KR101665740B1 - 광도파로의 제조방법, 광도파로 및 광전기 복합배선판 - Google Patents

광도파로의 제조방법, 광도파로 및 광전기 복합배선판 Download PDF

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Abstract

(1) 제1 클래드층을 형성하는 공정, 그 제1 클래드층 상의 적어도 한쪽의 단부에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하여 제1 코어층을 형성하는 공정, 그 제1 코어층 상 및 그 제1 클래드층 상의 전면에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하여 제2 코어층을 형성하는 공정, 그 제1 및 상기 제2 코어층을 패터닝하여 코어 패턴을 형성하는 공정, 그 코어 패턴 및 상기 제1 클래드층 상에 제2 클래드층을 형성하여 코어 패턴을 매립하는 공정을 갖는 플렉시블 광도파로의 제조방법, (2) 하부 클래드층, 코어부, 및 상부 클래드층으로 이루어지고, 상부 클래드층의 폭이 적어도 굴곡부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭보다도 작고, 단부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭과 같거나 작고, 하부 클래드층은 굴곡부의 폭이 단부의 폭과 같거나 작은 플렉시블 광도파로 및 그 제조방법이다. 굴곡 내구성이 뛰어나고, 광손실이 적은 플렉시블 광도파로 및 상기 제조방법이다.

Description

광도파로의 제조방법, 광도파로 및 광전기 복합배선판{METHOD FOR PRODUCING OPTICAL WAVEGUIDE, OPTICAL WAVEGUIDE, AND PHOTOELECTRIC COMPOSITE WIRING BOARD}
본 발명은 굴곡 내구성이 뛰어나고, 또한 광전파 특성이 뛰어난 플렉시블 광도파로, 그 제조방법, 및 그 플렉시블 광도파로를 사용한 광전기 복합배선판에 관한 것이다.
최근, 전자소자 간이나 배선기판 간의 고속·고밀도 신호 전송에 있어서, 종래의 전기배선에 의한 전송에서는, 신호의 상호간섭이나 감쇠가 장벽으로 되어, 고속·고밀도화의 한계가 보이기 시작하고 있다. 이를 타파하기 위하여 전자소자 간이나 배선기판 간을 광으로 접속하는 기술, 소위 광 인터커넥션(interconection)이 검토되고 있다. 광의 전송로로서 가공의 용이성, 저(低)가격, 배선의 자유도가 높고, 또한 고밀도화가 가능한 점으로부터 폴리머 광도파로가 주목을 모으고 있다. 특히, 휴대전화나 노트형 퍼스널 컴퓨터 등에 광도파로를 이용하는 것이 검토되고 있다.
그런데, 휴대전화 등의 전자기기에 있어서는, 개폐가능한 2개의 기구부 사이의 신호 전송에 플렉시블 광도파로를 이용하는 경우에, 그 플렉시블 광도파로는 2개의 기구부의 연결부(힌지)를 걸치게 하는 것이 고려된다. 이 경우에, 힌지에 의해 플렉시블 광도파로는 구부려져, 굴곡에 의해 균열이나 크랙이 생기는 경우가 있었다. 특히, 최근의 전자기기의 소형화의 요청으로부터, 힌지에 있어서, R이 1∼2mm정도의 작은 굽힘 반경으로 구부려지는 것이 요구되기 때문에, 힌지에서의 균열이나 크랙의 발생이 현저해진다는 문제가 있었다.
특히, 공간 절약, 박형화에 대응하기 위하여, 광배선과 전기배선을 조합시킨 광전기 혼재(混載) 기판이 요망되지만, 광전기 혼재 기판에서는, 그 두께가 더 증대되기 때문에, 플렉시블 광도파로에는, 보다 일층의 굴곡 내구성이 요구되어 왔다.
플렉시블 광도파로의 굴곡 내구성을 향상시키는 방법으로서는, 굴곡 부분의 두께를 얇게 하는 방법이 있지만, 플렉시블 광도파로의 두께를 얇게 하기 위해서는 플렉시블 광도파로의 코어 크기를 작게 하는 것이 필요하다. 코어 크기가 작아지면, 광결합 효율이 저하되는 것이 고려되므로, 광입력부보다도 두께가 얇은 부위를 갖는 플렉시블 광도파로가 제안되어 있다(특허문헌1 참조).
특허문헌1에서는, 상기와 같은 플렉시블 광도파로를 제작하는 방법으로서, 코어 재료 혹은 클래드 재료, 또는 그 전구체(前驅體)의 용액을, 막두께 제어부를 갖는 어플리케이터 헤드(applicator head)를 구비하는 어플리케이터를 이용하여 도포하는 단계, 및 도포된 용액의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 제조방법이 제안되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 용액을 이용하는 방법에서는, 막두께의 제어가 용이하지 않고, 특히, 도포된 용액의 일부를 제거하는 단계 후에, 레벨링(levelling)되기 때문에 코어부의 경사를 제어하는 것이 용이하지 않다.
또한, 특허문헌1에 개시되는 기술은 코어 크기를 바꾸지 않고, 굴곡 부분의 상부 클래드를 얇게 하여, 광도파로의 내(耐)굴곡 내구성을 향상시키는 것이지만, 상부 클래드층의 일부의 막두께를 제어하는 것은 반드시 용이하지 않아, 간편하게 내굴곡 내구성을 향상시키는 방법이 요망되어 왔다.
특허문헌1: 국제공개 2007/026601호
본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 내굴곡 내구성이 뛰어나고, 또한 광전파 특성이 뛰어난 플렉시블 광도파로, 그 제조방법, 및 그 플렉시블 광도파로를 사용한 광전기 복합배선판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 예의(銳意) 검토를 거듭한 결과, 클래드층 상에, 코어층 형성용 수지 필름을 단부(端部)에 있어서 2단으로 적층시킴으로써, 또는 광도파로의 굴곡부의 상부 클래드층의 폭을 하부 클래드층보다도 작게 함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있음을 찾아냈다.
즉, 본 발명은,
(1) (Ⅰ) 제1 클래드층을 형성하는 공정, (Ⅱ) 상기 제1 클래드층 상의 적어도 한쪽의 단부에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하여 제1 코어층을 형성하는 공정, (Ⅲ) 상기 제1 코어층 상 및 상기 제1 클래드층 상의 전면에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하여 제2 코어층을 형성하는 공정, (Ⅳ) 상기 제1 코어층 및 상기 제2 코어층을 패터닝하여, 광도파로의 코어 패턴을 형성하는 공정, (Ⅴ) 상기 코어 패턴 및 상기 제1 클래드층 상에 제2 클래드층을 형성하여 코어 패턴을 매립하는 공정을 갖는 플렉시블 광도파로의 제조방법,
(2) 상기 (1)에 기재한 제조방법에 의해 제조된 플렉시블 광도파로
, 및
(3) 상기 (2)에 기재한 플렉시블 광도파로를, 플렉시블 전기배선판에 적층한 광전기 복합배선판에 관한 본 발명의 제1 형태를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은,
(1) 하부 클래드층, 코어부, 및 상부 클래드층으로 이루어지는 광도파로로서, 상부 클래드층의 폭이, 적어도 굴곡부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭보다도 작고, 단부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭과 같거나 작고, 하부 클래드층은 굴곡부의 폭이 단부의 폭과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 플렉시블 광도파로,
(2) (i) 하부 클래드층을 형성하는 공정, (ii) 상기 하부 클래드층 상에 코어층을 형성하는 공정, (iii) 상기 코어층을 패터닝하여, 광도파로의 코어 패턴을 형성하는 공정, (iv) 상기 하부 클래드층 및 상기 코어 패턴 상에 클래드층 형성용 수지를 적층하여 코어 패턴을 매립하는 공정, 및 (v) 상기 클래드층 형성용 수지를 노광 현상하여, 코어 패턴의 매립을 유지하면서, 적어도 굴곡부에 있어서, 상기 하부 클래드층보다도 폭이 작은 상부 클래드층을 형성하는 공정을 갖는 플렉시블 광도파로의 제조방법, 및
(3) 상기 (2)에 기재한 플렉시블 광도파로를, 플렉시블 전기배선판에 적층한 광전기 복합배선판에 관한 본 발명의 제2 형태를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 내굴곡 내구성이 뛰어나고, 또한 광전파 특성이 뛰어난 플렉시블 광도파로, 그 제조방법, 및 그 플렉시블 광도파로를 사용한 광전기 복합배선판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법의 각 공정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 플렉시블 광도파로의 제조에 사용하는 클래드층 형성용 수지 필름을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 플렉시블 광도파로의 제조에 사용하는 코어층 형성용 수지 필름을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법의 공정의 일부를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 얻어지는 플렉시블 광도파로의 일 형태를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 얻어지는 플렉시블 광도파로의 다른 일 형태를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 얻어지는 플렉시블 광도파로의 다른 일 형태를 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 얻어지는 플렉시블 광도파로의 다른 일 형태를 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로를 도파방향에서 본 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로를 상부 클래드측에서 본 투시 도이다.
도 11은 본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로를 상부 클래드측에서 본 투시 도이다.
도 12는 본 발명의 제2 형태에 의한 제조방법의 공정을 나타내는 모식도이다.
도 13은 굴곡 내구성 시험의 내용을 나타내는 개념도이다.
도 14는 실시예 1에서 제작한 플렉시블 광도파로의 막두께 측정 결과이다.
도 15는 실시예 2에서 제작한 플렉시블 광도파로의 막두께 측정 결과이다.
도 16은 실시예 3에서 제작한 광도파로를 설명하는 도면이다.
(본 발명의 제1 형태에 의한 플렉시블 광도파로의 제조방법)
본 발명의 제1 형태에 의한 플렉시블 광도파로의 제조방법은 상기 (Ⅰ) ∼ (Ⅴ) 공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 이하, 도 1을 참조하면서, 공정마다 상세히 기재한다.
또한, 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에서는, 클래드층 및 코어층을 형성함에 있어서, 클래드층 및 코어층 형성용의 수지를 스핀 코트 등의 도포에 의해 적층시키는 것이 가능하지만, 클래드층 형성용 수지 필름 및 코어층 형성용 수지 필름을 사용하는 것이 더 바람직하다. 이러한 필름을 사용함으로써, 막두께의 제어가 용이함과 함께, 핸들링성이 뛰어난 것으로 된다. 도 1에 나타내는 공정도에서는, 수지 필름을 사용한 경우를 예로서 설명한다.
(Ⅰ) 공정
본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에서의 (Ⅰ) 공정은 제1 클래드층을 형성하는 공정이다. 제1 클래드층을 형성하는 방법으로서는, 각종의 방법이 있지만, 도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 클래드층 형성용 수지 필름의 클래드층 형성용 수지를 경화하여 제1 클래드층(하부 클래드층)(2)을 형성하는 방법이 바람직하다.
여기에서 사용하는 클래드층 형성용 수지 필름(10)은 도 2에 도시하는 바와 같이, 기재(基材) 필름(11) 상에 클래드층 형성용 수지(12)를 도공(塗工)한 것이며, 필요에 따라 보호 필름(세퍼레이터)(13)이 적층된 구조를 이룬다.
또한, 보호 필름은 클래드층 형성용 수지 필름의 제조에 있어서, 클래드층 형성용 수지 필름의 보호나 롤 형상으로 제조할 때의 권취성(卷取性)을 향상시키는 등의 목적으로 설치되며, 보호 필름으로서는, 후술하는 기재 필름으로서 예시되는 것과 같은 것을 사용할 수 있다. 또한, 보호 필름은 클래드층 형성용 수지 필름으로부터의 박리를 쉽게 하기 위한 코로나 처리 등의 접착 처리는 행하지 않는 것이 바람직하고, 필요에 따라 이형(離型) 처리나 대전 방지 처리가 이루어져도 좋다.
기재 필름(11)으로서는, 클래드층 형성용 수지(12)를 도공하고, 또한 이후의 광도파로 제조공정의 지지 기재(基材)로 되는 것이며, 그 재료에 대하여는 특별히 제한은 없지만, 유연성, 강인성을 갖는다는 관점에서,
폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌에테르, 폴리에테르설파이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아릴레이트, 액정 폴리머, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 아라미드 등을 적합하게 들 수 있다.
이들 기재 필름 중에서도, 광도파로의 제조에 있어서, 제조가능한 내열성, 현상액 내성(耐性), 클래드층을 경화하기 위한 자외선 투과성, 입수의 용이성의 관점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드, 아라미드를 기재 필름으로 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 광도파로 제조시의 내열성, 저(低)수축률의 관점에서는, 아라미드, 폴리아미드 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름 및 폴리페닐렌설파이드 필름이, 또한 클래드층의 경화를 위한 자외선 투과성의 관점에서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 특히 바람직하다.
기재 필름의 표면은 클래드층 형성용 수지(12)와의 접착성 등을 향상시키기 위하여, 처리가 실시되어도 좋고, 예를 들면, 산화법이나 요철화법(凹凸化法) 등의 물리적 또는 화학적 표면처리를 들 수 있다. 산화법으로서는, 예를 들면 코로나 처리, 크롬 산화처리, 화염처리, 열풍처리, 오존·자외선 처리법 등을 들 수 있고, 요철화법으로서는, 예를 들면 샌드블라스트법, 용제처리법 등을 들 수 있다.
상기 (Ⅰ) 공정에 있어서, 클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름의 반대측에 보호 필름(13)을 설치하고 있는 경우(도 2 참조)에는, 그 보호 필름을 박리 후, 클래드층 형성용 수지 필름을 광(자외선(UⅤ) 등) 또는 가열에 의해 경화하여, 제1 클래드층(하부 클래드층)(2)을 형성한다.
본 발명의 제1 형태에서 사용하는 클래드층 형성용 수지로서는, 코어층보다 저굴절율이고, 광 또는 열에 의해 경화하는 수지 조성물이면 특별히 한정되지 않으며, 열경화성 수지 조성물이나 감광성 수지 조성물을 사용할 수 있다.
보다 적합하게는, 클래드층 형성용 수지가 (A) 베이스 폴리머, (B) 광 또는 열중합성 화합물, 및 (C) 광 또는 열중합 개시제를 함유하는 수지 조성물에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
여기에서 사용하는 (A) 베이스 폴리머는 클래드층을 형성하여, 그 클래드층의 강도를 확보하기 위한 것이며, 그 목적을 달성할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 페녹시 수지, 에폭시 수지, (메타)아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트수지, 폴리에테르아미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰 등, 혹은 이들의 유도체 등을 들 수 있다. 이들의 베이스 폴리머는 1종 단독이라도, 또한 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.
상기에서 예시한 베이스 폴리머 중, 내열성이 높다는 관점에서, 주(主)사슬에 방향족 골격을 갖는 것이 바람직하고, 특히 페녹시 수지가 바람직하다.
또한, 3차원 가교하여, 내열성을 향상할 수 있다는 관점에서는, 에폭시 수지, 특히 실온에서 고형(固形)의 에폭시 수지가 바람직하다. 또한, 이후에 상세히 설명하는 (B) 광 또는 열중합성 화합물과의 상용성(相溶性)이 클래드층 형성용 수지 필름의 투명성을 확보하기 위해 중요하지만, 이 점에서는, 상기 페녹시 수지 및 (메타)아크릴 수지가 바람직하다. 또한, 여기에서 (메타)아크릴 수지란, 아크릴 수지 및 메타크릴 수지를 의미하는 것이다.
페녹시 수지 중에서도, 비스페놀 A 또는 비스페놀 A형 에폭시 화합물 또는 그들의 유도체, 및 비스페놀 F 또는 비스페놀 F형 에폭시 화합물 또는 그들의 유도체를 공중합 성분의 구성단위로서 포함하는 것은 내열성, 밀착성 및 용해성이 뛰어나기 때문에 바람직하다. 비스페놀 A 또는 비스페놀 A형 에폭시 화합물의 유도체로서는, 테트라브로모 비스페놀 A, 테트라브로모 비스페놀 A형 에폭시 화합물 등을 적합하게 들 수 있다. 또한, 비스페놀 F 또는 비스페놀 F형 에폭시 화합물의 유도체로서는, 테트라브로모 비스페놀 F, 테트라브로모 비스페놀 F형 에폭시 화합물 등을 적합하게 들 수 있다. 비스페놀 A/비스페놀 F 공중합형 페녹시 수지의 구체예 로서는, 도토 가세이(주) 제 「페노토트 YP-70」(상품명)을 들 수 있다.
실온에서 고형의 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 도토 가세이(주) 제 「에포토트 YD-7020, 에포토트 YD-7019, 에포토트 YD-7017」(모두 상품명), 저팬 에폭시레진(주) 제 「에피코트 1010 , 에피코트 1009, 에피코트 1008」(모두 상품명) 등의 비스페놀 A형 에폭시 수지를 들 수 있다.
(A) 베이스 폴리머의 분자량에 대하여는, 필름 형성성(形成性)의 점에서, 수 평균분자량으로 5,000 이상인 것이 바람직하고, 10,000 이상이 더 바람직하고, 특히 30,000 이상인 것이 바람직하다. 수 평균분자량의 상한에 대하여는, 특별히 제한은 없지만, (B) 광 또는 열중합성 화합물과의 상용성이나, 광 또는 열경화성(노광 현상성)의 관점에서, 1,000,000 이하인 것이 바람직하고, 나아가서는 500,000 이하, 특히 200,000 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서의 수 평균분자량은 겔겔 침투 크로마토그래피(GPC)로 측정하여, 표준 폴리스티렌으로 환산한 값이다.
(A) 베이스 폴리머의 배합량은 (A) 성분 및 (B) 성분의 총량에 대하여, 10∼80질량%로 하는 것이 바람직하다. 이 배합량이 10질량% 이상이면, 광도파로 형성에 필요한 50∼500㎛정도의 두꺼운 막 필름의 형성이 용이하다는 이점이 있고, 한편, 80질량% 이하이면, 광 또는 열경화 반응이 충분히 진행한다. 이상의 관점에서, (A) 베이스 폴리머의 배합량은 20∼70질량%로 하는 것이 더 바람직하다.
다음으로, (B) 광 또는 열중합성 화합물로서는, 자외선 등의 광의 조사나 가열에 의해 중합하는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물이나 분자 내에 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물 등을 들 수 있다.
분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물의 구체예로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 테트라브로모 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지 등의 2관능 방향족 글리시딜 에테르; 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔페놀형 에폭시 수지, 테트라페니롤에탄형 에폭시 수지 등의 다관능 방향족 글리시딜 에테르; 폴리에틸렌글리콜형 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜형 에폭시 수지, 네오펜틸 글리콜형 에폭시 수지, 헥산디올형 에폭시 수지 등의 2관능 지방족 글리시딜 에테르; 수첨(水添) 비스페놀 A형 에폭시 수지 등의 2관능 지환식 글리시딜 에테르; 트리메티롤 프로판형 에폭시 수지, 소르비틀형 에폭시 수지, 글리세린형 에폭시 수지 등의 다관능 지방족 글리시딜 에테르; 프탈산 디글리시딜 에스테르 등의 2관능 방향족 글리시딜 에스테르; 테트라히드로 프탈산 디글리시딜 에스테르, 헥사히드로 프탈산 디글리시딜 에스테르 등의 2관능 지환식 글리시딜 에스테르; N,N-디글리시딜 아닐린, N,N-디글리시딜 트리플루오로메틸 아닐린 등의 2관능 방향족 글리시딜 아민; N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4-디아미노디페닐메탄, 1,3-비스(N,N-글리시딜 아미노메틸)시클로헥산, N,N,Ｏ-트리글리시딜-p-아미노 페놀 등의 다관능 방향족 글리시딜 아민; 알리사이클릭 디에폭시아세탈, 알리사이클릭 디에폭시 아디페이트, 알리사이클릭 디에폭시 카르복실레이트, 비닐 시클로 헥센 디옥시드 등의 2관능 지환식 에폭시 수지; 디글리시딜 히단트인 등의 2관능 복소환식 에폭시 수지; 트리글리시딜 이소시아눌레이트 등의 다관능 복소환식 에폭시 수지; 오르가노폴리실록산형 에폭시 수지 등의 2관능 또는 다관능 규소함유 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
이들의 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물은, 통상 그 분자량이 100∼2000정도이고, 더 바람직하게는 150∼1000정도이며, 실온에서 액상의 것이 적합하게 사용된다. 또한 이들의 화합물은 단독 또는 2종 이상 조합시켜 사용할 수 있고, 또한 그 밖의 광 또는 열중합성 화합물과 조합시켜 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명에서의 광 또는 열중합성 화합물의 분자량은 GPC법 또는 질량분석법으로 측정할 수 있다.
또한, 분자 내에 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물의 구체예로서는, (메타)아크릴레이트, 할로겐화 비닐리덴, 비닐에테르, 비닐피리딘, 비닐페놀 등을 들 수 있지만, 이들 중 투명성과 내열성의 관점에서, (메타)아크릴레이트가 바람직하고, 1 관능성의 것, 2관능성의 것, 3관능성 이상의 것 중 어느 쪽도 사용할 수 있다.
1관능성 (메타)아크릴레이트로서는, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트, 이소스테아릴 (메타)아크릴레이트, 2-(메타)아크릴로일록시에틸 숙신산, 파라 쿠밀페녹시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 2-테트라히드로피라닐 (메타)아크릴레이트, 이소보르닐 (메타)아크릴레이트, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트 등이 있다.
또한, 2관능성 (메타)아크릴레이트로서는, 에톡시화 2-메틸-1,3-프로판디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 2-메틸-1,8-옥탄디올 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디(메타)아크릴레이트, 1,10-노난디올 디(메타)아크릴레이트, 에톡시화 폴리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로폭시화 에톡시화 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디(메타)아크릴레이트, 에톡시화 시클로헥산디메탄올 디(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-1-아크릴록시-3-메타크릴록시프로판, 2-히드록시-1,3-디메타클리록시프로판, 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌, 9,9-비스 [3-페닐-4-아크릴로일폴리옥시에톡시)플루오렌, 비스페놀 A형, 페놀 노볼락형, 크레졸 노볼락형 및 글리시딜 에테르형의 에폭시(메타)아크릴레이트 등이 있다.
또한, 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트로서는, 에톡시화 이소시아눌산 트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화 글리세린 트리(메타)아크릴레이트, 트리메티롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화 트리메티롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 에톡시화 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 프로폭시화 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메티롤프로판 테트라(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디트리메티롤프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트 등이 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.
또한, 여기에서 (메타)아크릴레이트란, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 의미한다. 상기 (B) 광 또는 열중합성 화합물의 배합량은 (A) 성분 및 (B) 성분의 총량에 대하여, 20∼90질량%로 하는 것이 바람직하다. 이 배합량이 20질량% 이상이면, 베이스 폴리머를 엉켜서 경화시키는 것을 용이하게 할 수 있고, 한편, 90질량% 이하이면, 충분한 두께의 클래드층을 용이하게 형성할 수 있다. 이상의 관점에서, (B) 광 또는 열중합성 화합물의 배합량은 30∼80질량%로 하는 것이 더 바람직하다.
다음으로 (C) 성분의 광 또는 열중합 개시제로서는, 특별히 제한은 없고, 예를 들면 에폭시 화합물의 개시제로서, p-메톡시벤젠디아조늄 헥사플루오로포스페이트 등의 아릴디아조늄염; 디페닐요드늄 헥사플로로포스포늄염, 디페닐요드늄 헥사플로로안티모네이트염 등의 디아릴요드늄염; 트리페닐설포늄 헥사플로로포스포늄염, 트리페닐설포늄 헥사플로로안티모네이트염, 디페닐-4-티오페녹시페닐설포늄 헥사플로로안티모네이트염, 디페닐-4-티오페녹시페닐설포늄 헥사플로로안티모네이트염, 디페닐-4-티오페녹시페닐설포늄 펜타플로로히드록시안티모네이트염 등의 트리아릴설포늄염; 트리페닐셀레노늄 헥사플로로포스포늄염, 트리페닐셀레노늄 붕불화염, 트리페닐셀레노늄 헥사플로로안티모네이트염 등의 트리아릴셀레노늄염; 디메틸페나실설포늄 헥사플로로안티모네이트염, 디에틸페나실설포늄 헥사플로로안티모네이트염 등의 디알킬페나딜설포늄염; 4-히드록시페닐디메틸설포늄 헥사플로로안티모네이트염, 4-히드록시페닐벤질메틸설포늄 헥사플로로안티모네이트 등의 디알킬-4-히드록시페닐설포늄염;
Figure 112011058019795-pct00001
-히드록시메틸벤조인설폰산 에스테르, N-히드록시이미드설포네이트,
Figure 112011058019795-pct00002
-설포닐옥시케톤,
Figure 112011058019795-pct00003
-설포닐옥시케톤 등의 설폰산 에스테르 등을 들 수 있다.
또한, 분자 내에 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물의 개시제도 사용할 수 있고, 예를 들면, 벤조페논, N,N-테트라메틸-4,4-디아미노벤조페논(미히라케톤), N,N-테트라에틸-4,4-디아미노벤조페논, 4-메톡시-4-디메틸아미노벤조페논, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 1,2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온 등의 방향족 케톤; 2-에틸안트라퀴논, 페난트렌퀴논, 2-tert-부틸안트라퀴논, 옥타메틸안트라퀴논, 1,2-벤즈안트라퀴논, 2,3-벤즈안트라퀴논, 2-페닐안트라퀴논, 2,3-디페닐안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 1,4-나프트퀴논, 9,10-페난트라퀴논, 2-메틸 1,4-나프트퀴논, 2,3-디메틸안트라퀴논 등의 퀴논류; 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인페닐에테르 등의 벤조인에테르화합물; 벤조인, 메틸벤조인, 에틸벤조인 등의 벤조인화합물; 벤질디메틸케탈 등의 벤질 유도체; 2-(ｏ-클로로페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체(二量體), 2-(ｏ-클로로페닐)-4,5-디(메톡시페닐) 이미다졸 이량체, 2-(ｏ-플루오로페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체, 2-(ｏ-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체, 2-(p-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체 등의 2,4,5-트리아릴이미다졸 이량체; 비스(2,4,6-트리메틸벤조일) 페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 2,4,6-트리벤조일디페닐포스핀옥사이드 등의 포스핀옥사이드류; 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9,9-아크리디닐)헵탄 등의 아크리딘 유도체; N-페닐글리신, N-페닐글리신 유도체, 쿠마린계 화합물 등을 들 수 있다. 상기 2,4,5-트리아릴이미다졸 이량체에 있어서, 2개의 2,4,5-트리아릴이미다졸의 아릴기의 치환기는 동일하고 대칭인 화합물을 부여하여도 좋고, 상이하고 비대칭인 화합물을 부여하여도 좋다. 또한, 디에틸티옥산톤과 디메틸아미노 안식향산의 조합과 같이, 티옥산톤계 화합물과 3급 아민 화합물을 조합시켜도 좋다. 또한, 코어층 및 클래드층의 투명성을 향상시키는 관점에서는, 상기 화합물 중, 방향족 케톤 및 포스핀옥사이드류가 바람직하다. 이들의 (C) 광 또는 열중합 개시제는 단독으로 또는 2종 이상 조합시켜 사용할 수 있다.
(C) 광 또는 열중합 개시제의 배합량은 (A) 성분 및 (B) 성분의 총량 100 질량부에 대하여, 0.1∼10질량부로 하는 것이 바람직하다. 0.1질량부 이상이면, 광이나 열에 대한 감도가 충분하고, 한편 10질량부 이하이면, 광도파로의 표면만이 선택적으로 경화하여, 경화가 불충분하게 되는 경우가 없고, 또한, 광 또는 열중합 개시제 자신의 흡수에 의해 전파 손실이 증대하는 경우도 없어 적합하다. 이상의 관점에서, (C) 광 또는 열중합 개시제의 배합량은 1∼5질량부로 하는 것이 더 바람직하다.
또한, 이 밖에 필요에 따라, 본 발명의 클래드층 형성용 수지 중에는, 산화 방지제, 황변방지제, 자외선흡수제, 가시광흡수제, 착색제, 가소제, 안정제, 충전제 등의 소위 첨가제를 본 발명의 효과에 악영향을 주지 않는 비율로 첨가해도 좋다.
클래드층 형성용 수지 필름은 (A)∼(C) 성분을 함유하는 수지 조성물을 용매에 용해하여, 상기 기재 필름에 도포하여, 용매를 제거함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 여기에서 사용하는 용매로서는, 그 수지 조성물을 용해할 수 있는 것이라면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸세로솔브, 에틸세로솔브, 톨루엔, N,N-디메틸아세트아미드, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 시클로헥사논, N-메틸-2-피롤리돈 등의 용매 또는 이들의 혼합 용매를 사용할 수 있다. 수지용액 중의 고형분 농도는 30∼80질량% 정도인 것이 바람직하다.
제1 클래드층의 두께에 관하여는, 건조 후의 두께로, 5∼500㎛의 범위가 바람직하다. 5㎛ 이상이면, 광의 가둠에 필요한 클래드 두께를 확보할 수 있고, 500㎛ 이하이면, 막두께를 균일하게 제어하는 것이 용이하다. 이상의 관점에서, 그 클래드층의 두께는 10∼100㎛의 범위인 것이 더 바람직하다.
또한, 최초에 형성되는 제1 클래드층(하부 클래드층)과, 후술하는 코어 패턴을 매립하기 위한 제2 클래드층(상부 클래드층)의 두께는 동일하여도 달라도 좋지만, 코어 패턴을 매립하기 위하여, 제2 클래드층(상부 클래드층)의 두께는 코어층의 두께보다도 두껍게 하는 것이 바람직하다.
(Ⅱ) 공정
본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에서의 (Ⅱ) 공정은 제1 클래드층(하부 클래드층) 상의 적어도 한쪽의 단부에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하여 제1 코어층을 형성하는 공정이다. 그 제1 코어층은 제1 클래드층 상의 적어도 한쪽의 단부에 있으면 좋지만, 도 1(c)에 도시하는 바와 같이, 양단부에 있는 것이 구조대칭성의 점에서 바람직하다.
코어층 형성용 수지 필름을 적층하여, 제1 코어층을 형성하는 방법으로서는, 코어층 형성용 수지 필름을 필요한 크기로 재단하여 두고, 한쪽의 단부 또는 양단부에 가열 압착이나 접착제·점착제 등을 사용하여 접착함으로써 얻어질 수 있다.
또한, 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 단부 이외의 부분(양단부 이외의 부분을 가리키는 경우에는, 이하 「중간부」라고 기재함)에 마스킹용 필름(4)을 배치하고, 그 마스킹용 필름(4)이 배치되어 있는 부분 및 배치되어 있지 않은 부분의 양쪽을 포함하는 제1 클래드층(2) 상의 전면(全面)에 코어층 형성용 수지 필름(20)을 적층하고, 마스킹용 필름과 함께 그 마스킹용 필름상의 코어층 형성용 수지 필름을 박리 제거함으로써, 제1 코어층을 형성할 수도 있다(도 1(c) 참조).
이 방법은 필요한 크기로 재단된 코어 형성용 수지 필름을 사용하는 상기 방법에 비교하여, 코어층 형성용 수지 필름을 미리 재단하는 공정이 없고, 또한 코어층 형성용 수지 필름의 적층공정도 1회로 좋으므로 효율적이어서 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 단부란, 굴곡 부분에 들지 않는 범위를 가리킨다. 그 길이는 설계에 의해 자유롭게 변경할 수 있지만, 취급 용이성의 점에서 광도파로의 단(端)으로부터 도파 방향을 향하여, 광도파로의 전체 길이에 대하여 3∼20% 정도의 길이로 하는 것이 바람직하다.
마스킹용 필름(4)으로서는, 제1 클래드층(2)으로부터 용이하게 박리할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 상기 클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름으로서 예로 든 것과 같은 것을 사용할 수 있지만, 취급이 용이하다는 관점에서 PET필름 등의 폴리에스테르필름이 바람직하다.
또한, 마스킹용 필름에 대하여도, 클래드층(2)으로부터의 박리를 용이하게 하기 위하여 코로나 처리 등의 접착 처리는 행하지 않는 것이 바람직하고, 필요에 따라 이형 처리, 대전 방지 처리가 실시되어도 좋다.
본 발명에 있어서 사용되는 코어층 형성용 수지 필름이란, 기재 필름 상에 코어층 형성용 수지를 도공한 것, 또는 코어층 형성용 수지 단독으로 구성되어 있는 것을 들 수 있지만, 기재 필름 상에 코어층 형성용 수지를 형성한 것을 사용하는 쪽이 취급이 용이하여 바람직하다. 보다 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같은 구성의 것을 들 수 있다. 즉, 기재 필름(21) 상에 코어층 형성용 수지(22)를 형성한 것이며, 코어층 형성용 수지 필름의 보호나 롤 형상으로 제조할 때의 권취성을 향상시키는 등의 목적으로, 소망에 의해 기재 필름(21)의 반대측에 보호 필름(23)이 설치된 것이다.
보호 필름으로서는, 상기 클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름으로서 예로 든 것과 같은 것을 사용할 수 있다.
또한, 보호 필름 및 기재 필름은 코어층 형성용 수지 필름으로부터의 박리를 쉽게 하기 위하여 코로나 처리 등의 접착 처리는 행하지 않은 것이 바람직하고, 필요에 따라 이형 처리, 대전 방지 처리가 실시되어도 좋다.
코어층 형성용 수지 필름(20)의 적층에 있어서는, 밀착성 및 추종성의 견지에서, 코어층 형성용 수지 필름은 감압(減壓)하에서 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 가열 온도는 50∼130℃로 하는 것이 바람직하고, 압착 압력은 0.1∼1.OMPa(1∼10kgf/cm2) 정도로 하는 것이 바람직하지만, 이들의 조건에는, 특별히 제한은 없다.
또한, 제1 클래드층과 코어층 사이에의 기포의 혼입을 방지한다는 관점에서, 롤 라미네이터를 이용하여 적층하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 코어층 형성용 수지 필름은, 코어층이 클래드층보다 고굴절율이도록 설계되어, 활성 광선에 의해 코어 패턴을 형성할 수 있는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 감광성 수지 조성물이 적합하다. 구체적으로는, 상기 클래드층 형성용 수지에서 사용한 것과 같은 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 (A), (B) 및 (C) 성분을 함유하고, 필요에 따라 상기 임의 성분을 함유하는 수지 조성물이다.
코어층 형성용 수지 필름은 (A)∼(C) 성분을 함유하는 수지 조성물을 용매에 용해하여 기재 필름에 도포하고, 용매를 제거함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 여기에서 사용하는 용매로서는, 그 수지 조성물을 용해할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸세로솔브, 에틸세로솔브, 톨루엔, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 시클로헥사논, N-메틸-2-피롤리돈 등의 용매 또는 이들의 혼합 용매를 사용할 수 있다. 수지용액 중의 고형분 농도는 통상 30∼80질량% 정도인 것이 바람직하다.
코어층 형성용 수지 필름의 두께에 대하여는 특별히 한정되지 않으며, 건조후의 코어층의 두께에 따라 적당히 결정된다. 본 발명에 의해 얻어지는 광도파로는 적어도 한쪽의 단부와 그 단부 이외(중간부)에서 코어층의 두께가 다르고, 각각 소망의 두께가 되도록 (Ⅱ) 공정 및 (Ⅲ) 공정에서 사용되는 코어층 형성용 수지 필름의 두께가 제어된다.
본 발명의 제1 형태에 의해 얻어지는 광도파로는 단부에서의 코어층의 두께가, 통상은 10∼100㎛로 되도록 조정된다. 코어층의 두께가 10㎛ 이상이면, 광도파로 형성 후의 수발광(受發光) 소자 또는 광파이버와의 결합에 있어서 위치 맞춤 공차(tolerance)가 확대될 수 있다는 이점이 있고, 100㎛ 이하이면, 광도파로 형성 후의 수발광소자 또는 광파이버와의 결합에 있어서, 결합 효율이 향상된다는 이점이 있다. 이상의 관점에서, 단부에서의 코어층의 두께는 30∼70㎛의 범위인 것이 더 바람직하다.
한편, 중간부에서의 코어층의 두께는, 얇을수록 굴곡 내구성에는 유리하고, 광손실을 억제한다는 점에서는, 어느 정도의 두께가 필요하다. 이상의 관점에서, 중간부에서의 코어층의 최소 두께는 단부의 두께에 대하여 30∼80%의 범위가 바람직하고, 40∼60%의 범위가 더 바람직하다.
코어층 형성용 수지 필름이, 기재 필름 상에 코어층 형성용 수지를 형성한 것인 경우는, 그 기재 필름, 코어층 형성용 수지 필름이 코어층 형성용 수지 단독으로 구성되어 있는 경우는, 코어층 형성용 수지 필름의 제조 과정에서 사용하는 기재 필름에 대하여, 그 재료에 대하여는 특별히 한정되지 않지만, 이후에 박리하는 것이 용이하고, 또한 내열성 및 내용제성을 갖는다는 관점에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등을 적합하게 들 수 있다.
또한, 그 기재 필름의 두께는 5∼50㎛인 것이 바람직하다. 5㎛ 이상이면, 지지체로서의 강도가 얻기 쉽다는 이점이 있고, 50㎛ 이하이면, 패턴 형성시의 마스크와의 갭(gap)이 작아져, 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있다는 이점이 있다. 이상의 관점에서, 그 기재 필름의 두께는 10∼40㎛의 범위인 것이 더 바람직하고, 15∼30㎛인 것이 특히 바람직하다.
또한, 노광용 광선의 투과율 향상 및 코어 패턴의 측벽 거칠음 저감을 위해, 고투명 타입의 플렉시블(flexible)한 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 고투명 타입의 기재 필름의 헤이즈 값은 5% 이하인 것이 바람직하고, 3% 이하인 것이 더 바람직하며, 2% 이하인 것이 특히 바람직하다. 한편, 헤이즈 값은 JIS K7105에 준거하여 측정한 것이며, 예를 들면, NDH-1001DP(니혼덴쇼쿠고교(주) 제) 등의 시판의 탁도계(濁度計) 등으로 측정 가능하다. 이러한 기재 필름으로서는, 도요보세키(주) 제, 상품명 「코스모 샤인 A1517」이나 「코스모 샤인 A4100」으로서 입수 가능하다.
또한, 상기 기재 필름은 박리를 용이하게 하기 위하여, 이형 처리, 대전 방지 처리 등이 실시되어도 좋다.
(Ⅲ) 공정
본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에서의 (Ⅲ) 공정은 도 1(d)에 도시하는 바와 같이, 제1 코어층(3) 상 및 제1 클래드층(2) 상의 전면에 코어층 형성용 수지 필름(20)을 적층하여 제2 코어층(5)을 형성하는 공정이다.
여기에서 사용되는 코어층 형성용 수지 필름은 안정된 광의 전파 특성을 얻는다는 관점에서, 전술한 제1 코어층(3)을 형성하기 위하여 사용된 것과 같은 것을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 코어층 형성용 수지 필름의 적층 조건에 관하여도, 제1 코어층(3)을 형성하는 경우와 같은 조건이 바람직하다.
상기한 바와 같이 형성한 제2 코어층(5)의 표면에는, 도 1(d)에 도시하는 바와 같이 제1 코어층(3)의 형성 부분과 중간 부분 사이에서 단차(段差)가 생긴다. 본 발명의 제조 방법에서의 (Ⅲ) 공정에 있어서, 광손실 저하의 관점에서는, 제1 코어층 상 및 그 제1 클래드층 상의 전면에 코어층 형성용 수지 필름을 적층한 후, 그 표면의 단차를 평활화(平滑化)하여 테이퍼(taper) 형상을 갖는 제2 코어층을 형성하는 것이 바람직하다. 평활화하는 방법으로서는, 도 1(e)에 도시하는 바와 같이, (Ⅰ)∼(Ⅲ)공정에 의해 얻어진 적층체를 상하로부터 압축하는 방법을 들 수 있다. 압축하는 방법으로서는, 특별히 제한은 없지만, 평활화를 효율적으로 행할 수 있다는 점으로부터, 평판형 라미네이터를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 평판형 라미네이터란, 적층재료를 한 쌍의 평판 사이에 끼워, 평판을 가압함으로써 압착시키는 라미네이터를 말한다. 평판형 라미네이터로서는, 예를 들면, 일본특허공개 평11-320682호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 진공가압식 라미네이터를 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 가압재(31)에 대하여는, 일정한 경도를 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면, SuS판 등의 금속판, 고경도 실리콘 고무 등을 들 수 있다.
상기 평판형 라미네이터를 사용함에 있어서의 평활화는, 감압 분위기하에서 행하여지는 것이 평활화의 관점 및 밀착성 향상의 관점에서 바람직하다. 감압의 척도인 진공도의 상한은 10000Pa 이하가 바람직하고, 나아가서는 1000Pa 이하가 바람직하다. 한편, 진공도의 하한은 생산성의 관점(진공 빼기에 걸리는 시간)으로부터, 10Pa정도인 것이 바람직하다. 가열 온도는 40∼130℃로 하는 것이 바람직하고, 압착 압력은 0.1∼1.OMPa(1∼10kgf/cm2)로 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 제2 코어층의 표면의 단차의 평활화를 행함으로써, 도 1(f)에 도시하는 바와 같이, 제1 코어층(3)과 제2 코어층(5)은 일체화하여 코어층(6)을 형성함과 함께, 코어의 두께가 단부에서 두껍고, 중간부에서는, 얇은 구조로 이루어지며, 또한 두꺼운 부분으로부터 얇은 부분에 걸쳐 단차가 없이 테이퍼 형상을 이룬다.
그 코어의 두께로서는, 상술한 바와 같고, 상기 테이퍼의 경사 각도로서는, 광학손실이 적다는 관점에서 0.1∼2도의 범위가 바람직하고, 0.1∼1도의 범위가 더 바람직하다.
(Ⅳ) 공정
본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에서의 (Ⅳ) 공정은 코어층(6)(제1 코어층 및 제2 코어층)을 패터닝하는 공정이다. 패터닝의 방법으로서는, 각종의 방법을 이용할 수 있지만, 코어층 형성용 수지로서 감광성 수지를 이용하여 노광 현상에 의해 행하는 것이 바람직하다. 패터닝 후의 적층체를, 도 1(f)에서의 x방향에서 본 도면이 도 4(f')이다.
(Ⅳ) 공정에서 제조되는 코어 패턴은 적어도 한쪽의 단부에 있어서, 광전송로로서 기능시키는 코어부와 함께, 광전송로에서 사용되지 않는 더미 코어를 포함하고 있어도 좋다.
노광의 방법으로서는, 구체적으로는, 네가마스크(nega mask) 패턴을 통하여 활성 광선이 화상(畵像) 형상으로 조사(照射)된다. 활성 광선의 광원으로서는, 예를 들면, 카본 아크 등, 수은증기 아크 등, 초고압 수은 등, 고압 수은 등, 크세논램프 등의 자외선을 유효하게 방사하는 공지의 광원을 들 수 있다. 또한, 그 밖에도 사진용 플러드 전구, 태양 램프 등의 가시광을 유효하게 방사하는 것도 이용할 수 있다.
이어서, 필요에 따라 노광 후 가열을 행한 후, 코어층 형성용 수지 필름의 기재 필름이 남아있는 경우에는, 기재 필름을 박리하고, 웨트(wet) 현상, 드라이 현상 등으로 미(未)노광부를 제거하여 현상하여, 코어 패턴을 제조한다. 웨트 현상의 경우는 유기용제, 알카리성 수용액, 수계(水系) 현상액 등 중, 수지 필름의 조성에 대응한 현상액을 사용하여, 예를 들면, 스프레이, 요동(搖動) 침지(浸漬), 브러싱, 스크러빙 등의 공지의 방법에 의해 현상한다.
현상액으로서는, 유기용제, 알카리성 수용액 등의 안전하면서 안정적이며, 조작성이 양호한 것이 바람직하게 사용된다. 상기 유기용제계 현상액으로서는, 예를 들면, 1,1,1-트리클로로에탄, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 시클로헥사논, 메틸이소부틸케톤,
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-부티로락톤 등을 들 수 있다. 이들의 유기용제는 인화(引火) 방지를 위해, 1∼20질량%의 범위에서 물을 첨가해도 좋다.
상기 알카리성 수용액의 염기로서는, 예를 들면, 리튬, 나트륨 또는 칼륨의 수산화물 등의 수산화 알칼리, 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 암모늄의 탄산염 또는 중탄산염 등의 탄산 알칼리, 인산 칼륨, 인산 나트륨 등의 알칼리 금속 인산염, 피롤린산 나트륨, 피롤린산 칼륨 등의 알칼리 금속피롤린산염 등이 사용된다.
또한, 현상(現像)에 사용하는 알카리성 수용액으로서는, 예를 들면, 0.1∼5질량% 탄산 나트륨의 희박(稀薄) 용액, 0.1∼5질량% 탄산 칼륨의 희박 용액, 0.1∼5질량% 수산화 나트륨의 희박 용액, 0.1∼5질량% 사붕산 나트륨의 희박 용액 등을 바람직하게 들 수 있다. 또한, 현상에 사용하는 알카리성 수용액의 pH는 9∼14의 범위로 하는 것이 바람직하고, 그 온도는 감광성 수지 조성물의 층의 현상성에 맞춰 조절된다. 또한, 알카리성 수용액 중에는, 표면활성제, 소포제(消泡劑), 현상을 촉진시키기 위한 소량의 유기용제 등을 혼입시켜도 좋다.
상기 수계현상액으로서는, 물 또는 알칼리 수용액과 1종 이상의 유기용제로 이루어진다. 여기서 알칼리 물질로서는, 상기 물질 이외에, 예를 들면, 붕사(硼砂), 메타규산나트륨, 수산화 테트라메틸암모늄, 에탄올아민, 에틸렌아민, 디에틸렌트리아민, 2-아미노-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 1,3-디아미노프로판올-2, 몰포린 등을 들 수 있다. 현상액의 pH는 레지스트의 현상이 충분히 가능한 범위에서 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하고, pH 8∼12로 하는 것이 바람직하고, pH 9 ∼10으로 하는 것이 더 바람직하다. 상기 유기용제로서는, 예를 들면, 3아세톤 알콜, 아세톤, 초산에틸, 탄소수 1∼4인 알콕시기를 갖는 알콕시에탄올, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 사용된다. 유기용제의 농도는 통상, 2∼90질량%로 하는 것이 바람직하고, 그 온도는 현상 취향에 맞게 하여 조정할 수 있다. 또한, 수계현상액 중에는, 계면활성제, 소포제 등을 소량 혼입할 수도 있다.
또한, 필요에 따라 2종 이상의 현상 방법을 병용해도 좋다. 현상의 방식으로서는, 예를 들면, 딥 방식, 배틀 방식, 고압 스프레이 방식 등의 스프레이 방식, 브러싱, 슬러핑 등을 들 수 있다.
현상 후의 처리로서, 필요에 따라 60∼250℃정도의 가열 또는 0.1∼1000mJ/cm2정도의 노광을 행함으로써 코어 패턴을 더 경화하여 사용해도 좋다.
(Ⅴ) 공정
본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에서의 (Ⅴ) 공정은 코어층(6)을 노광 현상 등의 방법에 의해 얻은 코어 패턴 및 제1 클래드층 상에 제2 클래드층을 형성하여, 코어 패턴을 매립하는 공정이다. 이 공정은 클래드층 형성용 수지 필름을 사용하여 행하여지는 것이 바람직하고, 코어 패턴을 매립한 후에, 그 클래드층 형성용 수지 필름의 수지를 경화하여, 제2 클래드층(상부 클래드층)을 형성하는 것이 바람직하다(도 1(g) 및 도 4(g') 참조).
이때의 제2 클래드층의 두께는 코어층(코어 패턴)의 두께보다 크게 하는 것이 바람직하다. 제2 클래드층 형성용 수지의 경화는 광 또는 열에 의해, 제1 클래드층을 형성하는 것과 같은 방법으로 행할 수 있다.
여기에서 사용하는 제2 클래드층 형성용 수지 필름은 제1 클래드층 형성용 수지 필름과 마찬가지로서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 기재 필름(11) 상에 클래드층 형성용 수지(12)를 적층한 것이며, 필요에 따라 보호 필름(세퍼레이터)(13)이 적층된 구조를 이룬다. 또한, 기재 필름(11)의 재료에 대하여는, 제1 클래드층 형성용 수지 필름에서의 기재 필름과 같다. 또한, 클래드층 형성용 수지에 대하여도, 제1 클래드층 형성용 수지 필름에서의 클래드층 형성용 수지와 같다.
또한, 제2 클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름의 반대측에 보호 필름을 설치하고 있는 경우(도 2 참조)에는, 그 보호 필름을 박리 후, 클래드층 형성용 수지 필름을 광 또는 가열에 의해 경화하여, 제2 클래드층을 형성한다. 보호 필름은 클래드층 형성용 수지 필름으로부터의 박리를 용이하게 하기 위하여 접착 처리는 행하지 않는 것이 바람직하고, 필요에 따라 이형 처리, 대전 방지 처리가 실시되어도 좋다.
또한, 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 얻어지는 플렉시블 광도파로는 제2 클래드층(상부 클래드층) 형성 후에, 제1 및 제2 클래드층 형성용 수지 필름을 박리해도 좋다.
본 발명에 있어서는, 클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름은 플렉시블 광도파로의 제조 과정에 있어서, 지지체로서의 역할도 담당한다. 이 기재 필름은 종래 지지체로서 이용되었던 실리콘 기판 등에 비교하여, 큰 것을 사용할 수 있기 때문에, 대면적화가 용이하고, 생산성이 뛰어난 플렉시블 광도파로의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 기재 필름은 플렉시블 광도파로의 편면(片面)에 남겨도 좋지만, 양면 박리한 대칭구조로 함으로써 휨이 적은 플렉시블 광도파로를 제조할 수 있다. 또한, 기재 필름을 박리함으로써, 플렉시블 광도파로의 박형화도 가능하게 된다.
또한, 기재 필름을 박리하는 공정 중에 가습 처리를 포함하는 것이 바람직하다. 가습 처리는 기재 필름과 클래드층의 밀착력을 저하시킬 수 있어, 광도파로의 파손 없이 용이하게 기재 필름을 박리할 수 있기 위해서이다. 가습 처리는 가열을 병용하면 처리 시간을 단축할 수 있기 때문에, 예를 들면, 고온고습 조건, 자비(煮沸) 조건, 프레셔 쿡커(pressuer cooker)조건하 등에서 행하는 것이 더 바람직하다.
(본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 얻어지는 플렉시블 광도파로)
본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 얻어지는 플렉시블 광도파로는 도 1(g)에 도시하는 바와 같이, 광도파로의 코어층(6)(제1 코어층(3)과 제2 코어층(5)이 적층하여 일체화한 것)이 단부로부터 중간부를 향하여, 테이퍼 형상을 갖는 것이 바람직하다. 그 테이퍼의 경사 각도는 상술한 바와 같이 0.1∼2도의 범위가 바람직하고, 0.1∼1도의 범위가 더 바람직하다.
또한, 그 플렉시블 광도파로는 중간부에서의 제2클래드층(상부 클래드층)(7)을 두껍게 하여, 광도파로 전체가 같은 두께로 구성되어 있어도 좋고(도 5 참조), 도 1(g)에 도시하는 바와 같이, 중간부에 있어서, 광도파로 자체의 두께가 얇게 되어도 좋다. 이 경우에, 제2클래드층(상부 클래드층)(7)도, 중간부를 향하여 얇아지도록 테이퍼 형상을 갖는 것이 광도파로의 굴곡 내구성을 향상시킨다는 관점에서 바람직하다. 또한, 그 제2 클래드층(상부 클래드층)(7)의 경사 각도를 상술한 코어층(6)의 경사 각도보다 작게 하고, 테이퍼부의 막두께 변화를 따라 완만하게 함으로써, 테이퍼부의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 이 점에서, 그 제2 클래드층(상부 클래드층)(7)의 테이퍼의 경사 각도는 0.05∼1도의 범위가 바람직하다. 그 제2클래드층(상부 클래드층)(7)의 테이퍼의 경사 각도는 상부 클래드 형성 필름의 막두께나, 라미네이트 시의 압력, 온도에 의해 조정가능하다.
또한, 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의하면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 코어층(6)의 단부에서의 두께 hl에 대하여, 중간부에서의 코어층(6)의 두께 h2가 얇고, 또한 제2 클래드층(상부 클래드층)(7)의 단부에서의 두께 h3에 대하여, 중간부에서의 제2 클래드층(상부 클래드층)(7)의 두께 h4가 두꺼운 광도파로를 제조할 수도 있어, 테이퍼부의 기계적 강도를 향상하면서, 굴곡부에서의 유연성이 양호하고, 또한 광의 가둠성이 높은 플렉시블 광도파로를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의하면, 도 7에 도시한 바와 같은 한쪽의 단부만의 코어층이 두꺼운 플렉시블 광도파로를 용이하게 제조할 수 있다. 이러한 광도파로에서는, 코어층의 두꺼운 쪽을 광의 입사측으로 함으로써, 면발광(面發光) 레이저(ⅤCSEL) 등의 발광소자와의 위치 어긋남을 방지할 수 있어, 높은 광결합율을 얻을 수 있다. 한편, 코어층의 얇은 측을 출사측으로 함으로써, 포토다이오드 등의 수광소자와의 사이에서 높은 송신 속도를 얻을 수 있다. 더구나, 중간부에 있어서, 광도파로의 총 두께가 얇기 때문에, 굴곡 내구성도 뛰어나다.
또한, 본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 얻어지는 플렉시블 광도파로는 상기 (Ⅴ) 공정의 기재로부터 명확한 바와 같이 코어 패턴이 상부 클래드층 및 하부 클래드층에 둘러싸이는 형태이며, 상하 클래드층에 더하여, 사이드 클래드를 갖는다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 또한 상부 클래드층(7)의 폭이 중간부에 있어서, 하부 클래드층의 폭보다도 작은 것이 바람직하다(도 8은 상부 클래드측에서 본 투시도를 나타낸다). 상부 클래드층의 폭이 좁음으로써, 굴곡 내구성이 더 향상되기 때문이다. 이러한 중간부에서의 상부 클래드층의 폭은 작을수록 그 중간부에서의 굴곡 내구성은 향상되지만, 클래드층으로서의 충분한 기능을 발휘시키기 위해서는 상부 클래드층이 코어부를 완전히 매립하고, 양호한 광의 전파 특성을 유지하는 정도의 폭이 필요하다. 이상의 점을 고려하면, 상부 클래드층의 폭(x)은 하부 클래드층의 폭(y)에 대하여, 20∼60% 정도인 것이 바람직하고, 20∼50%의 범위가 더 바람직하다.
이와 같이, 중간부에 있어서, 상부 클래드층의 폭을 하부 클래드층의 폭보다도 작게 하는 방법으로서는, 상기 제2 클래드층 형성용 수지 필름을 노광 현상하여 코어 패턴의 매립을 유지하면서, 중간부에 있어서, 제1 클래드층(하부 클래드층)(2)보다도 폭이 작은 제2 클래드층(상부 클래드층)(7)을 형성하는 방법이 있다. 또한, 미리, 중간부에서의 상부 클래드층의 폭이 하부 클래드층의 폭보다도 작아지도록 하는 형상을 갖는 상부 클래드층 형성용 수지 필름을 제작하여 두고, 이를 코어 패턴 상에 적층하여, 코어 패턴을 매립하는 방법을 이용할 수도 있다.
(본 발명의 제2 형태에 의한 플렉시블 광도파로)
본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로는 하부 클래드층, 코어부, 및 상부 클래드층으로 이루어지고, 상부 클래드층의 폭이 적어도 굴곡부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭보다도 작고, 단부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭과 같거나 작고, 하부 클래드층은 굴곡부의 폭이 단부의 폭과 같거나 작은 것을 특징으로 한다. 또한, 여기에서 「굴곡부」란, 플렉시블 광도파로가 전자기기 등에 장착되었을 때에, 힌지 등으로 굴곡되는 부분을 말한다. 이하, 도 9∼도 11을 이용하여 설명한다.
도 9∼도 11은 본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로를 나타내는 모식도이며, 도 9는 도파 방향에서 본 모식도, 도 10 및 도 11은 상부 클래드측에서 본 투시도이다. 본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로(1)는 하부 클래드층(2), 코어부(8), 및 상부 클래드층(7)으로 이루어지고, 상부 클래드층(7)의 폭(x)이 하부 클래드층(2) 의 폭(y)보다도 작은 것을 특징으로 한다.
상부 클래드층(7)의 폭이 작아져 있는 부분은 적어도 굴곡부에 있으면 좋고, 단부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭과 같아도 좋고, 작아도 좋다. 보다 구체적으로는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 단부로부터 다른 쪽의 단부까지, 상부 클래드층의 폭이 작아져 있어도 좋고, 도 11에 도시하는 바와 같이, 양단부를 제외하는 굴곡부만, 상부 클래드층의 폭이 작아져 있어도 좋다. 또한, 그 굴곡부에서의 상부 클래드층의 폭은 작을수록 그 굴곡부에서의 내굴곡 내구성은 향상되지만, 클래드층으로서의 충분한 기능을 발휘시키기 위해서는 상부 클래드층(7)은 코어부(8)를 완전히 매립하고, 양호한 광의 전파 특성을 유지하는 정도의 폭이 필요하다. 이상의 점을 고려하면, 굴곡부에서의 상부 클래드층(7)의 폭(x)은 하부 클래드층(2) 의 폭(y)에 대하여, 20∼60% 정도인 것이 바람직하고, 20∼50%의 범위가 더 바람직하다.
또한, 도 10 및 도 11에 나타내는 예에서는, 하부 클래드층의 폭은 굴곡부와 단부에서 같은 것으로 하고 있지만, 하부 클래드층의 폭에 대하여도, 굴곡부에서의 폭이 단부에서의 폭보다도 작은 것이 내굴곡 내구성의 관점에서는 바람직하다. 하부 클래드층의 폭이 굴곡부에 있어서 작은 형태에 있어서는, 상기 하부 클래드층(2)의 폭(y)은 단부에서의 폭을 의미한다.
본 발명에서는, 적어도 굴곡부에서의 상부 클래드층의 폭을 작게 하는 것이 특징이며, 한편, 단부에 있어서는, 적어도 하부 클래드층은 종래와 같은 폭을 갖지만, 이 목적에 대하여 설명한다.
광도파로 또는 이를 FPC(Flexible Printed Circuit)로 적층한 광전기 복합배선판에서는, 그 단부는 커넥터나 광소자와 접속하기 위하여, 어떤 폭이 필요하게 된다. 그 폭을 확보하기 위하여, 도 10과 같이 하부 클래드층을 남기고, 또는 도 11과 같이 단부만은 하부 클래드층과 동등한 폭의 상부 클래드층을 남기는 구조가 필요하다. 특히, 단부를 커넥터에 접속하는 경우, 단부의 광도파로의 두께를 일정하게 하기 위하여, 도 11과 같은 구조로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제2 형태에 의한 플렉시블 광도파로는 광전기복합 배선판에 적용한 경우에, 특히 뛰어난 효과를 나타낸다. 광전기 복합배선판을 제작하는 방법으로서, (1) 광도파로와 FPC를 별도로 제작하여, 접착제를 이용하는 등으로 적층하는 방법, (2) FPC에, 광도파로를 하부 클래드층, 코어층, 상부 클래드층의 순서대로 빌드업(build up)하여 적층하는 방법, 나아가서는, (3) CCL(Copper Clad Laminate)에 광도파로를 빌드업한 후, CCL을 회로 가공하는 방법 등을 들 수 있다.
(1)에서, 복수의 광도파로 어레이를 일괄하여 FPC에 적층하기 위해서는, 워크가 이어진 상태가 아니면 안 된다. 또한, (2) 및 (3)에서는, 코어층을 적층하기 위하여, 그 아래의 하부 클래드층에는, 평탄성이 요구된다. 이상의 점에서, 하부 클래드층은 종래와 같은 방법으로 형성하고, 상부 클래드층만 폭을 작게 하는 것은, 광도파로가 어레이 형상으로 배열한 워크로써 광전기 복합배선판을 제작하는 경우, 생산성이 높다.
본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로에서의 하부 클래드층의 두께는 건조 후 의 두께는, 5㎛∼500㎛의 범위가 바람직하다. 5㎛ 이상이면, 광의 가둠에 필요한 클래드 두께를 확보할 수 있고, 500㎛ 이하면, 막두께를 균일하게 제어하는 것이 용이하다. 이상의 관점에서, 그 클래드층의 두께는 10㎛∼100㎛의 범위인 것이 더 바람직하다.
또한, 코어층의 두께는 보통 10㎛∼100㎛로 되도록 조정된다. 코어층의 두께가 10㎛ 이상이면, 광도파로 형성 후의 수발광소자 또는 광파이버와의 결합에 있어서 위치 맞춤 공차를 확대할 수 있다는 이점이 있고, 100㎛ 이하이면, 광도파로 형성 후의 수발광소자 또는 광파이버와의 결합에 있어서, 결합 효율이 향상된다는 이점이 있다. 이상의 관점에서, 코어층의 두께는 30㎛∼70㎛의 범위인 것이 더 바람직하다.
상부 클래드층의 두께는 하부 클래드층의 두께와 동일하여도 달라도 좋지만, 코어 패턴을 매립하기 위하여, 코어부의 높이보다 두껍게 하는 것이 바람직하다.
(본 발명의 제2 형태에 의한 플렉시블 광도파로의 제조방법)
다음으로, 본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로의 제조방법에 대하여 도 12를 참조하면서, 공정마다 상세히 기재한다. 본 발명의 제2 형태에 의한 제조방법에서는, 클래드층 및 코어층을 형성함에 있어서, 클래드층 및 코어층 형성용의 수지를 스핀 코트 등의 도포에 의해 적층시키는 것이 가능하지만, 클래드층 형성용 수지 필름 및 코어층 형성용 수지 필름을 사용하는 것이 더 바람직하다. 이러한 수지 필름을 사용함으로써, 막두께의 제어가 용이함과 함께, 핸들링성이 뛰어나게 된다. 도 12에 나타내는 공정도에서는, 수지 필름을 사용한 경우를 예로서 설명한다.
먼저, 하부 클래드층 형성용 수지 필름의 클래드층 형성용 수지를 경화하여 하부 클래드층을 형성한다((i) 공정, 도 12(a) 참조).
여기에서 사용하는 클래드층 형성용 수지 필름(10)은 도 2에 도시하는 바와 같이, 기재 필름(11) 상에 클래드층 형성용 수지(12)를 도공한 것이며, 필요에 따라 보호 필름(세퍼레이터)(13)이 적층된 구조를 이룬다.
보호 필름 및 기재 필름(11)에 대하여는, 본 발명의 제1 형태에서의 보호 필름 및 기재 필름과 같은 것을 사용할 수 있다.
상기 (i) 공정에 있어서, 클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름의 반대측에 보호 필름(13)을 설치하고 있는 경우(도 2 참조)에는, 그 보호 필름을 박리한 후, 클래드층 형성용 수지 필름을 광(자외선(UⅤ) 등) 또는 가열에 의해 경화하여, 하부 클래드층(2)을 형성한다.
클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름 및 보호 필름은 본 발명의 제1 형태와 같은 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 제2 형태에서 사용하는 클래드층 형성용 수지로서는, 코어층보다 저굴절율이고, 광 또는 열에 의해 경화하는 수지 조성물이면 특별히 한정되지 않으며, 열경화성수지 조성물이나 감광성 수지 조성물을 사용할 수 있다.
보다 적합하게는, 클래드층 형성용 수지가 (A) 베이스 폴리머, (B) 광 또는 열중합성 화합물, 및 (C) 광 또는 열중합 개시제를 함유하는 수지 조성물로 구성되는 것이 바람직하고, (A) 베이스 폴리머, (B) 광중합성 화합물, 및 (C) 광중합 개시제를 함유하는 수지 조성물로 구성되는 것이 더 바람직하다.
(A) 베이스 폴리머, (B) 광 또는 열중합성 화합물, 및 (C) 광 또는 열중합 개시제는 본 발명의 제1 형태에서 서술한 (A)∼(C) 성분과 같은 것을 사용할 수 있다. 또한, 이 밖에 클래드층 형성용 수지 중에는, 필요에 따라 상기 첨가제를 첨가해도 좋다.
클래드층 형성용 수지 필름의 제조방법에 대하여는 본 발명의 제1 형태와 같은 방법을 이용할 수 있다.
또한, 클래드층 형성용 수지 필름의 수지 부분의 두께에 관하여는, 상술한 상부 클래드층 및 하부 클래드층의 두께로 되도록 조정된다.
다음으로, 하부 클래드층(2) 상에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하여 코어층을 형성한다((ii) 공정, 도 12(b) 참조).
여기에서 사용하는 코어층 형성용 수지 필름은 본 발명의 제1 형태와 같은 것을 사용할 수 있다.
코어층 형성용 수지 필름의 제조방법에 대하여도, 본 발명의 제1 형태와 마찬가지의 방법을 이용할 수 있다.
코어층 형성용 수지 필름(20)의 적층에 있어서는, 밀착성 및 추종성의 견지에서, 코어층 형성용 수지 필름은 감압하에서 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 가열 온도는 50∼130℃로 하는 것이 바람직하고, 압착 압력은 0.1∼1.OMPa(1∼10kgf/cm2) 정도로 하는 것이 바람직하지만, 이들의 조건에는, 특별히 제한은 없다.
또한, 하부 클래드층과 코어층의 사이에의 기포의 혼입을 방지한다는 관점에서, 롤 라미네이터를 이용하여 적층하는 것이 바람직하다.
다음으로, 코어층을 패터닝하여, 광도파로의 코어 패턴(8)을 형성한다((iii) 공정, 도 12(c) 및 (d) 참조). 또한, 코어층을 패터닝하여, 광도파로의 코어 패턴을 형성하는 방법으로서는, 각종의 방법을 이용할 수 있지만, 간편한 점에서, 코어층 형성용 수지로서 감광성 수지를 사용하는 노광 현상법이 바람직하다.
(iiii) 공정에서 제조되는 코어 패턴은 적어도 한쪽의 단부에 있어서, 광전송로로서 기능시키는 코어부와 함께, 광전송로에서 사용되지 않는 더미 코어를 포함하고 있어도 좋다.
노광 현상의 방법으로서는, 본 발명의 제1 형태에서 기재한 것과 마찬가지의 방법을 이용할 수 있고, 활성 광선의 광원 및 현상액 등에 대하여도 같은 것을 이용할 수 있다.
다음으로, 코어층을 노광 현상하여 얻은 코어 패턴(8) 상에 상부 클래드층 형성용 수지 필름을 적층하여 코어 패턴을 매립한다((iv) 공정, 도 12(e) 참조).
여기에서 사용하는 상부 클래드층 형성용 수지 필름은 하부 클래드층 형성용수지 필름과 같고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 기재 필름(11) 상에 클래드층 형성용 수지(12)를 적층 한 것이며, 필요에 따라 보호 필름(세퍼레이터)(13)이 적층된 구조를 이룬다. 또한, 기재 필름(11)의 재료에 대하여는, 하부 클래드층 형성용 수지 필름에서의 기재 필름과 같다. 또한, 클래드층 형성용 수지에 대하여도, 하부 클래드층 형성용 수지 필름에서의 클래드층 형성용 수지와 같다.
또한, 상부 클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름의 반대측에 보호 필름을 설치하고 있는 경우(도 2 참조)에는, 그 보호 필름을 박리한 후, 클래드층 형성용 수지 필름을 광 또는 가열에 의해 경화하여, 상부 클래드층을 형성한다. 보호 필름은 클래드층 형성용 수지 필름으로부터의 박리를 용이하게 하기 위하여 접착 처리는 행하지 않은 것이 바람직하고, 필요에 따라 이형 처리, 대전 방지 처리가 실시되어도 좋다.
한편, 상부 클래드층 형성용 수지 필름의 수지 부분의 두께에 관하여는, 코어 패턴을 매립하기 위하여, 코어부의 높이보다 두껍게 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 상부 클래드층 형성용 수지 필름을 노광 현상하여, 코어 패턴(8)의 매립을 유지하면서, 적어도 굴곡부에 있어서, 하부 클래드층(2)보다도 폭이 작은 상부 클래드층(7)을 형성한다((v) 공정, 도 12(f) 및 (g) 참조).
노광 현상의 방법으로서는, 상기 (iii) 공정에서 기재한 것과 같은 방법을 사용할 수 있고, 활성 광선의 광원 및 현상액 등에 대하여도 같은 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 의한 제조방법에 있어서는, 전술한 바와 같이, 상부 클래드층(7)은 클래드층으로서의 충분한 기능을 발휘시키기 위하여, 코어부(3)를 완전히 매립하여 있는 것이 중요하고, 노광 현상 후도 코어 패턴의 매립이 유지되는 것이 필수적이다.
또한, 그 상부 클래드층은 노광 과정에서 경화하고 있지만, 현상 후에 다시 광을 조사함으로써, 또는 가열에 의해, 완전히 경화시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 형태에 의한 제조방법에 의하면, (v) 공정에 있어서, 노광 현상에 따라 상부 클래드층에 폭이 작은 부분을 용이하게 부여할 수 있어 적합하다. 또한, 본 발명의 제2 형태에 의한 제조방법에 의하면, (v) 공정에서의 마스크 패턴(9)의 형상을 변하게 함으로써, 상부 클래드층의 형상을 용이하게 제어할 수 있고, 예를 들면, 도 10 이나 도 11에 도시한 바와 같은 각종의 형상의 상부 클래드층을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로의 제조에 있어서, 상기 (iv) 공정 및 (v) 공정을 대신하여, 미리, 굴곡부에서의 상부 클래드층의 폭이 하부 클래드층의 폭보다도 작아지도록 하는 형상을 갖는 상부 클래드층 형성용 수지 필름을 제작하여 두어, 이를 코어 패턴 상에 적층하여, 코어 패턴을 매립하는 방법을 사용할 수도 있다. 이 방법의 경우는, 그 상부 클래드층 형성용 수지 필름이 적층된 후, 광(자외선(UⅤ) 등) 또는 열에 의해 경화되어 상부 클래드층이 형성되어, 본 발명의 광도파로가 얻어진다.
본 발명의 제2 형태에 있어서는, 클래드층 형성용 수지 필름의 기재 필름은 광도파로의 제조 과정에 있어서, 지지체로서의 역할도 담당한다. 이 기재 필름은 종래 지지체로서 사용되었던 실리콘 기판 등에 비교하여, 큰 것을 사용할 수 있기 위하여, 대면적화가 용이하여 생산성이 뛰어나다.
또한, 기재 필름을 박리하는 공정 중에 가습 처리를 포함하는 것이 바람직하다. 가습 처리는 기재 필름과 클래드층의 밀착력을 저하시킬 수 있고, 광도파로의 파손 없이 용이하게 기재 필름을 박리할 수 있기 위해서이다. 가습 처리는 가열을 병용하면 처리 시간을 단축할 수 있기 때문에, 예를 들면, 고온고습 조건, 자비(煮沸) 조건, 프레셔 쿡커 조건하 등에서 행하는 것이 더 바람직하다.
또한, 본 발명의 제2 형태에 의한 광도파로는 상기 (iv) 공정 및 (v) 공정의 기재로부터 명확한 바와 같이, 코어 패턴이 상부 클래드층 및 하부 클래드층에 둘러싸이는 형태이며, 상하 클래드층에 더하여, 사이드 클래드를 갖는다.
(플렉시블 전기배선판)
본 발명의 제1 형태에 의한 제조방법에 의해 제조한 플렉시블 광도파로 또는 본원발명의 제2 형태에 의한 플렉시블 광도파로를, 플렉시블 전기배선판(Flexible Printed Circuit, 이하 FPC라고 표기)과 복합화함으로써, 플렉시블 타입의 광전기 복합배선판을 제작할 수 있다. FPC와 복합화한 광전기 복합배선판에서는, FPC 만큼, 전체의 두께가 증가하기 때문에, 굴곡부의 광도파로의 두께가 얇은 것이 굴곡 성 향상에는, 매우 중요하다.
적층의 방법으로서는, 별도로 제조한 광도파로와 전기배선판을, 접착제 등을 이용하여 적층하는 방법에 더하여, FPC 상에 광도파로를 빌드업하여 가는 방법, 그 위에 동박(銅箔)부착 폴리이미드 상에 광도파로를 빌드업에 의해 형성한 후, 구리회로를 패터닝하여, FPC를 제작하는 방법 등도 들 수 있다.
＜실시예＞
이하에, 본 발명을 실시예에 의해 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 의해 조금도 한정되는 것은 아니다.
1. 인장탄성율 및 인장강도
측정 대상의 필름으로부터, 폭 10mm, 길이 70mm의 샘플을 얻고, 인장시험기((주)오리엔테크 제 「RTM-100」)를 이용하고, JIS-K7127에 준거하여, 이하의 조건으로 측정하였다.
조건: 지지구 사이 거리 50mm, 온도 25℃, 인장속도 50mm/min
인장탄성율은 인장응력-비틀림곡선의 시작의 직선부분을 이용하여 이하에 나타내는 식에 의해 산출하였다. 또한, 인장응력-비틀림곡선에 있어서, 파단할 때까지의 최대강도를 인장강도로 하였다.
인장탄성율(MPa) = 직선상의 2점간의 응력의 차(N）÷ 광도파로 필름의 원래의 평균 단면적(mm2）÷ 같은 2점간의 비틀림의 차
2. 굴곡 내구성 시험
각 실시예 및 비교예에서 제조된 광전기 복합배선판에 대하여, 도 13에 도시한 바와 같은 슬라이드식의 굴곡 내구시험기((주)다이쇼덴시 제)를 이용하여, 굴곡 내구성 시험을 행하였다. 시험은 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 광전기 복합배선판(41)을, 굴곡축(44)에 대하여, 플렉시블 광도파로를 내측에 배치하여 행하였다. 또한, 굽힘반경(R)에 대하여는 1.5mm의 조건으로 행하고, 슬라이드속도 80mm/초, Xl∼X2사이의 거리 20mm의 조건으로 시험을 행하였다. 평가에 대하여는, 1만회마다 파단의 유무를 관찰하여 파단하지 않는 최대회수를 구하였다.
또한, 굴곡축(44)은 실제로 존재하는 것이 아니라, 광전기 복합배선판을 굴곡시켜, 슬라이드시킬 때의 가상 축이다.
실시예 1
(1) 클래드층 형성용 수지 필름의 제작
(A) 바인더(binder) 폴리머로서, 페녹시 수지(상품명: 페노토트 YP-70, 도토가세이(주) 제) 48질량부, (B) 광 또는 열중합성 화합물로서, 알리사이클릭 디에폭시 카르복실레이트(상품명: KRM-2110, 분자량:252, (주) ADEKA제) 49.6질량부, (C) 광 또는 열중합 개시제로서, 트리페닐설포늄 헥사플로로안티모네이트염(상품명: SP-170, (주) ADEKA제) 2질량부, 증감제(增感劑)로서, SP-100(상품명, (주) ADEKA제) 0.4질량부, 유기용제로서 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 40질량부를 넓은 입구의 폴리병으로 칭량(稱量)하고, 메카니컬 스터러(mechanical stirrer), 샤프트 및 프로펠러를 이용하고, 온도 25℃, 회전수 400rpm의 조건으로, 6시간 교반하여, 클래드층 형성용 수지 바니시(varnish) A를 조합(調合)하였다. 그 후, 구경 2㎛의 폴리프론필터(상품명: PFO20, 어드밴틱토요(주) 제)를 이용하고, 온도 25℃, 압력 0.4MPa의 조건으로 가압 여과하고, 또한 진공펌프 및 벨쟈(bell jar)를 이용하여 감압도(減壓度) 50mmHg의 조건으로 15분간 감압 탈포(脫泡)하였다.
상기에서 얻어진 클래드층 형성용 수지 바니시 A를, 아라미드 필름(상품명: 미크트론, 토레(주) 제, 두께: 12㎛)의 코로나 처리면 상에 도공기(塗工機)(멀티 코터 TM-MC, (주)히라노테크시드 제)를 이용하여 도포하고, 80℃, 10분, 그 후 100℃, 10분 건조하고, 이어서 보호 필름으로서 이형 PET필름(상품명: 퓨렉스 A31, 데이진 듀폰 필름(주), 두께: 25㎛)을 이형면(離型面)이 수지측으로 되도록 붙여, 클래드층 형성용 수지 필름을 얻었다. 이때 수지층의 두께는 도공기의 갭을 조절함으로써, 임의로 조정 가능하고, 본 실시예에서는, 하부 클래드용 필름이 20㎛, 상부 클래드용 필름이 66㎛로 되도록 조절하였다.
(2) 코어층 형성용 수지 필름의 제작
(A) 바인더 폴리머로서, 페녹시 수지(상품명:페노토트 YP-70, 도토가세이(주) 제) 26질량부, (B) 광 또는 열중합성 화합물로서, 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌(상품명: A-BPEF, 신나카무라 가가쿠고교(주) 제) 36질량부, 및 비스페놀 A형 에폭시 아크릴레이트(상품명: EA-1020, 신나카무라 가가쿠고교(주) 제) 36질량부, (C) 광 또는 열중합 개시제로서, 비스(2, 4, 6-트리메틸벤조일) 페닐포스핀옥사이드(상품명: 이르가큐어 819, 치바·저팬 가부시키가이샤 제) 1질량부, 및 1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-온(상품명: 이르가큐어 2959, 치바·저팬 가부시키가이샤 제) 1질량부, 유기용제로서 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 40질량부를 이용한 것 이외는 상기 제조예와 같은 방법 및 조건으로 코어층 형성용 수지 바니시 B를 조합하였다. 그 후, 상기 제조예와 같은 방법 및 조건으로 가압 여과하고 또한 감압 탈포하였다.
상기에서 얻어진 코어층 형성용 수지 바니시 B를, PET필름(상품명: 코스모 샤인 A1517, 도요보세키(주) 제, 두께: 16㎛)의 비(非)처리면 상에, 상기 제조예와 같은 방법으로 도포 건조하고, 이어서 보호 필름으로서 이형 PET필름(상품명: 퓨렉스 A31, 데이진 듀폰 필름(주), 두께: 25㎛)을 이형면이 수지측으로 되도록 붙여, 코어층 형성용 수지 필름을 얻었다. 본 실시예에서는, 막두께가 40㎛로 되도록, 도공기의 갭을 조정하였다.
(3) 플렉시블 광도파로의 제작
상기에서 얻어진 하부 클래드층 형성용 수지 필름의 보호 필름인 이형 PET필름(퓨렉스 A31)을 박리하여, 자외선 노광기((주)오크세이사쿠 제, EXM-1172)로써 수지측(기재 필름의 반대측)으로부터 자외선(파장 365nm)을 1J/cm2 조사하고, 이어서 80℃에서 10분간 가열 처리함으로써, 제1 클래드층(하부 클래드층)을 형성하였다((Ⅰ) 공정). 그 하부 클래드층의 두께는 약 20㎛이었다.
다음으로, 그 하부 클래드층의 중간부(90mm)에 마스킹용 필름으로서, PET필름(상품명: 코스모 샤인 A31, 도요보세키(주) 제, 두께: 25㎛)을 배치하고, 단부에 남아있는 하부 클래드층(단에서의 길이 20mm)과 그 마스킹용 필름 상에, 롤 라미네이터(히다치 가세이 테크노 플랜트(주) 제, HLM-1500)을 이용하여 압력 0.5MPa, 온도 50℃, 라미네이트 속도 0.2m/min의 조건으로, 상기 코어층 형성용 수지 필름을 라미네이트하였다.
다음으로, 마스킹용 필름과 함께 마스킹용 필름상의 코어층 형성용 수지를 박리 제거하여, 하부 클래드층 상의 양단에 제1 코어층을 얻었다((Ⅱ) 공정). 제1 코어층의 두께는 약 40㎛이었다.
다음으로, 하부 클래드층과 제1 코어층을 포함하는 전면(全面)에, 롤 라미네이터(히다치 가세이 테크노 플랜트(주) 제, HLM-1500)를 이용하여 압력 0.5MPa, 온도 50℃, 라미네이트 속도 0.2m/min의 조건으로, 상기 코어층 형성용 수지 필름을 라미네이트하여, 제2 코어층을 형성하였다((Ⅲ) 공정). 단부에서의 코어층의 두께가 약 80㎛이며, 중간부의 코어층의 두께가 약 40㎛이었다.
이어서 평판형 라미네이터로서 진공가압식 라미네이터((주)메이키 세이사쿠쇼 제, MⅤLP-500)를 이용하고, 500Pa 이하에서 7초간 진공 빼기한 후, 압력 0.4MPa, 온도 60℃, 가압 시간 30초의 조건으로 평활화하였다((Ⅲ) 공정). 또한, 가압 재료로서는, SUS판을 이용하였다.
평활화에 의해, 단부로부터 중앙부에 걸쳐 코어층은 테이퍼 형상을 이루고, 그 경사 각도는 0.15도이었다.
다음으로, 폭 50㎛의 네가티브형 포토마스크를 통하여, 상기 자외선 노광기로써 자외선(파장 365nm)을 0.6J/cm2 조사하고, 이어서 80℃에서 5분간 노광 후 가열을 행하였다. 그 후, 지지 필름인 PET필름을 박리하고, 현상액(프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트/N,N-디메틸아세트아미드 = 8/2, 질량비)을 사용하여, 코어 패턴을 현상하였다. 이어서, 세정액(이소프로판올)을 사용하여 세정하고, 100℃에서 10분간 가열 건조하여, 코어 패턴을 얻었다((Ⅳ) 공정).
이어서, 상기와 같은 라미네이트 조건으로, 상부 클래드층으로서 상기 클래드층 형성용 수지 필름을 라미네이트하였다((Ⅴ) 공정). 또한, 자외선(파장 365nm)을 양면에 합계로 25J/cm2 조사 후, 160℃에서 1시간 가열 처리함으로써, 상부 클래드층을 형성하고((Ⅴ) 공정), 기재 필름이 외측에 배치된 플렉시블 광도파로를 제작하였다. 또한 아라미드 필름 박리를 위해, 그 플렉시블 광도파로를 85℃/85%의 고온고습 조건에서 24시간 처리하여, 기재 필름을 제거한 플렉시블 광도파로를 제작하였다. 도 14에, 제작한 플렉시블 광도파로의 막두께 측정 결과를 나타낸다.
또한, 코어층 및 클래드층의 굴절율을 메트리콘(Metricon)사 제 프리즘 커플러(Model2010)로 측정하였던 바, 파장 830nm에서, 코어층이 1.584, 클래드층이 1.550이었다. 또한, 제작한 플렉시블 광도파로(도 14)의 삽입 손실을, 광원에 850nm의 면발광 레이저((엑스포(EXFO)사 제, FLS-300-01-ⅤCL)를, 수광센서에 (주)어드밴티스트제, Q82214을, 입사 파이버에 GI-50/125 멀티모드 파이버(NA = 0.20), 출사 파이버에 SI-114/125 멀티모드 파이버(NA = 0.22))를 이용하여 측정하였던 바, 1.OdB이었다. 후술하는 비교예 1에 나타나는 바와 같이, 코어 두께를 80㎛로 일정하게 한 플렉시블 광도파로에서는, 삽입 손실이 0.8dB이었으므로, 테이퍼 구조 도입에 의한 손실증가는 0.2dB로 충분히 작음을 확인하였다.
또한, 얻어진 플렉시블 광도파로의 인장탄성율 및 인장강도를 상기 방법에 의해 측정한 결과, 인장탄성율이 2,000MPa, 인장강도가 70MPa이었다.
(4) 광전기 복합배선판의 제작
(4-1) 시트형상 접착제의 제작
HTR-860P-3(데이코쿠가가쿠산교(주) 제, 상품명, 글리시딜기 함유 아크릴 고무, 분자량 100만, Tg-7℃) 100질량부, YDCN-703(도토가세이(주) 제, 상품명, ｏ-크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 에폭시 당량 210) 5.4질량부, YDCN-8170C(도토가세이(주) 제, 상품명, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 에폭시 당량 157) 16.2질량부, 프라이오펜 LF2882(다이닛뽄 잉크 가가쿠 고교(주) 제, 상품명, 비스페놀 A 노볼락 수지) 15.3질량부, NUCA-189(니혼 유니카(주) 제, 상품명,
Figure 112014095887747-pct00005
-메르캅토프로필트리메톡시실란) 0.1질량부, NUCA-1160(니혼 유니카(주) 제, 상품명,
Figure 112014095887747-pct00006
-우레이드프로필트리에톡시실란) 0.3질량부, A-DPH(신나카 가가쿠 고교(주) 제, 상품명, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트) 30질량부, 이르가큐어 369(치바·저팬 가부시키가이샤 제, 상품명, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논-1-온 : Ⅰ-369) 1.5질량부, 시클로헥사논을 더하여 교반 혼합하고, 진공 탈기하여, 점접착제 (粘接着劑) 바니시를 얻었다. 이 점접착제 바니시를, 두께 75㎛의 표면 이형처리 폴리에틸렌테레프탈레이트(데이진(주) 제, 테이진테트론필름: A-31)로 이루어지는 보호 필름 상에 도포하여, 80℃에서 30분간 가열 건조하고, 점접착제층과 보호 필름으로 이루어지는 점접착 시트를 얻었다. 이 점접착 시트의 점접착제층 측에, 두께 80㎛의 광투과성의 지지 기재(사모(주) 제, 저밀도 폴리에틸렌테레프탈레이트/초산 비닐/저밀도 폴리에틸렌테레프탈레이트 3층 필름: FHF-100)을 합쳐서 라미네이트함으로써, 보호 필름(표면 이형처리 폴리에틸렌테레프탈레이트), 점접착제층, 및 광투과성의 지지 기재로 이루어지는 시트형상 접착제를 제작하였다. 점접착제층의 두께는 10㎛로 하였다.
(4-2) 광전기 복합배선판의 제작
상기에서 제작한 플렉시블 광도파로를, 롤 라미네이터(히다치 가세이 테크노 플랜트(주) 제, HLM-1500)를 이용하고, 압력 0.4MPa, 온도 50℃, 라미네이트 속도 0.2m/min의 조건으로, 보호 필름을 박리한 시트형상 접착제의 점접착제층 측에 라미네이트하였다. 다음으로, 시트형상 접착제의 지지 기재 측으로부터 자외선(365nm)을 250mJ/cm2 조사하여, 점접착제층과 지지 기재 계면의 밀착력을 저하시켜 지지 기재를 박리한 면에, 상기 회로패턴을 갖는 FPC(기재: 카프톤 EN, 12.5㎛, 구리회로 두께: 5㎛)의 소정의 부위에, 자외선 노광기((주)다이닛뽄 스크린 제, MAP-1200-L) 부수(付隨)의 마스크 얼라이너(mask aligner) 기구를 이용하여 위치 결정하고, 상술한 진공가압식 라미네이터를 이용하여, 500Pa 이하에서 30초간 진공 빼기한 후, 압력 0.4MPa, 온도 100℃, 가압 시간 30초의 조건으로 압착한 후, 클린오븐 속에서 180℃, 1시간 가열하여 플렉시블 광도파로와 FPC를 접착하여, 광전기 복합배선판을 얻었다.
얻어진 광전기 복합배선판의 반복 슬라이드 시험(굴곡 내구성 시험)을, 상기방법에 의해 행하였던 바, 10만회 경과 후에 있어서도 광도파로의 단선은 없고, 양호한 굴곡 내구성(슬라이드 내구성)을 나타냈다(표 1 참조).
비교예 1
실시예 1에 있어서, 코어의 2단(段) 라미네이트를 행하지 않고, 두께 80㎛의 코어 필름을 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 코어 두께가 80㎛로 일정한 플렉시블 광도파로를 제작하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여 광전기 복합배선판을 제작하였다. 이 경우, 삽입 손실은 0.8dB이었지만, 광전기 복합 배선판의 반복 슬라이드 시험에서는, 5000회로 광도파로가 파단하여, 충분한 굴곡 내구성(슬라이드 내구성)이 얻어지지 않았다(표 1 참조).
실시예 2
실시예 1에 있어서, 평판형 진공가압식 라미네이터에 의한 평활화를 행하지 않았다는 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 플렉시블 광도파로 및 광전기 복합배선판을 제작하였다. 도 15에, 제작한 플렉시블 광도파로의 막두께 측정 결과를 나타낸다. 광전기 복합배선판의 반복 슬라이드 시험에서는, 10만회 경과 후에 있어서도 광도파로의 단선은 없고, 양호한 굴곡 내구성(슬라이드 내구성)을 나타냈다. 한편, 삽입 손실은 2.2dB과, 평활화를 행한 경우에 비하여 1.2dB의 손실증가가 보여져, 높은 광특성이 요구되는 용도에서는, 평활화를 행하는 쪽이 바람직함이 확인되었다(표 1 참조).
Figure 112011058019795-pct00007
실시예 3
(1) 클래드층 형성용 수지 필름의 제작
클래드층 형성용 수지 필름의 수지층의 경화 후의 막두께를, 하부 클래드층 및 상부 클래드층과 함께 20㎛가 되도록 조절한 것 이외는 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 클래드층 형성용 수지 필름을 제작하였다.
(2) 코어층 형성용 수지 필름의 제작
코어층 형성용 수지 필름의 수지층의 경화 후의 막두께를 50㎛이 되도록 조절한 것 이외는 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 코어층 형성용 수지 필름을 제작하였다.
(3) 플렉시블 광도파로의 제작
상기에서 얻어진 하부 클래드층 형성용 수지 필름의 보호 필름인 이형 PET필름(퓨렉스 A31)을 박리하여, 자외선 노광기 ((주)오크세이사쿠제, EXM-1172)로써 수지측(기재 필름의 반대측)으로부터 자외선(파장 365nm)을 1J/cm2 조사하고, 이어서 80℃에서 10분간 가열 처리함으로써, 하부 클래드층을 형성하였다((i) 공정). 그 하부 클래드층의 두께는 약 20㎛이었다.
다음으로, 그 하부 클래드층 상에, 롤 라미네이터(히다치 가세이 테크노 플랜트(주) 제, HLM-1500)를 이용하여 압력 0.5MPa, 온도 50℃, 라미네이트 속도0.2m/min의 조건으로, 상기 코어층 형성용 수지 필름을 라미네이트하였다((ii) 공정). 코어층의 두께는 약 70㎛이었다.
다음으로, 도 16에 도시하는 바와 같이, 코어 폭이 80㎛가 되도록, 네가티브형 포토마스크를 통하여, 상기 자외선 노광기로써 자외선(파장 365nm)을 0.6J/cm2 조사하고, 이어서 80℃에서 5분간 노광 후 가열을 행하였다. 또한, 포토마스크에는, 도 16의 코어 노광용 패턴이 3mm간격으로 31개 어레이가 포함되어 있다.
그 후, 지지 필름인 PET필름을 박리하여, 현상액(프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트/N,N-디메틸아세트아미드 = 7/3, 질량비)을 사용하여, 코어 패턴을 현상하였다. 이어서, 세정액(이소프로판올)을 사용하여 세정하고, 100℃에서 10분간 가열 건조하여, 코어 패턴을 얻었다((iii) 공정).
이어서, 상기와 같은 라미네이트 조건으로, 상부 클래드층으로서 상기 클래드층 형성용 수지 필름을 라미네이트하였다((iv) 공정). 다음으로, 도 16에 도시하는 바와 같이, 굴곡부의 폭이 1000㎛가 되도록, 네가티브형 포토마스크를 통하여, 상기 자외선 노광기로써 자외선(파장 365nm)을 2J/cm2 조사하여, 지지 필름인 PET필름을 박리한 후, 80℃에서 10분간 노광 후 가열을 행하였다. 또한, 포토마스크에는, 도 16의 클래드 노광용 패턴이 3mm간격으로 31개 어레이가 포함되어 있다.
그 후, 현상액(프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트/N,N-디메틸아세트아미드 = 7/3, 질량비)을 사용하여, 클래드 패턴을 현상하였다. 이어서, 세정액으로서, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트를 사용하여 세정하고, 80℃에서 10분간, 이어서 100℃에서 10분간 가열 건조하여, 클래드 패턴을 얻었다((v) 공정).
또한, 자외선(파장 365nm)을 1J/cm2 조사 후, 120℃에서 10분간, 이어서 160℃에서 1시간 가열 처리함으로써, 상부 클래드층을 형성하여, 기재 필름이 외측에 배치된 광도파로를 제작하였다. 또한, 아라미드 필름 박리를 위해, 그 광도파로를 85℃/85%의 고온고습 조건에서 24시간 처리하여, 기재 필름을 제거한 광도파로를 제작하였다.
코어부가 상부 클래드에 매립된 상태가 유지되어, 상부 클래드층의 폭은 1000㎛이며, 하부 클래드층의 폭에 대하여 50%이었다.
또한, 코어층 및 클래드층의 굴절율을 메트리콘(Metricon)사 제 프리즘 커플러(Model2010)로 측정하였던 바, 파장 830nm에서, 코어층이 1.584, 클래드층이 1.550이었다. 또한, 제작한 광도파로의 전파 손실을, 광원에 850nm의 면발광 레이저((엑스포사 제, FLS-300-01-ⅤCL)를, 수광센서에 (주)어드밴티스트 제, Q82214를 이용하고, 컷백(cutback)법(측정 도파로 길이 10, 5, 3, 2cm, 입사 파이버; GI-50/125 멀티모드 파이버(NA=0.20), 출사 파이버; SI-114/125(NA=0.22))에 의해 측정하였던 바, 0.06dB/cm이었다.
또한, 얻어진 플렉시블 광도파로의 인장탄성율 및 인장강도를 상기 방법에 의해 측정한 결과, 인장탄성율이 2,000MPa, 인장강도가 70MPa이었다.
(4) 광전기 복합배선판의 제작
(4-1) 시트형상 접착제의 제작
실시예 1과 마찬가지로 하여, 보호 필름, 점접착제층, 및 광투과성의 지지 기재로 이루어지는 시트형상 접착제를 제작하였다.
(4-2) 접착제층 부착 광도파로의 제작
이어서, 상기에서 제작한 플렉시블 광도파로에, 롤 라미네이터(히다치 가세이 테크노 플랜트(주) 제, HLM-1500)를 이용하여 압력 0.4MPa, 온도 50℃, 라미네이트 속도 0.2m/min의 조건으로, 보호 필름을 박리한 시트형상 접착제를 라미네이트하였다. 다음으로, 접착 시트의 지지 기재측에서 자외선(365nm)을 250mJ/cm2 조사하여, 점접착제층과 지지 기재 계면의 밀착력을 저하시켜 지지 기재를 박리하여 접착제층 부착 광도파로를 얻었다.
(4-3) 광전기 복합배선판의 제작
다음으로, 상기 회로 패턴을 갖는 FPC(기재(基材): 카프톤EN, 12.5㎛, 구리회로 두께: 5㎛)의 소정의 부위에 접착제층 부착 광도파로를, 자외선노광기((주)다이닛뽄 스크린 제, MAP-1200-L) 부수(付隨)의 마스크 얼라이너기구를 이용하여 위치 결정하고, 상술한 진공가압식 라미네이터를 이용하여, 500Pa 이하에서 30초간 진공 빼기한 후, 압력 0.4MPa, 온도 100℃, 가압 시간 30초의 조건으로 압착한 후, 클린오븐 속에서 180℃, 1시간 가열하여 플렉시블 광도파로와 FPC를 접착하여, 광전기 복합배선판을 얻었다. 또한, 광도파로와 FPC의 적층은 각각 31개 어레이 정도의 패턴을 갖는 시트 상태로 행하였다.
상기 굴곡 내구시험기((주) 다이쇼 덴시 제)에 의해 평가한 결과, 10만회 이상의 내굴곡 내구성을 확인하였다.
비교예 2
실시예 3에 있어서, 상부 클래드층에 대하여 노광·현상을 행하지 않고, 상부 클래드층 전체를 경화한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 하여 플렉시블 광도파로 및 광전기 복합배선판을 제작하였다. 실시예 3과 마찬가지로 하여 평가한 결과, 전파 손실은 0.05dB/cm, 인장탄성율은 2,000MPa, 인장강도는 70MPa이며, 실시예 3과 같은 결과를 얻을 수 있었지만, 굴곡 내구성 시험에서는, 1만회 이하로 광도파로가 파단하였다.
산업상의 이용 가능성
본 발명에 의하면, 굴곡 내구성(슬라이드 내구성)이 뛰어난 플렉시블 광도파로 및 광전기 복합배선판을 생산성 좋게 제조하는 것이 가능하다.
부호의 설명
1 : 플렉시블 광도파로
2 : 제1 클래드층(하부 클래드층)
3 : 제1 코어층
4 : 마스킹용 필름
5 : 제2 코어층
6 : 코어층
7 : 제2 클래드층(상부 클래드층)
8 : 코어 패턴
9 : 포토마스크
10 : 클래드층 형성용 수지 필름
11 : 기재 필름(클래드층 형성용)
12 : 클래드층 형성용 수지
13 : 보호 필름
20 : 코어층 형성용 수지 필름
21 : 기재 필름(코어층 형성용)
22 : 코어층 형성용 수지
23 : 보호 필름
30 : 평판형 라미네이터
31 : 가압재
41 : 광전기 복합배선판
42 : 플렉시블 광도파로
43 : 플렉시블 전기배선판(FPC)
44 : 굴곡축(가상 축)

Claims (15)

  1. (Ⅰ) 제1 클래드층을 형성하는 공정,
    (Ⅱ) 상기 제1 클래드층 상의 적어도 한쪽의 단부(端部)에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하여 제1 코어층을 형성하는 공정,
    (Ⅲ) 상기 제1 코어층 상 및 상기 제1 클래드층 상의 전면(全面)에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하여 제2 코어층을 형성하는 공정,
    (Ⅳ) 상기 제1 코어층 및 상기 제2 코어층을 패터닝하여, 광도파로의 코어 패턴을 형성하는 공정,
    (Ⅴ) 상기 코어 패턴 및 상기 제1 클래드층 상에 제2 클래드층을 형성하여 코어 패턴을 매립하는 공정을 갖는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  2. 하부 클래드층, 코어부, 및 상부 클래드층으로 이루어지는 광도파로로서, 상부 클래드층의 폭이, 적어도 굴곡부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭보다도 작고, 단부에 있어서는, 하부 클래드층의 폭과 같거나 작고, 하부 클래드층은 굴곡부의 폭이 단부의 폭과 같거나 작고, 상부 클래드층의 폭이 굴곡부에서는 단부의 폭보다도 작은 것을 특징으로 하는 플렉시블 광도파로.
  3. 제2항에 기재된 플렉시블 광도파로를 제조하는 방법으로서,
    (i) 하부 클래드층을 형성하는 공정,
    (ii) 상기 하부 클래드층 상에 코어층을 형성하는 공정,
    (iii) 상기 코어층을 패터닝하여, 광도파로의 코어 패턴을 형성하는 공정,
    (iv) 상기 하부 클래드층 및 상기 코어 패턴 상에 클래드층 형성용 수지를 적층하여 코어 패턴을 매립하는 공정, 및
    (v) 상기 클래드층 형성용 수지를 노광 현상하고, 코어 패턴의 매립을 유지하면서, 적어도 굴곡부에 있어서, 상기 하부 클래드층보다도 폭이 작은 상부 클래드층을 형성하는 공정을 갖는 플렉시블 광도파로의 제조방법
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (Ⅱ) 공정에 있어서, 제1 코어층을 제1 클래드층 상의 양단부에 형성하는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 (Ⅲ) 공정에 있어서, 제1 코어층 상 및 상기 제1 클래드층 상의 전면에 코어층 형성용 수지 필름을 적층한 후, 그 표면의 단차(段差)를 평활화시켜, 테이퍼(taper) 형상을 갖는 제2 코어층을 형성하는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 평활화를 평판형의 진공가압식 라미네이터를 이용하여 행하는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 (Ⅱ) 공정에 있어서, 제1 클래드층 상의 적어도 한쪽의 단부 이외의 부분에 마스킹용 필름을 배치하고, 상기 마스킹용 필름이 배치되어 있는 부분 및 배치되어 있지 않은 부분의 양쪽을 포함하는 제1 클래드층 상의 전면에 코어층 형성용 수지 필름을 적층하고, 마스킹용 필름과 함께 상기 마스킹용 필름상의 코어층 형성용 수지 필름을 제거함으로써, 제1 클래드층 상의 적어도 한쪽의 단부에 제1 코어층을 형성하는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 (Ⅲ) 공정에서의 코어층 형성용 수지 필름의 적층을 롤 라미네이터에 의해 행하는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (Ⅱ) 공정에서의 코어층 형성용 수지 필름의 적층을 롤 라미네이터에 의해 행하는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  10. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 공정 (Ⅳ)에서의 제1 코어층 및 제2 코어층의 패터닝이 제1 코어층 및 제2 코어층의 노광 현상에 의해 행하여지는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  11. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 공정 (Ⅰ)이 클래드층 형성용 수지 필름을 사용하고, 상기 필름의 수지를 경화하여 제1 클래드층을 형성하는 공정인 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  12. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 공정 (Ⅴ)가 클래드층 형성용 수지 필름을 사용하여 행해지고, 코어 패턴을 매립한 후에 상기 클래드층 형성용 수지 필름의 수지를 경화하여, 제2 클래드층을 형성하는 플렉시블 광도파로의 제조방법.
  13. 제1항에 기재한 제조방법에 의해 제조된 플렉시블 광도파로.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 굴곡부에서의 상부 클래드층의 폭이 하부 클래드층의 폭에 대하여 20∼60%인 플렉시블 광도파로.
  15. 제2항 또는 제13항에 기재한 플렉시블 광도파로를, 플렉시블 전기배선판에 적층한 광전기 복합배선판.
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