KR100823321B1 - 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물, 광 도파로 형성용경화성 드라이 필름, 수지 경화물 및 광 도파로 - Google Patents

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Abstract

내열성, 기계적 강도, 투명성이 뛰어나고, 저열팽창, 저전송손실 등의 광 도파로 형성에 필요한 특성을 구비한 수지 경화물을 형성할 수 있는 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 및 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 제공한다. 본 발명은, 1분자 중에 평균 1개 이상의 가수분해성 실릴기와 평균 1개 이상의 에폭시기를 갖는 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A), 및 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 1분자 중에 평균 1개 이상 갖는 수지(B)를 함유하여 이루어지는 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물; 및, 상기 수지 조성물에 의해 형성되는 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 제공한다.
광 도파로, 경화성 수지 조성물, 실란 변성 에폭시 수지

Description

광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물, 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름, 수지 경화물 및 광 도파로{CURABLE RESIN COMPOSITION FOR LIGHT GUIDE FORMATION, CURABLE DRY FILM FOR LIGHT GUIDE FORMATION, CURED RESIN AND LIGHT GUIDE}
본 발명은, 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물, 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름, 수지 경화물 및 광 도파로에 관한 것이다.
최근, 광통신 시스템, 컴퓨터 등에 있어서의 정보처리 대용량화 및 고속화 요구에 대응할 수 있는 광 전송매체로서, 광 도파로(optical waveguides)가 주목되고 있다.
이러한 광 도파로에는, 석영계 도파로(Quartz waveguides)가 대표적이지만, 이는 특수한 제조 장치와 긴 제조 시간을 요구한다는 등의 문제점이 있다.
이러한 석영계 도파로를 대신하여, 상기한 문제가 없는 유기 고분자계 광 도파로가 개발되고 있다. 이것은 세라믹스, 유리, 유리 에폭시 등의 보강재를 함침한 수지 등의 경질재료 기재 표면에, 광 도파로용 수지 조성물을 스핀 코터를 사용 하여 피막 형성한 다음 경화처리 한 것이다.
이러한 유기 고분자계 광 도파로용 수지 조성물을 이용하여 광 도파로를 형성할 경우, 광 도파로 형성에 사용하는 광 도파로용 수지 조성물과 상기 기재 등과의 열팽창 계수가 다르기 때문에, 열처리를 하였을 경우에 열팽창 계수가 큰 유기 고분자계 광 도파로에 크랙(crack)이 발생하거나, 광 도파로와 기재 사이에서 박리가 발생하거나 하여 전송손실이 생긴다. 일본국 공개특허공보 제2002-277664호는 이 광 도파로용 수지 조성물의 열팽창을 개량하기 위하여 무기 입자를 배합한 광 도파로용 수지 조성물을 개시하고 있다.
그러나, 상기 광 도파로용 수지 조성물을 사용하여 광 도파로를 형성했을 경우, 무기 입자와 유기 고분자 재료의 접합성이 나빠서 얻어진 광 도파로의 기계적 강도가 충분하지 않을 뿐만 아니라, 상기 조성물을 드라이 필름에 적용할 수 없기 때문에 용도가 제한된다는 문제도 있다. 또한, 무기 입자가 광을 산란시키기 때문에 투명한 광 도파로를 형성할 수 없다는 문제점과, 유기 고분자 재료 자체의 내열성이 충분하지 않다는 문제점도 있다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
본 발명의 과제는, 무기 입자 등을 사용하지 않고, 내열성, 기계적 강도, 투명성이 뛰어나고, 저열팽창, 저전송손실 등의 광 도파로(光 導波路) 형성에 필요한 특성을 구비한 수지 경화물을 형성할 수 있는 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 및 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 제공하는 것이다.
[발명을 해결하기 위한 수단]
본 발명은, 하기에 나타내는 것과 같은 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물, 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름, 수지 경화물 및 광 도파로를 제공하는 것이다.
1. 1분자 중에 평균 1개 이상의 가수분해성 실릴기(hydrolyzable silyl group)와 평균 1개 이상의 에폭시기를 갖는 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(silane-modified epoxy resin)(A) 및 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 1분자 중에 평균 1개 이상 갖는 수지(B)를 함유하여 이루어진 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물.
2. 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A)가, 수산기 함유 에폭시 수지와 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물의 반응 생성물인 상기 항 1에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물.
3. 수지(B)가, 카르복실기 함유 수지인 상기 항 1에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물.
4. 상기 항 1에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물을 기재에 도포한 후에, 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A) 중의 가수분해성 실릴기가 가수분해반응 및 축합반응에 의해 고분자화 될 수 있는 온도에서 제1단계 가열을 한 다음, 수지(A) 중의 에폭시기와 수지(B) 중의 관능기가 반응할 수 있는 온도에서 제2단계 가열을 하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 형성하기 위한 수지 경화물.
5. 1분자 중에 평균 1개 이상의 가수분해성 실릴기와 평균 1개 이상의 에폭시기를 갖는 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A), 및 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 1분자 중에 평균 1개 이상 갖는 수지(B)를 함유하여 이루어지는 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물에 의해 형성되는 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름.
6. 필름의 연화 온도(softening temperature)가 0~300℃인 상기 항 5에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름.
7. 상기 항 5에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 기재에 첩부(貼付)한 후에, 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A) 중의 가수분해성 실릴기가 가수분해반응 및 축합반응에 의해 고분자화 될 수 있는 온도에서 제1단계 가열을 한 다음, 수지(A) 중의 에폭시기와 수지(B) 중의 관능기가 반응할 수 있는 온도에서 제2단계 가열을 하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 형성하기 위한 수지 경화물.
8. 하부 클래딩층(cladding layer)(I), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들 구성요소 중 적어도 하나가 상기 항 1에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물로 형성되는 광 도파로.
9. 하부 클래딩층(I) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)와의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인 상기 항 8에 기재된 광 도파로.
10. 하부 클래딩층(I), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들 구성요소 중 적어도 하나가 상기 항 5에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름으로 형성되는 광 도파로.
11. 하부 클래딩층(I) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)와의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인 상기 항 10에 기재된 광 도파로.
12. 하부 클래딩층(I), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들 구성요소 중 적어도 하나가 상기 항 4에 기재된 수지 경화물로 형성되는 광 도파로.
13. 하부 클래딩층(I) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)와의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인 상기 항 12에 기재된 광 도파로.
14. 하부 클래딩층(I), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들 구성요소 중 적어도 하나가 상기 항 7에 기재된 수지 경화물로 형성되는 광 도파로.
15. 하부 클래딩층(I) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)와의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인 상기 항 14에 기재된 광 도파로.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물은, 1분자 중에 평균 1개이상의 가수분해성 실릴기와 평균 1개 이상의 에폭시기를 갖는 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A)(이하, 간단히 수지(A)라 하기도 함), 및 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 1분자 중에 평균 1개 이상 갖는 수지(B)(이하, 간단히 수지(B)라 하기도 함)를 함유하여 이루어진다.
가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A)
수지(A)의 수평균 분자량은, 600~200000인 것이 바람직하고, 700~10000인 것이 보다 바람직하다. 수지(A)는, 가수분해성 실릴기를 1분자 중에 평균 1개 이상, 바람직하게는 1분자 중에 평균 2개 이상 갖고, 에폭시기를 1분자 중에 평균 1개 이상, 바람직하게는 1분자 중에 평균 2개 이상 갖는다. 수평균 분자량이 600 미만이면 내열성, 가공성 등이 떨어지고, 200000을 넘으면 투명성, 첩부(貼付)나 도장 등의 작업성이 떨어진다. 가수분해성 실릴기가 1분자 중에 평균 1개 미만이면, 내열성이 떨어진다. 에폭시기가 1분자 중에 평균 1개 미만이면, 내열성, 가공성 등이 떨어진다.
수지(A)는, 예를 들면 수산기 함유 에폭시 수지와 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물을 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
수산기 함유 에폭시 수지
수산기 함유 에폭시 수지는, 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물과 축합반응 할 수 있는 수산기를 함유하는 에폭시 수지라면 특별히 제한되지 않지만, 기계적 성질, 화학적 성질, 전기적 성질, 범용성 등을 고려할 때, 비스페놀 화합물과 에피클로로히드린(epichlorohydrin), β-메틸 에피클로로히드린 등의 할로에폭사이드(haloepoxides)의 반응에 의해 얻어지는 비스페놀형 에폭시 수지가 적합하다.
비스페놀 화합물로는, 페놀과 포름알데히드, 아세트알데히드, 아세톤, 아세토페논, 시클로헥산온, 벤조페논 등의 알데히드류 또는 케톤류의 반응에 의한 것 이외에, 디히드록시페닐설파이드의 과산에 의한 산화, 하이드로퀴논 간의 에테르화반응 등에 의해 얻어지는 것을 들 수 있다.
또한, 상기 수산기 함유 에폭시 수지로는, 2,6-디할로페놀 등의 할로겐화 페놀로부터 유도된 할로겐화 비스페놀형 에폭시 수지, 인 화합물을 화학반응시킨 인 변성 비스페놀형 에폭시 수지 등, 난연성에 특징이 있는 것을 사용할 수도 있다. 비스페놀형 이외의 에폭시 수지로는, 예를 들어 상기 비스페놀형 에폭시 수지를 수소화하여 얻어지는 지환식 에폭시 수지(alicyclic epoxy resins) 이외에, 하기와 같은 공지의 수산기 함유 에폭시 수지 중의 에폭시기 일부에 산, 아민, 페놀류를 반응시켜서 해당 에폭시기를 개환하여 이루어진 수산기 함유 에폭시 수지를 들 수 있다. 공지의 수산기 함유 에폭시 수지로는, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지에 할로에폭사이드(haloepoxides)를 반응시켜서 얻어지는 노볼락형 에폭시 수지; 프탈산(phthalic acid), 다이머산(dimer acid) 등의 다염기산류(polybasic acids) 및 에피클로로히드린을 반응시켜서 얻어지는 글리시딜 에스테르형 에폭시 수지; 디아미노디페닐메탄, 이소시아눌산(isocyanuric acid) 등의 폴리아민류와 에피클로로히드린을 반응시켜서 얻어지는 글리시딜 아민형 에폭시 수지; 올레핀 결합을 과초산(peracetic acid) 등의 과산으로 산화하여 얻어지는 선상 지방족 에폭시 수지 및 지환식 에폭시 수지; 비페놀류와 에피클로로히드린을 반응시켜서 얻어지는 비페닐형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
수산기 함유 에폭시 수지에 있어서, 상기 수산기는 상기 에폭시 수지를 구성하는 모든 분자에 포함되어 있을 필요는 없고, 이들 수지 전체로서 수산기가 포함되어 있으면 된다. 상기와 같은 수산기 함유 에폭시 수지 중에서도, 범용성을 고려하면 비스페놀형 에폭시 수지가 바람직하고, 특히, 비스페놀 화합물로서 비스페놀A를 사용한 비스페놀A형 에폭시 수지가 저렴해서 바람직하다.
바람직한 비스페놀형 에폭시 수지로는, 에폭시 당량이 230~1000 g/eq이고, 수평균 분자량이 460~2000인 것이다. 에폭시 당량이 230 g/eq 미만인 경우에는, 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물과 반응하는 해당 에폭시 수지 중의 수산기가 적어지므로, 얻어지는 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지 중의 수산기를 갖지 않는 에폭시 화합물 비율이 증가하고, 에폭시 수지-실리카 하이브리드 경화물의 열팽창율이 높아져서 바람직하지 못하다. 한편, 에폭시 당량이 1000 g/eq를 넘는 경우에는, 비스페놀형 에폭시 수지 중의 수산기가 많아지고, 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물의 반응에 의한 겔화를 초래하는 경향이 있기 때문에 바람직하지 못하다.
가수분해성 실란 화합물 및 그 축합물
가수분해성 실란 화합물은, 가수분해성 실란기를 함유하는 화합물이다. 상기 가수분해성 실란기에는, 가수분해성기(탄소수 1~3 정도의 저급 알콕시기, 아실 기, 아세톡시기, 부탄옥심기(butanoxime) 등)이 규소 원자에 직접 결합한 기, 히드록시 실릴기 등이 포함된다.
가수분해성 실란 화합물로는, 4관능 규소 구조단위를 갖는 화합물, 3관능 규소 구조단위를 갖는 화합물, 2관능 규소 구조단위를 갖는 화합물을 들 수 있다.
4관능 규소 구조단위를 갖는 화합물로는, 예를 들면 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 디메톡시디에톡시실란, 테트라아세톡시실란 등을 들 수 있다. 또한, 상기 화합물의 축합물도 사용 할 수 있다. 축합물의 축합도는, 2~400이 바람직하고, 3~300이 보다 바람직하다.
3관능 규소 구조단위를 갖는 화합물로는, 예를 들면 트리메톡시메틸실란, 트리메톡시에틸실란, 트리메톡시프로필실란, 트리메톡시부틸실란, 트리메톡시페닐실란, 트리에톡시메틸실란, 트리에톡시에틸실란, 트리에톡시부틸실란, 트리에톡시페닐실란, 트리프로폭시메틸실란, 트리프로폭시프로필실란, 트리프로폭시페닐실란, 트리부톡시페닐실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리스(메톡시에톡시)실란, γ-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, 2-스티릴에틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 화합물의 축합물도 사용할 수 있다. 축합물의 축합도는, 2~400이 바람직하고, 3~300이 보다 바람직하다.
2관능 규소 구조단위를 갖는 화합물로는, 예를 들면 메톡시트리메틸실란, 메톡시트리에틸실란, 메톡시메틸디에틸실란, 에톡시트리메틸실란, 에톡시트리에틸실란, 에톡시트리페닐실란, 프로폭시트리메틸실란, 프로폭시트리프로필실란, 부톡시트리부틸실란, 페녹시트리페닐실란 등의 모노알콕시실란; 디메톡시디메틸실란, 디메톡시디에틸실란, 디메톡시디페닐실란, 디에톡시디메틸실란, 디에톡시디에틸실란, 디에톡시디페닐실란, 디프로폭시디메틸실란, 디프로폭시디에틸실란, 디프로폭시디프로필실란, 디프로폭시디페닐실란, 디부톡시디메틸실란, 디부톡시디에틸실란, 디부톡시디부틸실란, 디부톡시디페닐실란 등의 디알콕시실란을 들 수 있다. 또한, 상기 화합물의 축합물도 사용할 수 있다. 축합물의 축합도는 2~400이 바람직하고, 3~300이 보다 바람직하다.
상기한 4관능 규소 구조단위를 갖는 화합물(축합물도 포함함), 3관능 규소 구조단위를 갖는 화합물(축합물도 포함함), 2관능 규소 구조단위를 갖는 화합물(축합물도 포함함)은, 1종을 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 좋다.
상기한 실란 화합물에 있어서, 테트라알콕시실란, 알킬트리알콕시실란, 및 이들의 축합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 사용하는 것이 축합반응이 빨라서 바람직하다. 특히, 메톡시실란계 화합물은, 가열하면, 가수분해를 거치지 않고 실록산 결합(Si-O-Si)을 형성하여 실리카로 변화하기 때문에, 축합반응에 물을 가할 필요가 없다. 또한, 잔존하는 물에 의해 수지가 백탁하거나, 경화 시의 수축에 의한 깨짐이 생길 염려가 없고, 취급성이 좋다.
수지(A)는, 상기 수산기 함유 에폭시 수지와, 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물을, 예를 들면 탈알코올 반응에 의해 에스테르화 함으로써 제조한다. 수산기 함유 에폭시 수지와 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물의 사용 비율은, 특별히 제한되지 않지만, (가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물의 실리카 환산 중량)/(수산기 함유 에폭시 수지 중량)(중량비)을, 0.01~1.2의 범위로 하는 것이 바람직하다. 단지, 가수분해성 실란기의 당량/수산기 함유 에폭시 수지의 수산기 당량(당량비)이, 1 정도(화학양론적으로 등량 정도)이면, 탈알코올 반응 등의 진행에 의해 용액의 고점도화나 겔화를 초래하기 쉽기 때문에, 수산기 함유 에폭시 수지의 수산기의 당량, 또는 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물의 알콕시기의 당량의 어느 한쪽이 많아지도록, 상기 당량비를 1 미만 또는 1을 넘도록 조정하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 당량비를, 0.8 미만 또는 1.2 이상으로 조정하는 것이 바람직하다.
수지(A)의 제조는, 예를 들면, 상기한 각 성분을 넣고, 가열하여 생성하는 알코올을 증류제거 하면서 에스테르 교환반응을 행한다. 반응온도는 50~130℃ 정도, 바람직하게는 70~110℃이며, 전체 반응시간은 1~15시간 정도이다.
상기 에스테르 교환반응에서는, 반응을 촉진하기 위하여 공지의 에스테르 교환촉매 중 에폭시 환을 개환하지 않는 것을 사용할 수 있다. 이러한 에스테르 교환촉매로는, 예를 들면 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 바륨, 스트론튬, 아연, 알루미늄, 티탄, 코발트, 게르마늄, 주석, 납, 안티몬, 비소, 세륨, 붕소, 카드뮴, 망간과 같은 금속이나, 이들의 산화물, 유기산염, 할로겐화물(halogenide), 알콕시드 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 유기주석, 유기산주석이 바람직하고, 디부틸틴 디라우레이트(dibutyltin dilaurate)가 보다 바람직하다.
상기 반응은, 용제 중에서 행할 수도 있다. 용제로는, 수산기 함유 에폭시 수지와 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물을 용해하는 유기용제라면 특별한 제한은 없다. 이러한 유기용제로는, 예를 들면 디메틸포름아미드, 디메틸 아세트아미드, 테트라히드로푸란, 메틸에틸케톤 등의 비프로톤성 극성용매를 사용하는 것이 바람직하다.
이렇게 해서 얻어진 수지(A)는, 수산기 함유 에폭시 수지 중의 수산기가 실란 변성된 에폭시 수지를 주성분으로 하지만, 상기 수지(A) 중에는 미반응 수산기 함유 에폭시 수지나 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물을 함유하고 있어도 된다. 또, 미반응의 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물은, 가수분해, 중축합에 의해 실리카로 전환될 수 있다.
수지(B)
수지(B)는, 상기 수지(A)가 갖는 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 1분자 중에 평균 1개 이상 갖는 수지라면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 에폭시 수지용 경화제로 사용되고 있는 것을 들 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면 카르복실기 함유 비닐계 중합체, 카르복실기 함유 폴리에스테르계 수지 등의 카르복실산 수지, 아디프산, (무수)트리메리트산 등의 폴리카르본산 화합물, 디시안디아미드 등의 아미드 화합물, 아디프산 디히드라지드 등의 카르복실산 디히드라지드 화합물, 이미다졸린 화합물, 이미다졸 화합물, 페놀수지 등의 에폭시용 가교제를 들 수 있다.
상기한 것 중에서도, 카르복실기 함유 비닐계 중합체, 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지가 바람직하다. 구체적으로는, 카르복실기 함유 중합성 단량체와 필요에 따라 기타의 중합성 단량체를 공중합시켜서 얻어진 카르복실기를 1분자 중에 평균 1개 이상 함유하는 것을 사용할 수 있다.
카르복실기 함유 중합성 단량체는, 1분자 중에 카르복실기와 중합성 불포화결합을 갖는 화합물이며, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 이타콘산, 크로톤산 등을 들 수 있다.
그 밖의 중합성 단량체는, 카르복실기 함유 중합성 단량체와 공중합 가능한, 1분자 중에 중합성 불포화 결합을 갖는 화합물이며, 예를 들면 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 아크릴산데실 등의 (메타)아크릴산의 탄소 원자수 1~24개인 알킬 또는 시클로알킬 에스테르; 스티렌, 비닐 톨루엔, 프로피온산 비닐, α-메틸스티렌, 초산 비닐, (메타)아크릴로니트릴, 비닐 프로피오네이트, 비닐 피발레이트(vinyl pivalate), 베오바 모노머(Veova monomers)(Shell Chemical Co.) 등의 비닐 단량체; 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴산의 탄소 원자수 1~8개인 히드록시알킬에스테르 등을 들 수 있다.
상기 아크릴 수지 또는 비닐 수지는, 5000~40000 범위 내의 수평균 분자량을 가질 수 있다.
카르복실기 함유 폴리에스테르 수지로는, 예를 들면 다가 알코올과 다염기산을 에스테르화 반응시켜서 이루어지는 폴리에스테르 수지를 들 수 있다.
다가 알코올은 1분자 중에 2개 이상의 알코올성 수산기를 갖는 화합물이며, 예를 들면 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부탄 디올, 펜탄 디올, 2,2-디메틸프로판디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨 등을 들 수 있다. 다염기산은 1분자 중에 2개 이상의 카르복실기를 갖는 화합물이며, 예를 들면 프탈산, 이소프탈산, 테트라히드로 프탈산, 헥사히드로 프탈산, 말레인산, 숙신산(succinic acid), 아디프산, 세바신산(sebacic acid), 트리멜리트산, 피로멜리트산, 이들의 무수물 등을 들 수 있다. 또한, 이들 다가 알코올과 다염기산의 에스테르화 반응에 있어서, 필요에 따라, 알코올 성분의 일부로서 1가 알코올, 산성분의 일부로서 벤조산이나 t-부틸 벤조산 등의 1염기산을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지에는, 피마자유(castor oil), 동유(tung oil), 홍화유(safflower oil), 대두유(soybean oil), 아마씨유(flaxseed oil), 톨유(tall oil), 야자유(coconut oil) 등의 유성분 또는 그들의 지방산으로 변성된 폴리에스테르 수지도 포함된다. 이들 폴리에스테르 수지는, 500~10000 범위 내의 수평균 분자량을 가질 수 있다. 폴리에스테르 수지는 카르복실기를 1분자 중에 평균 1개 이상 함유하는 것을 사용할 수 있다.
상기한 수지(A)와 수지(B)의 배합 비율은, 양자의 총합계량(수지 고형분) 기준으로, 수지(A)가 바람직하게는 95~5 중량%, 더 바람직하게는 80~50 중량%이며, 수지(B)가 바람직하게는 5~95 중량%, 더 바람직하게는 20~50 중량%이다.
수지(A)가 5 중량% 미만이면 내열성이 떨어지고, 95 중량%를 넘으면 가공성, 기계적 성질 등이 떨어진다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물에는, 수지(A) 및 수지(B) 이외에, 수지(A) 이외의 에폭시 수지를 필요에 따라 배합할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 비스페놀형 에폭시 수지; 오르토크레졸 노볼락형 에폭시 수지(orthocresol novolac-type epoxy resins), 페놀 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 프탈산, 다이머산 등의 다염기산과 에피클로로히드린을 반응시켜서 얻어지는 글리시딜 에스테르형 에폭시 수지; 디아미노디페닐메탄, 이소시아누르산(isocyanuric acid) 등의 폴리아민류와 에피클로로히드린을 반응시켜서 얻어지는 글리시딜 아민형 에폭시 수지; 올레핀 결합을 과초산 등의 과산으로 산화하여 얻어지는 선상 지방족 에폭시 수지 및 지환식 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
기타, 필요에 따라, 예를 들면 충전재, 착색제, 레벨링제, 내열 안정제, 변색 방지제, 산화 방지제, 유기용제, 이형제, 표면 처리제, 난연제, 점도 조절제, 가소제, 항균제, 방곰팡이제(mildew-proofing agents), 소포제, 커플링제 등을 배합해도 좋다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물은, 상기한 수지(A) 및 수지(B)를 물이나 유기용제 등의 용매에 용해 또는 분산시켜서 액체상태로 사용할 수 있다. 유기용제로는, 예를 들면 케톤, 에스테르, 에테르, 셀로솔브, 방향족 탄화수소, 알코올, 할로겐화 탄화수소, 케톤계 유기용제, 방향족계 유기용제, 지방족계 유기용제, 또는 이들의 2종 이상의 혼합 유기용제를 사용할 수 있다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물을 기재에 도포한 후에, 수지(A) 중의 가수분해성 실릴기가 가수분해반응 및 축합반응에 의해 고분자화 될 수 있는 온도에서 제1단계 가열을 한 다음, 수지(A) 중의 에폭시기와 수지(B) 중의 관능기가 반응할 수 있는 온도에서 제2단계 가열을 하여, 광 도파로를 형성하기에 적합한 수지 경화물을 얻을 수 있다.
상기한 제1단계 가열 온도는, 바람직하게는 60~140℃, 더 바람직하게는 70~140℃ 범위이다. 60℃ 미만에서는, 가수분해성 실릴기에 의한 가수분해반응 및 축합반응이 일어나기 어렵고, 실리카 성분의 생성이 어려워지기 때문에 수지 경화물의 내열성이 떨어진다. 140℃를 넘으면, 가수분해와 동시에 수지(A)의 에폭시 경화 반응이 일어나고, 가수분해에 의해 생긴 메탄올 등이 기포가 되어서 잔존하기 때문에, 수지 경화물의 내열성, 투명성 등이 떨어진다.
상기한 제2단계 가열 온도는, 수지의 종류, 배합 비율 등에 의해 변하지만, 바람직하게는 140℃를 넘는 온도이다. 140℃ 이하에서는, 수지(A)와 수지(B)의 반응이 일어나기 어려워진다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름은, 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물에 의해 형성되는 필름이다. 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물을 베이스 필름상에 도장 또는 인쇄를 한 다음 용매를 제거함으로써, 상기 베이스 필름 표면상에 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름이 형성된 적층체를 얻을 수 있다. 가열 및/또는 압착에 의해 상기 적층체를 기재에 첩부시킨 다음, 베이스 필름을 박리하면, 기재 표면상에 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 적층할 수가 있고, 상기 적층체로부터 베이스 필름을 박리한 나머지의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 가열 및/또는 압착에 의해 기재에 첩부할 수도 있다.
상기 베이스 필름으로는, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 아라미드(aramid), 켑톤(kapton), 폴리메틸펜텐(polymethylpentene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 필름을 사용할 수 있지만, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 사용하는 것이, 비용 및 드라이 필름의 양호한 특성을 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다. 베이스 필름의 막 두께는, 1㎛ ~ 10 mm인 것이 바람직하고, 1㎛ ~ 1 mm인 것이 보다 바람직하다.
베이스 필름상에 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물을 도장 또는 인쇄하는 방법으로는, 예를 들면 롤러법, 스프레이법, 실크스크린법 등을 들 수 있다. 드라이 필름의 막 두께는, 제조되는 광 도파로에 따라, 적절히 선택하면 좋지만, 1㎛ ~ 2 mm인 것이 바람직하고, 1㎛ ~ 1mm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름의 연화 온도는, 0~300℃인 것이 바람직하고, 10~250℃인 것이 보다 바람직하다. 드라이 필름의 연화 온도가 0℃ 미만이면 첩부하기 쉬어지므로 감는(winding) 등의 취급이 곤란해질 우려가 있다. 또한, 일반적으로 드라이 필름을 기재에 첩부하는 때에는 드라이 필름을 가열하여 첩부하지만, 이 가열에 의해 드라이 필름이 연화되어 끈적거림이 생기기 때문에 첩부 작업이 현저히 곤란해지거나, 첩부 후에 기포가 생길 우려가 있다. 드라이 필름의 연화 온도가 300℃를 넘으면 첩부가 곤란해질 우려가 있다. 또한, 광 도파로를 형성할 때에, 코어부 및 하부 클래딩층의 표면에 이 드라이 필름(상부 클래딩층)을 가열 및/또는 압착에 의해 첩부할 경우, 코어부의 볼록부와 상부 클래딩층 사이에 빈틈이 생겨서 전송특성이 떨어질 우려가 있다.
본 명세서에 있어서, 연화 온도는, 열기계 분석장치(thermomechanical analyzer)를 사용하여 두께 1 mm인 시트의 열변형 거동(thermal deformation behavior)에 의해 측정한 값이다. 즉, 시트 상에 석영제 침(quartz needle)을 놓아 하중 49 g을 걸고, 5℃/분으로 승온해 가면서, 바늘이 0.635 mm 침입한 온도를 연화 온도로 하였다. 열기계 분석장치로는, 예를 들면 듀퐁사에서 시판되고 있는 장치를 사용할 수 있다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 기재에 첩부한 후에, 수지(A) 중의 가수분해성 실릴기가 가수분해반응 및 축합반응에 의해 고분자화 될 수 있는 온도에서 제1단계 가열(예를 들면, 상기한 온도)을 한 다음, 수지(A) 중의 에폭시기와 수지(B) 중의 관능기가 반응할 수 있는 온도에서 제2단계 가열(예를 들면, 상기한 온도)을 하여, 광 도파로를 형성하기에 적합한 수지 경화물을 얻을 수 있다.
본 발명의 광 도파로는, 하부 클래딩층(Ⅰ), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들 구성요소 중 적어도 하나가 상기한 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 또는 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름으로 형성된 것이다.
본 발명의 광 도파로 에 있어서, 하부 클래딩층(Ⅰ), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)의 전부를, 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물로 형성할 수도 있고, 또한 전부를 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름으로 형성 할 수도 있다. 또한, 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물과 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 조합시켜서 형성할 수도 있다. 또한, 공지의 광 도파로 형성용 조성물이나 드라이 필름을 일부 조합하여 형성할 수도 있다.
이하, 하부 클래딩층(Ⅰ), 코어부(Ⅱ), 상부 클래딩층(Ⅲ)에 관하여 설명한다.
하부 클래딩층 (Ⅰ)
하부 클래딩층(Ⅰ)은, 예를 들면 열가소성 수지, 경화성 수지 등의 수지를 포함하는 공지의 조성물에 의해 형성되어도 좋지만, 특히 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 또는 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
열가소성 수지로는, 예를 들면 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 실록산(siloxane)계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리우레탄계 수지, 옥세탄계 수지(oxetane resins), 폴리에테르술폰계 수지(polyethersulfone resins), 폴리페닐설파이드계 수지(polyphenylsulfide resins), 폴리에테르이미드계 수지(polyetherimide resins), 폴리설폰계 수지(polysulfone resins), 폴리에테르 케톤계 수지(polyether ketone resins), 폴리아미드계 수지(polyamide resins), 폴리에틸렌계 수지(polyethylene resins), 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지(polyethylene terephthalate resins), 페놀 노볼락계 수지(phenol novolac resins), 에틸렌-비닐 알코올 코폴리머(ethylene-vinyl alcohol copolymers), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머, 폴리스티렌계 수지(polystyrene resins), 불소계 수지(fluororesins), 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지(polybutylene terephthalate resins), 폴리아세탈계 수지(polyacetal resins), 폴리에테르니트릴계 수지(polyethernitrile resins), 폴리아미드계 수지(polyamide resins), 올레핀-말레이미드계 코폴리머(olefin-maleimide copolymers), 아라미드계 수지(aramid resins), 액정 폴리머(liquid crystal polymers), 폴리에테르 케톤계 수지, 시아네이트계 수지 등을 들 수 있다.
경화성 수지로는, 열경화성 수지, 상온 경화성 수지, 활성 에너지선 경화성 수지 등을 들 수 있다.
열경화성 수지로는, 본 발명의 수지 조성물 이외의 공지의 것, 예를 들면 열반응성 관능기를 갖는 기본 수지와, 상기 관능기와 반응하는 관능기를 갖는 경화제를 병용할 수 있다. 또한, N-메틸올기(N-methylol groups), N-알콕시 메틸올기 등을 갖는 자기 가교성 수지 등을 사용할 수 있다.
열반응성 관능기와 이것과 반응하는 관능기의 조합으로는, 예를 들면 카르복실기와 에폭시기(옥시란기), 카르본산 무수물과 에폭시기(옥시란기), 아미노기와 에폭시기(옥시란기), 카르복실기와 수산기, 카르본산 무수물과 수산기, 블록화 이소시아네이트기와 수산기, 이소시아네이트기와 아미노기 등을 들 수 있다.
상온 경화성 수지로는, 예를 들면 산화 경화성 불포화 수지, 이소시아네이트 경화성 수지 등을 들 수 있다.
활성 에너지선 경화성 수지로는, 분자 중에 2개 이상의 개환 중합가능한 관능기 함유 화합물을 필수성분으로 하고, 필요에 따라 활성 에너지선 중합 개시제를 병용하는 것; 중합성 불포화 화합물, 불포화 수지 등에 필요에 따라 활성 에너지선중합 개시제를 병용하는 것 등을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 활성 에너지선 경화성 수지로서, 하기하는 네거티브형 감활성 에너지선성 수지 조성물(negative-type active energy ray-sensitive resin compositions)로 사용하는 것과 같은 것을 사용할 수 있다. 활성 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화할 경우에는, 피막 전면에 활성 에너지선을 조사한다.
상기 공지의 수지 조성물 또는 본 발명의 수지 조성물을 유기용제나 물 등의 용매에 용해 또는 분산시킨 액체를, 광 도파로용 기재상에 도장, 인쇄한 다음, 용매를 제거함으로써, 하부 클래딩층(Ⅰ)을 형성할 수 있다. 또한, 용매를 제거한 다음, 또는 용매를 제거함과 동시에, 필요에 따라 활성 에너지선을 조사하거나 가열함으로써 도포막을 경화하거나 건조할 수 있다.
또한, 상기 공지의 수지 조성물 또는 본 발명의 수지 조성물을 유기용제나 물 등의 용매에 용해 또는 분산시킨 액체를, 베이스 필름상에 도장, 인쇄한 다음 용매를 제거함으로써, 베이스 필름 표면에 드라이 필름층을 형성할 수 있다. 이어서, 베이스 필름을 박리하고, 드라이 필름을 광 도파로용 기재에 가열 및/또는 압착에 의해 첩부시켜서 하부 클래딩층(Ⅰ)을 형성할 수 있다. 또한, 베이스 필름 표면에 드라이 필름층이 형성된 적층 필름을, 광 도파로용 기재에 가열 및/또는 압착으로 첩부한 다음, 베이스 필름을 박리하여, 광 도파로용 기재 표면에 하부 클래딩층(I)을 형성할 수도 있다.
드라이 필름층은, 광 도파로용 기재 표면에 첩부된 후, 필요에 따라 활성 에너지선 조사, 가열 등에 의해 경화시켜 하부 클래딩층(Ⅰ)을 형성할 수 있다.
하부 클래딩층(Ⅰ)을 형성하는 방법으로서, 특히 드라이 필름을 사용하여 형성하는 것이 환경보전, 안전성, 작업성 등의 점에서 바람직하다.
또한, 하부 클래딩층(Ⅰ)으로서, 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 또는 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 경화시킨 것이, 내구성, 내열성, 가공성, 광전송 특성의 점에서 바람직하다.
코어부 (Ⅱ)
코어부(Ⅱ)는, 하부 클래딩층(Ⅰ) 표면의 일부에 형성된다.
코어부(Ⅱ)의 형성에는, 열가소성 수지 조성물, 네거티브형 감활성 에너지선성 수지 조성물, 포지티브형 감활성 에너지선성 수지 조성물 등의 공지의 수지 조성물을 사용할 수 있다. 네거티브형 감활성 에너지선성 수지 조성물, 포지티브형 감활성 에너지선성 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지 조성물로는, 상기 하부 클래딩층을 형성하는 것과 같은 것을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 또는 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 이용하여 코어부를 형성할 수도 있다.
네거티브형 감활성 에너지선성 수지 조성물은, 상기 조성물로부터 형성되는 피막이, 자외선, 가시광선, 열선 등의 에너지선 조사로 경화됨으로써 현상액에 불용성이 되고, 그것에 의해 코어부를 형성할 수 있는 것이며, 공지의 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 분자 중에 2개 이상의 개환 중합 가능한 관능기를 함유하는 화합물을 필수성분으로 하고, 필요에 따라 활성 에너지선 중합 개시제를 함유하는 수성 또는 유기용제형 조성물; 중합성 불포화 화합물, 불포화 수지 등 및 필요에 따라 활성 에너지선 중합 개시제를 함유하는 수성 또는 유기용제형 조성물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
포지티브형 감활성 에너지선성 수지 조성물로는, 상기 조성물로부터 형성되는 피막이, 자외선, 가시광선, 열선 등의 에너지선이 조사된 피막 부분이 분해되어, 현상액에 대한 용해성이 변화됨으로써, 코어부를 형성할 수 있는 수성 또는 유기용제형 조성물이면, 공지의 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다.
포지티브형 감에너지선성 수지 조성물로는, 예를 들면 이온 형성기를 갖는 아크릴 수지 등의 기본수지에 퀴논디아지드설폰산류(quinonediazidesulfonic acid)를 설포네이트 결합으로 결합시킨 수지를 주성분으로 하는 조성물을 들 수 있다. 이러한 조성물은, 일본국 공개특허공보 제61-206293호, 일본국 공개특허공보 제7-133449호 등에 기재되어 있다. 이 조성물은, 조사광에 의해 퀴논디아지드기가 광분해되어, 케텐(ketene)을 경유하여 인덴카르복실산(indenecarboxylic acid)을 형성하는 반응을 이용한 나프토퀴논디아지드 감광계 조성물(naphthoquinonediazide photosensitive compositions)이다.
또한, 포지티브형 감에너지선성 수지 조성물로서, 예를 들면 가열에 의해 알칼리성 현상액 및 산성 현상액에 대하여 불용성인 가교 피막을 형성한 후, 광선을 조사하여 산기를 발생하는 광산 발생제(Photoacid generators)에 의해 가교구조가 절단되어 조사부가 알칼리성 현상액 또는 산성 현상액에 대하여 가용성이 되는 메커니즘을 이용한 포지티브형 감광성 조성물을 들 수 있다. 이러한 조성물은, 일본국 공개특허공보 제6-295064호, 공개특허공보 제6-308733호, 공개특허공보 제6-313134호, 공개특허공보 제6-313135호, 공개특허공보 제6-313136호, 공개특허공보 제7-146552호 등에 기재되어 있다.
광산 발생제는, 빛에 노출됨으로써 산을 발생하는 화합물이며, 이 발생한 산을 촉매로 하여 수지를 분해시키는 것으로서, 종래부터 공지된 것을 사용할 수 있다.
포지티브형 감열성 수지 조성물로는, 공지의 것, 예를 들면, 감열용 수지, 에테르 결합 함유 올레핀성 불포화 화합물 및 열산 발생제를 함유하여 이루어지는 수지 조성물을 사용할 수 있다. 이러한 조성물로는, 예를 들면 일본국 공개특허공보 제12-187326호에 기재된 것을 들 수 있다.
상기 수지 조성물을 사용하여 코어부(Ⅱ)를 형성하기 위해서는, 상기 조성물을 유기용제, 물 등의 용매에 용해 또는 분산시킨 액체를, 하부 클래딩층(Ⅰ) 표면에, 도장, 인쇄를 하고, 용매를 제거하여 조성물 피막을 형성한다. 이어서, 코어부 패턴을 형성하도록, 피막상에 활성 에너지선을 조사한 다음, 네거티브형 활성 에너지선 수지 조성물을 사용했을 경우에는 비조사 부분을, 한편, 포지티브형 활성 에너지선 수지 조성물을 사용했을 경우에는 조사 부분을, 현상에 의해 제거함으로써, 코어부(Ⅱ)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 수지 조성물을 유기용제, 물 등의 용매에 용해 또는 분산시킨 액체를, 베이스 필름에 도장, 인쇄한 다음 용매를 제거함으로써, 베이스 필름 표면에 드라이 필름층을 형성시킨다. 이어서, 베이스 필름을 박리하고, 드라이 필름을 하부 클래딩층(Ⅰ) 상에, 가열 및/또는 압착하여 첩부시켜 조성물 피막을 형성할 수 있다. 또한, 베이스 필름 표면에 드라이 필름층이 형성된 적층 필름을, 하부 클래딩층(Ⅰ) 상에 가열 및/또는 압착하여 첩부시킨 다음, 베이스 필름을 박리하여 하부 클래딩층(Ⅰ) 상에 조성물 피막을 형성할 수도 있다.
이어서, 조성물 피막의 표면에 코어부 패턴이 형성되도록 활성 에너지선을 조사하고, 네거티브형 활성 에너지선 수지 조성물을 사용했을 경우에는 비조사 부분을, 한편, 포지티브형 활성 에너지선 수지 조성물을 사용했을 경우에는 조사 부분을, 현상에 의해 제거함으로써, 코어부(Ⅱ)를 형성할 수 있다.
상부 클래딩층 (Ⅲ)
상부 클래딩층(Ⅲ)은, 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 코어부(Ⅱ)의 표면에 경화성 수지 조성물 또는 드라이 필름을 사용하여 형성시킨다.
상부 클래딩층(Ⅲ)은, 예를 들면 열가소성 수지, 경화성 수지 등의 수지를 포함하는 공지의 조성물에 의해 형성되어도 좋지만, 특히 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 또는 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상부 클래딩층(Ⅲ)을 형성하는 수지 조성물 또는 드라이 필름으로는, 하부 클래딩층(Ⅰ)에 기재한 것과 같은 것을 들 수 있다.
상부 클래딩층(Ⅲ)을 드라이 필름을 이용하여 형성하기 위해서는, 다음과 같이 한다. 즉, 상기 공지의 수지 조성물 또는 본 발명의 수지 조성물을 유기용제나 물 등의 용매에 용해 또는 분산시킨 액체를, 베이스 필름상에 도장, 인쇄한 다음, 용매를 제거함으로써, 베이스 필름 표면에 드라이 필름층을 형성시킨다. 이어서, 베이스 필름을 박리하고, 드라이 필름을 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 코어부(Ⅱ)의 표면에 가열 및/또는 압착에 의해 첩부시켜서 상부 클래딩층(Ⅲ)을 형성한다. 또한, 베이스 필름 표면에 드라이 필름층이 형성된 적층 필름을, 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 코어부(Ⅱ)의 표면에 가열 및/또는 압착하여 첩부시킨 다음, 베이스 필름을 박리하여 상부 클래딩층(Ⅲ)을 형성할 수도 있다.
형성된 상부 클래딩층(Ⅲ)은, 필요에 따라 추가적으로 활성 에너지선 조사, 가열 등에 의해, 경화 또는 건조해도 된다.
상부 클래딩층(Ⅲ)은, 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 코어부(Ⅱ)의 표면에 첩부되기 전의 드라이 필름으로서, 연화 온도가 0~300℃인 것이 바람직하고, 10~250℃인 것이 보다 바람직하다. 드라이 필름의 연화 온도가 상기 범위에 못 미치면, 드라이 필름을 첩부할 때의 가열에 의해 드라이 필름이 연화되고 끈적거리기 때문에, 첩부 작업이 현저히 곤란해지거나, 첩부 후에 기포가 생길 우려가 있다. 한편, 상기 범위를 넘으면, 드라이 필름의 첩부가 곤란하게 될 우려가 있다.
또한, 상부 클래딩층(Ⅲ)을 형성하는 드라이 필름의 연화 온도는, 코어부(Ⅱ)의 연화 온도보다 낮은 것이 바람직하고, 특히 10℃ 이상 낮은 것이 바람직하다.
드라이 필름을 조제하기 위한 베이스 필름으로는, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아라미드, 켑톤, 폴리메틸펜텐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 필름을 사용할 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 사용하는 것이, 비용 및 드라이 필름의 양호한 특성을 얻는다는 점에서 바람직하다. 베이스 필름의 막 두께는, 1㎛ ~ 10mm인 것이 바람직하고, 1㎛ ~ 1mm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 광 도파로에 있어서, 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)와의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인 것이 바람직하다.
여기에서, 본 명세서에 있어서, 비굴절율 차이는, 하기 수학식 (1)로 정의된다.
비굴절율 차이(%) = [(n1-n2)/n2]×100
식 중, n1은 코어부(Ⅱ)의 굴절율이며, n2는 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층의 굴절율이다. 이들 굴절율은 아베 굴절율계(Abbe refractometer)를 이용하여 파장 850 nm의 빛으로 측정한 값이다.
상기 비굴절율 차이라고 하기 위해서는, 코어부(Ⅱ)의 굴절율은 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)의 어느 쪽 굴절율보다도 클 것이 요구된다.
본 발명의 광 도파로에 있어서는, 보통, 파장 400~1,700 nm의 빛에 대하여, 코어부(Ⅱ)의 굴절율을 1.420~1.650의 범위 내의 값으로 하는 동시에, 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)의 굴절율을 각각 1.400~1.648의 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다. 굴절율의 조정은, 사용하는 수지, 첨가제 및 이들의 배합량 등을 적당하게 선택함으로써 조정할 수 있다.
본 발명의 광 도파로에 있어서, 하부 클래딩층(Ⅰ), 상부 클래딩층(Ⅲ), 및 코어부(Ⅱ)의 두께는, 각각 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 하부 클래딩층(Ⅰ)의 두께를 1~200 ㎛, 코어부(Ⅱ)의 두께를 1~200 ㎛, 상부 클래딩층(Ⅲ)의 두께를 1~200 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한 코어부(Ⅱ)의 폭도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 1~200 ㎛로 하는 것이 바람직하다.
광 도파로의 제조방법
본 발명의 광 도파로 제조 방법에 있어서는, 예를 들면 광 도파로용 기재상에, 하부 클래딩층(Ⅰ)을 형성한 다음, 상기 하부 클래딩층(Ⅰ) 표면에 코어부(Ⅱ)를 형성한 후, 상기 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상기 코어부(Ⅱ)의 표면에 드라이 필름을 가열 및/또는 압착에 의해 첩부하여 상부 클래딩층(Ⅲ)을 형성한다.
상기 기재로는, 예를 들면 실리콘 기판, 석영 기판, 폴리이미드 기판, PET 기판, 액정 폴리머 기판, 동박(copper foil), 동박 적층판(copper clad laminates), 회로형성 기판 등을 들 수 있다.
상부 클래딩층(Ⅲ)을 형성할 경우, 코어부(Ⅱ) 및 하부 클래딩층(Ⅰ)의 표면과, 베이스 필름상의 드라이 필름의 면이 접하도록 포개고, 상기 드라이 필름의 연화 온도보다도 10℃ 이상 높은 온도에서, 상압 열 롤 압착법(atmospheric-pressure hot roll bonding), 진공 열 롤 압착법(vacuum hot roll bonding), 진공 열 프레스 압착법(vacuum hot press bonding) 등의 압착 방법에 의해, 적당한 열과 압력을 베이스 필름 표면에 가하고, 그리고 베이스 필름을 드라이 필름으로부터 박리하고, 드라이 필름을 코어부(Ⅱ) 및 하부 클래딩층(Ⅰ)에 전사(transfer)함으로써, 코어부(Ⅱ) 및 하부 클래딩층(Ⅰ)의 표면에 상부 클래딩층을 형성할 수 있다.
형성된 상부 클래딩층(Ⅲ)은, 경화성 수지 조성물을 사용했을 경우에는 가열하거나 활성 에너지선을 조사하여 경화시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물을 사용했을 경우에는, 상기 제1단계 가열 및 제2단계 가열에 의해 경화시킬 수 있다. 제1단계 가열에 의해, 가수분해성 실란 화합물에 의한 고분자화물(유기용제에 불용성인 겔)이 수지(A) 성분과 화학결합하고, 졸-겔 상태로서 존재한다. 이어서, 제2단계 가열에 의해, 수지(A) 중의 에폭시기와 수지(B) 중의 관능기가 반응하여 수지 경화물을 얻을 수 있다.
본 명세서에 있어서, 활성 에너지선으로는, 가시광선, 자외선, 적외선, 엑스레이, α-선, β-선, γ-선을 사용할 수 있다. 조사장치로는, 예를 들면 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 메탈할라이드 램프, 엑시머 램프(excimer lamp) 등을 사용하는 것이 바람직하다. 조사량은, 특별히 제한되지 않는다. 파장 200~440 nm, 조도 1~500 mW/cm2의 자외선을, 조사량이 10~5,000 mJ/cm2이 되도록 조사하여 빛에 노출시키는 것이 바람직하다.
이하, 제조예, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
[제조예 1] 실란 변성 에폭시 수지(A-1)의 제조
비스페놀A형 에폭시 수지(에폭시 당량 475 g/eq, 도토화성사제, 상품명 「에포토토 YD-011(Epotohto YD-011)」) 850 g 및 디메틸포름아미드 850 g을 혼합하여 90℃에서 용해했다. 또한, 테트라메톡시실란 축합물(다마화학(주)제, 상품명 「메틸 실리케이트 51(Methyl Silicate 51)」) 419.4 g 및 촉매로서 디부틸틴 디라우레이트(dibutyltin dilaurate) 2 g을 가하고, 90℃에서 5시간 반응시켜서 실란 변성 에폭시 수지(A-1)를 얻었다. 준비 시의 (가수분해성 메톡시실란의 실리카 환산 중량/에폭시 수지 중량) = 0.25이며, (가수분해성 메톡시실란의 메톡시기 당량/에폭시 수지의 수산기 당량) = 4.6이었다.
[제조예 2] 실란 변성 에폭시 수지(A-2)의 제조
비스페놀A형 에폭시 수지(에폭시 당량 475 g/eq, 도토화성사제, 상품명 「에포토토 YD-011」) 800 g 및 디메틸포름아미드 800 g을 혼합하여 90℃에서 용해하였다. 또한, 테트라메톡시실란 축합물(다마화학(주)제, 상품명 「메틸 실리케이트 51」) 523.5 g 및 촉매로서 디부틸틴 디라우레이트 2 g을 가하여 90℃에서 5시간 반응시켜서 실란 변성 에폭시 수지(A-2)를 얻었다. 준비 시의 (가수분해성 메톡시실란의 실리카 환산 중량/에폭시 수지 중량) = 0.33이며, (가수분해성 메톡시실란의 메톡시기 당량/에폭시 수지의 수산기 당량) = 6.1이었다.
[제조예 3] 폴리카르본산 수지(B-1)의 제조
아크릴산 72 g, 메틸메타트릴레이트 518 g 및 에틸메타크릴레이트 418 g을, 톨루엔 용매에서 아조비스발레로니트릴 개시제(azobisvaleronitrile initiator)의 존재 하에 래디칼 중합하여, 평균 분자량 5000인 폴리카르본산 수지(B-1)를 얻었 다.
[제조예 4] 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-1)의 제조
실란 변성 에폭시 수지(A-1) 500 g(고형분) 및 폴리카르본산 수지(B-1) 500 g(고형분)을 배합하여, 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-1)을 얻었다.
[제조예 5] 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-2)의 제조
실란 변성 에폭시 수지(A-2) 500 g(고형분) 및 폴리카르본산 수지(B-1) 500 g(고형분)을 배합하여, 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-2)을 얻었다.
[제조예 6] 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-3)의 제조
광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-1)을, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(막 두께 25 ㎛) 상에, 나이프 에지 코터(knife edge coater)로 도포한 다음, 80℃에서 30분 건조하여 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-3)을 얻었다.
[제조예 7] 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-4)의 제조
광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-2)을, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(막 두께 25 ㎛) 상에, 나이프 에지 코터로 도포한 다음, 80℃에서 30분 건조하여 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-4)을 얻었다.
[제조예 8] 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-5)의 제조
비스페놀A형 에폭시 수지(에폭시 당량 475 g/eq, 도토화성사제, 상품명 「에포토토 YD-011」) 750 g(고형분) 및 폴리카르본산 수지(B-1) 250 g(고형분)을 배합하여 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물을 얻었다. 이어서, 이 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물을 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(막 두께 25 ㎛) 상에, 나이프 에지 코터로 도포한 다음, 80℃에서 30분 건조하여 비교용 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-5)을 얻었다.
[제조예 9] 광경화성 수지 조성물(D-1)의 제조
메틸에틸케톤 용매에, 디메틸올 부탄산 39.8 g, 네오펜틸 글리콜 13.5 g, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 46.7 g, 및 반응 촉매로서 디부틸틴 디라우레이트 500 ppm을 첨가하고, 75℃에서 12시간 반응시켜서 카르복실기 함유 우레탄 화합물을 얻었다. 이어서, 이 카르복실기 함유 우레탄 화합물 61.5 g, 아로닉스 8100(도아합성 주식회사제, 상품명) 12.3 g, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 6.1 g, 에피코트 EP-828EL(제팬에폭시레진 주식회사제, 상품명) 19.5 g, 및 일가큐어 907(치바스페셜리티 케미칼즈사제, 상품명) 0.6 g을, 메틸에틸케톤 용매에 첨가·혼합하여, 균일한 용액의 광경화성 수지 조성물(D-1)을 얻었다.
[제조예 10] 광 경화성 드라이 필름(D-2)의 제조
광경화성 수지 조성물(D-1)을, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(막 두께 25 ㎛) 상에, 나이프 에지 코너로 도포한 후, 80℃에서 30분 건조하여 광경화성 드라이 필름(D-2)을 얻었다.
[실시예 1] 광 도파로의 제조
(1) 하부 클래딩층의 형성
광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-1)을, 실리콘 기판의 표면상에 스핀 코트법으로 도포하고, 150℃에서 30분 동안 가열하여, 두께 40 ㎛의 하부 클래딩층을 형성했다.
(2) 코어부의 형성
이어서, 광경화성 수지 조성물(D-1)을, 상기 하부 클래딩층 상에 스핀 코트법으로 도포하고, 80℃에서 30분간 건조시켰다. 그런 다음, 폭 30 ㎛의 라인상 패턴을 갖는 포토마스크(photomask)를 통하여 파장 365 nm, 조도 10 mW/cm2인 자외선을 100초 동안 조사하여 경화시켰다. 이렇게 자외선을 조사한 수지 조성물층을 가진 기판을, 1.8 중량% 테트라메틸암모니움 히드록시드(tetramethylammonium hydroxide) 수용액으로 이루어진 현상액에 침지하여, 수지 조성물 층의 빛에 노출되지 않은 부위를 용해시킨 후, 150℃에서 30분 동안 포스트 베이크(post-baked) 하였다. 이렇게 하여 폭 30 ㎛인 라인상 패턴을 갖는 코어부를 형성했다.
(3) 상부 클래딩층의 형성
상기 코어부 및 하부 클래딩층의 표면에, 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-1)을 스핀 코트법으로 도포하고, 100℃에서 30분 동안 건조시켰다. 그 후에 150℃에서 30분 동안 가열하여 두께 40 ㎛의 상부 클래딩층을 형성했다.
얻어진 광 도파로에 대해서, 기포, 수축, 외관 및 내열성을, 하기 방법으로 평가했다. 그 결과는, 모두 A였다.
기포: A는 경화물 중에 기포가 없음을, B는 경화물 중에 기포가 5개 미만 존재함을, C는 경화물 중에 기포가 5개 이상 존재함을 나타낸다.
수축: A는 경화물에 크랙이 없음을, B는 경화물에 크랙이 존재하는 것을, C는 경화물에 다수의 크랙이 있음을 나타낸다.
외관: A는 투명한 것을, B는 흐림(clouded)이 있는 것을, C는 선명하지 못한 것(blushed)을 나타낸다.
내열성: A는 0℃ 1시간, 100℃ 1시간의 열사이클을 20회 반복하여 크랙, 벗겨짐 등의 이상이 없는 것을, B는 상기 열사이클을 20회 반복하여 크랙, 벗겨짐의 이상이 약간 있는 것을, C는 상기 열사이클을 20회 반복하여 크랙, 벗겨짐 등의 이상이 인정되는 것을 나타낸다.
또한, 클래딩층 및 코어부를 형성한 수지 조성물로부터 얻은 필름 샘플의 굴절율을, 아타고사제 다파장 아베 굴절율계 「DR-M4」로, 파장 850 nm의 간섭필터를 셋팅하여 23℃에서 측정했다. 이 각 굴절율 값을 이용하여, 상기 수학식 (1)에 의해, 비굴절율 차이(%)를 산출했다. 코어부와 클래딩층의 비굴절율 차이는 0.1% 이상이었다.
[실시예 2] 광 도파로의 제조
(1) 하부 클래딩층의 형성
광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-2)을, 실리콘 기판의 표면상에 스핀 코트법으로 도포하고, 150℃에서 30분 동안 가열하여 두께 40 ㎛의 하부 클래딩층을 형성했다.
(2) 코어부의 형성
이어서, 광경화성 수지 조성물(D-1)을, 상기 하부 클래딩층 상에 스핀 코트법으로 도포하고, 80℃에서 30분간 건조시켰다. 그런 다음, 폭 30 ㎛의 라인상 패 턴을 갖는 포토마스크를 통하여 파장 365 nm, 조도 10 mW/cm2인 자외선을 100초 동안 조사해서 경화시켰다. 이렇게 자외선 조사한 수지 조성물층을 가진 기판을, 1.8% 테트라메틸암모니움 히드록시드 수용액으로 이루어진 현상액에 침지하여, 수지 조성물 층의 빛에 노출되지 않은 부위를 용해시킨 다음, 150℃에서 30분 동안 포스트 베이크하였다. 이렇게 하여 폭 30 ㎛인 라인상 패턴을 갖는 코어부를 형성했다.
(3) 상부 클래딩층의 형성
상기 코어부 및 하부 클래딩층의 표면에, 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물(C-2)을 스핀 코트법으로 도포하여, 100℃에서 30분 동안 건조시켰다. 그 후에 150℃에서 30분 동안 가열하여 두께 40 ㎛인 상부 클래딩층을 형성했다.
얻어진 광 도파로에 대해서, 기포, 수축, 외관 및 내열성을 상기 방법으로 평가했다. 그 결과는, 모두 A였다.
또한, 코어부와 클래딩층의 비굴절율 차이는 0.1% 이상이었다.
[실시예 3] 광 도파로의 제조
(1) 하부 클래딩층의 형성
광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-3)을, 실리콘 기판의 표면상에 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)으로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리한 후, 150℃에서 30분 동안 가열하여, 두께 40 ㎛인 하부 클래딩층을 형성했다.
(2) 코어부의 형성
이어서, 광경화성 드라이 필름(D-2)을, 상기 하부 클래딩층 상에 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리했다. 그런 다음, 폭 30 ㎛인 라인상 패턴을 갖는 포토마스크를 통하여 파장 365 nm, 조도 10 mW/cm2인 자외선을 100초 동안 조사해서 경화시켰다. 이렇게 자외선 조사한 수지 조성물 층을 가진 기판을, 1.8% 테트라메틸암모니움 히드록시드 수용액으로 이루어진 현상액에 침지하여, 수지 조성물 층의 빛에 노출되지 않은 부위를 용해시킨 후, 150℃에서 30분 동안 가열했다. 이렇게 하여 폭 30 ㎛인 라인상 패턴을 갖는 코어부를 형성했다.
(3) 상부 클래딩층의 형성
상기 코어부 및 하부 클래딩층의 표면에, 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-3)을 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)으로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리한 후, 150℃에서 30분 동안 가열하여 두께 40 ㎛인 상부 클래딩층을 형성했다.
얻어진 광 도파로에 대해서, 기포, 수축, 외관 및 내열성을 상기 방법으로 평가했다. 그 결과는, 모두 A였다.
또한, 코어부와 클래딩층의 비굴절율 차이는 0.1% 이상이었다.
[실시예 4] 광 도파로의 제조
(1) 하부 클래딩층의 형성
광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-4)을, 실리콘 기판의 표면상에 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)으로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리한 후, 150℃에서 30분 동안 가열하여 두께 40 ㎛인 하부 클래딩층을 형성했다.
(2) 코어부의 형성
이어서, 광경화성 드라이 필름(D-2)을, 상기 하부 클래딩층 위에, 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)으로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리했다. 그런 다음, 폭 30 ㎛의 라인상 패턴을 갖는 포토마스크를 통하여 파장 365 nm, 조도 10 mW/cm2인 자외선을 100초 동안 조사하여 경화시켰다. 이렇게 자외선 조사한 수지 조성물 층을 가진 기판을, 1.8% 테트라메틸암모니움 히드록시드 수용액으로 이루어진 현상액에 침지하여, 수지 조성물 층의 빛에 노출되지 않은 부위를 용해시킨 후, 150℃에서 30분 동안 가열했다. 이렇게 하여 폭 30 ㎛인 라인상 패턴을 갖는 코어부를 형성했다.
(3) 상부 클래딩층의 형성
상기 코어부 및 하부 클래딩층의 표면에, 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-4)을 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)으로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리한 후, 150℃에서 30분 동안 가열하여 두께 40 ㎛의 상부 클래딩층을 형성했다.
얻어진 광 도파로에 대해서, 기포, 수축, 외관 및 내열성을 상기 방법으로 평가했다. 그 결과는, 모두 A였다.
또한, 코어부와 클래딩층의 비굴절율 차이는 0.1% 이상이었다.
[비교예 1] 광 도파로의 제조
(1) 하부 클래딩층의 형성
광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-5)을, 실리콘 기판의 표면상에 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)으로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리한 후, 150℃에서 30분 동안 가열하여 두께 40 ㎛인 하부 클래딩층을 형성했다.
(2) 코어부의 형성
이어서, 광경화성 드라이 필름(D-2)을, 상기 하부 클래딩층 위에 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)으로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리했다. 그런 다음, 폭 30 ㎛인 라인상 패턴을 갖는 포토마스크를 통하여, 파장 365 nm, 조도 10 mW/cm2인 자외선을 100초 동안 조사하여 경화시켰다. 이렇게 자외선 조사한 수지 조성물 층을 가진 기판을, 1.8% 테트라메틸암모니움 히드록시드 수용액으로 이루어진 현상액에 침지하여 수지 조성물의 빛에 노출되지 않은 부위를 용해시킨 후, 150℃에서 30분 동안 가열했다. 이렇게 하여 폭 30 ㎛인 라인상 패턴을 갖는 코어부를 형성했다.
(3) 상부 클래딩층의 형성
상기 코어부 및 하부 클래딩층의 표면에, 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름(C-5)을 상압 열 롤 압착법(온도: 100℃)으로 전사하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 박리한 후, 150℃에서 30분 동안 가열하여 두께 40 ㎛의 상부 클래딩층을 형성했다.
얻어진 광 도파로에 대해서, 기포, 수축, 외관 및 내열성을 상기 방법으로 평가했다. 그 결과는, 기포, 수축 및 외관에 대해서는 A이었지만, 내열성에 대해서는 C였다.
본 발명에 의하면, 하기와 같은 특별히 현저한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 또는 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 사용함으로써, 내열성, 기계적 강도, 투명성이 뛰어나고, 저열팽창, 저전송손실 등의 특성을 구비한 광 도파로를 형성할 수 있다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물에 포함되는 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A)가, 수산기 함유 에폭시 수지와 가수분해성 실란 화합물 및/또는 그 축합물의 반응물일 경우에는, 또한 내열성, 기계적 강도, 투명성이 뛰어나고, 저열팽창, 저전송손실이 뚜렷하다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물에 포함되는 수지(B)가, 카르복실기 함유 수지일 경우에는, 상기 수지(A) 중의 에폭시기와의 반응에 의해 더가교하여, 내열성, 기계적 강도가 뛰어나고, 저열팽창이 현저한 광 도파로를 형성할 수 있다.
본 발명의 광 도파로에 사용되는 수지 경화물을 얻을 때에는, 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A) 중의 가수분해성 실릴기가 가수분해반응 및 축합반응에 의해 고분자화 될 수 있는 온도에서 제1단계 가열을 한 다음, 수지(A) 중의 에폭시기와 수지(B) 중의 관능기가 반응할 수 있는 온도에서 제2단계 가열을 하므로, 가교밀도가 높은 고분자재료를 형성할 수 있고, 내열성, 기계적 강도가 뛰어나고 저열팽창이 뚜렷한 광 도파로를 얻을 수 있다.
코어부 및 하부 클래딩층 표면에, 본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 가열 및/또는 압착에 의해 첩부할 경우에는, 코어부의 볼록부와 상기 드라이 필름으로 형성되는 상부 클래딩층 사이에 빈틈이 생기는 일이 없고, 얻어지는 광 도파로의 전송특성이 뛰어나다. 또한, 상기 드라이 필름의 연화 온도를 0~300℃로 함으로써, 상기한 효과가 더욱 향상된다.
본 발명의 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물 또는 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 사용하면, 하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)와의 비굴절율 차이를 0.1% 이상으로 조정하는 것은 용이하다. 또한, 비굴절율 차이를 0.1% 이상으로 함으로써, 광전송 손실이 적어진다.
본 발명의 광 도파로는, 광집적회로, 광변조기, 광스윗치, 광커넥터(optical connectors), 광분기 결합(optical branching), 커플링 디바이스(coupling devices) 등의 광 디바이스와 광 파이버(optical fiber)와의 결합 등에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (15)

1분자 중에 평균 1개 이상의 가수분해성 실릴기와 평균 1개 이상의 에폭시기를 가진 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A), 및 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 1분자 중에 평균 1개 이상 가진 수지(B)를 포함하는 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물에 있어서,
상기 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A)는 비스페놀형 에폭시 수지와 테트라알콕시실란, 알킬트리알콕시실란 및 이들의 축합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와의 반응 생성물이며, 수지(B)는 아크릴산 및 메틸메타크릴레이트를 중합하여 얻어진 카르복실기 함유 비닐계 중합체인 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물.
삭제
삭제
제1항에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물을 기재에 도포한 후 에, 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A) 중의 가수분해성 실릴기가 가수분해반응 및 축합반응에 의해 고분자화 될 수 있는 온도에서 제1단계 가열을 한 다음, 수지(A) 중의 에폭시기와 수지(B) 중의 관능기가 반응할 수 있는 온도에서 제2단계 가열을 하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 형성하기 위한 수지 경화물.
1분자 중에 평균 1개 이상의 가수분해성 실릴기와 평균 1개 이상의 에폭시기를 가진 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A), 및 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 1분자 중에 평균 1개 이상 가진 수지(B)를 함유하여 이루어지는 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물에 의해 형성되는 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름에 있어서,
상기 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A)는 비스페놀형 에폭시 수지와 테트라알콕시실란, 알킬트리알콕시실란 및 이들의 축합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와의 반응 생성물이며, 수지(B)는 아크릴산 및 메틸메타크릴레이트를 중합하여 얻어진 카르복실기 함유 비닐계 중합체인 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름.
제5항에 있어서,
필름의 연화 온도가 0~300℃인
광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름.
제5항에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름을 기재에 첩부한 후 에, 가수분해성 실릴기 함유 실란 변성 에폭시 수지(A) 중의 가수분해성 실릴기가 가수분해반응 및 축합반응에 의해 고분자화 될 수 있는 온도에서 제1단계 가열을 한 다음, 수지(A) 중의 에폭시기와 수지(B) 중의 관능기가 반응할 수 있는 온도에서 제2단계 가열을 하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 형성하기 위한 수지 경화물.
하부 클래딩층(Ⅰ), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들 구성요소 중 적어도 하나가 제1항에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 수지 조성물로 형성되는 광 도파로.
제8항에 있어서,
하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)와의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인
광 도파로.
하부 클래딩층(Ⅰ), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들 구성요소 중 적어도 하나가 제5항에 기재된 광 도파로 형성용 경화성 드라이 필름으로 형성되는 광 도파로.
제10항에 있어서,
하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인
광 도파로.
하부 클래딩층(Ⅰ), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들의 구성요소 중 적어도 하나가 제4항에 기재된 수지 경화물로 형성되는 광 도파로.
제12항에 있어서,
하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인
광 도파로.
하부 클래딩층(Ⅰ), 코어부(Ⅱ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ)으로 구성되는 광 도파로로서, 이들의 구성요소 중 적어도 하나가 제7항에 기재된 수지 경화물로 형성되는 광 도파로.
제14항에 있어서,
하부 클래딩층(Ⅰ) 및 상부 클래딩층(Ⅲ) 중에서 보다 굴절율이 높은 층과 코어부(Ⅱ)의 비굴절율 차이가 0.1% 이상인
광 도파로.
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