y is a group having a polymerizable group, Z is an organic group other than X and Y, is there]
(B) a compound having two or more polymerizable reactive groups in the molecule and (C) a radiation polymerization initiator, and the combination of the component (A) and the component (B) is [I] A radiation curable composition for forming an optical waveguide, which is a combination of (A-1) and (B-1), or [II] a combination of (A-2) and (B-2) below: .
[I]
(A-1) (a) a radical polymerizable compound having a carboxyl group, (c) after radical copolymerizing another radical polymerizable compound in a solvent, (d) a radical polymerizable compound having a reactive functional group. , A polymer obtained by adding to a part of the carboxyl group of the polymer side chain (however, Y in the general formula (1-b ) has a radical polymerizable group derived from the component (d)) Represents a group.)
(B-1) Compound [II] having two or more ethylenically unsaturated groups in the molecule
(A-2) (a) a radical polymerizable compound having a carboxyl group, (b) a radical polymerizable compound having a cyclic ether, and (c) radical copolymerization of another radical polymerizable compound in a solvent. Polymer (However, Y in the general formula (1-b) represents a group having a cyclic ether which is a cationically polymerizable group derived from the component (b).)
(B-2) Compound having two or more cyclic ethers in the molecule   The radiation curable composition for forming an optical waveguide according to claim 1, further comprising an organic solvent as component (D). In the optical waveguide including the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer, at least one of the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer contains the following components (A) to (C), and The combination of the component (A) and the component (B) below is [I] the combination of the following (A-1) and (B-1), or [II] the following (A-2) and (B-2) An optical waveguide comprising a cured product of a radiation curable composition which is a combination of the above.
(A) A polymer having structural units represented by the following general formulas (1-a), (1-b) and (1-c)

[R ¹ , R ² , R ³ are hydrogen or an alkyl group having 1 to 12 carbon chains, X is a group having a carboxyl group, Y is a group having a polymerizable group, Z is an organic group other than X and Y, is there]
(B) Compound having two or more polymerizable reactive groups in the molecule (C) Radiation polymerization initiator [I]
(A-1) (a) a radical polymerizable compound having a carboxyl group, (c) after radical copolymerizing another radical polymerizable compound in a solvent, (d) a radical polymerizable compound having a reactive functional group. , A polymer obtained by adding to a part of the carboxyl group of the polymer side chain (however, Y in the general formula (1-b ) has a radical polymerizable group derived from the component (d)) Represents a group.)
(B-1) Compound [II] having two or more ethylenically unsaturated groups in the molecule
(A-2) (a) a radical polymerizable compound having a carboxyl group, (b) a radical polymerizable compound having a cyclic ether, and (c) radical copolymerization of another radical polymerizable compound in a solvent. Polymer (However, Y in the general formula (1-b) represents a group having a cyclic ether which is a cationically polymerizable group derived from the component (b).)
(B-2) Compound having two or more cyclic ethers in the molecule   4. The light according to claim 3, wherein in each radiation curable composition for constituting the lower clad layer, the core portion and the upper clad layer, the refractive index of the core portion is 0.1% or more larger than that of the clad layer. Waveguide.   In a method of manufacturing an optical waveguide including a lower clad layer, a core portion, and an upper clad layer, the method includes a step of forming the lower clad layer, a step of forming a core portion, and a step of forming an upper clad layer At least one of these steps is a step of forming the radiation curable composition according to claim 1 by radiation curing.

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