JPWO2009096067A1 - 光電気混載基板及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
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接合されてなるフレキシブル光電気混載基板であって、屈曲される部分の光導波路フィルム側の少なくとも一部に補強材を配する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用いた電子機器である。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ができる。
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1.5〜2mm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。
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。
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、ヒンジで曲げられた際に応力のかかる部位に補強材を配することで、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接合されてなるフレキシブル光電気混載基板であって、屈曲される部分の光導波路フィルム側の少なくとも一部に補強材を配する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接合されてなるフレキシブル光電気混載基板であって、屈曲される部分の光導波路フィルム側の少なくとも一部に補強材を配する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。
1.フレキシブル光電気混載基板
2.フレキシブル電気配線基板
3.光導波路フィルム
4.ヒンジ
5.補強材
6.屈曲部
7.屈曲軸
2.フレキシブル電気配線基板
3.光導波路フィルム
4.ヒンジ
5.補強材
6.屈曲部
7.屈曲軸
本発明の光電気混載基板は、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接合されてなり、屈曲される部分の光導波路フィルム側の少なくとも一部に補強材を配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1〜6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が接合されてなり、屈曲される部分の光導波路フィルム側に補強材5が配されている。ここで、光導波路フィルム3とフレキシブル電気配線基板2の接着性を考慮すると、接合は全面にわたってなされていることが好ましい。
本発明の光電気混載基板は、図2に示すように、ヒンジ4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適用されるものである。
図1〜6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が接合されてなり、屈曲される部分の光導波路フィルム側に補強材5が配されている。ここで、光導波路フィルム3とフレキシブル電気配線基板2の接着性を考慮すると、接合は全面にわたってなされていることが好ましい。
本発明の光電気混載基板は、図2に示すように、ヒンジ4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適用されるものである。
本発明の光電気混載基板は上述のように、屈曲される部分の光導波路フィルム側に補強材5が配されていることが特徴であるが、本発明において屈曲される部分(以下「屈曲部」という)とは、光電気混載基板が屈曲された状態において、ヒンジと接する部分及びその外縁部をいう。より具体的にはヒンジ部の拡大図である図3に示すように、ヒンジに接して屈曲が始まる屈曲開始点X1、屈曲が終了する屈曲終了点X2、X1及びX2に対する光導波路フィルム側部位Y1及びY2で囲まれた部分に、さらに該部分から外側に拡張された、a、b、c及びdで囲まれた部分6をいう。ここで、拡張された部分のa−X1間の距離は、本発明の効果を創出し得る範囲で特に限定されないが、X1−X2間距離の1〜10%程度である。
すなわち、本発明において、補強材5が配される箇所は、光電気混載基板1のa、b、c及びdで囲まれた屈曲部6の光導波路フィルム側であって、この領域の少なくとも一部に補強材5を設けることによって、極めて高い屈曲耐久性を付与するものである。
すなわち、本発明において、補強材5が配される箇所は、光電気混載基板1のa、b、c及びdで囲まれた屈曲部6の光導波路フィルム側であって、この領域の少なくとも一部に補強材5を設けることによって、極めて高い屈曲耐久性を付与するものである。
さらに詳細に説明すると、図3の外周側に位置する光導波路フィルム3では最外周側、すなわち光導波路フィルム3の表面で曲げ応力の最大値が作用するが、曲げ半径Rを小さくするためには容易に曲げやすくするために導波路の弾性率も小さくする必要がある。しかしながら一般的に弾性率を小さくすることで引張強度も小さくなるため、曲げ半径Rが小さくなる場合、光導波路フィルムの表面で強度不足が生じて亀裂が発生し破断に至る。
本発明では曲げ応力が最大となる光導波路フィルムの表面に補強材5を配置することで、表面に生じる最大応力に対して、補強材で曲げ強度を分担し、曲げ半径Rが小さい状況でも低弾性率のフィルム導波路に亀裂を生じさせないことを見出したものである。
さらに、補強材5の厚さを大きくすることで表面から厚さ分だけ内部に生じる曲げ応力に対しても、強度を有する様になることを見出したものである。
本発明では曲げ応力が最大となる光導波路フィルムの表面に補強材5を配置することで、表面に生じる最大応力に対して、補強材で曲げ強度を分担し、曲げ半径Rが小さい状況でも低弾性率のフィルム導波路に亀裂を生じさせないことを見出したものである。
さらに、補強材5の厚さを大きくすることで表面から厚さ分だけ内部に生じる曲げ応力に対しても、強度を有する様になることを見出したものである。
図1及び図2は、本発明の光電気混載基板の一例であり、屈曲部6全域にわたって、光電気混載基板の光導波路フィルム側に補強材5が配された例である。このように、補強材5は、屈曲部6全域にわたって設けられてもよいし、その一部に設けられていてもよい。すなわち、本発明の効果を奏する範囲であれば、必ずしも屈曲部全域に補強材5が配される必要はない。
特に、屈曲部6のうち、屈曲開始点X1に対する光導波路フィルム側部位Y1の部分を補強することが好ましく、例えば、図4及び5に示すように、Y1部分を覆うようにこの部分のみに補強材5を配することでも、高い屈曲耐久性を付与することができる。
特に、屈曲部6のうち、屈曲開始点X1に対する光導波路フィルム側部位Y1の部分を補強することが好ましく、例えば、図4及び5に示すように、Y1部分を覆うようにこの部分のみに補強材5を配することでも、高い屈曲耐久性を付与することができる。
また、図6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、上下に位置するフレキシブル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6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、屈曲開始点の移動する範囲を補強材5で補強することが好ましい。すなわち、図6に示すように、屈曲部6の水平方向への移動始点(X1)から移動終点(X3)の間の光導波路フィルム側部位(Y1〜Y3)を補強することが好ましい。
なお、図6に示すようなスライド構造を有する電子機器において、屈曲部とは光電気混載基板が屈曲された状態において、ヒンジ4に相当する軸7(以下「屈曲軸」と称する)を仮想した場合に、該屈曲軸と接する部分及びその外縁部をいい、その定義は上述の屈曲部の説明において、ヒンジ4を屈曲軸7に置き換えたものである。該屈曲軸は実際に存在し、該屈曲軸7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ものであってもよいし、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6に示すようなスライド構造を有する電子機器において、屈曲部とは光電気混載基板が屈曲された状態において、ヒンジ4に相当する軸7(以下「屈曲軸」と称する)を仮想した場合に、該屈曲軸と接する部分及びその外縁部をいい、その定義は上述の屈曲部の説明において、ヒンジ4を屈曲軸7に置き換えたものである。該屈曲軸は実際に存在し、該屈曲軸7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ものであってもよいし、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。
補強材5に用いる材料としては、本発明の効果を奏するものであれば特に限定されないが、屈曲耐久性が効果的に得られるとの観点から、補強材の引張強度が光導波路フィルムの引張強度より大きい材料を用いることが好ましい。より具体的には、補強材の引張強度が光導波路フィルムの引張強度に対して、3倍以上の強度を持つことが好ましく、5倍以上の強度を持つことがさらに好ましく、8倍以上の強度を持つことが特に好ましい。なお、ここでの引張強度は補強材と光導波路フィルムの相対値が重要であり、測定方法にはよらないが、一般には、JIS K7127に準拠した方法が用いられる。
補強材として用いられる具体的な材料としては、フレキシブル電気配線基板の基板として用いられるポリイミド樹脂の他、アラミド樹脂、ガラス繊維強化樹脂、カーボン繊維強化樹脂などが挙げられ、これらのうち、本発明の効果の点から、ポリイミド樹脂及びアラミド樹脂が好ましい。これらの樹脂は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることもできる。
補強材の厚さについては、本発明の効果を奏する範囲で特に制限はないが、フレキシブル電気配線基板を構成する基板の厚さとの比(補強材:フレキシブル電気配線基板)が、4:1〜1:4の範囲であることが好ましい。光損失を抑制するとの観点からは補強材の厚さは相対的に薄い方が好ましく、耐屈曲耐久性の観点からは補強材の厚さは相対的に厚い方が好ましい。両者の特性を両立させるとの観点から、補強材とフレキシブル電気配線基板の厚さの比は、1:1〜1:4の範囲がさらに好ましく、1:1〜1:2の範囲が特に好ましい。
また、実際の電子機器への搭載を考慮すると、補強材の厚さとしては、4〜50μmの範囲であることが好ましく、光損失を抑制するとの観点から、4〜25μmの範囲がさらに好ましく、4〜15μmの範囲が特に好ましい。
また、実際の電子機器への搭載を考慮すると、補強材の厚さとしては、4〜50μmの範囲であることが好ましく、光損失を抑制するとの観点から、4〜25μmの範囲がさらに好ましく、4〜15μmの範囲が特に好ましい。
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40〜90μm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2〜20μmの範囲であることがより好ましく、5〜15μm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、50〜90μm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−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2〜20μmの範囲であることがより好ましく、5〜15μm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の範囲が好ましく、5〜25μmの範囲がさらに好ましく、5〜15μmの範囲が特に好ましい。
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の範囲が好ましく、5〜25μmの範囲がさらに好ましく、5〜15μmの範囲が特に好ましい。
[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.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(株式会社オリエンテック製「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
2.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、屈曲耐久試験機(株式会社大昌電子製)を用い、曲げ角度0〜180°、曲げ半径1.5mm、曲げ速度2回/秒の条件で屈曲耐久試験を行い、10万回毎に破断の有無を観察して破断しない最大回数求めた。
また、以下に説明する光の伝搬損失及びコアの外観の評価に用いるための屈曲耐久試験は、2以上のサンプルについて時間差を設けて行い、最も先行して試験を開始した試験サンプルが破断した屈曲回数に対して、10%少ない屈曲回数を破断直前回数と設定した。
(評価方法)
1.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(株式会社オリエンテック製「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
2.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、屈曲耐久試験機(株式会社大昌電子製)を用い、曲げ角度0〜180°、曲げ半径1.5mm、曲げ速度2回/秒の条件で屈曲耐久試験を行い、10万回毎に破断の有無を観察して破断しない最大回数求めた。
また、以下に説明する光の伝搬損失及びコアの外観の評価に用いるための屈曲耐久試験は、2以上のサンプルについて時間差を設けて行い、最も先行して試験を開始した試験サンプルが破断した屈曲回数に対して、10%少ない屈曲回数を破断直前回数と設定した。
3.光の伝搬損失
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、屈曲させる前の光の伝搬損失と、屈曲耐久試験における破断直前回数だけ屈曲させた後の光の伝搬損失を測定し、その差で評価した。光の伝搬損失の測定は、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、測定導波路長10cm、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)の条件で行った。
4.コアの外観
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、屈曲耐久試験における破断直前回数だけ屈曲させた後のコアの外観を目視にて評価した。評価基準は以下のとおりである。
A;良好であった。
B;微小クラックが発生したが光が通る程度(光伝搬損失の試験前後で光損失増分が1dB以上10dB未満)であった。
C;破断に到るような大きなクラックが発生した。
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、屈曲させる前の光の伝搬損失と、屈曲耐久試験における破断直前回数だけ屈曲させた後の光の伝搬損失を測定し、その差で評価した。光の伝搬損失の測定は、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、測定導波路長10cm、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)の条件で行った。
4.コアの外観
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、屈曲耐久試験における破断直前回数だけ屈曲させた後のコアの外観を目視にて評価した。評価基準は以下のとおりである。
A;良好であった。
B;微小クラックが発生したが光が通る程度(光伝搬損失の試験前後で光損失増分が1dB以上10dB未満)であった。
C;破断に到るような大きなクラックが発生した。
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20μm、上部クラッド層70μm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20μm、上部クラッド層70μm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、電気配線を有するフレキシブル電気配線基板(長さ120mm、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、電気配線を有するフレキシブル電気配線基板(長さ120mm、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。
次いで、図4に示すように光電気混載基板がヒンジ部と接する点(屈曲開始点)X1における光導波路フィルム側部位Y1を覆うように補強材を設けた。補強材としてはポリイミド樹脂フィルム(東レ・デュポン(株)製「カプトン50EN」、厚さ12.5μm、引張強度;380MPa)を用い、長さ30mm、幅は電気配線基板と同じ2mmのものを使用した。上記方法にて評価した結果を第1表に示す。
実施例2
実施例1において、フレキシブル電気配線基板として、基板厚さが12.5μmのもの(長さ120mm、幅2mm)、基材がカプトン50EN(引張強度;380MPa)、銅回路厚さ:12μm)を用いたこと以外は、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、フレキシブル電気配線基板として、基板厚さが12.5μmのもの(長さ120mm、幅2mm)、基材がカプトン50EN(引張強度;380MPa)、銅回路厚さ:12μm)を用いたこと以外は、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3
実施例2において、補強材の厚さを25μm(東レ・デュポン(株)製「カプトン100EN」、引張強度;370MPa)としたこと以外は実施例2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2において、補強材の厚さを25μm(東レ・デュポン(株)製「カプトン100EN」、引張強度;370MPa)としたこと以外は実施例2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4
実施例2において、補強材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25μm、引張強度;600MPa)を用いたこと以外は実施例2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2において、補強材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25μm、引張強度;600MPa)を用いたこと以外は実施例2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5
実施例4において、補強材として、厚さ12.5μmのアラミド樹脂フィルム(東レ・デュポン(株)製「ミクトロンML」、引張強度;600MPa)を用いたこと以外は実施例4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4において、補強材として、厚さ12.5μmのアラミド樹脂フィルム(東レ・デュポン(株)製「ミクトロンML」、引張強度;600MPa)を用いたこと以外は実施例4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1
実施例1において、補強材を設け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、補強材を設け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。
第1表に示すように、光電気混載基板のヒンジと接する部分の光導波路フィルム側の少なくとも一部に、特には、屈曲開始点に補強材を配するだけで、光電気混載基板の屈曲耐久性が飛躍的に向上することがわかる。
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1.5〜2mm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。
Claims (13)
- 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接合されてなるフレキシブル光電気混載基板であって、屈曲される部分の光導波路フィルム側の少なくとも一部に補強材を配することを特徴とするフレキシブル光電気混載基板。
- 前記補強材が少なくともフレキシブル光電気混載基板の屈曲開始点の光導波路フィルム側を補強する請求項1に記載のフレキシブル光電気混載基板。
- 前記補強材の厚さとフレキシブル電気配線基板を構成する基板の厚さの比が、4:1〜1:4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。
- 前記補強材の引張強度が光導波路フィルムの引張強度より大きい請求項1〜3のいずれかに記載のフレキシブル光電気混載基板。
- 前記補強材が、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、ガラス繊維強化樹脂、及びカーボン繊維強化樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種から構成される請求項1〜4のいずれかに記載のフレキシブル光電気混載基板。
- 前記補強材の厚さが4〜50μmである請求項1〜5のいずれかに記載のフレキシブル光電気混載基板。
- 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、かつ光電気混載基板のヒンジと接する部分の光導波路フィルム側の少なくとも一部に補強材を配することを特徴とする電子機器。
- 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接合されてなる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、屈曲部の光導波路フィルム側の少なくとも一部に補強材を配することを特徴とする電子機器。
- 前記補強材が少なくともフレキシブル光電気混載基板の屈曲開始点の光導波路フィルム側を補強する請求項7又は8に記載の電子機器。
- 前記補強材の厚さとフレキシブル電気配線基板を構成する基板の厚さの比が、4:1〜1:4である請求項7〜9のいずれかに記載の電子機器。
- 前記補強材の引張強度が光導波路フィルムの引張強度より大きい請求項7〜10のいずれかに記載の電子機器。
- 前記補強材が、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、ガラス繊維強化樹脂、及びカーボン繊維強化樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項7〜11のいずれかに記載の電子機器。
- 前記補強材の厚さが4〜50μmである請求項7〜12のいずれかに記載の電子機器。
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