JP4810911B2 - Epoxy resin composition, epoxy resin film, optical waveguide, optical / electrical hybrid wiring board, and electronic device - Google Patents

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本発明は、プリント配線板などの電気配線と一体化して使用される光導波路の形成や受発光素子の封止用途に好適に用いられる光硬化型又は熱硬化型のエポキシ樹脂組成物、前記エポキシ樹脂組成物にて形成されるエポキシ樹脂シート、前記エポキシ樹脂組成物にて形成される光伝送を行うための光導波路、前記光導波路を備えた光配線部を具備する光・電気混載配線基板、並びに前記エポキシ樹脂組成物を封止材に用いた電子デバイスに関するものである。   The present invention provides a photo-curing or thermosetting epoxy resin composition suitably used for forming an optical waveguide used integrally with an electric wiring such as a printed wiring board or sealing a light emitting / receiving element, the epoxy An epoxy resin sheet formed of a resin composition, an optical waveguide for performing optical transmission formed of the epoxy resin composition, an optical / electrical hybrid wiring board including an optical wiring section including the optical waveguide, In addition, the present invention relates to an electronic device using the epoxy resin composition as a sealing material.

民生機器内部で情報伝送の量や速度の増大が進んできて、従来は長距離通信分野にのみ使用されていた光通信が民生機器内部に使用されようとしている。この用途では低コスト化のために、受発光素子は使用する波長が850nm前後といった、長距離光通信で使用されていた1.3μmや1.55μmとは異なる短波長側の赤外光を使用する表面実装型のVCSELやフォトダイオードなどの開発が進んでいる。   The amount and speed of information transmission has been increasing inside consumer devices, and optical communication that has been used only in the field of long-distance communication is now being used inside consumer devices. In this application, in order to reduce the cost, the light receiving / emitting element uses infrared light on the short wavelength side, which is different from 1.3 μm and 1.55 μm used in long-distance optical communication, such as a wavelength used around 850 nm. The development of surface mount type VCSELs and photodiodes is progressing.

また、光を導く部材として高分子成形体からなるマルチモード光導波路が開発されている。マルチモードの光導波路を形成するために提案されている方法として、液状の硬化性樹脂を用いてコアとなる必要な部分を硬化させ不要部を現像除去し、クラッド樹脂で包み込む方法(特許文献1)や、熱可塑性樹脂シート内に含まれるモノマーの拡散を利用して露光部の屈折率を高める方法(特許文献2)、ポリシランを用いて露光部の屈折率を下げ、屈折率の高い非露光部をコアとする方法(特許文献3)、ドライフィルム等のレジスト材料に採用されている手法の応用により各種のアクリレートをパターン露光し溶剤や水系現像液で現像する方法(特許文献4,特許文献5)等がある。   A multimode optical waveguide made of a polymer molded body has been developed as a member for guiding light. As a method proposed for forming a multimode optical waveguide, a liquid curable resin is used to harden a necessary portion as a core, and an unnecessary portion is developed and removed, and then wrapped with a clad resin (Patent Document 1). ), A method of increasing the refractive index of the exposed portion by utilizing diffusion of monomers contained in the thermoplastic resin sheet (Patent Document 2), lowering the refractive index of the exposed portion using polysilane, and non-exposure with a high refractive index A method using a part as a core (Patent Document 3), and a method in which various acrylates are subjected to pattern exposure by applying a technique employed in a resist material such as a dry film and developed with a solvent or an aqueous developer (Patent Document 4, Patent Document) 5) etc.

また、これらの光導波路を経由して光を送受信する受発光素子については、素子の信頼性を高めるために透明な封止材で封止することも行われている。例えばVCSEL(面発光レーザ素子)の発光面を基板側に向けてフリップチップ形式で実装した形態において、透明樹脂でアンダーフィルを用いて封止するものがある。その封止材は透明性を高めるためにエポキシ樹脂の自重合を引き起こすカチオン硬化型のエポキシ樹脂が用いられることが多い。
特許第3063903号公報 特開平1−302308号公報 特開2004−12635号公報 特開2000−081520号公報 特開2003−128737号公報
In addition, light receiving and emitting elements that transmit and receive light via these optical waveguides are also sealed with a transparent sealing material in order to increase the reliability of the elements. For example, in a form in which a light emitting surface of a VCSEL (surface emitting laser element) is mounted in a flip chip type with a substrate side facing, there is one that is sealed with a transparent resin using an underfill. As the sealing material, a cationic curable epoxy resin that causes self-polymerization of the epoxy resin is often used in order to increase transparency.
Japanese Patent No. 30603903 JP-A-1-302308 JP 2004-12635 A JP 2000-081520 A JP 2003-128737 A

上記のように光導波路を形成するにあたり、液状の硬化性樹脂を使用する方法では、エポキシ樹脂を光硬化させ非露光部を溶剤で洗い流して現像するものであるが、液状の樹脂を用いているために投影露光する必要があり、大面積化が困難であったり、生産性が悪いという問題があった。   In forming the optical waveguide as described above, in the method using a liquid curable resin, the epoxy resin is photocured and the non-exposed portion is washed away with a solvent and developed, but a liquid resin is used. Therefore, it is necessary to carry out projection exposure, and there is a problem that it is difficult to increase the area or productivity is low.

また、熱可塑性樹脂シート内に含まれるモノマーの拡散を利用して露光部の屈折率を高める方法によると、プリント配線板と一体化される工程やその後の半田リフロー工程などで受ける温度において、樹脂自身の耐熱性が低く、導波路部分が変形してしまうという欠点がある。   In addition, according to the method of increasing the refractive index of the exposed portion by utilizing the diffusion of the monomer contained in the thermoplastic resin sheet, the resin is used at the temperature received in the process of being integrated with the printed wiring board or the subsequent solder reflow process. There is a disadvantage that the heat resistance of the waveguide itself is low and the waveguide portion is deformed.

また、これらはいずれも樹脂、特にコアを包み込む形で形成されるクラッド層が熱膨張係数(CTE)の大きいものであるために、基板とのCTEミスマッチが生じ、温度サイクル性をはじめとする信頼性に問題があった。   In addition, since the clad layer formed so as to wrap the resin, particularly the core, has a large coefficient of thermal expansion (CTE), a CTE mismatch with the substrate occurs, and reliability such as temperature cycleability There was a problem with sex.

これに対し、硬化性樹脂としてポリシランを用いる方法もあるが、露光後のポリシランの露光性をなくすために300℃程度の熱処理が必要となるため、有機物であるプリント配線板がその温度に耐えられず、一体化して使用するのが困難である。   On the other hand, there is a method using polysilane as the curable resin, but since a heat treatment of about 300 ° C. is necessary to eliminate the exposure property of the polysilane after exposure, the printed wiring board which is an organic material can withstand that temperature. However, it is difficult to use it integrally.

また、ドライフィルム等のレジスト材料に採用されている手法の応用により各種のアクリレートを使用する方法では、樹脂自身の透明性を高くできないので、導波損失が0.3dB/cm程度以上と大きくなってしまうという問題があり、更にCTEも大きいため信頼性に問題がある。   In addition, in the method using various acrylates by applying the technique adopted for resist materials such as dry film, the transparency of the resin itself cannot be increased, so that the waveguide loss becomes as large as about 0.3 dB / cm or more. In addition, there is a problem in reliability because the CTE is large.

また、受発光素子の封止用途においても、付加型の硬化剤を使用しないカチオン硬化エポキシ樹脂ではフィラーを含まないものが大部分のためCTEが大きく、温度サイクル性をはじめとする信頼性が不充分という問題がある。   Also, in sealing applications of light emitting and receiving elements, CTE is large because most of the cationic curing epoxy resins that do not use an addition type curing agent do not contain a filler, so that the CTE is large and the reliability including temperature cycleability is unsatisfactory. There is a problem of enough.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、透明性を維持したままCTEを低減して温度サイクル性をはじめとする信頼性が向上した、光伝送に用いられる光導波路の形成や受発光素子用封止材として好適に用いられるエポキシ樹脂組成物を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points. The formation and reception of an optical waveguide used for optical transmission in which CTE is reduced while maintaining transparency to improve reliability such as temperature cycleability. It aims at providing the epoxy resin composition used suitably as a sealing material for light emitting elements.

また同時に、プリント配線板と一体化して使用できるマルチモード導波路を実用化可能にするため、プリント配線板製造プロセスに導入しやすい加工温度のフィルム材料であって、プリント配線材料に最終的に電子部品や光素子を実装する工程の温度に耐えられる耐熱性があり、かつ、光導波路として形成した際の伝送損失が少ないエポキシ樹脂フィルムを提供することを目的とするものである。   At the same time, in order to make it possible to put into practical use a multimode waveguide that can be integrated with a printed wiring board, it is a film material with a processing temperature that is easy to introduce into the printed wiring board manufacturing process. It is an object of the present invention to provide an epoxy resin film that has heat resistance that can withstand the temperature of the process of mounting components and optical elements and that has low transmission loss when formed as an optical waveguide.

更に本発明は、上記エポキシ樹脂組成物又はエポキシ樹脂フィルムにて形成された光導波路、前記光導波路を備えた光配線部を有する光・電気混載配線基板、並びに上記エポキシ樹脂組成物を封止材として用いた電子デバイスを提供することを目的とするものである。   Furthermore, the present invention provides an optical waveguide formed of the epoxy resin composition or the epoxy resin film, an optical / electrical hybrid wiring board having an optical wiring section provided with the optical waveguide, and the epoxy resin composition as a sealing material. It aims at providing the electronic device used as.

本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤と、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンと、無機フィラーとを含するエポキシ樹脂組成物であって、前記無機フィラーが、エポキシ樹脂組成物中の前記無機フィラーを除く成分の硬化物である樹脂硬化物との屈折率差が0.01以下で且つ平均粒子径0.5μm以下であることを特徴とするものである。 The epoxy resin composition according to the present invention, an epoxy resin, a cationic polymerization initiator, and epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group and an inorganic filler an epoxy resin composition containing the inorganic filler, an epoxy resin composition The difference in refractive index from the cured resin , which is a cured product of the component excluding the inorganic filler in the product, is 0.01 or less and the average particle size is 0.5 μm or less.

上記無機フィラーは、アルコキシシランと、アルコキシチタンアセチルアセトナート又はチタンアセチルアセトナートとの混合物をゾルゲル反応させて得られる無機フィラーであることが好ましい。   The inorganic filler is preferably an inorganic filler obtained by sol-gel reaction of a mixture of alkoxysilane and alkoxytitanium acetylacetonate or titanium acetylacetonate.

また、本発明に係るエポキシ樹脂フィルム1は、上記のようなエポキシ樹脂組成物をフイルム状に成形して成ることを特徴とするものである。   Moreover, the epoxy resin film 1 according to the present invention is formed by molding the above epoxy resin composition into a film shape.

また、本発明に係る光導波路は、上記のようなエポキシ樹脂組成物又はエポキシ樹脂フィルム1を硬化させて形成されたクラッド層2と、無機フィラーを含有しない光硬化性樹脂組成物で形成されたクラッド層よりも屈折率が高いコア4とを備えることを特徴とするものである。   Moreover, the optical waveguide according to the present invention is formed of the clad layer 2 formed by curing the epoxy resin composition or the epoxy resin film 1 as described above, and a photocurable resin composition not containing an inorganic filler. And a core 4 having a refractive index higher than that of the cladding layer.

また、本発明に係る他の光導波路は、上記のようなエポキシ樹脂組成物又はエポキシ樹脂フィルム1を硬化させて形成されたクラッド層2と、平均粒子径100nm以下のシリカ粒子を含有する光硬化性樹脂組成物で形成されたクラッド層2よりも屈折率が高いコア4とを備えることを特徴とするものである。   Another optical waveguide according to the present invention is a photocuring containing a clad layer 2 formed by curing the epoxy resin composition or the epoxy resin film 1 as described above, and silica particles having an average particle diameter of 100 nm or less. And a core 4 having a higher refractive index than that of the clad layer 2 formed of a conductive resin composition.

また、本発明に係る光・電気混載配線基板は、上記のような光導波路を備えた光配線部と、導体配線24を備えた電気配線部とを一体に具備することを特徴とするものである。   Moreover, the optical / electrical hybrid wiring board according to the present invention is characterized in that the optical wiring part provided with the optical waveguide as described above and the electric wiring part provided with the conductor wiring 24 are integrally provided. is there.

また、本発明に係る電子デバイスは、発光素子又は受光素子と光導波路とを有し、前記発光素子又は受光素子と光導波路との間の隙間が上記のようなエポキシ樹脂組成物により封止されていることを特徴とするものである。   The electronic device according to the present invention includes a light emitting element or a light receiving element and an optical waveguide, and a gap between the light emitting element or the light receiving element and the optical waveguide is sealed with the epoxy resin composition as described above. It is characterized by that.

本発明に係るエポキシ樹脂組成物では、含有されている水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンは分子鎖が動きやすくて水酸基を有するので、カチオン硬化系における連鎖移動効果を有し、重合速度(硬化速度)を著しく高めることができる上に、分子量の大きな脂肪族の非グリシジルエーテルのエポキシ樹脂であるためにエポキシ基の反応性は脂環式エポキシと同程度であって硬化系に取り込まれることから、硬化物の吸湿性や耐熱性を悪化させにくくなり、更に、エポキシ樹脂との相溶性が良くて透明性を維持できるものである。また、更に、上記特定の無機フィラーを含有していることから、このエポキシ樹脂組成物の硬化物の透明性を阻害することなく、この硬化物の線膨張係数を低減することができるものである。従って、このエポキシ樹脂組成物を光導波路や光・電気混載配線基板形成用の材料や電子デバイスにおける封止材として好適に用いることができるものである。   In the epoxy resin composition according to the present invention, the epoxidized polybutadiene having a contained hydroxyl group has a chain transfer effect in a cationic curing system because the molecular chain easily moves and has a hydroxyl group, and the polymerization rate (curing rate) is increased. In addition to being able to remarkably increase, since it is an aliphatic non-glycidyl ether epoxy resin having a large molecular weight, the reactivity of the epoxy group is the same as that of the alicyclic epoxy and is incorporated into the curing system. It is difficult to deteriorate the hygroscopicity and heat resistance, and the compatibility with the epoxy resin is good and the transparency can be maintained. Furthermore, since the specific inorganic filler is contained, the linear expansion coefficient of the cured product can be reduced without inhibiting the transparency of the cured product of the epoxy resin composition. . Therefore, the epoxy resin composition can be suitably used as a material for forming an optical waveguide, an optical / electrical hybrid wiring board, or a sealing material in an electronic device.

特に、上記無機フィラーとして、アルコキシシランと、アルコキシチタンアセチルアセトナート又はチタンアセチルアセトナートとの混合物をゾルゲル反応させて得られる無機フィラーを用いると、このような無機フィラーは屈折率をアモルファスシリカよりも高く調整することができると共に、線膨張率を低く抑えることができ、エポキシ樹脂組成物の硬化物の透明性を維持すると共に線膨張係数を更に低減することができるものである。   In particular, when an inorganic filler obtained by sol-gel reaction of a mixture of alkoxysilane and alkoxytitanium acetylacetonate or titanium acetylacetonate is used as the inorganic filler, such an inorganic filler has a refractive index higher than that of amorphous silica. While being able to adjust highly, a linear expansion coefficient can be restrained low, the transparency of the hardened | cured material of an epoxy resin composition can be maintained, and a linear expansion coefficient can be reduced further.

また、本発明に係るエポキシ樹脂フィルムは、プリント配線板製造プロセスに導入しやすく、かかるプリント配線板製造プロセスを適用して光導波路や光・電気混載配線基板を作製することが容易となるものである。   In addition, the epoxy resin film according to the present invention is easy to introduce into a printed wiring board manufacturing process, and it becomes easy to apply such a printed wiring board manufacturing process to produce an optical waveguide or an optical / electrical mixed wiring board. is there.

また、本発明に係る光導波路は、クラッド層を上記エポキシ樹脂組成物又はエポキシ樹脂フィルムにて形成していることから、クラッド層は無機フィラーにより透明性に悪影響が与えられることなく優れた透明性を有し、クラッド層における光損失が少なって、光導波路全体の導波効率が極めて優れたものとすることができ、且つ光導波路の体積の大部分を占めるクラッド層の線膨張係数を低く抑えることができて、線膨張率が影響する光導波路全体としての温度サイクル特性などの信頼性を高めることができるものである。   In addition, since the optical waveguide according to the present invention has the clad layer formed of the epoxy resin composition or the epoxy resin film, the clad layer has excellent transparency without adversely affecting the transparency due to the inorganic filler. The optical loss of the cladding layer is reduced, the waveguide efficiency of the entire optical waveguide can be made extremely excellent, and the linear expansion coefficient of the cladding layer occupying most of the volume of the optical waveguide is reduced. Thus, reliability such as temperature cycle characteristics as the entire optical waveguide affected by the linear expansion coefficient can be improved.

更に、コアを無機フィラーを含有しない光硬化性樹脂組成物で形成することで、コアを露光・現像処理等により所望の形状に容易に形成することができると共に、コアの透明性を高くすることができ、特に導波損失の低さが求められる用途には好適である。   Furthermore, by forming the core with a photocurable resin composition that does not contain an inorganic filler, the core can be easily formed into a desired shape by exposure / development processing and the like, and the transparency of the core is increased. This is particularly suitable for applications where low waveguide loss is required.

また、上記コアを平均粒子径100nm以下のシリカ粒子を含有する光硬化性樹脂組成物で形成する場合には、コアを露光・現像処理等により所望の形状に容易に形成することができると共に、シリカ粒子にいわゆるナノサイズシリカとしての特徴を発現させる事ができ、コアの透明性悪化を抑制しつつ、且つコアの線膨張率を低くすることができて、光導波路の導波損失を著しく悪化させることなく、光導波路の線膨張率が影響する温度サイクル特性などの信頼性を更に向上することができるものである。   Further, when the core is formed of a photocurable resin composition containing silica particles having an average particle size of 100 nm or less, the core can be easily formed into a desired shape by exposure / development processing, etc. Silica particles can exhibit the characteristics of so-called nano-sized silica, while suppressing deterioration of the transparency of the core and lowering the linear expansion coefficient of the core, significantly reducing the waveguide loss of the optical waveguide. The reliability such as temperature cycle characteristics influenced by the linear expansion coefficient of the optical waveguide can be further improved.

また、本発明に係る光・電気混載配線基板は、上記のような光導波路を備えた光配線部を備えることから、プリント配線板工法との親和性が高く、また電子部品や光素子を実装する工程の温度に耐えられる耐熱性を有していて製造しやすく、更に光導波路として低損失であり、且つ部品実装時から使用環境時に亘って高い耐ヒートサイクル性と耐湿信頼性を実現できるものである。   In addition, since the optical / electrical hybrid wiring board according to the present invention includes the optical wiring part including the optical waveguide as described above, it has a high affinity with the printed wiring board method and mounts electronic components and optical elements. It has heat resistance that can withstand the temperature of the manufacturing process, is easy to manufacture, has low loss as an optical waveguide, and can realize high heat cycle resistance and moisture resistance reliability from the time of component mounting to the use environment It is.

また、本発明に係る電子デバイスは、表面実装型の受発光素子の受光面又は発光面と電極が汚染されることによる受発光効率の悪化や、腐食により電気導通しなくなる等の重大な不具合が生じることを防止して信頼性を高めることができ、また、受発光素子と光導波路との間の隙間における、光導波路側の面や受発光素子側の面が汚染されることを防止して光伝搬の損失や光伝搬が不可能になるなどの不具合を防止することができ、更に屈折率の大きく且つ透明性の高いエポキシ樹脂組成物による封止により、前記隙間における光の反射による損失を著しく低減することが可能となり、しかも線膨張率が小さいエポキシ樹脂組成物にて封止することで電子デバイスが熱サイクルに曝された場合にも熱応力による断線等の接続不良等を防止することができて、熱応力起因の信頼性を向上することができるものである。   In addition, the electronic device according to the present invention has serious problems such as deterioration of light receiving / emitting efficiency due to contamination of the light receiving surface or light emitting surface of the surface mount type light emitting / receiving element, and electric conduction due to corrosion. It is possible to improve the reliability by preventing the occurrence, and to prevent the surface on the optical waveguide side and the surface on the light receiving and emitting element side in the gap between the light emitting and receiving element and the optical waveguide from being contaminated. It is possible to prevent problems such as light propagation loss and light propagation impossibility, and furthermore, sealing with an epoxy resin composition having a large refractive index and high transparency reduces loss due to light reflection in the gap. It can be significantly reduced, and sealing with an epoxy resin composition with a low coefficient of linear expansion prevents connection failures such as disconnection due to thermal stress even when the electronic device is exposed to a thermal cycle. Bets are made, in which it is possible to improve the reliability of the thermal stress caused.

以下、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

〔エポキシ樹脂組成物〕
本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤と、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンとを含有し、更に樹脂硬化物との屈折率差が0.01以下でかつ平均粒子径が0.5μm以下の無機フィラーを含有する。樹脂硬化物とは、エポキシ樹脂組成物中の前記無機フィラーを除く成分の硬化物を意味する。
[Epoxy resin composition]
The epoxy resin composition according to the present invention contains an epoxy resin, a cationic polymerization initiator, and an epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group, and further has a refractive index difference of 0.01 or less and an average particle diameter from the cured resin. Contains an inorganic filler of 0.5 μm or less. The resin cured product means a cured product of components other than the inorganic filler in the epoxy resin composition.

エポキシ樹脂としては、透明性を著しく損なわない範囲内であれば、1分子内にエポキシ基を複数有しさえすれば特に限定されるものではなく、市販されている液体エポキシ樹脂や固体エポキシ樹脂を適宜使用することができる。   The epoxy resin is not particularly limited as long as it has a plurality of epoxy groups in one molecule as long as the transparency is not significantly impaired, and a commercially available liquid epoxy resin or solid epoxy resin can be used. It can be used as appropriate.

エポキシ樹脂の具体例としては、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等を挙げることができ、これらの中から1種のみ又は2種以上を選んで併用することができる。このうち、透明性が優れるという観点からは、脂環式エポキシ樹脂が好ましい。   Specific examples of the epoxy resin include alicyclic epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin having biphenyl skeleton, naphthalene ring-containing epoxy resin, dicyclopentadiene Dicyclopentadiene type epoxy resin having a skeleton, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, bromine-containing epoxy resin, aliphatic epoxy resin, triglycidyl isocyanurate, etc. From these, only one type or two or more types can be selected and used in combination. Of these, alicyclic epoxy resins are preferred from the viewpoint of excellent transparency.

このようなエポキシ樹脂のうち、液状エポキシ樹脂の具体例としては、「セロキサイド2021」や「セロキサイド2081」の商品名でダイセル化学工業株式会社から販売されている2官能のものや、水素添加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールF型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、固体エポキシの具体例としては、「EHPE3150」の商品名でダイセル化学工業株式会社から販売されている多官能の2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロセキサン付加物などが挙げられる。硬化物の加水分解性を抑え耐湿信頼性を向上させる観点からは、分子骨格にエステル基を持たない脂環式エポキシ樹脂が更に好ましい。   Among such epoxy resins, specific examples of liquid epoxy resins include bifunctional ones sold by Daicel Chemical Industries, Ltd. under the trade names “Celoxide 2021” and “Celoxide 2081”, and hydrogenated bisphenol A. Type epoxy resin, hydrogenated bisphenol F type epoxy resin, and the like. As a specific example of the solid epoxy, 1,2-epoxy-polyfunctional 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol sold by Daicel Chemical Industries, Ltd. under the trade name “EHPE3150” Examples include 4- (2-oxiranyl) cyclosoxane adducts. From the viewpoint of suppressing the hydrolyzability of the cured product and improving the moisture resistance reliability, an alicyclic epoxy resin having no ester group in the molecular skeleton is more preferable.

また本発明において、カチオン重合開始剤としては光や熱、電子線等によりルイス酸あるいはブレンステッド酸を発生するもので、透明性を損なわないものであれば特に限定されるものではなく、市販されているものを使用することができる。具体例としては、陰イオンとしてPF6 -、AsF6 -、SbF6 -、SbCl6 2-、BF4 -、SnCl -、FeCl4 -、BiCl5 2-などを持つアリールジアゾニウム塩;陰イオンとしてPF6 -、AsF6 -、SbF6 -、SbCl6 2-、BF4 -、ClO4 -、CF3SO3 -、FSO3 -、F2PO2 -、B(C654 -などを持つジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩等;陰イオンとしてPF6 -、AsF6 -、SbF6 -などを持つジアルキルフェナジルスルホニウム塩、ジアルキル−4−ヒドロキシフェニルスルフォニウム塩等;α−ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステルや、N一ヒドロキシイミドスルホネート、α−スルホニロキシケトン、β−スルホニロキシケトン等のスルホン酸エステル;鉄のアレン化合物;シラノーノトアルミニウム錯体;o−ニトロベンジル−トリフェニルシリルエーテル等を例示することができる。これらのカチオン重合開始剤は単独で使用しても良いし、複数を併用しても良い。また、光硬化型のものと熱硬化型のものとを併用しても差し支えない。 In the present invention, the cationic polymerization initiator is not particularly limited as long as it generates Lewis acid or Bronsted acid by light, heat, electron beam, etc., and does not impair transparency. You can use what you have. Specific examples include aryldiazonium salts having PF 6 , AsF 6 , SbF 6 , SbCl 6 2− , BF 4 , SnCl 6 , FeCl 4 , BiCl 5 2−, etc. as anions; PF 6 , AsF 6 , SbF 6 , SbCl 6 2− , BF 4 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , FSO 3 , F 2 PO 2 , B (C 6 F 5 ) 4 - diaryl iodonium salt with like, triarylsulfonium salts, triarylselenonium salts and the like; PF as anions 6 -, AsF 6 -, SbF 6 - dialkyl phenazine Gilles sulfonium salts with such, dialkyl-4-hydroxy-phenylsulfanyl Phonium salt, etc .; α-hydroxymethylbenzoin sulfonate ester, N monohydroxyimide sulfonate, α-sulfonyloxyketone, β-sulfonyloxyketo Allene compound of iron; sulfonic acid esters and the like silanol over Noto aluminum complex; o-nitrobenzyl - can be exemplified triphenylsilyl ether. These cationic polymerization initiators may be used alone or in combination. In addition, a photo-curing type and a thermosetting type may be used in combination.

カチオン重合開始剤の好ましい添加量は0.5〜3phrであり、更に好ましくは0.6〜1.5phrである。この添加量が過小だと硬化しにくくなり、過剰だと硬化物の耐湿信頼性を損なうという問題が生じるおそれがある。   A preferable addition amount of the cationic polymerization initiator is 0.5 to 3 phr, and more preferably 0.6 to 1.5 phr. If the added amount is too small, it is difficult to cure, and if it is excessive, there is a possibility that the moisture resistance reliability of the cured product is impaired.

カチオン重合開始剤が光によって硬化を開始するタイプ(光硬化型)である場合、開始剤が最も効率よく酸を発生する光の波長よりも長い波長の光でも硬化開始するようにするため、いわゆる増感剤を併用することができる。増感剤の具体例として、ベンゾフェノン、アクリジンオレンジ、ペリレン、アントラセン、フェノチアジン、2,4−ジエチルチオキサントンなどが挙げられる。   When the cationic polymerization initiator is of a type that initiates curing by light (photocuring type), the initiator initiates curing even with light having a wavelength longer than the wavelength of light that most efficiently generates acid. A sensitizer can be used in combination. Specific examples of the sensitizer include benzophenone, acridine orange, perylene, anthracene, phenothiazine, and 2,4-diethylthioxanthone.

また、このようなカチオン硬化系において、重合速度を高め、未反応のエポキシ樹脂の残存を防ぐ目的で、連鎖移動剤を併用することもできる。一般的には多官能アルコール類が使用され、エチレングリコール、ブタンジオール、トリメチロールプロパントリオ二ル、ペンタエリスリトール、ポリビニルアルコール等が例示できるが、これらを使用することにより硬化物の吸湿性が高くなったり、耐熱性が低下するという問題が生じるおそれもあるため、これらの問題が引き起こされない範囲で使用することが好ましい。   In such a cationic curing system, a chain transfer agent can be used in combination for the purpose of increasing the polymerization rate and preventing the unreacted epoxy resin from remaining. In general, polyfunctional alcohols are used, and examples include ethylene glycol, butanediol, trimethylolpropane trionyl, pentaerythritol, and polyvinyl alcohol. However, the use of these increases the hygroscopicity of the cured product. In addition, there is a possibility that a problem that the heat resistance is lowered may be caused. Therefore, it is preferable to use in a range that does not cause these problems.

また、本発明で使用される水酸基を有するエポキシ化ポリプタジエンは、CASナンバー68441−49−6に代表されるものであり、例えば下記構造式に示されるような水酸基を有する液状ポリブタジエンの主鎖内の二重結合をエポキシ化した構造を有するものであって、分子鎖末端に水酸基を有するものもある。このものは「エボリード」の商標でダイセル化学工業株式会社が製造しており、分子鎖内、分子鎖末端に水酸基を有する品番「PB3600」(数平均分子量5900)と、分子鎖内部に水酸基を有する品番「PB4700」などを例示できる。また旭電化工業株式会社製の品番「アデカレジンEPB1200」も挙げられる。   Further, the epoxidized polyptadiene having a hydroxyl group used in the present invention is represented by CAS number 68441-49-6, and for example, in the main chain of a liquid polybutadiene having a hydroxyl group as shown in the following structural formula. Some have a structure in which a double bond is epoxidized and have a hydroxyl group at the end of the molecular chain. This product is manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. under the trademark “Evolid” and has a product number “PB3600” (number average molecular weight 5900) having a hydroxyl group in the molecular chain and at the molecular chain end, and a hydroxyl group in the molecular chain. The product number “PB4700” can be exemplified. In addition, a product number “Adeka Resin EPB1200” manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. is also included.

Figure 0004810911
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この水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンは、液状であって分子鎖が動きやすくて水酸基を有するので、カチオン硬化系における連鎖移動効果を有し、重合速度(硬化速度)を著しく高めることができる上に、上記多官能アルコールと異なり、分子量の大きな脂肪族の非グリシジルエーテルのエポキシ樹脂であるため、エポキシ基の反応性は脂環式エポキシと同程度であって硬化系に取り込まれることから、硬化物の吸湿性や耐熱性を悪化させにくいものである。更に、エポキシ樹脂との相溶性が良くて透明性を維持できるものである。   Since the epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group is liquid and has a hydroxyl group because the molecular chain easily moves, it has a chain transfer effect in a cationic curing system, and can significantly increase the polymerization rate (curing rate). Unlike the above polyfunctional alcohol, since it is an aliphatic non-glycidyl ether epoxy resin having a large molecular weight, the reactivity of the epoxy group is the same as that of the alicyclic epoxy and is incorporated into the curing system. It is difficult to deteriorate hygroscopicity and heat resistance. Furthermore, the compatibility with the epoxy resin is good and the transparency can be maintained.

この水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンは、組成物中のエポキシ基を有する全ての樹脂中の1〜30重量%の範囲で配合することが好ましい。1重量%を下回ると、重合速度を高める効果が発揮できなくなる。逆に30重量%を越えると、硬化物の耐熱性が低下したり、フイルムのタック性が悪化するという問題が生じてくる。配合量の更に好ましい範囲は、2〜15重量%である。   The epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group is preferably blended in the range of 1 to 30% by weight in all resins having an epoxy group in the composition. If it is less than 1% by weight, the effect of increasing the polymerization rate cannot be exhibited. On the other hand, when it exceeds 30% by weight, the heat resistance of the cured product is lowered, and the tackiness of the film is deteriorated. A more preferable range of the blending amount is 2 to 15% by weight.

また、本発明において使用される、樹脂硬化物との屈折率差が0.01以下でかつ平均粒子径が0.5μm以下の無機フィラーは、組成物の硬化物において、透明性を維持したまま、線膨張係数を低減する効果を持つ。屈折率差が0.01よりも大きいと透明性が低下するという問題が生じる。また、平均粒子径が0.5μmより大きいと、本用途で使用される光の波長0.85μmに近づき、或いはこの波長より大きくなり、光の回折や散乱が強くなることにより、微小な屈折率差であっても透明性を低下させるという問題がある。このようなフィラーは各種ガラスを粉砕・溶射して作製したり、ゾルゲル法により作製することができる。   The inorganic filler used in the present invention having a refractive index difference from the resin cured product of 0.01 or less and an average particle diameter of 0.5 μm or less maintains transparency in the cured product of the composition. , Has the effect of reducing the coefficient of linear expansion. When the refractive index difference is larger than 0.01, there arises a problem that transparency is lowered. Also, if the average particle size is larger than 0.5 μm, it will approach or be larger than the wavelength of light used in this application, 0.85 μm, and the diffraction and scattering of light will increase, resulting in a minute refractive index. Even if it is a difference, there exists a problem of reducing transparency. Such a filler can be prepared by pulverizing and spraying various kinds of glass, or by a sol-gel method.

本発明の樹脂組成物を製造するにあたっては、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエン以外のエポキシ樹脂とカチオン重合開始剤をあらかじめ混合した組成物に、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンを混合して製造するのが好ましい。この方法で製造すると、得られた樹脂組成物にて均一な硬化物を成形することができ、且つ高いTgを安定して実現できる。この理由は明確ではないが、エポキシ樹脂と水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンの微妙な相溶性の差が影響しているものと推察される。   In producing the resin composition of the present invention, it is preferable to produce a composition in which an epoxy resin other than the epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group and a cationic polymerization initiator are mixed in advance with the epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group. . When manufactured by this method, a uniform cured product can be formed from the obtained resin composition, and a high Tg can be stably realized. The reason for this is not clear, but it is assumed that a slight difference in compatibility between the epoxy resin and the epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group has an effect.

また、この方法以外に、例えば酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンとその他のエポキシ樹脂を混合したものにカチオン重合開始剤を添加しても良いが、得られる組成物の硬化物が不均一になったりTgが低下するおそれがあるため、上記方法を採用することがより好ましい。   In addition to this method, for example, a cationic polymerization initiator may be added to a mixture of epoxidized polybutadiene having an acid group and other epoxy resin, but the cured product obtained may be uneven. Since the Tg may be lowered, it is more preferable to employ the above method.

尚、無機フィラーはどの時点で添加しても特に問題はない。   Note that there is no particular problem even if the inorganic filler is added at any point.

また、本発明の樹脂組成物は室温で液状であっても良く、また室温で固体となる場合には何らかの溶剤に溶解・分散させた状態の、いわゆるワニスの形態であっても良い。ワニスに調製する場合の溶剤は、揮発乾燥可能であって、乾燥後の樹脂組成物において、透明性を悪化させたり、エポキシ樹脂の硬化を阻害させたりしないものであれば、一般的なものを使用できる。   The resin composition of the present invention may be liquid at room temperature, and may be in the form of a so-called varnish dissolved or dispersed in some solvent when it becomes solid at room temperature. The solvent used for preparing the varnish can be volatile and dry, and can be a general one as long as it does not deteriorate the transparency or inhibit the curing of the epoxy resin in the resin composition after drying. Can be used.

また、本発明では透明性を悪化させない範囲で、上記以外に他のモノマーやポリマーを併用できる。   In addition, in the present invention, other monomers and polymers can be used in combination with the above as long as the transparency is not deteriorated.

他のモノマーの例として、オキセタン樹脂を併用しても良い。オキセタン樹脂とは、エポキシ環よりも炭素が1つ多い、飽和炭素原子3個と酸素原子1個からなる4員環を有する化合物であって、東亜合成株式会社が供給している3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン(製品名「10XT−212」)や、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(製品名「OXT−101」)、あるいは1,4−ビス{[(3−エチル−3−オギセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン(製品名「〇XT−121」)、オキセタニル−シルセスキオキサン(製品名「10X−SQ」)等を例示できる。   As another example of the monomer, an oxetane resin may be used in combination. An oxetane resin is a compound having a 4-membered ring consisting of three saturated carbon atoms and one oxygen atom, which has one more carbon than an epoxy ring, and is supplied by Toa Gosei Co., Ltd. 3- (2-ethylhexyloxymethyl) oxetane (product name “10XT-212”), 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane (product name “OXT-101”), or 1,4-bis {[( 3-ethyl-3-ogisetanyl) methoxy] methyl} benzene (product name “◯ XT-121”), oxetanyl-silsesquioxane (product name “10X-SQ”), and the like.

このようなオキセタンをエポキシ樹脂と併用すると、透明性の高い硬化物を得ることができると共に、エポキシ樹脂の速い硬化開始速度と、オキセタンの速い重合成長速度という利点が発現して、硬化性の更に優れた組成物を得ることができる。   When such an oxetane is used in combination with an epoxy resin, a highly transparent cured product can be obtained, and the advantages of a fast curing start rate of the epoxy resin and a rapid polymerization growth rate of the oxetane are manifested, thereby further improving the curability. An excellent composition can be obtained.

また、他のポリマーとしては、樹脂やワニスに溶解できるものであれば適宜のものを併用でき、具体例としてはフェノキシ樹脂やポリアミド樹脂、PPE樹脂などが挙げられる。ポリマーではあるがゴム成分とみなされるブチラール樹脂、アクリロニトリルーブタジエンの共重合体の樹脂や、カルボキシル基やアミノ基を有するアクリロニトリルーブタジエンの共重合体の樹脂なども併用できる。   In addition, as the other polymer, an appropriate polymer can be used in combination as long as it can be dissolved in a resin or varnish, and specific examples include phenoxy resin, polyamide resin, PPE resin, and the like. A butyral resin, which is a polymer but regarded as a rubber component, an acrylonitrile-butadiene copolymer resin, an acrylonitrile-butadiene copolymer resin having a carboxyl group or an amino group, and the like can be used in combination.

上記のようなエポキシ樹脂に含有させる、樹脂硬化物との屈折率差が0.01以下で且つ平均粒子径0.5μm以下の無機フィラーとしては、アルコキシシランと、アルコキシチタンアセチルアセトナートまたはチタンアセチルアセトナートの混合物をゾルゲル反応させて得られるものが、特に好ましい。このようにして得られるシリカ−チタニアの複合酸化物は、屈折率をアモルファスシリカよりも高く調整することができると共に、線膨張率を低く抑えることができる。   As an inorganic filler having a refractive index difference of 0.01 or less and an average particle size of 0.5 μm or less contained in the epoxy resin as described above and having an average particle diameter of 0.5 μm or less, alkoxysilane and alkoxytitanium acetylacetonate or titanium acetyl Those obtained by sol-gel reaction of a mixture of acetonates are particularly preferred. The composite oxide of silica-titania obtained in this way can adjust the refractive index higher than that of amorphous silica and can keep the linear expansion coefficient low.

このような無機フィラーは、例えばテトラエトキシシランのエタノール溶液と、ジエトキシ・ジアセチルアセトナートチタン或いはテトラアセチルアセトナートチタンのエタノール溶液との混合物に、加水分解開始剤の水溶液あるいはアルコール溶液を攪拌下で滴下してゾルゲル反応を生じさせ、生成物であるポーラスなシリカ−チタニア粒子を水洗した後、回収し、1000℃前後で焼成することで得ることができる。ここで、チタン源としてテトラアルコキシチタンを使用すると加水分解速度が速くなりチタニアだけの粒子が生成するなど、均質なシリカ−チタニア複合酸化物粒子が得られにくくなる。   Such an inorganic filler is, for example, an aqueous solution or alcohol solution of a hydrolysis initiator added dropwise to a mixture of an ethanol solution of tetraethoxysilane and an ethanol solution of diethoxy diacetylacetonate titanium or tetraacetylacetonate titanium with stirring. Then, a sol-gel reaction is caused, and the porous silica-titania particles as a product are washed with water, and then recovered and fired at around 1000 ° C. Here, when tetraalkoxytitanium is used as the titanium source, the rate of hydrolysis is increased and particles of only titania are produced, making it difficult to obtain homogeneous silica-titania composite oxide particles.

〔エポキシ樹脂フィルム〕
上記のようなエポキシ樹脂組成物は、フイルム状に成形することができる。フイルム成形には一般的な方法を採用できる。例えば、液状又はワニスに調製したエポキシ樹脂組成物をベースフィルム10上に塗工・乾燥し、得られたエポキシ樹脂フィルム1の表面に更にカバーフィルム11を密着させて形成することができる(図1参照)。この加工過程での塗工性を向上するためにエポキシ樹脂組成物中に各種の界面活性剤を配合することが好ましい。また、ベースフィルム10ヘの濡れ性を向上させるためのレベリング剤や、気泡の発生を防ぐための消泡剤などを配合することもできる。このフィルム成形にあたっては、溶剤の種類によっては乾燥後もエポキシ樹脂中に残存する溶剤自身が硬化性を損ねる場合があるので注意が必要である。また、ベースフィルム10は表面の凹凸状態がコア4あるいはクラッドの表面に転写される場合があるので、凹凸の少ない、平坦度の高いものを使用することが好ましい。
[Epoxy resin film]
The epoxy resin composition as described above can be formed into a film shape. A general method can be adopted for film forming. For example, an epoxy resin composition prepared in a liquid or varnish form can be applied to the base film 10 and dried, and the cover film 11 can be further adhered to the surface of the resulting epoxy resin film 1 (FIG. 1). reference). In order to improve the coating property in this processing process, it is preferable to mix various surfactants in the epoxy resin composition. Moreover, a leveling agent for improving the wettability to the base film 10 or an antifoaming agent for preventing the generation of bubbles can be blended. In forming the film, care must be taken because the solvent itself remaining in the epoxy resin after drying may impair the curability depending on the type of the solvent. Moreover, since the uneven | corrugated state of the surface may be transcribe | transferred to the surface of the core 4 or a clad | crud, it is preferable to use the base film 10 with few flatness and high flatness.

〔光導波路〕
上記のようなエポキシ樹脂組成物又はエポキシ樹脂フィルム1を用いてクラッド層2を形成すると共にこのクラッド層2に隣接してこのクラッド層2よりも屈折率の大きいコア4を形成することで、光導波路を得ることができる。
[Optical waveguide]
By forming the clad layer 2 using the epoxy resin composition or the epoxy resin film 1 as described above and forming the core 4 having a refractive index larger than that of the clad layer 2 adjacent to the clad layer 2, the optical A waveguide can be obtained.

ここで、光導波路にて光が伝搬してゆく際には、この光の大部分はコア4を導波するが、一定の割合の光はクラッド層2にも分布して導波していくことが知られている。そのため、クラッド層2で光の散逸が生じると、光波路全体として光損失が大きくなるという不具合を生じる。よって、コア4の透明性は高い必要があるのは当然だが、クラッド層2にも高い透明性が必要になる。これに対し、上記のエポキシ樹脂組成物では含有されている無機フィラーが上記所定の屈折率及び平均粒子径を有することから、この無機フィラーが組成物の硬化物の透明性に悪影響を与えることがなく、このためこのエポキシ樹脂組成物又はこのエポキシ樹脂組成物にて得られるエポキシ樹脂フィルム1にて形成されるクラッド層2は優れた透明性を有し、クラッド層2における光損失が少なって、光導波路全体の導波効率が極めて優れたものとなる。また、コア4を取り巻くクラッド層2は光導波路の体積の大部分を占めるが、このクラッド層2の線膨張係数を低く抑えることができ、線膨張率が影響する光導波路全体としての温度サイクル特性などの信頼性を高めることができる。   Here, when light propagates in the optical waveguide, most of the light is guided through the core 4, but a certain proportion of the light is distributed and guided also in the cladding layer 2. It is known. For this reason, when light dissipation occurs in the cladding layer 2, there arises a problem that the optical loss increases as a whole of the optical waveguide. Therefore, it is natural that the core 4 needs to have high transparency, but the cladding layer 2 also needs high transparency. On the other hand, since the inorganic filler contained in the epoxy resin composition has the predetermined refractive index and the average particle diameter, the inorganic filler may adversely affect the transparency of the cured product. Therefore, the clad layer 2 formed by the epoxy resin composition or the epoxy resin film 1 obtained from the epoxy resin composition has excellent transparency, and light loss in the clad layer 2 is reduced. The waveguide efficiency of the entire optical waveguide is extremely excellent. The cladding layer 2 surrounding the core 4 occupies most of the volume of the optical waveguide, but the linear expansion coefficient of the cladding layer 2 can be kept low, and the temperature cycle characteristics of the entire optical waveguide affected by the linear expansion coefficient. The reliability of such can be improved.

また、コア4は透明且つクラッド層2よりも屈折率が大きい適宜のものを形成するものであるが、特に光導波路を高速の光信号を通すマルチモードのリッジ導波路として使用する場合は、クラッド層2とコア4との間の屈折率差が、クラッド層2の屈折率の0.5%〜5%の範囲となるようにすることが好ましい。この屈折率差が小さいと発光素子からの発光を光導波路に導入する際に光をコア4へ取り入れにくくなって、光入射部での損失が大きくなるおそれがある。逆にこの屈折率差が大きすぎると、光導波路から光が導出される際の放射角度が大きくなり、この導出された光を受光素子にて受光する際に受光部分に全ての光を照射しにくくなって損失が大きくなったり、高速伝送において光信号のパルスのパターンが劣化するおそれがある。   The core 4 is formed of a transparent material having a refractive index higher than that of the clad layer 2. In particular, when the optical waveguide is used as a multimode ridge waveguide for passing a high-speed optical signal, the clad is used. The difference in refractive index between the layer 2 and the core 4 is preferably in the range of 0.5% to 5% of the refractive index of the cladding layer 2. If this difference in refractive index is small, it is difficult to take light into the core 4 when light emitted from the light emitting element is introduced into the optical waveguide, and the loss at the light incident portion may increase. Conversely, if this refractive index difference is too large, the radiation angle when light is derived from the optical waveguide becomes large, and when the derived light is received by the light receiving element, all light is irradiated to the light receiving portion. There is a possibility that the loss becomes large due to difficulty, or the pulse pattern of the optical signal deteriorates during high-speed transmission.

また、コア4は無機フィラーを含有しない光硬化性樹脂組成物にて形成することが好ましい。このような光硬化性樹脂組成物としては、適宜のものを用いることができ、例えばクラッド層2を形成するためのエポキシ樹脂組成物と同様にエポキシ樹脂、光カチオン重合開始剤、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエン等を含有するものを用いることができるが、その硬化物の屈折率がクラッド層2よりも大きい所望の範囲となるように組成を調整する必要がある。このような無機フィラーを含有しない光硬化性樹脂組成物にてコア4を形成すると、コア4の透明性を高くすることができ、特に導波損失の低さが求められる用途には好適である。   Moreover, it is preferable to form the core 4 with the photocurable resin composition which does not contain an inorganic filler. As such a photocurable resin composition, an appropriate one can be used. For example, as with the epoxy resin composition for forming the clad layer 2, an epoxy resin, a photocationic polymerization initiator, and an epoxy having a hydroxyl group are used. However, it is necessary to adjust the composition so that the refractive index of the cured product is in a desired range larger than that of the cladding layer 2. When the core 4 is formed of such a photocurable resin composition that does not contain an inorganic filler, the transparency of the core 4 can be increased, and it is particularly suitable for applications where low waveguide loss is required. .

また、コア4を、平均粒子径100nm以下のシリカ粒子を含有する光硬化性樹脂組成物で形成することも好ましい。このような平均粒子径のシリカ粒子をコア4に含有させると、いわゆるナノサイズシリカとしての特徴を発現させる事ができ、使用する光の波長よりも充分に短いことからコア4の透明性悪化を抑え、且つコア4の線膨張率を低くすることができる。これにより、無機フィラーを含有しない光硬化性樹脂組成物にてコア4を形成した場合に比べて、光導波路の導波損失を著しく悪化させることなく、光導波路の線膨張率が影響する温度サイクル特性などの信頼性を著しく高めることができる。   Moreover, it is also preferable to form the core 4 with the photocurable resin composition containing a silica particle with an average particle diameter of 100 nm or less. When the silica particles having such an average particle diameter are contained in the core 4, the characteristics as so-called nano-sized silica can be expressed, and the transparency of the core 4 is deteriorated because it is sufficiently shorter than the wavelength of light used. In addition, the linear expansion coefficient of the core 4 can be reduced. Thereby, the temperature cycle in which the linear expansion coefficient of the optical waveguide influences without significantly deteriorating the waveguide loss of the optical waveguide as compared with the case where the core 4 is formed of the photocurable resin composition containing no inorganic filler. Reliability such as characteristics can be remarkably improved.

平均粒子径100nm以下のシリカ粒子を含有する光硬化性樹脂組成物としては、このような光硬化性樹脂組成物としては、適宜のものを用いることができ、例えばクラッド層2を形成するためのエポキシ樹脂組成物と同様にエポキシ樹脂、光カチオン重合開始剤、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエン等を含有し、更に前記特定のシリカ粒子を含有するものを用いることができるが、その硬化物の屈折率がクラッド層2よりも大きい所望の範囲となるように組成を調整する必要がある。具体的には例えばドイツ国ハンゼケミー(Hanse−Chemi)社製のナノシリカ分散エポキシ樹脂である商品名「NANOPOX」を使用したり、これに更にアルコール溶媒のシリカゾルを混合した後アルコールを減圧蒸留して除去して調製したものを用いたりすることができる。前記商品名「NANOPOX」には、既述の脂環式エポキシである「セロキサイド2021」相当のエポキシ樹脂に平均粒子径5.0nmのシリカを40重量%含有させた品番「XP22/0314」や、ビスフェノールAジグリシジルエーテルに平均粒子径50nmのシリカを40wt%含有させた品番「XP22/0516」等がある。   As such a photocurable resin composition containing silica particles having an average particle diameter of 100 nm or less, an appropriate one can be used as such a photocurable resin composition, for example, for forming the cladding layer 2. Similar to the epoxy resin composition, an epoxy resin, a cationic photopolymerization initiator, an epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group, and the like, and further containing the specific silica particles can be used. Therefore, it is necessary to adjust the composition so that the desired range is larger than that of the cladding layer 2. Specifically, for example, the product name “NANOPOX”, which is a nano silica-dispersed epoxy resin manufactured by Hanse-Chemi, Germany, is used, or after further mixing with silica sol of an alcohol solvent, the alcohol is removed by distillation under reduced pressure. Can be used. In the product name “NANOPOX”, a product number “XP22 / 0314” in which 40% by weight of silica having an average particle diameter of 5.0 nm is contained in an epoxy resin corresponding to “Celoxide 2021” which is the alicyclic epoxy described above, There is a product number “XP22 / 0516” in which 40 wt% of silica having an average particle diameter of 50 nm is contained in bisphenol A diglycidyl ether.

このようなコア4を形成するための光硬化性樹脂組成物中に占める平均粒子径100nm以下のシリカの重量含有率は、好ましくは5〜20重量%の範囲とするものであり、このようにすると、透明性が著しく悪化させることなく線膨張率を有意に低減できる。   The weight content of silica having an average particle diameter of 100 nm or less in the photocurable resin composition for forming the core 4 is preferably in the range of 5 to 20% by weight. Then, the linear expansion coefficient can be significantly reduced without significantly deteriorating the transparency.

光導波路を作製するための具体的な手法の一例について説明する。まず上記エポキシ樹脂組成物をガラス、フィルム、樹脂板、金属板等の平坦な部材12の上にバーコータ、スピンコータ、コンマコータ、ダイコータ、カーテンコータ、スクリーン印刷、グラビア印刷等の方法で塗工して乾燥し、或いは前記部材12に上記エポキシ樹脂フィルム1からカバーフィルム11を剥離してラミネートする(図2(a)参照)。エポキシ樹脂フィルム1を用いている場合には更にベースフィルム10をエポキシ樹脂フィルム1から剥離する。このエポキシ樹脂組成物の塗膜又はエポキシ樹脂フィルム1に、組成物中に含まれるカチオン重合開始剤に応じて光照射や加熱等の処理を施すことで光硬化あるいは熱硬化させて、硬化させ、ベース層2aを形成する(図2(b)参照)。光硬化を施す場合には更に加熱によるアフターキュアを施すの好ましい。   An example of a specific method for manufacturing the optical waveguide will be described. First, the epoxy resin composition is coated on a flat member 12 such as glass, film, resin plate, metal plate, etc. by a method such as a bar coater, spin coater, comma coater, die coater, curtain coater, screen printing, gravure printing, and the like. Alternatively, the cover film 11 is peeled off from the epoxy resin film 1 and laminated on the member 12 (see FIG. 2A). When the epoxy resin film 1 is used, the base film 10 is further peeled from the epoxy resin film 1. This epoxy resin composition coating or epoxy resin film 1 is photocured or thermally cured by applying a treatment such as light irradiation or heating according to the cationic polymerization initiator contained in the composition, and cured. A base layer 2a is formed (see FIG. 2B). When photocuring is performed, it is preferable to perform after-curing by heating.

このように形成されるベース層2aの表面には、コア4との密着性を向上させるためにオゾン処理やプラズマ処理を施すことで、このベース層2a表面にカルボキシル基や水酸基等の反応性の官能基を生成させることが好ましい。   The surface of the base layer 2a thus formed is subjected to ozone treatment or plasma treatment in order to improve the adhesion with the core 4, so that the surface of the base layer 2a has reactivity such as carboxyl groups and hydroxyl groups. It is preferable to generate a functional group.

次いで、上記ベース層2aの表面に、上記のような光硬化性樹脂組成物を、ベース層2aを形成する場合と同様の適宜の塗工方法で塗工し、或いは前記のような光硬化性樹脂組成物をフィルム状に成形した光硬化性フィルム3をラミネートする。光硬化性フィルム3は上記エポキシ樹脂フィルム1と同様にベースフィルム10及びカバーフィルム11を用いて形成し、カバーフィルム11を剥離してラミネートすることができる。続いて、この光硬化性樹脂組成物の塗膜又は光硬化性フィルム3をネガマスク13を通してこの組成物の硬化特性に応じて矢印14に示すように紫外線等で露光することで、所望のパターンの硬化を行う(図2(c)参照)。光硬化性フィルム3を用いている場合には図示のようにベースフィルム10越しに露光することができる。更に非露光部分を現像液で洗い流してリッジ状にコア4を形成する(図2(d)参照)。   Next, the photocurable resin composition as described above is applied to the surface of the base layer 2a by an appropriate coating method similar to that for forming the base layer 2a, or the photocurable property as described above. The photocurable film 3 obtained by forming the resin composition into a film is laminated. The photocurable film 3 can be formed using the base film 10 and the cover film 11 in the same manner as the epoxy resin film 1, and the cover film 11 can be peeled and laminated. Subsequently, by exposing the coating film or the photocurable film 3 of the photocurable resin composition through the negative mask 13 according to the curing characteristics of the composition with ultraviolet rays or the like as indicated by an arrow 14, a desired pattern can be obtained. Curing is performed (see FIG. 2C). When the photocurable film 3 is used, it can be exposed through the base film 10 as shown. Further, the non-exposed portion is washed away with a developing solution to form a core 4 in a ridge shape (see FIG. 2D).

その後、上記のエポキシ樹脂組成物又エポキシ樹脂フィルム1を用い、上記コア4を包み込むようにして、ベース層2aの表面にこのベース層2aの形成と同様の手法を用いて被覆層2bを形成し(図2(e)参照)、エポキシ樹脂フィルム1を用いている場合にはベースフィルム10を剥離して、ベース層2aと被覆層2bによりコア4を取り巻くクラッド層2を形成する(図2(f)参照)。これにより、光導波路を得ることができる。上記平坦な部材12は必要に応じて光導波路から剥離する。   Thereafter, using the epoxy resin composition or the epoxy resin film 1 as described above, the coating layer 2b is formed on the surface of the base layer 2a using the same method as the formation of the base layer 2a so as to enclose the core 4. When the epoxy resin film 1 is used (see FIG. 2 (e)), the base film 10 is peeled off, and the clad layer 2 surrounding the core 4 is formed by the base layer 2a and the covering layer 2b (FIG. 2 ( f)). Thereby, an optical waveguide can be obtained. The flat member 12 is peeled off from the optical waveguide as necessary.

また、上記金属板等の平坦な部材12に代えて、このような部材12の表面に銅箔等の金属箔17を貼着したものを用い、この金属箔17に積層させて上記のように光導波路を形成しても良い(図3参照)。このときの金属箔17は、後述するように光・電気混載配線基板を形成する際の導体配線24を形成するために用いることができる。   Further, instead of the flat member 12 such as the metal plate, a member in which a metal foil 17 such as a copper foil is attached to the surface of the member 12 is used and laminated on the metal foil 17 as described above. An optical waveguide may be formed (see FIG. 3). The metal foil 17 at this time can be used for forming the conductor wiring 24 when forming the optical / electrical hybrid wiring board as described later.

〔光・電気混載配線基板〕
上記のような光導波路を備えた光配線部と、導体配線24を備えた電気配線部とを一体化して光・電気混載配線基板を得ることができる(図5(b)参照)。
[Optical / electric mixed wiring board]
The optical wiring section provided with the optical waveguide as described above and the electric wiring section provided with the conductor wiring 24 can be integrated to obtain an optical / electrical mixed wiring board (see FIG. 5B).

具体的には、例えば上記のようなクラッド層2とコア4とを有する光導波路にて光配線部を構成し、また絶縁樹脂等からなる絶縁層22に銅等の導体配線24を設けた基板にて電気配線部を構成することができる。光配線部と電気配線部とを一体化するにあたっては適宜の手法を採用することができ、例えば光導波路からなる光配線部を形成すると共に、別途に絶縁層22と導体配線24とを積層したプリント配線板等からなる電気配線部を形成し、電気配線部の絶縁層22と光配線部のクラッド層2とを積層接着することで両者を一体化することができる。また、光導波路からなる光配線部を形成した後、この光配線部のクラッド層2の表面に直接銅等の導体配線24を積層して形成しても良い。   Specifically, for example, a substrate in which an optical wiring portion is constituted by an optical waveguide having the cladding layer 2 and the core 4 as described above, and a conductor wiring 24 such as copper is provided on an insulating layer 22 made of an insulating resin or the like. The electrical wiring part can be configured with In integrating the optical wiring portion and the electrical wiring portion, an appropriate method can be adopted. For example, an optical wiring portion made of an optical waveguide is formed, and an insulating layer 22 and a conductor wiring 24 are separately laminated. By forming an electrical wiring portion made of a printed wiring board or the like and laminating and bonding the insulating layer 22 of the electrical wiring portion and the cladding layer 2 of the optical wiring portion, the two can be integrated. Alternatively, after forming an optical wiring portion made of an optical waveguide, a conductor wiring 24 such as copper may be directly laminated on the surface of the cladding layer 2 of the optical wiring portion.

また、光導波路からなる光配線部を形成した後、この光配線部のクラッド層2の表面に、いわゆるビルドアップ法にて絶縁樹脂槽と導体配線24とを逐次積層成形することで電気配線部を光配線部と一体化した状態で形成するようにしても良い。   In addition, after forming an optical wiring portion made of an optical waveguide, an insulating resin tank and a conductor wiring 24 are sequentially laminated and formed on the surface of the cladding layer 2 of this optical wiring portion by a so-called build-up method. May be formed in an integrated state with the optical wiring portion.

また、この光・電気混載配線基板は、一面側に電気配線部が、他面側に光配線部が形成されたものとすることができるが、光配線部の両面側に電気配線部をそれぞれ一体化するようにしても良い。いずれの場合も、電気配線部と光配線部との間の接着力を十分に確保するように、電気配線部を構成する絶縁層22と、光配線部を構成するクラッド層2との間の接着に配慮する必要がある。   In addition, this optical / electrical mixed wiring board may have an electrical wiring part formed on one side and an optical wiring part formed on the other side, but the electrical wiring part is provided on both sides of the optical wiring part. You may make it integrate. In any case, in order to ensure sufficient adhesion between the electrical wiring portion and the optical wiring portion, the insulation layer 22 constituting the electrical wiring portion and the cladding layer 2 constituting the optical wiring portion are provided. It is necessary to consider adhesion.

またこの光・電気混載配線基板を、複数層の導体配線24を有する多層配線板として形成する場合には、光導波路にて構成される光配線部を貫通するビアホール(Via Ho1e)やスルーホール(Through Ho1e)を形成しても良い。   Further, when this optical / electrical mixed wiring board is formed as a multilayer wiring board having a plurality of layers of conductor wiring 24, a via hole (Via Ho1e) or a through hole (through hole) penetrating the optical wiring portion constituted by the optical waveguide. Through Ho1e) may be formed.

また、このような光・電気混載配線基板に、光配線部の光導波路へ光を入射する面発光レーザー(VCSEL)等の発光素子や、光導波路から導出される光を受光する面実装フォトダイオード(PD)等の受光素子を実装する場合には、上記の光配線部の形成プロセスの途中、あるいは光配線部を形成した後に、光導波路を導波する光の光軸を曲げてこれを受光素子の受光面へ入射し、或いは発光素子の発光面からコア4へ向けて出射された光の光軸を曲げてこれを光導波路へ導波させるための光の出し入れ部21を設けることもできる。このとき光の出し入れ部21は、例えばコア4内に45°に傾斜して設けられるマイクロミラー20(図4参照)や、コア4に対してフェムト秒レーザの照射や干渉露光などを施すことで形成されるグレーティング等のような、光軸の向きを変換する偏光器を設けることで、光導波路の表面における前記偏光器の直上に形成することができる(図5(b)(c)参照)。   In addition, a light emitting element such as a surface emitting laser (VCSEL) that makes light incident on the optical waveguide of the optical wiring portion, or a surface mount photodiode that receives light derived from the optical waveguide, on such an optical / electrical hybrid wiring board. When mounting a light receiving element such as (PD), the optical axis of the light guided through the optical waveguide is bent and received during the optical wiring portion forming process or after the optical wiring portion is formed. It is also possible to provide a light input / output portion 21 for bending the optical axis of light incident on the light receiving surface of the element or emitted from the light emitting surface of the light emitting element toward the core 4 and guiding it to the optical waveguide. . At this time, the light entrance / exit section 21 is provided with, for example, a micromirror 20 (see FIG. 4) provided in the core 4 so as to be inclined at 45 °, or femtosecond laser irradiation or interference exposure on the core 4. By providing a polarizer that changes the direction of the optical axis, such as a formed grating, it can be formed on the surface of the optical waveguide directly above the polarizer (see FIGS. 5B and 5C). .

このようにして得られる光・電気混載回路基板は、プリント配線板工法との親和性が高いので製造しやすく、また光導波路として低損失であり、且つ部品実装時から使用環境時に亘って高い耐ヒートサイクル性と耐湿信頼性を実現できるものである。   The optical / electrical hybrid circuit board obtained in this way is easy to manufacture because of its high compatibility with the printed wiring board construction method, and has a low loss as an optical waveguide, and has a high resistance against the use environment from the time of component mounting. It can realize heat cycle performance and moisture resistance reliability.

〔電子デバイス〕
上記のようなエポキシ樹脂組成物は、光導波路と、この光導波路へ光を入射する発光素子や、この光導波路から出射する光を受光する受光素子とを有する電子デバイスを得る場合に、この光導波路と受光素子又は発光素子との間を封止するために用いることもできる(図5(c)参照)。以下、受発光素子26という場合には、受光素子又は発光素子を指すものとする。
[Electronic device]
The epoxy resin composition as described above is used to obtain an optical device having an optical waveguide and a light emitting element that enters light into the optical waveguide and a light receiving element that receives light emitted from the optical waveguide. It can also be used to seal between the waveguide and the light receiving element or the light emitting element (see FIG. 5C). Hereinafter, the light emitting / receiving element 26 refers to a light receiving element or a light emitting element.

この電子デバイスは、例えば上記のような光の出し入れ部21を有する光・電気混載配線基板に受発光素子26を実装することにより形成することができる。また、上記の光・電気混載配線基板において、光配線部を構成する光導波路のクラッド層2やコア4を上記以外の適宜の材料及び手法を採用して形成したものを用いても良い。   This electronic device can be formed, for example, by mounting the light emitting / receiving element 26 on the optical / electrical hybrid wiring board having the light input / output portion 21 as described above. Further, in the above optical / electrical hybrid wiring board, the optical waveguide clad layer 2 and the core 4 constituting the optical wiring portion may be formed by adopting other appropriate materials and methods.

光・電気混載配線基板に受発光素子26を実装するにあたっては、例えば光導波路のクラッド層2に直接積層して設けた導体配線24上に受発光素子26を実装しても良く、また光導波路のクラッド層2に透明な樹脂等からなる絶縁層22を介して導体配線24を形成し、この導体配線24上に受発光素子26を実装しても良い。   In mounting the light receiving / emitting element 26 on the optical / electrical hybrid wiring board, for example, the light receiving / emitting element 26 may be mounted on the conductor wiring 24 provided directly laminated on the cladding layer 2 of the optical waveguide. A conductor wiring 24 may be formed on the cladding layer 2 via an insulating layer 22 made of a transparent resin or the like, and the light emitting / receiving element 26 may be mounted on the conductor wiring 24.

受発光素子26の実装はフリップチップ実装等の表面実装により行うことができる。このとき例えば受発光素子26における発光面側又は受光面側の面に半田ボール等のバンプ27を設け、この受発光素子26の発光面又は受光面を光導波路の光の出し入れ部21と対向させた状態で、前記バンプ27を、光・電気混載配線基板側の導体配線24における共晶半田をプリコートした電極パッド部上に載置し、リフロー処理を施すことにより実装することができる。   The light emitting / receiving element 26 can be mounted by surface mounting such as flip chip mounting. At this time, for example, bumps 27 such as solder balls are provided on the light emitting surface side or light receiving surface side of the light emitting / receiving element 26, and the light emitting surface or light receiving surface of the light receiving / emitting element 26 is opposed to the light input / output portion 21 of the optical waveguide. In this state, the bump 27 can be mounted on the electrode pad portion pre-coated with the eutectic solder in the conductor wiring 24 on the optical / electrical mixed wiring board side and subjected to a reflow process.

次に、この受発光素子26と光導波路との間に形成される隙間(例えば光導波路のクラッド層2に直接積層して設けた導体配線24上に受発光素子26を実装する場合は前記クラッド層2と受発光素子26との間の隙間。光導波路のクラッド層2に透明な樹脂等からなる絶縁層22を介して導体配線24を形成してこの導体配線24上に受発光素子26を実装する場合は前記絶縁層22と受発光素子26との間の隙間)に、エポキシ樹脂組成物を注入する。この状態でエポキシ樹脂を加熱、露光するなどして硬化させることで、この硬化物28にて封止を行うことができる。   Next, a gap formed between the light emitting / receiving element 26 and the optical waveguide (for example, when the light emitting / receiving element 26 is mounted on the conductor wiring 24 provided by being directly laminated on the cladding layer 2 of the optical waveguide, the clad A gap between the layer 2 and the light emitting / receiving element 26. A conductor wiring 24 is formed on the cladding layer 2 of the optical waveguide via an insulating layer 22 made of a transparent resin or the like, and the light receiving / emitting element 26 is formed on the conductor wiring 24. In the case of mounting, an epoxy resin composition is injected into the gap between the insulating layer 22 and the light emitting / receiving element 26. In this state, the epoxy resin can be cured by heating, exposing to light, and the like, so that the cured product 28 can be sealed.

このような封止を行うと、表面実装型の受発光素子26の受光面又は発光面と電極が汚染されることにより受発光効率が悪化したり、腐食により電気導通しなくなる等の重大な不具合が生じることを防止し、信頼性を高めることができる。また、受発光素子26と光導波路との間の隙間における、光導波路側の面や受発光素子26側の面が汚染されることを防止し、このような汚染により光伝搬の損失や、重篤な場合は光が伝わらなくなるなどの不具合が発生することも防止することができる。   If such sealing is performed, the light receiving surface of the surface mount type light emitting / receiving element 26 or the light emitting surface and the electrode are contaminated, so that the light receiving / emitting efficiency is deteriorated or the electric conduction is not caused by corrosion. Can be prevented and reliability can be improved. Further, the surface on the optical waveguide side and the surface on the light receiving / emitting element 26 side in the gap between the light receiving / emitting element 26 and the optical waveguide are prevented from being contaminated. In serious cases, it is possible to prevent the occurrence of problems such as the inability to transmit light.

更に、受発光素子26と光導波路との間の隙間に屈折率が1である空気が介在していると、一般に屈折率が1.5〜1.6の範囲であるで光導波路との屈折率差が大きくなり、界面での光の反射が生じて損失となるが、前記隙間を屈折率の大きく且つ透明性の高いエポキシ樹脂組成物にて封止すれば、かかる光の損失を著しく低減することが可能となる。   Further, when air having a refractive index of 1 is interposed in the gap between the light emitting / receiving element 26 and the optical waveguide, the refractive index is generally in the range of 1.5 to 1.6, and the refractive with respect to the optical waveguide. The difference in rate increases and light is reflected at the interface, resulting in loss. However, if the gap is sealed with an epoxy resin composition having a high refractive index and high transparency, the loss of light is significantly reduced. It becomes possible to do.

しかも、上記エポキシ樹脂組成物は線膨張率が小さく、電子デバイスが熱サイクルに曝された場合にも熱応力による断線等の接続不良等を防止することができて、熱応力起因の信頼性を向上することができるものである。   In addition, the epoxy resin composition has a low coefficient of linear expansion, and can prevent connection failures such as disconnection due to thermal stress even when the electronic device is exposed to a thermal cycle. It can be improved.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。尚、以下の記載で「部」は全て重量部を示す。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. In the following description, “parts” means parts by weight.

〔原材料〕
脂環式エポキシ樹脂は「セロキサイド2021P」(ダイセル化学工業製、室温で液状、CEL2021Pと略す)及び「EHPE3150」(ダイセル化学工業製、室温で固体)を使用した。
〔raw materials〕
As the alicyclic epoxy resin, “Celoxide 2021P” (manufactured by Daicel Chemical Industries, liquid at room temperature, abbreviated as CEL2021P) and “EHPE3150” (manufactured by Daicel Chemical Industries, solid at room temperature) were used.

ビスフェノールA型エポキシとしては「エピクロン840S」(大日本インキ工業株式会社製、室温で液状)及び「エピコート1006」(ジャパンエポキシレジン株式会社製、室温で固体)を使用した。   As the bisphenol A type epoxy, “Epicron 840S” (Dainippon Ink Industries, Ltd., liquid at room temperature) and “Epicoat 1006” (Japan Epoxy Resins, Inc., solid at room temperature) were used.

水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンとしては「PB3600」(ダイセル化学工業製)を使用した。   As the epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group, “PB3600” (manufactured by Daicel Chemical Industries) was used.

ナノシリカ分散樹脂としては「XP22/0516」(ハンゼケミー社製、平均粒子径50nmのシリカを40重量%含有させたビスフェノールAエポキシ樹脂)を使用した。   As the nano silica-dispersed resin, “XP22 / 0516” (manufactured by Hanse Chemie, bisphenol A epoxy resin containing 40% by weight of silica having an average particle diameter of 50 nm) was used.

UVカチオン重合開始剤としては「SP−170」(旭電化工業株式会社製)を、熱カチオン重合開始剤としては「SI−160L」(三新化学工業株式会社製)を使用した。   “SP-170” (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) was used as the UV cationic polymerization initiator, and “SI-160L” (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) was used as the thermal cationic polymerization initiator.

溶媒のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEAと略す)は工業用試薬を使用した。   As the solvent, propylene glycol monomethyl ether acetate (abbreviated as PGMEA), an industrial reagent was used.

〔無機フィラーの合成〕
各無機フィラーの合成に使用した原料は全て工業用試薬を使用した。
[Synthesis of inorganic filler]
The raw materials used for the synthesis of each inorganic filler used all industrial reagents.

(1)無機フィラーa
テトラアルコキシシラン93部、ジアセチルアセトナート・ジエトキシチタン7部、エタノール200部を撹拌しながら、室温で10%塩酸水溶液50部をゆっくり滴下した。滴下完了後、1時間撹拌を続け、イオン交換水で遠心分離によるデカンテーションを5回行って洗浄し、更にエチルアルコールで同様に洗浄した。
(1) Inorganic filler a
While stirring 93 parts of tetraalkoxysilane, 7 parts of diacetylacetonate-diethoxytitanium, and 200 parts of ethanol, 50 parts of 10% aqueous hydrochloric acid was slowly added dropwise at room temperature. After completion of the dropping, stirring was continued for 1 hour, and decantation was performed by centrifuging with ion-exchanged water 5 times, followed by washing with ethyl alcohol in the same manner.

得られた湿潤ぺ一ストを100℃で乾燥した後、1000℃で3時間焼成して、平均粒子径0.4μm、屈折率1.51のシリカチタニア粒子である無機フィラーaを得た。   The obtained wet paste was dried at 100 ° C. and then calcined at 1000 ° C. for 3 hours to obtain an inorganic filler a which is silica titania particles having an average particle diameter of 0.4 μm and a refractive index of 1.51.

(2)無機フィラーb
テトラアルコキシシラン93部、ジアセチルアセトナート・ジエトキシチタン7部、エタノール400部を撹拌しながら、室温で5%塩酸水溶液100部をゆっくり滴下した。滴下完了後、1時間撹拌を続け、イオン交換水で遠心分離によるデカンテーションを5回行って洗浄し、更にエチルアルコールで同様に洗浄した。
(2) Inorganic filler b
While stirring 93 parts of tetraalkoxysilane, 7 parts of diacetylacetonate-diethoxytitanium, and 400 parts of ethanol, 100 parts of 5% aqueous hydrochloric acid was slowly added dropwise at room temperature. After completion of the dropping, stirring was continued for 1 hour, and decantation was performed by centrifuging with ion-exchanged water 5 times, followed by washing with ethyl alcohol in the same manner.

得られた湿潤ぺーストを100℃で乾燥した後、1000℃で3時間焼成して、平均粒子径0.8μm、屈折率1.51のシリカチタニア粒子である無機フィラーbを得た。   The obtained wet paste was dried at 100 ° C. and then fired at 1000 ° C. for 3 hours to obtain an inorganic filler b which is silica titania particles having an average particle diameter of 0.8 μm and a refractive index of 1.51.

(3)無機フィラーc
テトラアルコキシシラン90部、ジアセチルアセトナート・ジエトキシチタン10部、エタノール200部を撹拌しながら、室温で10%塩酸水溶液50部をゆっくり滴下した。滴下完了後、1時間撹拌を続け、イオン交換水で遠心分離によるデカンテーションを5回行って洗浄し、更にエチルアルコールで同様に洗浄した。得られた湿潤ぺ一ストを100℃で乾燥した後、1000℃で3時間焼成して、平均粒子径0.3μm、屈折率1.55のシリカチタニア粒子である無機フィラーcを得た。
(3) Inorganic filler c
While stirring 90 parts of tetraalkoxysilane, 10 parts of diacetylacetonate-diethoxytitanium, and 200 parts of ethanol, 50 parts of 10% aqueous hydrochloric acid was slowly added dropwise at room temperature. After completion of the dropping, stirring was continued for 1 hour, and decantation was performed by centrifuging with ion-exchanged water 5 times, followed by washing with ethyl alcohol in the same manner. The obtained wet paste was dried at 100 ° C. and then calcined at 1000 ° C. for 3 hours to obtain an inorganic filler c which is silica titania particles having an average particle diameter of 0.3 μm and a refractive index of 1.55.

〔配合例1〜5、比較配合例1〜3〕
各配合例及び比較配合例について、下記表1に示す原材料配合にてエポキシ樹脂組成物を調製した。
[Formulation Examples 1-5, Comparative Formulation Examples 1-3]
About each compounding example and the comparative compounding example, the epoxy resin composition was prepared by the raw material compounding shown in the following Table 1.

調製にあたっては、まず「PB3600」とカチオン重合開始剤以外の成分を秤取し、撹拌混合した後、ビーズミルにて分散したものに、室温にてカチオン開始剤を加えて撹拌混合した。次いで、更に「PB3600」を加え、更に撹拌混合した。   In the preparation, first, components other than “PB3600” and the cationic polymerization initiator were weighed, mixed with stirring, and then dispersed with a bead mill, and then the cationic initiator was added and stirred at room temperature. Next, “PB3600” was further added and further stirred and mixed.

そして、得られた組成物を400メッシュのフィルターで濾過し、減圧脱泡してエポキシ樹脂組成物を調製した。   The resulting composition was filtered through a 400 mesh filter and degassed under reduced pressure to prepare an epoxy resin composition.

得られたエポキシ樹脂組成物の特性評価は次のように行った。   The characteristic evaluation of the obtained epoxy resin composition was performed as follows.

(1)屈折率測定。   (1) Refractive index measurement.

各配合例及び比較配合例のエポキシ樹脂組成物を、20mm×10mm×5mmの寸法の高屈折率ガラス(屈折率1.6)の平滑面に樹脂厚が0.2〜0.5mmの範囲となるように塗布した。   The epoxy resin composition of each blending example and comparative blending example is in a range of 0.2 to 0.5 mm in resin thickness on a smooth surface of high refractive index glass (refractive index 1.6) having dimensions of 20 mm × 10 mm × 5 mm. It applied so that it might become.

次いで、溶剤を含まず光カチオン重合開始剤を含む配合例1及び比較配合例1〜3については超高圧水銀灯のUV光を2J/cm2の光量で露光した後、160℃30分の熱処理で硬化させた。 Next, with regard to Formulation Example 1 and Comparative Formulation Examples 1 to 3 which do not contain a solvent and contain a cationic photopolymerization initiator, the UV light of the ultra-high pressure mercury lamp is exposed at a light amount of 2 J / cm 2 and then heat treatment at 160 ° C. for 30 minutes. Cured.

また、溶剤を含む配合例2〜5については、80℃で30分加熱し、続いて120℃で30分加熱することで乾燥を行い、更にこのうち光カチオン重合開始剤を配合した配合例2,4〜5では、超高圧水銀灯のUV光を2J/cm2の光量で露光した後、160℃で30分熱処理して硬化させ、熱カチオン重合開始剤を含む配合例3では160℃で1時間の熱処理硬化を行った。 Moreover, about the compounding examples 2-5 containing a solvent, it dries by heating for 30 minutes at 80 degreeC, followed by heating for 30 minutes at 120 degreeC, and also the mixing example 2 which mix | blended the photocationic polymerization initiator among these. , 4-5, UV light from an ultra-high pressure mercury lamp is exposed at a light amount of 2 J / cm 2 and then cured by heat treatment at 160 ° C. for 30 minutes. In Formulation Example 3 containing a thermal cationic polymerization initiator, 1 at 160 ° C. Heat treatment curing for hours was performed.

そして、得られた硬化物の表面を平滑にするために研磨した後、アタゴ社製の屈折率測定装置にて屈折率を測定した。   And after grind | polishing in order to make the surface of the obtained hardened | cured material smooth, the refractive index was measured with the refractive index measuring apparatus made from Atago.

また、無機フィラーを含有する組成物については、無機フィラーを除いた以外は同一の組成を有する組成物の樹脂硬化物についても、上記と同様に屈折率を測定したが、その測定結果は無機フィラーを含有する場合と同一となった。   Moreover, about the composition containing an inorganic filler, although the refractive index was measured similarly to the above also about the resin cured material of the composition which has the same composition except having excluded the inorganic filler, the measurement result is an inorganic filler. It became the same as the case of containing.

(2)透過損失測定
溶剤を含まず、光カチオン重合開始剤を含む配合例1及び比較配合例1〜3では、エポキシ樹脂組成物をガラス板で挟んだ3cm×5cm×2mmの枠に注型し、超高圧水銀灯のUV光を2J/cm2の光量で露光した後、脱型して160℃で30分熱処理して硬化させ、厚み3mmのテストピースを作製した。
(2) Transmission loss measurement In Formulation Example 1 and Comparative Formulation Examples 1 to 3 which do not contain a solvent and contain a cationic photopolymerization initiator, the epoxy resin composition is cast into a 3 cm × 5 cm × 2 mm frame sandwiched between glass plates. Then, after UV light from an ultra-high pressure mercury lamp was exposed at a light amount of 2 J / cm 2 , the mold was removed and cured by heat treatment at 160 ° C. for 30 minutes to produce a test piece having a thickness of 3 mm.

また、溶剤を含む配合例2〜5では、エポキシ樹脂組成物をバーコータでベースフィルム10(厚み25μmのPETフイルム)に塗工し、80℃で5分の一次乾燥の後、120℃で5分の二次乾燥を行い、塗膜厚み60μmの樹脂フイルムを作製し、次いで同様に形成した二つの樹脂フィルムを対向させて貼り合わせ、70℃で真空ラミネートし、片方のベースフィルム10を剥離して厚み120μmの樹脂フィルムを作製した。更に同様の操作を繰り返し行い、厚み1.9mmのシートを作製した。次いで、このうち光カチオン重合開始剤「SP170」を含む配合例2,4〜5では、更に超高圧水銀灯のUV光を2J/cm2の光量で露光した後、160℃30分の熱処理を施して硬化させ、また熱カチオン重合開始剤を含む配合例3では160℃1時間の熱処理硬化を行った。次いで、ベースフィルム10を剥離してテストピースを作製した
そして、これらのテストピースを島津製作所製分光光度計「UV−3100PC」に積分球を搭載したシステムを用い、波長850nmでの光の透過率(T:単位は%)と、この入射角を7°ずらして測定した表面反射率(R:単位は%)とを計測し、これらの結果に基づいて透過損失を算出した。ここで、テストピースの厚みをt(単位はmm)とすると、透過損失は次の式で算出される。
Also, in Formulation Examples 2 to 5 containing a solvent, the epoxy resin composition was applied to the base film 10 (PET film having a thickness of 25 μm) with a bar coater, and after primary drying at 80 ° C. for 5 minutes, then at 120 ° C. for 5 minutes. Is then dried to prepare a resin film having a coating film thickness of 60 μm, and then two similarly formed resin films are bonded to each other, vacuum laminated at 70 ° C., and one base film 10 is peeled off. A resin film having a thickness of 120 μm was prepared. Further, the same operation was repeated to produce a sheet having a thickness of 1.9 mm. Next, in Formulation Examples 2 and 4 to 5 including the cationic photopolymerization initiator “SP170”, UV light from an ultrahigh pressure mercury lamp is further exposed at a light amount of 2 J / cm 2 , and then heat treatment is performed at 160 ° C. for 30 minutes. In Formulation Example 3 containing a thermal cationic polymerization initiator, heat treatment curing at 160 ° C. for 1 hour was performed. Next, the base film 10 was peeled off to produce test pieces. Then, using these test pieces, a spectrophotometer “UV-3100PC” manufactured by Shimadzu Corporation with an integrating sphere mounted, the light transmittance at a wavelength of 850 nm (T: unit is%) and surface reflectance (R: unit is%) measured by shifting this incident angle by 7 ° were measured, and transmission loss was calculated based on these results. Here, when the thickness of the test piece is t (unit: mm), the transmission loss is calculated by the following equation.

透過損失[dB/cm]=−10×1og(T/(100−R))/(t/10)
(3)線膨張係数(CTE)測定
各配合例及び比較配合例のエポキシ樹脂組成物をバーコータにて、厚み25μmのPETフィルムに、ウェット厚80μmの塗布量で塗布した。
Transmission loss [dB / cm] =-10 × 1 og (T / (100-R)) / (t / 10)
(3) Measurement of linear expansion coefficient (CTE) The epoxy resin compositions of the respective blending examples and comparative blending examples were applied to a PET film having a thickness of 25 μm by a bar coater with a wet thickness of 80 μm.

次いで、溶剤を含まず、光カチオン重合開始剤を含む配合例1及び比較配合例1〜3では、超高圧水銀灯のUV光を2J/cm2の光量で露光した後、160℃30分の熱処理で硬化させ、エポキシ樹脂フィルム1を得た。 Next, in Formulation Example 1 and Comparative Formulation Examples 1 to 3 which do not contain a solvent and contain a cationic photopolymerization initiator, the UV light of the ultra-high pressure mercury lamp is exposed at a light amount of 2 J / cm 2 and then heat treated at 160 ° C. for 30 minutes. To obtain an epoxy resin film 1.

また、溶剤を含む配合例2〜5では、80℃で30分、続いて120で℃30分の熱処理を施して乾燥を行った後、光カチオン重合開始剤を配合した配合例2,4〜5では超高圧水銀灯のUV光を2J/cm2の光量で露光の後160℃30分の熱処理で硬化させ、熱カチオン重合開始剤を含む配合例3では160℃1時間の熱処理硬化を行い、エポキシ樹脂フィルム1を得た。 In addition, in Formulation Examples 2 to 5 containing a solvent, after performing heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes and then 120 ° C. for 30 minutes for drying, Formulation Examples 2 and 4 to which a photocationic polymerization initiator was blended. 5 is cured by heat treatment at 160 ° C. for 30 minutes after exposure with UV light of an ultra-high pressure mercury lamp at a light amount of 2 J / cm 2 , and heat treatment curing is performed at 160 ° C. for 1 hour in Formulation Example 3 containing a thermal cationic polymerization initiator, An epoxy resin film 1 was obtained.

これらのエポキシ樹脂フィルム1を8mm×20mmの寸法の短冊状に切り出し、TMA装置(セイコーインスツルメンツ株式会社製、「EXSTAR6000」)にて、引っ張りモードで30℃〜70℃の範囲の線膨張係数を測定した。   These epoxy resin films 1 are cut into strips having a size of 8 mm × 20 mm, and a linear expansion coefficient in a range of 30 ° C. to 70 ° C. is measured in a tensile mode with a TMA apparatus (“EXSTAR6000” manufactured by Seiko Instruments Inc.). did.

以上の結果を表1にまとめて示す。   The above results are summarized in Table 1.

Figure 0004810911
Figure 0004810911

表1にみられるように、配合例1〜3では、比較配合例1〜3に比べ、エポキシ樹脂とカチオン重合開始剤と水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンを必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、樹脂硬化物との屈折率差が0.01以下でかつ平均粒子径0.5μm以下の無機フィラーを配合しているので、透過損失が低く優れた透明性を有すると共に、線膨張係数も低いという特性を併せ持っている。これに対して、無機フィラーを含有しない比較配合例1では線膨張計数が大きく、無機フィラーの粒径が大きい比較配合例2で及び無機フィラーの屈折率が大きい比較配合例では透過損失が大きくなった。   As seen in Table 1, in the blending examples 1 to 3, in the epoxy resin composition containing the epoxy resin, the cationic polymerization initiator, and the epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group as essential components, compared with the comparative blending examples 1 to 3, Since it contains an inorganic filler having a refractive index difference of 0.01 or less and a mean particle size of 0.5 μm or less from the cured product, it has a low transmission loss and excellent transparency, and also has a low linear expansion coefficient Have both. On the other hand, in Comparative Formulation Example 1 containing no inorganic filler, the linear expansion coefficient is large, and in Comparative Formulation Example 2 in which the inorganic filler particle size is large and in the Comparative Formulation example in which the inorganic filler has a large refractive index, transmission loss is large. It was.

また、配合例4及び5はコア4形成用のエポキシ樹脂組成物であるが、無機フィラーを含有する配合例4では透過損失が低く、また平均粒子径100μm以下のシリカを含む配合例5では透過損失の増大が抑制されつつ線膨張係数が低減されている。   Formulation examples 4 and 5 are epoxy resin compositions for forming the core 4. However, the blending example 4 containing an inorganic filler has a low transmission loss, and the blending example 5 containing silica having an average particle size of 100 μm or less is transparent. While the increase in loss is suppressed, the linear expansion coefficient is reduced.

〔エポキシ樹脂フィルム及び光導波路〕
エポキシ樹脂フィルム1として下記クラッド用フィルムa乃至cを形成し、また光硬化性フィルム3として下記コア用フィルムa,bを形成した。
[Epoxy resin film and optical waveguide]
The following cladding films a to c were formed as the epoxy resin film 1, and the following core films a and b were formed as the photocurable film 3.

(クラッド用フィルムa)
上記配合例2に示すエポキシ樹脂組成物を用い、これをバーコータでベースフィルム10(25μm厚のPETフイルム)に塗工し、80℃5分の一次乾燥の後、120℃5分の二次乾燥を行った。得られたフィルムの厚みは30μmあった。
(Clad film a)
Using the epoxy resin composition shown in Formulation Example 2 above, this was coated on the base film 10 (25 μm-thick PET film) with a bar coater, followed by primary drying at 80 ° C. for 5 minutes and then secondary drying at 120 ° C. for 5 minutes. Went. The thickness of the obtained film was 30 μm.

(クラッド用フィルムb)
バーコータの番手を変更した以外はフィルム1の場合と同様にして、厚み60μmのフィルムを形成した。
(Clad film b)
A film having a thickness of 60 μm was formed in the same manner as for the film 1 except that the count of the bar coater was changed.

(クラッド用フィルムc)
上記配合例3に示すエポキシ樹脂組成物を用い、バーコータの番手を変更した以外はクラッド用フィルムaの場合と同様にして、厚み20μmのフィルムを形成した。
(Clad film c)
A film having a thickness of 20 μm was formed in the same manner as in the case of the clad film a except that the epoxy resin composition shown in Formulation Example 3 was used and the count of the bar coater was changed.

(コア用フイルムa)
配合例4に示すエポキシ樹脂組成物を用い、これをバーコータでベースフィルム10(25μm厚のPETフイルム)に塗工し、80℃5分の一次乾燥の後、120℃5分の二次乾燥を行った。得られたフィルムの厚みは40μmであった。
(Core film a)
Using the epoxy resin composition shown in Formulation Example 4, this was applied to the base film 10 (25 μm thick PET film) with a bar coater, followed by primary drying at 80 ° C. for 5 minutes and then secondary drying at 120 ° C. for 5 minutes. went. The thickness of the obtained film was 40 μm.

(コア用フイルムb)
配合例5に示すエポキシ樹脂組成物を用い、コア用フイルムaの場合と同様にして厚み40μmのフィルムを形成した。
(Core film b)
Using the epoxy resin composition shown in Formulation Example 5, a film having a thickness of 40 μm was formed in the same manner as in the case of core film a.

これらのフイルムはタック性良好で、折り曲げても塗膜にクラックは入らず良好な屈曲性を示した。   These films had good tackiness, and even when folded, the coating did not crack and showed good flexibility.

〔光導波路及び光・電気混載配線基板〕
(作製例1)
両面に厚み18μmの銅箔を有する4cm×14cm×1.6mm厚の寸法のFR4両面銅張り積層板の銅箔にパターニングを施したプリント配線板を電気配線部として用い、この電気配線部に光導波路からなる光導波路部を設けると共にこの光導波路部の電気配線部とは反対側の面に、部品実装用の銅回路を配置した構成の光・電気混載配線板を作製した。
[Optical waveguide and optical / electrical mixed wiring board]
(Production Example 1)
A printed wiring board obtained by patterning a copper foil of a FR4 double-sided copper-clad laminate having a thickness of 4 cm × 14 cm × 1.6 mm having a copper foil with a thickness of 18 μm on both sides is used as an electric wiring portion. An optical / electrical mixed wiring board having a structure in which a copper circuit for component mounting is disposed on a surface opposite to the electric wiring portion of the optical waveguide portion provided with an optical waveguide portion made of a waveguide is manufactured.

具体的には、まず平坦な部材12として6cm×16cm×0.6mm厚のアルミニウム板12aと、金属箔17として6cm×16cm×35μm厚の銅箔17aの平滑面とを対向させ、両者間の外周部を3mm幅でホットメルト型の熱可塑性接着シートを介して熱ラミネートして銅箔17aをアルミニウム板16に支持させた(図3(a))。   Specifically, first, an aluminum plate 12a having a thickness of 6 cm × 16 cm × 0.6 mm as the flat member 12 and a smooth surface of a copper foil 17a having a thickness of 6 cm × 16 cm × 35 μm as the metal foil 17 are opposed to each other. The outer peripheral portion was thermally laminated through a hot-melt type thermoplastic adhesive sheet having a width of 3 mm, and the copper foil 17a was supported on the aluminum plate 16 (FIG. 3 (a)).

この銅箔17aの外面に露出する粗面に、エポキシ樹脂フィルム1として上記クラッド用フィルムa(エポキシ樹脂塗膜厚み30μm)をベースフィルム10に支持された状態で真空ラミネートし(図3(b))、このベースフィルム10越しにクラッド用フィルムaの全面に超高圧水銀ランプのUV光を2000mJ/cm2の光量で照射して硬化させ、その後150℃30分の条件で後硬化を施してからベースフィルム10を剥離してベース層2aを形成した(図3(c))。 The clad film a (epoxy resin coating thickness 30 μm) as the epoxy resin film 1 is vacuum laminated on the rough surface exposed on the outer surface of the copper foil 17a while being supported by the base film 10 (FIG. 3B). ) Over the entire surface of the clad film a through the base film 10, UV light from an ultra-high pressure mercury lamp is irradiated with a light amount of 2000 mJ / cm 2 and cured, and then post-cured at 150 ° C. for 30 minutes. The base film 10 was peeled off to form a base layer 2a (FIG. 3C).

このベース層2aの表面を酸素プラズマで高周波出力200Wで1分間処理した後、この面に光硬化性フィルム3として上記コア用フイルムa(無機フィラーを含まず、塗膜厚み40μm)をベースフィルム10に支持された状態で真空ラミネートし、このベースフィルム10越しに、40μm幅、16cm長のスリットが250μmピッチで12本並ぶネガマスク13をスリット方向と銅箔の長手方向が平行になるよう、かつ導波路スリットが短手方向の中央部にくるように配置し、密着させて、超高圧水銀ランプのUV光(矢印14)を2000mJ/cm2のエネルギーで照射して露光硬化させ(図3(d)、更に120℃で5分の熱処理を施した後、ベースフィルム10を剥離し、トルエンにて現像して、断面40μm角の16cmm長のコア4を形成した(図3(e))。 After the surface of the base layer 2a is treated with oxygen plasma at a high frequency output of 200 W for 1 minute, the core film a (not containing an inorganic filler and having a coating thickness of 40 μm) is applied as a photocurable film 3 to the base film 10 Then, a negative mask 13 in which 12 slits of 40 μm width and 16 cm length are arranged at a pitch of 250 μm is inserted through the base film 10 so that the slit direction is parallel to the longitudinal direction of the copper foil. The waveguide slit is disposed so as to be in the center in the short direction, and is closely adhered, and UV light (arrow 14) of an ultrahigh pressure mercury lamp is irradiated with energy of 2000 mJ / cm 2 to be exposed and cured (FIG. 3 (d) ) After further heat treatment at 120 ° C. for 5 minutes, the base film 10 was peeled off and developed with toluene, and the cross section was 40 μm square and 16 cm long. The core 4 was formed (FIG. 3E).

次に、コア4を形成した面にエポキシ樹脂フィルム1として上記クラッド用フィルムb(塗膜厚み60μm)をベースフィルム10に支持された状態で100℃で真空ラミネートした後(図3(f))、このベースフィルム10越しに全面を超高圧水銀ランプで2000mJ/cm2のエネルギーで露光硬化させ、その後150℃30分の条件で後硬化を施した後、ベースフィルム10を剥離して被覆層2bを形成し、この被覆層2bと上記ベース層2aにてクラッド層2を形成した。これによりアルミニウム板16に支持された光導波路付き銅箔を作製した(図3(g))。 Next, after the film 4 for clad (coating thickness 60 μm) as the epoxy resin film 1 is vacuum-laminated at 100 ° C. while being supported by the base film 10 on the surface on which the core 4 is formed (FIG. 3F). Then, the entire surface of the base film 10 was exposed and cured with an ultrahigh pressure mercury lamp at an energy of 2000 mJ / cm 2 , and then post-cured under conditions of 150 ° C. for 30 minutes, and then the base film 10 was peeled off to cover the coating layer 2b. The clad layer 2 was formed by the covering layer 2b and the base layer 2a. This produced the copper foil with an optical waveguide supported by the aluminum plate 16 (FIG. 3G).

次に、ブレード(砥粒:5000番、先端角:90度)が装着されたダイシングマシンで、コア4の長手方向と直角に銅箔両端から3cmの場所を樹脂表面から70μmの深さまで被覆層2b側から刃を入れて、銅箔17aの短手方向の幅6cmの位置をカットし、10cm間隔で2本のミラー用V溝18を形成した(図4(a))。このV溝18表面の研削による凹凸をエキシマレーザーでスムージングした後、V溝18部分のみにメタルマスク19越しに金を真空蒸着してマイクロミラー20を形成し(図4(b)(c))、マイクロミラー形成済みアルミ補強の光導波路付き銅箔を作製した。   Next, using a dicing machine equipped with a blade (abrasive grains: # 5000, tip angle: 90 degrees), a coating layer is placed 3 cm from both ends of the copper foil perpendicular to the longitudinal direction of the core 4 to a depth of 70 μm from the resin surface. A blade was inserted from the 2b side, the position of the width 6 cm in the short direction of the copper foil 17a was cut, and two mirror V-grooves 18 were formed at an interval of 10 cm (FIG. 4A). After unevenness due to grinding of the surface of the V-groove 18 is smoothed by an excimer laser, gold is vacuum-deposited only over the V-groove 18 through the metal mask 19 to form a micromirror 20 (FIGS. 4B and 4C). Then, an aluminum-reinforced copper foil with a micromirror-formed aluminum reinforcement was produced.

次いで、6cm×16cm×1.6mm厚のFR4両面銅張積層板の両面の銅箔のうちの一方を全面エッチング除去して絶縁層22と金属箔17(銅箔17b)との積層体を形成し、この絶縁層22に、上述のクラッド用フィルムc(エポキシ樹脂塗膜厚み20μm)を100℃で真空ラミネートし、ベースフィルム10を剥がした面に、上記マイクロミラー形成済みアルミ補強の導波路付き銅箔の被覆層2b側の面を合わせて、140℃で真空ラミネートした。   Next, one of the copper foils on both sides of the 6 cm × 16 cm × 1.6 mm thick FR4 double-sided copper clad laminate is removed by etching to form a laminate of the insulating layer 22 and the metal foil 17 (copper foil 17b). The clad film c (epoxy resin coating thickness 20 μm) is vacuum laminated at 100 ° C. on the insulating layer 22, and the micromirror-formed aluminum reinforcing waveguide is provided on the surface from which the base film 10 is peeled off. The surfaces of the copper foil on the coating layer 2b side were combined and vacuum laminated at 140 ° C.

その後160℃1時間の熱処理を行った後、その四辺をそれぞれ5mm幅で切り落とすことでアルミニウム板12aを取り外し、上記絶縁層22と光導波路とがクラッド用フィルムcが硬化した樹脂層23にて一体化された両面銅張り光・電気複合基板を得た(図5(a))。   Then, after heat treatment at 160 ° C. for 1 hour, the aluminum plate 12a is removed by cutting off the four sides with a width of 5 mm, and the insulating layer 22 and the optical waveguide are integrated with the resin layer 23 in which the cladding film c is cured. A double-sided copper-clad optical / electrical composite substrate was obtained (FIG. 5A).

この基板の光導波路側の銅箔17aの周囲から1cmのみをエッチング除去して、光導波路のコア4とマイクロミラー20の位置を確認できるようにした上で、それらを位置マーカーとして、光導波路からの光の出し入れ部21であるコア4とマイクロミラー20の交点の位置を算出し、その位置を基準にして銅箔パターニングの際に必要なマスクのガイド孔を基板の四隅に設けた。   Only 1 cm is removed from the periphery of the copper foil 17a on the optical waveguide side of the substrate so that the positions of the core 4 and the micromirror 20 of the optical waveguide can be confirmed, and they are used as position markers from the optical waveguide. The positions of the intersections of the core 4 and the micromirror 20 that are the light input / output portions 21 were calculated, and guide holes for the mask necessary for copper foil patterning were provided at the four corners of the substrate based on the positions.

その後、光導波路側の銅箔17aにエッチング処理を施すことにより、前記光の出し入れ部21の直上に発光素子や受光素子を実装するための電極パッド部、基板裏面回路へのスルーホールパッド部、それらを結ぶ配線パターン等の導体配線24を形成すると共に、この光導波路と反対側の銅箔17bにもエッチング処理を施してスルーホールパッド部、外部回路との電気接続端子用パッド部、それらを結ぶ配線パターン等の導体配線24を形成し、また表裏のスルーホールパッド部を結ぶ貫通孔を設けると共にこの貫通孔の内面にホールメッキを施してスルーホール25を形成し、光・電気混載配線基板を作製した(図5(b))。   Thereafter, by performing an etching process on the copper foil 17a on the optical waveguide side, an electrode pad part for mounting a light emitting element and a light receiving element immediately above the light input / output part 21, a through hole pad part to the circuit on the back of the substrate, Conductor wiring 24 such as a wiring pattern connecting them is formed, and the copper foil 17b on the side opposite to the optical waveguide is also etched to provide a through-hole pad portion, a pad portion for an electrical connection terminal with an external circuit, Conductor wiring 24 such as a wiring pattern to be connected is formed, and through holes for connecting through hole pad portions on the front and back sides are provided, and through holes 25 are formed on the inner surfaces of the through holes to form through holes 25. Was made (FIG. 5B).

この光・電気混載配線基板における二つの光出し入れ部21のうち、一方の光出し入れ部21の直上から、シリコーンオイルをマッチングオイルとして介在させて、波長850nmの光源からの光をコア4径10μmの光ファイバーで導入し、他方の光出し入れ部21の直上にはシリコーンオイルをマッチングオイルとして介在させて、コア4径200μmの光ファイバーで受光し、パワーメータに接続して、光導波路を導波する光の損失を評価した。   The light from the light source with a wavelength of 850 nm is 10 μm in diameter of the core 850 nm by interposing silicone oil as a matching oil from directly above one of the light input / output portions 21 of the two light input / output portions 21 in the optical / electrical mixed wiring board. Introduced by an optical fiber, silicone oil is interposed as a matching oil directly above the other light input / output part 21 and received by an optical fiber having a core 4 diameter of 200 μm, connected to a power meter, and guided through an optical waveguide. Loss was assessed.

その結果、一方の光出し入れ部21から入力され、光導波路を10cm導波した後、他方の光出し入れ部21から出力された光(図5(b)中の矢印参照)の全体の損失(挿入損失)は3.2dBであった。   As a result, the entire loss (insertion) of the light (see the arrow in FIG. 5B) input from one light input / output unit 21 and guided through the optical waveguide by 10 cm and then output from the other light input / output unit 21. Loss) was 3.2 dB.

また、この基板に対して、ピーク温度265℃の鉛フリー半田リフロー条件での半田リフロー処理を3回施した後、同様に挿入損失を測定したところ、3.7dBであった。   In addition, after the solder reflow process was performed three times on this substrate under a lead-free solder reflow condition with a peak temperature of 265 ° C., the insertion loss was measured in the same manner, and was found to be 3.7 dB.

また、同一条件で作製した別途の光・電気混載配線基板に対して、−50℃の液相中への5分間浸漬と125℃の液相への5分間浸漬とを300回繰り返すヒートショック試験を行ったところ、試験後の挿入損失は3.6dBとわずかに増加しただけであった。   In addition, a heat shock test in which a separate optical / electrical mixed wiring board fabricated under the same conditions is subjected to 300 times of a 5-minute immersion in a liquid phase at −50 ° C. and a 5-minute immersion in a liquid phase at 125 ° C. As a result, the insertion loss after the test increased only slightly to 3.6 dB.

また、同一条件で作製した別途の光・電気混載配線基板を光出し入れ部21を切除して切除面にコア4の断面を露出させ、光学研磨を行ってコア4長9cmの光導波路を得た後、850nmの光源からの光をコア4径10μmの光ファイバーを通して光導波路の一方のコア4の断面から導入し、他方のコア4の断面からはコア4径200μmの光ファイバーを通して光導波路を導波した光を導出し、これをパワーメータに接続して、光導波路部分のみの光の損失を評価した。その結果光の損失は0.1dB/cmであった。   Further, a separate optical / electrical hybrid wiring board manufactured under the same conditions was cut out of the light inlet / outlet portion 21 to expose the cross section of the core 4 on the cut surface, and optical polishing was performed to obtain an optical waveguide having a core 4 length of 9 cm. Thereafter, light from a light source of 850 nm was introduced from the cross section of one core 4 of the optical waveguide through an optical fiber having a core 4 diameter of 10 μm, and the optical waveguide was guided from the cross section of the other core 4 through an optical fiber having a core 4 diameter of 200 μm. Light was derived and connected to a power meter to evaluate light loss only in the optical waveguide portion. As a result, the loss of light was 0.1 dB / cm.

このように、この光・電気混載回路基板は、エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤と、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンと、特定の無機フィラーとを含有するエポキシ樹脂組成物からなるフィルムを用いて形成したクラッド層2の内部に、無機フィラーを含まない光硬化性樹脂組成物で形成されたコア4を設けた光導波路からなる光配線部と、導体配線24を備えた電気配線部とを一体に備えるので、プリント配線板工法との親和性が高くて製造しやすく、電子部品、光部品の表面実装が可能で、光導波路として極めて低損失であり、且つ部品実装時から使用環境時に亘って高い信頼性を実現できるものである。   Thus, this optical / electrical hybrid circuit board is formed using a film made of an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a cationic polymerization initiator, an epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group, and a specific inorganic filler. An optical wiring portion formed of an optical waveguide provided with a core 4 formed of a photocurable resin composition not containing an inorganic filler and an electric wiring portion provided with a conductor wiring 24 are integrated in the clad layer 2. Because it is equipped, it has high compatibility with the printed wiring board method, it is easy to manufacture, surface mounting of electronic parts and optical parts is possible, it has extremely low loss as an optical waveguide, and it is high from the time of mounting the part to the environment of use. Reliability can be realized.

(作製例2)
コア4の形成にあたり、平均粒子径100nm以下のシリカを含むエポキシ樹脂フィルム1であるコア用フイルムbを用いる以外は、上記作製例1と同一の条件にて光・電気混載配線基板を作製し、同様に特性評価を行った。
(Production Example 2)
In the formation of the core 4, an optical / electrical hybrid wiring board is produced under the same conditions as in Production Example 1 except that the core film b, which is an epoxy resin film 1 containing silica having an average particle diameter of 100 nm or less, is used. Similarly, the characteristics were evaluated.

この結果、一方の光出し入れ部21から入力され、光導波路を10cm導波した後、他方の光出し入れ部21から出力された光の全体の損失(挿入損失)は3.4dBであり、半田リフロー後の挿入損失は3.5dBであり、ヒートショック試験後の挿入損失は3.6dBであり、また導波長9cmの光導波路部分のみの導波損失は0.12dB/cmであった。   As a result, the total loss (insertion loss) of light input from one light input / output unit 21 and guided through the optical waveguide by 10 cm and output from the other light input / output unit 21 is 3.4 dB. The later insertion loss was 3.5 dB, the insertion loss after the heat shock test was 3.6 dB, and the waveguide loss of only the optical waveguide portion having a waveguide length of 9 cm was 0.12 dB / cm.

このように、この光・電気混載回路基板は、エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤と、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンと、特定の無機フィラーとを含有するエポキシ樹脂組成物からなるフィルムを用いて形成したクラッド層2の内部に、平均粒子径100nm以下のシリカを含む光硬化性樹脂組成物で形成されたコア4を設けた光導波路からなる光配線部と、導体配線24を備えた電気配線部とを一体に備えるので、プリント配線板工法との親和性が高くて製造しやすく、電子部品、光部品の表面実装が可能で、光導波路として極めて低損失であり、且つ部品実装時から使用環境時に亘って高い信頼性を実現できるものである。   Thus, this optical / electrical hybrid circuit board is formed using a film made of an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a cationic polymerization initiator, an epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group, and a specific inorganic filler. An optical wiring portion comprising an optical waveguide provided with a core 4 formed of a photocurable resin composition containing silica having an average particle diameter of 100 nm or less inside the clad layer 2, and an electric wiring portion provided with a conductor wiring 24 Is integrated with the printed wiring board method, making it easy to manufacture, enabling surface mounting of electronic and optical components, extremely low loss as an optical waveguide, and the usage environment from the time of component mounting. High reliability can be realized over time.

〔電子デバイス〕
受発光素子26として3mm×4mmのインターポーザからなる受光素子であるフォトダイオード(PD)パッケージ26aを用い、上記作製例1で得られた光・電気混載配線基板の一方の光出し入れ部21と、前記PDパッケージ26aの受光面とを対向させた状態で、このPDパッケージ26aの受光面側に設けたバンプ27(高温半田ボール)を、光・電気混載配線基板側の導体配線24における共晶半田をプリコートした電極パッド部上に載置し、リフロー処理を施してフリップチップ実装することにより、他方の光出し入れ部21から光ファイバにて光導波路に導入した光を前記PDパッケージ26aで受光する電子デバイスを作製した。
[Electronic device]
Using a photodiode (PD) package 26a, which is a light receiving element made of a 3 mm × 4 mm interposer, as the light receiving / emitting element 26, one light input / output portion 21 of the optical / electrical hybrid wiring board obtained in Production Example 1; In a state where the light receiving surface of the PD package 26a is opposed, the bump 27 (high temperature solder ball) provided on the light receiving surface side of the PD package 26a is applied with eutectic solder in the conductor wiring 24 on the optical / electrical mixed wiring board side. An electronic device that receives light introduced into the optical waveguide from the other light input / output portion 21 through the optical fiber by the PD package 26a by placing it on the precoated electrode pad portion, performing reflow processing, and flip-chip mounting. Was made.

この電子デバイスに対し、PDパッケージ26aを封止しない状態で他方の光出し入れ部21から波長850nmのレーザー光をコア4径10μmの光ファイバーを介して入射し、このときのPDパッケージ26aの出力電圧(V1)を測定した。   A laser beam having a wavelength of 850 nm is incident on the electronic device through the optical fiber having a core 4 diameter of 10 μm from the other light input / output portion 21 without sealing the PD package 26a, and the output voltage of the PD package 26a at this time ( V1) was measured.

次に、そのPDパッケージ26aと光・電気混載配線基板との間の隙間に配合例1の液状エポキシ樹脂組成物を浸透させ、斜め上方からUV光を2J/cm2の条件で照射した後、150℃1時間の熱処理を行って、このエポキシ樹脂組成物の硬化物28による封止を行った(図5(c))。 Next, after allowing the liquid epoxy resin composition of Formulation Example 1 to penetrate into the gap between the PD package 26a and the optical / electrical hybrid wiring board and irradiating UV light obliquely from above at 2 J / cm 2 , Heat treatment was performed at 150 ° C. for 1 hour, and the epoxy resin composition was sealed with the cured product 28 (FIG. 5C).

このようにしてPDパッケージ26aを封止した後、再度、同様にPDパッケージ26aの出力電圧(V2)を測定した。   After sealing the PD package 26a in this way, the output voltage (V2) of the PD package 26a was again measured in the same manner.

そして、これらの結果に基づき、全損失を次の式により導出した。   Based on these results, the total loss was derived from the following equation.

全損失[dB]=−10×log(V2/V1)
この結果、全損失は−2.8dBと、未封止の場合に比べて著しい低損失化が図れた。
Total loss [dB] = − 10 × log (V2 / V1)
As a result, the total loss was -2.8 dB, which was significantly lower than that in the case of no sealing.

また、上記と同様にしてPDパッケージ26aにて封止したサンプルと、PDパッケージ26aにて封止したサンプルとをそれぞれ10個ずつ作製し、これら各サンプルについて、−55℃で30分間、室温で5分間、125℃で30分間、室温で5分間を1サイクルとする気相中での温度サイクル試験を2000サイクル行い、100サイクル毎に基板とPDパッケージ26aとの間の半田ボールの電気導通状態を確認して良否を判定した。   In addition, 10 samples each sealed with the PD package 26a and 10 samples sealed with the PD package 26a are produced in the same manner as described above, and each of these samples is heated at −55 ° C. for 30 minutes at room temperature. 2000 cycles of a gas cycle temperature cycle test of 5 minutes, 125 ° C. for 30 minutes, and 5 minutes at room temperature for one cycle, and the solder ball electrical continuity between the substrate and the PD package 26a every 100 cycles The quality was judged by checking.

そして、各10個のサンプルにおける不良数が、初めて半数以上となったサイクル数にて温度サイクル性を評価した。   And the temperature cycle property was evaluated by the number of cycles in which the number of defects in each of the 10 samples became half or more for the first time.

この結果、PDパッケージ26aを封止していないサンプルでは100サイクルで既に半数が不良となり、これを故障解析に供したところ、半田バンプ27にクラックが入り、熱応力によってバンプ27が破壊されていることがわかった。一方、PDパッケージ26aを封止したサンプルでは、700サイクルになって半数が不良となり、温度サイクル性が著しく向上した。   As a result, in the sample in which the PD package 26a is not sealed, half of the samples are already defective in 100 cycles. When this is subjected to failure analysis, the solder bump 27 is cracked and the bump 27 is destroyed by thermal stress. I understood it. On the other hand, in the sample in which the PD package 26a was sealed, 700 cycles became half, and the temperature cycle performance was remarkably improved.

このように、受発光素子26と光導波路との間を、エポキシ樹脂、カチオン重合開始剤、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエン及び特定の無機フィラーとを含有するエポキシ樹脂組成物にて封止することにより、電子デバイスは光の損失を最低限に抑えたまま信頼性を充分に確保することができることが明らかとなった。   Thus, by sealing between the light emitting / receiving element 26 and the optical waveguide with an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a cationic polymerization initiator, an epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group, and a specific inorganic filler. It has been revealed that the electronic device can sufficiently secure reliability while minimizing the loss of light.

エポキシ樹脂フィルムの作製工程の一例を示すものであり、(a)及び(b)は断面図である。An example of the manufacturing process of an epoxy resin film is shown, (a) And (b) is sectional drawing. 光導波路の作製工程の一例を示すものであり、(a)乃至(f)は断面図である。An example of the manufacturing process of an optical waveguide is shown, (a) thru | or (f) is sectional drawing. 光導波路、光・電気混載基板及び電子デバイスの作製工程の一例を示すものであり、(a)乃至(g)は断面図である。An example of the manufacturing process of an optical waveguide, an optical / electrical hybrid board | substrate, and an electronic device is shown, (a) thru | or (g) is sectional drawing. 図3に示す工程に続く工程を示すものであり、(a)乃至(c)は図3(g)のI−I断面に相当する断面図である。FIG. 4 shows a step that follows the step shown in FIG. 3, and FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views corresponding to the II cross section of FIG. 図4に示す工程に続く工程を示すものであり、(a)乃至(c)は断面図である。FIG. 5 shows a step that follows the step shown in FIG. 4, and (a) to (c) are cross-sectional views.

符号の説明Explanation of symbols

1 エポキシ樹脂フィルム
2 クラッド層
4 コア
24 導体配線
1 Epoxy resin film 2 Clad layer 4 Core 24 Conductor wiring

Claims (7)

エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤と、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンと、無機フィラーとを含有するエポキシ樹脂組成物であって、前記無機フィラーが、エポキシ樹脂組成物中の前記無機フィラーを除く成分の硬化物である樹脂硬化物との屈折率差が0.01以下で且つ平均粒子径0.5μm以下であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 An epoxy resin composition containing an epoxy resin , a cationic polymerization initiator, an epoxidized polybutadiene having a hydroxyl group, and an inorganic filler, wherein the inorganic filler is a component excluding the inorganic filler in the epoxy resin composition An epoxy resin composition characterized by having a refractive index difference of 0.01 or less and an average particle diameter of 0.5 μm or less from a cured resin that is a cured product. 上記無機フィラーが、アルコキシシランと、アルコキシチタンアセチルアセトナート又はチタンアセチルアセトナートとの混合物をゾルゲル反応させて得られる無機フィラーであることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。   The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the inorganic filler is an inorganic filler obtained by subjecting a mixture of alkoxysilane and alkoxytitanium acetylacetonate or titanium acetylacetonate to a sol-gel reaction. 請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物をフイルム状に成形して成ることを特徴とするエポキシ樹脂フィルム。   An epoxy resin film obtained by molding the epoxy resin composition according to claim 1 or 2 into a film shape. 請求項1或いは2に記載のエポキシ樹脂組成物又は請求項3に記載のエポキシ樹脂フィルムを硬化させて形成されたクラッド層と、無機フィラーを含有しない光硬化性樹脂組成物で形成されたクラッド層よりも屈折率が高いコアとを備えることを特徴とする光導波路。   A clad layer formed by curing the epoxy resin composition according to claim 1 or 2 or the epoxy resin film according to claim 3, and a clad layer formed from a photocurable resin composition containing no inorganic filler An optical waveguide comprising a core having a higher refractive index. 請求項1或いは2に記載のエポキシ樹脂組成物又は請求項3に記載のエポキシ樹脂フィルムを硬化させて形成されたクラッド層と、平均粒子径100nm以下のシリカ粒子を含有する光硬化性樹脂組成物で形成されたクラッド層よりも屈折率が高いコアとを備えることを特徴とする光導波路。   A photocurable resin composition comprising a clad layer formed by curing the epoxy resin composition according to claim 1 or 2 or the epoxy resin film according to claim 3, and silica particles having an average particle diameter of 100 nm or less. An optical waveguide comprising: a core having a refractive index higher than that of the clad layer formed by the step. 請求項4又は5記載の光導波路を備えた光配線部と、導体配線を備えた電気配線部とを一体に具備することを特徴とする光・電気混載配線基板。   6. An optical / electrical hybrid wiring board, comprising: an optical wiring portion provided with the optical waveguide according to claim 4; and an electric wiring portion provided with a conductor wiring. 発光素子又は受光素子と光導波路とを有し、前記発光素子又は受光素子と光導波路との間の隙間が請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物により封止されていることを特徴とする電子デバイス。   It has a light emitting element or a light receiving element and an optical waveguide, and a gap between the light emitting element or the light receiving element and the optical waveguide is sealed with the epoxy resin composition according to claim 1 or 2. Electronic devices.
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