JP5050380B2 - 光配線用樹脂組成物および光電気複合配線基板 - Google Patents
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<屈折率>
メトリコン社製のプリズムカップラー装置2010(基板加熱装置付)と専用のP−1プリズムを用いて測定した。
屈折率測定と同様に、メトリコン社製のプリズムカップラー装置2010(光伝搬損失測定機能付)による所望の波長のレーザーを用いた測定と、カットバック法による測定を行った。
KLA−Tencor社製 FLX−2908を用い、室温から90℃の範囲で測定した。シリコンウェハーと銅基板上の両方に被検試料膜を形成し、加熱しながら基板ごと反りを測定し、計算により熱膨張係数を求めた。
エスペック(株)製のTSE−11−Aを用いて、−55℃と125℃の間のTC試験500サイクルを行った。その後、膜の剥離とクラックの有無を目視により確認した。
液状エポキシ樹脂(Epotek社製 Product#314)に、γ−ブチロラクトンに分散した平均粒子径12nmのオルガノシリカゾルを、硬化後の体積比で、エポキシ樹脂:シリカ=57:43となるようボールミルを用いて混合した。これをスピンコーターを用いて、石英基板上に塗布し、大気中でオーブンを用いて80℃で1時間乾燥したのち、硬化のために窒素中150℃で1時間加熱を行い、厚さ10μmの屈折率および光伝搬損失測定試料を得た。室温下、波長0.837μmにおいて得られた試料の屈折率は1.484、光伝搬損失は、0.49dB/cmであった。別途、上記と同様にして作製したエポキシ樹脂単体の屈折率は1.51であった。これから、シリカ粒子の屈折率を求めたところ1.45であった。
表1に示した組成、条件にした以外は、実施例1と同様にして試料作製、評価を行った。表1に評価結果を示した。
オルガノシリカゾルに変えて、メチルイソブチルケトン溶媒に分散した酸化アルミニウムスラリーを用い、硬化後の体積比で、エポキシ樹脂:酸化アルミニウム=60:40となるように配合した以外は実施例1と同様にして試料作製を行った。測定波長には0.85μmを用いた。評価結果は表1に示した。
液状エポキシ樹脂(Epotek社製 Product#314)を、ポリイミド樹脂(東レ(株)製、商品名セミコファイン)に換え、硬化温度を150℃から300℃に変更した以外は実施例1と同様にして試料作製を行った。測定波長には0.85μmを用いた。評価結果は表1に示した。なお、硬化条件がFR−4基板の耐熱性を越えているため、TC試験試料は作製できなかった。
液状エポキシ樹脂(Epotek社製 Product#314)を、ポリイミド樹脂(東レ(株)製、商品名セミコファイン)に換え、硬化温度を150℃から300℃に変更し、オルガノシリカゾルを、プロピレングリコールモノメチルエーテル溶媒に分散した酸化アルミニウムスラリーに換え、ポリイミド樹脂と酸化アルミニウムの配合比を表1に示す値にした以外は実施例1と同様にして試料作製を行った。測定波長と評価結果は表1に示した。なお、硬化条件がFR−4基板の耐熱性を越えているため、実施例9〜11ではTC試験試料は作製できなかった。
液状エポキシ樹脂(Epotek社製 Product#314)を、ポリシロキサン含有樹脂(東レ(株)製 商品名「K31」)に換え、硬化温度を150℃から250℃に変更した以外は実施例1と同様にして試料作製を行った。測定波長と評価結果は表1に示した。なお、硬化条件がFR−4基板の耐熱性を越えているため、TC試験試料は作製できなかった。
液状エポキシ樹脂(Epotek社製 Product#314)を、フッ素化ポリイミドに換え、硬化温度を150℃から350℃に変更した以外は実施例1と同様にして試料作製を行った。測定波長と評価結果は表1に示した。なお、硬化条件がFR−4基板の耐熱性を越えているため、TC試験試料は作製できなかった。
表2に示したように一部の条件を変更した以外は、実施例1と同様にして試料作製、評価を行った。評価結果も表2に示した。
オルガノシリカゾルをチタニアゾルに換えた以外は実施例1と同様にして試料作製、評価を行った。評価結果も表2に示した。
オルガノシリカゾルをジルコニアゾルに換えた以外は実施例1と同様にして試料作製、評価を行った。評価結果も表2に示した。
無機フィラーを用いない樹脂単体で膜を形成した以外は実施例1と同様にして試料作製、評価を行った。評価結果も表2に示した。比較例7〜9は、硬化条件がFR−4の耐熱性を越えているため、TC試験試料は作製できなかった。
表2に示した組成、条件にした以外は、実施例1と同様にして試料作製、評価を行った。表2に評価結果を示した。
液状エポキシ樹脂(Epotek社製 Product#314)を、ポリイミド樹脂(東レ(株)製、商品名セミコファイン)に換え、硬化温度を150℃から300℃に変更し、オルガノシリカゾルを、プロピレングリコールモノメチルエーテル溶媒に分散した酸化アルミニウムスラリーに換え、ポリイミド樹脂と酸化アルミニウムの配合比を表2に示す値にした以外は実施例1と同様にして試料作製を行った。測定波長と評価結果は表2に示した。大きな反りにより高温下における屈折率測定が困難であったので高温側の測定は60℃までとした。なお、硬化条件がFR−4基板の耐熱性を越えているため、TC試験試料は作製できなかった。
ビーズミルを用いて、硫酸バリウム(堺化学工業(株)製、BF−40:平均粒子径10nm)17.4重量部を、N,N−ジメチルアセトアミド80重量部、分散剤(ビックケミー・ジャパン(株)製、Disperbyk−111)2.6重量部と混合、分散し、分散液を得た。硬化後の体積比で、エポキシ樹脂:硫酸バリウム=73:27となるように分散液と液状エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、エピクロンHP4032D)と硬化促進剤(2−エチル−4−メチルイミダゾール)をボールミルを用いて混合し、光配線用ペーストを作製した。液状エポキシ樹脂と硬化促進剤の混合比は、重量比で100:2となるようにした。
エポキシ樹脂:硫酸バリウム=60:40となるようにした以外は、参考例1と同様して試料を作製した。評価結果は表3に示した。またバーコーターを用いて、得られた光配線用ペーストから、固化膜の膜厚で10、20、30、40、50μmの膜を作製することができた。
硫酸バリウムに換えて、屈折率が1.61のチタンとシリコンの複酸化物を用い、チタンとシリコンの複酸化物と液状エポキシ樹脂の硬化後の体積比が、20:80になるようにした以外は参考例1と同様にして試料を作製した。評価結果は表3に示した。またバーコーターを用いて、得られた組成物から、固化膜の膜厚で10、20、30、40、50μmの膜を作製することができた。
黒化処理を行った銅箔(18μm厚さ)付きの0.6mm厚さのFR−4基板上に、厚さ10μmのアンダークラッディング層を形成した。アンダークラッディング層は、以下の様にして形成した。液状エポキシ樹脂(Epotek社製 Product#314)に、γ−ブチロラクトンに分散した平均粒子径7nmのオルガノシリカゾルを、硬化後の体積比で、エポキシ樹脂:シリカ=57:43となるようボールミルを用いて混合し、光配線用ペーストを得た。次にこれをスピンコーターを用いて、塗布し、大気中でオーブンを用いて80℃で1時間乾燥したのち、硬化のために窒素中150℃で1時間加熱を行い、アンダークラッディング層付きFR−4基板を得た。アンダークラッディング層の屈折率は1.484であった。
液状エポキシ樹脂(Epotek社製 Product# 314)に、γ−ブチロラクトンに分散した平均粒子径12nmのオルガノシリカゾルを、硬化後の体積比で、エポキシ樹脂:シリカ=80:20となるようボールミルを用いて混合した以外は、実施例1と同様にして光配線用ペーストを作製した。次に得られた光配線用ペーストをコア層に用いた以外は、実施例17と同様に光電気複合配線基板を作製した。コア層の屈折率を測定したところ、1.498であった。
図1に本実施例で作製するクロストーク特性評価用の光配線基板の断面図を示す。実施例17で用いたアンダークラッディング層3(屈折率〔nb〕:1.484)付きFR−4基板5上に、実施例16で用いた光配線用ペーストを用いて、複数本の幅50μmの並行コア層1(屈折率〔na〕:1.62)を形成した。直線光導波路間のピッチが10、15、20、25、30、35、40μmとなるようにした。この後、実施例23と同様にして、オーバークラッディング層2と光導波路の端面形成を行い、光配線基板を作製した。コア層は、図2に示すように、上記ピッチのとおりどのパターンも並行に形成されていた。なお、図2はクロストーク特性評価用の光配線基板を上から見た図であり、コア層は点線で示した部分に位置する。
エピコート157S70(ジャパンエポキシレジン(株)製)60重量部をメチルイソブチルケトン40重量部に溶かしたエポキシ樹脂溶液とγ−ブチロラクトンに分散した平均粒子径7nmのオルガノシリカゾルを、硬化後の体積比で、エポキシ樹脂:シリカ=85:15となるようボールミルを用いて混合し、クラッディング層用ペーストを作製した。このペーストをアンダークラッディング層(屈折率〔nb〕:1.56)およびオーバークラッディング層の作製に用いた以外は実施例19と同様にして、光電気複合配線基板を作製した。クロストークの有無の評価結果を表4に示した。
ビーズミルを用いて、硫酸バリウム(堺化学工業(株)製、BF−40)17.4重量部を、N,N−ジメチルアセトアミド80重量部、分散剤(ビックケミー・ジャパン(株)製、Disperbyk−111)2.6重量部と混合、分散し、分散液を得た。
参考例1の液状エポキシ樹脂の換わりに、9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレンと2−クロロ−テレフタル酸ジクロライドを重合させて得たアラミド樹脂を用いた。無機フィラーを用いない樹脂単体で光配線用ペーストを得た。
光配線用ペーストをスピンコーターを用いて、石英基板上に塗布し、大気中でオーブンを用いて80℃で30分間、続いて150℃で30分間、さらに280℃で1分間加熱を行い、厚さ5μmの光伝搬損失測定試料を得た。評価結果は表2に示した。
2 オーバークラッディング層
3 アンダークラッディング層
4 黒化処理銅層
5 FR−4基板
Claims (6)
- 平均粒子径が1nm以上43nm以下である無機フィラーと熱硬化性樹脂を有し、無機フィラーの屈折率nfと熱硬化性樹脂の屈折率nrの比nf/nrが0.8以上1.2以下を満たす樹脂組成物であり、樹脂組成物の熱膨張係数が−1×10 −5 /℃以上2.9×10 −5 /℃以下、および−20℃から90℃における屈折率の真の温度依存性が−1×10 −4 /℃以上1×10 −4 /℃以下であり、無機フィラーの体積含有率、無機フィラーの平均粒子径、無機フィラーの屈折率、熱硬化性樹脂の屈折率が下記式(1)を満たす光配線用樹脂組成物。
- 無機フィラーが、Si−O結合、Mg−O結合、Al−O結合のいずれかの結合を含む材料、もしくは金属硫酸塩から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載の光配線用樹脂組成物。
- 硬化温度が200℃以下である請求項1または2記載の光配線用樹脂組成物。
- 樹脂と無機フィラーが、下記のそれぞれ屈折率が1.55以上1.75以下であるA群と屈折率が1.55以上1.75以下であるB群から少なくとも1種ずつ選ばれるか、または屈折率が1.3以上1.55以下であるC群と屈折率が1.3以上1.55以下であるD群から少なくとも1種ずつ選ばれるものである請求項1〜3のいずれか記載の光配線用樹脂組成物。
A群:ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂
B群:硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化スズ、チタンとシリコンの複酸化物
C群:エポキシ樹脂、シロキサン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリシラン
D群:シリカ、炭酸マグネシウム、珪酸カルシウム、ハイドロタルサイト、フッ化マグネシウム、チタンとシリコンの複酸化物 - 有機物と繊維基材を有する層と導体層と光導波層を有する光電気複合配線基板であって、光導波層が請求項1〜4のいずれか記載の樹脂組成物を含有する光電気複合配線基板。
- 光導波層が異なる屈折率を有する少なくとも2層を有し、各層の屈折率差が0.05以上である請求項5記載の光電気複合配線基板。
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