JP5109934B2 - フレキシブル光電気混載基板及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、可撓性を有する光配線と電気配線を組み合わせた光電気混載基板及び該基板を用いた電子機器に関する。
近年、電子素子間や配線基板間の高速・高密度信号伝送において、従来の電気配線による伝送では、信号の相互干渉や減衰が障壁となり、高速・高密度化の限界が見え始めている。これを打ち破るため電子素子間や配線基板間を光で接続する技術、いわゆる光インタコネクションが検討されている。光の伝送路として加工の容易さ、低コスト、配線の自由度が高く、かつ高密度化が可能な点からポリマー光導波路が注目を集めている。
特に、携帯電話やノート型パソコンなどに光導波路を用いることが検討されており、省スペース、薄型化に対応するため、光配線と電気配線を組み合わせた光電気混載基板が注目されている（特許文献１、図２参照）。
特に、携帯電話やノート型パソコンなどに光導波路を用いることが検討されており、省スペース、薄型化に対応するため、光配線と電気配線を組み合わせた光電気混載基板が注目されている（特許文献１、図２参照）。
ところで、光電気混載基板の用途の一つである携帯電話などの電子機器においては、開閉可能な二つの機構部間の信号伝送にフレキシブル光電気混載基板を用いることが想定され、該フレキシブル光電気混載基板が二つの機構部の連結部（ヒンジ）を跨ぐことが考えられる。通常、ヒンジにフレキシブル電気配線基板側が接するように、該光電気混載基板は曲げられるが、屈曲によって、光導波路部分に割れやクラックが生じることがあった。特に、近年の電子機器の小型化の要請から、ヒンジにおいて、Ｒが１〜２ｍｍ程度の小さい曲げ半径で曲げることが要求されるため、ヒンジでの割れやクラックの発生が顕著になるという問題があった。
上記課題に対して、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線板とが部分的に接合されており、少なくとも基板面が曲げられる箇所は接合されていないことを特徴とするフレキシブル光電気配線基板が提案されている（特許文献２、特許請求の範囲参照）。
しかしながら、上述のような態様をとっても、実際にヒンジによって屈曲がなされる場合には、光導波路部分に曲げ応力がかかり、結果として割れやクラックが発生するという問題を解決するには至っていない。特に、他の装置との接続及びコネクタの作製の容易さを考慮すると、フレキシブル電気配線板を外側に、光導波路フィルムを内側にして屈曲される態様が好ましいが、この場合に特に光導波路は外側のフレキシブル電気配線板より曲げ半径が小さくなるため、曲げ部に余長が発生し、この部分が局部的に曲げられることで、割れやクラックの発生が顕著になる。
しかしながら、上述のような態様をとっても、実際にヒンジによって屈曲がなされる場合には、光導波路部分に曲げ応力がかかり、結果として割れやクラックが発生するという問題を解決するには至っていない。特に、他の装置との接続及びコネクタの作製の容易さを考慮すると、フレキシブル電気配線板を外側に、光導波路フィルムを内側にして屈曲される態様が好ましいが、この場合に特に光導波路は外側のフレキシブル電気配線板より曲げ半径が小さくなるため、曲げ部に余長が発生し、この部分が局部的に曲げられることで、割れやクラックの発生が顕著になる。
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、曲げたり、折り曲げたりしても、割れやクラックが発生しない、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板が接合されてなる光電気混載基板及び該光電気混載基板を用いてなる電子機器を提供することを目的とするものである。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、光電気混載基板において、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板を部分的に接合し、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の間に、光導波路フィルムに密着した補強層を配することで、飛躍的にその強度が増し、光導波路の部分に割れやクラックが発生しないことを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、コアとクラッドを備えた光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板が部分的に接合されてなるフレキシブル光電気混載基板であって、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の間に、光導波路フィルムに密着又は接着された補強層を有し、該補強層の長さがフレキシブル光電気混載基板の全長に対して４０〜８０％であり、かつ該補強層の厚さがフレキシブル電気配線基板の厚さよりも薄いことを特徴とするフレキシブル光電気混載基板、及び該フレキシブル光電気混載基板を有してなる電子機器を提供するものである。
すなわち、コアとクラッドを備えた光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板が部分的に接合されてなるフレキシブル光電気混載基板であって、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の間に、光導波路フィルムに密着又は接着された補強層を有し、該補強層の長さがフレキシブル光電気混載基板の全長に対して４０〜８０％であり、かつ該補強層の厚さがフレキシブル電気配線基板の厚さよりも薄いことを特徴とするフレキシブル光電気混載基板、及び該フレキシブル光電気混載基板を有してなる電子機器を提供するものである。
本発明の光電気混載基板及び該光電気混載基板を用いた電子機器は、長時間にわたって屈曲を繰り返しても、光電気混載基板に割れやクラックが発生しない、極めて良好な屈曲耐久性を有し、良好な通信機能を維持し得る。
本発明のフレキシブル光電気混載基板（以下、単に「光電気混載基板」という。）は、コアとクラッドを備えた光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板が部分的に接合されてなり、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の間に、光導波路フィルムに密着又は接着された補強層を有することを特徴とする。以下、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の光電気混載基板を説明する概念図である。本発明の光電気混載基板１は、図１及び図２に示すように、コアとクラッドを備えた光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２が、例えば接着フィルム４によって部分的に接合されてなり、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２の間に、光導波路フィルム３に密着又は接着した補強層５を有する。
該補強層５を光導波路フィルムに密着又は接着させて補強することで、光電気混載基板は飛躍的にその強度が増し、光導波路の部分に割れやクラックが発生しない。
図１及び図２は本発明の光電気混載基板を説明する概念図である。本発明の光電気混載基板１は、図１及び図２に示すように、コアとクラッドを備えた光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２が、例えば接着フィルム４によって部分的に接合されてなり、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２の間に、光導波路フィルム３に密着又は接着した補強層５を有する。
該補強層５を光導波路フィルムに密着又は接着させて補強することで、光電気混載基板は飛躍的にその強度が増し、光導波路の部分に割れやクラックが発生しない。
図１に示す態様では、接着フィルム４が光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２の接合部にのみ配された態様であり、補強層５は光導波路フィルム３と直接接しており、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２の圧着、接合工程で密着するものである。補強層５とフレキシブル電気配線基板２は密着していてもよいし、離間可能な状態であってもよいが、より高い屈曲耐久性を付与するためには、接合していず、離間可能な状態であることが好ましい。
一方、図２に示す態様では、接着フィルム４が光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２の全体に配された態様であり、補強層５は光導波路フィルム３と接着フィルム４を介して接着される。図２に示す態様では、接着フィルム４が全体に配されるが、補強層５がある部分では、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２が接合されない。また、補強層５とフレキシブル電気配線基板２の関係は、図１において記載したのと同様に、密着していてもよいし、離間可能な状態であってもよいが、より高い屈曲耐久性を付与するためには、接合していず、離間可能な状態であることが好ましい。
一方、図２に示す態様では、接着フィルム４が光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２の全体に配された態様であり、補強層５は光導波路フィルム３と接着フィルム４を介して接着される。図２に示す態様では、接着フィルム４が全体に配されるが、補強層５がある部分では、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２が接合されない。また、補強層５とフレキシブル電気配線基板２の関係は、図１において記載したのと同様に、密着していてもよいし、離間可能な状態であってもよいが、より高い屈曲耐久性を付与するためには、接合していず、離間可能な状態であることが好ましい。
前記補強層５の長さｘは、光電気混載基板の全長ｘ’に対して、４０〜８０％であることが必要である。４０％より短いと、光電気混載基板に十分な強度を付与することができない。また、図２に示す態様では、接着フィルム４の相対的な面積が大きくなり、必要以上に光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板が接着するため好ましくない。
一方、８０％を超えると、相対的に接着フィルム４の面積が狭くなり、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２の接合部分における十分な接着性が得られない。以上の観点から、補強層５の長さｘは、光電気混載基板の全長ｘ’に対して、５０〜７０％であることがさらに好ましい。
なお、補強層５の幅ｙについては、本発明の効果を奏する範囲で特に制限はないが、補強層としての効果を十分に発揮させるためには、光電気混載基板の幅ｙ’と同程度であることが好ましい。
一方、８０％を超えると、相対的に接着フィルム４の面積が狭くなり、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２の接合部分における十分な接着性が得られない。以上の観点から、補強層５の長さｘは、光電気混載基板の全長ｘ’に対して、５０〜７０％であることがさらに好ましい。
なお、補強層５の幅ｙについては、本発明の効果を奏する範囲で特に制限はないが、補強層としての効果を十分に発揮させるためには、光電気混載基板の幅ｙ’と同程度であることが好ましい。
また、補強層５の厚さは、フレキシブル電気配線基板２よりも薄いことが肝要である。フレキシブル電気配線基板２よりも厚いと、光電気混載基板を屈曲させることが困難となり、光電気混載基板の十分な可撓性を得ることができない。特にＲが１〜２ｍｍ程度の小さい曲げ半径で曲げることが極めて難しくなる。通常、フレキシブル電気配線基板の厚さは１２．５〜２５μｍ程度であり、補強層５の厚さは２．５〜９μｍの範囲であることが好ましく、４〜８μｍの範囲がさらに好ましい。補強層５の厚さがこの範囲であると、光電気混載基板に十分な柔軟性を付与することができるとともに、光導波路フィルムに強度を付与することができる。
補強層５を構成する材料としては、高分子フィルムであることが好ましく、具体的には、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム、ガラス繊維強化樹脂フィルム、カーボン繊維強化樹脂フィルムなどが挙げられる。これらのうち、高い弾性率を有し、光電気混載基板に高い屈曲耐久性を付与することができ、かつ薄膜化が容易で光電気混載基板に高い可撓性を付与することができる点から、アラミドフィルムが最も好ましい。これらの樹脂フィルムとしては各樹脂を単独で、又は二種以上を組み合わせた樹脂からなるフィルムを用いることもできる。
また、通常、フレキシブル電気配線基板２としては、ポリイミドフィルムに銅を用いて回路を形成したものが多用されるが、アラミドフィルムはポリイミドフィルムとの密着性が低いために、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２を容易に離間させることができ、光電気混載基板に高い可撓性を付与することができる。さらに、アラミドフィルムは後に詳述する本発明で好適な光導波路フィルムとの密着性が高いため、接着フィルム４を有さなくても光導波路フィルム３と効果的に接着させることができ、光電気混載基板に高い屈曲耐久性を付与することができる。
また、通常、フレキシブル電気配線基板２としては、ポリイミドフィルムに銅を用いて回路を形成したものが多用されるが、アラミドフィルムはポリイミドフィルムとの密着性が低いために、光導波路フィルム３とフレキシブル電気配線基板２を容易に離間させることができ、光電気混載基板に高い可撓性を付与することができる。さらに、アラミドフィルムは後に詳述する本発明で好適な光導波路フィルムとの密着性が高いため、接着フィルム４を有さなくても光導波路フィルム３と効果的に接着させることができ、光電気混載基板に高い屈曲耐久性を付与することができる。
本発明における補強層５は、光導波路フィルム３と密着又は接着（以下「密着等」と言う。）していることが重要である。密着等していることにより、光電気混載基板に十分な強度を付与することができる。なお、上述のように、図１に示す態様では、補強層５は光導波路フィルム３とは密着した状態であり、図２に示す態様では、補強層５と光導波路フィルム３は、接着フィルム４を介して接着した状態である。
本発明の光電気混載基板は、例えば、図３に示すように、ヒンジ６を中心に光電気混載基板の一部が回転方向に可動する構造を有する電子機器に好適に適用されるものである。本発明の光電気混載基板１は、図３に示すように、ヒンジ６に対して、光導波路２が内側であり、フレキシブル電気配線基板３が外側にある態様に特に有効である。補強層５はヒンジ６の近傍に存在することが好ましい。
より具体的には、図３に示すように、ヒンジに接して屈曲が始まる点を屈曲開始点Ｘ1、屈曲が終了する点を屈曲終了点Ｘ2とすると、Ｘ1及びＸ2に対する光導波路フィルム２とフレキシブル電気配線基板３の接する点Ｙ1及びＹ2の間に補強層５が配されることが好ましい。
より具体的には、図３に示すように、ヒンジに接して屈曲が始まる点を屈曲開始点Ｘ1、屈曲が終了する点を屈曲終了点Ｘ2とすると、Ｘ1及びＸ2に対する光導波路フィルム２とフレキシブル電気配線基板３の接する点Ｙ1及びＹ2の間に補強層５が配されることが好ましい。
また、図４は電子機器がスライド構造を有する場合の例を示すものである。光電気混載基板１は屈曲部を中心に屈曲した状態で、例えば、上下に位置する光電気混載基板の直線部が、互いにほぼ平行に配置される構造をとる。そして、該屈曲状態を維持したまま光電気混載基板１の少なくとも一方の端部Ｘ0が水平方向（図４においては右方向）に移動し、該移動に伴って屈曲部が移動する構造を有する。すなわち、端部Ｘ0の動きに伴って屈曲開始点が移動することになる。このような場合には、最初の屈曲開始点Ｘ1に対するＹ1から、屈曲終了点Ｘ2に対するＹ2の間の全域、又は少なくともその一部に補強層５が配されることが好ましい。
なお、図４に示すようなスライド構造を有する電子機器においては、光電気混載基板が屈曲された状態において、ヒンジ６に相当する軸７（以下「屈曲軸」と称する）が回転しながら、又は無回転で水平方向に移動することによって、スライド構造を達成する。または、屈曲軸７が存在せずに、蓋体などで光電気混載基板１を上下から挟持し、該蓋体の移動によって、光電気混載基板１の端部Ｘ0を水平方向に移動させることで、スライド構造を達成してもよい。なお、光電気混載基板の逆側の端部は、通常固定されているが、端部Ｘ0と反対方向に動く構造であってもよい。
なお、図４に示すようなスライド構造を有する電子機器においては、光電気混載基板が屈曲された状態において、ヒンジ６に相当する軸７（以下「屈曲軸」と称する）が回転しながら、又は無回転で水平方向に移動することによって、スライド構造を達成する。または、屈曲軸７が存在せずに、蓋体などで光電気混載基板１を上下から挟持し、該蓋体の移動によって、光電気混載基板１の端部Ｘ0を水平方向に移動させることで、スライド構造を達成してもよい。なお、光電気混載基板の逆側の端部は、通常固定されているが、端部Ｘ0と反対方向に動く構造であってもよい。
以下、本発明で用いられる光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板について説明する。
［光導波路フィルム］
本発明の光導波路フィルムは、コアとクラッドを備えたものであり、従来、光導波路フィルムとして用いられるものを利用することができる。例えば、（Ａ）ベースポリマー、（Ｂ）光重合性化合物、及び（Ｃ）光重合開始剤を含有する樹脂組成物からなる光導波路形成用樹脂フィルムを用いることができる。
［光導波路フィルム］
本発明の光導波路フィルムは、コアとクラッドを備えたものであり、従来、光導波路フィルムとして用いられるものを利用することができる。例えば、（Ａ）ベースポリマー、（Ｂ）光重合性化合物、及び（Ｃ）光重合開始剤を含有する樹脂組成物からなる光導波路形成用樹脂フィルムを用いることができる。
（Ａ）ベースポリマーはフィルム等の硬化物を形成する場合に、その強度を確保するためのものであり、その目的を達成し得るものであれば特に限定されず、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン等、あるいはこれらの誘導体などが挙げられる。これらのベースポリマーは１種単独でも、また２種以上を混合して用いてもよい。
（Ｂ）光重合性化合物は、紫外線等の光の照射によって重合するものであれば特に制限はないが、光に対する反応性の観点から、分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物であることが好ましい。具体的には、（メタ）アクリレート、ハロゲン化ビニリデン、ビニルエーテル、ビニルピリジン、ビニルフェノール等が挙げられるが、これらのうち透明性と耐熱性の観点から、（メタ）アクリレートが好ましい。（メタ）アクリレートとしては、１官能性のもの、２官能性のもの、３官能性のもののいずれをも用いることができる。
なお、ここで（メタ）アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。
なお、ここで（メタ）アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。
（Ｃ）成分の光重合開始剤としては、特に制限はなく、例えば、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラメチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン（ミヒラーケトン）、Ｎ，Ｎ’−テトラエチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、１，２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン等の芳香族ケトン；２−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、２，３−ベンズアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン、１−クロロアントラキノン、２−メチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、２−メチル１，４−ナフトキノン、２，３−ジメチルアントラキノン等のキノン類；ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル化合物；ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾイン化合物；ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体；２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジ（メトキシフェニル）イミダゾール二量体、２−（ｏ−フルオロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体等の２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体；ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等のフォスフィンオキサイド類；９−フェニルアクリジン、１，７−ビス（９，９’−アクリジニル）ヘプタン等のアクリジン誘導体；Ｎ−フェニルグリシン、Ｎ−フェニルグリシン誘導体、クマリン系化合物などが挙げられる。
（Ａ）ベースポリマーの配合量は、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の総量に対して、１０〜８０質量％とすることが好ましい。この配合量が、１０質量％以上であるとフィルムを形成する場合に、膜厚５０μｍ以上の厚膜フィルムでも容易に製造することが可能であり、一方、８０質量％以下であると、光硬化反応が十分に進行する。以上の観点から、（Ａ）ベースポリマーの配合量は、２０〜７０質量％とすることがさらに好ましい。
（Ｂ）光重合性化合物の配合量は、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の総量に対して、２０〜９０質量％とすることが好ましい。この配合量が、２０質量％以上であると、ベースポリマーを絡み込んで硬化させることが容易にでき、一方、９０質量％以下であると、厚膜のフィルムを容易に形成することできる。以上の観点から、（Ｂ）光重合性化合物の配合量は３０〜８０質量％とすることがさらに好ましい。
（Ｃ）光重合開始剤の配合量は、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の総量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部とすることが好ましい。この配合量が０．１質量部以上であると、光感度が十分であり、一方１０質量部以下であれば、露光時に感光性樹脂組成物の表層での吸収が増大することがなく、内部の光硬化が十分となる。さらに、重合開始剤自身の光吸収の影響により伝搬損失が増大することもなく好適である。以上の観点から、（Ｃ）重合開始剤の配合量は、０．２〜５質量部とすることがさらに好ましい。
本発明の光導波路フィルムは、（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する樹脂組成物を溶媒に溶解して、基材に塗布し、溶媒を除去することにより容易に製造することができる。ここで用いる溶媒としては、該樹脂組成物を溶解し得るものであれば特に限定されず、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、トルエン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の溶媒又はこれらの混合溶媒を用いることができる。樹脂溶液中の固形分濃度は、通常３０〜６０質量％程度であることが好ましい。
本発明の光導波路フィルムの厚さについては特に限定されないが、乾燥後の厚さで、通常は１０〜２５０μｍである。１０μｍ以上であると、受発光素子又は光ファイバーとの結合トレランスが拡大できるという利点があり、２５０μｍ以下であると、受発光素子又は光ファイバーとの結合効率が向上するという利点がある。以上の観点から、該フィルムの厚さは、さらに３０〜９０μｍの範囲であることが好ましい。
本発明の光導波路形成用樹脂フィルムの製造過程で用いる基材は、光導波路形成用フィルムを支持する支持体であって、その材料については特に限定されないが、後に光導波路形成用フィルムを剥離することが容易であり、かつ、耐熱性及び耐溶剤性を有するとの観点から、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが好適に挙げられる。該基材の厚さは、５〜５０μｍの範囲であることが好ましい。５μｍ以上であると、支持体としての強度が得やすいという利点があり、５０μｍ以下であると、パターン形成時のマスクとのギャップが小さくなり、より微細なパターンが形成できるという利点がある。以上の観点から、該基材の厚さは１０〜４０μｍの範囲であることがより好ましく、２０〜３０μｍであることが特に好ましい。
このようにして得られた基材上に設けられた光導波路形成用フィルムは、例えばロール状に巻き取ることによって容易に貯蔵することができる。また、必要に応じて、光導波路形成用フィルムの上に保護フィルムを設けることもできる。なお、上記基材及び保護フィルムは、後に光導波路形成用フィルムの剥離を容易とするため、帯電防止処理等が施されていてもよい。
このようにして得られた基材上に設けられた光導波路形成用フィルムは、例えばロール状に巻き取ることによって容易に貯蔵することができる。また、必要に応じて、光導波路形成用フィルムの上に保護フィルムを設けることもできる。なお、上記基材及び保護フィルムは、後に光導波路形成用フィルムの剥離を容易とするため、帯電防止処理等が施されていてもよい。
上記のようにして得られた光導波路形成用樹脂フィルムを用いて光導波路を形成するための製造手法について以下説明する。その方法としては、例えば、基材から剥離された下部クラッドフィルムを、保護フィルムが存在する場合には、保護フィルムを除去後、基板上に加熱しながら圧着することにより積層する方法などが挙げられる。ここで、密着性及び追従性の見地から減圧下で積層することが好ましい。該樹脂フィルムの加熱温度は５０〜１３０℃とすることが好ましく、圧着圧力は、０．１〜１．０ＭＰａ程度（１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2程度）とすることが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。
下部クラッド層の厚さは、特に制限はないが、２〜５０μｍであることが好ましい。２μｍ以上であると、伝搬光をコア内部に閉じ込めるのが容易となり、５０μｍ以下であると、光導波路１全体の厚さが大きすぎることがない。本発明では、特に小さい曲げ半径での屈曲耐久性を満足するとの観点から、下部クラッド層の厚さは２〜２５μｍの範囲であることがより好ましく、５〜２０μｍの範囲であることが特に好ましい。
なお、下部クラッド層の厚さとは、コア部と下部クラッド層との境界から下部クラッド層の下面までの値である。
なお、下部クラッド層の厚さとは、コア部と下部クラッド層との境界から下部クラッド層の下面までの値である。
次いで、下部クラッドフィルムを光又は加熱により硬化し、下部クラッドフィルムより屈折率の高いコアフィルムを同様な方法で積層する。このようにして積層した樹脂フィルムは、アートワークと呼ばれるネガ又はポジマスクパターンを通して活性光線が画像状に照射される。活性光線の光源としては、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等の紫外線を有効に放射する公知の光源が挙げられる。また、他にも写真用フラッド電球、太陽ランプ等の可視光を有効に放射するものも用いることができる。
コア部２の高さについては、特に制限はないが、１０〜１５０μｍであることが好ましい。コア部の高さが１０μｍ以上であると、光導波路形成後の受発光素子又は光ファイバーとの結合において位置合わせトレランスが小さくなることがなく、１５０μｍ以下であると、光導波路形成後の受発光素子又は光ファイバーとの結合において、結合効率が小さくなることがない。本発明では、特に小さい曲げ半径での屈曲耐久性を満足するとの観点から、コア部の高さは３０〜１２０μｍの範囲であることがより好ましく、４０〜７０μｍの範囲であることが特に好ましい。
次いで、露光後、ウエット現像、ドライ現像等で未露光部を除去して現像し、コアパターンを製造する。ウエット現像の場合は、有機溶剤、アルカリ性水溶液、水系現像液等の前記樹脂フィルムの組成に対応した現像液を用いて、例えば、スプレー、揺動浸漬、ブラッシング、スクラッピング等の公知の方法により現像する。
現像液としては、有機溶剤、アルカリ性水溶液等の安全かつ安定であり、操作性が良好なものが好ましく用いられる。前記有機溶剤系現像液としては、例えば、１，１，１−トリクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの有機溶剤は、引火防止のため、１〜２０質量％の範囲で水を添加してもよい。
現像液としては、有機溶剤、アルカリ性水溶液等の安全かつ安定であり、操作性が良好なものが好ましく用いられる。前記有機溶剤系現像液としては、例えば、１，１，１−トリクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの有機溶剤は、引火防止のため、１〜２０質量％の範囲で水を添加してもよい。
上記アルカリ性水溶液の塩基としては、例えば、リチウム、ナトリウム又はカリウムの水酸化物等の水酸化アルカリ、リチウム、ナトリウム、カリウム若しくはアンモニウムの炭酸塩又は重炭酸塩等の炭酸アルカリ、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等のアルカリ金属リン酸塩、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム等のアルカリ金属ピロリン酸塩などが用いられる。また、現像に用いるアルカリ性水溶液としては、例えば、０．１〜５質量％炭酸ナトリウムの希薄溶液、０．１〜５質量％炭酸カリウムの希薄溶液、０．１〜５質量％水酸化ナトリウムの希薄溶液、０．１〜５質量％四ホウ酸ナトリウムの希薄溶液等が好ましく挙げられる。また、現像に用いるアルカリ性水溶液のｐＨは９〜１４の範囲とすることが好ましく、その温度は、感光性樹脂組成物の層の現像性に合わせて調節される。また、アルカリ性水溶液中には、表面活性剤、消泡剤、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混入させてもよい。
上記水系現像液としては、水又はアルカリ水溶液と一種以上の有機溶剤とからなる。ここでアルカリ物質としては、前記物質以外に、例えば、ホウ砂、メタケイ酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、エタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、２ーアミノ−２−ヒドロキシメチル−１、３−プロパンジオール、１、３−ジアミノプロパノール−２、モルホリン等が挙げられる。現像液のｐＨは、レジストの現像が充分にできる範囲でできるだけ小さくすることが好ましく、ｐＨ８〜１２とすることが好ましく、ｐＨ９〜１０とすることがより好ましい。上記有機溶剤としては、例えば、三アセトンアルコール、アセトン、酢酸エチル、炭素数１〜４のアルコキシ基をもつアルコキシエタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。有機溶剤の濃度は、通常、２〜９０質量％とすることが好ましく、その温度は、現像性にあわせて調整することができる。また、水系現像液中には、界面活性剤、消泡剤等を少量混入することもできる。
また、必要に応じて２種類以上の現像方法を併用してもよい。現像の方式としては、例えば、ディップ方式、バトル方式、高圧スプレー方式等のスプレー方式、ブラッシング、スラッピング等が挙げられる。
現像後の処理として、必要に応じて６０〜２５０℃程度の加熱又は０．１〜１０００ｍＪ／ｃｍ2程度の露光を行うことによりコアパターンをさらに硬化して用いてもよい。
現像後の処理として、必要に応じて６０〜２５０℃程度の加熱又は０．１〜１０００ｍＪ／ｃｍ2程度の露光を行うことによりコアパターンをさらに硬化して用いてもよい。
次いで、コアフィルムより屈折率の低い上部クラッドフィルムを同様の方法で積層し、光導波路を作製する。上部クラッド層の厚さは、コア部を埋め込むことができる範囲であれば、特に制限はないが、乾燥後の厚さで、２〜５０μｍであることが好ましく、小さい曲げ半径での屈曲耐久性を満足するとの観点から、その厚さは２〜２５μｍの範囲であることがより好ましく、５〜２０μｍの範囲であることが特に好ましい。上部クラッド層の厚さは、最初に形成される下部クラッド層の厚さと同一であっても異なってもよい。なお、ここで示す上部クラッド層の厚さとは、コア部と上部クラッド層との境界から上部クラッド層の上面までの値である。
［フレキシブル電気配線基板］
フレキシブル電気配線基板としては、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）基板を好適に用いることができる。ＦＰＣ基板の基板材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマーなどが用いられるが、一般的には耐熱性や入手のしやすさの観点からポリイミドが用いられる。市販品としては、例えばカプトン（東レ・デュポン株式会社製）を用いたＦＰＣ基板が挙げられる。
ここで、フレキシブル電気配線基板を構成する基板の厚さについては特に制限はないが、前述のように、補強材と基板の厚さの比が、屈曲耐久性の観点から４：１〜１：４の範囲であることが好ましく、この範囲を満足するように基板の厚さを選定することが好ましい。さらには、光電気混載基板自体に求められる厚さから、該基板の厚さは適宜決定されるものであり、具体的には、５〜５０μｍの範囲が好ましい。
フレキシブル電気配線基板としては、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）基板を好適に用いることができる。ＦＰＣ基板の基板材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマーなどが用いられるが、一般的には耐熱性や入手のしやすさの観点からポリイミドが用いられる。市販品としては、例えばカプトン（東レ・デュポン株式会社製）を用いたＦＰＣ基板が挙げられる。
ここで、フレキシブル電気配線基板を構成する基板の厚さについては特に制限はないが、前述のように、補強材と基板の厚さの比が、屈曲耐久性の観点から４：１〜１：４の範囲であることが好ましく、この範囲を満足するように基板の厚さを選定することが好ましい。さらには、光電気混載基板自体に求められる厚さから、該基板の厚さは適宜決定されるものであり、具体的には、５〜５０μｍの範囲が好ましい。
［光電気混載基板］
上記光導波路フィルム及びフレキシブル電気配線基板を接合して、本発明の光電気混載基板は製造される。
光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の接合に際しては、必要に応じて、接着剤を使用することができる。接着剤の種類としては、光導波路フィルム及びフレキシブル電気配線基板の材質に応じて、適宜決定することができる。
光電気混載基板に可撓性を持たせるためには、接着剤が硬化後に柔軟性を有することが好ましく、具体的には、硬化後において、弾性率が７００ＭＰａ以下であることが好ましく、６００ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、５００ＭＰａ以下であることが特に好ましい。また、接着剤としての強度の点から、１ＭＰａ以上であることが好ましく、５ＭＰａ以上であることがより好ましい。
接着剤の種類としては、アクリルゴム系接着剤や市販品としては、日立化成工業株式会社製高耐熱接着絶縁材ＫＳ７００３（弾性率７００ＭＰａ）、日立化成ポリマー株式会社製フレキシブル印刷配線板用接着剤ハイボン８０８（弾性率５０ＭＰａ）などが好適に例示される。
上記光導波路フィルム及びフレキシブル電気配線基板を接合して、本発明の光電気混載基板は製造される。
光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の接合に際しては、必要に応じて、接着剤を使用することができる。接着剤の種類としては、光導波路フィルム及びフレキシブル電気配線基板の材質に応じて、適宜決定することができる。
光電気混載基板に可撓性を持たせるためには、接着剤が硬化後に柔軟性を有することが好ましく、具体的には、硬化後において、弾性率が７００ＭＰａ以下であることが好ましく、６００ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、５００ＭＰａ以下であることが特に好ましい。また、接着剤としての強度の点から、１ＭＰａ以上であることが好ましく、５ＭＰａ以上であることがより好ましい。
接着剤の種類としては、アクリルゴム系接着剤や市販品としては、日立化成工業株式会社製高耐熱接着絶縁材ＫＳ７００３（弾性率７００ＭＰａ）、日立化成ポリマー株式会社製フレキシブル印刷配線板用接着剤ハイボン８０８（弾性率５０ＭＰａ）などが好適に例示される。
光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の接合方法については特に制限はないが、密着性、気泡巻き込み防止の観点から、ロールラミネータ、または平板型ラミネータを用いる方法が好ましい。ロールラミネータでのラミネート温度は、室温（２５℃）〜１００℃の範囲とすることが好ましい。室温（２５℃）以上であると、光導波路との密着性が向上し、１００℃以下であると、接着剤層が流動することなく、必要とする膜厚が得られる。以上の観点から、４０〜１００℃の範囲がより好ましい。圧力は０．２〜１．０ＭＰａ（１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2）が好ましく、ラミネート速度は０．１〜３ｍ／ｍｉｎが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。
また、平板型ラミネータとは、積層材料を一対の平板の間に挟み、平板を加圧することにより圧着させるラミネータのことを指し、例えば、真空加圧式ラミネータを好適に用いることができる。ここでの加熱温度は、５０〜１００℃とすることが好ましく、圧着圧力は、０．１〜１．０ＭＰａ（１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2）とすることが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。
また、平板型ラミネータとは、積層材料を一対の平板の間に挟み、平板を加圧することにより圧着させるラミネータのことを指し、例えば、真空加圧式ラミネータを好適に用いることができる。ここでの加熱温度は、５０〜１００℃とすることが好ましく、圧着圧力は、０．１〜１．０ＭＰａ（１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2）とすることが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。
上述のようにして、製造された光電気混載基板に対して、本発明の特徴である補強材が貼付される。該補強材の貼付方法としては、特に制限はないが、接着剤を介して貼付する方法が簡便である。用い得る接着剤としては、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の接合に用いるのと同様のものを用いることができる。
以下、本発明の実施例をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制限されるものではない。
（評価方法）
（１）屈曲耐久試験
各実施例及び比較例で製造された光電気混載基板について、図４に示すようなスライド式の屈曲耐久試験機を用いて、屈曲耐久試験を行った。試験は各実施例及び比較例で得られた光電気混載基板を、屈曲軸７に対して光導波路フィルムを内側に配置した場合と外側に配置した場合の両方について行った。また、曲げ半径についても、１．５ｍｍの条件及び１．０ｍｍの条件の２種類について行い、スライド速度８０ｍｍ／秒、Ｘ1〜Ｘ2間の距離２０ｍｍの条件で試験を行った。評価については、実施例１、比較例１及び参考例１については１万回毎に、比較例２については１０００回毎に、破断の有無を観察して破断しない最大回数を求めた。
（２）引張弾性率及び引張強度
測定対象のフィルムから、幅１０ｍｍ、長さ７０ｍｍのサンプルを得、引張試験機（（株）オリエンテック製「ＲＴＭ−１００」）を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１２７に準拠して、以下の条件で測定した。
条件：つかみ具間距離５０ｍｍ、温度２５℃、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ
引張弾性率は、引張り応力―ひずみ曲線の初めの直線部分を用いて以下に示す式により算出した。また、引張り応力―ひずみ曲線において、破断するまでの最大強度を引張強度とした。
引張り弾性率（ＭＰａ）＝直線上の２点間の応力の差（Ｎ）÷光導波路フィルムの元の平均断面積（ｍｍ2）÷同じ２点間のひずみの差
（評価方法）
（１）屈曲耐久試験
各実施例及び比較例で製造された光電気混載基板について、図４に示すようなスライド式の屈曲耐久試験機を用いて、屈曲耐久試験を行った。試験は各実施例及び比較例で得られた光電気混載基板を、屈曲軸７に対して光導波路フィルムを内側に配置した場合と外側に配置した場合の両方について行った。また、曲げ半径についても、１．５ｍｍの条件及び１．０ｍｍの条件の２種類について行い、スライド速度８０ｍｍ／秒、Ｘ1〜Ｘ2間の距離２０ｍｍの条件で試験を行った。評価については、実施例１、比較例１及び参考例１については１万回毎に、比較例２については１０００回毎に、破断の有無を観察して破断しない最大回数を求めた。
（２）引張弾性率及び引張強度
測定対象のフィルムから、幅１０ｍｍ、長さ７０ｍｍのサンプルを得、引張試験機（（株）オリエンテック製「ＲＴＭ−１００」）を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１２７に準拠して、以下の条件で測定した。
条件：つかみ具間距離５０ｍｍ、温度２５℃、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ
引張弾性率は、引張り応力―ひずみ曲線の初めの直線部分を用いて以下に示す式により算出した。また、引張り応力―ひずみ曲線において、破断するまでの最大強度を引張強度とした。
引張り弾性率（ＭＰａ）＝直線上の２点間の応力の差（Ｎ）÷光導波路フィルムの元の平均断面積（ｍｍ2）÷同じ２点間のひずみの差
実施例１
（１−１）光導波路フィルムの作製
〔クラッド層形成用樹脂フィルムの作製〕
（Ａ）バインダポリマーとして、フェノキシ樹脂（商品名：フェノトートＹＰ−７０、東都化成株式会社製）４８質量部、（Ｂ）光重合性化合物として、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート（商品名：ＫＲＭ−２１１０、分子量：２５２、旭電化工業株式会社製）４９．６質量部、（Ｃ）光重合開始剤として、トリフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩（商品名：ＳＰ−１７０、旭電化工業株式会社製）２質量部、増感剤として、ＳＰ−１００（商品名、旭電化工業株式会社製）０．４質量部、有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４０質量部を広口のポリ瓶に秤量し、メカニカルスターラ、シャフト及びプロペラを用いて、温度２５℃、回転数４００ｒｐｍの条件で、６時間撹拌し、クラッド層形成用樹脂ワニスＡを調合した。その後、孔径２μｍのポリフロンフィルタ（商品名：ＰＦ０２０、アドバンテック東洋株式会社製）を用いて、温度２５℃、圧力０．４ＭＰａの条件で加圧濾過し、さらに真空ポンプ及びベルジャーを用いて減圧度５０ｍｍＨｇの条件で１５分間減圧脱泡した。
上記で得られたクラッド層形成用樹脂ワニスＡを、ポリアミドフィルム（商品名：ミクトロン、東レ株式会社製、厚さ：１２μｍ）のコロナ処理面上に塗工機（マルチコーターＴＭ−ＭＣ、株式会社ヒラノテクシード製）を用いて塗布し、８０℃、１０分、その後１００℃、１０分乾燥し、次いで保護フィルムとして離型ＰＥＴフィルム（商品名：ピューレックスＡ３１、帝人デュポンフィルム株式会社、厚さ：２５μｍ）を離型面が樹脂側になるように貼り付け、クラッド層形成用樹脂フィルムを得た。このとき樹脂層の厚さは、塗工機のギャップを調節することで、任意に調整可能であり、本実施例では硬化後の膜厚が、下部クラッド層及び上部クラッド層ともに２０μｍとなるように調節した。
（１−１）光導波路フィルムの作製
〔クラッド層形成用樹脂フィルムの作製〕
（Ａ）バインダポリマーとして、フェノキシ樹脂（商品名：フェノトートＹＰ−７０、東都化成株式会社製）４８質量部、（Ｂ）光重合性化合物として、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート（商品名：ＫＲＭ−２１１０、分子量：２５２、旭電化工業株式会社製）４９．６質量部、（Ｃ）光重合開始剤として、トリフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩（商品名：ＳＰ−１７０、旭電化工業株式会社製）２質量部、増感剤として、ＳＰ−１００（商品名、旭電化工業株式会社製）０．４質量部、有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４０質量部を広口のポリ瓶に秤量し、メカニカルスターラ、シャフト及びプロペラを用いて、温度２５℃、回転数４００ｒｐｍの条件で、６時間撹拌し、クラッド層形成用樹脂ワニスＡを調合した。その後、孔径２μｍのポリフロンフィルタ（商品名：ＰＦ０２０、アドバンテック東洋株式会社製）を用いて、温度２５℃、圧力０．４ＭＰａの条件で加圧濾過し、さらに真空ポンプ及びベルジャーを用いて減圧度５０ｍｍＨｇの条件で１５分間減圧脱泡した。
上記で得られたクラッド層形成用樹脂ワニスＡを、ポリアミドフィルム（商品名：ミクトロン、東レ株式会社製、厚さ：１２μｍ）のコロナ処理面上に塗工機（マルチコーターＴＭ−ＭＣ、株式会社ヒラノテクシード製）を用いて塗布し、８０℃、１０分、その後１００℃、１０分乾燥し、次いで保護フィルムとして離型ＰＥＴフィルム（商品名：ピューレックスＡ３１、帝人デュポンフィルム株式会社、厚さ：２５μｍ）を離型面が樹脂側になるように貼り付け、クラッド層形成用樹脂フィルムを得た。このとき樹脂層の厚さは、塗工機のギャップを調節することで、任意に調整可能であり、本実施例では硬化後の膜厚が、下部クラッド層及び上部クラッド層ともに２０μｍとなるように調節した。
〔コア層形成用樹脂フィルムの作製〕
（Ａ）バインダポリマーとして、フェノキシ樹脂（商品名：フェノトートＹＰ−７０、東都化成株式会社製）２６質量部、（Ｂ）光重合性化合物として、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン（商品名：Ａ−ＢＰＥＦ、新中村化学工業株式会社製）３６質量部、およびビスフェノールＡ型エポキシアクリレート（商品名：ＥＡ−１０２０、新中村化学工業株式会社製）３６質量部、（Ｃ）光重合開始剤として、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド（商品名：イルガキュア８１９、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）１質量部、及び１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（商品名：イルガキュア２９５９、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）1質量部、有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４０質量部を用いたこと以外は上記製造例と同様の方法および条件でコア層形成用樹脂ワニスＢを調合した。その後、上記製造例と同様の方法および条件で加圧濾過さらに減圧脱泡した。
上記で得られたコア層形成用樹脂ワニスＢを、ＰＥＴフィルム（商品名：コスモシャインＡ１５１７、東洋紡績株式会社製、厚さ：１６μｍ）の非処理面上に、上記製造例と同様な方法で塗布乾燥し、次いで保護フィルムとして離型ＰＥＴフィルム（商品名：ピューレックスＡ３１、帝人デュポンフィルム株式会社、厚さ：２５μｍ）を離型面が樹脂側になるように貼り付け、コア層形成用樹脂フィルムを得た。本実施例では硬化後の膜厚が５０μｍとなるよう、塗工機のギャップを調整した。
（Ａ）バインダポリマーとして、フェノキシ樹脂（商品名：フェノトートＹＰ−７０、東都化成株式会社製）２６質量部、（Ｂ）光重合性化合物として、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン（商品名：Ａ−ＢＰＥＦ、新中村化学工業株式会社製）３６質量部、およびビスフェノールＡ型エポキシアクリレート（商品名：ＥＡ−１０２０、新中村化学工業株式会社製）３６質量部、（Ｃ）光重合開始剤として、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド（商品名：イルガキュア８１９、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）１質量部、及び１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（商品名：イルガキュア２９５９、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）1質量部、有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４０質量部を用いたこと以外は上記製造例と同様の方法および条件でコア層形成用樹脂ワニスＢを調合した。その後、上記製造例と同様の方法および条件で加圧濾過さらに減圧脱泡した。
上記で得られたコア層形成用樹脂ワニスＢを、ＰＥＴフィルム（商品名：コスモシャインＡ１５１７、東洋紡績株式会社製、厚さ：１６μｍ）の非処理面上に、上記製造例と同様な方法で塗布乾燥し、次いで保護フィルムとして離型ＰＥＴフィルム（商品名：ピューレックスＡ３１、帝人デュポンフィルム株式会社、厚さ：２５μｍ）を離型面が樹脂側になるように貼り付け、コア層形成用樹脂フィルムを得た。本実施例では硬化後の膜厚が５０μｍとなるよう、塗工機のギャップを調整した。
［光導波路フィルムの作製］
上記で得られた下部クラッド層形成用樹脂フィルムの保護フィルムである離型ＰＥＴフィルム（ピューレックスＡ３１）を剥離し、紫外線露光機（株式会社オーク製作所製、ＥＸＭ−１１７２）にて樹脂側（基材フィルムの反対側）から紫外線（波長３６５ｎｍ）を１Ｊ／ｃｍ2照射し、次いで８０℃で１０分間加熱処理することにより、下部クラッド層を形成した。
上記で得られた下部クラッド層形成用樹脂フィルムの保護フィルムである離型ＰＥＴフィルム（ピューレックスＡ３１）を剥離し、紫外線露光機（株式会社オーク製作所製、ＥＸＭ−１１７２）にて樹脂側（基材フィルムの反対側）から紫外線（波長３６５ｎｍ）を１Ｊ／ｃｍ2照射し、次いで８０℃で１０分間加熱処理することにより、下部クラッド層を形成した。
次に、該下部クラッド層上に、ロールラミネータ（日立化成テクノプラント株式会社製、ＨＬＭ−１５００）を用い圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、ラミネート速度０．２ｍ／ｍｉｎの条件で、上記コア層形成用樹脂フィルムをラミネートし、次いで平板型ラミネータとして真空加圧式ラミネータ（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Pａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、加圧時間３０秒の条件にて加熱圧着して、コア層を形成した。
次に、幅５０μｍのネガ型フォトマスクを介し、上記紫外線露光機にて紫外線（波長３６５ｎｍ）を０．６Ｊ／ｃｍ2照射し、次いで８０℃で５分間露光後加熱を行った。その後、支持フィルムであるＰＥＴフィルムを剥離し、現像液（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド＝８／２、質量比）を用いて、コアパターンを現像した。続いて、洗浄液（イソプロパノール）を用いて洗浄し、１００℃で１０分間加熱乾燥した。
次いで、上記と同様なラミネート条件にて、上部クラッド層として上記クラッド層形成用樹脂フィルムをラミネートした。さらに、紫外線（波長３６５ｎｍ）を両面に合計で２５Ｊ／ｃｍ2照射後、１６０℃で１時間加熱処理することによって、上部クラッド層を形成し基材フィルムが外側に配置されたフレキシブル光導波路を作製した。さらにポリアミドフィルム剥離のため、該フレキシブル光導波路を８５℃／８５％の高温高湿条件で２４時間処理し、基材フィルムを除去したフレキシブル光導波路を作製した。
なお、コア層及びクラッド層の屈折率をＭｅｔｒｉｃｏｎ社製プリズムカプラー（Ｍｏｄｅｌ２０１０）で測定したところ、波長８３０ｎｍにて、コア層が１．５８４、クラッド層が１．５５０であった。また、作製した光導波路の伝搬損失を、光源に８５０ｎｍの面発光レーザー（（ＥＸＦＯ社製、ＦＬＳ−３００−０１−ＶＣＬ）を、受光センサに株式会社アドバンテスト製、Ｑ８２２１４を用い、カットバック法（測定導波路長１０、５、３、２ｃｍ、入射ファイバー；ＧＩ−５０／１２５マルチモードファイバー（ＮＡ＝０．２０）、出射ファイバー；ＳＩ−１１４／１２５（ＮＡ＝０．２２））により測定したところ、０．０５ｄＢ／ｃｍであった。
また、得られた光導波路フィルムの引張弾性率及び引張強度を上記方法により測定した結果、引張弾性率が２，０００ＭＰａ、引張強度が７０ＭＰａであった。
また、得られた光導波路フィルムの引張弾性率及び引張強度を上記方法により測定した結果、引張弾性率が２，０００ＭＰａ、引張強度が７０ＭＰａであった。
（１−２）シート状接着剤の作製
ＨＴＲ−８６０Ｐ−３（帝国化学産業株式会社製、商品名、グリシジル基含有アクリルゴム、分子量１００万、Ｔｇ−７℃）１００質量部、ＹＤＣＮ−７０３（東都化成株式会社製、商品名、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１０）５．４質量部、ＹＤＣＮ−８１７０Ｃ（東都化成株式会社製、商品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１５７）１６．２質量部、プライオーフェンＬＦ２８８２（大日本インキ化学工業株式会社製、商品名、ビスフェノールＡノボラック樹脂）１５．３質量部、ＮＵＣＡ−１８９（日本ユニカー株式会社製、商品名、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）０．１質量部、ＮＵＣＡ−１１６０（日本ユニカー株式会社製、商品名、γ‐ウレイドプロピルトリエトキシシラン）０．３質量部、Ａ−ＤＰＨ（新中村化学工業株式会社製、商品名、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）３０質量部、イルガキュア３６９（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、商品名、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１−オン：Ｉ−３６９）１．５質量部、シクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの表面離型処理ポリエチレンテレフタレート（帝人株式会社製、テイジンテトロンフィルム：Ａ−３１）上に塗布し、８０℃で３０分間加熱乾燥し粘接着シートを得た。この粘接着シートに、厚さ８０μｍの光透過性の支持基材（サーモ株式会社製、低密度ポリエチレンテレフタレート／酢酸ビニル／低密度ポリエチレンテレフタレート三層フィルム：ＦＨＦ−１００）をあわせてラミネートすることにより保護フィルム（表面離型処理ポリエチレンテレフタレート）、粘接着剤層、及び光透過性の支持基材からなるシート状接着剤を作製した。粘接着剤層の厚さは１０μｍとした。
ＨＴＲ−８６０Ｐ−３（帝国化学産業株式会社製、商品名、グリシジル基含有アクリルゴム、分子量１００万、Ｔｇ−７℃）１００質量部、ＹＤＣＮ−７０３（東都化成株式会社製、商品名、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１０）５．４質量部、ＹＤＣＮ−８１７０Ｃ（東都化成株式会社製、商品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１５７）１６．２質量部、プライオーフェンＬＦ２８８２（大日本インキ化学工業株式会社製、商品名、ビスフェノールＡノボラック樹脂）１５．３質量部、ＮＵＣＡ−１８９（日本ユニカー株式会社製、商品名、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）０．１質量部、ＮＵＣＡ−１１６０（日本ユニカー株式会社製、商品名、γ‐ウレイドプロピルトリエトキシシラン）０．３質量部、Ａ−ＤＰＨ（新中村化学工業株式会社製、商品名、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）３０質量部、イルガキュア３６９（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、商品名、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１−オン：Ｉ−３６９）１．５質量部、シクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、真空脱気した。この接着剤ワニスを、厚さ７５μｍの表面離型処理ポリエチレンテレフタレート（帝人株式会社製、テイジンテトロンフィルム：Ａ−３１）上に塗布し、８０℃で３０分間加熱乾燥し粘接着シートを得た。この粘接着シートに、厚さ８０μｍの光透過性の支持基材（サーモ株式会社製、低密度ポリエチレンテレフタレート／酢酸ビニル／低密度ポリエチレンテレフタレート三層フィルム：ＦＨＦ−１００）をあわせてラミネートすることにより保護フィルム（表面離型処理ポリエチレンテレフタレート）、粘接着剤層、及び光透過性の支持基材からなるシート状接着剤を作製した。粘接着剤層の厚さは１０μｍとした。
このように作製したシート状接着剤の粘接着剤層を１６０℃で１時間硬化し、光線透過率を株式会社日立ハイテクノロジーズ製、Ｕ−３３１０紫外可視分光光度計にて測定したところ、波長８５０ｎｍにおいて９８％以上の高い透過率を有しており、０．１ｄＢ以下相当の透過損失であった。
なお、屈折率をＭｅｔｒｉｃｏｎ社製プリズムカプラー（Ｍｏｄｅｌ２０１０）で測定したところ、波長８３０ｎｍにて１．５０５であった。
また、得られたシート状接着剤の引張弾性率を上記方法により測定した結果、引張弾性率は３５０ＭＰａであった。
なお、屈折率をＭｅｔｒｉｃｏｎ社製プリズムカプラー（Ｍｏｄｅｌ２０１０）で測定したところ、波長８３０ｎｍにて１．５０５であった。
また、得られたシート状接着剤の引張弾性率を上記方法により測定した結果、引張弾性率は３５０ＭＰａであった。
（１−３）光電気混載基板の作製
フレキシブル光導波路に、ロールラミネータ（日立化成テクノプラント株式会社製、ＨＬＭ−１５００）を用い圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、ラミネート速度０．２ｍ／ｍｉｎの条件で、保護フィルムを剥がしたシート状接着剤をラミネートした。続いてダイシングソー（株式会社ディスコ製、ＤＡＤ−３４１）を用いて、導波路を短冊状（長さ１２０ｍｍ、幅２ｍｍ）に加工し、支持基材側から紫外線（３６５ｎｍ）を２５０ｍＪ／ｃｍ2照射し、粘接着剤層と支持基材界面の密着力を低下させ支持基材を剥がして接着剤付き光導波路を得た。
次に、補強層として、アラミド樹脂フィルム（東レ・デュポン（株）製「ミクトロンＭＬ、厚さ４μｍ、引張強度；６００ＭＰａ）を長さ７５ｍｍに切断して、該接着剤層の上に載置した（光電気混載基板の全長に対して６０％）。
その上に、電気配線を有するフレキシブル電気配線基板（長さ１２５ｍｍ、幅２ｍｍ、基材：カプトン１００ＥＮ（上記方法により測定した引張強度は３７０ＭＰａであった。）、基板厚さ：２５μｍ、銅回路厚さ：１２μｍ）の所定の箇所に接着剤付き光導波路を、紫外線露光機（株式会社大日本スクリーン製，ＭＡＰ−１２００−Ｌ）付随のマスクアライナー機構を利用して位置決めし、同ロールラミネータを用い圧力０．４ＭＰａ、温度８０℃、ラミネート速度０．２ｍ／ｍｉｎの条件で仮圧着した後、クリンオーブン中で１６０℃、１時間加熱しフレキシブル光導波路と電気配線基板を接着して、光電気混載基板を得た。
ここでフレキシブル電気配線板の基材であるカプトンＥＮの光線透過率を株式会社日立ハイテクノロジーズ製、Ｕ−３３１０分光光度計にて測定したところ、波長８５０ｎｍにおいて８６％であった。これは０．７ｄＢ相当の透過損失であり、前述の粘接着剤層と合算しても電気配線板を透過する際の光損失は１ｄＢ未満と低損失であるため、本実施例では、光透過用スルーホールを設けない構造とした。
フレキシブル光導波路に、ロールラミネータ（日立化成テクノプラント株式会社製、ＨＬＭ−１５００）を用い圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、ラミネート速度０．２ｍ／ｍｉｎの条件で、保護フィルムを剥がしたシート状接着剤をラミネートした。続いてダイシングソー（株式会社ディスコ製、ＤＡＤ−３４１）を用いて、導波路を短冊状（長さ１２０ｍｍ、幅２ｍｍ）に加工し、支持基材側から紫外線（３６５ｎｍ）を２５０ｍＪ／ｃｍ2照射し、粘接着剤層と支持基材界面の密着力を低下させ支持基材を剥がして接着剤付き光導波路を得た。
次に、補強層として、アラミド樹脂フィルム（東レ・デュポン（株）製「ミクトロンＭＬ、厚さ４μｍ、引張強度；６００ＭＰａ）を長さ７５ｍｍに切断して、該接着剤層の上に載置した（光電気混載基板の全長に対して６０％）。
その上に、電気配線を有するフレキシブル電気配線基板（長さ１２５ｍｍ、幅２ｍｍ、基材：カプトン１００ＥＮ（上記方法により測定した引張強度は３７０ＭＰａであった。）、基板厚さ：２５μｍ、銅回路厚さ：１２μｍ）の所定の箇所に接着剤付き光導波路を、紫外線露光機（株式会社大日本スクリーン製，ＭＡＰ−１２００−Ｌ）付随のマスクアライナー機構を利用して位置決めし、同ロールラミネータを用い圧力０．４ＭＰａ、温度８０℃、ラミネート速度０．２ｍ／ｍｉｎの条件で仮圧着した後、クリンオーブン中で１６０℃、１時間加熱しフレキシブル光導波路と電気配線基板を接着して、光電気混載基板を得た。
ここでフレキシブル電気配線板の基材であるカプトンＥＮの光線透過率を株式会社日立ハイテクノロジーズ製、Ｕ−３３１０分光光度計にて測定したところ、波長８５０ｎｍにおいて８６％であった。これは０．７ｄＢ相当の透過損失であり、前述の粘接着剤層と合算しても電気配線板を透過する際の光損失は１ｄＢ未満と低損失であるため、本実施例では、光透過用スルーホールを設けない構造とした。
比較例１
実施例１において、フレキシブル光導波路の端部にのみ、実施例１と同様の条件でシート状接着剤をラミネートし、補強層を配置せずに、中央部分を接合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして光電気混載基板を作製した。実施例１と同様に評価した結果を第１表に示す。
実施例１において、フレキシブル光導波路の端部にのみ、実施例１と同様の条件でシート状接着剤をラミネートし、補強層を配置せずに、中央部分を接合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして光電気混載基板を作製した。実施例１と同様に評価した結果を第１表に示す。
比較例２
実施例１において、補強層を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして光電気混載基板を作製した。実施例１と同様に評価した結果を第１表に示す。
実施例１において、補強層を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして光電気混載基板を作製した。実施例１と同様に評価した結果を第１表に示す。
参考例１
実施例１で作製した光導波路単体を用いて、実施例１の光電気混載基板と同様に屈曲耐久試験を行った。結果を第１表に示す。
実施例１で作製した光導波路単体を用いて、実施例１の光電気混載基板と同様に屈曲耐久試験を行った。結果を第１表に示す。
第１表に示すように、本発明の光電気混載基板は屈曲耐久試験において優れた効果を示すことが明らかとなった。すなわち、本発明の光電気混載基板は、参考例１との比較から明らかなように、光導波路フィルムを内側に配し、曲げ半径１．０ｍｍという最も厳しい条件を除いて、光導波路フィルム自体が有する屈曲耐久最大回数が１０万回を満足するものである。また、上記最も厳しい条件においても、比較例との比較において、極めて高い屈曲耐久性を有することは明らかである。
一方、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板が、基板面が曲げられる箇所において接合されてない比較例１の光電気混載基板は、光導波路フィルムを外側に配置した場合には、参考例１に示す様に光導波路フィルム自体が有する屈曲耐久性を維持する。しかしながら、光導波路フィルムを内側に配置した場合には、屈曲耐久性は劣るものとなる。これは、比較例１の光電気混載基板は、内側に光導波路フィルムを配すると、該光導波路フィルムが局部的に過度の曲げ状態となり、破断すると推察される。
一方、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板が、基板面が曲げられる箇所において接合されてない比較例１の光電気混載基板は、光導波路フィルムを外側に配置した場合には、参考例１に示す様に光導波路フィルム自体が有する屈曲耐久性を維持する。しかしながら、光導波路フィルムを内側に配置した場合には、屈曲耐久性は劣るものとなる。これは、比較例１の光電気混載基板は、内側に光導波路フィルムを配すると、該光導波路フィルムが局部的に過度の曲げ状態となり、破断すると推察される。
本発明のフレキシブル光電気混載基板は、長時間にわたって屈曲を繰り返しても、光導波路フィルム部分に割れやクラックが発生しない、極めて良好な屈曲耐久性を有する。従って、本発明のフレキシブル光電気混載基板は携帯電話などの電子機器に好適に用いることができ、ヒンジ部分において、Ｒが１．０〜２ｍｍ程度の小さい曲げ半径で曲げることが要求される場合であっても、長期間にわたって良好な通信機能を維持することができ、電子機器自体の高い信頼性、及び耐久性を達成することができる。
１．フレキシブル光電気混載基板
２．光導波路フィルム
３．フレキシブル電気配線基板
４．接着フィルム
５．補強層
６．ヒンジ
７．屈曲軸
２．光導波路フィルム
３．フレキシブル電気配線基板
４．接着フィルム
５．補強層
６．ヒンジ
７．屈曲軸
Claims (7)
- コアとクラッドを備えた光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板が部分的に接合されてなるフレキシブル光電気混載基板であって、光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の間に、光導波路フィルムに密着又は接着された補強層を有し、該補強層の長さがフレキシブル光電気混載基板の全長に対して４０〜８０％であり、かつ該補強層の厚さがフレキシブル電気配線基板の厚さよりも薄いことを特徴とするフレキシブル光電気混載基板。
- 前記補強層がアラミドフィルムからなる請求項１に記載のフレキシブル光電気混載基板。
- 前記補強層の厚さが２.５〜９μｍである請求項１又は２に記載のフレキシブル光電気混載基板。
- 光導波路フィルムとフレキシブル電気配線基板の接合が接着フィルムによりなされる請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル光電気混載基板。
- 前記接着フィルムが光導波路フィルム及びフレキシブル電気配線基板の全面に配される請求項４に記載のフレキシブル光電気混載基板。
- 光電気混載基板及び該光電気混載基板を屈曲させるためのヒンジを有する電子機器であって、該ヒンジを中心に光電気混載基板の一部が回転方向に可動する構造を有し、かつ該光電気混載基板が請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブル光電気混載基板であることを特徴とする電子機器。
- 光電気混載基板を有し、該光電気混載基板は屈曲部を中心に屈曲した状態を維持したまま光電気混載基板の少なくとも一方の端部が水平方向に移動し、該移動に伴って屈曲部が移動する構造を有する電子機器であって、該光電気混載基板が請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブル光電気混載基板であることを特徴とする電子機器。
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