JP5820266B2

JP5820266B2 - 光導波路形成用樹脂組成物およびそれを用いた光導波路

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Publication number: JP5820266B2
Application number: JP2011283616A
Authority: JP
Inventors: 智之平山; 貴巳疋田
Original assignee: Nitto Denko Corp
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Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2015-11-24
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Description

本発明は、光通信，光情報処理，その他一般光学にて広く用いられる光導波路装置、例えば光電気混載基板における光導波路を構成するクラッド層等の形成材料として用いられる光導波路形成用樹脂組成物およびそれを用いた光導波路に関するものである。

光電気混載基板向けの光導波路形成材料には、その使用用途に従い、高柔軟性、低屈折率等の特性が求められる。さらには、大量生産を視野に入れた、ロール・トゥ・ロール（roll-to-roll：Ｒ−ｔｏ−Ｒ）プロセスに適合させるために低タック性が必須の特性となっている。

従来から、高柔軟性を付与するために、一般に、光導波路のクラッド層形成材料において低弾性率化が図られている。そして、上記低弾性率化のために、クラッド層形成材料として、バインダー樹脂に強靱な特性を有する芳香族長鎖二官能エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用い、さらに柔軟性を付与する主骨格（脂肪族骨格等）を有する長鎖二官能樹脂を配合することにより、上記低弾性率化が図られている。

しかしながら、上記のような配合設計では、芳香族性のバインダー樹脂を使用することによりクラッド層の屈折率が上がり、光電気混載基板向け光導波路形成用材料に必要な屈曲時の光損失が悪化する傾向がみられるようになる。また、この屈折率低下を補うために、低屈折率を付与することのできる脂肪族二官能樹脂を添加すると、屈曲性やタック性が犠牲となり、トレードオフが問題となる（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１０−２４３９２０号公報特開２０１０−１６４７７０号公報

このような技術背景から、クラッド層形成材料として、高柔軟性（耐屈曲性）、低屈折率化および未硬化時の低タック性を併せ持つ形成材料が強く要望されている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光導波路形成用材料、特にクラッド層形成材料として、優れた耐屈曲性、低屈折率、およびＲ−ｔｏ−Ｒプロセスに適合した低タック性を備えた光導波路形成用樹脂組成物およびそれを用いた光導波路の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、基板と、その基板上に形成されたクラッド層とを備え、上記クラッド層中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア層が形成されてなる光導波路の、上記クラッド層形成材料として用いられる光導波路形成用樹脂組成物であって、下記の一般式（１）で表される構造単位を有するポリビニルアセタール化合物の混合割合が、光導波路形成用樹脂組成物中の樹脂成分に対して、２０〜８０重量％であり、さらにアクリレート系樹脂およびエポキシ系樹脂の少なくとも一方を含有する光導波路形成用樹脂組成物を第１の要旨とする。

そして、本発明は、基板と、その基板上に形成されたクラッド層とを備え、上記クラッド層中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア層が形成されてなる光導波路であって、上記クラッド層が、上記光導波路形成用樹脂組成物によって形成されている光導波路を第２の要旨とする。

本発明者らは、光導波路のクラッド層形成材料として、優れた耐屈曲性、低屈折率、および製造に際してＲ−ｔｏ−Ｒプロセスに適合した低タック性を備えた形成用樹脂組成物を得るべく鋭意検討を重ねた。その結果、配合するバインダー樹脂成分として、上記一般式（１）で表される構造単位を有する特定のポリビニルアセタール化合物を特定割合で含有し、さらにアクリレート系樹脂およびエポキシ系樹脂の少なくとも一方を用いると、所期の目的が達成されることを見出し本発明に到達した。

すなわち、上記低屈折率に関しては、上記特定のポリビニルアセタール化合物である固形の脂肪族樹脂をバインダー樹脂として使用することから、従来のフェノキシ樹脂の配合に伴うような屈折率の上昇が生じない。また、低タック性に関しては、固形の脂肪族樹脂であるバインダー樹脂自体が柔軟性を有する樹脂であるため、これを使用することから、バインダー樹脂成分の添加量を増加することができ、他の樹脂成分である液状二官能性脂肪族樹脂の添加量を抑制することが可能となることから、低タック性を付与することが可能となると推測される。

このように、本発明は、前記一般式（１）で表される構造単位を有する特定のポリビニルアセタール化合物を特定割合で含有し、さらにアクリレート系樹脂およびエポキシ系樹脂の少なくとも一方を含有する光導波路形成用樹脂組成物である。このため、この光導波路形成用樹脂組成物を用いて、例えば、光導波路のクラッド層を形成すると、低屈折率を維持した状態で、優れた耐屈曲性を奏するようになる。同様に、低屈折率を維持した状態でＲ−ｔｏ−Ｒプロセスに適合した未硬化時の低タック性が付与されることとなる。このように、低屈折率を維持したまま、耐屈曲性が向上するため、屈曲損失の改善向上が図られ、また上記固形の脂肪族樹脂をバインダー樹脂として使用するため、低屈折率を維持したままタック性が改善されることとなるのである。

本発明の光導波路の一例を示す横断面図である。（ａ）〜（ｆ）は本発明の光導波路の製造工程を示す説明図である。

つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

《光導波路形成用樹脂組成物》
本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、特定のポリビニルアセタール化合物を主成分とするものであり、これに光ラジカル重合開始剤を含有する樹脂組成物である。なお、本発明において、上記「主成分」とは、光導波路形成用樹脂組成物を実質的に構成する主たる成分のことをいい、その使用量のみが関係するものではなく、樹脂組成物全体の物性・特性に大きな影響を与えることを意味する。具体的には、光導波路形成用樹脂組成物中の特定のポリビニルアセタール化合物の占める重量割合が樹脂組成物全体の２５重量％以上、より好ましくは３０重量％以上をいう。

上記特定のポリビニルアセタール化合物は、下記の一般式（１）で表される構造単位を有するものであり、バインダー樹脂としての役割を奏するものである。

上記式（１）中、Ｒはプロピル基である。また、各繰り返し数ｋ，ｍ，ｎにおいて、好ましくはｋは６０〜８０、ｍは１〜１０、ｎは１０〜３９である。

上記特定のポリビニルアセタール化合物としては、重量平均分子量が１００００〜１０００００であることが好ましく、より好ましくは４００００〜６００００である。なお、上記重量平均分子量は、例えば、原料となるポリビニルアルコールに対して各ブチラール化、アセタール化、アセチル基導入量によって算出される。

上記特定のポリビニルアセタール化合物は、例えば、樹脂組成物が有機溶剤に溶解されてなる場合、光導波路形成用樹脂組成物中の樹脂成分に対して、２０〜８０重量％の割合で含有する必要がある。より好ましくは２０〜６０重量％、特に好ましくは２０〜４０重量％である。すなわち、特定のポリビニルアセタール化合物の含有量が少な過ぎると、所望の効果を得ることが困難となり、逆に特定のポリビニルアセタール化合物の含有量が多過ぎると、光反応性基の存在量が相対的に減少するためパターニング形状が悪化する。

本発明の光導波路形成用樹脂組成物には、上記特定のポリビニルアセタール化合物以外に、他の樹脂成分の、アクリレート系樹脂、エポキシ系樹脂が用いられる。

上記アクリレート系樹脂としては、具体的には、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、トリメチロールプロパン（アルキレンオキサイド変性）トリアクリレート樹脂、例えば、ジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、２−メチル−１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡＦジ（メタ）アクリレート、フルオレン型ジ（メタ）アクリレートなどの芳香族（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート等があげられる。

上記光ラジカル重合開始剤は、光導波路形成用樹脂組成物に対して光照射による硬化性を付与するため、例えば、紫外線硬化性を付与するために用いられるものである。

上記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン類、ベンゾインアルキルエーテル類、アセトフェノン類、アミノアセトフェノン類、アントラキノン類、チオキサントン類、ケタール類、ベンゾフェノン類、キサントン類、フォスフィンオキサイド類等の光重合開始剤があげられる。具体的には、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、２−ヒドロキシ−１−｛４−〔４−（２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオニル）−ベンジル〕フェニル｝−２−メチル−プロパン−１−オン、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）−ブタノン−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、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、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、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス〔２，６−ジフルオロ−３（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル〕チタニウム、２−ヒドロキシ−１−｛４−〔４−（２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオニル）−ベンジル〕フェニル｝−２−メチル−プロパン−１−オン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。中でも、速い硬化速度や厚膜硬化性という観点から、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−１−｛４−〔４−（２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオニル）−ベンジル〕フェニル｝−２−メチル−プロパン−１−オンを用いることが好ましい。

上記光ラジカル重合開始剤の含有量は、光導波路形成用樹脂組成物の樹脂成分１００重量部に対して０．５〜５重量部に設定することが好ましく、特に好ましくは１〜３重量部である。すなわち、光ラジカル重合開始剤の含有量が少なすぎると、充分満足のいく紫外線照射による光硬化性が得られ難く、また光ラジカル重合開始剤の含有量が多すぎると、光感度が上がり、パターニングに際して形状異常を来すこと、および、ワニスのポットライフの短寿命化という傾向がみられるからである。

本発明の光導波路形成用樹脂組成物には、上記特定のポリビニルアセタール化合物、また特定のポリビニルアセタール化合物以外の樹脂成分、および光ラジカル重合開始剤以外に、必要に応じて、例えば、接着性を高めるためにシラン系あるいはチタン系のカップリング剤、オレフィン系オリゴマーやノルボルネン系ポリマー等のシクロオレフィン系オリゴマーやポリマー、合成ゴム、シリコーン化合物等の可撓性付与剤等の化合物、酸化防止剤、消泡剤等があげられる。これら添加剤は、本発明における効果を阻害しない範囲内にて適宜に配合される。

そして、上記光導波路形成用樹脂組成物では、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、上記各配合成分に加えて有機溶媒を配合し、溶解混合することにより、ワニスとして調製し塗布作業に用いることが行なわれる。上記有機溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、エチルラクテート、２−ブタノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジグライム、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールメチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラメチルフラン、ジメトキシエタン、乳酸エチル等があげられる。これら有機溶媒は、単独でまたは２種類以上併用して、塗布に好適な粘度が得られるように、適量用いられる。

上記有機溶媒を配合して調製する際の濃度は、塗布作業性を考慮して適宜設定されるが、例えば、２０〜８０重量％となるように設定することが好ましい。

《光導波路》
つぎに、本発明の光導波路形成用樹脂組成物を用いた光導波路について説明する。

本発明の光導波路は、例えば、図１に示すように、基板１と、その基板１上に形成された、アンダークラッド層２ａとオーバークラッド層２ｂからなるクラッド層２とを備え、上記クラッド層２中に、所定パターンで、光信号を伝搬するコア層３が形成されてなる。そして、本発明の光導波路では、上記クラッド層２を、前述の光導波路形成用樹脂組成物によって形成される。特に、アンダークラッド層２ａ形成材料およびオーバークラッド層２ｂ形成材料の双方ともに本発明の光導波路形成用樹脂組成物を用いることが好ましい。なお、本発明の光導波路において、上記クラッド層２は、コア層３よりも屈折率が小さくなるよう形成する必要がある。

そして、本発明の光導波路形成用樹脂組成物を用いて形成されたクラッド層２（硬化物）の屈折率は１．５０以下であることが好ましく、特に好ましくは１．４９以下の屈折率である。すなわち、クラッド層２（硬化物）の屈折率が１．５０以下であることにより、例えば、芳香族系樹脂材料からなるコア層３との比屈折率が大きく光導波路の静的折り曲げ損失に対して有利に働く（通常、一般的な芳香族系樹脂材料の屈折率が１．５６〜１．５８付近）という効果を奏する。なお、上記クラッド層２（硬化物）の屈折率は、例えば、次のようにして測定される。シリコーンウェハの平滑面上に厚み約１０μｍのクラッド層２（硬化物）を作製し、ＳＡＩＲＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製のプリズムカップラー（ＳＰＡ−４０００型番）を用いて硬化フィルムの屈折率を測定する。

本発明において、光導波路は、例えば、図２（ａ）〜（ｆ）に示すような工程を経由することにより製造することができる。すなわち、図２（ａ）に示すように、まず基板１を準備する。そして、図２（ｂ）に示すように、その基板１面に、上記光導波路形成用樹脂組成物を用いたワニスを塗布した後、紫外線照射等の光照射を行ない、さらに必要に応じて加熱処理を行なうことにより、アンダークラッド層２ａ（クラッド層２の下方部分）を形成する。ついで、図２（ｃ）に示すように、上記アンダークラッド層２ａ上にコア層３形成材料を塗布することによりコア形成層３’を形成する。そして、図２（ｄ）に示すように、このコア形成層３’面上に、所定パターン（光導波路パターン）を露光させるためのフォトマスク９を配設し、このフォトマスク９を介して紫外線等の光照射を行ない、さらに必要に応じて加熱処理を行なう。その後、上記コア形成層３’の未露光部分を、現像液を用いて溶解除去することにより、図２（ｅ）に示すように所定パターンのコア層３を形成する。つぎに、図２（ｆ）に示すように、上記コア層３上に、上記オーバークラッド層形成材料を塗布した後、紫外線照射等の光照射を行ない、さらに必要に応じて加熱処理を行なうことにより、オーバークラッド層２ｂ（クラッド層２の上方部分）を形成する。このような工程を経由することにより、目的とする光導波路を製造することができる。

上記基板１材料としては、例えば、シリコーンウェハ、金属製基板、高分子フィルム、ガラス基板等があげられる。そして、上記金属製基板としては、ＳＵＳ等のステンレス板等があげられる。また、上記高分子フィルムとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリイミドフィルム等があげられる。そして、その厚みは、通常、１０μｍ〜３ｍｍの範囲内に設定される。

上記光照射では、具体的には紫外線照射が行なわれる。上記紫外線照射での紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀灯，高圧水銀灯，超高圧水銀灯等があげられる。また、紫外線の照射量は、通常、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは５０〜５０００ｍＪ／ｃｍ²、より好ましくは５００〜３０００ｍＪ／ｃｍ²程度があげられる。

上記紫外線照射による露光後、光反応による硬化を完結させるためにさらに加熱処理を施してもよい。上記加熱処理条件としては、通常、８０〜２５０℃、好ましくは、１００〜１５０℃にて、１０秒〜２時間、好ましくは、５分〜１時間の範囲内で行なわれる。

また、上記クラッド層２形成材料として、本発明の光導波路形成用樹脂組成物を用いた場合は、コア層３形成材料としては、例えば、フェノキシ樹脂をバインダー成分とし、アクリル系感光性樹脂成分、さらには前述の各種光ラジカル重合開始剤を適宜含有する樹脂組成物があげられる。さらに、ワニスとして調製し塗布するために、前記と同様、有機溶媒を混合し、塗布に好適な粘度が得られるように、適量用いられる。

上記アクリル系感光樹脂成分としては、例えば、ジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、２−メチル−１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡＦジ（メタ）アクリレート、フルオレン型ジ（メタ）アクリレート等の芳香族（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

なお、上記基板１上における、各層の形成材料を用いての塗布方法としては、例えば、スピンコーター、コーター、円コーター、バーコーター等の塗工による方法や、スクリーン印刷、スペーサを用いてギャップを形成し、そのなかに毛細管現象により注入する方法、マルチコーター等の塗工機によりロール・トゥ・ロール（roll-to-roll）で連続的に塗工する方法等を用いることができる。また、上記光導波路は、上記基板１を剥離除去することにより、フィルム状光導波路とすることも可能である。

このようにして得られた光導波路は、例えば、光電気混載基板の光配線材料として用いることができる。

つぎに、本発明を実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
まず、実施例となる光導波路の作製に先立ち、クラッド層形成材料およびコア層形成材料である各感光性ワニスを調製した。

＜クラッド層形成材料の調製＞
遮光条件下にて、ポリビニルブチラール〔積水化学社製、エスレックＢＭ−１：式（１）中、Ｒ＝−Ｃ₃Ｈ₇、ｋ＝６５±３、ｍ＝３以下、ｎ＝約３４、重量平均分子量４００００〕３０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）３５ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）３５ｇ、光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア８１９（チバジャパン社製）１．０ｇとイルガキュア１２７（チバジャパン社製）３．０ｇを、シクロヘキサノン２３３ｇに混合し、８５℃加熱下にて撹拌完溶させ、その後室温（２５℃）まで冷却した後、直径７．０μｍのフィルターを用いて加熱加圧濾過を行なうことにより、クラッド層形成材料となる感光性ワニスを調製した。

＜コア層形成材料の調製＞
遮光条件下にて、芳香族二官能エポキシアクリレート（新中村化学社製、ＮＫオリゴＥＡ−１０２０）５０ｇ、フェノキシ樹脂（三菱化学社製、エピコート１００７）５０ｇ、光ラジカル重合開始剤としてイルガキュア８１９（チバジャパン社製）１．０ｇとイルガキュア１８４（チバジャパン社製）３．０ｇを、シクロヘキサノン７０ｇに混合し、８５℃加熱下にて撹拌完溶させ、その後室温（２５℃）まで冷却した後、直径４．５μｍのフィルターを用いて加熱加圧濾過を行なうことにより、コア層形成材料となる感光性ワニスを調製した。

＜アンダークラッド層の作製＞
スピンコーターを用いて、上記クラッド層形成材料である感光性ワニスをシリコーンウェハ基材上に塗工（条件：４０００ｒｐｍ×１０秒）した後、ホットプレート上にて有機溶剤を乾燥させる（１２０℃×１０分間）ことにより、未硬化状態のアンダークラッド層を形成した。形成された未硬化のアンダークラッド層をＵＶ照射機〔３０００ｍＪ／ｃｍ²（短波長カットフィルタ）〕にて露光を行なうことにより、アンダークラッド層（厚み１５〜２０μｍ）を作製した。

＜コア層の作製＞
形成されたアンダークラッド層上に、スピンコーターを用いて、コア層形成材料である感光性ワニスを塗工（条件：１５００ｒｐｍ×１０秒）した後、ホットプレート上にて有機溶剤を乾燥させる（８０℃×５分間＋１２０℃×１０分間）ことにより、未硬化状態のコア層を形成した。形成された未硬化のコア層をＵＶ照射機〔２０００ｍＪ／ｃｍ²（短波長カットフィルタ）〕の所定のマスクパターン〔パターン幅／パターン間隔（Ｌ／Ｓ）＝５０μｍ／２００μｍ〕にて露光を行なった。その後、γ−ブチロラクトン中にて現像を行ない、水洗し、ホットプレート上にて水分を乾燥（１２０℃×５分間）させることにより、所定パターンのコア層（厚み５０〜５５μｍ）を作製した。

＜オーバークラッド層の作製＞
形成されたコア層上に、スピンコーターを用いて、上記クラッド層形成材料である感光性ワニスを塗工（条件：８００ｒｐｍ×１０秒）した後、ホットプレート上にて有機溶剤を乾燥させる（５０℃×５分間＋１２０℃×１０分間）ことにより、未硬化状態のオーバークラッド層を形成した。形成された未硬化のオーバークラッド層をＵＶ照射機〔３０００ｍＪ／ｃｍ²（短波長カットフィルタ）〕にて露光を行なうことにより、オーバークラッド層（厚み１５〜２０μｍ）を作製した。

このようにしてシリコーンウェハ基材上に、アンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例２〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−１）４０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）３０ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）３０ｇに変えた。それ以外は実施例１と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例３〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−１）５０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）２５ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）２５ｇに変えた。それ以外は実施例１と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例４〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合組成のうち、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−１）３０ｇを、ポリビニルブチラール〔積水化学社製、エスレックＢＭ−Ｓ：式（１）中、Ｒ＝−Ｃ₃Ｈ₇、ｋ＝７３±３、ｍ＝４〜６、ｎ＝約２２、重量平均分子量５３０００〕３０ｇに代えた。それ以外は実施例１と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例５〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−Ｓ）４０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）３０ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）３０ｇに変えた。それ以外は実施例４と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例６〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−Ｓ）５０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）２５ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）２５ｇに変えた。それ以外は実施例４と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例７〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−１）２０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）４０ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）４０ｇに変えた。それ以外は実施例１と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例８〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−Ｓ）２０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）４０ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）４０ｇに変えた。それ以外は実施例４と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例９〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−１）７０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）１５ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）１５ｇに変えた。それ以外は実施例１と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔実施例１０〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、ポリビニルブチラール（積水化学社製、エスレックＢＭ−Ｓ）７０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）１５ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）１５ｇに変えた。それ以外は実施例４と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔比較例１〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、フェノキシ樹脂（新日鐵化学社製、エピコートＹＰ−７０：重量平均分子量５００００〜６００００）１０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）４５ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）４５ｇに変えた。それ以外は実施例１と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔比較例２〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、フェノキシ樹脂（新日鐵化学社製、エピコートＹＰ−７０）３０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）３５ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）３５ｇに変えた。それ以外は比較例１と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

〔比較例３〕
クラッド層形成材料である感光性ワニスの調製において、樹脂成分の配合割合を、フェノキシ樹脂（新日鐵化学社製、エピコートＹＰ−７０）５０ｇ、ウレタンアクリレート樹脂（三菱化学社製、ＵＡ−１６０ＴＭ）２５ｇ、トリメチロールプロパン（ＥＯ）トリアクリレート樹脂（三洋化成社製、ＴＡ−４０１）２５ｇに変えた。それ以外は比較例１と同様にしてシリコーンウェハ基材上にアンダークラッド層が形成され、このアンダークラッド層上に所定パターンのコア層が形成され、さらにこのコア層上にオーバークラッド層が形成された光導波路を作製した。

このようにして得られた各光導波路を用いて、引張り弾性率、屈曲性、屈折率、比屈折率差、屈曲損失、タック性に関して下記に示す方法に従って測定・評価した。これらの結果を配合組成とともに後記の表１〜表２に併せて示す。

〔引張り弾性率〕
上記硬化条件にて作製した厚み約８０μｍのクラッド層形成材料からなるフィルムを幅１０ｍｍ×長さ１２０〜１４０ｍｍに切断し、評価用サンプルとして用いた。そして、上記サンプルの引張り弾性率を、引張り試験機（ミネベア社製、ＴＧ-１ＫＮ型）を用いて測定した。測定条件としては、チャック間距離５０ｍｍ、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件下にて引張り試験を行い、引張り弾性率を求めた。

〔屈曲性〕
上記硬化条件にて作製したクラッド層形成材料からなるフィルムを幅５ｍｍ×長さ５０ｍｍに切り出し、屈曲半径（ｒ）＝１．５ｍｍ、スライド距離２０ｍｍ、スライド速度２０ｍｍ／秒でＩＰＣスライド試験を行なった。その結果、下記に基準に基づき評価した。
○：１０万回を超える屈曲を行なっても破断が生じなかった。
△：３万〜１０万回の屈曲回数にて破断が生じた。
×：３万回未満の屈曲回数にて破断が生じた。

〔屈折率〕
得られた各光導波路のクラッド層の屈折率をつぎのようにして測定した。すなわち、厚み０．５６ｍｍのシリコーンウェハ上に、スピンコート法によりクラッド層形成材料を均一に塗布し上記硬化条件にて硬化した厚み約１０μｍのフィルムを作製した。このフィルムを用いて、ＳＡＩＲＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製プリズムカップラー（ＳＰＡ−４０００型番）により、８５０ｎｍにおける屈折率を測定した。

〔比屈折率差〕
コア層の屈折率を、コア層形成材料を用いて上記と同様にして測定し、屈折率１．５７を得た。得られたクラッド、コア両層の屈折率より、下式により比屈折率差（％）を算出した。
比屈折率差（％）＝（コア層屈折率−クラッド層屈折率）／コア層屈折率×１００

〔屈曲損失〕
直径２ｍｍの金属棒に各光導波路を３６０°巻き付けた際の屈曲損失を、三喜社製８５０ｎｍＶＣＳＥＬ光源ＯＰ２５０から発振された光をマルチモードファイバー〔三喜社製，ＦＦＰ−Ｇ１２０−０５００（直径５０μｍＭＭＦ、ＮＡ＝０．２）〕にて就航し上記サンプルに入射した。そして、サンプルから出射された光をレンズ〔清和光学製作所社製，ＦＨ１４−１１（倍率２０、ＮＡ＝０．４）〕で集光し、光計測システム（アドバンテスト社製，オプティカルマルチパワーメーターＱ８２２１）にて６チャンネルを評価した。その平均全損失から同様に評価した直線損失時の全損失の差により屈曲損失を算出した。その結果、下記の基準に基づき評価した。その結果、下記の基準に基づき評価した。
○：初期値に比べて損失の増加値が０．３ｄＢ未満であった。
△：初期値に比べて損失の増加値が０．３〜０．５ｄＢであった。
×：初期値に比べて損失の増加値が０．５ｄＢを超える結果となった。

〔タック性〕
タック性に関しては、各光導波路のクラッド層表面を指触にて確認した。その結果、下記の基準に基づき評価した。
○：クラッド表面に指触痕が残らず、指に何も転写がなかった。
△：クラッド表面には指触痕が残るが、指に何も転写がなかった（マイラー等の表面保護層使用にてＲ−ｔｏ−Ｒ工程流動可能）。
×：クラッド層表面が荒れ、樹脂成分が指に転写した（マイラー等の表面保護層使用でもＲ−ｔｏ−Ｒ工程流動不可）。

上記結果から、特定のポリビニルアセタール化合物を配合してなる感光性ワニスを用いて形成されたクラッド層を備えた光導波路である実施例品は、良好な耐屈曲性を備え、屈曲損失およびタック性に関しても優れた結果が得られた。特に、実施例１，２，４品に関しては、一層優れた耐屈曲性およびタック性を備えたものであった。

これに対して、特定のポリビニルアセタール化合物に代えてフェノキシ樹脂を樹脂成分全体の１０重量％配合してなる感光性ワニスを用いて形成されたクラッド層を備えた光導波路である比較例１品は、屈折率が高く、屈曲損失に関しても実施例品に比べて劣る結果となり、タック性評価では転写が生じた。
また、フェノキシ樹脂を樹脂成分全体の３０重量％配合してなる感光性ワニスを用いて形成されたクラッド層を備えた光導波路である比較例２品は、耐屈曲性、屈曲損失およびタック性の全てにおいて劣る結果となった。
そして、フェノキシ樹脂を樹脂成分全体の５０重量％配合してなる感光性ワニスを用いて形成されたクラッド層を備えた光導波路である比較例３品は、タック性に関しては良好な結果が得られたが、耐屈曲性および屈曲損失に関して劣る結果となった。

本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、光導波路の構成部分の形成材料として、特にクラッド層形成材料として有用である。そして、上記光導波路形成用樹脂組成物を用いて作製される光導波路は、例えば、光電気混載基板の光配線等に用いられる。

１基板
２クラッド層
３コア層

Claims

基板と、その基板上に形成されたクラッド層とを備え、上記クラッド層中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア層が形成されてなる光導波路の、上記クラッド層形成材料として用いられる光導波路形成用樹脂組成物であって、下記の一般式（１）で表される構造単位を有するポリビニルアセタール化合物の混合割合が、光導波路形成用樹脂組成物中の樹脂成分に対して、２０〜８０重量％であり、さらにアクリレート系樹脂およびエポキシ系樹脂の少なくとも一方を含有することを特徴とする光導波路形成用樹脂組成物。
光ラジカル重合開始剤を含有する請求項１記載の光導波路形成用樹脂組成物。
光導波路形成用樹脂組成物が有機溶剤に溶解されてなる請求項１または２記載の光導波路形成用樹脂組成物。
光導波路形成用樹脂組成物の硬化物の屈折率が１．５０以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光導波路形成用樹脂組成物。
基板と、その基板上に形成されたクラッド層とを備え、上記クラッド層中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア層が形成されてなる光導波路であって、上記クラッド層が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光導波路形成用樹脂組成物によって形成されていることを特徴とする光導波路。