JP5413200B2 - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、今後は光配線の高密度化がますます進むと考えられており、上述の250μmが狭ピッチ化され、これに適合するために、光配線も更に高解像度化が要求されると考えられる。
しかしながら、本発明者らの検討によると、無機充填材を含む基板を用いた場合、無機充填材によって露光光線が散乱・反射し、光導波路の解像性に影響を及ぼすことが明らかになり、光配線の高密度化における課題となっていた。
図1に従来の光導波路の製造過程を示す模式図を示す。光導波路1は、無機充填材2を含有する基板3の上に下部クラッド層4が積層され、その上にコア層5が積層される。コア層5は所望のコアパターン6を形成し得るように、フォトマスク7がなされ、紫外線8を露光することにより、所望のコアパターンが形成される。露光の際に、紫外線は基板中の無機充填材2によりその一部が反射され、本来露光されるべきでない部分まで、一部露光されていた。従来要求されていた配線密度は、線幅/線間が50μm/200μm程度であったため、このような紫外線の反射が問題となることはなかった。しかしながら、例えば、線幅/線間が50μm/50μmといった狭いピッチの光導波路を作成する場合には、これらの反射紫外線は大きな影響を及ぼし、十分な解像度を得ることはできなかった。
本発明は、このような問題点に鑑み、高解像度のコアパターンを有する光導波路及び該光導波路を製造する方法を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、
(1)無機充填材を含む樹脂基板上に、少なくとも紫外線吸収層、下部クラッド層、パターニングされたコア層、及び上部クラッド層がこの順に積層された光導波路であって、コア層のパターニングが露光・現像により行われ、かつ紫外線吸収層の厚さが10〜50μmであることを特徴とする光導波路、
(2)前記紫外線吸収層が、(A)カルボキシル基を有する熱可塑性ポリマー、(B)分子内に重合可能なエチレン性不飽和基を有する光重合性化合物、及び(C)光重合開始剤、を含有する感光性樹脂組成物により構成される上記(1)に記載の光導波路、
(3)前記(B)光重合性化合物がエチレン性不飽和基含有ウレタン化合物を含む上記(2)に記載の光導波路、
(4)前記エチレン性不飽和基含有ウレタン化合物が、両末端にイソシアネート基を有するウレタン化合物にヒドロキシル基含有エチレン性不飽和化合物を反応させて得られたものであり、かつ、該両末端にイソシアネート基を有するウレタン化合物が、両末端にヒドロキシル基を有するポリカーボネート化合物とジイソシアネート化合物とを反応させて得られる上記(3)に記載の光導波路、
(5)前記紫外線吸収層の露光波長における紫外線透過率が50%以下である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の光導波路、
(6)前記無機充填材の含有量が15〜75体積%である上記(1)〜(5)のいずれかに記載の光導波路、
(7)前記無機充填材がシリカである上記(1)〜(6)のいずれかに記載の光導波路、
(8)無機充填材を含む樹脂基板上に紫外線吸収層を形成する工程、該紫外線吸収層上に下部クラッド層を形成する工程、下部クラッド層上にコア層を形成する工程、コア層を露光して所定形状のパターンを転写する工程、現像してコアパターンを形成する工程、及び該パターニングされたコア層上に上部クラッド層を形成する工程を有する光導波路の製造方法、
(9)前記紫外線吸収層を形成する工程が紫外線吸収フィルムを基板上に積層し、加熱・加圧する上記(8)に記載の光導波路の製造方法、及び
(10)前記下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を形成する工程が、それぞれ下部クラッド層形成用フィルム、コア層形成用フィルム及び上部クラッド層形成用フィルムを用いる上記(8)又は(9)に記載の光導波路の製造方法、
を提供するものである。
2 無機充填材
3 基板
4 下部クラッド層
4’ 下部クラッド層形成用樹脂層
5 コア層
5’ コア層形成用樹脂層
6 コアパターン
7 フォトマスク
8 紫外線
9 上部クラッド層
9’ 上部クラッド層形成用樹脂層
10、10’ 紫外線吸収層
11 紫外線吸収フィルム
12 基材フィルム
13 保護フィルム
41 下部クラッド層形成用樹脂フィルム
42 基材フィルム
43 保護フィルム
51 コア層形成用樹脂フィルム
52 基材フィルム
53 保護フィルム
91 上部クラッド層形成用樹脂フィルム
92 基材フィルム
93 保護フィルム
本発明の光導波路1は、無機充填材2を含有する基板3の上に紫外線吸収層10が積層され、その上に下部クラッド層4及びコア層5が積層される。コア層5は所望のコアパターン6を形成し得るように、フォトマスク7がなされ、紫外線8を露光することにより、所望のコアパターンが形成される。本発明では、露光の際に、紫外線が基板中の無機充填材2により反射されないために、所望のコアパターンが高い解像度で得られるものである。具体的には、線幅/線間が50μm/50μm程度、もしくはそれ以上に高い解像度のコアパターンが得られる。
ここで、露光波長は光導波路の設計において決定される事項であり、用いる開始剤などの条件によって適宜決定されるものである。具体的には、254nm、333nm、365nm、406nm、426nmなどがあるが、これらに限定されるものではない。また、基板への部品実装の自由度を向上させるため、フォトリソグラフ法による加工ができることが好ましい。
なお、本発明と同様の効果を得るために、紫外線吸収剤を基板中に含有させる方法も考えられるが、使用する基板の自由度が制限されるという点が問題となる。これに対し、本発明では、基板の制約を受けることがなく、より簡便に本発明の効果を得ることができる。
本発明では、上述のように、基板に含まれる無機充填材に起因する紫外線の反射を抑制することが重要であり、無機充填材を含有する基板を用いることが前提である。
また、これらの無機充填材は、1種単独でも、2種以上を併用してもよい。
なお、無機充填材の配合量の測定は、特に限定されるものではないが、無機充填材を含んだ樹脂組成物の硬化物の質量と、400〜700℃程度で数時間加熱処理した後に残った無機成分の質量との割合から、無機充填材を含まない樹脂組成物の硬化物の比重及び無機充填材の比重の値に基づいて体積換算し、算出するのが一般的である。
該シリコーン重合体は、無機充填材含有樹脂組成物に直接添加することもでき、この方法によっても無機充填材がシリコーン重合体によって表面処理される。
エポキシ樹脂としては、分子内に2個以上のエポキシ基を持つ化合物であればよく、例えば、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、レゾール型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂などのフェノール類のグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂(フェノール型エポキシ樹脂)や脂環式エポキシ樹脂、エポキシ化ポリブタジエン、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、可とう性エポキシ樹脂などが挙げられる。
これらの多官能エポキシ樹脂は、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
硬化剤としては、ノボラック型フェノール樹脂、ジシアンジアミド、酸無水物、アミン類などが挙げられ、硬化促進剤としては、イミダゾール類などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種類以上併用してもよい。
また、硬化剤及び硬化促進剤は、用いられる多官能エポキシ樹脂の量に応じて必要とされる範囲で配合されるが、一般的に、エポキシ樹脂100質量部に対して、硬化剤は0.05〜5質量部、硬化促進剤は0.01〜10質量部用いることができる。
また、該(A)成分は、アルカリによる現像を考慮した場合には、アルカリ水溶液に可溶又は膨潤可能であることが好ましい。
以下、(B)成分として好ましい態様であるエチレン性不飽和基含有ウレタン化合物の製造方法について詳細に説明する。
(a)両末端にヒドロキシル基を有するポリカーボネート化合物は、アルキレン基がカーボネート結合を介して主鎖に並んだ構造を有し、公知の方法(ホスゲン法等)により、ビスフェノールAなどのジアルキルカーボネートとジオール化合物とを反応させて得ることができる。
この(b)ジイソシアネート化合物の配合量がこの範囲内であると、(c)両末端にイソシアネート基を有するウレタン化合物が安定に得られる。また、該反応の触媒として、ジブチルチンジラウリレートを加えることが好ましい。反応温度としては、60〜120℃とすることが好ましい。60℃以上であると、反応が十分に進行し、120℃以下であると、急激な発熱により、操作が危険となるなどの不都合がない。
ここで用いる(d)ヒドロキシル基含有エチレン性不飽和化合物としては、分子中にヒドロキシル基とアクリロイル基を有する化合物が好ましく、例えば、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート等のヒドロキシ(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチルアクリレート・カプロラクトン付加物、ヒドロキシプロピルアクリレート・カプロラクトン付加物、ヒドロキシブチルアクリレート・カプロラクトン付加物等のカプロラクトン付加物;ヒドロキシエチルアクリレート・酸化アルキレン付加物、ヒドロキシプロピルアクリレート・酸化プロピレン付加物、ヒドロキシエチルアクリレート・酸化ブチレン付加物等の酸化アルキレン付加物;その他、グリセリンモノアクリレート、グリセリンジアクリレート、グリシジルメタクリレートアクリル酸付加物、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンの酸化エチレン付加物のジアクリレート、トリメチロールプロパンの酸化プロピレン付加物のジアクリレートなどが挙げられる。
反応温度としては、60〜90℃とする事が好ましい。60℃以上であると、反応が十分に進行し、90℃以下であると、急激な発熱によるゲル化などが生じない。なお、反応の終点の確認は、例えば、赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基の消失を確認することによりできる。
溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、ジオキサン、N、N−ジメチルホルムアミド、エチレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられ、これらの溶剤は、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
紫外線吸収層形成用樹脂ワニス中の固形分濃度は、通常30〜80質量%、好ましくは35〜75質量%、より好ましくは40〜70質量%である。
ここで用いる基材フィルムは、紫外線吸収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、例えば、紫外線吸収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(PET)などのポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが好適に用いられる。
なお、上記基材フィルムは、後の剥離を容易とするため、離型処理、帯電防止処理などが施されていてもよい。
更に、紫外線吸収フィルムには、フィルムの保護やロール状に製造する場合の巻き取り性などを考慮して、保護フィルムを貼り合わせてもよい。
保護フィルムとしては、上記基材フィルムの例として挙げたものと同様なものを用いることができ、必要に応じ離型処理や帯電防止処理がされていてもよい。
なお、紫外線吸収層を紫外線吸収フィルムによって形成する場合には、紫外線吸収フィルムの厚さは、紫外線吸収層の厚さと同様に、10〜50μmの範囲である。
光導波路形成用樹脂フィルムを用いることにより、材料形態が液体であることに起因した問題が生じることがなく、大面積化に対応したフレキシブル光導波路を製造することができる。
また、本発明のコア層に用いる光導波路形成用樹脂フィルム(以下、コア層形成用樹脂フィルムと呼称する)は、コア層形成用樹脂を用いて製造されたものであり、必要により、コア層形成用樹脂を基材フィルムに塗布することにより製造されたものである。
クラッド層形成用樹脂としては、(ア)ベースポリマー、(イ)光重合性化合物、及び(ウ)光重合開始剤を含有する樹脂組成物により構成されることが好ましい。
なお、(メタ)アクリル樹脂とは、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂を意味するものである。
これらのベースポリマーは、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
また、3次元架橋し、耐熱性を向上できるとの観点からは、エポキシ樹脂、特に室温で固形のエポキシ樹脂が好ましい。
更に、(ア)ベースポリマーとしては、後述する(イ)光重合性化合物との相溶性が、クラッド層形成用樹脂フィルムの透明性を確保するために重要であるが、この観点からは、フェノキシ樹脂及び/又は(メタ)アクリル樹脂が好ましい。
ビスフェノールA又はビスフェノールA型エポキシ化合物の誘導体としては、テトラブロモビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ化合物などが好適に挙げられる。
また、ビスフェノールF又はビスフェノールF型エポキシ化合物の誘導体としては、テトラブロモビスフェノールF、テトラブロモビスフェノールF型エポキシ化合物などが好適に挙げられる。
ビスフェノールA/ビスフェノールF共重合型フェノキシ樹脂の具体例としては、東都化成(株)製「フェノトートYP−70」(商品名)が挙げられる。
室温で固形のエポキシ樹脂としては、例えば、東都化学(株)製「エポトートYD−7020、エポトートYD−7019、エポトートYD−7017」(いずれも商品名)、ジャパンエポキシレジン(株)製「エピコート1010、エピコート1009、エピコート1008」(いずれも商品名)などのビスフェノールA型エポキシ樹脂が挙げられる。
数平均分子量の上限は、特に制限はないが、(イ)光重合性化合物との相溶性や露光現像性の観点から、通常、1,000,000以下である。
数平均分子量の上限は、好ましくは500,000以下、より好ましくは200,000以下である。
なお、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定し、標準ポリスチレン換算した値である。
配合量が10質量%以上であると、光導波路形成に必要な50〜500μm程度の厚膜フィルムの形成が容易であるという利点があり、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、(ア)成分の配合量は、好ましくは20〜70質量%、より好ましくは25〜65質量%である。
分子内に2つ以上のエポキシ基を有する化合物の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノール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AD型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂などの2官能芳香族グリシジルエーテル、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、ジシクロペンタジエン−フェノール型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂などの多官能芳香族グリシジルエーテル、ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂、ヘキサンジオール型エポキシ樹脂などの2官能脂肪族グリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂などの2官能脂環式グリシジルエーテル、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、ソルビトール型エポキシ樹脂、グリセリン型エポキシ樹脂などの多官能脂肪族グリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステルなどの2官能芳香族グリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルなどの2官能脂環式グリシジルエステル、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトリフルオロメチルアニリンなどの2官能芳香族グリシジルアミン、N,N,N',N'−テトラグリシジル−4,4−ジアミノジフェニルメタン、1,3−ビス(N,N−グリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノールなどの多官能芳香族グリシジルアミン、アリサイクリックジエポキシアセタール、アリサイクリックジエポキシアジペート、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシドなどの2官能脂環式エポキシ樹脂、ジグリシジルヒダントインなどの2官能複素環式エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどの多官能複素環式エポキシ樹脂、オルガノポリシロキサン型エポキシ樹脂などの2官能又は多官能ケイ素含有エポキシ樹脂などが挙げられる。
また、これらの化合物は、単独で用いてもよく、2種類以上併用してもよく、更にその他の光重合性化合物と組み合わせて用いることもできる。
なお、分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法又は質量分析法を用いて測定することができる。
これらは、単独で用いてもよく、2種類以上併用してもよい。
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。
配合量が、20質量%以上であると、光重合性化合物に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、十分な厚さのクラッド層を容易に形成することできる。
以上の観点から、(イ)成分の配合量は、好ましくは25〜85質量%、より好ましくは30〜80質量%である。
また、2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体において、アリール基が置換されている場合、2つのアリール基の置換基は同一で対称な二量体であってもよいし、相違して非対称な二量体であってもよい。
また、ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸の組み合わせのように、チオキサントン系化合物と3級アミン化合物とを組み合わせてもよい。
なお、コア層及びクラッド層の透明性を向上させる観点からは、上記光重合開始剤のうち、芳香族ケトン及びホスフィンオキサイド類が好ましい。
これらの(ウ)光重合開始剤は、単独で用いてもよく、2種類以上併用してもよい。
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、光導波路の表面のみが選択的に硬化し、硬化が不十分となることがなく、また、光重合開始剤自身の吸収により伝搬損失が増大することもない。
以上の観点から、(ウ)成分の配合量は、好ましくは0.5〜5質量部、より好ましくは1〜4質量部である。
クラッド層形成用樹脂フィルムは、クラッド層形成用樹脂ワニスを必要により基材フィルム上に塗布し、溶剤を除去することにより容易に製造することができる。
なお、上記基材フィルムは、後にクラッド層形成用樹脂フィルムの剥離を容易とするため、離型処理、帯電防止処理などが施されていてもよい。
該基材フィルムの厚さは、通常5〜50μmである。基材フィルムの厚さが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、ロール状に製造する場合の巻き取り性が向上するという利点がある。以上の観点から、該基材フィルムの厚さは、好ましくは10〜40μm、より好ましくは15〜30μmである。
保護フィルムとしては、上記基材フィルムの例として挙げたものと同様なものを用いることができ、必要に応じ離型処理や帯電防止処理がされていてもよい。
クラッド層形成用樹脂ワニス中の固形分濃度は、通常30〜80質量%、好ましくは35〜75質量%、より好ましくは40〜70質量%である。
また、クラッド層の厚さは、最初に形成される下部クラッド層と、コアパターンを埋め込むための上部クラッド層において、同一であっても異なってもよいが、コアパターンを埋め込むために、上部クラッド層の厚さはコア層の厚さよりも厚くすることが好ましい。
また、クラッド層はスピンコート法などによりクラッド層形成用樹脂ワニスを紫外線吸収層の上に塗布し、溶媒を除去することによっても容易に製造することができる。
具体的には、上記クラッド層形成用樹脂で用いたものと同様の樹脂組成物を用いることが好ましい。
すなわち、上記(ア)ベースポリマー、(イ)光重合性化合物及び(ウ)光重合開始剤を含有し、必要に応じて、上記任意成分を含有する樹脂組成物である。
コア層形成用樹脂フィルムは、コア層形成用樹脂ワニスを必要により基材フィルム上に塗布し、溶剤を除去することにより容易に製造することができる。コア層形成用樹脂フィルムの製造過程において、必要により用いる基材フィルムは、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ず、クラッド層形成用樹脂フィルムの製造過程で用いる基材フィルムと同様のものを用いることができる。
例えば、コア層形成用樹脂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(PET)などのポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどを好適に用いることができる。
このような基材フィルムとしては、東洋紡績(株)製、商品名「コスモシャインA1517」や「コスモシャインA4100」が入手可能である。
なお、上記基材フィルムは、後にコア層形成用樹脂フィルムの剥離を容易とするため、離型処理、帯電防止処理などが施されていてもよい。
コア層形成用樹脂ワニス中の固形分濃度は、通常30〜80質量%、好ましくは35〜75質量%、より好ましくは40〜70質量%である。
また、コア層はスピンコート法などによりコア層形成用樹脂ワニスをクラッド層上に塗布し、溶媒を除去することによっても容易に製造することができる。
図3は、本発明の光導波路の製造方法の1例を示す説明図である。
まず、第1の工程〔図3(a)及び図4参照〕として、無機充填材2を含有する基板3に紫外線吸収層10を形成させる。紫外線吸収層10の形成方法としては、上述のように、基板3上に、紫外線吸収層形成用樹脂ワニスをスピンコート法などにより塗布し、溶媒を除去後、光又は熱により硬化させ、紫外線吸収層10を形成してもよいが、本発明では、図4に示すような紫外線吸収フィルム11をあらかじめ製造しておき、このフィルム11を基板3上に積層する方法が好ましい。
紫外線吸収フィルムは、図4に示すように基材フィルム12上に、紫外線吸収層10’が積層されたものであり、また所望により、基材フィルムの裏面に保護フィルム13が積層されたものである。
また、保護フィルム13及び基材フィルム12は、紫外線吸収フィルム10’からの剥離を容易にするため接着処理を行っていないことが好ましく、必要に応じ離型処理が施されていてもよい(図4のa及びb参照)。
この第2の工程において、上述の紫外線吸収層上には、図5に示すようなクラッド層形成用樹脂フィルム41を加熱圧着することにより、クラッド層4を積層する。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く、その条件は前述の紫外線吸収層を積層する場合と同様である。また、クラッド層形成用樹脂フィルムにおいて、基材フィルム42の反対側に保護フィルム43を設けている場合(図5参照)には、該保護フィルム43を剥離後、クラッド層形成用樹脂フィルム42を紫外線吸収層10に加熱圧着させ、光又は加熱により硬化し、クラッド層4を形成する。
この場合、保護フィルム43及び基材フィルム42は、クラッド層形成用樹脂フィルム41からの剥離を容易にするため接着処理を行っていないことが好ましく、必要に応じ離型処理が施されていてもよい(図5のc及びd参照)。
なお、紫外線吸収層10上に、クラッド層形成用樹脂ワニスをスピンコート法などにより塗布し、溶媒を除去後、光又は熱により硬化させ、クラッド層4を形成してもよい。
この第3の工程において、上記クラッド層4上に、基材フィルム42が存在する場合は、それを剥離した後、コア層形成用樹脂フィルム51を加熱圧着することにより、クラッド層4より屈折率の高いコア層5を積層する。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。
積層における加熱温度は50〜130℃とすることが好ましく、圧着圧力は、0.1〜1.0MPa(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。
なお、クラッド層4上に、コア層形成用樹脂ワニスをスピンコート法などにより塗布し、溶媒を除去することにより、コア層5を形成してもよい。
コア層形成用樹脂フィルム51において、基材フィルム52の反対側に保護フィルム53を設けている場合(図6参照)には、該保護フィルム53を剥離後、コア層形成用樹脂フィルム51を積層する。この場合、保護フィルム53及び基材フィルム52は、コア層5からの剥離を容易にするため接着処理を行っていないことが好ましく、必要に応じ離型処理が施されていてもよい(図6のe及びf参照)。
紫外線の光源としては、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、キセノンランプなどの紫外線を有効に放射する公知の光源が挙げられる。
ウェット現像の場合は、コア層形成用樹脂フィルムやコア層形成用樹脂ワニスの組成に適した有機溶剤系現像液又はアルカリ現像液を用いて、スプレー、揺動浸漬、ブラッシング、スクラッピングなどの公知の方法により現像する。
これらの有機溶剤は、引火防止のため、有機溶剤100質量部に対し、通常1〜20質量部の範囲で水を添加してもよい。
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などを混入させてもよい。
この中でも、特に炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム水溶液は人体への刺激や環境への負荷が少ないため好ましい。
これらは、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
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。
現像後の処理として、必要に応じて、60〜250℃程度の加熱又は0.1〜1,000mJ/cm2程度の露光を行うことにより、光導波路コアパターンを更に硬化して用いてもよい。
積層は、クラッド層形成用樹脂層9’が基材フィルム92上に作製されている場合には、クラッド層形成用樹脂層9’をコアパターン6側にする。
この場合の上部クラッド層9の厚さは、上記のようにコア層5の厚さより大きくすることが好ましい。
なお、硬化は、光又は熱によって上記と同様に行う。
貼り合せたままの場合には、クラッド層形成用樹脂層9’は接着処理を施した基材フィルム92上に製膜されていることが好ましい。
一方、保護フィルム93は、クラッド層形成用樹脂フィルム91からの剥離を容易にするため接着処理は行っていないことが好ましく、必要に応じ離型処理が施されていてもよい(図7のg及びh参照)。
なお、クラッド層9は、クラッド層形成用樹脂ワニスをスピンコート法などにより塗布し、溶媒を除去後、光又は熱により硬化させることによって形成してもよい。
(評価方法)
1.紫外線透過率
紫外線吸収フィルムの透過率は、分光光度計(日立製作所(株)製「U-3410」)用いて測定した。
2.解像度の評価
露光・現像した後のパターン化されたコアを光学顕微鏡により評価した。評価基準は以下の通りである。
○;現像残りが全くない。
△;わずかな現像残りがあるが実用上問題ない。
×;コア間のブリッジが見られる。
(1)感光性樹脂組成物の調製
(A)カルボキシル基を有する熱可塑性ポリマーである、メタクリル酸/メタクリル酸メチル/アクリル酸ブチルの共重合体(22/57/21、重量平均分子量;110,000、ガラス転移温度(Tg);66℃、酸価;144)をメチルセルソルブ/トルエンの混合溶媒(質量比60/40)に溶解したワニス(熱可塑性ポリマーの含有量40質量%)を用意した(成分(A−1))。
次に、(B)光重合性化合物である、エチレン性不飽和基含有ウレタン化合物(共栄社化学(株)製「UF−8003」(商品名)、80質量%メチルエチルケトン溶液、成分(B−1))及びポリオキシエチレン化ビスフェノールAのメタクリレート(成分(B−2))を用意した。
次いで、第1表に示すように、上記成分(A−1)175質量部、成分(B−1)63質量部、成分(B−2)36質量部、(C)成分として、2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−4−モルフォリノブチルフェノン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製「イルガキュア369」)を2.5質量部、及びその他成分として、第1表に示す各成分を配合し、感光性樹脂組成物のワニスを調製した。
基材(支持)フィルムである厚さ25μmポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム4に塗工機〔(株)ヒラノテクシード製、マルチコーターM−200〕を用いて、上記(1)で製造した感光性樹脂組成物のワニスを塗布し、80℃、10分間、その後100℃、10分間乾燥し、基材フィルムの上に感光性樹脂層が積層された紫外線吸収フィルムを得た。
この場合、紫外線吸収フィルムにおける感光性樹脂層の厚さは、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層厚が25μmとなるように調節した。該紫外線吸収フィルムの紫外線の透過率を第1表に示す。
次いで、感光性樹脂層の上に、ポリエチレンフィルムを保護フィルムとして貼り合わせた。
次に、第2表に示す配合量の、コア層形成用樹脂組成物及びクラッド層形成用樹脂組成物を調製し、これらに溶剤としてメチルエチルケトンを組成物全量100質量部に対して40質量部加え、コア用及びクラッド用の樹脂ワニスを調製した。
なお、第2表において、(ア)ベースポリマー及び(イ)光重合性化合物の配合量は、(ア)成分及び(イ)成分の総量に対する質量%であり、(ウ)光重合開始剤の配合量は、(ア)成分及び(イ)成分の総量100質量部に対する割合(質量部)である。
この場合、クラッド形成用樹脂フィルムの厚さは、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30μm、上部クラッド層80μmとなるように調節した。
この場合、コア形成用樹脂フィルムの厚さは、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、50μmとなるように調節した。
プリント配線基板の部材として公知であるガラス布基材エポキシ樹脂基板(FR−4、日立化成工業(株)製「MCL−E−679−F」、無機充填材であるシリカを41体積%含有)の銅箔をエッチングしたものに、真空加圧式ラミネータ((株)名機製作所製、MVLP−500)を用い、圧力0.5MPa、温度60℃、加圧時間30秒間の条件にて、上記紫外線吸収フィルムを積層し、基材(支持)フィルムを剥離した。次いで、これに紫外線露光機〔大日本スクリーン(株)製、MAP-1200〕を用いて紫外線(波長365nm)を2,000mJ/cm2照射し、光硬化した後、160℃で1時間、オーブンで熱硬化することにより、紫外線吸収層10を形成した〔図3(a)参照〕。
続いて、第3表に示すよう線幅/線間のパターンを有するネガ型フォトマスク7を介し、上記紫外線露光機にて紫外線(波長365nm)を500mJ/cm2照射後〔図3(d)参照〕、基材(支持)フィルムであるPETフィルム52を剥離し、現像液〔エチルセロソルブ/N,N−ジメチルアセトアミド=8/2(質量比)混合溶液〕を用いて、コアパターン6を現像した〔図3(e)参照〕。
該光導波路について、上記方法にて評価した。結果を第3表に示す。
実施例1において、紫外線吸収フィルム製造用の樹脂組成物を、第1表に示す組成及び配合量に変更し、かつ紫外線吸収層の層厚を38μmとしたこと以外は実施例1と同様にして紫外線吸収フィルムを得、実施例1と同様にして導波路を得た。実施例1と同様にして評価した結果を第3表に示す。
実施例1において、紫外線吸収フィルム製造用の樹脂組成物を、第1表に示す組成及び配合量に変更したこと以外は実施例1と同様にして紫外線吸収フィルムを得、実施例1と同様にして導波路を得た。実施例1と同様にして評価した結果を第3表に示す。
実施例1において、感光性樹脂組成物として、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン/N,N−ジメチルアセトアミド/3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物の混合物(質量比360.5/1200/439.5)を100質量部、フェノキシ樹脂(東都化成(株)製「YP50」、平均分子量70,000)を10質量部、アルキルフェノール(日立化成工業(株)製「H4010」)を4質量部、及び溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを114質量部混合したものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして導波路を得た。実施例1と同様にして評価した結果を第3表に示す。なお、参考例4で用いた紫外線吸収フィルムの紫外線透過率(波長365nm)は0%であった。
実施例1において、紫外線吸収層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして光導波路を得た。実施例1と同様にして評価した結果を第3表に示す。
比較例1において、基板として、無機充填材を含有しないガラス布基材エポキシ樹脂基板(FR−4、日立化成工業(株)製「MCL−E−67」)を用いたこと以外は、比較例1と同様にして、光導波路を得た。実施例1と同様にして評価した結果を第3表に示す。
*2:メタクリル酸/メタクリル酸メチル/アクリル酸エチルの共重合体(12、58、30、重量平均分子量;60,000、ガラス転移温度(Tg);61℃、酸価;78)をメチルセルソルブ/トルエンの混合溶媒(質量比60/40)に溶解したワニス(熱可塑性ポリマーの含有量40質量%)
*3:メタクリル酸/メタクリル酸メチル/アクリル酸エチル/スチレンの共重合体(26,34,20,20、重量平均分子量;65,000、ガラス転移温度(Tg);84℃、酸価;170)をメチルセルソルブ/トルエンの混合溶媒(質量比60/40)に溶解したワニス(熱可塑性ポリマーの含有量40質量%)
*4:UF−8003(商品名、共栄社化学(株)製、80質量%メチルエチルケトン溶液、数平均分子量6,400);繰り返し単位として、ヘキサメチレンカーボネート/ペンタメチレンカーボネート(5/5(モル比))を含み、数平均分子量が790である末端にヒドロキシル基を有するポリカーボネート化合物3モルと、イソホロンジイソシアネート4モルを付加重合反応させて得られた、末端にイソシアネート基を有するウレタン化合物に、さらに、2−ヒドロキシエチルアクリレート2モルを反応させて得られたものである。
*5:ポリオキシエチレン化ビスフェノールAのメタクリレート
*6:トリス(メタクリロイルオキシエチレングリコールイソシアネートヘキサメチレン)イソシアヌレート
*7:イルガキュア369(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製);2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−4−モルフォリノブチルフェノン
*8:N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン
*9:下記一般式(I)で表されるイソシアネート化合物と、ブロック剤として下記一般式(II)で表されるメチルエチルケトンオキシムを反応して得られるブロック化イソシアネート化合の75質量%メチルエチルケトン溶液
*11:ピグメントイエロー(大日精化工業(株)製)
*12:モノアゾ系染料(保土ヶ谷化学(株)製)
*13:シリコーン(東レダウコーニング(株)製)
*14:メチルエチルケトン、アセトン、及びN,N−ジメチルホルムアミドの混合溶剤(質量比20/3/6)
Claims (9)
- 無機充填材を含む樹脂基板上に、少なくとも紫外線吸収層、下部クラッド層、パターニングされたコア層、及び上部クラッド層がこの順に積層された光導波路であって、コア層のパターニングが露光・現像により行われ、かつ紫外線吸収層の厚さが10〜50μmであり、当該紫外線吸収層が、(A)カルボキシル基を有する熱可塑性ポリマー、(B)分子内に重合可能なエチレン性不飽和基を有する光重合性化合物、及び(C)光重合開始剤、を含有する感光性樹脂組成物により構成されることを特徴とする光導波路。
- 前記(B)光重合性化合物がエチレン性不飽和基含有ウレタン化合物を含む請求項1に記載の光導波路。
- 前記エチレン性不飽和基含有ウレタン化合物が、両末端にイソシアネート基を有するウレタン化合物にヒドロキシル基含有エチレン性不飽和化合物を反応させて得られたものであり、かつ、該両末端にイソシアネート基を有するウレタン化合物が、両末端にヒドロキシル基を有するポリカーボネート化合物とジイソシアネート化合物とを反応させて得られる請求項2に記載の光導波路。
- 前記紫外線吸収層の露光波長における紫外線透過率が50%以下である請求項1〜3のいずれかに記載の光導波路。
- 前記無機充填材の含有量が15〜75体積%である請求項1〜4のいずれかに記載の光導波路。
- 前記無機充填材がシリカである請求項1〜5のいずれかに記載の光導波路。
- 無機充填材を含む樹脂基板上に、(A)カルボキシル基を有する熱可塑性ポリマー、(B)分子内に重合可能なエチレン性不飽和基を有する光重合性化合物、及び(C)光重合開始剤、を含有する感光性樹脂組成物により構成され、厚さが10〜50μmの紫外線吸収層を形成する工程、該紫外線吸収層上に下部クラッド層を形成する工程、下部クラッド層上にコア層を形成する工程、コア層を紫外線で露光して所定形状のパターンを転写する工程、現像してコアパターンを形成する工程、及び該パターニングされたコア層上に上部クラッド層を形成する工程を有する光導波路の製造方法。
- 前記紫外線吸収層を形成する工程が紫外線吸収フィルムを基板上に積層し、加熱・加圧する請求項7に記載の光導波路の製造方法。
- 前記下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を形成する工程が、それぞれ下部クラッド層形成用フィルム、コア層形成用フィルム及び上部クラッド層形成用フィルムを用いる請求項7又は8に記載の光導波路の製造方法。
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