JP4696683B2 - Manufacturing method of optical waveguide - Google Patents
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Description
本発明は、光導波路の製造方法に関するものである。 The present invention relates to the production how the optical waveguide.
近年、光通信の分野における光部品として、光分岐結合器(光カプラ)、光合分波器等が開発されており、これらに用いる光導波路型素子が有望視されている。この光導波路型素子(以下単に「光導波路」とも言う)としては、従来の石英系光導波路の他、製造(パターニング)が容易で汎用性に富むポリマー系光導波路があり、最近では後者の開発が盛んに行われている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, optical branching couplers (optical couplers), optical multiplexers / demultiplexers, and the like have been developed as optical components in the field of optical communications, and optical waveguide devices used for these are promising. As this optical waveguide type element (hereinafter also simply referred to as “optical waveguide”), there are polymer optical waveguides that are easy to manufacture (patterning) and are versatile, in addition to conventional quartz optical waveguides. (For example, refer to Patent Document 1).
この光導波路は、一般に、クラッド層用のポリマーを硬化させて下部クラッド層(クラッド部)を形成し、この上に、コア部用のポリマーを硬化させてコア部を形成し、このコア部を覆うように、クラッド層用のポリマーを硬化させて上部クラッド層(クラッド部)を形成して製造される。 This optical waveguide is generally formed by curing a polymer for a cladding layer to form a lower cladding layer (cladding portion), and then curing a polymer for a core portion to form a core portion. The upper cladding layer (cladding portion) is formed by curing the polymer for the cladding layer so as to cover it.
しかしながら、このような方法で製造される光導波路では、次のような問題点がある。1.クラッド部とコア部との間の高い密着性が得られず、高い光伝送性能が得られない。
2.光導波路の形成工程が複雑であり、コア部のパターン形状の設計、選択の自由度が狭い。
3.コア部のパターン形状の精度や寸法精度が悪い。
4.配線パターンと組み合わせた場合に、該配線パターンの設計における自由度が狭い。
However, the optical waveguide manufactured by such a method has the following problems. 1. High adhesion between the clad part and the core part cannot be obtained, and high optical transmission performance cannot be obtained.
2. The optical waveguide formation process is complicated, and the degree of freedom in designing and selecting the pattern shape of the core portion is narrow.
3. The core pattern shape accuracy and dimensional accuracy are poor.
4). When combined with a wiring pattern, the degree of freedom in designing the wiring pattern is narrow.
本発明の目的は、光伝送性能が高く、また、パターン形状の設計の自由度が広く、寸法精度の高いコア部(光路)を簡単な方法で形成することができる光導波路の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention has a high optical transmission performance, also a wide degree of freedom in designing the pattern shape, producing how the optical waveguide can be formed highly core part dimensional accuracy (optical path) in a simple way It is to provide.
このような目的は、下記(1)〜(36)の本発明により達成される。
(1) コア部と、該コア部より屈折率が低いクラッド部とを備えるコア層と、該コア層の少なくとも一方の面に接触して設けられたクラッド層とを有する光導波路の製造方法であって、
クラッド層形成用材料を供給して液状被膜を形成し、該液状被膜が完全に固化または硬化に至らない状態の第1の層を得る第1の工程と、
該第1の層上に、活性放射線の照射により、またはさらに加熱することにより屈折率が変化するコア層形成用材料を供給して液状被膜を形成し、該液状被膜が完全に固化または硬化に至らない状態の第2の層を得て積層体とする第2の工程と、
前記積層体に対して前記活性放射線を選択的に照射したのち、さらに加熱処理を施すことにより、前記第2の層において、前記活性放射線の照射領域と未照射領域との間に屈折率差を生じさせ、これにより、前記照射領域および前記未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部とする第3の工程と、
前記積層体に対して前記加熱処理の温度よりも高い第2の温度で加熱処理を施すことにより、前記第1の層および前記第2の層を一括して完全に固化または硬化に至らしめる第4の工程とを有し、
前記コア層形成用材料は、ポリマーと、該ポリマーと相溶し、かつ、該ポリマーと異なる屈折率を有するモノマーと、前記活性放射線の照射により活性化する第1の物質と、前記モノマーの反応を開始させ得る第2の物質であって、活性化した前記第1の物質の作用により、活性化温度が変化する第2の物質とを含み、
前記第3の工程において、前記積層体に対して、前記活性放射線を照射することにより、前記第2の層の前記照射領域において、前記第1の物質を活性化させるとともに、前記第2の物質の活性化温度を変化させ、
次いで、前記積層体に対して加熱処理を施すことにより、活性化温度が変化していない前記第2の物質または活性化温度が変化した前記第2の物質のいずれか活性化温度の低い方を活性化させ、前記第2の層の前記照射領域または前記活性放射線の未照射領域のいずれかにおいて前記モノマーの反応が進むにつれて、他方の領域から未反応の前記モノマーが集まることに起因して、前記照射領域と前記未照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部とすることを特徴とする光導波路の製造方法。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to ( 36 ) below.
(1) An optical waveguide manufacturing method comprising: a core layer including a core portion, a cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion; and a cladding layer provided in contact with at least one surface of the core layer. There,
Supplying a cladding layer forming material to form a liquid film, and obtaining a first layer in a state where the liquid film does not completely solidify or cure;
On the first layer, a core layer forming material whose refractive index is changed by irradiation with actinic radiation or by further heating is supplied to form a liquid film, and the liquid film is completely solidified or cured. A second step of obtaining a second layer in an unachieved state and forming a laminate;
After selectively irradiating the laminate with the active radiation, the second layer is subjected to a heat treatment , whereby a refractive index difference is generated between the active radiation irradiated region and the non-irradiated region in the second layer. A third step in which one of the irradiated region and the unirradiated region is the core portion and the other is the cladding portion ;
By subjecting the laminate to a heat treatment at a second temperature higher than the temperature of the heat treatment, the first layer and the second layer are collectively solidified or cured at a time. 4 processes,
The core layer forming material includes a polymer, a monomer compatible with the polymer and having a refractive index different from the polymer, a first substance activated by irradiation with the actinic radiation, and a reaction of the monomer. A second substance capable of initiating activation, wherein the activation temperature changes by the action of the activated first substance,
In the third step, the first substance is activated in the irradiation region of the second layer by irradiating the active material with the active radiation, and the second substance Change the activation temperature of
Next, by applying a heat treatment to the laminate, either the second substance whose activation temperature has not changed or the second substance whose activation temperature has changed is the lower of the activation temperature. Due to the activation of the monomer, the unreacted monomer collects from the other region as the reaction of the monomer proceeds in either the irradiated region of the second layer or the non-irradiated region of the active radiation, By generating a refractive index difference between the irradiated region and the unirradiated region, one of the irradiated region and the unirradiated region is used as the core portion, and the other is used as the clad portion. An optical waveguide manufacturing method.
(2) 前記第1の物質は、前記活性放射線の照射に伴って、カチオンと弱配位アニオンとを生じる化合物を含むものであり、前記第2の物質は、前記弱配位アニオンの作用により活性化温度が変化するものである上記(1)に記載の光導波路の製造方法。 ( 2 ) The first substance contains a compound that generates a cation and a weakly coordinating anion upon irradiation with the active radiation, and the second substance is produced by the action of the weakly coordinating anion. The method for manufacturing an optical waveguide according to (1) , wherein the activation temperature is changed.
(3) 前記第2の物質は、活性化した前記第1の物質の作用により活性化温度が低下し、前記加熱処理の温度よりも高い温度での加熱により、前記活性放射線の照射を伴うことなく活性化するものである上記(1)または(2)に記載の光導波路の製造方法。 ( 3 ) The activation temperature of the second substance is lowered by the action of the activated first substance, and the irradiation with the active radiation is accompanied by heating at a temperature higher than the temperature of the heat treatment. The method for producing an optical waveguide according to the above (1) or (2) , wherein the optical waveguide is activated completely.
(4) 前記第2の物質は、下記式Iaで表される化合物を含む上記(3)に記載の光導波路の製造方法。
(E(R)3)2Pd(Q)2 ・・・ (Ia)
[式中、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表す。]
( 4 ) The method for producing an optical waveguide according to ( 3 ), wherein the second substance includes a compound represented by the following formula Ia.
(E (R) 3 ) 2 Pd (Q) 2 ... (Ia)
[Wherein E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15; E represents an element selected from Group 15 of the periodic table; and R represents a hydrogen atom (or One of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate. ]
(5) 前記第2の物質は、下記式Ibで表される化合物を含む上記(3)または(4)に記載の光導波路の製造方法。
[(E(R)3)aPd(Q)(LB)b]p[WCA]r ・・・ (Ib)
[式中、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表し、LBは、ルイス塩基を表し、WCAは、弱配位アニオンを表し、aは、1〜3の整数を表し、bは、0〜2の整数を表し、aとbとの合計は、1〜3であり、pおよびrは、パラジウムカチオンと弱配位アニオンとの電荷のバランスをとる数を表す。]
( 5 ) The method for producing an optical waveguide according to ( 3 ) or ( 4 ), wherein the second substance includes a compound represented by the following formula Ib.
[(E (R) 3 ) a Pd (Q) (LB) b ] p [WCA] r (Ib)
[Wherein E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15; E represents an element selected from Group 15 of the periodic table; and R represents a hydrogen atom (or One of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate, LB represents a Lewis base, WCA Represents a weakly coordinating anion, a represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, the sum of a and b is 1 to 3, p and r are This represents the number that balances the charge between the palladium cation and the weakly coordinated anion. ]
(6) pおよびrは、それぞれ、1または2の整数から選択される上記(5)に記載の光導波路の製造方法。 ( 6 ) The method for manufacturing an optical waveguide according to ( 5 ), wherein p and r are each selected from an integer of 1 or 2.
(7) 前記積層体に対して前記第2の温度での加熱処理を施す工程の後、前記積層体に対して、前記第2の温度よりも高い第3の温度で加熱処理を施す工程を有する上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 7 ) After the step of performing the heat treatment at the second temperature on the laminated body, the step of subjecting the laminated body to a heat treatment at a third temperature higher than the second temperature. The manufacturing method of the optical waveguide in any one of said (1) thru | or (6) which has.
(8) 前記第3の温度は、前記第2の温度より20℃以上高い上記(7)に記載の光導波路の製造方法。 ( 8 ) The method for manufacturing an optical waveguide according to ( 7 ), wherein the third temperature is 20 ° C. or more higher than the second temperature.
(9) 前記モノマーは、架橋性モノマーを含む上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 9 ) The method for producing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 8 ), wherein the monomer includes a crosslinkable monomer.
(10) 前記モノマーは、ノルボルネン系モノマーを主とするものである上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 10 ) The method for producing an optical waveguide according to any one of ( 1 ) to ( 9 ), wherein the monomer is mainly a norbornene-based monomer.
(11) 前記モノマーは、ノルボルネン系モノマーを主とするものであり、前記架橋性モノマーとして、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シランを含むものである上記(10)に記載の光導波路の製造方法。 ( 11 ) The method for producing an optical waveguide according to ( 10 ), wherein the monomer is mainly a norbornene-based monomer, and includes dimethylbis (norbornenemethoxy) silane as the crosslinkable monomer.
(12) 前記ポリマーは、活性化した前記第1の物質の作用により、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基を有し、
前記第3の工程において、前記積層体に対して、前記活性放射線を選択的に照射することにより、前記第2の層の前記照射領域において、前記ポリマーの前記離脱性基が離脱する上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
( 12 ) The polymer has a leaving group capable of leaving at least a part of the molecular structure from the main chain by the action of the activated first substance,
In the third step, by selectively irradiating the laminate with the actinic radiation, the leaving group of the polymer is released in the irradiation region of the second layer ( 1 The manufacturing method of the optical waveguide in any one of ( 11 ) thru | or.
(13) 前記第1の物質は、前記活性放射線の照射に伴って、カチオンと弱配位アニオンとを生じる化合物を含むものであり、前記離脱性基は、前記カチオンの作用により離脱する酸離脱性基である上記(12)に記載の光導波路の製造方法。 ( 13 ) The first substance includes a compound that generates a cation and a weakly coordinating anion upon irradiation with the actinic radiation, and the leaving group is removed by the action of the cation. The manufacturing method of the optical waveguide as described in said ( 12 ) which is a sex group.
(14) 前記コア層形成用材料は、前記活性放射線の照射により活性化する前記第1の物質と、主鎖と該主鎖から分岐し、活性化した前記第1の物質の作用により、分子構造の少なくとも一部が前記主鎖から離脱し得る離脱性基とを有する前記ポリマーとを含み、
前記第3の工程において、前記積層体に対して、前記活性放射線を照射することにより、前記第2の層の前記照射領域において、前記第1の物質を活性化させ、前記ポリマーの前記離脱性基を離脱させて、当該照射領域と前記非照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記非照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部とする上記(1)に記載の光導波路の製造方法。
( 14 ) The core layer-forming material is a molecule formed by the action of the first substance activated by irradiation with the active radiation, the main chain, and the first substance branched and activated from the main chain. and a said polymer at least a portion of the structure has a leaving group that can be detached from the main chain,
In the third step, by irradiating the laminated body with the actinic radiation, the first substance is activated in the irradiation region of the second layer, and the release property of the polymer By separating the group and creating a refractive index difference between the irradiated region and the non-irradiated region, either the irradiated region or the non-irradiated region is used as the core portion, and the other is used as the cladding portion. The manufacturing method of the optical waveguide as described in said ( 1 ).
(15) 前記第1の物質は、前記活性放射線の照射に伴って、カチオンと弱配位アニオンとを生じる化合物を含むものであり、前記離脱性基は、前記カチオンの作用により離脱する酸離脱性基である上記(14)に記載の光導波路の製造方法。 ( 15 ) The first substance includes a compound that generates a cation and a weakly coordinating anion upon irradiation with the actinic radiation, and the leaving group is removed by the action of the cation. The manufacturing method of the optical waveguide as described in said ( 14 ) which is a sex group.
(16) 前記酸離脱性基は、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものである上記(14)または(15)に記載の光導波路の製造方法。 ( 16 ) The light-emitting device according to ( 14 ) or ( 15 ), wherein the acid leaving group has at least one of an -O- structure, an -Si-aryl structure, and an -O-Si- structure. A method for manufacturing a waveguide.
(17) 前記離脱性基は、その離脱により前記ポリマーの屈折率に低下を生じさせるものである上記(14)ないし(16)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 17 ) The method for producing an optical waveguide according to any one of the above ( 14 ) to ( 16 ), wherein the leaving group causes a decrease in the refractive index of the polymer due to the leaving group.
(18) 前記離脱性基は、−Si−ジフェニル構造および−O−Si−ジフェニル構造の少なくとも一方である上記(17)に記載の光導波路の製造方法。 ( 18 ) The method for producing an optical waveguide according to ( 17 ), wherein the leaving group is at least one of a -Si-diphenyl structure and a -O-Si-diphenyl structure.
(19) 前記ポリマーは、ノルボルネン系ポリマーを主とするものである上記(1)ないし(18)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 19 ) The method for producing an optical waveguide according to any one of ( 1 ) to ( 18 ), wherein the polymer is mainly a norbornene-based polymer.
(20) 前記ノルボルネン系ポリマーは、付加重合体である上記(19)に記載の光導波路の製造方法。 ( 20 ) The method for producing an optical waveguide according to ( 19 ), wherein the norbornene-based polymer is an addition polymer.
(21) 前記活性放射線は、200〜450nmの範囲にピーク波長を有するものである上記(1)ないし(20)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 21 ) The method for producing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 20 ), wherein the active radiation has a peak wavelength in a range of 200 to 450 nm.
(22) 前記活性放射線の照射量は、0.1〜9J/cm2である上記(1)ないし(21)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 22 ) The method for producing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 21 ), wherein the irradiation amount of the active radiation is 0.1 to 9 J / cm 2 .
(23) 前記活性放射線は、マスクを介して前記積層体に照射される上記(1)ないし(22)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 23 ) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 22 ), wherein the active radiation is applied to the stacked body through a mask.
(24) 前記第2の層は、さらに、酸化防止剤を含む上記(1)ないし(23)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 24 ) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 23 ), wherein the second layer further includes an antioxidant.
(25) 前記第2の層は、さらに、増感剤を含む上記(1)ないし(24)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 25 ) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 24 ), wherein the second layer further includes a sensitizer.
(26) 前記クラッド層形成用材料は、ポリマーを含有し、
該ポリマーは、ノルボルネン系ポリマーを主とするものである上記(1)ないし(25)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
( 26 ) The cladding layer forming material contains a polymer,
The method for producing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 25 ), wherein the polymer is mainly a norbornene-based polymer.
(27) 前記ノルボルネン系ポリマーは、付加重合体である上記(26)に記載の光導波路の製造方法。 ( 27 ) The method for producing an optical waveguide according to ( 26 ), wherein the norbornene-based polymer is an addition polymer.
(28) 前記ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(26)または(27)に記載の光導波路の製造方法。 ( 28 ) The method for producing an optical waveguide according to the above ( 26 ) or ( 27 ), wherein the norbornene-based polymer contains an alkylnorbornene repeating unit.
(29) 前記ノルボルネン系ポリマーは、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(26)ないし(28)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 29 ) The method for producing an optical waveguide according to any one of ( 26 ) to ( 28 ), wherein the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group.
(30) 前記重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位は、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、(メタ)アクリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、および、アルコキシシリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位のうちの少なくとも1種である上記(29)に記載の光導波路の製造方法。 ( 30 ) The norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group is a norbornene repeating unit having a substituent containing an epoxy group, a norbornene repeating unit having a substituent containing a (meth) acryl group, and The method for producing an optical waveguide according to the above ( 29 ), which is at least one of repeating units of norbornene having a substituent containing an alkoxysilyl group.
(31) 前記ノルボルネン系ポリマーは、その少なくとも一部のものが重合性基において架橋している上記(29)または(30)に記載の光導波路の製造方法。 ( 31 ) The method for producing an optical waveguide according to ( 29 ) or ( 30 ), wherein at least a part of the norbornene-based polymer is crosslinked at a polymerizable group.
(32) 前記ノルボルネン系ポリマーは、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含む上記(29)ないし(31)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 32 ) The method for producing an optical waveguide according to any one of ( 29 ) to ( 31 ), wherein the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group.
(33) 前記ノルボルネン系ポリマーは、その少なくとも一部のものが架橋剤を介して架橋している上記(32)に記載の光導波路の製造方法。 ( 33 ) The method for producing an optical waveguide according to ( 32 ), wherein at least a part of the norbornene-based polymer is crosslinked through a crosslinking agent.
(34) 前記コア層形成用材料の粘度(常温)は、前記クラッド層形成用材料の粘度(常温)より高い上記(1)ないし(33)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 34 ) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 33 ), wherein the viscosity (normal temperature) of the core layer forming material is higher than the viscosity (normal temperature) of the cladding layer forming material.
(35) 前記第3の工程に先立って、前記積層体を乾燥させる工程を有する上記(1)ないし(34)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 35 ) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 34 ), further including a step of drying the stacked body prior to the third step.
(36) 前記第3の工程に先立って、前記第2の層上に、第2のクラッド層形成用材料を供給して液状被膜を形成し、該液状被膜が完全に固化または硬化に至らない状態の第3の層を得て前記積層体とする工程を有する上記(1)ないし(35)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 ( 36 ) Prior to the third step, a liquid film is formed on the second layer by supplying a second clad layer forming material, and the liquid film does not completely solidify or cure. The method for producing an optical waveguide according to any one of (1) to ( 35 ), further including a step of obtaining a third layer in a state to obtain the laminated body.
本発明によれば、コア層(コア部)とクラッド層(クラッド部)との間に高い密着性が得られる。これにより、各部の界面における剥離を防止して、高い光伝送性能を有する光導波路が得られる。 According to the present invention, high adhesion can be obtained between the core layer (core portion) and the clad layer (cladding portion). Thereby, peeling at the interface of each part is prevented, and an optical waveguide having high optical transmission performance can be obtained.
また、本発明によれば、活性放射線の照射という簡単な方法でコア部のパターニングをすることができ、コア部のパターン形状の設計の自由度が広く、しかも寸法精度の高いコア部が得られる。 Further, according to the present invention, the core portion can be patterned by a simple method of irradiation with active radiation, and the core portion having a wide degree of freedom in designing the pattern shape of the core portion and high dimensional accuracy can be obtained. .
また、コア層を所望の材料で構成した場合には、光導波路に応力が作用したり変形が生じたりした場合、特に、繰り返し湾曲変形した場合でも、コア部とクラッド部との層間剥離や、コア部内にマイクロクラックが発生すること等の欠陥が生じ難く、その結果、光導波路の光伝送性能が維持され、耐久性に優れる。 In addition, when the core layer is made of a desired material, when the stress is applied to the optical waveguide or deformation occurs, particularly even when repeatedly curved and deformed, delamination between the core portion and the cladding portion, Defects such as the occurrence of microcracks in the core are unlikely to occur, and as a result, the optical transmission performance of the optical waveguide is maintained and the durability is excellent.
さらに、コア部をノルボルネン系ポリマーを主材料として構成した場合には、前記変形に対し特に強く欠陥が生じ難いという効果が高い他、コア部とクラッド部との屈折率の差をより大きくすることができ、しかも、耐熱性に優れ、その結果、より高性能で耐久性に優れる光導波路が得られる。 Furthermore, when the core part is composed of a norbornene polymer as a main material, the effect of being particularly strong against the deformation and being difficult to cause defects is high, and the difference in refractive index between the core part and the cladding part is made larger. In addition, an optical waveguide having excellent heat resistance and higher performance and durability can be obtained.
また、導体層を形成した場合には、素子への配線が容易であるとともに、素子の種類(端子の設置箇所)等に係わらずそれに適した配線が可能となり、汎用性に富む。しかも、このような導体層による配線回路のパターンは、設計の自由度(例えば、端子の設置箇所の選択の自由度)が広い。 In addition, when the conductor layer is formed, wiring to the element is easy, and wiring suitable for the element is possible regardless of the type of the element (terminal installation location), and the versatility is high. Moreover, such a wiring circuit pattern using a conductor layer has a wide degree of freedom in design (for example, a degree of freedom in selection of a terminal installation location).
このような光導波路や光導波路構造体は、光回路(光導波路のパターン)や電気回路の設計の幅が広く、歩留まりが良く、光伝送性能を高く維持し、信頼性、耐久性に優れ、汎用性に富む。そのため、光導波路や光導波路構造体は、種々の電子部品、電子機器等に対し用いることができる。 Such an optical waveguide or optical waveguide structure has a wide range of optical circuit (optical waveguide pattern) and electrical circuit design, good yield, high optical transmission performance, excellent reliability and durability, Rich in versatility. Therefore, the optical waveguide and the optical waveguide structure can be used for various electronic parts, electronic devices, and the like.
以下、本発明の光導波路の製造方法について添付図面に示す好適実施形態に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the optical waveguide of the present invention is explained in detail based on the suitable embodiment shown in an accompanying drawing.
図1は、光導波路構造体の実施形態を示す斜視図(一部切り欠いて示す)である。 FIG. 1 is a perspective view (partially cut away) showing an embodiment of an optical waveguide structure .
なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」または「上方」とし、下側を「下」または「下方」とする(以下の図において同様である。)。
また、各図は、層の厚さ方向(各図の上下方向)が誇張して描かれている。
In the following description, the upper side in FIG. 1 is “upper” or “upper”, and the lower side is “lower” or “lower” (the same applies to the following drawings).
Each figure is exaggerated in the thickness direction of the layer (the vertical direction in each figure).
図1に示す光導波路構造体9は、光導波路90と、その上面および下面に、それぞれ設けられた導体層901、902とを有し、これら各層が接合されたものである。
The
導体層901、902の構成材料としては、それぞれ、例えば、銅、銅系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金のような各種金属材料、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素含有インジウムスズ酸化物(FTO)のような各種酸化物材料等が挙げられる。 The constituent materials of the conductor layers 901 and 902 are, for example, various metal materials such as copper, copper-based alloy, aluminum, and aluminum-based alloy, indium tin oxide (ITO), and fluorine-containing indium tin oxide (FTO). And various oxide materials.
導体層901、902の平均厚さは、それぞれ、光導波路90の平均厚さの10〜90%程度であるのが好ましく、20〜80%程度であるのがより好ましい。具体的には、導体層901、902の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、3〜100μm程度が好ましく、5〜70μm程度がより好ましい。これにより、光導波路構造体9の可撓性が低下するのを防止しつつ、導体層901、902を導電性に優れたものとすることができる。
The average thicknesses of the conductor layers 901 and 902 are each preferably about 10 to 90% of the average thickness of the
また、図1に示す構成では、導体層901、902は、いずれも、平板状(シート状)をなしている。この場合、導体層901、902の所定のパターンに加工した後、所望の箇所に、光学素子(発光素子、受光素子等)を実装することにより、光学回路と電気回路とを備える複合装置を製造することができる。 Moreover, in the structure shown in FIG. 1, both the conductor layers 901 and 902 have comprised flat form (sheet form). In this case, after processing into a predetermined pattern of the conductor layers 901 and 902, an optical element (light emitting element, light receiving element, etc.) is mounted at a desired location, thereby manufacturing a composite device including an optical circuit and an electric circuit. can do.
なお、導体層901、902は、それぞれ、予めパターニングされたもの(配線)であってもよい。また、必要に応じて、導体層901および902のいずれか一方を省略してもよい。 The conductor layers 901 and 902 may be previously patterned (wiring). Moreover, you may abbreviate | omit either one of the conductor layers 901 and 902 as needed.
また、導体層901、902と光導波路90との間には、任意の目的(例えば、密着性を向上させる目的等)の層が1層または2層以上設けられていてもよい。
Further, between the conductor layers 901 and 902 and the
光導波路90は、図1中下側からクラッド層(下部クラッド層)91、コア層93およびクラッド層(上部クラッド層)92をこの順に積層してなるものであり、コア層93には、所定パターンのコア部94と、このコア部(導波路チャンネル)94に隣接するクラッド部95とが形成されている。
The
コア部94とクラッド部95との屈折率の差は、特に限定されないが、0.3〜5.5%程度が好ましく、特に0.8〜2.2%程度が好ましい。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
The difference in refractive index between the
なお、前記屈折率差とは、コア部94の屈折率をA、クラッド部95の屈折率をBとしたとき、次式で表される。
屈折率差(%)=|A/B−1|×100
The refractive index difference is expressed by the following equation, where A is the refractive index of the
Refractive index difference (%) = | A / B-1 | × 100
また、図1に示す構成では、コア部94は、平面視で直線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等してもよく、その形状は任意である。なお、後述するような光導波路構造体9の製造方法を用いれば、複雑かつ任意の形状のコア部94を容易にかつ寸法精度よく形成することができる。
In the configuration shown in FIG. 1, the
また、コア部94は、その横断面形状が正方形または矩形(長方形)のような四角形をなしている。
The
コア部94の幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、1〜200μm程度であるのが好ましく、5〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜60μm程度であるのがさらに好ましい。
The width and height of the
このコア部94は、クラッド部95に比べて屈折率が高い材料で構成され、また、クラッド層91、92に対しても屈折率が高い材料で構成されている。
The
クラッド層91および92は、それぞれ、コア部94の下部および上部に位置するクラッド部を構成するものである。このような構成により、コア部94は、その外周をクラッド部に囲まれた導光路として機能する。
The clad layers 91 and 92 constitute the clad portions located at the lower part and the upper part of the
クラッド層91、92の平均厚さは、コア層93の平均厚さの0.1〜1.5倍程度であるのが好ましく、0.3〜1.25倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層91、92の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、1〜200μm程度であるのが好ましく、5〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜60μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路90が不要に大型化(圧膜化)するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。
The average thickness of the
なお、クラッド層91、クラッド部95およびクラッド層92の構成材料は、それぞれ、同一(同種)のものでも異なるものでもよいが、これらは、屈折率が同じかまたは近似しているものであるのが好ましい。クラッド層91、92およびコア層93の構成材料の詳細については、後に説明する。
The constituent materials of the clad
光導波路構造体9は、コア部94の材料の光学特性等によっても若干異なり、特に限定されないが、例えば、600〜1550nm程度の波長領域の光を使用したデータ通信において好適に使用される。
The
次に、光導波路構造体9の製造方法の一例について説明する。
<第1の製造方法>
まず、光導波路構造体9の第1の製造方法について説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
<First manufacturing method>
First, the 1st manufacturing method of the
図2〜図7は、それぞれ、光導波路構造体の第1の製造方法の工程例を模式的に示す断面図である。 2-7 is sectional drawing which shows typically the example of a process of the 1st manufacturing method of an optical waveguide structure , respectively.
[1A] まず、支持基板1000上に、クラッド材を含むクラッド層形成用材料(第1のワニス)を塗布して液状被膜を形成し、この液状被膜が完全に固化または硬化に至らない(未固化または未硬化)状態の第1の層1110を得る(図2参照)。
[1A] First, a clad layer forming material (first varnish) including a clad material is applied to the
液状被膜を塗布法で形成する場合、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 When the liquid film is formed by a coating method, examples thereof include a doctor blade method, a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, a curtain coating method, a die coating method, and the like. It is not done.
支持基板1000には、例えば、シリコン基板、二酸化ケイ素基板、ガラス基板、石英基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が用いられる。
As the
第1の層1110の平均厚さは、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましく、15〜65μm程度であるのがさらに好ましい。
The average thickness of the
[2A] 次に、第1の層1110上に、コア層形成用材料(第2のワニス)を前述したのと同様の方法を用いて塗布して液状被膜を形成し、この液状被膜が完全に固化または硬化に至らない(未固化または未硬化)状態の第2の層1120を得る(図3参照)。
[2A] Next, a core layer forming material (second varnish) is applied onto the
第2の層1120の平均厚さは、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、15〜125μm程度であるのがより好ましく、25〜100μm程度であるのがさらに好ましい。
The average thickness of the
コア層形成用材料は、活性放射線の照射により、あるいはさらに加熱することにより屈折率が変化する材料とされる。 The core layer forming material is a material whose refractive index changes by irradiation with active radiation or by further heating.
本実施形態のコア層形成用材料は、ポリマー915と、添加剤920(本実施形態では、少なくともモノマー、助触媒および触媒前駆体を含む)とで構成される光誘発熱現像性材料(PITDM)を含有し、活性放射線の照射および加熱により、ポリマー915中において、モノマーの反応が生じる材料である。
The core layer forming material of this embodiment is a photo-induced heat-developable material (PITDM) composed of a
そして、得られた第2の層1120中では、ポリマー(マトリックス)915は、いずれも、実質的に一様かつランダムに分配され、添加剤920は、ポリマー915内に実質的に一様かつランダムに分散されている。これにより、第2の層1120中には、添加剤920が実質的に一様かつ任意に分散されている。
In the resulting
ポリマー915には、透明性が十分に高く(無色透明であり)、かつ、後述するモノマーと相溶性を有するもの、さらに、その中で後述するようにモノマーが反応(重合反応や架橋反応)可能であり、モノマーが重合した後においても、十分な透明性を有するものが好適に用いられる。
The
ここで、「相溶性を有する」とは、モノマーが少なくとも混和して、コア層形成用材料中や第2の層1120中においてポリマー915と相分離を起こさないことを言う。
Here, “having compatibility” means that the monomer is at least mixed and does not cause phase separation with the
このようなポリマー915としては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体など)用いることができる。
Examples of
これらの中でも、特に、ノルボルネン系樹脂(ノルボルネン系ポリマー)を主とするものが好ましい。ポリマー915としてノルボルネン系ポリマーを用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有するコア層93を得ることができる。
Among these, those mainly composed of norbornene resins (norbornene polymers) are preferable. By using a norbornene-based polymer as the
また、ノルボルネン系ポリマーは、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難いコア層93を得ることができる。
Moreover, since norbornene-type polymer has high hydrophobicity, the
ノルボルネン系ポリマーとしては、単独の繰り返し単位を有するもの(ホモポリマー)、2つ以上のノルボルネン系繰り返し単位を有するもの(コポリマー)のいずれであってもよい。 The norbornene polymer may be either one having a single repeating unit (homopolymer) or one having two or more norbornene repeating units (copolymer).
このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。 Examples of such norbornene-based polymers include (1) addition (co) polymers of norbornene monomers obtained by addition (co) polymerization of norbornene monomers, and (2) norbornene monomers and ethylene or α-olefins. (3) addition polymers such as addition copolymers with norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, and other monomers as required, (4) ring opening of norbornene-type monomers ( A (co) polymer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and ( (Co) polymer hydrogenated resin, (6) ring-opening copolymer of norbornene type monomer and non-conjugated diene or other monomer, and (co) polymerization if necessary And a ring-opening polymer such as a polymer obtained by hydrogenating the body. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.
これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 These norbornene-based polymers include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal).
これらの中でも、ノルボルネン系ポリマーとしては、下記化1(構造式B)で表される少なくとも1個の繰り返し単位を有するもの、すなわち、付加(共)重合体が好ましい。このものは、透明性、耐熱性および可撓性に富むことからも好ましい。 Among these, as the norbornene-based polymer, those having at least one repeating unit represented by the following chemical formula 1 (Structural Formula B), that is, an addition (co) polymer is preferable. This is preferable because it is rich in transparency, heat resistance and flexibility.
かかるノルボルネン系ポリマーは、例えば、後述するノルボルネン系モノマー(後述する化3で表されるノルボルネン系モノマーや、架橋性ノルボルネン系モノマー)を用いることにより好適に合成される。 Such a norbornene polymer is suitably synthesized by using, for example, a norbornene monomer described later (a norbornene monomer represented by Chemical Formula 3 described below or a crosslinkable norbornene monomer).
なお、比較的高い屈折率を有するポリマー915を得るためには、分子構造中に、芳香族環(芳香族基)、窒素原子、臭素原子や塩素原子を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー915が合成(重合)される。一方、比較的低い屈折率を有するポリマー915を得るためには、分子構造中に、アルキル基、フッ素原子やエーテル構造(エーテル基)を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー915が合成(重合)される。
In order to obtain a
比較的高い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーとしては、アラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。かかるノルボルネン系ポリマーは、特に高い屈折率を有する。 As the norbornene-based polymer having a relatively high refractive index, those containing a repeating unit of aralkylnorbornene are preferable. Such norbornene-based polymers have a particularly high refractive index.
アラルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアラルキル基(アリールアルキル基)としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、フルオレニルエチル基、フルオレニルプロピル基等が挙げられるが、ベンジル基やフェニルエチル基が特に好ましい。 Examples of the aralkyl group (arylalkyl group) of the aralkylnorbornene repeating unit include benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, naphthylethyl group, naphthylpropyl group, fluorenylethyl group, fluorene group, and the like. Examples thereof include a nylpropyl group, and a benzyl group and a phenylethyl group are particularly preferable.
かかる繰り返し単位を有するノルボルネン系ポリマーは、極めて高い屈折率を有するものであることから好ましい。 A norbornene-based polymer having such a repeating unit is preferable because it has a very high refractive index.
また、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高いため、かかるノルボルネン系ポリマーを用いることにより、光導波路90に高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。
Further, the norbornene-based polymer preferably contains an alkylnorbornene repeating unit. Since the norbornene-based polymer containing the alkylnorbornene repeating unit has high flexibility, high flexibility (flexibility) can be imparted to the
アルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアルキル基としては、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられるが、ヘキシル基が特に好ましい。なお、これらのアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。 Examples of the alkyl group that the alkylnorbornene repeating unit has include a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group, and a hexyl group is particularly preferable. These alkyl groups may be either linear or branched.
ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマー全体の屈折率が低下するのを防止し、かつ、高い柔軟性を保持することができる。また、かかるノルボルネン系ポリマーは、前述したような波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることから好ましい。 By including the repeating unit of hexyl norbornene, it is possible to prevent the refractive index of the entire norbornene-based polymer from being lowered and to maintain high flexibility. Such a norbornene-based polymer is preferable because of its excellent transmittance with respect to light in the wavelength region as described above (particularly in the wavelength region near 850 nm).
このようなノルボルネン系ポリマーの好ましい具体例としては、ヘキシルノルボルネンのホモポリマー、フェニルエチルノルボルネンのホモポリマー、ベンジルノルボルネンのホモポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとベンジルノルボルネンとのコポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Preferred examples of such norbornene polymers include hexyl norbornene homopolymer, phenylethyl norbornene homopolymer, benzyl norbornene homopolymer, hexyl norbornene and phenylethyl norbornene copolymer, and hexyl norbornene and benzyl norbornene copolymer. However, it is not limited to these.
本実施形態のコア層形成用材料は、添加剤920として、モノマー、助触媒(第1の物質)および触媒前駆体(第2の物質)を含んでいる。 The core layer forming material of this embodiment includes a monomer, a promoter (first substance), and a catalyst precursor (second substance) as the additive 920.
モノマーは、後述する活性放射線に照射により、活性放射線の照射領域において反応して反応物を形成し、この反応物の存在により、第2の層1120において照射領域と、活性放射線の未照射領域とにおいて、屈折率差を生じさせ得るような化合物である。
The monomer reacts with an actinic radiation, which will be described later, to form a reaction product in an irradiation region of the active radiation, and due to the presence of the reaction product, an irradiation region in the
ここで、この反応物としては、モノマーがポリマー(マトリックス)915中で重合して形成されたポリマー(重合体)、ポリマー915同士を架橋する架橋構造、および、ポリマー915に重合してポリマー915から分岐した分岐構造(ブランチポリマーや側鎖(ペンダントグループ))のうちの少なくとも1つが挙げられる。
Here, as this reaction product, a polymer (polymer) formed by polymerizing a monomer in a polymer (matrix) 915, a crosslinked structure that cross-links the
ここで、第2の層1120において、照射領域の屈折率が高くなることが望まれる場合には、比較的低い屈折率を有するポリマー915と、このポリマー915に対して高い屈折率を有するモノマーとが組み合わせて使用され、照射領域の屈折率が低くなることが望まれる場合には、比較的高い屈折率を有するポリマー915と、このポリマー915に対して低い屈折率を有するモノマーとが組み合わせて使用される。
Here, in the
なお、屈折率が「高い」または「低い」とは、屈折率の絶対値を意味するものではなく、ある材料同士の相対的な関係を意味する。 Note that “high” or “low” in the refractive index does not mean the absolute value of the refractive index but means a relative relationship between certain materials.
そして、モノマーの反応(反応物の生成)により、第2の層1120において照射領域の屈折率が低下する場合、当該部分がクラッド部95となり、照射領域の屈折率が上昇する場合、当該部分がコア部94となる。
When the refractive index of the irradiated region in the
このようなモノマーとしては、重合可能な部位を有する化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、ノルボルネン系モノマー、アクリル酸(メタクリル酸)系モノマー、エポキシ系モノマー、スチレン系モノマー等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Such a monomer is not particularly limited as long as it is a compound having a polymerizable site, and examples thereof include norbornene monomers, acrylic acid (methacrylic acid) monomers, epoxy monomers, styrene monomers, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、モノマーとしては、ノルボルネン系モノマーを用いるのが好ましい。ノルボルネン系モノマーを用いることにより、光伝送性能に優れ、かつ、耐熱性および柔軟性に優れるコア層93(光導波路90)が得られる。 Among these, it is preferable to use a norbornene-based monomer as the monomer. By using the norbornene-based monomer, it is possible to obtain the core layer 93 (optical waveguide 90) having excellent optical transmission performance and excellent heat resistance and flexibility.
ここで、ノルボルネン系モノマーとは、下記化2(構造式A)で示されるノルボルネン骨格を少なくとも1つ含むモノマーを総称し、例えば、下記化3(構造式C)で表される化合物が挙げられる。 Here, the norbornene-based monomer is a generic term for monomers containing at least one norbornene skeleton represented by the following chemical formula 2 (structural formula A), and examples thereof include compounds represented by the following chemical formula 3 (structural formula C). .
無置換の炭化水素基(ハイドロカルビル基)としては、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数1〜10(C1〜C10)のアルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10のアルケニル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10)のアルキニル基、炭素数4〜12(C4〜C12)のシクロアルキル基、炭素数4〜12(C4〜C12)のシクロアルケニル基、炭素数6〜12(C6〜C12)のアリール基、炭素数7〜24(C7〜C24)のアラルキル基(アリールアルキル基)等が挙げられ、その他、R1およびR2、R3およびR4が、それぞれ炭素数1〜10(C1〜C10)のアルキリデニル基であってもよい。 Examples of the unsubstituted hydrocarbon group (hydrocarbyl group) include, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ), a linear or branched carbon number of 2 -10 (C 2 -C 10 alkenyl group, linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (C 2 -C 10 ), cycloalkyl having 4 to 12 carbon atoms (C 4 -C 12 ) Group, C 4-12 (C 4 -C 12 ) cycloalkenyl group, C 6-12 (C 6 -C 12 ) aryl group, C 7-24 (C 7 -C 24 ) aralkyl group In addition, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may each be an alkylidenyl group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ).
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基およびデシル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group. , Nonyl and decyl groups, but are not limited thereto.
アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基およびシクロヘキセニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the alkenyl group include, but are not limited to, a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.
アルキニル基の具体例としては、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基および2−ブチニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the alkynyl group include, but are not limited to, ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group and 2-butynyl group.
シクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロオクチル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the cycloalkyl group include, but are not limited to, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基およびアントラセニル(anthracenyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the aryl group include, but are not limited to, a phenyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group.
アラルキル(aralkyl)基の具体例としては、ベンジル基およびフェニルエチル(フェネチル:phenethyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the aralkyl group include, but are not limited to, a benzyl group and a phenylethyl (phenethyl) group.
また、アルキリデニル(alkylidenyl)基の具体例としては、メチリデニル(methylidenyl)基およびエチリデニル(ethylidenyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Further, specific examples of the alkylidenyl group include, but are not limited to, a methylidenyl group and an ethylidenyl group.
置換された炭化水素基としては、前記の炭化水素基が有する水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたもの、すなわち、ハロハイドロカルビル(halohydrocarbyl)基、パーハロハイドロカルビル(perhalohydrocarbyl)基であるか、パーハロカルビル(perhalocarbyl)基のようなハロゲン化炭化水素基が挙げられる。 Examples of the substituted hydrocarbon group include those in which some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are substituted with halogen atoms, that is, halohydrocarbyl groups, perhalohydrocarbyl groups. Or halogenated hydrocarbon groups such as perhalocarbyl groups.
これらのハロゲン化炭化水素基において、水素原子に置換するハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素および臭素から選択される少なくとも1種が好ましく、フッ素原子がより好ましい。 In these halogenated hydrocarbon groups, the halogen atom substituted with a hydrogen atom is preferably at least one selected from a chlorine atom, fluorine and bromine, more preferably a fluorine atom.
このうち、パーハロゲン化された炭化水素基(パーハロハイドロカルビル基、パーハロカルビル基)の具体例としては、例えば、パーフルオロフェニル基、パーフルオロメチル基(トリフルオロメチル基)、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 Among these, specific examples of the perhalogenated hydrocarbon group (perhalohydrocarbyl group, perhalocarbyl group) include, for example, a perfluorophenyl group, a perfluoromethyl group (trifluoromethyl group), and a perfluoroethyl group. Perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluorohexyl group and the like.
なお、ハロゲン化アルキル基には、炭素数1〜10のもの以外に、炭素数11〜20のものも好適に用いることができる。すなわち、ハロゲン化アルキル基には、部分的または完全にハロゲン化され、直鎖状または分岐状をなし、一般式:−CZX’’2Z+1で表される基を選択することができる。ここで、X’’は、それぞれ独立して、ハロゲン原子または水素原子を表し、Zは、1〜20の整数を表す。 As the halogenated alkyl group, those having 11 to 20 carbon atoms can be suitably used in addition to those having 1 to 10 carbon atoms. That is, as the halogenated alkyl group, a group that is partially or completely halogenated, linear or branched, and represented by the general formula: —C Z X ″ 2Z + 1 can be selected. Here, X '' represents a halogen atom or a hydrogen atom each independently, and Z represents the integer of 1-20.
また、置換された炭化水素基としては、ハロゲン原子の他、直鎖状または分岐状の炭素数1〜5(C1〜C5)のアルキル基またはハロアルキル基、アリール基およびシクロアルキル基で更に置換された、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基(アラアルキル基)等が挙げられる。 In addition to the halogen atom, the substituted hydrocarbon group may be a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (C 1 to C 5 ), a haloalkyl group, an aryl group, and a cycloalkyl group. Examples thereof include a substituted cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group (aralkyl group).
また、官能置換基としては、例えば、−(CH2)n−CH(CF2)2−O−Si(Me)3、−(CH2)n−CH(CF3)2−O−CH2−O−CH3、−(CH2)n−CH(CF3)2−O−C(O)−O−C(CH3)3、−(CH2)n−C(CF3)2−OH、−(CH2)n−C(O)−NH2、−(CH2)n−C(O)−Cl、−(CH2)n−C(O)−O−R5、−(CH2)n−O−R5、−(CH2)n−O−C(O)−R5、−(CH2)n−C(O)−R5、−(CH2)n−O−C(O)−OR5、−(CH2)n−Si(R5)3、−(CH2)n−Si(OR5)3、−(CH2)n−O−Si(R5)3および−(CH2)n−C(O)−OR6等が挙げられる。
Moreover, as a functional substituent, for example, — (CH 2 ) n —CH (CF 2 ) 2 —O—Si (Me) 3 , — (CH 2 ) n —CH (CF 3 ) 2 —O—CH 2 —O—CH 3 , — (CH 2 ) n —CH (CF 3 ) 2 —O—C (O) —O—C (CH 3 ) 3 , — (CH 2 ) n —C (CF 3 ) 2 — OH, — (CH 2 ) n —C (O) —NH 2 , — (CH 2 ) n —C (O) —Cl, — (CH 2 ) n —C (O) —O—R 5 , — ( CH 2) n-O-R 5, - (CH 2) n -O-C (O) -
ここで、前記各式において、それぞれ、nは、0〜10の整数を示し、R5は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20(C1〜C20)アルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20(C1〜C20)のハロゲン化もしくはパーハロゲン化アルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10)のアルケニル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10)のアルキニル基、炭素数5〜12(C5〜C12)のシクロアルキル基、炭素数6〜14(C6〜C14)のアリール基、炭素数6〜14(C6〜C14)のハロゲン化もしくはパーハロゲン化アリール基または炭素数7〜24(C7〜C24)のアラルキル基を表す。
Here, in each of the formulas above, each, n is an integer of 0, R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched
なお、R5で示される炭化水素基は、R1〜R4で示されるものと同一の炭化水素基を示す。R1〜R4で示すように、R5で示される炭化水素基は、ハロゲン化またはパーハロゲン化されていてもよい。 Incidentally, the hydrocarbon group represented by R 5 represents the same hydrocarbon groups as those represented by R 1 to R 4. As represented by R 1 to R 4 , the hydrocarbon group represented by R 5 may be halogenated or perhalogenated.
例えば、R5が炭素数1〜20(C1〜C20)のハロゲン化またはパーハロゲン化アルキル基である場合、R5は、一般式:−CZX’’2Z+1で表される。ここで、zおよびX’’は、それぞれ、上記の定義と同じであり、X’’の少なくとも1つは、ハロゲン原子(例えば、臭素原子、塩素原子またはフッ素原子)である。 For example, when R 5 is a halogenated or perhalogenated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (C 1 to C 20 ), R 5 is represented by the general formula: —C Z X ″ 2Z + 1 . Here, z and X ″ are the same as defined above, and at least one of X ″ is a halogen atom (for example, a bromine atom, a chlorine atom, or a fluorine atom).
ここで、パーハロゲン化アルキル基とは、前記一般式において、すべてのX’’がハロゲン原子である基であり、その具体例としては、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、−C7F15、−C11F23が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Here, the perhalogenated alkyl group is a group in which all X ″ are halogen atoms in the above general formula, and specific examples thereof include a trifluoromethyl group, a trichloromethyl group, —C 7 F 15. Although -C 11 F 23 and the like, but are not limited to.
パーハロゲン化アリール基の具体例としては、ペンタクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the perhalogenated aryl group include, but are not limited to, a pentachlorophenyl group and a pentafluorophenyl group.
また、R6としては、例えば、−C(CH3)3、−Si(CH3)3、−CH(R7)−O−CH2CH3、−CH(R7)OC(CH3)3および下記化4の環状基等が挙げられる。
Examples of R 6 include —C (CH 3 ) 3 , —Si (CH 3 ) 3 , —CH (R 7 ) —O—CH 2 CH 3 , —CH (R 7 ) OC (CH 3 ). 3 and the cyclic group of the following
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル、ペンチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基が挙げられる。 Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, butyl group, i-butyl group, t-butyl, pentyl group, t-pentyl group, and neopentyl group.
なお、上記化4で表される環状基では、環構造から延びる単結合と酸置換基との間でエステル結合が形成される。
In the cyclic group represented by
R6の具体例としては、例えば、1−メチル−1−シクロヘキシル基、イソボルニル(isobornyl)基、2−メチル−2−イソボルニル基、2−メチル−2−アダマンチル基、テトラヒドロフラニル(tetrahydrofuranyl)基、テトラヒドロピラノイル(tetrahydropyranoyl)基、3−オクソシクロヘキサノイル(3−oxocyclohexanonyl)基、メバロンラクトニル(mevalonic lactonyl)基、1−エトキシエチル基、1−t−ブトキシエチル基等が挙げられる。 Specific examples of R 6 include, for example, a 1-methyl-1-cyclohexyl group, an isobornyl group, a 2-methyl-2-isobornyl group, a 2-methyl-2-adamantyl group, a tetrahydrofuranyl group, Examples thereof include a tetrahydropyranoyl group, a 3-oxocyclohexanoyl group, a mevalonic lactonyl group, a 1-ethoxyethyl group, and a 1-t-butoxyethyl group.
また、他のR6としては、例えば、下記化5で表されるジシクロプロピルメチル基(Dcpm)、ジメチルシクロプロピルメチル基(Dmcp)等が挙げられる。
Other examples of R 6 include a dicyclopropylmethyl group (Dcpm) and a dimethylcyclopropylmethyl group (Dmcp) represented by the following
また、モノマーには、上記のモノマーに代えて、または、上記のモノマーとともに架橋性モノマー(架橋剤)を用いることもできる。この架橋性モノマーは、後述する触媒前駆体の存在下で、架橋反応を生じ得る化合物である。 Moreover, it can replace with said monomer for a monomer, or can also use a crosslinkable monomer (crosslinking agent) with said monomer. This crosslinkable monomer is a compound capable of causing a crosslinking reaction in the presence of a catalyst precursor described later.
架橋性モノマーを用いることにより、次のような利点がある。すなわち、架橋性モノマーは、より速く重合するので、コア層93(光導波路90)の形成(プロセス)に要する時間を短縮することができる。また、架橋性モノマーは、加熱しても蒸発し難くいので、蒸気圧の上昇を抑えることができる。さらに、架橋性モノマーは、耐熱性に優れるため、コア層93の耐熱性を向上させることができる。
The use of the crosslinkable monomer has the following advantages. That is, since the crosslinkable monomer is polymerized faster, the time required for the formation (process) of the core layer 93 (optical waveguide 90) can be shortened. Moreover, since the crosslinkable monomer is difficult to evaporate even when heated, an increase in vapor pressure can be suppressed. Furthermore, since the crosslinkable monomer is excellent in heat resistance, the heat resistance of the
このうち、架橋性ノルボルネン系モノマーは、前記化2(構造式A)で表されるノルボルネン系部位(ノルボルネン系二重結合)を含む化合物である。 Among these, the crosslinkable norbornene-based monomer is a compound including a norbornene-based moiety (norbornene-based double bond) represented by Formula 2 (Structural Formula A).
架橋性ノルボルネン系モノマーとしては、連続多環環系(fused multicyclic ring systems)の化合物と、連結多環環系(linked multicyclic ring systems)の化合物とがある。 As the crosslinkable norbornene-based monomer, there are a compound of a continuous polycyclic ring system and a compound of a linked multicyclic ring system.
連続多環環系の化合物(連続多環環系の架橋性ノルボルネン系モノマー)としては、下記化6で表される化合物が挙げられる。 Examples of the continuous polycyclic ring-based compound (continuous polycyclic ring-based crosslinkable norbornene-based monomer) include compounds represented by the following chemical formula (6).
なお、簡略化のため、ノルボルナジエン(norbornadiene)は、連続多環環系に含まれ、重合性ノルボルネン系二重結合を含むものと考えることとする。 For simplicity, norbornadiene is considered to be included in a continuous polycyclic ring system and includes a polymerizable norbornene double bond.
この連続多環環系の化合物の具体例としては、下記化7で表される化合物が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of this continuous polycyclic compound include, but are not limited to, compounds represented by the following chemical formula (7).
一方、連結多環環系の化合物(連結多環環系の架橋性ノルボルネン系モノマー)としては、下記化8で表される化合物が挙げられる。 On the other hand, examples of the linked polycyclic ring-based compound (linked polycyclic ring-based crosslinkable norbornene monomer) include compounds represented by the following chemical formula (8).
ここで、二価の置換基とは、端部にノルボルネン構造に結合し得る結合手を2つ有する基のことを言う。 Here, the divalent substituent refers to a group having two bonds that can be bonded to the norbornene structure at the end.
二価の炭化水素基(ハイドロカルビル基)の具体例としては、一般式:−(CdH2d)−で表されるアルキレン基(dは、好ましくは1〜10の整数を表す。)と、二価の芳香族基(アリール基)とが挙げられる。 Specific examples of the divalent hydrocarbon group (hydrocarbyl group) include an alkylene group represented by the general formula:-(C d H 2d )-(d is preferably an integer of 1 to 10). And a divalent aromatic group (aryl group).
二価のアルキレン基としては、直鎖状または分岐状の炭素数1〜10(C1〜C10)のアルキレン基が好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基が挙げられる。 The divalent alkylene group is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ), such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, Examples include a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, and a decylene group.
なお、分岐アルキレン基は、主鎖の水素原子が、直鎖状または分岐状のアルキル基で置換されたものである。 The branched alkylene group is one in which a main chain hydrogen atom is substituted with a linear or branched alkyl group.
一方、二価の芳香族基としては、二価のフェニル基、二価のナフチル基が好ましい。
また、二価のエーテル基は、−R10−O−R10−で表される基である。
ここで、R10は、それぞれ独立して、R9と同じものを表す。
On the other hand, the divalent aromatic group is preferably a divalent phenyl group or a divalent naphthyl group.
The divalent ether group is a group represented by —R 10 —O—R 10 —.
Here, R 10 independently represents the same as R 9 .
この連結多環環系の化合物の具体例としては、下記化9、化10、化11、化12、化13で表される化合物の他、化14、化15で表されるフッ素含有化合物(フッ素含有架橋性ノルボルネン系モノマー)が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
Specific examples of this linked polycyclic ring compound include compounds represented by the following
この化10で表される化合物は、ジメチルビス[ビシクロ[2.2.1]へプト−2−エン−5−メトキシ]シランであり、またの命名では、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(「SiX」と略される。)と呼ばれる。 The compound represented by the chemical formula 10 is dimethylbis [bicyclo [2.2.1] hept-2-ene-5-methoxy] silane, and is named dimethylbis (norbornenemethoxy) silane (“ Abbreviated as “SiX”).
各種の架橋性ノルボルネン系モノマーの中でも、特に、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(SiX)が好ましい。SiXは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位および/またはアラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーに対して十分に低い屈折率を有する。このため、後述する活性放射線を照射する照射領域の屈折率を確実に低くして、クラッド部95とすることができる。また、コア部94とクラッド部95との間における屈折率差を大きくすることができ、コア層93(光導波路90)の特性(光伝送性能)の向上を図ることができる。
Among various crosslinkable norbornene monomers, dimethylbis (norbornenemethoxy) silane (SiX) is particularly preferable. SiX has a sufficiently low refractive index with respect to a norbornene-based polymer containing a repeating unit of alkylnorbornene and / or a repeating unit of aralkylnorbornene. For this reason, the refractive index of the irradiation region irradiated with actinic radiation, which will be described later, can be reliably lowered to form the clad
なお、以上のようなモノマーは、単独または任意に組み合わせて用いるようにしてもよい。 In addition, you may make it use the above monomers individually or in arbitrary combinations.
触媒前駆体(第2の物質)は、前記のモノマーの反応(重合反応、架橋反応等)を開始させ得る物質であり、後述する活性放射線の照射により活性化した助触媒(第1の物質)の作用により、活性化温度が変化する物質である。 The catalyst precursor (second substance) is a substance capable of initiating the above-described monomer reaction (polymerization reaction, crosslinking reaction, etc.), and is a promoter (first substance) activated by irradiation with actinic radiation described later. It is a substance whose activation temperature changes by the action of.
この触媒前駆体(プロカタリスト:procatalyst)としては、活性放射線の照射に伴って活性化温度が変化(上昇または低下)するものであれば、いかなる化合物を用いてもよいが、特に、活性放射線の照射に伴って活性化温度が低下するものが好ましい。これにより、比較的低温による加熱処理でコア層93(光導波路90)を形成することができ、他の層に不要な熱が加わって、光導波路90の特性(光伝送性能)が低下するのを防止することができる。
As the catalyst precursor (procatalyst), any compound may be used as long as the activation temperature changes (increases or decreases) with irradiation of actinic radiation. Those whose activation temperature decreases with irradiation are preferred. As a result, the core layer 93 (optical waveguide 90) can be formed by heat treatment at a relatively low temperature, and unnecessary heat is applied to the other layers, which degrades the characteristics (optical transmission performance) of the
このような触媒前駆体としては、下記式(Ia)および(Ib)で表わされる化合物の少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適に用いられる。 As such a catalyst precursor, a catalyst precursor containing (mainly) at least one of the compounds represented by the following formulas (Ia) and (Ib) is preferably used.
式Iaに従う典型的な触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2、Pd(O2CCMe3)2(P(Cy)3)2、Pd(OAc)2(P(Cp)3)2、Pd(O2CCF3)2(P(Cy)3)2、Pd(O2CC6H5)3(P(Cy)3)2が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。ここで、Cpは、シクロペンチル(cyclopentyl)基を表し、Cyは、シクロヘキシル基を表す。 Typical catalyst precursors according to Formula Ia include Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCMe 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cp) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCF 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CC 6 H 5 ) 3 (P (Cy) 3 ) 2 may be mentioned, but is not limited thereto. Here, Cp represents a cyclopentyl group, and Cy represents a cyclohexyl group.
また、式Ibで表される触媒前駆体としては、pおよびrが、それぞれ1および2の整数から選択される化合物が好ましい。 The catalyst precursor represented by the formula Ib is preferably a compound in which p and r are each selected from integers of 1 and 2.
このような式Ibに従う典型的な触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2が挙げられる。ここで、Cyは、シクロヘキシル基を表し、Acは、アセチル基を表す。 Typical catalyst precursors according to such formula Ib include Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 . Here, Cy represents a cyclohexyl group, and Ac represents an acetyl group.
これらの触媒前駆体は、モノマーを効率よく反応(ノルボルネン系モノマーの場合、付加重合反応によって効率よく重合反応や架橋反応等)することができる。 These catalyst precursors can efficiently react with a monomer (in the case of a norbornene-based monomer, an efficient polymerization reaction, a crosslinking reaction, etc. by an addition polymerization reaction).
また、活性化温度が低下した状態(活性潜在状態)において、触媒前駆体としては、その活性化温度が本来の活性化温度よりも10〜80℃程度(好ましくは、10〜50℃程度)低くなるものが好ましい。これにより、コア部94とクラッド部95との間の屈折率差を確実に生じさせることができる。
In the state where the activation temperature is lowered (active latent state), the catalyst precursor has an activation temperature lower by about 10 to 80 ° C. (preferably about 10 to 50 ° C.) than the original activation temperature. Is preferred. Thereby, the refractive index difference between the
かかる触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2およびPd(OAc)2(P(Cy)3)2のうちの少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適である。 Such a catalyst precursor includes (mainly) one containing at least one of Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 and Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2. Is preferred.
なお、以下では、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2を「Pd545」と、また、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2を「Pd785」と略すことがある。 Hereinafter, Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 may be abbreviated as “Pd545”, and Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 may be abbreviated as “Pd785”. .
助触媒(第1の物質)は、活性放射線の照射によって活性化して、前記の触媒前駆体(プロカタリスト)の活性化温度(モノマーに反応を生じさせる温度)を変化させ得る物質である。 The cocatalyst (first substance) is a substance that can be activated by irradiation with actinic radiation to change the activation temperature of the catalyst precursor (procatalyst) (the temperature at which the monomer reacts).
この助触媒(コカタリスト:cocatalyst)としては、活性放射線の照射により、その分子構造が変化(反応または分解)して活性化する化合物であれば、いかなるものでも用いることができるが、特定波長の活性放射線の照射によって分解し、プロトンや他の陽イオン等のカチオンと、触媒前駆体の脱離基に置換し得る弱配位アニオン(WCA)とを発生する化合物(光開始剤)を含む(主とする)ものが好適に用いられる。 As the cocatalyst (cocatalyst), any compound can be used as long as it has a molecular structure that changes (reacts or decomposes) when activated by irradiation with actinic radiation. A compound (photoinitiator) that decomposes upon irradiation with actinic radiation and generates a cation such as a proton or other cation and a weakly coordinated anion (WCA) that can be substituted with a leaving group of the catalyst precursor ( (Mainly) is preferably used.
弱配位アニオンとしては、例えば、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸イオン(FABA−)、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF6 −)等が挙げられる。 Examples of the weak coordination anion include tetrakis (pentafluorophenyl) borate ion (FABA − ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 − ), and the like.
この助触媒(光酸発生剤または光塩基発生剤)としては、例えば、下記化17で表されるテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸塩やヘキサフルオロアンチモン酸塩の他、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ガリウム酸塩、アルミン酸塩類、アンチモン酸塩類、他のホウ酸塩類、ガリウム酸塩類、カルボラン類、ハロカルボラン類等が挙げられる。 Examples of the cocatalyst (photoacid generator or photobase generator) include tetrakis (pentafluorophenyl) borate and hexafluoroantimonate represented by the following chemical formula 17, tetrakis (pentafluorophenyl) Examples include gallates, aluminates, antimonates, other borates, gallates, carboranes, halocarboranes, and the like.
このような助触媒の市販品としては、例えば、ニュージャージ州クランベリーのRhodia USA社から入手可能な「RHODORSIL(登録商標、以下同様である。) PHOTOINITIATOR 2074(CAS番号第178233−72−2番)」、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−372R((ジメチル(2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル)スルフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート:CAS番号第193957−54−9番))、日本国東京のみどり化学株式会社から入手可能な「MPI−103(CAS番号第87709−41−9番)」、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−371(CAS番号第193957−53−8番)」、日本国東京の東洋合成工業株式会社から入手可能な「TTBPS−TPFPB(トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルフォニウムテトラキス(ペンタペンタフルオロフェニル)ボレート)」、日本国東京のみどり化学工業株式会社より入手可能な「NAI−105(CAS番号第85342−62−7番)」等が挙げられる。 As a commercial product of such a promoter, for example, “RHODORSIL (registered trademark, the same applies hereinafter) PHOTOINITIATOR 2074 (CAS No. 178233-72-2) available from Rhodia USA, Cranberry, NJ "TAG-372R ((dimethyl (2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl) sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate: CAS No. 193957) available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan" -54-9)), "MPI-103 (CAS No. 87709-41-9)" available from Midori Chemical Co., Tokyo, Japan, available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan "TAG-371 (CAS No. 193957-53-8 “TTBPS-TPFPB (tris (4-tert-butylphenyl) sulfonium tetrakis (pentapentafluorophenyl) borate)”, available from Toyo Gosei Co., Ltd., Tokyo, Midori Chemical Industries, Tokyo, Japan Examples thereof include “NAI-105 (CAS No. 85342-62-7)” available from a corporation.
なお、助触媒(第1の物質)として、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を用いる場合、後述する活性放射線(化学線)としては、紫外線(UV光)が好適に用いられ、紫外線の照射手段としては、水銀灯(高圧水銀ランプ)が好適に用いられる。これにより、積層体2000(第2の層1120)に対して、300nm未満の十分なエネルギーの紫外線(活性放射線)を供給することができ、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を効率よく分解して、上記のカチオンおよびWCAを発生させることができる。 When RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 is used as the cocatalyst (first substance), ultraviolet rays (UV light) are preferably used as actinic radiation (chemical rays) described later, and mercury lamps ( A high-pressure mercury lamp) is preferably used. Thereby, it is possible to supply ultraviolet light (active radiation) with sufficient energy of less than 300 nm to the stacked body 2000 (second layer 1120), and efficiently decompose RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 to WCA can be generated.
また、コア層形成用材料(第2のワニス)中には、必要に応じて、増感剤を添加するようにしてもよい。 Moreover, you may make it add a sensitizer in the core layer forming material (2nd varnish) as needed.
増感剤は、活性放射線に対する助触媒の感度を増大して、助触媒の活性化(反応または分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、助触媒の活性化に適する波長に活性放射線の波長を変化させる機能を有するものである。 The sensitizer increases the sensitivity of the cocatalyst to actinic radiation, reduces the time and energy required for the activation (reaction or decomposition) of the cocatalyst, and the wavelength of the actinic radiation to a wavelength suitable for the activation of the cocatalyst. It has a function of changing the wavelength.
このような増感剤としては、助触媒の感度や増感剤の吸収のピーク波長等に応じて適宜選択され、特に限定されないが、例えば、9,10−ジブトキシアントラセン(CAS番号第76275−14−4番)のようなアントラセン類、キサントン類、アントラキノン類、フェナントレン類、クリセン類、ベンツピレン類、フルオラセン類(fluoranthenes)、ルブレン類、ピレン類、インダンスリーン類、チオキサンテン−9−オン類(thioxanthen−9−ones)等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いられる。 Such a sensitizer is appropriately selected depending on the sensitivity of the promoter and the peak wavelength of absorption of the sensitizer, and is not particularly limited. For example, 9,10-dibutoxyanthracene (CAS No. 76275) is selected. 14-4) anthracenes, xanthones, anthraquinones, phenanthrenes, chrysenes, benzpyrenes, fluoranthenes, rubrenes, pyrenes, indanthrines, thioxanthen-9-ones (Thioxanthen-9-ones) and the like, and these are used alone or as a mixture.
増感剤の具体例としては、2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、4−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、フェノチアジン(phenothiazine)またはこれらの混合物が挙げられる。 Specific examples of the sensitizer include 2-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 4-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, phenothiazine, and these Of the mixture.
なお、9,10−ジブトキシアントラセン(DBA)は、日本国神奈川県の川崎化成工業株式会社から入手が可能である。 9,10-dibutoxyanthracene (DBA) can be obtained from Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd., Kanagawa, Japan.
コア層形成用材料(第2のワニス)中の増感剤の含有量は、特に限定されないが、0.01重量%以上であるのが好ましく、0.5重量%以上であるのがより好ましく、1重量%以上であるのがさらに好ましい。なお、上限値は、5重量%以下であるのが好ましい。 The content of the sensitizer in the core layer forming material (second varnish) is not particularly limited, but is preferably 0.01% by weight or more, and more preferably 0.5% by weight or more. More preferably, it is 1% by weight or more. In addition, it is preferable that an upper limit is 5 weight% or less.
さらに、コア層形成用材料中には、酸化防止剤を添加することができる。これにより、望ましくないフリーラジカルの発生や、ポリマー915の自然酸化を防止することができる。その結果、得られたコア層93(光導波路90)の特性の向上を図ることができる。
Furthermore, an antioxidant can be added to the core layer forming material. Thereby, generation | occurrence | production of an undesired free radical and the natural oxidation of the
この酸化防止剤としては、ニューヨーク州タリータウンのCiba Specialty Chemicals社から入手可能なCiba(登録商標、以下同様である。) IRGANOX(登録商標、以下同様である。) 1076およびCiba IRGAFOS(登録商標、以下同様である。) 168が好適に用いられる。 Examples of the antioxidant include Ciba (registered trademark, the same applies hereinafter) IRGANOX (registered trademark, the same applies hereinafter) 1076 and Ciba IRGAFOS (registered trademark, available) from Ciba Specialty Chemicals of Tarrytown, New York. The same applies hereinafter.) 168 is preferably used.
また、他の酸化防止剤としては、例えば、Ciba Irganox(登録商標、以下同様である。) 129、Ciba Irganox 1330、Ciba Irganox 1010、Ciba Cyanox(登録商標、以下同様である。) 1790、Ciba Irganox(登録商標) 3114、Ciba Irganox 3125等を用いることもできる。 Other antioxidants include, for example, Ciba Irganox (registered trademark, hereinafter the same) 129, Ciba Irganox 1330, Ciba Irganox 1010, Ciba Cyanox (registered trademark, the same shall apply hereinafter) 1790, Ciba Irg. (Registered trademark) 3114, Ciba Irganox 3125, etc. can also be used.
なお、このような酸化防止剤は、例えば、第2の層1120(積層体2000)が酸化条件に曝されない場合や、曝される期間が極めて短い場合等には、省略することもできる。 Note that such an antioxidant can be omitted, for example, when the second layer 1120 (stacked body 2000) is not exposed to oxidation conditions or when the exposure period is extremely short.
コア層形成用材料(第2のワニス)の調製に用いる溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒等の各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。 Examples of the solvent used for preparing the core layer forming material (second varnish) include diethyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), and tetrahydropyran. (THP), anisole, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), ether solvents such as diethylene glycol ethyl ether (carbitol), cellosolv solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, phenyl cellosolve, aliphatics such as hexane, pentane, heptane, cyclohexane Hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, benzene, mesitylene, aromatic heterocyclic compounds solvents such as pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene, methylpyrrolidone, Amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMA), halogen compound solvents such as dichloromethane, chloroform and 1,2-dichloroethane, ethyl acetate, methyl acetate, ethyl formate, etc. Examples thereof include various organic solvents such as ester solvents, sulfur compound solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO) and sulfolane, and mixed solvents containing these.
[3A] 次に、第2の層1120上に、クラッド材を含むクラッド層形成用材料(第3のワニス)を前述したのと同様の方法を用いて塗布して液状被膜を形成し、この液状被膜が完全に固化または硬化に至らない(未固化または未硬化)状態の第3の層1130を形成する(図4参照)。
[3A] Next, on the
第3の層1130の平均厚さは、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましく、15〜65μm程度であるのがさらに好ましい。
これにより、積層体2000が得られる。
The average thickness of the
Thereby, the
クラッド層91(92)の構成材料(クラッド材)としては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体、複合体(積層体)など)用いることができる。 Examples of the constituent material (cladding material) of the clad layer 91 (92) include acrylic resin, methacrylic resin, polycarbonate, polystyrene, epoxy resin, polyamide, polyimide, polybenzoxazole, benzocyclobutene resin, and norbornene resin. Cyclic olefin-based resins, etc. can be used, and one or more of these can be used in combination (polymer alloy, polymer blend (mixture), copolymer, composite (laminate), etc.). .
これらのうち、特に耐熱性に優れるという点で、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、またはそれらを含むもの(主とするもの)を用いるのが好ましく、特に、ノルボルネン系樹脂(ノルボルネン系ポリマー)を主とするものが好ましい。 Of these, epoxy resins, polyimides, polybenzoxazoles, cyclic olefin resins such as benzocyclobutene resins and norbornene resins, and those containing them (mainly) in terms of particularly excellent heat resistance It is preferable to use, and particularly, those mainly composed of norbornene-based resins (norbornene-based polymers) are preferable.
ノルボルネン系ポリマーは、極めて耐熱性が高いため、これをクラッド層91(92)の構成材料として使用する光導波路90では、光導波路90に導体層901、902を形成する際、導体層901、902を加工して配線を形成する際、光学素子を実装する等に加熱されたとしても、クラッド層91(92)が軟化して、変形するのを防止することができる。
Since the norbornene-based polymer has extremely high heat resistance, when the conductor layers 901 and 902 are formed on the
また、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難いクラッド層91(92)を得ることができる。 Moreover, since it has high hydrophobicity, it is possible to obtain the clad layer 91 (92) that is less likely to undergo dimensional changes due to water absorption.
また、ノルボルネン系ポリマーまたはその原料であるノルボルネン系モノマーは、比較的安価であり、入手が容易であることからも好ましい。 Norbornene-based polymers or norbornene-based monomers that are raw materials thereof are also preferable because they are relatively inexpensive and easily available.
さらに、クラッド層91(92)の材料として、ノルボルネン系ポリマーを主とするものを用いると、コア層93の構成材料として好適に用いられる材料と同種となるため、コア層93との密着性がさらに高いものとなり、クラッド層91(92)とコア層93との間での層間剥離を防止することができる。このようなことから、耐久性に優れた光導波路90が得られる。
Further, when a material mainly composed of norbornene-based polymer is used as the material of the clad layer 91 (92), the material is preferably the same as the material suitably used as the constituent material of the
このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。 Examples of such norbornene-based polymers include (1) addition (co) polymers of norbornene monomers obtained by addition (co) polymerization of norbornene monomers, and (2) norbornene monomers and ethylene or α-olefins. (3) addition polymers such as addition copolymers with norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, and other monomers as required, (4) ring opening of norbornene-type monomers ( A (co) polymer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and ( (Co) polymer hydrogenated resin, (6) ring-opening copolymer of norbornene type monomer and non-conjugated diene or other monomer, and (co) polymerization if necessary And a ring-opening polymer such as a polymer obtained by hydrogenating the body. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.
これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 These norbornene-based polymers include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal).
これらの中でも、ノルボルネン系ポリマーとしては、付加(共)重合体が好ましい。このものは、透明性、耐熱性および可撓性に富むことからも好ましい。 Among these, as the norbornene-based polymer, an addition (co) polymer is preferable. This is preferable because it is rich in transparency, heat resistance and flexibility.
特に、ノルボルネン系ポリマーは、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位や、アリール基を含む置換基を有するノルボンネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。 In particular, the norbornene-based polymer preferably includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group or a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group.
重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、クラッド層91(92)において、ノルボルネン系ポリマーの少なくとも一部のものの重合性基同士を、直接または架橋剤を介して架橋させることができる。また、重合性基の種類、架橋剤の種類、コア層93に用いるポリマーの種類等によっては、このノルボルネン系ポリマーとコア層93に用いるポリマーとを架橋させることもできる。換言すれば、かかるノルボルネン系ポリマーは、その少なくとも一部のものが重合性基において架橋しているのが好ましい。
By including a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group, in the cladding layer 91 (92), the polymerizable groups of at least some of the norbornene-based polymers are crosslinked directly or via a crosslinking agent. be able to. Depending on the type of polymerizable group, the type of crosslinking agent, the type of polymer used for the
その結果、クラッド層91(92)自体の強度や、クラッド層91(92)とコア層93との密着性の更なる向上を図ることができる。
As a result, the strength of the clad layer 91 (92) itself and the adhesion between the clad layer 91 (92) and the
このような重合性基を含むノルボルネンの繰り返し単位としては、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、(メタ)アクリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、および、アルコキシシリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位がのうちの少なくとも1種が好適である。これらの重合性基は、各種重合性基の中でも、反応性が高いことから好ましい。 Examples of the norbornene repeating unit containing a polymerizable group include a norbornene repeating unit having a substituent containing an epoxy group, a norbornene repeating unit having a substituent containing a (meth) acryl group, and an alkoxysilyl group. At least one of the repeating units of norbornene having a substituent to be included is preferable. These polymerizable groups are preferable because of their high reactivity among various polymerizable groups.
また、このような重合性基を含むノルボルネンの繰り返し単位を、2種以上含むものを用いれば、架橋密度をさらに向上させることができ、前記効果がより顕著となる。 Moreover, if the thing containing 2 or more types of norbornene repeating units containing such a polymeric group is used, a crosslinking density can be improved further and the said effect will become more remarkable.
一方、アリール基を含む置換基を有するノルボンネンの繰り返し単位を含むことにより、アリール基は、疎水性が極めて高いため、クラッド層91(92)の吸水による寸法変化等をより確実に防止することができる。また、アリール基は、脂溶性(親油性)に優れ、前述したようなコア層93に用いられるポリマーとの親和性が高いため、クラッド層91(92)とコア層93との間での層間剥離をより確実に防止することができ、より耐久性に優れた光導波路90が得られる。
On the other hand, by including a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group, the aryl group has extremely high hydrophobicity, so that the dimensional change due to water absorption of the cladding layer 91 (92) can be more reliably prevented. it can. In addition, since the aryl group is excellent in fat solubility (lipophilicity) and has a high affinity with the polymer used in the
さらに、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。なお、アルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。 Furthermore, the norbornene-based polymer preferably contains an alkylnorbornene repeating unit. The alkyl group may be linear or branched.
アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高くなるため、クラッド層91、92(光導波路90)に高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。 By including the repeating unit of alkyl norbornene, the norbornene-based polymer has high flexibility, so that high flexibility (flexibility) can be imparted to the cladding layers 91 and 92 (optical waveguide 90).
また、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、前述したような波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることからも好ましい。 A norbornene-based polymer containing an alkylnorbornene repeating unit is also preferable because of its excellent transmittance for light in the wavelength region as described above (particularly in the wavelength region near 850 nm).
なお、クラッド層91(92)に用いるノルボルネン系ポリマーは、比較的屈折率の低いものが好適であるのに対して、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むと、一般に屈折率が高くなる傾向を示すが、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、屈折率の上昇を防止することもできる。 The norbornene-based polymer used for the clad layer 91 (92) is preferably a polymer having a relatively low refractive index, but generally contains a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group, the refractive index is generally However, an increase in the refractive index can be prevented by including an alkyl norbornene repeating unit.
このようなことから、クラッド層91(92)に用いるノルボルネン系ポリマーとしては、下記化18〜21や、化25で表されるものが好適である。 Therefore, as the norbornene-based polymer used for the clad layer 91 (92), those represented by the following chemical formulas 18 to 21 and chemical formula 25 are preferable.
なお、化18で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、aおよびbがそれぞれ1である化合物、例えば、ブチルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。 Among the norbornene-based polymers represented by Chemical formula 18, a compound in which R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms and a and b are each 1, for example, a copolymer of butylbornene and methylglycidyl ether norbornene A copolymer of hexyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, a copolymer of decyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, and the like are preferable.
なお、化19で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、aが1である化合物、例えば、ブチルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、デシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー等が好ましい。 Among the norbornene-based polymers represented by Chemical formula 19, compounds in which R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms and a is 1, for example, butylbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate And a copolymer of hexylnorbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, a copolymer of decylnorbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, and the like.
なお、化20で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、aが1または2、Xがメチル基またはエチル基である化合物、例えば、ブチルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ブチルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ブチルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。 Among the norbornene-based polymers represented by Chemical Formula 20, in particular, compounds in which R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a is 1 or 2, and X is a methyl group or an ethyl group, such as butylbornene Copolymer of norbornenylethyltrimethoxysilane, copolymer of hexylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, copolymer of decylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, copolymer of butylbornene and triethoxysilylnorbornene, hexyl Copolymers of norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymers of decyl norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymers of butylbornene and trimethoxysilyl norbornene, hexyl norbornene and tri Copolymers of butoxy silyl norbornene copolymer and the like of decyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene are preferred.
なお、化21で表されるノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、メチルグリシジルエーテルノルボルネンとのターポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、メチルグリシジルエーテルノルボルネン、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー等が挙げられる。 As the norbornene-based polymer represented by Chemical formula 21, for example, any of butylbornene, hexylnorbornene or decylnorbornene, 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, norbornenylethyltrimethoxysilane, triethoxysilyl Terpolymers with either norbornene or trimethoxysilyl norbornene, terpolymers of either butylbornene, hexyl norbornene or decyl norbornene with 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate and methylglycidyl ether norbornene, butylbornene, hexyl norbornene or One of decyl norbornene, methyl glycidyl ether norbornene, norbornenyl ethyl trimethoxysilane, triethoxysilyl norbornene Terpolymers, etc. with either Nen or trimethoxysilyl norbornene.
なお、化25で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、X1が酸素原子、X2がシリコン原子、Arがフェニル基、R2がメチル基、aが1、cが2である化合物、例えば、ブチルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー等や、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、X1がメチレン基、X2が炭素原子、Arがフェニル基、R2が水素原子、aが0、cが1である化合物、例えば、ブチルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。 Of the norbornene polymers represented by Chemical Formula 25, in particular, R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, X 1 is an oxygen atom, X 2 is a silicon atom, Ar is a phenyl group, and R 2 is methyl. A group in which a is 1 and c is 2, for example, a copolymer of butylbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, a copolymer of hexylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, a copolymer of decylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, etc. Or R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, X 1 is a methylene group, X 2 is a carbon atom, Ar is a phenyl group, R 2 is a hydrogen atom, a is 0, and c is 1, for example, , A copolymer of butylbornene and phenylethylnorbornene, hexylnorbornene and Copolymers of E sulfonyl ethyl norbornene copolymer, etc. of decyl norbornene and phenyl ethyl norbornene are preferred.
また、p/qまたはp/q+rは、20以下であればよいが、15以下であるのが好ましく、0.1〜10程度がより好ましい。これにより、複数種のノルボルネンの繰り返し単位を含む効果が如何なく発揮される。 Moreover, although p / q or p / q + r should just be 20 or less, it is preferable that it is 15 or less, and about 0.1-10 is more preferable. Thereby, the effect including the repeating unit of multiple types of norbornene is exhibited.
以上のようなノルボルネン系ポリマーは、前述した特性に加えて、比較的低い屈折率のものであり、かかるノルボルネン系ポリマーを主材料としてクラッド層91(92)を構成することにより、光導波路90の光伝送性能をより向上させることができる。
The norbornene-based polymer as described above has a relatively low refractive index in addition to the above-described characteristics. By forming the clad layer 91 (92) using such a norbornene-based polymer as a main material, the
なお、ノルボルネン系ポリマーが、(メタ)アクリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含む場合、(メタ)アクリル基同士は、加熱により比較的容易に架橋(重合)させることができるが、クラッド層形成用材料中に、ラジカル発生剤を混合することにより、(メタ)アクリル基同士の架橋反応を促進することができる。 When the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a (meth) acryl group, the (meth) acryl groups can be crosslinked (polymerized) relatively easily by heating. By mixing a radical generator in the cladding layer forming material, the cross-linking reaction between (meth) acrylic groups can be promoted.
ラジカル発生剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1,1−ビス(t−ブチルペロキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等が好適に用いられる。 As the radical generator, for example, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane and the like are preferably used. .
また、ノルボルネン系ポリマーが、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位や、アルコキシシリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含む場合、これらの重合性基同士を直接架橋させるためには、クラッド層形成用材料中に、前述した助触媒と同種の物質(光酸発生剤または光塩基発生剤)を混合しておき、この物質の作用により、エポキシ基やアルコキシシリル基を架橋させればよい。 In addition, when the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a substituent containing an epoxy group or a norbornene repeating unit having a substituent containing an alkoxysilyl group, in order to directly crosslink these polymerizable groups In the clad layer forming material, the same kind of substance (photoacid generator or photobase generator) as the above-mentioned promoter is mixed, and the epoxy group or alkoxysilyl group is crosslinked by the action of this substance. Just do it.
一方、エポキシ基同士、(メタ)アクリル基同士やアルコキシシリル基同士を架橋剤を介して架橋させるためには、さらに、クラッド層形成用材料中に、架橋剤として、各重合性基に対応する重合性基を少なくとも1つを有する化合物を混合するようにすればよい。 On the other hand, in order to crosslink epoxy groups, (meth) acrylic groups, or alkoxysilyl groups via a crosslinking agent, it corresponds to each polymerizable group as a crosslinking agent in the cladding layer forming material. A compound having at least one polymerizable group may be mixed.
エポキシ基を有する架橋剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(γ−GPS)、シリコーンエポキシ樹脂等が好適に用いられる。 As the crosslinking agent having an epoxy group, for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (γ-GPS), silicone epoxy resin, and the like are preferably used.
(メタ)アクリル基を有する架橋剤としては、例えば、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラントリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート等が好適に用いられる。 As a crosslinking agent having a (meth) acryl group, for example, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane dimethanol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate and the like are preferable. Used for.
アルコキシシリル基を有する架橋剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤等が好適に用いられる。 As the crosslinking agent having an alkoxysilyl group, for example, a silane coupling agent such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-aminopropyltrimethoxysilane is preferably used.
本実施形態の場合、これらの重合性基同士の架橋反応は、本工程[3A]の最終段階で行うのが好ましい。 In the case of this embodiment, it is preferable to perform the crosslinking reaction between these polymerizable groups at the final stage of this step [3A].
また、クラッド層形成用材料中には、各種の添加剤を添加(混合)するようにしてもよい。 Further, various additives may be added (mixed) to the cladding layer forming material.
例えば、クラッド層形成用材料中には、前記コア層形成用材料で挙げたモノマー、触媒前駆体および助触媒を混合してもよい。これにより、クラッド層91(92)中において、後述するとうに、モノマーを反応させて、クラッド層91(92)の屈折率を変化させることができる。 For example, the monomer, the catalyst precursor, and the co-catalyst mentioned in the material for forming the core layer may be mixed in the material for forming the cladding layer. As a result, in the cladding layer 91 (92), the monomer can be reacted to change the refractive index of the cladding layer 91 (92), as will be described later.
特に、モノマーとしては、架橋性モノマーを含むものを用いると、クラッド層91(92)において、ノルボルネン系ポリマーの少なくとも一部のもののを、架橋性モノマーを介して架橋させることができる。また、架橋剤の種類、コア層93に用いるポリマーの種類等によっては、このノルボルネン系ポリマーとコア層93に用いるポリマーとを架橋させることもできる。
In particular, when a monomer containing a crosslinkable monomer is used as the monomer, at least a part of the norbornene-based polymer in the clad layer 91 (92) can be crosslinked via the crosslinkable monomer. Depending on the type of crosslinking agent, the type of polymer used for the
また、この場合、クラッド層91(92)中において、屈折率の差を設けることが要求されないので、助触媒を省略して、加熱により容易に活性化する触媒前駆体を用いることもできる。 In this case, since it is not required to provide a difference in refractive index in the clad layer 91 (92), it is possible to omit the promoter and use a catalyst precursor that is easily activated by heating.
かかる触媒前駆体としては、例えば、[Pd(PCy3)2(O2CCH3)(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、[2−methallyl Pd(PCy3)2]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、[Pd(PCy3)2H(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、[Pd(P(iPr)3)2(OCOCH3)(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。 Examples of such catalyst precursors include [Pd (PCy 3 ) 2 (O 2 CCH 3 ) (NCCH 3 )] tetrakis (pentafluorophenyl) borate, [2-methylly Pd (PCy3) 2] tetrakis (pentafluorophenyl). ) Borate, [Pd (PCy3) 2H (NCCH3)] tetrakis (pentafluorophenyl) borate, [Pd (P (iPr) 3) 2 (OCOCH3) (NCCH3)] tetrakis (pentafluorophenyl) borate, and the like.
その他の添加剤としては、前述したような酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤を混合することにより、クラッド材(ノルボルネン系ポリマー)の酸化による劣化を防止することができる。 Examples of other additives include the antioxidants described above. By mixing the antioxidant, it is possible to prevent deterioration of the clad material (norbornene polymer) due to oxidation.
さて、第1のワニス〜第3のワニスは、それぞれ、粘度(常温)が好ましくは100〜10000cP程度、より好ましくは150〜5000cP程度、さらに好ましくは200〜3500cP程度に調製される。これにより、各層1110〜1130が、それらの界面において必要以上に混ざり合うのを防止することができるとともに、各層1110〜1130の厚さが不均一となるのを防止することができる。
The first varnish to the third varnish are each prepared so that the viscosity (normal temperature) is preferably about 100 to 10000 cP, more preferably about 150 to 5000 cP, and further preferably about 200 to 3500 cP. Thereby, it is possible to prevent the
なお、第2のワニスの粘度は、第1のワニスの粘度より高くするのが好ましい。これにより、第1の層1110と第2の層1120とが、それらの界面において必要以上に混ざり合うのを確実に防止することができる。
The viscosity of the second varnish is preferably higher than that of the first varnish. Accordingly, it is possible to reliably prevent the
[4A] 次に、積層体2000中の溶媒を除去(脱溶媒)、すなわち、乾燥する。
脱溶媒(乾燥)の方法としては、例えば、加熱、大気圧または減圧下での放置、不活性ガス等の噴き付け(ブロー)等の方法が挙げられるが、加熱による方法が好ましい。これにより、比較的容易かつ短時間での脱溶媒が可能である。
[4A] Next, the solvent in the
Examples of the method for removing the solvent (drying) include methods such as heating, leaving under atmospheric pressure or reduced pressure, and spraying (blowing) an inert gas, etc., but a method using heating is preferred. Thereby, it is possible to remove the solvent relatively easily and in a short time.
この加熱の温度は、25〜60℃程度であるのが好ましく、30〜45℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature is preferably about 25 to 60 ° C, and more preferably about 30 to 45 ° C.
また、加熱の時間は、15〜60分程度であるのが好ましく、15〜30分程度であるのがより好ましい。 The heating time is preferably about 15 to 60 minutes, and more preferably about 15 to 30 minutes.
以上のようにして、支持基板1000上には、固化した積層体2000が得られる。これにより、後の工程において積層体2000に型崩れが生じて、光導波路90が変形するのを防止することができる。
As described above, a solidified
このとき、第2の層(PITDMの乾燥フィルム)1120は、第1の屈折率(RI)を有している。この第1の屈折率は、第2の層1120中に一様に分散(分布)するポリマー915およびモノマーの作用による。
At this time, the second layer (PITDM dry film) 1120 has a first refractive index (RI). This first refractive index is due to the action of the
[5A] 次に、開口(窓)9351が形成されたマスク(マスキング)935を用意し、このマスク935を介して、積層体2000に対して活性放射線(活性エネルギー光線)930を照射する(図5参照)。
[5A] Next, a mask (masking) 935 in which an opening (window) 9351 is formed is prepared, and active radiation (active energy light) 930 is irradiated to the
以下では、コア層形成用材料として、モノマーとして、ポリマー915より低い屈折率を有するものを用い、また、触媒前駆体として、活性放射線930の照射に伴って活性化温度が低下するものを用いる場合を一例に説明する。
In the following, as the core layer forming material, a monomer having a refractive index lower than that of the
すなわち、ここで示す例では、活性放射線930の照射領域925がクラッド部95となる。
That is, in the example shown here, the
したがって、ここで示す例では、マスク935には、形成すべきクラッド部95のパターンと等価な開口(窓)9351が形成される。この開口9351は、照射する活性放射線930が透過する透過部を形成するものである。
Therefore, in the example shown here, an opening (window) 9351 equivalent to the pattern of the clad
マスク935は、予め形成(別途形成)されたもの(例えばプレート状のもの)でも、積層体2000(第3の層1130)上に例えば気相成膜法や塗布法により形成されたものでもよい。
The
マスク935として好ましいものの例としては、石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスク、ステンシルマスク、気相成膜法(蒸着、スパッタリング等)により形成された金属薄膜等が挙げられるが、これらの中でもフォトマスクやステンシルマスクを用いるのが特に好ましい。微細なパターンを精度良く形成することができるとともに、ハンドリングがし易く、生産性の向上に有利であるからである。
Preferred examples of the
また、図5においては、形成すべきクラッド部95のパターンと等価な開口(窓)9351は、活性放射線930の未照射領域940のパターンに沿ってマスクを部分的に除去したものを示したが、前記石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスクを用いる場合、該フォトマスク上に例えばクロム等の金属による遮蔽材で構成された活性放射線930の遮蔽部を設けたものを用いることもできる。このマスクでは、遮蔽部以外の部分が前記窓(透過部)となる。
In FIG. 5, an opening (window) 9351 equivalent to the pattern of the clad
用いる活性放射線930は、助触媒に対して、光化学的な反応(変化)を生じさせ得るものであればよく、例えば、可視光、紫外光、赤外光、レーザ光の他、電子線やX線等を用いることもできる。
The
これらの中でも、活性放射線930は、助触媒の種類、増感剤を含有する場合には、増感剤の種類等によって適宜選択され、特に限定されないが、波長200〜450nmの範囲にピーク波長を有するものであるのが好ましい。これにより、助触媒を比較的容易に活性化させることができる。
Among these, the
また、活性放射線930の照射量は、0.1〜9J/cm2程度であるのが好ましく、0.2〜6J/cm2程度であるのがより好ましく、0.2〜3J/cm2程度であるのがさらに好ましい。これにより、助触媒を確実に活性化させることができる。
The irradiation dose of the
マスク935を介して、活性放射線930を積層体2000に照射すると、第2の層1120の活性放射線930が照射された照射領域925内に存在する助触媒(第1の物質:コカタリスト)は、活性放射線930の作用により反応または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。
When the
そして、これらのカチオンや弱配位アニオンは、照射領域925内に存在する触媒前駆体(第2の物質:プロカタリスト)の分子構造に変化(分解)を生じさせ、これを活性潜在状態(潜在的活性状態)に変化させる。
These cations and weakly coordinating anions cause a change (decomposition) in the molecular structure of the catalyst precursor (second substance: procatalyst) present in the
ここで、活性潜在状態(または潜在的活性状態)の触媒前駆体とは、本来の活性化温度より活性化温度が低下しているが、温度上昇がないと、すなわち、室温程度では、照射領域925内においてモノマーの反応を生じさせることができない状態にある触媒前駆体のことを言う。 Here, the catalyst precursor in the active latent state (or the latent active state) has an activation temperature lower than the original activation temperature, but there is no temperature increase, that is, at about room temperature, the irradiation region. It refers to a catalyst precursor that is in a state where a monomer reaction cannot occur within 925.
したがって、活性放射線930照射後においても、例えば−40℃程度で、積層体2000を保管すれば、モノマーの反応を生じさせることなく、その状態を維持することができる。このため、活性放射線930照射後の積層体2000を複数用意しておき、これらに一括して加熱処理を施すことにより、光導波路90を得ることができ、利便性が高い。
Therefore, even after irradiation with the
なお、活性放射線930として、レーザ光のように指向性の高い光を用いる場合には、マスク935の使用を省略してもよい。
Note that in the case where light having high directivity such as laser light is used as the
[6A] 次に、積層体2000に対して加熱処理(第1の加熱処理)を施す。
これにより、照射領域925内では、活性潜在状態の触媒前駆体が活性化して(活性状態となって)、モノマーの反応(重合反応や架橋反応)が生じる。
[6A] Next, heat treatment (first heat treatment) is performed on the
Thereby, in the
そして、モノマーの反応が進行すると、照射領域925内におけるモノマー濃度が徐々に低下する。これにより、照射領域925と未照射領域940との間には、モノマー濃度に差が生じ、これを解消すべく、未照射領域940からモノマーが拡散して照射領域925に集まってくる。
As the monomer reaction proceeds, the monomer concentration in the
その結果、照射領域925では、モノマーやその反応物(重合体、架橋構造や分岐構造)が増加し、当該領域の屈折率にモノマー由来の構造が大きく影響を及ぼすようになり、第1の屈折率より低い第2の屈折率へと低下する。なお、モノマーの重合体としては、主に付加(共)重合体が生成する。
As a result, in the
一方、未照射領域940では、当該領域から照射領域925にモノマーが拡散することにより、モノマー量が減少するため、当該領域の屈折率にポリマー915の影響が大きく現れるようになり、第1の屈折率より高い第3の屈折率へと上昇する。
On the other hand, in the
このようにして、照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差(第2の屈折率<第3の屈折率)が生じて、コア部94(未照射領域940)とクラッド部95(照射領域925)とが形成される(図6参照)。
In this way, a refractive index difference (second refractive index <third refractive index) occurs between the
この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、30〜80℃程度であるのが好ましく、40〜60℃程度であるのがより好ましい。 Although the heating temperature in this heat processing is not specifically limited, It is preferable that it is about 30-80 degreeC, and it is more preferable that it is about 40-60 degreeC.
また、加熱時間は、照射領域925内におけるモノマーの反応がほぼ完了するように設定するのが好ましく、具体的には、0.1〜2時間程度であるのが好ましく、0.1〜1時間程度であるのがより好ましい。
The heating time is preferably set so that the reaction of the monomer in the
[7A] 次に、積層体2000に対して第2の加熱処理を施す。
これにより、第2の層1120の未照射領域940および/または照射領域925に残存する触媒前駆体を、直接または助触媒の活性化を伴って、活性化させる(活性状態とする)ことにより、各領域925、940に残存するモノマーを反応させる。
[7A] Next, the
Thereby, the catalyst precursor remaining in the
このように、各領域925、940に残存するモノマーを反応させることにより、得られるコア部94およびクラッド部95の安定化を図ることができる。
In this way, by reacting the monomers remaining in the
この第2の加熱処理における加熱温度は、触媒前駆体または助触媒を活性化し得る温度であればよく、特に限定されないが、70〜100℃程度であるのが好ましく、80〜90℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature in the second heat treatment is not particularly limited as long as it can activate the catalyst precursor or the cocatalyst, but is preferably about 70 to 100 ° C, and is about 80 to 90 ° C. Is more preferable.
また、加熱時間は、0.5〜2時間程度であるのが好ましく、0.5〜1時間程度であるのがより好ましい。 The heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour.
[8A] 次に、積層体2000に対して第3の加熱処理を施す。
これにより、得られるコア層93に生じる内部応力の低減や、コア部94およびクラッド部95の更なる安定化を図ることができる。
[8A] Next, the
Thereby, the internal stress generated in the obtained
この第3の加熱処理における加熱温度は、第2の加熱処理における加熱温度より20℃以上高く設定するのが好ましく、具体的には、90〜180℃程度であるのが好ましく、120〜160℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature in the third heat treatment is preferably set to 20 ° C. or more higher than the heating temperature in the second heat treatment, specifically, preferably about 90 to 180 ° C., 120 to 160 ° C. More preferred is the degree.
また、加熱時間は、0.5〜2時間程度であるのが好ましく、0.5〜1時間程度であるのがより好ましい。 The heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour.
以上の工程を経て、コア層93、クラッド層91、92が形成され、光導波路90が得られる。
Through the above steps, the
なお、例えば、第2の加熱処理や第3の加熱処理を施す前の状態で、コア部94とクラッド部95との間に十分な屈折率差が得られている場合等には、本工程[8A]や前記工程[7A]を省略してもよい。
For example, when a sufficient refractive index difference is obtained between the
このように、本発明では、未固化または未硬化の層1110、1120、1130を積層し、この積層体2000に対して、コア部94を形成するための処理を施し、光導波路90を得る。このため、第1の層1110と第2の層1120との界面、および、第2の層1120と第3の層1130との界面において、それらの構成材料が相互に混ざり合った状態となる。これにより、得られた光導波路90において、クラッド層91とコア層93との密着性およびコア層93とクラッド層92との密着性の向上を図ることができる。その結果、各層の界面における剥離を防止して光導波路90の光伝送性能の向上を図ることができる。
As described above, in the present invention, the non-solidified or
なお、第1のワニスおよび第3のワニスとして、第2のワニスと同様の組成、すなわち、ポリマー915、モノマー、助触媒および触媒前駆体を含有するものを用いるようにしてもよい。これにより、モノマーの反応が、第1の層1110および第3の層1130と、第2の層1120の界面、および/または、かかる界面を越えて第1の層1110および第3の層1130内で生じて、クラッド層91、92とコア層93との剥離をより確実に防止することができる。
As the first varnish and the third varnish, the same composition as that of the second varnish, that is, one containing a
この場合、例えば、I:第1の層1110および第3の層1130のポリマー915として、第2の層1120のポリマー915の屈折率より相対的に低い屈折率(RI)のものを選択したり、II:第1の層1110および第3の層1130のモノマーとして、第2の層1120のモノマーと同じものを用いるが、第1の層1110および第3の層1130における触媒前駆体およびモノマーの比率を、第2の層1120のそれより低くなるように調節するようにしたりすればよい。
In this case, for example, I: As the
これにより、活性放射線930を照射しても、クラッド層91、92内に、コア層93のコア部94より高い屈折率を有する領域が形成されるのを防止することができる。
Accordingly, even when the
また、この場合、助触媒には、コア層93(コア部94)を形成する際には、活性化しないものを選択するようにしてもよい。例えば、第2のワニスが含有する助触媒の活性化に適した活性放射線を吸収しないか、または、活性放射線に代わって熱の作用により活性化される助触媒を選択するようにすればよい。 In this case, a promoter that is not activated when the core layer 93 (core portion 94) is formed may be selected. For example, a cocatalyst that does not absorb actinic radiation suitable for activating the cocatalyst contained in the second varnish or is activated by the action of heat in place of the actinic radiation may be selected.
このような助触媒としては、例えば、非吸収性光塩基発生剤(PBG)や熱塩基発生剤(TBG)等が挙げられる。 Examples of such a co-catalyst include a non-absorbing photobase generator (PBG) and a thermal base generator (TBG).
[9A] 次に、光導波路90の上面および下面に、それぞれ導体層901、902を形成する(図7参照)。
[9A] Next, conductor layers 901 and 902 are formed on the upper and lower surfaces of the
各導体層901、902の形成方法としては、それぞれ、例えば、プラズマCVD法、熱CVD法、レーザーCVD法のような化学的気相成膜法(CVD法)、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法のような物理的気相成膜法(PVD法)等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法や、ラミネート法による導電性シート材の接合のうちの少なくとも1つを用いることができる。これにより、各導体層901、902と光導波路90との高い密着性が得られる。
以上のようにして、光導波路構造体9が完成する。
As a method for forming each of the conductor layers 901 and 902, for example, a chemical vapor deposition method (CVD method) such as a plasma CVD method, a thermal CVD method, or a laser CVD method, a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion is used. Among the bonding of conductive sheet materials by dry plating methods such as physical vapor deposition methods (PVD methods) such as plating methods, wet plating methods such as electrolytic plating, immersion plating and electroless plating, and laminating methods At least one of the following can be used. Thereby, high adhesiveness between each of the conductor layers 901 and 902 and the
As described above, the
かかる方法では、第1の加熱処理の後、積層体2000内にコア部94が目視で確認することができるようになる。
In such a method, the
このような光導波路構造体9の好ましい例では、コア層93において、コア部94が第1のノルボルネン系材料を主材料として構成され、クラッド部95が第1のノルボルネン系材料より低い屈折率を有する第2のノルボルネン系材料を主材料として構成され、クラッド層91、92が、それぞれ、第1のノルボルネン系材料より屈折率が低く、ノルボルネン系ポリマーを含有する第3のノルボルネン系材料を主材料として構成される。
In a preferable example of such an
そして、第1のノルボルネン系材料と前記第2のノルボルネン系材料とは、いずれも、同一のノルボルネン系ポリマーを含有するが、このノルボルネン系ポリマーと異なる屈折率を有するノルボルネン系モノマーの反応物の含有量が異なることにより、互いに屈折率が異なっている。 The first norbornene-based material and the second norbornene-based material both contain the same norbornene-based polymer, but contain a reaction product of a norbornene-based monomer having a refractive index different from that of the norbornene-based polymer. Due to the different amounts, the refractive indices are different from each other.
ノルボルネン系ポリマーは、透明性が高いため、かかる構成の光導波路構造体9では、光導波路90の高い光伝送性能が得られる。
Since the norbornene-based polymer has high transparency, the
また、このような構成により、コア部94とクラッド部95との間の高い密着性のみならず、コア層93とクラッド層91およびクラッド層92との間の高い密着性が得られ、光導波路構造体9に曲げ等の変形が生じた場合でも、コア部94とクラッド部95との剥離や、コア層93とクラッド層91、92との層間剥離が生じ難く、コア部94内やクラッド部95内にマイクロクラックが発生することも防止される。その結果、光導波路90の光伝送性能が維持される。
Further, with such a configuration, not only high adhesion between the
さらに、ノルボルネン系ポリマーは、高い耐熱性、高い疎水性を有するため、かかる構成の光導波路90(光導波路構造体9)では、耐久性に優れたものとなる。 Furthermore, since the norbornene-based polymer has high heat resistance and high hydrophobicity, the optical waveguide 90 (optical waveguide structure 9) having such a configuration has excellent durability.
また、光導波路90に高い耐熱性や高い疎水性を付与することができるため、その特性の低下(劣化)を防止しつつ、前述したような各種の方法を採用して導体層901、902を確実に形成することができる。特に、光の伝送に重要なコア部94と重なるように、導体層901、902を形成した場合でも、コア部94の変質・劣化を防止することができる。
In addition, since high heat resistance and high hydrophobicity can be imparted to the
また、以上のような製造方法によれば、簡単な処理で、しかも短時間に、所望の形状を有し、かつ、寸法精度の高いコア部94を有する光導波路構造体9を得ることができる。
Further, according to the manufacturing method as described above, the
<第2の製造方法>
次に、光導波路構造体9の第2の製造方法について説明する。
<Second production method>
Next, a second manufacturing method of the
以下、第2の製造方法について説明するが、前記第1の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the second manufacturing method will be described, but the description will focus on differences from the first manufacturing method, and description of similar matters will be omitted.
第2の製造方法では、コア層形成用材料の組成が異なり、それ以外は、前記第1の製造方法と同様である。 In the second manufacturing method, the composition of the core layer forming material is different, and other than that is the same as the first manufacturing method.
すなわち、第2の製造方法で用いられるコア層形成用材料は、活性放射線の照射により活性化する離脱剤(物質)と、主鎖と該主鎖から分岐し、活性化した離脱剤の作用により、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基(離脱性ぺンダントグループ)とを有するポリマー915とを含有している。
That is, the core layer-forming material used in the second production method comprises a release agent (substance) that is activated by irradiation with actinic radiation, and a main chain and a release agent that is branched from the main chain and activated. And at least a part of the molecular structure contains a
離脱剤には、前記第1の製造方法で挙げた助触媒と同様のものを用いることができる。
第2の製造方法において用いられるポリマー915としては、前記第1の製造方法で挙げたポリマー915が有する置換基を離脱性基で置換したものや、前記第1の製造方法で挙げたポリマー915に離脱性基を導入したもの等が挙げられる。
As the releasing agent, the same promoter as that mentioned in the first production method can be used.
Examples of the
かかるポリマー915は、離脱性基の離脱(切断)により、その屈折率が変化(上昇または低下)する。
The refractive index of the
離脱性基は、カチオン、アニオンまたはフリーラジカルの作用により離脱するもの、すなわち、酸(カチオン)脱離性基、塩基(アニオン)脱離性基、フリーラジカル脱離性基のいずれであってもよいが、好ましくはカチオン(プロトン)の作用により離脱するもの(酸基離脱性基)である。 The leaving group may be any of those leaving by the action of a cation, anion or free radical, that is, any of an acid (cation) leaving group, a base (anion) leaving group, and a free radical leaving group. Although it is good, it is preferably a group capable of leaving by the action of a cation (proton) (acid group leaving group).
酸離脱性基としては、その分子構造中に、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものが好ましい。かかる酸離脱性基は、カチオンの作用により比較的容易に離脱する。 As the acid leaving group, those having at least one of an —O— structure, an —Si—aryl structure and an —O—Si— structure in its molecular structure are preferable. Such an acid leaving group is released relatively easily by the action of a cation.
このうち、離脱によりポリマー915の屈折率に低下を生じさせる酸離脱性基としては、−Si−ジフェニル構造および−O−Si−ジフェニル構造の少なくとも一方が好ましい。
Among these, as the acid leaving group that causes a decrease in the refractive index of the
なお、フリーラジカルの作用により離脱するフリーラジカル脱離性基としては、例えば、末端にアセトフェノン構造を有する置換基等が挙げられる。 In addition, as a free radical leaving group which leaves | separates by the action of a free radical, the substituent etc. which have an acetophenone structure at the terminal are mentioned, for example.
また、ポリマー915は、前記第1の製造方法で説明したのと同様の理由から、ノルボルネン系ポリマーを用いるのが好ましく、アルキル(特にヘキシル)ノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーを用いるのがより好ましい。
The
以上のことを考慮した場合、離脱性基の離脱により屈折率が低下するポリマー915としては、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランのホモポリマーや、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマーが好適に用いられる。
In consideration of the above, as the
以下では、コア層形成用材料において、ポリマー915として、離脱性基(特に酸離脱性基)の離脱により屈折率が低下するものを用いる場合を一例に説明する。
Hereinafter, as an example, a case in which a material whose refractive index is reduced by the removal of a leaving group (particularly, an acid leaving group) is used as the
すなわち、ここで示す例では、活性放射線930の照射領域925がクラッド部95となる。
That is, in the example shown here, the
[1B] 前記工程[1A]と同様の工程を行う。
[2B] 前記工程[2A]と同様の工程を行う。
[3B] 前記工程[3A]と同様の工程を行う。
[4B] 前記工程[4A]と同様の工程を行う。
[1B] A step similar to the step [1A] is performed.
[2B] A step similar to the step [2A] is performed.
[3B] A step similar to the step [3A] is performed.
[4B] A step similar to the step [4A] is performed.
このとき、第2の層(PITDMの乾燥フィルム)1120は、第1の屈折率(RI)を有している。この第1の屈折率は、第2の層1120中に一様に分散(分布)するポリマー915の作用による。
At this time, the second layer (PITDM dry film) 1120 has a first refractive index (RI). This first refractive index is due to the action of the
[5B] 前記工程[5A]と同様の工程を行う。
マスク935を介して、活性放射線930を積層体2000に照射すると、第2の層1120の活性放射線930が照射された照射領域925内に存在する離脱剤は、活性放射線930の作用により反応(結合)または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。
[5B] A step similar to the step [5A] is performed.
When the
そして、カチオンは、離脱性基そのものを主鎖から離脱させるか、または、離脱性基の分子構造の途中から切断する(フォトブリーチ)。 Then, the cation causes the leaving group itself to leave the main chain, or cleaves from the middle of the molecular structure of the leaving group (photo bleach).
これにより、照射領域925では、未照射領域940よりも完全な状態の離脱性基の数が減少し、第1の屈折率より低い第2の屈折率へと低下する。なお、このとき、未照射領域940の屈折率は、第1の屈折率が維持される。
As a result, in the
このようにして、照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差(第2の屈折率<第1の屈折率)が生じて、コア部94(未照射領域940)とクラッド部95(照射領域925)とが形成される。
In this way, a refractive index difference (second refractive index <first refractive index) occurs between the
なお、この場合、活性放射線930の照射量は、0.1〜9J/cm2程度であるのが好ましく、0.3〜6J/cm2程度であるのがより好ましく、0.6〜6J/cm2程度であるのがさらに好ましい。これにより、離脱剤を確実に活性化させることができる。
In this case, the irradiation dose of the
[6B] 次に、積層体2000に対して加熱処理を施す。
これにより、ポリマー915から離脱(切断)された離脱性基が、例えば、照射領域925から除去されたり、ポリマー915内において再配列または架橋する。
[6B] Next, the
As a result, the leaving group detached (cut) from the
さらに、このとき、クラッド部95(照射領域925)に残存する離脱性基の一部がさらに離脱(切断)すると考えられる。 Further, at this time, it is considered that a part of the leaving group remaining in the cladding part 95 (irradiation region 925) is further detached (cut).
したがって、このような加熱処理を施すことにより、コア部94とクラッド部95との間の屈折率差をより大きくすることができる。
Therefore, the refractive index difference between the
この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、70〜195℃程度であるのが好ましく、85〜150℃程度であるのがより好ましい。 Although the heating temperature in this heat processing is not specifically limited, It is preferable that it is about 70-195 degreeC, and it is more preferable that it is about 85-150 degreeC.
また、加熱時間は、照射領域925から離脱(切断)された離脱性基を十分に除去し得るに設定され、特に限定されないが、0.5〜3時間程度であるのが好ましく、0.5〜2時間程度であるのがより好ましい。
Further, the heating time is set so as to sufficiently remove the leaving group detached (cut) from the
なお、例えば、加熱処理を施す前の状態で、コア部94とクラッド部95との間に十分な屈折率差が得られている場合等には、本工程[6B]を省略してもよい。
For example, when a sufficient refractive index difference is obtained between the
また、必要に応じて、1回または複数回の加熱処理(例えば、150〜200℃×1〜8時間程度)の工程を追加することもできる。 Moreover, the process of 1 time or several times of heat processing (for example, about 150-200 degreeC x about 1 to 8 hours) can also be added as needed.
以上の工程を経て、コア層93、クラッド層91、92が形成され、光導波路90が得られる。
Through the above steps, the
なお、第2の製造方法を用いる場合、クラッド層形成用材料(第1のワニス、第3のワニス)としては、脱離性基を有しないポリマー915を用いて調製したものを用いるか、離脱性基を有するポリマー915を用いるが、離脱剤を含有しないものを用いるようにするのが好ましい。
When the second production method is used, the cladding layer forming material (first varnish, third varnish) is prepared using a
これにより、活性放射線930を照射しても、クラッド層91、92内に、コア層93のコア部94より高い屈折率を有する領域が形成されるのを防止することができる。
Accordingly, even when the
[7B] 前記工程[9A]と同様の工程を行う。
以上のようにして、光導波路構造体9が完成する。
[7B] A step similar to the step [9A] is performed.
As described above, the
このような光導波路構造体9の好ましい例では、コア層93がノルボルネン系材料を主材料として構成され、クラッド層91、92が、それぞれ、コア層93のコア部94より屈折率が低く、ノルボルネン系ポリマーを含有するノルボルネン系材料を主材料として構成される。
In a preferred example of such an
そして、コア部94とクラッド部95とは、主鎖と主鎖から分岐し、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基とを有するノルボルネン系ポリマーを主材料として構成され、コア部94とクラッド部95とは、主鎖に結合した状態の離脱性基の数が異なることにより、それらの屈折率が異なっている。
The
ノルボルネン系ポリマーは、透明性が高いため、かかる構成の光導波路構造体9では、光導波路90の高い光伝送性能が得られる。
Since the norbornene-based polymer has high transparency, the
また、このような構成により、コア部94とクラッド部95との間の高い密着性のみならず、コア層93とクラッド層91およびクラッド層92との間の高い密着性が得られ、光導波路構造体9に曲げ等の変形が生じた場合でも、コア部94とクラッド部95との剥離や、コア層93とクラッド層91、92との層間剥離が生じ難く、コア部94内やクラッド部95内にマイクロクラックが発生することも防止される。その結果、光導波路90の光伝送性能が維持される。
Further, with such a configuration, not only high adhesion between the
さらに、ノルボルネン系ポリマーは、高い耐熱性、高い疎水性を有するため、かかる構成の光導波路90(光導波路構造体9)では、耐久性に優れたものとなる。 Furthermore, since the norbornene-based polymer has high heat resistance and high hydrophobicity, the optical waveguide 90 (optical waveguide structure 9) having such a configuration has excellent durability.
また、光導波路90に高い耐熱性や高い疎水性を付与することができるため、その特性の低下(劣化)を防止しつつ、前述したような各種の方法を採用して導体層901、902を確実に形成することができる。特に、光の伝送に重要なコア部94と重なるように、導体層901、902を形成した場合でも、コア部94の変質・劣化を防止することができる。
In addition, since high heat resistance and high hydrophobicity can be imparted to the
また、以上のような製造方法によれば、簡単な処理で、しかも短時間に、所望の形状を有し、かつ、寸法精度の高いコア部94を有する光導波路構造体9を得ることができる。
Further, according to the manufacturing method as described above, the
特に、第2の製造方法によれば、少なくとも活性放射線をすればよく、極めて簡単な処理で、コア層93を形成することができる。
In particular, according to the second manufacturing method, at least actinic radiation may be used, and the
<第3の製造方法>
次に、光導波路構造体9の第3の製造方法について説明する。
<Third production method>
Next, the 3rd manufacturing method of the
以下、第3の製造方法について説明するが、前記第1および第2の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the third manufacturing method will be described, but the description will focus on differences from the first and second manufacturing methods, and the description of the same matters will be omitted.
第3の製造方法では、コア層形成用材料として、第1および第2の製造方法で用いたコア層形成用材料を組み合わせたものを用い、それ以外は、前記第1または第2の製造方法と同様である。 In the third manufacturing method, a combination of the core layer forming materials used in the first and second manufacturing methods is used as the core layer forming material. Otherwise, the first or second manufacturing method is used. It is the same.
すなわち、第3の製造方法で用いられるコア層形成用材料は、前述したような離脱性基を有するポリマー915と、モノマーと、助触媒(第1の物質)と、触媒前駆体(第2の物質)とを含有している。また、助触媒は、前記第2の製造方法における離脱剤と同じものであり、離脱剤を離脱させる機能も有する。
That is, the core layer forming material used in the third manufacturing method includes the
このようなコア層形成用材料では、選択する離脱性基と、選択するモノマーとの組み合わせにより、得られるコア層93において、コア部94とクラッド部95との間の屈折率差をより多段階に調整することが可能となる。
In such a core layer forming material, the refractive index difference between the
なお、前述したように、モノマーとして、ポリマー915より低い屈折率を有するものを用い、また、触媒前駆体として、活性放射線930の照射に伴って活性化温度が低下するものを用い、ポリマー915として、離脱性基の離脱により屈折率が低下するものを用いると、照射領域925をクラッド部95とし、コア部94との屈折率差が極めて大きいコア層93を得ることができる。
As described above, a monomer having a refractive index lower than that of the
以下では、コア層形成用材料において、このような組み合わせのポリマー915、モノマーおよび触媒前駆体を用いる場合を一例に説明する。
Hereinafter, the case where such a combination of
すなわち、ここで示す例では、活性放射線930の照射領域925がクラッド部95となる。
That is, in the example shown here, the
[1C] 前記工程[1A]と同様の工程を行う。
[2C] 前記工程[2A]と同様の工程を行う。
[3C] 前記工程[3A]と同様の工程を行う。
[4C] 前記工程[4A]と同様の工程を行う。
[1C] A step similar to the step [1A] is performed.
[2C] A step similar to the step [2A] is performed.
[3C] The same step as the above step [3A] is performed.
[4C] A step similar to the step [4A] is performed.
このとき、第2の層(PITDMの乾燥フィルム)1120は、第1の屈折率(RI)を有している。この第1の屈折率は、第2の層1120中に一様に分散(分布)するポリマー915およびモノマーの作用による。
At this time, the second layer (PITDM dry film) 1120 has a first refractive index (RI). This first refractive index is due to the action of the
[5C] 前記工程[5A]と同様の工程を行う。
マスク935を介して、活性放射線930を積層体2000に照射すると、第1の層1120の活性放射線930が照射された照射領域925内に存在する助触媒(第1の物質:コカタリスト)は、活性放射線930の作用により反応または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。
[5C] A step similar to the step [5A] is performed.
When the
そして、これらのカチオンや弱配位アニオンは、照射領域925内に存在する触媒前駆体(第2の物質:プロカタリスト)の分子構造に変化(分解)を生じさせ、これを活性潜在状態(潜在的活性状態)に変化させる。
These cations and weakly coordinating anions cause a change (decomposition) in the molecular structure of the catalyst precursor (second substance: procatalyst) present in the
また、カチオンは、離脱性基そのものを主鎖から離脱させるか、または、離脱性基の分子構造の途中から切断する。 In addition, the cation causes the leaving group itself to leave the main chain, or cleaves from the middle of the molecular structure of the leaving group.
これにより、照射領域925では、未照射領域940よりも完全な状態の離脱性基の数が減少し、屈折率が低下して第1の屈折率より低くなる。なお、このとき、未照射領域940の屈折率は、第1の屈折率が維持される。
As a result, in the
なお、この場合、活性放射線930の照射量は、0.1〜9J/cm2程度であるのが好ましく、0.2〜5J/cm2程度であるのがより好ましく、0.2〜4J/cm2程度であるのがさらに好ましい。これにより、助触媒を確実に活性化させることができる。
In this case, the irradiation dose of the
[6C] 前記工程[6A]と同様の工程を行う。
これにより、照射領域925内では、活性潜在状態の触媒前駆体が活性化して(活性状態となって)、モノマーの反応(重合反応や架橋反応)が生じる。
[6C] The same step as the above step [6A] is performed.
Thereby, in the
そして、モノマーの反応が進行すると、照射領域925内におけるモノマー濃度が徐々に低下する。これにより、照射領域925と未照射領域940との間には、モノマー濃度に差が生じ、これを解消すべく、未照射領域940からモノマーが拡散して照射領域925に集まってくる。
As the monomer reaction proceeds, the monomer concentration in the
また、この加熱処理により、ポリマー915から離脱(切断)された離脱性基が、例えば、照射領域925から除去されたり、ポリマー915内において再配列または架橋する。
In addition, by this heat treatment, the leaving group detached (cut) from the
その結果、照射領域925では、モノマーやその反応物(重合体、架橋構造や分岐構造)が増加し、当該領域の屈折率にモノマー由来の構造が大きく影響を及ぼすようになること、ポリマー915から離脱(切断)された離脱性基が減少すること等により、さらに屈折率が低下して第2の屈折率となる。
As a result, in the
一方、未照射領域940では、当該領域から照射領域925にモノマーが拡散することにより、モノマー量が減少するため、当該領域の屈折率にポリマー915の影響が大きく現れるようになり、第1の屈折率より高い第3の屈折率へと上昇する。
On the other hand, in the
このようにして、照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差(第2の屈折率<第3の屈折率)が生じて、コア部94(未照射領域940)とクラッド部95(照射領域925)とが形成される。
In this way, a refractive index difference (second refractive index <third refractive index) occurs between the
[7C] 前記工程[7A]と同様の工程を行う。
[8C] 前記工程[8A]と同様の工程を行う。
[9C] 前記工程[9A]と同様の工程を行う。
[7C] The same step as the above step [7A] is performed.
[8C] The same step as the above step [8A] is performed.
[9C] A step similar to the step [9A] is performed.
以上のようにして、光導波路構造体9が完成する。
このような光導波路構造体9の好ましい例では、コア層93は、主鎖とこの主鎖から分岐し、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基とを有するノルボルネン系ポリマーを含有しており、コア部94とクラッド部95とは、主鎖に結合した状態の離脱性基の数が異なること、および、ノルボルネン系ポリマーと異なる屈折率を有するノルボルネン系モノマーの反応物の含有量が異なることにより、それらの屈折率が異なっており、また、クラッド層91、92が、それぞれ、ノルボルネン系ポリマーを含有するノルボルネン系材料を主材料として構成される。
As described above, the
In a preferred example of such an
ノルボルネン系ポリマーは、透明性が高いため、かかる構成の光導波路構造体9では、光導波路90の高い光伝送性能が得られる。
Since the norbornene-based polymer has high transparency, the
また、このような構成により、コア部94とクラッド部95との間の高い密着性のみならず、コア層93とクラッド層91およびクラッド層92との間の高い密着性が得られ、光導波路構造体9に曲げ等の変形が生じた場合でも、コア部94とクラッド部95との剥離や、コア層93とクラッド層91、92との層間剥離が生じ難く、コア部94内やクラッド部95内にマイクロクラックが発生することも防止される。その結果、光導波路90の光伝送性能が維持される。
Further, with such a configuration, not only high adhesion between the
さらに、ノルボルネン系ポリマーは、高い耐熱性、高い疎水性を有するため、かかる構成の光導波路90(光導波路構造体9)では、耐久性に優れたものとなる。 Furthermore, since the norbornene-based polymer has high heat resistance and high hydrophobicity, the optical waveguide 90 (optical waveguide structure 9) having such a configuration has excellent durability.
また、光導波路90に高い耐熱性や高い疎水性を付与することができるため、その特性の低下(劣化)を防止しつつ、前述したような各種の方法を採用して導体層901、902を確実に形成することができる。特に、光の伝送に重要なコア部94と重なるように、導体層901、902を形成した場合でも、コア部94の変質・劣化を防止することができる。
In addition, since high heat resistance and high hydrophobicity can be imparted to the
また、以上のような製造方法によれば、簡単な処理で、しかも短時間に、所望の形状を有し、かつ、寸法精度の高いコア部94を有する光導波路構造体9を得ることができる。
Further, according to the manufacturing method as described above, the
特に、第3の製造方法によれば、コア部94とクラッド部95との間の屈折率差を多段階に設定することが可能となる。
In particular, according to the third manufacturing method, the refractive index difference between the
また、前記第1〜第3の製造方法では、いずれも、支持基板1000を除去するものとして説明したが、これを導電性材料で構成し、除去することなく、そのまま導体層901、902として用いるようにしてもよい。
Further, in each of the first to third manufacturing methods, the
また、必要に応じて、クラッド層91、92のうちのいずれか一方または双方を省略してもよい。
Moreover, you may abbreviate | omit either one or both of the
また、光導波路90は、図示の構成に限定されず、例えば、2つのクラッド層の間に、複数層のコア層が積層して設けられるような構成であってもよく、クラッド層とコア層とを順に積層して構成したものであってもよく、2つのクラッド層の間に1つのコア層が設けられた積層体を、複数層積層して構成したもの等であってもよい。
Further, the
また、コア部94の途中には、その光路、すなわち、コア部94の長手方向に対しほぼ45°傾斜する傾斜面(反射面)を形成してもよい。これにより、コア部94を伝播する光(伝送光)を、この傾斜面において、ほぼ90°屈曲させることができる。
In addition, an inclined surface (reflecting surface) inclined by approximately 45 ° with respect to the optical path, that is, the longitudinal direction of the
そして、この傾斜面の方向を適宜設定することにより、伝送光の光路を、コア層90内(2次元方向)のみならず、光導波路90の厚さ方向も含めた3次元方向に変更することが可能となる。
Then, by appropriately setting the direction of the inclined surface, the optical path of the transmitted light is changed not only in the core layer 90 (two-dimensional direction) but also in a three-dimensional direction including the thickness direction of the
この傾斜面は、コア部94を、例えば切断、除去(欠損)等することにより形成することができる。なお、傾斜面には、例えば多層光学薄膜や金属薄膜(例えばアルミ蒸着膜)のような反射膜あるいは反射増加膜を形成するようにしてもよい。
This inclined surface can be formed by, for example, cutting or removing (deleting) the
以上、本発明の光導波路の製造方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができ、また、任意の構成が付加されていてもよい。 As mentioned above, although the manufacturing method of the optical waveguide of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these, The structure of each part is arbitrary structures which can exhibit the same function In addition, an arbitrary configuration may be added.
以下、本発明の具体的実施例について説明する。
1.触媒前駆体の合成
<<触媒前駆体C1:Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2の合成>>
漏斗を装備した窒素充填フラスコに、P(i−Pr)3(8.51mL(44.6mmol))のCH2Cl2溶液(20mL)を、Pd(OAc)2(5.00g、22.3mmol)とCH2Cl2(30mL)からなる−78℃の攪拌した赤茶色懸濁液に滴下した。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
1. Synthesis of Catalyst Precursor << Catalyst Precursor C1: Synthesis of Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 >>
A nitrogen-filled flask equipped with a funnel was charged with a solution of P (i-Pr) 3 (8.51 mL (44.6 mmol)) in CH 2 Cl 2 (20 mL) and Pd (OAc) 2 (5.00 g, 22.3 mmol). ) And CH 2 Cl 2 (30 mL) was added dropwise to a stirred red-brown suspension at −78 ° C.
この懸濁液は、徐々に黄緑色の溶液に透き通り、その後、室温に暖め、2時間攪拌した。その後、0.45μmのフィルターでろ過した。 The suspension gradually passed through a yellowish green solution, then warmed to room temperature and stirred for 2 hours. Then, it filtered with the 0.45 micrometer filter.
ろ液を10mLに濃縮し、そしてヘキサン(20mL)を加えると黄色の固体が得られた。
これをろ過し(空気中)、ヘキサンで洗浄し(5×5mL)、真空乾燥させた。
The filtrate was concentrated to 10 mL and hexane (20 mL) was added to give a yellow solid.
This was filtered (in air), washed with hexane (5 × 5 mL) and vacuum dried.
収率は、10.937g(89%)であった。NMRデータは次のようになった。1H−NMR(δ,CD2Cl2):1.37(dd,36H,CHCH3),1.77(s,6H,CCH3),2.12(m,6H,CH),31P−NMR(δ,CD2Cl2):32.9(s)。 The yield was 10.937 g (89%). The NMR data was as follows. 1 H-NMR (δ, CD 2 Cl 2 ): 1.37 (dd, 36H, CHCH 3 ), 1.77 (s, 6H, CCH 3 ), 2.12 (m, 6H, CH), 31 P -NMR (δ, CD 2 Cl 2 ): 32.9 (s).
<<触媒前駆体C2:Pd(OAc)2(P(Cy)3)2の合成>>
漏斗を装備した2口丸底フラスコで、Pd(OAc)2(5.00g、22.3mmol)とCH2Cl2(30mL)からなる赤茶色懸濁液を−78℃で攪拌した。
<< Catalyst Precursor C2: Synthesis of Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 >>
In a 2-neck round bottom flask equipped with a funnel, a reddish brown suspension consisting of Pd (OAc) 2 (5.00 g, 22.3 mmol) and CH 2 Cl 2 (30 mL) was stirred at −78 ° C.
漏斗に、P(Cy)3(13.12mL(44.6mmol))のCH2Cl2溶液(30mL)を入れ、そして、15分かけて上記攪拌懸濁液に滴下した。その結果、徐々に赤褐色から黄色に変化した。 A funnel was charged with a CH 2 Cl 2 solution (30 mL) of P (Cy) 3 (13.12 mL (44.6 mmol)) and added dropwise to the stirred suspension over 15 minutes. As a result, the color gradually changed from reddish brown to yellow.
−78℃で1時間攪拌した後、懸濁液を室温に温め、さらに2時間攪拌して、ヘキサン(20mL)で希釈した。 After stirring at −78 ° C. for 1 hour, the suspension was warmed to room temperature, stirred for an additional 2 hours, and diluted with hexane (20 mL).
次に、この黄色の固体を空気中でろ過し、ペンタンで洗浄し(5×10mL)、真空乾燥させた。
2次収集物は、ろ液を0℃に冷却して分離し、上記と同様に洗浄して乾燥させた。
The yellow solid was then filtered in air, washed with pentane (5 × 10 mL) and dried in vacuo.
The secondary collection was separated by cooling the filtrate to 0 ° C., washed and dried as above.
収率は、15.42g(88%)であった。NMRのデータは次のようになった。1H−NMR(δ,CD2Cl2):1.18−1.32(br m,18H,Cy),1.69(br m,18H,Cy),1.80(br m,18H,Cy),1.84(s,6H,CH3),2.00(br d,12H,Cy),31P−NMR(δ,CD2Cl2):21.2(s)。 The yield was 15.42 g (88%). The NMR data was as follows. 1 H-NMR (δ, CD 2 Cl 2 ): 1.18-1.32 (br m, 18 H, Cy), 1.69 (br m, 18 H, Cy), 1.80 (br m, 18 H, Cy), 1.84 (s, 6H, CH 3 ), 2.00 (br d, 12H, Cy), 31 P-NMR (δ, CD 2 Cl 2 ): 21.2 (s).
<<触媒前駆体C3:trans−Pd(O2C−t−Bu)2(P(Cy)3)2の合成>>
Pd(O2C−t−Bu)2(1.3088g,4.2404mmol)をシュレンカーフラスコ中でCH2Cl2(10mL)に分散させ、フラスコの内容物を−78℃に冷却し攪拌させた。
<< catalyst precursor C3: trans-Pd (O 2 C-t-Bu) 2 (P (Cy) 3) 2 Synthesis >>
Pd (O 2 Ct-Bu) 2 (1.3088 g, 4.2404 mmol) was dispersed in CH 2 Cl 2 (10 mL) in a Schlenker flask and the flask contents were cooled to −78 ° C. and allowed to stir. It was.
この溶液にP(Cy)3(2.6749g,9.5382mmol)のCH2Cl2(15mL)溶液を注射器で加え、−78℃で1時間そして室温で2時間、攪拌した。 To this solution was added a solution of P (Cy) 3 (2.6749 g, 9.5382 mmol) in CH 2 Cl 2 (15 mL) and stirred at −78 ° C. for 1 hour and at room temperature for 2 hours.
ヘキサン(20mL)を反応混合液に加え、表題の黄色の固体の複合体を得た(1.391g)。 Hexane (20 mL) was added to the reaction mixture to give the title yellow solid complex (1.391 g).
その固体をろ過し、ヘキサン(10mL)で洗浄し、減圧下で乾燥させた。
ろ液から溶媒を除去し、オレンジ色の固体を得、これを次にCHCl3/へキサン混合液(1/1:v/v)に溶解し、得られた溶液をドラフト内で蒸発させて表記の複合体をさらに得た(648mg)。
The solid was filtered, washed with hexane (10 mL) and dried under reduced pressure.
Solvent was removed from the filtrate to give an orange solid, which was then dissolved in a CHCl 3 / hexane mixture (1/1: v / v) and the resulting solution was evaporated in a fume hood. The indicated complex was further obtained (648 mg).
全収率は、2.039g(2.345mmol、55.3%)であった。
C46H84O4P2Pdとして計算すると、Cは63.54%でHは9.74%である。
The overall yield was 2.039 g (2.345 mmol, 55.3%).
Calculated as C 46 H 84 O 4 P 2 Pd, C is 63.54% and H is 9.74%.
<<触媒前駆体C4:Pd(OAc)2(P(Cp)3)2の合成>>
窒素充填フラスコに、Pd(OAc)2(2.00g,8.91mmol)のCH2Cl2(〜25mL)の赤褐色懸濁液を−78℃で攪拌した。
<< Catalyst Precursor C4: Synthesis of Pd (OAc) 2 (P (Cp) 3 ) 2 >>
A red-brown suspension of Pd (OAc) 2 (2.00 g, 8.91 mmol) in CH 2 Cl 2 (˜25 mL) was stirred at −78 ° C. in a nitrogen-filled flask.
カニューレで、P(Cp)3(4.25g,17.83mmol)をCH2Cl2(〜20mL)に溶解して、上記懸濁液に10分かけて滴下した。その結果、徐々に赤褐色から黄色に変化した。 With a cannula, P (Cp) 3 (4.25 g, 17.83 mmol) was dissolved in CH 2 Cl 2 (˜20 mL) and added dropwise to the suspension over 10 min. As a result, the color gradually changed from reddish brown to yellow.
懸濁液を室温に温め、さらに1時間攪拌した。溶媒を濃縮して(〜5mL)、ヘキサン(〜15mL)を加えると、黄色の固体が得られた。 The suspension was warmed to room temperature and stirred for an additional hour. The solvent was concentrated (˜5 mL) and hexane (˜15 mL) was added to give a yellow solid.
それを空気中でろ過し、ヘキサンで洗浄し(5×10mL)、真空乾燥させた。2次収集物は、ろ液を0℃に冷却して分離し、触媒前駆体C3と同様に、ろ過し、洗浄し、乾燥させた。 It was filtered in air, washed with hexane (5 × 10 mL) and dried in vacuo. The secondary collection was separated by cooling the filtrate to 0 ° C., filtered, washed and dried in the same manner as catalyst precursor C3.
収率は、4.88g(85%)であった。NMRのデータは次のようになった。1H−NMR(δ,CD2Cl2):1.52−1.56(br m,12H,Cp3),1.67−1.72(br m,12H,Cp3),1.74(s,6H,CH3),1.85−1.89(br m,12H,Cp3),1.96−1.99(br d,6H,Cp3),2.03−2.09(br m,12H,Cp3).31P−NMR(δ,CD2Cl2):22.4(s)。 The yield was 4.88 g (85%). The NMR data was as follows. 1 H-NMR (δ, CD 2 Cl 2): 1.52-1.56 (br m, 12H, Cp 3), 1.67-1.72 (br m, 12H, Cp 3), 1.74 (s, 6H, CH 3) , 1.85-1.89 (br m, 12H, Cp 3), 1.96-1.99 (br d, 6H, Cp 3), 2.03-2.09 (br m, 12H, Cp 3 ). 31 P-NMR (δ, CD 2 Cl 2 ): 22.4 (s).
2.ポリマー(ポリマーマトリックス)の合成
以下に示すようにして、各ポリマーP5、6、8、9、12、13、14を、それぞれ合成した。
2. Synthesis of Polymer (Polymer Matrix) Each polymer P5, 6, 8, 9, 12, 13, 14 was synthesized as follows.
なお、以下では、ヘキシルノルボルネン(CAS番号第22094−83−3番)を「HxNB」と、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(CAS番号第376634−34−3番)を「diPhNB」と、フェニルエチルノルボルネン(CAS番号第29415−09−6番)を「PENB」と、ブチルノルボルネン(CAS番号第22094−81−1番)を「BuNB」と、デシルノルボルネン(CAS番号第22094−85−5番)を「DeNB」と、ベンジルノルボルネン(CAS番号第265989−73−9番)を「BzNB」と、メチルグリシジルエーテルノルボルネン(CAS番号第3188−75−8番)を「AGENB」と、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン(CAS番号第68245−19−2番)を「TMSENB」と、トリエトキシシリルノルボルネン(CAS番号第18401−43−9番)を「TESNB」と、トリメトキシシリルノルボルネン(CAS番号第7538−46−7番)を「TMSNB」と、それぞれ略すことがある。 In the following, hexyl norbornene (CAS number 22094-83-3) is “HxNB”, diphenylmethylnorbornene methoxysilane (CAS number 376634-34-3) is “diPhNB”, phenylethyl norbornene ( CAS number 29415-09-6) is “PENB”, butylnorbornene (CAS number 22094-81-1) is “BuNB”, and decylnorbornene (CAS number 22094-85-5) is “ DeNB ", benzylnorbornene (CAS number 2665989-73-9)" BzNB ", methylglycidyl ether norbornene (CAS number 3188-75-8)" AGENB ", norbornenylethyltrimethoxy Silane (CAS No. 68245-19- No.) "TMSENB", triethoxysilyl norbornene (CAS number 18401-43-9) "TESNB", trimethoxysilyl norbornene (CAS number 7538-46-7) "TMSNB", Each may be abbreviated.
<<ポリマーP5:ヘキシルノルボルネン(HxNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランコポリマー(diPhNB)の合成>>
HxNB(8.94g,0.050mol)、diPhNB(16.06g,0.050mol)、1−ヘキセン(5.0g,0.060mol)およびトルエン(142g)を500mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで80℃に加熱して溶液を形成した。
<< Polymer P5: Synthesis of hexylnorbornene (HxNB) / diphenylmethylnorbornene methoxysilane copolymer (diPhNB) >>
HxNB (8.94 g, 0.050 mol), diPhNB (16.06 g, 0.050 mol), 1-hexene (5.0 g, 0.060 mol) and toluene (142 g) were mixed in a 500 mL sealam bottle and oil A solution was formed by heating to 80 ° C. in a bath.
この溶液に、Pd1446(2.90×10−3g,2.00×10−6mol)およびDANFABA(3.2×10−3g,4.01×10−6mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で添加した。 To this solution, Pd1446 (2.90 × 10 −3 g, 2.00 × 10 −6 mol) and DANFABA (3.2 × 10 −3 g, 4.01 × 10 −6 mol) were concentrated in dichloromethane. Added in the form of a solution.
添加後、得られた溶液を80℃で6時間維持した。勢いよく攪拌された混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at 80 ° C. for 6 hours. When methanol was added dropwise to the vigorously stirred mixture, the copolymer precipitated.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで真空で乾燥させた。乾燥後の重量は、19.3gであった(収率:77%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in an oven at 60 ° C. under vacuum. The weight after drying was 19.3 g (yield: 77%).
共重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法で測定すると(ポリスチレン基準)、Mw=58,749およびMn=18,177であった。 When the molecular weight of the copolymer was measured by GPC method using THF as a solvent (polystyrene standard), it was Mw = 58,749 and Mn = 18,177.
共重合体の組成を、1H−NMRで測定すると、1H−NMR:53/47=HxNB/diPhNBコポリマーであった。 When the composition of the copolymer was measured by 1 H-NMR, it was 1 H-NMR: 53/47 = HxNB / diPhNB copolymer.
この共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5572であり、TMモードで1.5558であった。 When the refractive index of this copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5572 in the TE mode and 1.5558 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
<<ポリマーP6:ブチルノルボルネン(BuNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(diPhNB)コポリマーの合成>>
BuNB(2.62g,0.017mol)、diPhNB(22.38g,0.07mol)、1−ヘキセン(8.83g,0.011mol)およびトルエン(141.4g)を、500mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで80℃に加熱して溶液を形成した。
<< Polymer P6: Synthesis of Butylnorbornene (BuNB) / Diphenylmethylnorbornenemethoxysilane (diPhNB) Copolymer >>
BuNB (2.62 g, 0.017 mol), diPhNB (22.38 g, 0.07 mol), 1-hexene (8.83 g, 0.011 mol) and toluene (141.4 g) were mixed in a 500 mL sealum bottle. And heated to 80 ° C. in an oil bath to form a solution.
この溶液に、Pd1446(5.05×10−3g,3.49×10−6mol)およびDANFABA(1.12×10−2g,1.40×10−5mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で添加した。 To this solution, Pd1446 (5.05 × 10 −3 g, 3.49 × 10 −6 mol) and DANFABA (1.12 × 10 −2 g, 1.40 × 10 −5 mol) were concentrated in dichloromethane. Added in the form of a solution.
添加後、得られた溶液を80℃で2時間維持した。勢いよく攪拌した混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at 80 ° C. for 2 hours. When methanol was added dropwise to the vigorously stirred mixture, the copolymer precipitated.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで真空で乾燥させた。乾燥後の重量は、7.5gであった(収率:30%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in an oven at 60 ° C. under vacuum. The weight after drying was 7.5 g (yield: 30%).
共重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法で測定すると(ポリスチレン基準)、Mw=32,665およびMn=19,705であった。 When the molecular weight of the copolymer was measured by GPC method using THF as a solvent (polystyrene standard), it was Mw = 32,665 and Mn = 19,705.
共重合体の組成を、1H−NMRで測定すると、1H−NMR:28/72=BuNB/diPhNBコポリマーであった。 When the composition of the copolymer was measured by 1 H-NMR, it was 1 H-NMR: 28/72 = BuNB / diPhNB copolymer.
この共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5785であり、TMモードで1.5771であった。 When the refractive index of this copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5785 in the TE mode and 1.5771 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
<<ポリマーP8:ヘキシルノルボルネン(HxNB)ホモポリマーの合成>>
HxNB(10.0g,0.056mol)、1−ヘキセン(4.71g,0.056mol)およびトルエン(56.7g)を、250mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで80℃に加熱して溶液を形成した。
<< Polymer P8: Synthesis of Hexylnorbornene (HxNB) Homopolymer >>
HxNB (10.0 g, 0.056 mol), 1-hexene (4.71 g, 0.056 mol) and toluene (56.7 g) were mixed in a 250 mL sealam bottle and heated to 80 ° C. in an oil bath. A solution was formed.
この溶液に、Pd1446(4.10×10−4g,2.80×10−7mol)およびDANFABA(2.20×10−4g,2.80×10−7mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で添加した。 To this solution, Pd1446 (4.10 × 10 −4 g, 2.80 × 10 −7 mol) and DANFABA (2.20 × 10 −4 g, 2.80 × 10 −7 mol) were concentrated in dichloromethane. Added in the form of a solution.
添加後、得られた溶液を80℃で40分間維持した。勢いよく攪拌した混合物にメタノールを滴下すると重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at 80 ° C. for 40 minutes. When methanol was added dropwise to the vigorously stirred mixture, the polymer precipitated.
沈殿した重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで真空で乾燥させた。乾燥後の重量は、5.8gであった(収率:58%)。 The precipitated polymer was collected by filtration and dried in an oven at 60 ° C. under vacuum. The weight after drying was 5.8 g (yield: 58%).
重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法で測定すると(ポリスチレン基準)、Mw=121,541およびMn=59,213であった。 When the molecular weight of the polymer was measured by GPC method using THF as a solvent (polystyrene standard), it was Mw = 121,541 and Mn = 59,213.
この重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5146であり、TMモードで1.5129であった。
重合体の熱機械分析(TMA)に基づくTgは、208℃であった。
When the refractive index of this polymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5146 in the TE mode and 1.5129 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
Tg based on thermomechanical analysis (TMA) of the polymer was 208 ° C.
<<ポリマーP9:ヘキシルノルボルネン(HxNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(diPhNB)コポリマーの合成>>
HxNB(9.63g,0.054mol)、diPhNB(40.37g,0.126mol)、1−ヘキセン(4.54g,0.054mol)およびトルエン(333g)を、500mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで80℃に加熱して溶液を形成した。
<< Polymer P9: Synthesis of hexylnorbornene (HxNB) / diphenylmethylnorbornenemethoxysilane (diPhNB) copolymer >>
HxNB (9.63 g, 0.054 mol), diPhNB (40.37 g, 0.126 mol), 1-hexene (4.54 g, 0.054 mol) and toluene (333 g) were mixed in a 500 mL sealum bottle, A solution was formed by heating to 80 ° C. in an oil bath.
この溶液に、Pd1446(1.04×10−2g,7.20×10−6mol)およびDANFABA(2.30×10−2g,2.88×10−5mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で添加した。 To this solution, Pd1446 (1.04 × 10 −2 g, 7.20 × 10 −6 mol) and DANFABA (2.30 × 10 −2 g, 2.88 × 10 −5 mol) were concentrated in dichloromethane. Added in the form of a solution.
添加後、得られた溶液を80℃で2時間維持した。勢いよく攪拌した混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at 80 ° C. for 2 hours. When methanol was added dropwise to the vigorously stirred mixture, the copolymer precipitated.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで真空で乾燥させた。乾燥後の重量は、19.0gであった(収率:38%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in an oven at 60 ° C. under vacuum. The weight after drying was 19.0 g (yield: 38%).
共重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=118,000およびMn=60,000であった。 When the molecular weight of the copolymer was measured by GPC method using THF as a solvent (polystyrene conversion), it was Mw = 118,000 and Mn = 60,000.
共重合体の組成を、1H−NMRで測定すると、1H−NMR:32/68=HxNB/diPhNBコポリマーであった。 When the composition of the copolymer was measured by 1 H-NMR, it was 1 H-NMR: 32/68 = HxNB / diPhNB copolymer.
この共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5695であり、TMモードで1.5681であった。 When the refractive index of this copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5695 in TE mode and 1.5681 in TM mode at a wavelength of 633 nm.
<<ポリマーP12:ヘキシルノルボルネン(HxNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(diPhNB)コポリマーの合成>>
HxNB(10.72g,0.06mol)、diPhNB(19.28g,0.06mol)、1−ヘキセン(3.5g,0.04mol)およびトルエン(170.0g)を、250mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで80℃に加熱して溶液を形成した。
<< Polymer P12: Synthesis of hexylnorbornene (HxNB) / diphenylmethylnorbornenemethoxysilane (diPhNB) copolymer >>
HxNB (10.72 g, 0.06 mol), diPhNB (19.28 g, 0.06 mol), 1-hexene (3.5 g, 0.04 mol) and toluene (170.0 g) were mixed in a 250 mL sealam bottle. And heated to 80 ° C. in an oil bath to form a solution.
この溶液に、Pd1446(7.0×10−3g,4.8×10−6mol)およびDANFABA(3.9×10−3g,4.8×10−6mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で加えた。 To this solution, Pd1446 (7.0 × 10 −3 g, 4.8 × 10 −6 mol) and DANFABA (3.9 × 10 −3 g, 4.8 × 10 −6 mol) were concentrated in dichloromethane. Added in the form of a solution.
添加後、得られた溶液を80℃で3.5時間維持した。勢いよく攪拌した混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at 80 ° C. for 3.5 hours. When methanol was added dropwise to the vigorously stirred mixture, the copolymer precipitated.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで真空で乾燥させた。乾燥後の重量は、18.6gであった(収率:62%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in an oven at 60 ° C. under vacuum. The weight after drying was 18.6 g (yield: 62%).
共重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=102,000およびMn=38,000であった。 When the molecular weight of the copolymer was measured by GPC method using THF as a solvent (polystyrene conversion), it was Mw = 102,000 and Mn = 38,000.
共重合体の組成を、1H−NMRで測定すると、1H−NMR:54/46=HxNB/diPhNBコポリマーであった。 When the composition of the copolymer was measured by 1 H-NMR, it was 1 H-NMR: 54/46 = HxNB / diPhNB copolymer.
<<ポリマーP13:ブチルノルボルネン(BuNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(diPhNB)コポリマーの合成>>
BuNB(2.62g,0.038mol)、diPhNB(22.38g,0.057mol)、1−ヘキセン(8.83g,0.011mol)およびトルエン(141.4g)を、500mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで80℃に加熱して溶液を形成した。
<< Polymer P13: Synthesis of Butylnorbornene (BuNB) / Diphenylmethylnorbornenemethoxysilane (diPhNB) Copolymer >>
BuNB (2.62 g, 0.038 mol), diPhNB (22.38 g, 0.057 mol), 1-hexene (8.83 g, 0.011 mol) and toluene (141.4 g) were mixed in a 500 mL sealum bottle. And heated to 80 ° C. in an oil bath to form a solution.
この溶液に、Pd1446(5.05×10−3g,3.49×10−6mol)およびDANFABA(1.12×10−2g,1.40×10−5mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で加えた。 To this solution, Pd1446 (5.05 × 10 −3 g, 3.49 × 10 −6 mol) and DANFABA (1.12 × 10 −2 g, 1.40 × 10 −5 mol) were concentrated in dichloromethane. Added in the form of a solution.
添加後、得られた溶液を80℃で2時間維持した。勢いよく攪拌した混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at 80 ° C. for 2 hours. When methanol was added dropwise to the vigorously stirred mixture, the copolymer precipitated.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで真空乾燥させた。乾燥後の重量は、7.5gであった(収率:30%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and vacuum dried in an oven at 60 ° C. The weight after drying was 7.5 g (yield: 30%).
共重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=32,665およびMn=19,705であった。 When the molecular weight of the copolymer was measured by GPC method using THF as a solvent (polystyrene conversion), it was Mw = 32,665 and Mn = 19,705.
共重合体の組成を、1H−NMRで測定すると、1H−NMR:28/72=BuNB/diPhNBコポリマーであった。 When the composition of the copolymer was measured by 1 H-NMR, it was 1 H-NMR: 28/72 = BuNB / diPhNB copolymer.
この共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5785であり、TMモードで1.5771であった。 When the refractive index of this copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5785 in the TE mode and 1.5771 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
<<ポリマー14:ヘキシルノルボルネン(HxNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(diPhNB)コポリマーの合成>>
HxNB(9.63g,0.054mol)、diPhNB(1.92g,0.006mol)、1−ヘキセン(5.04g,0.060mol)およびトルエン(56.7g)を、250mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで80℃に加熱して溶液を形成した。
<< Polymer 14: Synthesis of hexylnorbornene (HxNB) / diphenylmethylnorbornenemethoxysilane (diPhNB) copolymer >>
HxNB (9.63 g, 0.054 mol), diPhNB (1.92 g, 0.006 mol), 1-hexene (5.04 g, 0.060 mol) and toluene (56.7 g) were mixed in a 250 mL sealam bottle. And heated to 80 ° C. in an oil bath to form a solution.
この溶液に、Pd1446(4.30×10−4g,3.00×10−7mol)およびDANFABA(2.40×10−4g,3.00×10−7mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で加えた。 To this solution, Pd1446 (4.30 × 10 −4 g, 3.00 × 10 −7 mol) and DANFABA (2.40 × 10 −4 g, 3.00 × 10 −7 mol) were concentrated in dichloromethane. Added in the form of a solution.
添加後、得られた溶液を80℃で2時間維持した。勢いよく攪拌した混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at 80 ° C. for 2 hours. When methanol was added dropwise to the vigorously stirred mixture, the copolymer precipitated.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで真空乾燥させた。乾燥後の重量は、7.7gであった(収率:67%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and vacuum dried in an oven at 60 ° C. The weight after drying was 7.7 g (yield: 67%).
共重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=82,000およびMn=40,000であった。 When the molecular weight of the copolymer was measured by GPC method using THF as a solvent (in terms of polystyrene), it was Mw = 82,000 and Mn = 40,000.
共重合体の組成を、1H−NMRで測定すると、1H−NMR:89/11=HxNB/diPhNBコポリマーであった。 When the composition of the copolymer was measured by 1 H-NMR, it was 1 H-NMR: 89/11 = HxNB / diPhNB copolymer.
この共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5238であり、TMモードで1.5225であった。
以上合成した各ポリマーを、下記表1に要約する。
When the refractive index of this copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5238 in the TE mode and 1.5225 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
Each polymer synthesized above is summarized in Table 1 below.
3.ワニスの調製
以下に示すようにして、各ワニスV8〜13を、それぞれ調製した。なお、各ワニスの調製は、いずれも、感光性材料を含むため、イエローライトの下で行った。
3. Preparation of varnish Each varnish V8-13 was prepared as follows. Each varnish was prepared under a yellow light because it contained a photosensitive material.
なお、以下では、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(CAS番号第376609−87−9番)を「SiX」と略すことがある。 Hereinafter, dimethylbis (norbornenemethoxy) silane (CAS No. 376609-87-9) may be abbreviated as “SiX”.
<<ワニスV8の調製>>
HxNB(42.03g,0.24mol)およびSiX(7.97g,0.026mol)を秤量し、ガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V8 >>
HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and SiX (7.97 g, 0.026 mol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)およびIRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) and IRGAFOS 168 (0.125 g) were added as antioxidants to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP5を10wt%となるようにメシチレンに溶解した溶液(18.3g)に、モノマー酸化防止剤溶液(3.06g)、触媒前駆体として、Pd785(3.85×10−4g,4.91×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(1.99×10−3g,1.96×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)およびメシチレン(1.30g)を加えてワニスV8を調製した。
このワニスV8を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
In a solution (18.3 g) of the above polymer P5 dissolved in mesitylene so as to be 10 wt%, a monomer antioxidant solution (3.06 g), and Pd785 (3.85 × 10 −4 g, 4.91 × 10 −7 mol, in 0.1 mL of methylene chloride), RHODORSIL 2074 (1.99 × 10 −3 g, 1.96 × 10 −6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) as a photoacid generator ) And mesitylene (1.30 g) were added to prepare varnish V8.
This varnish V8 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV9の調製>>
HxNB(42.03g,0.24mol)およびSiX(7.97g,0.026mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V9 >>
HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and SiX (7.97 g, 0.026 mol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)およびIRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) and IRGAFOS 168 (0.125 g) were added as antioxidants to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP6を10wt%となるようにメシチレンに溶解した溶液(9.15g)に、モノマー酸化防止剤溶液(1.53g)、触媒前駆体として、Pd785(2.52×10−4g,3.21×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(1.30×10−3g,1.28×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)およびメシチレン(0.645g)を加えてワニスV9を調製した。
このワニスV9を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
In a solution (9.15 g) of the above polymer P6 dissolved in mesitylene so as to be 10 wt%, a monomer antioxidant solution (1.53 g), and Pd785 (2.52 × 10 −4 g, 3.21 × 10 −7 mol, in 0.1 mL of methylene chloride), as a photoacid generator, RHODORSIL 2074 (1.30 × 10 −3 g, 1.28 × 10 −6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) ) And mesitylene (0.645 g) were added to prepare varnish V9.
This varnish V9 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV10の調製>>
HxNB(42.03g,0.24mol)およびSiX(7.97g,0.026mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V10 >>
HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and SiX (7.97 g, 0.026 mol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)およびIRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) and IRGAFOS 168 (0.125 g) were added as antioxidants to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP3を10wt%となるようにメシチレンに溶解した溶液(20g)に、モノマー酸化防止剤溶液(2.4g)、触媒前駆体として、Pd785(3.95×10−4g,5.03×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(2.55×10−3g,2.51×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)およびトルエン(2.5g)を加えてワニスV10を得た。
このワニスV10を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
To a solution (20 g) of the above polymer P3 dissolved in mesitylene so as to be 10 wt%, a monomer antioxidant solution (2.4 g) and Pd785 (3.95 × 10 −4 g, 5. 03 × 10 −7 mol in 0.1 mL of methylene chloride), as a photoacid generator, RHODORSIL 2074 (2.55 × 10 −3 g, 2.51 × 10 −6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) and Toluene (2.5 g) was added to obtain varnish V10.
This varnish V10 was used after being filtered through a filter having a pore size of 0.2 μm.
<<ワニスV11の調製>>
HxNB(42.03g,0.24mol)およびSiX(7.97g,0.026mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V11 >>
HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and SiX (7.97 g, 0.026 mol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)およびIRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) and IRGAFOS 168 (0.125 g) were added as antioxidants to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP8を10wt%となるようにメシチレンに溶解した溶液(20g)に、モノマー酸化防止剤溶液(2.4g)、触媒前駆体として、Pd785(3.95×10−4g,5.03×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(2.55×10−3g,2.51×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)およびトルエン(6.12g)を加えてワニスV11を調製した。
このワニスV11を5μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
To a solution (20 g) of the above polymer P8 dissolved in mesitylene so as to be 10 wt%, a monomer antioxidant solution (2.4 g) and Pd785 (3.95 × 10 −4 g, 5. 03 × 10 −7 mol in 0.1 mL of methylene chloride), as a photoacid generator, RHODORSIL 2074 (2.55 × 10 −3 g, 2.51 × 10 −6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) and Toluene (6.12 g) was added to prepare varnish V11.
This varnish V11 was used after being filtered with a filter having a pore size of 5 μm.
<<ワニスV12の調製>>
HxNB(42.03g,0.24mol)およびSiX(7.97g,0.026mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V12 >>
HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and SiX (7.97 g, 0.026 mol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)およびIRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) and IRGAFOS 168 (0.125 g) were added as antioxidants to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP9を10wt%となるようにメシチレンに溶解した溶液(30g)に、モノマー酸化防止剤溶液(1.0g)、触媒前駆体として、Pd785(1.65×10−4g,2.10×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(8.51×10−4g,8.38×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)およびトルエン(5.0g)を加えてワニスV12を調製した。
このワニスV12を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
In a solution (30 g) of the above polymer P9 dissolved in mesitylene so as to be 10 wt%, a monomer antioxidant solution (1.0 g) and Pd785 (1.65 × 10 −4 g, 2. 10 × 10 −7 mol in methylene chloride 0.1 mL), RHODORSIL 2074 (8.51 × 10 −4 g, 8.38 × 10 −7 mol in methylene chloride 0.1 mL) and photoacid generator Toluene (5.0 g) was added to prepare varnish V12.
This varnish V12 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV13の調製>>
HxNB(42.03g,0.24mol)およびSiX(7.97g,0.026mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V13 >>
HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and SiX (7.97 g, 0.026 mol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)およびIRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) and IRGAFOS 168 (0.125 g) were added as antioxidants to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP14を30wt%となるようにメシチレンに溶解した溶液(30g)に、モノマー酸化防止剤溶液(2.0g)、反応開始剤として、Pd785(3.29×10−4g,4.19×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)、光酸発生剤として、TAG−372R(7.63×10−4g,8.38×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)およびトルエン(10.0g)を加えてワニスV13を調製した。
以上調製した各ワニスの組成を、下記表2に要約する。
In a solution (30 g) of the polymer P14 dissolved in mesitylene so as to be 30 wt%, a monomer antioxidant solution (2.0 g) and Pd785 (3.29 × 10 −4 g, 4. 19 × 10 −7 mol, in 0.1 mL of methylene chloride), TAG-372R (7.63 × 10 −4 g, 8.38 × 10 −6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) as a photoacid generator And toluene (10.0 g) was added to prepare varnish V13.
The composition of each varnish prepared above is summarized in Table 2 below.
また、以下に示すようにして、各ワニスV21〜V23を、それぞれ調製した。なお、各ワニスの調製は、いずれも、感光性材料を含むため、イエローライトの下で行った。 Moreover, as shown below, each varnish V21-V23 was prepared, respectively. Each varnish was prepared under a yellow light because it contained a photosensitive material.
<<ワニスV21の調製>>
上記のポリマーP12(5g)に、メシチレン(20g)、酸化防止剤として、Irganox 1076(0.05g)およびIrgafos 168(0.0125g)、および、光酸発生剤(離脱剤)として、RHODORSIL 2074(4.0×10−3g、0.1mLのメチレンクロライド中)を加えてワニスV21を調製した。
このワニスV21を0.2μmの細孔のフィルターに通して使用に供した。
<< Preparation of Varnish V21 >>
To the above polymer P12 (5 g), mesitylene (20 g), Irganox 1076 (0.05 g) and Irgafos 168 (0.0125 g) as antioxidants, and RHODORSIL 2074 (release agent) as a photoacid generator (release agent) 4.0 × 10 −3 g in 0.1 mL of methylene chloride) was added to prepare varnish V21.
This varnish V21 was passed through a 0.2 μm pore filter for use.
<<ワニスV22の調製>>
上記のポリマーP13(5g)に、メシチレン(20g)、酸化防止剤として、Irganox 1076(0.05g)およびIrgafos 168(0.0125g)、および、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(4.0×10−3g、0.1mLのメチレンクロライド中)を加えてワニスV22を調製した。
このワニスV22を0.2μmの細孔のフィルターに通して使用に供した。
<< Preparation of Varnish V22 >>
To the above polymer P13 (5 g), mesitylene (20 g), Irganox 1076 (0.05 g) and Irgafos 168 (0.0125 g) as antioxidants, and RHODORSIL 2074 (4.0 ×) as a photoacid generator. 10 −3 g in 0.1 mL of methylene chloride) was added to prepare varnish V22.
This varnish V22 was passed through a 0.2 μm pore filter for use.
<<ワニスV23の調製>>
上記のポリマーP14(5g)に、メシチレン(20g)、酸化防止剤として、Irganox 1076(0.05g)およびIrgafos 168(0.0125g)を加えてワニスV23を調製した。
<< Preparation of Varnish V23 >>
Varnish V23 was prepared by adding mesitylene (20 g) and Irganox 1076 (0.05 g) and Irgafos 168 (0.0125 g) as an antioxidant to the polymer P14 (5 g).
このワニスV23を0.2μmの細孔のフィルターに通して使用に供した。
以上調製した各ワニスの組成を、下記表3に要約する。
This varnish V23 was passed through a 0.2 μm pore filter for use.
The composition of each varnish prepared above is summarized in Table 3 below.
4.光導波路構造体の作製および評価
4−1.光導波路構造体の作製
以下に示すようにして、実施例1〜5および比較例の光導波路構造体を、それぞれ10個ずつ作製した。
4). Production and Evaluation of Optical Waveguide Structure 4-1. Production of Optical Waveguide Structure Ten optical waveguide structures of Examples 1 to 5 and Comparative Example were produced as shown below.
なお、ワニスは、溶媒を除去または追加することにより、その粘度を調製して使用した。 The varnish was used by adjusting its viscosity by removing or adding a solvent.
(実施例1)
まず、クラッド層形成用材料として、ワニスV8(粘度:750cP)を、厚さ250μmのポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略す。)フィルム上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:70μm)。これにより、第1の層を得た。
Example 1
First, as a cladding layer forming material, varnish V8 (viscosity: 750 cP) is poured onto a 250 μm thick polyethylene terephthalate (hereinafter abbreviated as “PET”) film and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade. (Wet state thickness: 70 μm). This obtained the 1st layer.
その後、コア層形成用材料として、ワニスV9(粘度:1000cP)を第1の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。これにより、第2の層を得た。 Thereafter, varnish V9 (viscosity: 1000 cP) was poured onto the first layer as a material for forming the core layer, and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm). This obtained the 2nd layer.
最後に、クラッド層形成用材料として、ワニスV8(粘度:1500cP)を第2の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。 Finally, varnish V8 (viscosity: 1500 cP) was poured onto the second layer as a clad layer forming material and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm).
その後、このコーティングされたPETフィルムを、ホットプレート上に置き、50℃で30分間加熱して溶媒を蒸発させて固体の積層フィルムを得た。 Thereafter, the coated PET film was placed on a hot plate and heated at 50 ° C. for 30 minutes to evaporate the solvent to obtain a solid laminated film.
このフィルムに、ポジ型フォトマスクを通してUV光(波長:365nm)を照射し(照射量=3000mJ/cm2)、次に、ホットプレート上で45℃で30分、続いて85℃で30分間、さらに150℃で60分間加熱した。これにより、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 This film was irradiated with UV light (wavelength: 365 nm) through a positive photomask (irradiation amount = 3000 mJ / cm 2 ), and then on a hot plate at 45 ° C. for 30 minutes, followed by 85 ° C. for 30 minutes. Furthermore, it heated at 150 degreeC for 60 minutes. As a result, a linear optical waveguide having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
なお、45℃のホットプレートに10分間置いた時点でフィルムに、直線状のコア部(幅:50μm)のパターンが目視で確認することができた。 When the film was placed on a 45 ° C. hot plate for 10 minutes, the pattern of the linear core (width: 50 μm) could be visually confirmed on the film.
また、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、50μmであった。 Further, in the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm, and the average thickness of the cladding layers (upper and lower portions) was 50 μm.
次に、この光導波路の両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to both surfaces of the optical waveguide by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例2)
まず、クラッド層形成用材料として、ワニスV11(粘度:750cP)を、厚さ250μmのPETフィルム上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:70μm)。これにより、第1の層を得た。
(Example 2)
First, as a cladding layer forming material, varnish V11 (viscosity: 750 cP) was poured onto a PET film having a thickness of 250 μm and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 70 μm). . This obtained the 1st layer.
その後、コア層形成用材料として、ワニスV10(粘度:1000cP)を第1の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。これにより、第2の層を得た。 Thereafter, varnish V10 (viscosity: 1000 cP) was poured onto the first layer as a core layer forming material, and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm). This obtained the 2nd layer.
最後に、クラッド層形成用材料として、ワニスV11(粘度:1500cP)を第2の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。 Finally, varnish V11 (viscosity: 1500 cP) was poured onto the second layer as a clad layer forming material and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm).
その後、このコーティングされたPETフィルムを、ホットプレート上に置き、50℃で45分間加熱して溶媒を蒸発させて固体の積層フィルムを得た。 Thereafter, the coated PET film was placed on a hot plate and heated at 50 ° C. for 45 minutes to evaporate the solvent to obtain a solid laminated film.
このフィルムに、ポジ型フォトマスクを通してUV光(波長:365nm)を照射し(照射量=3000mJ/cm2)、次に、オーブンで50℃で30分、続いて85℃で30分間、さらに150℃で60分間加熱した。これにより、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 This film was irradiated with UV light (wavelength: 365 nm) through a positive photomask (irradiation amount = 3000 mJ / cm 2 ), then in an oven at 50 ° C. for 30 minutes, then at 85 ° C. for 30 minutes, and further 150 Heat at 60 ° C. for 60 minutes. As a result, a linear optical waveguide having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
なお、50℃のオーブンに10分間置いた時点でフィルムに、コア部(幅:50μm)のパターンが目視で確認することができた。 When the film was placed in an oven at 50 ° C. for 10 minutes, the pattern of the core (width: 50 μm) could be visually confirmed on the film.
また、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、46μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm, and the average thickness of the cladding layers (upper and lower portions) was 46 μm.
次に、この光導波路の両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to both surfaces of the optical waveguide by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例3)
まず、クラッド層形成用材料として、ワニスV13(粘度:750cP)を厚さ250μmのPETフィルム上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:70μm)。これにより、第1の層を得た。
(Example 3)
First, as a cladding layer forming material, varnish V13 (viscosity: 750 cP) was poured onto a PET film having a thickness of 250 μm and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (thickness in a wet state: 70 μm). This obtained the 1st layer.
その後、コア層形成用材料として、ワニスV12(粘度:1000cP)を第1の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。これにより、第2の層を得た。 Thereafter, varnish V12 (viscosity: 1000 cP) was poured onto the first layer as a core layer forming material, and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm). This obtained the 2nd layer.
最後に、クラッド層形成用材料として、ワニスV13(粘度:1500cP)を第2の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。 Finally, varnish V13 (viscosity: 1500 cP) was poured onto the second layer as a clad layer forming material and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm).
その後、このコーティングされたPETフィルムを、ホットプレート上に置き、50℃で45分間加熱して溶媒を蒸発させて固体の積層フィルムを得た。 Thereafter, the coated PET film was placed on a hot plate and heated at 50 ° C. for 45 minutes to evaporate the solvent to obtain a solid laminated film.
このフィルムに、ポジ型フォトマスクを通してUV光(波長:365nm)を照射し(照射量=3000mJ/cm2)、次に、オーブンで50℃で30分、続いて85℃で30分間、さらに150℃で60分間加熱した。これにより、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 This film was irradiated with UV light (wavelength: 365 nm) through a positive photomask (irradiation amount = 3000 mJ / cm 2 ), then in an oven at 50 ° C. for 30 minutes, then at 85 ° C. for 30 minutes, and further 150 Heat at 60 ° C. for 60 minutes. As a result, a linear optical waveguide having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
なお、50℃のオーブンに10分間置いた時点でフィルムに、コア部(幅:50μm)のパターンが目視で確認することができた。 When the film was placed in an oven at 50 ° C. for 10 minutes, the pattern of the core (width: 50 μm) could be visually confirmed on the film.
また、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、45μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm, and the average thickness of the cladding layers (upper and lower portions) was 45 μm.
次に、この光導波路の両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to both surfaces of the optical waveguide by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例4)
まず、クラッド層形成用材料として、ワニスV23(粘度:750cP)を、厚さ1mmのガラス板上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:70μm)。これにより、第1の層を得た。
Example 4
First, as a cladding layer forming material, varnish V23 (viscosity: 750 cP) was poured onto a glass plate having a thickness of 1 mm and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet state thickness: 70 μm). . This obtained the 1st layer.
その後、コア層形成用材料として、ワニスV21(粘度:1000cP)を第1の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。これにより、第2の層を得た。 Thereafter, varnish V21 (viscosity: 1000 cP) was poured onto the first layer as a core layer forming material, and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet state thickness: 80 μm). This obtained the 2nd layer.
最後に、クラッド層形成用材料として、ワニスV23(粘度:1500cP)を、第2の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。 Finally, as a cladding layer forming material, varnish V23 (viscosity: 1500 cP) was poured onto the second layer and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm). .
その後、このコーティングガラス板を、ホットプレート上に置き、50℃で30分間加熱して溶媒を蒸発させて固体の積層フィルムを得た。 Thereafter, the coated glass plate was placed on a hot plate and heated at 50 ° C. for 30 minutes to evaporate the solvent, thereby obtaining a solid laminated film.
このフィルムに、ポジ型フォトマスクを通してUV光(波長:365nm)を照射し(照射量=3000mJ/cm2)、次に、ホットプレート上で85℃で30分、さらに150℃で60分間加熱した。これにより、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 This film was irradiated with UV light (wavelength: 365 nm) through a positive photomask (irradiation amount = 3000 mJ / cm 2 ), and then heated on a hot plate at 85 ° C. for 30 minutes and further at 150 ° C. for 60 minutes. . As a result, a linear optical waveguide having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
なお、85℃で30分間ホットプレートに置いた時点でフィルムに、コア部(幅:50μm)のパターンが目視で確認することができた。 When the film was placed on a hot plate at 85 ° C. for 30 minutes, the pattern of the core (width: 50 μm) could be visually confirmed on the film.
また、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、46μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm, and the average thickness of the cladding layers (upper and lower portions) was 46 μm.
次に、この光導波路の両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to both surfaces of the optical waveguide by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例5)
まず、クラッド層形成用材料として、ワニスV23(粘度:750cP)を、厚さ1mmのガラス板上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:70μm)。これにより、第1の層を得た。
(Example 5)
First, as a cladding layer forming material, varnish V23 (viscosity: 750 cP) was poured onto a glass plate having a thickness of 1 mm and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet state thickness: 70 μm). . This obtained the 1st layer.
その後、コア層形成用材料として、ワニスV22(粘度:1000cP)を第1の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。これにより、第2の層を得た。 Thereafter, varnish V22 (viscosity: 1000 cP) was poured onto the first layer as a core layer forming material, and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm). This obtained the 2nd layer.
最後に、クラッド層形成用材料として、ワニスV23(粘度:1500cP)を第2の層の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。 Finally, varnish V23 (viscosity: 1500 cP) was poured onto the second layer as a clad layer forming material and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm).
その後、このコーティングガラス板を、ホットプレート上に置き、50℃で30分間加熱して溶媒を蒸発させて固体の積層フィルムを得た。 Thereafter, the coated glass plate was placed on a hot plate and heated at 50 ° C. for 30 minutes to evaporate the solvent, thereby obtaining a solid laminated film.
このフィルムに、ポジ型フォトマスクを通してUV光(波長:365nm)を照射し(照射量=3000mJ/cm2)、次に、ホットプレート上で85℃で30分、さらに150℃で60分間加熱した。これにより、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 This film was irradiated with UV light (wavelength: 365 nm) through a positive photomask (irradiation amount = 3000 mJ / cm 2 ), and then heated on a hot plate at 85 ° C. for 30 minutes and further at 150 ° C. for 60 minutes. . As a result, a linear optical waveguide having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
なお、85℃で30分間加熱した時点でフィルムに、コア部(幅:50μm)のパターンが目視で確認することができた。 When the film was heated at 85 ° C. for 30 minutes, the pattern of the core (width: 50 μm) could be visually confirmed on the film.
また、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、45μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm, and the average thickness of the cladding layers (upper and lower portions) was 45 μm.
次に、この光導波路の両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to both surfaces of the optical waveguide by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(比較例)
まず、クラッド層形成用材料として、ワニスV8(粘度:750cP)を、ガラス板上に注ぎ、スピンコーティングを使用して実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:70μm)。
(Comparative example)
First, varnish V8 (viscosity: 750 cP) was poured onto a glass plate as a cladding layer forming material and spread to a substantially constant thickness using spin coating (wet thickness: 70 μm).
次に、それをホットプレート上に置いて100℃で10分間加熱し、フォトマスクなしでUV光を照射し(照射量=400mJ/cm2)、その後110℃で15分間および160℃で1時間加熱した。これにより、クラッド層を得た。 Next, it is placed on a hot plate and heated at 100 ° C. for 10 minutes, irradiated with UV light without a photomask (irradiation amount = 400 mJ / cm 2 ), and then 110 ° C. for 15 minutes and 160 ° C. for 1 hour. Heated. Thereby, a clad layer was obtained.
次に、コア層形成用材料として、ワニスV9(粘度:1000cP)をクラッド層上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。 Next, as a core layer forming material, varnish V9 (viscosity: 1000 cP) was poured onto the clad layer and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade (wet thickness: 80 μm).
次に、このコーティングされたガラス板を換気されたレベルテーブルに一夜置いて溶剤を蒸発させ、実質的に乾燥した固体フィルムを形成した。 The coated glass plate was then placed on a ventilated level table overnight to evaporate the solvent and form a substantially dry solid film.
次の日、この固体フィルムに、フォトマスクを通してUV光(波長:365nm)を照射し(照射量=3000mJ/cm2)、45℃で30分間加熱し、次いで、85℃で30分間加熱し、さらに150℃で60分間加熱した。これにより、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 The next day, this solid film was irradiated with UV light (wavelength: 365 nm) through a photomask (irradiation amount = 3000 mJ / cm 2 ), heated at 45 ° C. for 30 minutes, and then heated at 85 ° C. for 30 minutes. Furthermore, it heated at 150 degreeC for 60 minutes. As a result, a linear optical waveguide having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
なお、直線状のコア部(幅:50μm)のパターンは、45℃で30分間加熱した時点で目視で確認することができた。 In addition, the pattern of the linear core part (width: 50 micrometers) was able to be confirmed visually when it heated at 45 degreeC for 30 minutes.
次に、クラッド層形成用材料として、ワニスV8(粘度:1500cP)を、コア層上に注ぎ、スピンコーターで実質的に一定厚さに広げた(ぬれた状態の厚さ:80μm)。 Next, as a cladding layer forming material, varnish V8 (viscosity: 1500 cP) was poured onto the core layer and spread to a substantially constant thickness with a spin coater (wet thickness: 80 μm).
このコーティングされたガラス板をホットプレートに置いて100℃で10分間加熱し、これにフォトマスクなしでUV光を照射した(照射量:400mJ/cm2)。続いて、110℃で15分間、その後160℃で1時間硬化させた。これにより、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 The coated glass plate was placed on a hot plate and heated at 100 ° C. for 10 minutes, and irradiated with UV light without a photomask (irradiation amount: 400 mJ / cm 2 ). Subsequently, it was cured at 110 ° C. for 15 minutes and then at 160 ° C. for 1 hour. As a result, a linear optical waveguide having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
また、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、46μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm, and the average thickness of the cladding layers (upper and lower portions) was 46 μm.
次に、この光導波路の両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to both surfaces of the optical waveguide by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
3−2.評価
3−2−1.光伝播損失の測定
各実施例および比較例の光導波路構造体に対して、それぞれ、光伝播損失を「カットバック法」を使用して測定した。
3-2. Evaluation 3-2-1. Measurement of Light Propagation Loss For each of the optical waveguide structures of Examples and Comparative Examples, the light propagation loss was measured using the “cutback method”.
これは、レーザダイオードから発生させた光を、光ファイバーを通して、コア部の一端から入力し、他端からの出力を測定し、コア部の長さを数段階の長さにカットして、各長さについて光出力を測定することにより行った。
各長さのコア部での総光損失は、下記式で表される。
This is because the light generated from the laser diode is input from one end of the core part through the optical fiber, the output from the other end is measured, and the length of the core part is cut into several lengths. This was done by measuring the light output.
The total optical loss in each length of the core part is expressed by the following formula.
総光損失(dB) = −10log(Pn/Po)
式中、Pnは、P1、P2、…Pnの各長さのコア部の他端での測定された出力であり、Poは、光ファイバーをコア部の一端に結合する前の光ファイバーの端部における光源の測定出力である。
Total optical loss (dB) = -10 log (Pn / Po)
Where Pn is the measured output at the other end of each core portion of length P1, P2,... Pn, and Po is at the end of the optical fiber before coupling the optical fiber to one end of the core portion. This is the measurement output of the light source.
次に、総光損失は、図8(チャート1)のようのプロットされる。このデータの回帰直線は、下記式によって表わされる。 Next, the total optical loss is plotted as in FIG. 8 (Chart 1). The regression line of this data is expressed by the following equation.
y=mx+b
式中、mは、光伝播損失を示し、bは、結合損失(coupling loss)を示す。
y = mx + b
In the formula, m represents a light propagation loss, and b represents a coupling loss.
3−2−2.密着性試験
各実施例および各比較例の光導波路構造体に対して、それぞれ、コア層とクラッド層との密着性試験を行った。
3-2-2. Adhesion Test An adhesion test between the core layer and the clad layer was performed on the optical waveguide structures of the examples and the comparative examples.
これは、コア層からクラッド層を90°上方に引き剥がすピール試験により行った。
光伝播損失の測定および密着性試験の結果を、それぞれ、下記表4に示す。
This was performed by a peel test in which the clad layer was peeled upward 90 ° from the core layer.
The results of measurement of light propagation loss and adhesion test are shown in Table 4 below.
なお、表中の各数値は、それぞれ、5個の平均値を示す。
表4からも明らかなように、各実施例の光導波路構造体は、いずれも、光伝播損失が小さく、光伝送性能が高いものであり、また、コア層とクラッド層との密着力が高いものであった。
In addition, each numerical value in a table | surface shows an average value of 5 each.
As is clear from Table 4, each of the optical waveguide structures of each example has a small light propagation loss, high optical transmission performance, and high adhesion between the core layer and the cladding layer. It was a thing.
これに対して、比較例の光導波路構造体は、光伝播損失が実施例より若干劣る程度であったが、コア層とクラッド層との密着力が明らかに劣るものものであった。 On the other hand, the optical waveguide structure of the comparative example had a light propagation loss slightly inferior to that of the example, but the adhesion between the core layer and the clad layer was clearly inferior.
また、各実施例および各比較例の光導波路構造体を、高湿度環境(60℃、90%RH、2000時間)に曝した後、前記と同様にして光伝播損失の測定を行った。その結果、各実施例の光導波路構造体は、いずれも、比較例の光導波路構造体に対して光伝播損失の低下が低く抑えられる傾向を示した。 Further, after the optical waveguide structures of the examples and the comparative examples were exposed to a high humidity environment (60 ° C., 90% RH, 2000 hours), the light propagation loss was measured in the same manner as described above. As a result, each of the optical waveguide structures of the respective examples showed a tendency that a decrease in light propagation loss was suppressed to be lower than that of the optical waveguide structure of the comparative example.
また、クラッド層の構成材料として、アルキルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、アルキルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、アルキルノルボルネンとアルコキシシリルノルボルネンとのコポリマー、アルキルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとノルボルネニルエチルアルコキシシランとのターポリマー、アルキルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのターポリマー、アルキルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとノルボルネニルエチルアルコキシシランとのターポリマーを用いて、前記と同様にして光導波路構造体を製造し、前記と同様にして光伝播損失の測定を行ったところ、光伝播損失が低くなる傾向を示した。これは、これらのポリマーが重合性基を有することにより、各層間の密着性が向上したことによることが要因であると考えられる。 Further, as a constituent material of the cladding layer, a copolymer of alkyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, a copolymer of alkyl norbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, a copolymer of alkyl norbornene and alkoxysilyl norbornene, alkyl norbornene and Terpolymer of 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate and norbornenylethylalkoxysilane, terpolymer of alkyl norbornene, 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate and methyl glycidyl ether norbornene, alkyl norbornene and methyl glycidyl Using the terpolymer of ether norbornene and norbornenylethylalkoxysilane, an optical waveguide structure was produced in the same manner as described above. And was measured for light propagation loss, tended to light propagation loss is reduced. This is considered to be due to the fact that these polymers have a polymerizable group to improve the adhesion between the respective layers.
さらに、各実施例および比較例で作製した光導波路構造体(高湿度環境に曝す前のもの)の導体層を、それぞれ、パターニングして配線を形成し、所定の箇所に、発光素子および受光素子を実装して、複合装置を作製した。 Furthermore, the conductor layers of the optical waveguide structures (before being exposed to a high humidity environment) produced in each example and comparative example are patterned to form wirings, and light emitting elements and light receiving elements are formed at predetermined locations. Was mounted to produce a composite device.
そして、これらの複合装置を動作させたところ、各実施例および比較例の光導波路構造体を用いた複合装置は、いずれも、高速での動作が可能なことが確認された。 When these composite devices were operated, it was confirmed that any of the composite devices using the optical waveguide structures of the examples and comparative examples can operate at high speed.
9 光導波路構造体
90 光導波路
91、92 クラッド層
93 コア層
94 コア部
95 クラッド部
901、902 導体層
915 ポリマー
920 添加剤
925 照射領域
930 活性放射線
935 マスク
9351 開口
940 未照射領域
1000 支持基板
1110 第1の層
1120 第2の層
1130 第3の層
2000 積層体
DESCRIPTION OF
Claims (36)
クラッド層形成用材料を供給して液状被膜を形成し、該液状被膜が完全に固化または硬化に至らない状態の第1の層を得る第1の工程と、
該第1の層上に、活性放射線の照射により、またはさらに加熱することにより屈折率が変化するコア層形成用材料を供給して液状被膜を形成し、該液状被膜が完全に固化または硬化に至らない状態の第2の層を得て積層体とする第2の工程と、
前記積層体に対して前記活性放射線を選択的に照射したのち、さらに加熱処理を施すことにより、前記第2の層において、前記活性放射線の照射領域と未照射領域との間に屈折率差を生じさせ、これにより、前記照射領域および前記未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部とする第3の工程と、
前記積層体に対して前記加熱処理の温度よりも高い第2の温度で加熱処理を施すことにより、前記第1の層および前記第2の層を一括して完全に固化または硬化に至らしめる第4の工程とを有し、
前記コア層形成用材料は、ポリマーと、該ポリマーと相溶し、かつ、該ポリマーと異なる屈折率を有するモノマーと、前記活性放射線の照射により活性化する第1の物質と、前記モノマーの反応を開始させ得る第2の物質であって、活性化した前記第1の物質の作用により、活性化温度が変化する第2の物質とを含み、
前記第3の工程において、前記積層体に対して、前記活性放射線を照射することにより、前記第2の層の前記照射領域において、前記第1の物質を活性化させるとともに、前記第2の物質の活性化温度を変化させ、
次いで、前記積層体に対して加熱処理を施すことにより、活性化温度が変化していない前記第2の物質または活性化温度が変化した前記第2の物質のいずれか活性化温度の低い方を活性化させ、前記第2の層の前記照射領域または前記活性放射線の未照射領域のいずれかにおいて前記モノマーの反応が進むにつれて、他方の領域から未反応の前記モノマーが集まることに起因して、前記照射領域と前記未照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部とすることを特徴とする光導波路の製造方法。 A method for producing an optical waveguide, comprising: a core layer comprising a core portion; a clad portion having a lower refractive index than the core portion; and a clad layer provided in contact with at least one surface of the core layer,
Supplying a cladding layer forming material to form a liquid film, and obtaining a first layer in a state where the liquid film does not completely solidify or cure;
On the first layer, a core layer forming material whose refractive index is changed by irradiation with actinic radiation or by further heating is supplied to form a liquid film, and the liquid film is completely solidified or cured. A second step of obtaining a second layer in an unachieved state and forming a laminate;
After selectively irradiating the laminate with the active radiation, the second layer is subjected to a heat treatment , whereby a refractive index difference is generated between the active radiation irradiated region and the non-irradiated region in the second layer. A third step in which one of the irradiated region and the unirradiated region is the core portion and the other is the cladding portion ;
By subjecting the laminate to a heat treatment at a second temperature higher than the temperature of the heat treatment, the first layer and the second layer are collectively solidified or cured at a time. 4 processes,
The core layer forming material includes a polymer, a monomer compatible with the polymer and having a refractive index different from the polymer, a first substance activated by irradiation with the actinic radiation, and a reaction of the monomer. A second substance capable of initiating activation, wherein the activation temperature changes by the action of the activated first substance,
In the third step, the first substance is activated in the irradiation region of the second layer by irradiating the active material with the active radiation, and the second substance Change the activation temperature of
Next, by applying a heat treatment to the laminate, either the second substance whose activation temperature has not changed or the second substance whose activation temperature has changed is the lower of the activation temperature. Due to the activation of the monomer, the unreacted monomer collects from the other region as the reaction of the monomer proceeds in either the irradiated region of the second layer or the non-irradiated region of the active radiation, By generating a refractive index difference between the irradiated region and the unirradiated region, one of the irradiated region and the unirradiated region is used as the core portion, and the other is used as the clad portion. An optical waveguide manufacturing method.
(E(R)3)2Pd(Q)2 ・・・ (Ia)
[式中、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表す。] The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 3 , wherein the second substance includes a compound represented by the following formula Ia.
(E (R) 3 ) 2 Pd (Q) 2 ... (Ia)
[Wherein E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15; E represents an element selected from Group 15 of the periodic table; and R represents a hydrogen atom (or One of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate. ]
[(E(R)3)aPd(Q)(LB)b]p[WCA]r ・・・ (Ib)
[式中、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表し、LBは、ルイス塩基を表し、WCAは、弱配位アニオンを表し、aは、1〜3の整数を表し、bは、0〜2の整数を表し、aとbとの合計は、1〜3であり、pおよびrは、パラジウムカチオンと弱配位アニオンとの電荷のバランスをとる数を表す。] The second material, method of manufacturing an optical waveguide according to claim 3 or 4 comprising a compound represented by the following formula Ib.
[(E (R) 3 ) a Pd (Q) (LB) b ] p [WCA] r (Ib)
[Wherein E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15; E represents an element selected from Group 15 of the periodic table; and R represents a hydrogen atom (or One of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate, LB represents a Lewis base, WCA Represents a weakly coordinating anion, a represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, the sum of a and b is 1 to 3, p and r are This represents the number that balances the charge between the palladium cation and the weakly coordinated anion. ]
前記第3の工程において、前記積層体に対して、前記活性放射線を選択的に照射することにより、前記第2の層の前記照射領域において、前記ポリマーの前記離脱性基が離脱する請求項1ないし11のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 The polymer has a leaving group capable of leaving at least a part of the molecular structure from the main chain by the action of the activated first substance,
In the third step, with respect to the laminate, by selectively irradiating the active radiation, in the irradiation area of the second layer, according to claim 1, wherein the leaving group of the polymer is disengaged The manufacturing method of the optical waveguide in any one of thru | or 11 .
前記第3の工程において、前記積層体に対して、前記活性放射線を照射することにより、前記第2の層の前記照射領域において、前記第1の物質を活性化させ、前記ポリマーの前記離脱性基を離脱させて、当該照射領域と前記非照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記非照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部とする請求項1に記載の光導波路の製造方法。 The core layer forming material has at least a molecular structure by the action of the first substance activated by irradiation with the actinic radiation, the main chain and the first substance branched and activated from the main chain. part and a said polymer having a leaving group which may be detached from the main chain,
In the third step, by irradiating the laminated body with the actinic radiation, the first substance is activated in the irradiation region of the second layer, and the release property of the polymer By separating the group and creating a refractive index difference between the irradiated region and the non-irradiated region, either the irradiated region or the non-irradiated region is used as the core portion, and the other is used as the cladding portion. The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 1 .
該ポリマーは、ノルボルネン系ポリマーを主とするものである請求項1ないし25のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 The cladding layer forming material contains a polymer,
The method for producing an optical waveguide according to any one of claims 1 to 25 , wherein the polymer is mainly a norbornene-based polymer.
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