KR101804344B1 - 에폭시－작용성 실록산 올리고머를 함유하는 에폭시－작용성 방사선－경화성 조성물 - Google Patents

에폭시－작용성 실록산 올리고머를 함유하는 에폭시－작용성 방사선－경화성 조성물 Download PDF

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듀안 레이몬드 부자스키
주니어 존 비얼링 데그루트
데이비드 제이. 데샤쳐
쉐드릭 오닐 글로버
캐런 엘. 휴스턴
존 라두스
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다우 코닝 코포레이션
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Abstract

본 발명은 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 및 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머를 포함하는 실리콘 조성물, 및 상기 실리콘 조성물을 사용하여 광도파관을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 경화된 실리콘 조성물, 및 상기 경화된 실리콘 조성물을 포함하는 광도파관을 제공한다.

Description

에폭시－작용성 실록산 올리고머를 함유하는 에폭시－작용성 방사선－경화성 조성물 {EPOXY-FUNCTIONAL RADIATION-CURABLE COMPOSITION CONTAINING AN EPOXY-FUNCTIONAL SILOXANE OLIGOMER}
우선권 주장
본 출원은, 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함되는, 발명의 명칭이 "용매 현상 동안의 향상된 필름 유지성 및 접착성을 위한 에폭시-작용성 실록산 올리고머를 함유하는 에폭시-작용성 방사선-경화성 조성물"(EPOXY-FUNCTIONAL RADIATION-CURABLE COMPOSITION CONTAINING AN EPOXY-FUNCTIONAL SILOXANE OLIGOMER FOR ENHANCED FILM RETENTION AND ADHESION DURING SOLVENT DEVELOPMENT)이고 2011년 5월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/489,899호의 우선권의 이득을 주장한다.
광투과성의 제어는 많은 기술 분야에 있어서 중요하다. 신호 열화(signal degradation)를 최소화하면서 다양한 거리에 걸쳐 광투과성을 제어하기 위해 유용한 장치의 예로는 광도파관이 있다. 광통신을 위해 필요한 신뢰성 광투과 재료를 제작하는 데 사용되는 전통적인 재료는 석영 및 유리이다. 그러나, 이러한 무기 재료를 사용하는 제작은, 불편하고 대개 비효율적인 고온 공정의 사용을 수반한다. 실리콘 조성물이 광투과 재료의 제조를 위한 유리한 대안일 수 있다.
본 발명은 실리콘 조성물, 및 상기 실리콘 조성물을 사용하여 광도파관을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 경화된 실리콘 조성물, 및 상기 경화된 실리콘 조성물을 포함하는 광도파관을 제공할 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 경화 시에 본 발명의 실리콘 조성물은 예상 외로 증가된 가요성 또는 감소된 균열을 나타내는 광도파관을 위한 실리콘 코어를 제공한다. 일부 예에서, 경화된 조성물의 증가된 가요성 또는 감소된 균열은 실리콘 조성물에서의 유기실록산 올리고머의 증가된 로딩에 의해 일어날 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시 형태가, 실질적으로 뒤틀림(warping) 또는 균열을 겪지 않기에 충분한 탄성 및 경도를 가질 수 있다. 일부 예에서, 상기 경화된 조성물은 상기 도파관의 클래드(clad) 층 또는 기재 층에 대해 증가된 접착성을 갖는다. 본 발명의 조성물의 일부 실시 형태는 높은 분해능을 제공하여, 유기 용매를 사용한 현상 후의 높은 필름 유지성(film retention)에 의해 입증되는 바와 같이 경화 시에 임계 치수의 탁월한 유지성을 제공할 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 방법의 일부 예는 높이와 같은 임계 치수(critical dimension)의 탁월한 유지성을 가지고 포토마스크로부터 기재 상의 실리콘 필름으로 이미지 및 패턴을 전사할 수 있으며, 이는 예를 들어 도파관의 더욱 맞춤된 치수를 야기할 수 있다. 광도파관 조립체의 일부 예는, 다른 공지의 재료를 사용한 도파관 조립체에 비견되거나 또는 그보다 우수한, 광범위한 온도에 걸친 양호한 열 안정성 및 양호한 내환경성, 예를 들어, 내습성을 나타낼 수 있다. 또한, 도파관 조립체의 일부 예는 낮은 복굴절성 및 낮은 투과 손실, 그리고 통신 파장 대역에서의 높은 투과율을 나타내며, 이는 다른 공지의 재료를 사용한 도파관의 상응하는 특성과 동일하거나 그보다 우수할 수 있다. 따라서, 일부 예에서는, 투과 손실의 대가로 우수한 가요성 및 내균열성이 얻어지지 않는다. 일부 실시 형태에서는, 굴절률을 제어하는 것이 통상적인 조성물과 비교하여 더 쉬울 수 있으며, 승온에 노출되는 경우에도 광투과율 및 굴절률의 변화가 매우 작을 수 있다. 일부 예에서, 본 발명의 실리콘 조성물은 활성 에너지 광선, 예를 들어, UV 광선의 조사 시에 신속히 경화될 수 있고, 박막 형태에서도 우수한 형상-유지 특성을 가질 수 있고, 그의 경화된 생성물 내에 기포를 함유하지 않을 수 있는데, 상기 경화된 생성물은 내가수분해성 및 내용매성을 갖는다. 일부 예에서, 본 발명의 경화된 실리콘 조성물로 제조된 광투과 구성요소들은 박막 형태에서도 우수한 형상-유지 특성을 갖는다.
다양한 실시 형태에서, 본 발명은 실리콘 조성물을 제공한다. 상기 실리콘 조성물은 (A) 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지를 포함한다. 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지는 하기 평균 단위 화학식:
[화학식 I]
(R1R2R3SiO1 /2)a(R4R5SiO2 /2)b(R6SiO3 /2)c(SiO4 /2)d
를 갖는다.
화학식 I에서, R1, R2, R3, R4, R5, 및 R6은 C1-6 1가 지방족 탄화수소 기들, C6-10 1가 방향족 탄화수소 기들, 및 1가 에폭시-치환된 유기 기들로부터 독립적으로 선택되는 유기 기들이다. 화학식 I에서는, 하기 조건들이 충족된다: 0≤a<0.4, 0<b<0.5, 0<c<1, 0≤d<0.4, 0.1≤b/c≤0.3, 및 a+b+c+d=1. 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지는 수평균 분자량이 약 2000 이상이다. 상기 수지에서, 상기 유기 기들의 약 15 몰% 이상은 C6 내지 C10 1가 방향족 탄화수소 기들이다. 또한, 실록산 단위들의 약 2 내지 약 50 몰%는 에폭시-치환된 유기 기들을 갖는다. 상기 실리콘 조성물은 또한 (B) 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머를 포함한다. 상기 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머는 분자당 평균 2개 이상의 에폭시-치환된 유기 기들을 갖는다. 추가로, 상기 올리고머는 분자량이 약 1500 이하이다. 상기 실리콘 조성물은 또한 (C) 양이온성 광개시제를 포함한다. 추가로, 상기 실리콘 조성물은 (D) 선택적인 유기 용매를 포함한다. 일부 실시 형태에서는, 성분 (D)가 존재하며; 다른 실시 형태에서는, 성분 (D)가 존재하지 않는다.
다양한 실시 형태에서, 본 발명은 가요성 평면 광도파관 조립체를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 (i) 실리콘 조성물을 기재의 표면에 도포하는 단계를 포함한다. 상기 실리콘 조성물을 기재의 표면에 도포하는 단계는 제1 실리콘 필름을 형성한다. 상기 실리콘 조성물은 본 명세서에 기재된 바와 같은 본 발명에 의해 제공되는 실리콘 조성물을 포함한다. 상기 방법은 또한 (ii) 상기 제1 실리콘 필름의 하나 이상의 선택 영역을 방사선에 노광시키는 단계를 포함한다. 상기 방사선은 약 150 내지 약 800 ㎚의 파장을 갖는다. 상기 방사선에 대한 노광은 하나 이상의 노광 영역 및 하나 이상의 비노광 영역을 갖는 부분 노광 필름을 생성한다. 상기 방법은 또한 (iii) 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역은 현상 용매를 사용하여 제거된다. 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역을 제거하는 단계는 패턴화된 필름을 형성한다. 상기 방법은 또한 (iv) 상기 패턴화된 필름을 가열하는 단계를 포함한다. 상기 패턴화된 필름은 약 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60의 굴절률을 갖는 하나 이상의 실리콘 코어를 형성하기에 충분한 양의 시간 동안 가열된다. 상기 기재는 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다. 상기 방법은 또한 (v) 선택적으로, 상기 기재와 상기 실리콘 코어를 제2 실리콘 조성물로 덮어서 제2 실리콘 필름을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 (vi) 선택적으로, 상기 제2 실리콘 필름을 경화시켜 클래드 층을 형성하는 단계로서, 상기 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계를 포함한다.
다양한 실시 형태에서, 본 발명은 가요성 평면 광도파관 조립체를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 (i) 제1 실리콘 조성물을 기재의 표면에 도포하는 단계를 포함한다. 상기 제1 실리콘 조성물을 상기 기재의 상기 표면에 도포하는 단계는 제1 실리콘 필름을 형성한다. 상기 방법은 또한 (ii) 상기 제1 실리콘 필름을 경화시키는 단계를 포함한다. 상기 제1 실리콘 필름을 경화시키는 단계는 하부 클래드 층을 형성한다. 상기 방법은 또한 제2 실리콘 조성물을 상기 하부 클래드 층에 도포하는 단계를 포함한다. 상기 제2 실리콘 조성물을 상기 하부 클래드 층에 도포하는 단계는 제2 실리콘 필름을 형성한다. 상기 방법은 또한 (iv) 상기 제2 실리콘 필름의 하나 이상의 선택 영역을 방사선에 노광시키는 단계를 포함한다. 상기 방사선은 약 150 내지 약 800 ㎚의 파장을 갖는다. 상기 제2 실리콘 필름의 하나 이상의 선택 영역을 방사선에 노광시키는 단계는 하나 이상의 노광 영역 및 하나 이상의 비노광 영역을 갖는 부분 노광 필름을 생성한다. 상기 방법은 또한 (v) 현상 용매를 사용하여 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역을 제거하는 단계는 패턴화된 필름을 형성한다. 상기 방법은 또한 (vi) 상기 패턴화된 필름을 일정량의 시간 동안 가열하는 단계를 포함한다. 상기 패턴화된 필름이 가열되는 시간의 양은 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60의 굴절률을 갖는 하나 이상의 실리콘 코어를 형성하기에 충분하다. 상기 하부 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다. 상기 방법은 또한 (vii) 선택적으로, 상기 하부 클래드 층 및 상기 실리콘 코어를 제3 실리콘 조성물로 덮어서 3 실리콘 필름을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 (viii) 선택적으로, 상기 제3 실리콘 필름을 경화시켜 상부 클래드 층을 형성하는 단계로서, 상기 상부 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계를 포함한다. 상기 제1 실리콘 조성물 및 제2 실리콘 조성물 중 하나 이상은 본 명세서에 기재된 바와 같은 본 발명에 의해 제공되는 실리콘 조성물을 포함한다. 상기 선택적인 제3 실리콘 조성물은, 선택적으로, 본 명세서에 기재된 바와 같은 본 발명에 의해 제공되는 실리콘 조성물을 포함한다.
반드시 척도에 따라 그려지지는 않은 도면에서, 몇몇 도면의 전반에 걸쳐 유사한 부호들은 실질적으로 유사한 구성요소들을 설명한다. 상이한 문자 첨자(letter suffix)를 갖는 유사한 부호들은 실질적으로 유사한 구성요소들의 상이한 경우들을 나타낸다. 도면은 본 명세서에서 논의되는 다양한 실시 형태들을,일반적으로, 예로서, 그러나 제한적이지 않게 나타낸다.
<도 1>
도 1은 본 명세서에 기재된 방법들에 따라 제조된, 본 발명의 광도파관 조립체의 소정 실시 형태의 단면도를 나타낸다.
<도 2>
도 2는 본 명세서에 기재된 방법들에 따라 제조된, 본 발명의 광도파관 조립체의 소정 실시 형태의 단면도를 나타낸다.
<도 3>
도 3은 본 명세서에 기재된 방법들에 따라 제조된, 본 발명의 광도파관 조립체의 소정 실시 형태의 단면도를 나타낸다.
<도 4>
도 4는 본 명세서에 기재된 방법들에 따라 제조된, 본 발명의 광도파관 조립체의 소정 실시 형태의 단면도를 나타낸다.
개시된 주제의 소정 청구항들에 대해 이제 상세하게 언급할 것이며, 그의 예는 첨부된 도면에 나타나 있다. 개시된 주제가 열거된 청구항들과 관련하여 설명될 것이지만, 이는 개시된 주제를 상기 청구항들로 한정하고자 하는 것이 아님이 이해될 것이다. 이와는 대조적으로, 개시된 주제는 특허청구범위에 의해 한정된 바와 같은 현재 개시된 주제의 범주 내에 포함될 수 있는 모든 대안, 변형 및 등가물을 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에서, "일 실시 형태", "소정 실시 형태", "예시적 실시 형태" 등에 대한 언급은 기재된 실시 형태가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시 형태가 그 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함할 필요는 없을 수 있음을 나타낸다. 게다가, 이러한 어구들은 반드시 동일한 실시 형태를 언급하고 있는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 소정 실시 형태와 관련하여 기재되는 경우, 명시적으로 기재되든지 그렇지 않든지 간에 다른 실시 형태들과 관련하여 그러한 특징, 구조, 또는 특성에 영향을 미친다는 것이 당업자의 지식 내에 있는 것으로 생각된다.
범위 포맷으로 표현된 값은 그 범위의 한계치로서 명백하게 나열되는 수치 값을 포함할 뿐만 아니라 마치 각각의 수치 값 및 하위 범위(sub-range)가 명백하게 나열되는 것처럼 그 범위 내에 포함되는 모든 개개의 수치 값 또는 하위 범위도 포함하는 융통성 있는 방식으로 해석되어야 한다. 예를 들어, "약 0.1% 내지 약 5%"의 농도 범위는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 명백하게 나열된 농도뿐만 아니라 지시된 범위 내의 개개의 농도 (예를 들어, 1%, 2%, 3%, 및 4%) 및 하위 범위 (예를 들어, 0.1% 내지 0.5%, 1.1% 내지 2.2%, 3.3% 내지 4.4%)도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이 문서에서, 단수형("a," "an" 또는 "the") 용어는 그 문맥이 달리 명확하게 기술하지 않는다면 하나 또는 하나 초과를 포함하도록 사용된다. 용어 "또는"은 달리 지시되지 않으면 비배타적인 "또는"을 말하도록 사용된다. 용어 "약"은, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 값 또는 범위에 있어서, 예를 들어 언급된 값 또는 언급된 범위의 한계의 10% 이내, 5% 이내, 또는 1% 이내의 가변도를 허용할 수 있다. 범위 또는 순차적인 값들의 목록이 주어지는 경우에, 달리 명시되지 않는다면, 상기 범위 내의 임의의 값 또는 주어진 순차적인 값들 사이의 임의의 값이 또한 개시된다. 용어 "실질적으로"는, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99% 이상, 또는 약 99.999% 이상처럼, 대다수, 또는 대부분을 말한다. 게다가, 본 명세서에서 이용되는 어법 또는 전문 용어는 달리 정의되지 않을 경우 단지 설명 목적이며, 한정하는 것은 아님을 이해해야 한다. 임의의 섹션 표제 이용은 본 문서의 해독을 돕고자 하는 것이며, 한정하는 것으로 해석되어서는 안되고; 섹션 표제에 관련된 정보는 그 특정한 섹션 내에 또는 그 바깥에 나타날 수 있다. 더욱이, 이 문서에서 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 문헌은, 마치 개별적으로 참고로 포함되는 것처럼 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 이 문서와 참고로 그와 같이 포함된 상기 문서들 사이의 일관성 없는 용법의 경우에는, 포함된 참고 문헌에서의 용법이 이 문헌의 것에 대하여 보충적인 것으로 간주되어야 하며; 양립될 수 없는 불일치의 경우, 이 문헌에서의 용법이 지배한다.
본 명세서에 기재된 제조 방법에서, 시간상 또는 작업상의 순서가 명시적으로 언급된 경우를 제외하고는, 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않는다면 단계들은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 게다가, 명시된 단계들은, 명백한 청구범위의 표현(explicit claim language)에 의해 상기 단계들이 별도로 수행되는 것으로 언급되지 않는다면, 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, X를 행하는 청구된 단계 및 Y를 행하는 청구된 단계는 단일 작업 내에서 동시에 수행될 수 있으며, 그 결과로 얻어지는 방법은 청구된 방법의 문자 그대로의 범위 내에 속할 것이다.
용어 "에폭시-작용성" 또는 "에폭시-치환된"은, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에폭시 치환체인 산소 원자가 탄소 사슬 또는 고리 시스템의 2개의 인접한 탄소 원자들에 직접 부착된 작용기를 말한다. 에폭시-치환된 작용기의 예에는, 2,3-에폭시프로필, 3,4-에폭시부틸, 4,5-에폭시펜틸, 2-글리시독시에틸, 3-글리시독시프로필, 4-글리시독시부틸, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸, 3-(3,4-에폭시사이클로헥실)프로필, 2-(3,4-에폭시-3-메틸사이클로헥실)-2-메틸에틸, 2-(2,3-에폭시사이클로펜틸)에틸, 및 3-(2,3-에폭시사이클로펜틸)프로필이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
용어 "올리고머"는, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 중간 상대 분자 질량을 갖는 분자를 말하며, 본질적으로 이의 구조는 더 낮은 상대 분자 질량의 분자로부터 실제로 또는 개념적으로 유도되는 소규모 복수의 단위들을 포함한다. 중간 상대 질량을 갖는 분자는 이들 단위 중 하나 또는 수 개의 제거에 따라 변동되는 특성을 갖는 분자일 수 있다. 하나 이상의 단위의 제거로부터 기인하는 특성의 변동은 유의한 변동일 수 있다.
용어 "수지"는, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 3개 또는 4개의 다른 실록산 단량체에 Si-O-Si 결합을 통하여 결합되는 하나 이상의 실록산 단량체를 포함하는, 임의의 점도의 폴리실록산 재료를 말한다. 일 실시 형태에서, 상기 폴리실록산 재료는 T 또는 Q 기를 포함하며, 이는 본 명세서에 정의되는 바와 같다.
용어 "광도파관"은, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 광 스펙트럼의 전자기 파를 안내하는 물리적 구조체를 말한다.
용어 "방사선"은, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 매질 또는 공간을 통과해 이동하는 에너지 입자들을 말한다. 방사선의 예로는 가시광, 적외광, 마이크로파, 전파, 초장파, 극초장파, 열방사선(열), 및 흑체 방사선이 있다.
용어 "경화"는, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 임의의 형태의 방사선에 노광시키거나, 가열하거나, 또는 물리적 또는 화학적 반응을 겪게 하여, 그 결과로 경질화 또는 점도 증가를 일으키는 것을 말한다.
용어 "필름"은, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 임의의 형상의 코팅을 말한다.
용어 "굴절률"은, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 물질 내에서의 광의 속도의 척도를 말하며, 진공에서의 광의 속도를 상기 물질에서의 광의 속도로 나눈 것이다.
에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지, 성분 (A)
에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지, 성분 (A)는 본 발명의 실리콘 조성물의 성분이다. 이것은 본 발명에 의해 제공되는 상기 조성물의 주성분일 수 있다. 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지는 평균 실록산 단위 화학식:
[화학식 I]
(R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d
(여기서, R1, R2, R3, R4, R5, 및 R6은 C1-6 1가 지방족 탄화수소 기들, C6-10 1가 방향족 탄화수소 기들, 및 1가 에폭시-치환된 유기 기들로부터 독립적으로 선택되는 유기 기들이고, 0≤a<0.4, 0<b<0.5, 0<c<1, 0≤d<0.4, 0.1≤b/c≤0.3, a+b+c+d=1임)으로 나타내어지고, 상기 수지는 수평균 분자량이 약 2000 이상이고, 상기 유기 기들의 약 15 몰% 이상은 C6 내지 C10 1가 방향족 탄화수소 기들이고, 분자당 실록산 단위들의 약 2 내지 약 50 몰%는 에폭시-치환된 유기 기들을 갖는다. 함유하는 에폭시 기들로 인해, 상기 수지는, (C) 양이온성 광개시제의 존재 하에서, 활성 에너지 광선, 예를 들어, UV 광선, 전자 빔, 또는 이온화 방사선을 조사할 때 신속히 경화될 수 있다. 선택적으로, 감광제가 또한 상기 조성물에 존재할 수 있다. 상기 조성물이 기재 (예를 들어, 규소 기재)와 접촉하고 있을 때, 상기 조성물에 활성 에너지 광선, 예를 들어, UV 광선, 전자 빔 또는 이온화 방사선을 조사하여 상기 조성물을 경화시킨다. 경화된 조성물은 상기 기재에 단단히 부착될 수 있다.
평균 실록산 단위 화학식 I로 나타내어지는 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A)에는, (R4R5SiO2/2) 단위들 및 (R6SiO3/2) 단위들이 존재하지만, (R1R2R3SiO1/2) 및 (SiO4/2) 단위들은 선택적인 구성 단위들이다. 따라서, 하기 단위들을 포함하는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지들이 있을 수 있다:
(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c;
(RlR2R3SiOl/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c;
(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d; 또는
(R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d.
화학식 I과 같은 평균 단위 화학식의 기재에서, 하첨자 a, b, c, 및 d는 몰 분율이다. 상기 하첨자 a는 0 ≤ a < 0.4인데, 너무 많은 (R1R2R3SiO1/2) 단위들이 존재하는 경우에는 에폭시-함유 유기폴리실록산 수지 (A)의 분자량이 감소하고, (SiO4/2) 단위들이 도입되는 경우에는, 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A)의 경화된 생성물의 경도가 현저하게 증가하며 상기 생성물을 용이하게 취성으로 만들 수 있기 때문이다. 이러한 이유로, 상기 하첨자 d는 0 ≤ d < 0.4, 0 ≤ d < 0.2, 또는 d = 0이다. 또한, (R4R5SiO2/2) 단위들과 (R6SiO3/2) 단위들의 몰비 b/c는 약 0.01 이상 및 약 0.3 이하일 수 있다. 일부 예에서, 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A)의 제조에 있어서 이러한 범위로부터 벗어나는 것은, 불용성 부산물이 생성되게 하거나, 감소된 인성(toughness)으로 인해 상기 생성물을 균열되기 더 쉽게 만들거나, 또는 상기 생성물의 강도 및 탄성을 감소시켜 상기 생성물을 스크래칭되기 더 쉽게 만들 수 있다. 일부 예에서, 상기 몰비 b/c의 범위는 약 0.01 이상 및 약 0.25 이하, 또는 약 0.02 이상 및 약 0.25 이하이다. 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A)는 (R4R5SiO2/2) 단위들 및 (R6SiO3/2) 단위들을 함유하며, 그의 분자 구조는 대부분의 경우에 네트워크 구조 또는 3차원 구조인데, b/c의 몰비가 약 0.01 이상 및 약 0.3 이하이기 때문이다.
성분 (A) 중 규소-결합 C1-6 1가 지방족 탄화수소 기들은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 헥실, 및 기타 1가 포화 지방족 탄화수소 기들에 의해, 그리고 비닐, 알릴, 헥세닐, 및 다른 1가 불포화 지방족 탄화수소 기들에 의해 예시된다. 또한, 상기 규소-결합 C6-10 1가 방향족 탄화수소 기들은 페닐, 톨릴, 자일릴, 및 나프틸에 의해 예시된다.
광 특성인, 상기 경화된 조성물의 굴절률은 상기 1가 탄화수소 기들의 유형을 변경시킴으로써 조절할 수 있다. 메틸 및 다른 1가 지방족 탄화수소 기들이 1차 치환기들로서 사용되는 경우, 굴절률은 약 1.5 미만인 경향이 있는 반면, 페닐 및 다른 1가 방향족 탄화수소 기들을 1차 치환기로서 사용하는 것은 약 1.5 이상의 굴절률을 야기하는 경향이 있다. 일부 예에서, 1가 포화 지방족 탄화수소 기들은 메틸 기들일 수 있으며, 1가 방향족 탄화수소 기들은 페닐 기들일 수 있다. 일부 예에서, 비닐 기들은 상기 조성물이 1가 불포화 지방족 탄화수소 기들을 함유하는 경우에 사용될 수 있다.
다양한 예에서, 상기 1가 방향족 탄화수소 기들은 성분 (A)의 상기 유기 기들 전체의 약 15 몰% 이상, 약 20 몰% 이상, 또는 약 25 몰% 이상을 구성한다. 상기 1가 방향족 탄화수소 기들의 함량이 너무 낮은 경우에는, 통신 파장 대역에서 본 발명의 실리콘 조성물의 경화된 생성물의 광투과율이 감소할 수 있으며, 또한 상기 경화된 생성물은 인성 감소의 결과로서 균열되기 쉬워질 수 있다.
성분 (A)에서, 에폭시-작용성 1가 탄화수소 기들을 갖는 실록산 단위들은 실록산 단위들 전체의 약 2 몰% 내지 약 50 몰%, 약 10 몰% 내지 약 40 몰%, 또는 약 15 몰% 내지 약 40 몰%를 구성한다. 2 몰% 미만의 그러한 실록산 단위들이 존재하는 경우, 경화 시 가교결합 밀도가 낮을 수 있으며, 이는 광투과 구성요소를 위해 충분한 경도를 얻기 힘들게 만들 수 있다. 다른 한편으로, 50 몰%을 초과하는 양은 부적합할 수 있는데, 이는 상기 경화된 생성물의 광투과율 및 내열성의 감소를 초래할 수 있기 때문이다. 상기 에폭시-작용성 1가 탄화수소 기들에서, 상기 에폭시 기들은 알킬렌 기들을 통해 규소 원자들에 결합되어, 이러한 에폭시 기들은 상기 규소 원자들에 직접적으로 부착되지 않을 수 있다. 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A)는, 예를 들어 일본 특허 제6298940호에 개시된 방법과 같은, 잘 알려진 통상적인 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A)의 수평균 분자량과 관련된 특별한 제한은 없지만, 상기 경화된 생성물의 인성 및 유기 용매들에서의 그의 용해도를 고려하면, 일부 실시 형태에서, 상기 분자량은 약 103이상 및 약 106 이하이다. 일 실시 형태에서, 상기 수지 (A)는, 상기 에폭시-함유 유기 기들 및 1가 탄화수소 기들의 유형 및 함량이 상이하거나 분자량이 상이한, 2종 이상의 그러한 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지들의 배합물을 포함한다.
에폭시-작용성 유기실록산 올리고머, 성분 (B)
본 발명의 조성물은 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머, 성분 (B)를 포함한다. 다양한 유기실록산 올리고머들이 본 발명의 조성물 및 방법에 유용한 것으로 나타났다. 일 실시 형태에서, 성분 (B)는, 분자당 평균 2개 이상의 에폭시-치환된 유기 기들을 가지며 분자량이 약 1500 이하인 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머이다. 상기 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머는 하기 화학식:
[화학식 II]
R8R7 2SiO(R7 2SiO)mSiR7 2R8
을 가질 수 있으며, R7은 C1-8 알킬이고, R8은 에폭시-치환된 유기 기이고, m은 0 또는 양의 정수이다. 일부 실시 형태에서 유기실록산 올리고머의 에폭시 기는 사이클로알켄 옥사이드 기, 특히 사이클로헥센 옥사이드 기인데, 이러한 유형의 기를 제조하는 데 사용될 수 있는 시약들이 용이하게 구매가능하며 저가이기 때문이다. 일부 실시 형태에서 유기실록산 올리고머는 Si-O-Si 기에 연결된 2개의 사이클로헥센 옥사이드 기를 갖는다. 그러한 올리고머의 예에는 하기 화학식에 상응하는, 화학식 II (여기서, m은 0이고 R8은 3,4-에폭시사이클로헥실에틸임)를 갖는 것들이 포함된다:
Figure 112013117217108-pct00001
.
각각의 기 R7이 메틸 기인 화합물은 폴리세트 코포레이션, 인크(Polyset Corporation, Inc.)로부터, 상표명 PC-1000으로 입수가능하며, 이러한 구체적인 화합물의 제조는, 특히, 미국 특허 제5,387,698호 및 제5,442,026호에 기재되어 있다.
일부 예에서, 상기 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머는 하기 화학식:
[화학식 III]
Figure 112013117217108-pct00002
을 가질 수 있으며, 여기서, R7은 C1-8 알킬이고, R8은 에폭시-치환된 유기 기이고, R9는 R7 또는 -OSiR7 2R8이고, m은 0 또는 양의 정수이고, n은 3 내지 10이다. 다른 실시 형태에서, 각각의 기 R7은, 독립적으로, 1가의 치환되거나 비치환된 C1-12 알킬, C1-12 사이클로알킬, 아르알킬 또는 아릴 기이고; 각각의 기 R8은, 독립적으로, R7 또는 탄소수 2 내지 10의 1가 에폭시 작용기이되, 단, 기 R8 중 2개 이상은 에폭시 작용성이고; n은 3 내지 10이다. 이러한 환형 화합물들의 제조는, 특히, 미국 특허 제5,037,861호; 제5,260,399호; 제5,387,698호; 및 제5,583,194호에 기재되어 있다. 이러한 유형의 화합물의 일례는 1,3,5,7-테트라키스(2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸)-1,3,5,7-테트라메틸사이클로테트라실록산이다.
일부 예에서, 상기 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머는 하기 화학식:
[화학식 IV]
R9Si(OSiR7 2R8)3
을 가질 수 있으며, 여기서, R7은 C1-8 알킬이고, R8은 에폭시-치환된 유기 기이고, R9는 R7 또는 -OSiR7 2R8이고, m은 0 또는 양의 정수이고, n은 3 내지 10이다. 일 실시 형태에서, R9는 OSi(R7)2R8 기, 또는 1가의 치환되거나 비치환된 C1-12 알킬, C1-12 사이클로알킬, 아르알킬 또는 아릴 기이고; 각각의 기 R7은, 독립적으로, 1가의 치환되거나 비치환된 C1-12 알킬, C1-12 사이클로알킬, 아르알킬 또는 아릴 기이고; 각각의 기 R8은, 독립적으로, 탄소수 2 내지 10의 1가 에폭시 작용기이며; 이러한 유형의 올리고머는 "별형"(star type) 올리고머로 칭해질 수 있다. 이러한 올리고머들의 제조는, 특히, 미국 특허 제5,169,962호; 제5,260,399호; 제5,387,698호; 및 제5,442,026호에 기재되어 있다. 일례로, R9는 메틸 기 또는 OSi(R7)2R8 기이고; 각각의 기 R7은 메틸 기이고, 각각의 기 R8은 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 기이다.
일부 예에서, 상기 에폭시-작용성 올리고머는 하기 평균 단위 화학식:
[화학식 V]
(RB6)3SiO[SiRB7RB8O]p[Si(RB7)2O]qSi(RB6)3
을 가질 수 있으며, 여기서, 각각의 기RB6은, 독립적으로, 1가의 치환되거나 비치환된 C1-12 알킬, C1-12 사이클로알킬, 또는 페닐 기이고; 각각의 기 RB7은, 독립적으로, 1가의 치환되거나 비치환된 C1-12 알킬, C1-12 사이클로알킬, 아르알킬, 또는 아릴 기이고; 각각의 기 RB8은, 독립적으로, 탄소수 2 내지 10의 1가 에폭시 작용기이고, p 및 q는 정수이다. 이러한 올리고머들은, 백금 또는 로듐 촉매를 사용한 상응하는 하이드로실란들과 적합한 알켄 옥사이드의 하이드로실릴화를 수반하는, 미국 특허 제5,523,374호에 기재된 것들과 유사한 방법들에 의해 제조될 수 있다. 이러한 유형의 특정 올리고머는 각각의 기 RB6 및 RB7이 알킬 기인 것들일 수 있다. 일례에서, RB8은 2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸 기이고 p 및 q는 대략 동일하다.
양이온성 광개시제, 성분 (C)
양이온성 광개시제 (C)는 에폭시-작용성 유기폴리실록산들을 위한 광개시제로서 사용된다. 당업자에게 공지된 임의의 양이온성 광개시제, 예를 들어, 설포늄 염, 요오도늄 염, 셀렌오늄 염, 포스포늄 염, 다이아조늄 염, 파라톨루엔 설포네이트, 트라이클로로메틸-치환된 트라이아진, 및 트라이클로로메틸-치환된 벤젠이 사용될 수 있다. 설포늄 염의 예에는 화학식 Rc 3S+X-로 나타내어지는 염들이 포함될 수 있다. 상기 화학식에서, Rc는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 및 기타 C1-6 알킬 기들; 페닐, 나프틸, 바이페닐, 톨릴, 프로필페닐, 데실페닐, 도데실페닐, 및 기타 C1-24 아릴 기 또는 치환된 아릴 기들을 나타낼 수 있으며, 상기 화학식에서 X-는 SbF6-, AsF6-, PF6-, BF4-, B(C6F5)4-, HSO4-, ClO4-, CF3SO3- 및 기타 비친핵성 비염기성 음이온을 나타낼 수 있다. 요오도늄 염의 예에는 화학식 Rc 2I+X-로 나타내어지는 염들이 포함될 수 있고; 셀렌오늄 염의 예에는 화학식 Rc 3Se+X-로 나타내어지는 염들이 포함될 수 있고; 포스포늄 염의 예에는 화학식 Rc 4P+X-로 나타내어지는 염들이 포함될 수 있고; 다이아조늄 염의 예에는 화학식 RcN2 +X-로 나타내어지는 염들이 포함될 수 있으며; 상기 화학식들에서, Rc 및 X-는 Rc 3S+X-에 대해 본 명세서에서 기재된 바와 동일하다. 파라톨루엔 설포네이트의 예에는 화학식 CH3C6H4SO3Rc1로 나타내어지는 화합물들이 포함될 수 있으며, 상기 화학식에서, Rc1은 전자-끌기 기들, 예를 들어, 벤조일페닐메틸 기들, 프탈이미드 기들 등을 포함하는 유기 기들을 나타낸다. 트라이클로로메틸-치환된 트라이아진의 예에는 [CC13]2C3N3Rc2로 나타내어지는 화합물들이 포함될 수 있으며, 상기 화학식에서 Rc2는 페닐, 치환되거나 비치환된 페닐에틸, 치환되거나 비치환된 푸라닐에티닐, 및 기타 전자-끌기 기들을 나타낸다. 트라이클로로메틸-치환된 벤젠의 예에는 CCl3C6H3RcRc3로 나타내어지는 화합물들이 포함될 수 있으며, 상기 화학식에서 Rc는 Rc 3S+X-에 대해 본 명세서에서 기재된 바와 동일하고 Rc3은 할로겐 기들, 할로겐-치환된 알킬 기들, 및 기타 할로겐-함유 기들을 나타낸다.
광개시제의 예에는, 예를 들어, 트라이페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 다이(p-3차 부틸페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 p-클로로페닐다이아조늄 테트라플루오로보레이트가 포함될 수 있다.
일반적으로 공지된 카르보닐-함유 방향족 화합물들이 선택적인 감광제로서 사용될 수 있지만, 감광 효과를 제공하기만 한다면 이러한 화합물들과 관련된 특별한 제한은 없다. 감광제의 예에는, 예를 들어, 아이소프로필-9H-티옥산텐-9-온, 안트론, 1-하이드록시사이클로헥실-페닐케톤, 및 2-하이드록시-2-메틸-l-페닐프로판-l-온이 포함될 수 있다.
유기 용매, 성분 (D)
유기 용매 (D)는 선택적인 성분이지만, 예를 들어, 성형이 수행되는 온도에서 성분 (A) 또는 성분 (B)가 고체 또는 점성 액체의 형태인 경우에, 또는 성분 (A) 또는 성분 (B)가 필름으로 성형되는 경우에 유기 용매가 사용될 수 있다. 또한, 광개시제 (B)가 성분 (A) 또는 성분 (B)에 용해성이 아닌 경우에, 상기 용매를 사용하여 광개시제를 용해시킬 수 있다. 성분 (A), 성분 (B), 및 광개시제 (C)를 용해시킬 수 있는 용매가 사용될 수 있다. 상기 용매는 단독으로, 또는 둘 이상의 용매들의 혼합물로서 사용될 수 있다. 비등점이 약 80℃ 내지 약 200℃인 용매가 사용될 수 있다. 상기 용매의 예에는 아이소프로필 알코올, 3차 부틸 알코올, 메틸에틸케톤, 메틸아이소부틸케톤, 아세틸아세톤, 아니솔, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 다이에틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르, 에톡시-2-프로판올 아세테이트, 메톡시-2-프로판올 아세테이트, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 및 헥사메틸다이실록산, 또는 임의의 이들의 배합물이 포함될 수 있다.
조성물, 및 광투과 구성요소들을 위한 그의 용도
본 발명은 성분 (A), 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지, 성분 (B), 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머, 성분 (C), 양이온성 광개시제, 및 성분 (D), 유기 용매를 포함하는 실리콘 조성물을 제공한다. 일반적으로, 본 명세서에서 화학식들의 설명은 미경화 조성물에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 본 발명의 미경화 실리콘 조성물을 경화시켜 생성되는 경화된 실리콘 조성물을 또한 제공한다. 당업자에게 용이하게 이해되는 바와 같이, 경화, 예를 들어, 가교결합 동안 일어나는 화학 반응으로 인해, 본 발명의 경화된 조성물의 분자들은 본 발명의 미경화 조성물의 분자들과는 상이한 분자식을 가질 수 있다. 게다가, 상이한 유형의 경화, 예를 들어, 가열 대 UV 광 처리는 분자식에 상이한 변화를 야기할 수 있다. 본 발명의 미경화 조성물로부터 생성되는 임의의 경화된 조성물이 본 발명의 실시 형태들 내에 포함된다.
본 발명의 실리콘 조성물은 (A) 약 100 중량부의 상기한 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지, (B) 약 0.01 내지 약 100 중량부의 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머, (C) 약 0.05 내지 약 20 중량부의 광개시제, (D) 약 0 내지 약 5,000 중량부의 유기 용매를 포함할 수 있다. 성분 (A)가 액체인 경우에, 또는 성분 (A)와 성분 (B) 및 성분 (C)의 혼화성이 양호한 경우에는 성분 (D)를 첨가하는 것이 선택적이다. 성분 (C)의 양이 약 0.05 중량부 미만인 경우에는, 경화가 불충분할 수 있으며, 약 20 중량부를 초과하는 양은, 잔류 촉매들의 존재로 인한 광 특성들의 저하 때문에 부적합할 수 있다. 또한, 5000 중량부를 초과하는 양으로 성분 (D)를 첨가하는 것은, 하기에 추가로 기재되는 바와 같이, 광투과 구성요소들의 제조 시에 고품질 박막을 얻기 어렵게 될 수 있기 때문에 부적합할 수 있다. 성분 (D)의 첨가량은 그의 유형 및 성분 (C), 성분 (B), 및 성분 (A)의 용해도 및 주도에 따라 달라질 수 있지만, 일부 예에서, 약 1 내지 약 1000 중량부 또는 약 1 내지 약 500 중량부일 수 있다. 선택적인 감광제의 양은 약 0.05 내지 약 20 중량부일 수 있다. 일부 예에서, 선택적인 감광제의 양이 0.01 중량부 미만인 경우에는, 경화가 불충분할 수 있으며 접착성이 불량할 수 있다. 다른 한편, 일부 예에서, 20 중량부를 초과하는 양은, 잔류 촉매들의 존재로 인한 광 특성들의 저하 때문에 부적합할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 상기 실리콘 조성물의 중량부의 총 수는 최소한 약 100.06 중량부의, 성분 (A), 성분 (B), 성분 (C), 및 성분 (D)를 포함할 수 있는데, 이는 약 100 중량부의 성분 (A), 약 0.01 중량부의 성분 (B), 약 0.05 중량부의 성분 (C), 및 약 0 중량부의 성분 (D)로부터 기인한다. 상기 실리콘 조성물의 중량부의 총 수는 최대한 약 5220 중량부의, 성분 (A),성분 (B), 성분 (C), 및 성분 (D)를 포함할 수 있는데, 이는 약 100 중량부의 성분 (A), 약 100 중량부의 성분 (B), 약 20 중량부의 성분 (C), 및 약 5000 중량부의 성분 (D)로부터 기인한다.
일부 실시 형태에서, 상기 실리콘 조성물은 (A) 약 100 중량부의 상기한 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지, (B) 약 5 내지 약 40 중량부, 또는 약 1 내지 약 80 중량부, 또는 약 0.01 내지 약 100 중량부의 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머, (C) 약 5 내지 약 6 중량부, 또는 약 3 내지 약 8 중량부, 또는 약 1 내지 약 12 중량부, 또는 약 0.05 내지 약 20 중량부의 광개시제, (D) 약 140 내지 약 160 중량부, 또는 약 100 내지 약 250 중량부, 또는 약 50 내지 약 1000 중량부, 또는 약 0 내지 약 5,000 중량부의 유기 용매를 포함할 수 있다.
본 발명의 실리콘 조성물을 사용하여 경화된 필름 또는 광투과 구성요소를 제조하는 경우에, 상기 조성물은 실온에서 액체일 수 있으며, 일부 예에서, 점도가 25℃에서 약 20 내지 약 10,000 mPa·s일 수 있다. 일부 예에서, 이러한 범위로부터 벗어나는 것은 가공성의 감소를 초래할 수 있으며, 고도의 광학 품질을 갖는 박막을 얻는 것을 더욱 어렵게 만들 수 있다.
추가 성분들이 본 명세서에 기재된 방법에 있어서 상기 조성물의 광패턴화 또는 경화에 악영향을 주지 않는다면, 본 발명의 실리콘 조성물은 또한 추가 성분들을 포함할 수 있다. 추가 성분들의 예에는, 접착 촉진제, 용매, 무기 충전제, 감광제, 및 계면활성제가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 경화된 실리콘 조성물의 굴절률은, 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A) 중 상기 규소-결합 기들, 예를 들어, 1가 지방족 탄화수소 기들 (예를 들어, 메틸 기들) 및 1가 방향족 탄화수소 기들 (예를 들어, 페닐 기들)의 몰 비를 조절함으로써 정확하게 조정될 수 있다. 상기 1가 방향족 탄화수소 기들의 비율을 증가시키면 굴절률을 높일 수 있고, 1가 지방족 탄화수소 기들의 수를 증가시키면, 굴절률이 낮아질 수 있다. 본 발명의 실리콘 조성물로부터 광도파관을 제작할 때, 코어에 사용되는 경화된 유기폴리실록산 수지의 굴절률은 클래딩(cladding)에 사용되는 경화된 유기폴리실록산 수지의 굴절률보다 더 클 수 있으며, 따라서, 코어에 사용되는 유기폴리실록산 수지 조성물 중 1가 방향족 탄화수소 기들의 양을, 클래딩에 사용되는 유기폴리실록산 수지 조성물 중에서보다 더 많게 할 수 있다. 1가 지방족 탄화수소 기들 대 1가 방향족 탄화수소 기들의 몰 비가 상이한 2종의 유기폴리실록산 수지를 코어 및 클래딩에 개별적으로 사용할 수 있거나, 또는 2종의 유기폴리실록산 수지를 상이한 비율로 혼합할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 성분 (B)는 코어, 클래딩, 또는 광도파관의 임의의 다른 부분에서 상이한 비율로 사용될 수 있다.
일부 예에서, 본 발명의 광투과 구성요소는 수동 구성요소들 및 능동 구성요소들 둘 모두에 사용될 수 있다. 수동 투과 구성요소의 예에는 비분지형 광도파관, 분지형 광도파관, 멀티플렉서(multiplexer)/디멀티플렉서(demultiplexer), 광 접착제 등이 포함될 수 있다. 능동 투과 구성요소의 예에는 도파관-유형 광스위치, 도파관-유형 광변조기, 광감쇠기, 광증폭기 등이 포함될 수 있다.
도파관 조립체를 제조하는 방법
본 발명은 광도파관 조립체와 같은 광투과 구성요소를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 본 발명의 경화된 조성물을 포함하는 광도파관 조립체를 제공한다.
일 실시 형태에서, 지정된 파장 영역에서 투과율이 높은 광투과 구성요소는 l) 상기 실리콘 조성물을 기재에 도포하는 단계, 2) 상기 실리콘 조성물에 활성 에너지 광선, 예를 들어, UV 광선을 조사하고, 선택적으로 또는 필수적으로, 상기 실리콘 조성물을 가열하는 단계에 의해 제조될 수 있다. 추가로, 광투과 구성요소, 예를 들어, 광도파관은 단계 l) 및 단계 2)를 반복함으로써 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 광도파관 조립체를 제조하는 방법의 예시적인 실시 형태에는 하기가 포함될 수 있다. 우선, 클래딩에 사용되는 실리콘 조성물을 기재 상에 스핀 코팅할 수 있으며, 코팅에 활성 에너지 광선을 조사하여 경화시킴으로써, 하부 클래딩 층을 형성한다. 다음으로, 코어에 사용되는 실리콘 조성물을 상기 하부 클래딩 층 상에 스핀 코팅할 수 있으며, 생성된 코팅에 활성 에너지 광선을 조사하여 경화시켜 코어 층을 형성하는데, 이는, 필요한 대로 형상화 시에, 상기 클래딩 층보다 더 큰 굴절률을 갖는 코어 층으로서 사용될 수 있다. 상기 코어 층에 원하는 형상을 부여하기 위하여, 예를 들어, 상기 코어 층을 패턴화하기 위하여, 상기 형상의 윤곽을 갖는 포토-마스크를 통해 상기 코어 층에 활성 에너지 광선을 조사하고, 필요하다면, 본 명세서에 기재된 가열을 행할 수 있으며, 이때, 비노광 부분들은 유기 용매를 사용하여 용해 및 제거할 수 있다. 상기 유기 용매 (D)가 이러한 목적을 위한 유기 용매로서 사용될 수 있다. 클래딩에 사용되는 실리콘 조성물을 코어 층의 상부에, 다시 말해, 하부 클래딩 층 및 패턴화된 코어 층의 상부에 도포하면, 클래딩 층, 코어 층, 및 다른 클래딩 층을 포함하는 광도파관을 얻을 수 있다. 상부 클래딩 층은 활성 에너지 광선을 조사함으로써 경화를 통해 형성될 수 있다. 상기에 언급된 제조 방법에서, 상기 코어에 사용되는 경화된 실리콘 조성물은 상기 클래딩에 사용되는 경화된 실리콘 조성물보다 굴절률이 더 크다. 상기 실리콘 조성물의 도포 시에 스핀 코팅 대신에 용매 캐스팅 기술을 사용할 수 있다.
일 실시 형태에서, 얻어진 코팅들 중 하나 이상을 박리하여 필름형 광도파관을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 코팅들 중 하나 이상을 상기 기재로부터 박리한다. 일례로, 상기 하부 클래딩 층을 상기 기재로부터 박리할 수 있다.. 분리한 클래딩 층 상에 새로운 코어 층을 형성한 다음, 상기 상부 클래딩 층으로 코팅함으로써, 다른 필름형 광도파관을 형성할 수 있다. 코어용으로 의도된 실리콘 조성물의 경화체는 굴절률이 클래딩용 실리콘 조성물로부터 생성되는 경화체의 굴절률보다 더 커야 한다. 상기 조성물의 도포를 위해서는 스피닝 대신에 용매 캐스트 방법을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 가요성 평면 광도파관 조립체를 제조하는 제1 방법은: (i) 실리콘 조성물을 기재의 표면에 도포하여 제1 실리콘 필름을 형성하는 단계로서, 상기 실리콘 조성물은 본 발명의 실리콘 조성물의 소정 실시 형태를 포함하는, 상기 단계; (ii) 상기 제1 실리콘 필름의 하나 이상의 선택 영역을, 약 150 내지 약 800 ㎚의 파장을 갖는 방사선에 노광시켜 하나 이상의 노광 영역 및 하나 이상의 비노광 영역을 갖는 부분 노광 필름을 생성하는 단계; (iii) 현상 용매를 사용하여 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역을 제거하여 패턴화된 필름을 형성하는 단계; 및 (iv) 약 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60의 굴절률을 갖는 하나 이상의 실리콘 코어를 형성하기에 충분한 양의 시간 동안 상기 패턴화된 필름을 가열하는 단계로서, 상기 기재는 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계를 포함한다.
일 실시 형태에서, 상기 기재는 경성 또는 가요성 재료일 수 있다. 기재의 예에는, 반도체 재료, 예를 들어, 규소, 이산화규소의 표면 층을 갖는 규소, 및 비소화갈륨; 석영; 융해 석영; 산화알루미늄; 폴리올레핀, 예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌; 플루오로카본 중합체, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리비닐플루오라이드; 폴리스티렌; 폴리아미드, 예를 들어, 나일론; 폴리이미드; 폴리에스테르 및 아크릴 중합체, 예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트); 에폭시 수지; 폴리카르보네이트; 폴리설폰; 폴리에테르 설폰; 세라믹; 및 유리가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본 발명의 방법에서, 예를 들어, 하나 이상의 실리콘 조성물 또는 경화성 중합체 조성물은, 임의의 통상적인 방법, 예를 들어, 스핀 코팅, 딥핑, 분무, 브러싱, 또는 스크린 인쇄를 사용하여, 기재 또는 다른 경화된 층, 예를 들어, 클래드 또는 코어 층에 도포할 수 있다. 하나 이상의 실리콘 조성물 또는 경화성 중합체 조성물은 200 rpm 내지 5000 rpm의 속도로 5초 내지 60초 동안 스핀 코팅하여 도포할 수 있다. 상기 제1 실리콘 필름이 원하는 두께를 갖도록, 스핀 속도, 스핀 시간, 및 상기 실리콘 조성물 또는 경화성 중합체 조성물의 점도를 조정할 수 있다. 상기 경화성 중합체 조성물이 용매를 포함하는 경우, 본 방법은 상기 필름으로부터 상기 용매의 적어도 일부를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 용매는 약 50℃ 내지 약 150℃의 온도에서 약 1분 내지 약 5분 동안, 대안적으로 약 80℃ 내지 약 120℃에서 약 2분 내지 약 4분 동안 상기 제1 중합체 필름을 가열함으로써 제거할 수 있다. 상기 경화성 조성물은, 주위 온도 또는 승온에 대한 노출, 조사, 및 수분에 대한 노출을 포함하는, 특정 조성물의 경화 메커니즘에 따라 다양한 방식으로 경화시킬 수 있다.
상기 조성물들의 상기 경화 메커니즘은 한정되지 않는다. 상기 조성물들은, 예를 들어, 축합 또는 부가 반응에 의해 경화시킬 수 있다. 경화성 중합체 조성물의 예에는, 경화성 실리콘 조성물, 예를 들어, 하이드로실릴화-경화성 실리콘 조성물, 축합-경화성 실리콘 조성물, 및 퍼옥사이드-경화성 실리콘 조성물; 경화성 폴리올레핀 조성물, 예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 조성물; 경화성 폴리아미드 조성물; 경화성 에폭시-수지 조성물; 경화성 아미노-수지 조성물; 경화성 폴리우레탄 조성물; 경화성 폴리이미드 조성물; 경화성 폴리에스테르 조성물; 및 경화성 아크릴 수지 조성물이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.
상기 제1 실리콘 필름의 하나 이상의 선택 영역을 약 150 ㎚ 내지 약 800 ㎚, 대안적으로 약 250 ㎚ 내지 약 450 ㎚의 파장을 갖는 방사선에 노광시켜, 하나 이상의 노광 영역 및 하나 이상의 비노광 영역을 갖는 부분 노광 필름을 생성할 수 있다. 그러한 경우에 사용되는 방사선의 예에는 UV 광선, 전자 빔, 및 이온화 방사선이 포함될 수 있다. UV 광선이 안정성 및 장비 비용의 관점에서 유리할 수 있다. 광원은, 예를 들어, 고압 수은 램프, 중압 수은 램프, Xe-Hg 램프, 또는 심자외선(deep-UV) 램프일 수 있다. 방사선량은 약 0.1 mJ/㎠ 내지 약 10,000 mJ/㎠, 대안적으로 약 100 mJ/㎠ 내지 약 8000 mJ/㎠, 또는 약 250 mJ/㎠ 내지 약 1,300 mJ/㎠일 수 있다. 상기 제1 실리콘 필름의 상기 선택 영역은 이미지들의 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 방사선에 노광될 수 있다. 사용되는 실리콘 조성물의 유형에 따라, 활성 에너지 광선을 단독으로 사용하여 경화를 달성하는 것이 때때로 어렵거나 불가능할 수 있다. 그러한 경우에는, 활성 에너지 광선을 조사한 후에, 상기 필름을 가열하여 경화를 완성할 수 있다. 일부 예에서, 그러한 가열을 위한 온도 범위는 약 50℃ 내지 약 200℃일 수 있다.
상기 부분 노광 제1 필름의 상기 비노광 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 필름을 형성할 수 있다. 상기 현상 용매에는, 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역이 적어도 부분적으로 용해성이며 상기 노광 영역이 실질적으로 불용성인 유기 용매가 포함될 수 있다. 상기 실리콘 코어를 형성하는 데 사용되는 특정 실리콘 조성물에 따라, 상기 노광 영역은 상기 현상 용매에 즉시 실질적으로 불용성일 수 있거나, 또는 하기에 기재된 추가적인 가열 단계를 거쳐, 상기 현상 용매에 실질적으로 불용성으로 될 수 있다. 상기 현상 용매는 분자당 3 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 현상 용매의 예에는 케톤, 예를 들어, 메틸 아이소부틸 케톤 및 메틸 펜틸 케톤; 에테르, 예를 들어, n-부틸 에테르 및 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르; 에스테르, 예를 들어, 에틸 아세테이트 및 γ-부티로락톤; 지방족 탄화수소, 예를 들어, 노난, 데칼린, 및 도데칸; 및 방향족 탄화수소, 예를 들어, 메시틸렌, 자일렌, 및 톨루엔이 포함된다. 상기 현상 용매는 분무, 침지, 및 풀링(pooling)을 포함하는 임의의 통상적인 방법에 의해 도포될 수 있다. 예를 들어, 상기 현상 용매는, 고정 기재 상에 상기 용매의 풀을 형성한 다음 상기 기재를 스핀 건조함으로써 도포할 수 있다. 상기 현상 용매는 실온 내지 100℃의 온도에서 사용될 수 있다. 사용되는 특정 온도는, 예를 들어, 상기 용매의 화학적 특성, 상기 용매의 비등점, 원하는 패턴 형성률, 및 광패턴화 공정의 필수적 분해능에 따라 좌우된다.
그 후에, 약 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60, 대안적으로 약 1.30 내지 약 1.70, 대안적으로 약 1.45 내지 약 1.55의 굴절률을 갖는 하나 이상의 실리콘 코어를 형성하기에 충분한 양의 시간 동안, 상기 패턴화된 필름을 가열하되, 단, 상기 하나 이상의 실리콘 코어의 굴절률은 상기 기재의 굴절률보다 더 크다. 상기 패턴화된 필름은, 산화 또는 분해 없이 실리콘에서 최대 가교결합 밀도를 달성하기에 충분한 양의 시간 동안 가열될 수 있다. 상기 패턴화된 필름은 약 50℃ 내지 약 300℃의 온도에서 약 1분 내지 약 300분 동안, 대안적으로 약 75℃ 내지 약 275℃에서 약 10분 내지 약 120분 동안, 대안적으로 약 200℃ 내지 약 250℃에서 약 20분 내지 약 60분 동안 가열될 수 있다. 상기 패턴화된 필름은 핫 플레이트 또는 오븐과 같은 통상적인 장비를 사용하여 가열될 수 있다. 다양한 예에서, 상기 실리콘 코어는 두께 (높이)가 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 대안적으로 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 대안적으로 약 8 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 광도파관 조립체의 소정 실시 형태가 도 1에 나타나 있다.. 상기 광도파관 조립체는 기재(10), 및 상기한 바와 같은 실리콘 조성물을 포함하며 상기 기재(10)의 일부분을 덮는 실리콘 코어(20)를 포함한다. 상기 실리콘 코어(20)는 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60의 굴절률을 가지며, 상기 실리콘 코어(20)는 상기 기재(10)의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 갖는다.
광도파관 조립체를 제조하는 방법은 다음의 추가적인 선택적인 단계들을 포함할 수 있다: 상기 기재와 상기 실리콘 코어를 제2 실리콘 조성물로 덮어서 제2 필름을 형성하는 단계; 및 상기 제2 필름을 경화시켜 클래드 층을 형성하는 단계로서, 상기 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계. 상기 제2 조성물은 제2 경화성 중합체 조성물일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 상기 제2 조성물은 제2 실리콘 조성물일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 상기 제2 조성물은 본 발명의 실리콘 조성물의 소정 실시 형태일 수 있다. 일부 실시 형태에서는, 상기 선택적인 단계들이 수행되며; 다른 실시 형태에서는, 상기 선택적인 단계들이 수행되지 않는다.
상기 제2 조성물은, 예를 들어, 단계 (iv)에서 경화되어 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 클래드 층을 형성할 수 있는 임의의 실리콘 조성물일 수 있다.. 상기 제2 조성물의 경화 메커니즘은 한정되지 않는다. 상기 제2 조성물은, 예를 들어, 축합 또는 부가 반응에 의해 경화될 수 있다. 상기 제2 조성물의 예에는, 경화성 실리콘 조성물, 예를 들어, 하이드로실릴화-경화성 실리콘 조성물, 축합-경화성 실리콘 조성물, 및 퍼옥사이드-경화성 실리콘 조성물; 경화성 폴리올레핀 조성물, 예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 조성물; 경화성 폴리아미드 조성물; 경화성 에폭시-수지 조성물; 경화성 아미노-수지 조성물; 경화성 폴리우레탄 조성물; 경화성 폴리이미드 조성물; 경화성 폴리에스테르 조성물; 및 경화성 아크릴-수지 조성물이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.
일 실시 형태에서, 상기 제2 조성물은 상기한 단계 (i)의 실리콘 조성물일 수 있다. 그러한 실시 형태에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, a, b, c, 및 d 중 하나 이상은, 단계 (i)에서 경화되어 상기 실리콘 코어를 형성하는 상기 유기폴리실록산 수지의 화학 구조가, 경화되어 클래드 층을 형성하는 상기 제2 실리콘 조성물의 화학 구조와 상이하도록 선택될 수 있다.
상기 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 상기 실리콘 코어와 상기 클래드 층 사이의 굴절률 차이의 크기는 상기 코어의 두께, 전파되는 광의 파장, 및 파의 전파 모드 (즉, 단일 모드 또는 다중 모드)을 포함하는 몇몇 요인들에 따라 좌우된다. 상기 실리콘 코어와 상기 클래드 층 사이의 굴절률 차이는 약 0.0005 내지 약 0.5, 대안적으로 약 0.001 내지 약 0.05, 대안적으로 약 0.005 내지 약 0.02일 수 있다. 예를 들어, 두께가 12 ㎛이고 굴절률이 1.5인 실리콘 코어를 함유하는 도파관은 590 ㎚의 파장에서 처음 4개 모드의 전파(propagation)를 지원할 수 있으며, 이는 실리콘 코어와 기재 사이의 굴절률 차이가 약 0.01일 수 있다. 두께가 7 ㎛이고 굴절률이 1.5인 실리콘 코어를 함유하는 도파관은 590 ㎚의 파장에서 단일 모드 전파만을 지원할 수 있는데, 이는 실리콘 코어와 클래드 층 사이의 굴절률 차이가 약 0.05일 수 있다. 다양한 예에서, 상기 클래드 층은 두께가 5 ㎛ 내지 200 ㎛, 대안적으로 15 ㎛ 내지 50 ㎛, 대안적으로 20 ㎛ 내지 35 ㎛일 수 있다.
제2 조성물을 형성하고 경화시켜 클래드 층을 형성하는 단계들을 포함하는 제1 방법에 의해 제조된 광도파관 조립체의 소정 실시 형태가 도 2에 나타나 있다. 상기 광도파관 조립체는 기재(10), 상기에 기재된 실리콘 조성물을 포함하며 상기 기재(10)의 일부분을 덮는 실리콘 코어(20), 및 상기 실리콘 코어(20)와 상기 실리콘 코어(20)로 덮이지 않은 상기 기재(10)의 일부분을 덮는 클래드 층(30)을 포함한다. 상기 실리콘 코어(20)는 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60이 굴절률을 가지며, 상기 클래드 층(30)은 상기 실리콘 코어(20)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다.
추가의 실시 형태에서, 상부 클래드 층을 갖거나 갖지 않는 평면 광도파관 조립체를 제조하는 방법은 단계 (ii)와 단계 (iii) 사이에 추가적인 단계를 포함할 수 있다. 상기 추가적인 단계에서는, 단계 (ii)에서 생성된 상기 부분 노광 필름을 가열한다. 가열은 방사선에 노광된 영역 ("노광 영역")을 단계 (iii)에서 사용되는 상기 현상 용매에 실질적으로 불용성으로 만들기에 충분한 양의 시간 동안 수행될 수 있다. 그러나, 상기 추가적인 가열 단계 후에도, 단계 (ii)에서 방사선에 노광되지 않은 상기 부분 노광 필름의 영역 ("비노광 영역")은 단계 (iii)에서 사용되는 상기 현상 용매에 용해성일 수 있다. 용어 "실질적으로 불용성"은 상기 실리콘 필름의 상기 노광 영역이 상기 현상 용매에서의 용해에 의해 상기 기재의 하부 표면이 노출되는 정도로 제거되지는 않음을 말한다. 용어 "용해성"은 상기 실리콘 필름의 상기 비노광 영역이 상기 현상 용매에서의 용해에 의해 제거되어 상기 기재의 하부 표면이 노출됨을 말한다. 상기 부분 노광 필름은 약 50℃ 내지 약 250℃의 온도에서 약 0.1분 내지 약 10분 동안, 대안적으로 약 100℃ 내지 약 200℃에서 약 1분 내지 약 5분 동안, 대안적으로 약 135℃ 내지 약 165℃에서 약 2분 내지 약 4분 동안 가열될 수 있다. 상기 부분 노광 필름은 핫 플레이트 또는 오븐과 같은 통상적인 장비를 사용하여 가열될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 광도파관, 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 실시 형태들의 것들은 추가적인 가열 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
가요성 평면 광도파관 조립체를 제조하는 제2 방법은: (i) 기재의 표면에 제1 조성물을 도포하여 제1 필름을 형성하는 단계; (ii) 상기 제1 실리콘 필름을 경화시켜 하부 클래드 층을 형성하는 단계; (iii) 제2 실리콘 조성물을 상기 하부 클래드 층에 도포하여 제2 필름을 형성하는 단계; (iv) 상기 제2 필름의 하나 이상의 선택 영역을, 약 150 내지 약 800 ㎚의 파장을 갖는 방사선에 노광시켜 하나 이상의 노광 영역 및 하나 이상의 비노광 영역을 갖는 부분 노광 필름을 생성하는 단계; (v) 현상 용매를 사용하여 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역을 제거하여 패턴화된 필름을 형성하는 단계; 및 (vi) 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60의 굴절률을 갖는 하나 이상의 코어를 형성하기에 충분한 양의 시간 동안 상기 패턴화된 필름을 가열하는 단계로서, 상기 하부 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계를 포함하며; 상기 제1 실리콘 조성물 및 상기 제2 실리콘 조성물 중 하나 이상은 상기 제1 방법의 단계 (i)에 기재된 본 발명의 조성물을 포함한다.
상기 제1 조성물은 제1 경화성 중합체 조성물일 수 있다. 상기 제2 조성물은 제2 경화성 중합체 조성물일 수 있다. 가요성 평면 광도파관 조립체를 제조하는 다른 방법에서, 상기 제1 조성물은 제1 실리콘 조성물이며, 상기 제1 필름은 그에 따라 제1 실리콘 필름이다. 다른 실시 형태에서, 상기 제2 조성물은 제2 실리콘 조성물이며, 상기 제2 필름은 그에 따라 제2 실리콘 필름이고, 상기 코어는 그에 따라 실리콘 코어이다.
상기 제1 및 제2 조성물은, 서로 독립적으로, 단계 (ii)에서 경화되어 하부 클래드 층을 형성하거나, 또는 단계 (vi)에서 경화되어 코어를 형성하는 임의의 중합체 조성물일 수 있되, 단, 상기 하부 클래드 층은 상기 중합체 코어의 굴절률보다 더 작은 굴절률을 갖는다.
상기 제1 및 제2 조성물 둘 모두가 본 발명의 실리콘 조성물을 포함하는 실시 형태에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, a, b, c, 및 d 중 하나 이상은, 단계 (ii)에서 경화되어 상기 하부 클래드 층을 형성하는 상기 유기폴리실록산 수지의 화학 구조가, 단계 (vi)에서 경화되어 상기 코어를 형성하는 상기 유기폴리실록산 수지의 화학 구조와 상이하도록 선택될 수 있다.
상기 제1 필름은 단계 (ii)에서 경화되어 하부 클래드 층을 형성한다. 상기 제1 중합체 필름은 주위 온도 또는 승온에 대한 노출, 조사, 및 수분에 대한 노출을 포함하는 경화성 중합체 조성물의 경화 메커니즘에 따라 다양한 방식으로 경화시킬 수 있다. 다양한 예에서, 상기 하부 클래드 층은, 상기 제1 방법에 따라 생성된 도파관 조립체의 클래드 층에 대해 기재된 바와 같은 두께를 가질 수 있다. 상기 제1 방법에 따라 생성된 도파관 조립체에 대해 본 명세서에 기재된 바와 같은 생성되는 경화된-치수들을 갖도록 방법들을 사용하여 단계 (iii)에서 상기 제2 조성물을 상기 하부 클래드 층에 도포할 수 있다.
상기 코어는 상기 하부 클래드 층의 굴절률보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 상기 중합체 코어와 상기 하부 클래드 층 사이의 굴절률 차이의 크기는, 상기 제1 방법에 따라 생성된 도파관 조립체에서 상기 실리콘 코어와 상기 클래드 층 사이의 굴절률 차이에 대해 상기에 기재된 바와 같다.
상기 제2 방법에 의해 제조된 광도파관 조립체의 소정 실시 형태가 도 3에 나타나 있다. 상기 광도파관 조립체는 기재(10), 상기 기재(10)의 표면을 덮는 제1 경화된 조성물을 포함하는 하부 클래드 층(20), 및 제2 경화된 조성물을 포함하며 상기 하부 클래드 층(20)의 일부분을 덮는 코어(30)를 포함한다. 상기 하부 클래드 층(20) 및 중합체 코어(30) 중 적어도 하나는 상기에 기재된 실리콘 조성물을 포함하는 경화성 중합체 조성물로부터 유래된다. 상기 코어(30)는 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60의 굴절률을 가지며, 상기 하부 클래드 층(20)은 상기 코어(30)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다.
일부 실시 형태에서, 평면 광도파관 조립체를 제조하는 상기 제2 방법은 다음의 추가적인 선택적인 단계들을 포함할 수 있다: 상기 하부 클래드 층 및 상기 중합체 코어를 제3 조성물로 덮어서 제3 필름을 형성하는 단계; 및 상기 제3 필름을 경화시켜 상부 클래드 층을 형성하는 단계로서, 상기 상부 클래드 층은 상기 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계. 일부 실시 형태에서는, 상기 선택적인 단계들이 수행되며; 다른 실시 형태에서는, 상기 선택적인 단계들이 수행되지 않는다. 상기 제3 조성물은 제3 경화성 중합체 조성물일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 상기 제3 조성물은 제3 실리콘 조성물이고, 그에 따라 상기 제3 필름은 제3 실리콘 필름이다. 일부 실시 형태에서, 상기 제3 조성물은 광도파관 조립체를 형성하는 제1 방법의 단계 (i)에 기재된 실리콘 조성물을 포함할 수 있다.
하부 클래드 층, 코어, 및 상부 클래드 층을 포함하는 광도파관 조립체에 있어서, 일 실시 형태에서, 상기 하부 클래드 층이 상기 실리콘 조성물로부터 유래되는 경우, 상기 상부 클래드 층이 또한 상기 실리콘 조성물로부터 유래된다. 상기 제1 조성물 및 상기 제3 조성물 둘 모두가 상기 실리콘 조성물을 포함하는 경우, 상기 제1 및 제3 경화성 중합체 조성물에서 기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, a, b, c, 및 d는 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 상기 제1 조성물 및 상기 제3 경화성 중합체 조성물 둘 모두가 상기 실리콘 조성물을 포함하지만, 상기 제2 경화성 조성물은 상기 실리콘 조성물을 포함하지 않는다. 다른 실시 형태에서는, 오직 상기 제2 조성물 (경화되어 상기 코어를 형성함)이 상기 실리콘 조성물을 포함한다.
다른 실시 형태에서는, 3가지 조성물 모두가 상기 에폭시-작용화된 실리콘 조성물을 포함한다. 상기 실리콘 조성물을 구성하는 유기폴리실록산 수지에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, a, b, c, 및 d 중 적어도 하나는, 상기 제2 실리콘 조성물의 화학 구조가 상기 제1 실리콘 조성물 및 상기 제3 실리콘 조성물의 화학구조와 상이하도록 선택될 수 있다. 상기 제1 및 제3 실리콘 조성물에서 기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, a, b, c, 및 d는 동일하거나 상이할 수 있되, 단, 상기 하부 클래드 층 및 상기 상부 클래드 층 둘 모두는 상기 중합체 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다.
상기 하부 클래드 층 및 상기 중합체 코어를 제3 조성물로 덮어서 제3 필름을 형성하는 단계; 및 상기 제3 중합체 필름을 경화시켜 상부 클래드 층을 형성하는 단계로서, 상기 상부 클래드 층은 상기 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계를 포함하는 상기 제2 방법에 의해 제조되는 평면 광도파관 조립체의 소정 실시 형태가 도 4에 나타나 있다. 상기 광도파관 조립체는 기재(10), 경화된 제1 조성물을 포함하며 상기 기재(10)의 표면을 덮는 하부 클래드 층(20), 경화된 제2 조성물을 포함하며 상기 하부 클래드 층(20)의 일부분을 덮는 중합체 코어(30), 및 경화된 제3 조성물을 포함하며 상기 코어(30) 및 상기 코어(30)로 덮이지 않은 상기 하부 클래드 층(20)의 일부분을 덮는 상부 클래드 층(40)을 포함한다. 상기 중합체 코어(30)는 약 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60의 굴절률을 갖는다. 상기 하부 클래드 층(20) 및 상기 상부 클래드 층(40) 각각은 상기 코어(30)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다. 오직 상기 경화된 제2 조성물 (코어(30))만이, 오직 상기 경화된 제1 및 제3 조성물 (각각 하부 클래딩 층(10) 및 상부 클래딩 층(40))만이, 또는 3가지 경화된 조성물 (중합체 코어(30) 및 클래딩 층(20, 40) 둘 모두) 전부가, 이들의 경화 전 상태에서, 상기에 기재된 실리콘 조성물을 포함할 수 있다.
광도파관 조립체를 제조하는 제1 방법과 마찬가지로, 상부 클래드 층을 갖거나 갖지 않는 평면 광도파관 조립체를 제조하는 제2 방법은 단계 (iv)와 단계 (v) 사이에 추가적인 단계를 포함할 수 있다. 상기 추가적인 단계에서는, 단계 (iv)에서 생성된 상기 부분 노광 필름을 가열할 수 있다. 가열은 방사선에 노광된 영역 ("노광 영역")을 단계 (v)에서 사용되는 상기 현상 용매에 실질적으로 불용성으로 만들기에 충분한 양의 시간 동안 수행될 수 있다. 그러나, 상기 추가적인 가열 단계 후에도, 단계 (iv)에서 방사선에 노광되지 않은 영역 ("비노광 영역")은 상기 현상 용매에 용해성일 수 있다. 상기 부분 노광 필름은 약 50℃ 내지 약 250℃의 온도에서 약 0.1분 내지 약 10분 동안, 대안적으로 약 100℃ 내지 약 200℃에서 약 1분 내지 약 5분 동안, 대안적으로 약 135℃ 내지 약 165℃에서 약 2분 내지 약 4분 동안 가열될 수 있다. 상기 부분 노광 필름은 핫 플레이트 또는 오븐과 같은 통상적인 장비를 사용하여 가열될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 광도파관, 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 실시 형태들의 것들은 이러한 추가적인 가열 단계를 포함하는 제2 방법에 의해 제조될 수 있다.
광도파관 조립체는, 약 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 제1 굴절률을 갖는 기재, 및 상기 기재의 일부분 위에 배치되며 제2 경화된 중합체 조성물을 포함하는 하나 이상의 중합체 코어를 포함할 수 있으며, 상기 하나 이상의 중합체 코어는 약 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 약 1.45 내지 약 1.60의 제2 굴절률을 갖되, 단, 상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 크다.
상기한 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 상기 평면 광도파관 조립체는 클래딩을 포함할 수 있다. 상기 클래딩은 하부 클래드 층, 상부 클래드 층, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 상기 하부 클래드 층은, 존재하는 경우, 상기 기재 상에, 그리고 하나 이상의 중합체 코어 아래에 배치되며, 경화된 제1 조성물을 포함한다. 또한, 상기 하부 클래드 층은 약 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 약 23℃에서 제3 굴절률을 가지며, 제3 굴절률은 제2 굴절률 보다 작다. 상기 상부 클래드 층은, 존재하는 경우, 상기 중합체 코어 상에 배치될 수 있다. 상기 하부 클래드 층 및 상기 상부 클래드 층 둘 모두가 존재하는 경우, 상기 상부 클래드 층은 상기 중합체 코어 및 상기 하부 클래드 층 둘 모두 상에 배치될 수 있다. 상기 상부 클래드 층은 제3 경화된 중합체 조성물을 포함하며, 상기 상부 클래드 층은 589 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 23℃에서 제4 굴절률을 갖는다. 상기 제4 굴절률은 상기 제2 굴절률보다 작다.
본 명세서에 기재된 방법들은 고처리량 제조 방법으로 규모를 조정할 수 있다. 상기 방법들은 단일 기재 상에서의 다수의 도파관의 동시 제작을 가능하게 할 수 있다. 추가로, 상기 방법들은 통상적인 웨이퍼 제작 기술 (예를 들어, 코팅, 노광, 현상, 경화) 및 장비를 이용한다. 추가로, 상기 방법들은 광패턴화가능한 중합체 및 실리콘 조성물들을 사용할 수 있으며, 그에 의해, 비-광패턴화가능한 중합체 조성물의 사용과 관련되는 추가적인 처리 단계들 (예를 들어, 포토레지스트를 도포하는 단계 및 에칭하는 단계)을 생략할 수 있다. 마지막으로, 상기 방법들은 높은 분해능을 가질 수 있으며, 이는 상기 방법들이 임계 치수의 양호한 유지성을 가지고 이미지들을 포토마스크로부터 기재 상의 상기 실리콘 필름으로 전사함을 의미한다. 다양한 실시 형태에서, 상기 광도파관 조립체는 광집적회로, 예를 들어, 감쇠기, 스위치, 분배기, 라우터, 필터, 및 격자의 구성요소들을 제작하는 데 사용될 수 있다.
실시예
본 발명은 본 명세서에 제공된 실시예들로 제한되지 않는다. 실시예들에 사용되는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지들의 구조는 13C NMR 및 29Si NMR 측정을 행하여 결정하였다. 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지들의 수평균 분자량은 폴리스티렌 표준물과의 비교에 기반하여 GPC를 사용해 계산하였다. 실란올 및 메톡시 기 함량은 29Si NMR을 통해 측정하였다. 텐코르 알파스텝(Tencor Alphastep) 200을 사용하여 필름 두께를 결정하였다. 추가로, 하기 평균 실록산 단위 화학식들에서 Me, Ph, Vi, 및 E3은 각각 메틸, 페닐, 비닐, 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸 기를 나타낸다.
실시예 1. 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A1)의 제조.
페닐트라이클로로실란 (505 g)과 다이메틸다이클로로실란 (47 g)의 혼합물을 공-가수분해시키고 톨루엔 (50 g), 2-프로판올 (142 g), 및 물 (142 g)의 혼합물 중에서 축합시켜 실란올-함유 메틸페닐폴리실록산 수지의 용액을 제조하였다. 상기 용액을 탄산수소나트륨 수용액으로 중화시키고 물로 세척하였고, 후속적으로 가열 하에 물을 완전히 제거하였다. 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란 (226 g) 및 수산화칼륨의 50 중량% 수용액 (2 g)을 잔류 용액에 첨가하고, 가열 및 교반 하에서 공비 탈수에 의해 물, 메탄올, 및 톨루엔을 제거하였다. 공정 중에, 적합한 양의 톨루엔을 첨가하여 고형물 농도를 약 50 중량%로 유지하였다. 실란올 기들의 탈수 축합 반응의 종료 시에, 상기 용액을 추가로 수 시간 동안 환류시켜 평형화 반응을 완료시켰다. 냉각한 후에, 반응계를 고체 산성 흡착제로 중화시키고 상기 흡착제를 여과해 제거하여, [Me2SiO2/2]0.10PhSiO3/2]0.30[E3SiO3/2]0.25의 평균 실록산 단위 화학식을 갖는 에폭시 함유 유기폴리실록산 수지의 톨루엔 용액 (고형물 함량: 499 g)을 얻었다. 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지의 수평균 분자량은 2500이었고, 페닐 기 함량은 59 몰%였고, 실란올 기 및 메톡시 기의 총 함량은 0.8 몰%였다.
실시예 2. 에폭시-함유 유기폴리실록산 수지 (A2)의 제조.
페닐트라이클로로실란 (315 g), 메틸트라이클로로실란 (191 g), 다이메틸다이클로로실란 (55 g), 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란 (262 g)을 출발 원료로서 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 반응들을 행하여, [Me2SiO2/2]0.10[MeSiO3/2]0.30[PhSiO3/2]0.35[E3SiO3/2]0.25의 평균 단위 화학식을 갖는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지의 톨루엔 용액 (고형물 함량: 490 g)을 얻었다. 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지의 수평균 분자량은 3700이었고, 페닐 기 함량은 32 몰%였고, 실란올 기 및 메톡시 기의 총 함량은 0.9 몰%였다.
실시예 3. 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A3)의 제조.
출발 재료가 페닐트라이클로로실란 (423 g), 다이메틸다이클로로실란(23.5 g), 트라이메톡시클로로실란 (39.5 g), 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란 (269 g)으로 구성된 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 반응에 의해, 하기 평균 단위 화학식: [Me2ViSiO1/2]0.10[Me2SiO2/2]0.05[PhSiO3/2]0.55[E3SiO3/2]0.30으로 나타내어지는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지의 톨루엔 용액 (490 g 고형물)을 제조하였다. 얻어진 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지에서, 수평균 분자량은 1700이었고, 페닐 기의 함량은 44 몰%였고, 실란올 기 및 메톡시 기의 총 함량은 0.6 몰%였다.
실시예 4. 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A4)의 제조.
출발 재료가 페닐트라이클로로실란 (505 g), 메틸비닐다이클로로실란 (52 g), 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸트라이메톡시실란 (226 g)으로 구성된 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 반응에 의해, 하기 평균 단위 화학식: [MeViSiO2/2]0.10[PhSiO3/2]0.65[E3SiO3/2]0.25으로 나타내어지는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지의 톨루엔 용액 (499 g 고형물)을 제조하였다. 얻어진 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지에서, 수평균 분자량은 2600이었고, 페닐 기의 함량은 59 몰%였고, 실란올 기 및 메톡시 기의 총 함량은 0.8 몰%였다.
실시예 5. 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지 (A5)의 제조.
출발 재료가 페닐트라이클로로실란 (424 g), 다이메틸다이클로로실란 (77 g), 테트라메톡시실란 (61 g), 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란 (246 g)으로 구성된 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 반응에 의해, 하기 평균 단위 화학식 [Me2SiO2/2]0.15[PhSiO3/2]0.50[E3SiO3/2]0.25[SiO4/2]0.10으로 나타내어지는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지의 톨루엔 용액 (499 g 고형물)을 제조하였다. 얻어진 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지에서, 수평균 분자량은 3900이었고, 페닐 기의 함량은 48 몰%였고, 실란올 기 및 메톡시 기의 총 함량은 1.0 몰%였다.
실시예 1 내지 실시예 5에서, 상기 수지의 추가적인 처리 전에, 가열, 감압, 또는 둘 모두 하에서 톨루엔을 제거할 수 있다.
실시예 6
하기 조성을 갖는 제형 1 내지 제형 4를 제조하였다:
Figure 112013117217108-pct00003
수지 용액은 톨루엔 30 중량%, 및 평균 단위 화학식:
[Me2ViSiO2/2]0.1[PhSiO3/2]0.36[E3SiO3/2]0.54을 갖는 수지 70 중량%이다.
UV9820는 SbF6계 요오도늄 광촉매인, 당업자에게 공지된 광-산 발생제이다. 다이에폭시는 PC-1000이었다.
각각의 제형을 사용하여, 45초 동안 500RPM/200 (rpm/s) 가속을 사용하는 스핀 코팅에 의해 규소 웨이퍼 상에 필름을 제조하였다. 이어서, 상기 필름을 110℃에서 3분 동안 예비 베이킹하였다. 상기 필름을 퀸텔큐(QuintelQ)-7000 마스크 얼라이너(Mask Aligner) 상에서 1.2 J의 자외광 노광에 노광시켰다. 이어서, 상기 필름을 110℃에서 3분 동안 열 경화시켰다. 이어서, 상기 필름 두께를 프로필로미터 (텐코르 알파스텝 500)로 측정하여 초기 두께를 얻었다. 이어서, 메시틸렌으로 60초 정적 세척하고 250 rpm에서 메시틸렌 및 아이소프로필 알코올로 10초 헹군 다음 1500 rpm에서 30초 건조하여, 상기 웨이퍼를 스핀 코팅기 상에서 현상하였다. 이어서, 상기 웨이퍼를 150℃에서 30분 동안 베이킹하고, 실온으로 냉각되게 두었고, 이어서 최종 두께를 측정하였다.
Figure 112013117217108-pct00004
채용된 용어 및 표현은 설명하는 용어로서 사용되는 것으로서 한정하는 것이 아니며, 이러한 용어 및 표현의 사용에 있어서 나타낸 그리고 기재된 특징부의 임의의 등가물 또는 그의 일부분을 배제할 의도는 없지만, 다양한 변경이 청구된 본 발명의 범주 내에서 가능함이 인식된다. 따라서, 본 발명이 바람직한 실시 형태 및 선택적 특징부에 의해 구체적으로 개시되었지만, 당업자라면 본 발명에서 개시된 개념의 변경 및 변화에 의지할 수 있으며, 그러한 변경 및 변화는 첨부된 특허청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 범주 이내인 것으로 간주됨을 이해해야 한다.

Claims (24)

  1. (A) 하기 평균 단위 화학식:
    [화학식 I]
    (R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d
    (여기서, R1, R2, R3, R4, R5, 및 R6은 C1-6 1가 지방족 탄화수소 기들, C6-10 1가 방향족 탄화수소 기들, 및 1가 에폭시-치환된 유기 기들로부터 독립적으로 선택되는 유기 기들이고, 0≤a＜0.4, 0＜b＜0.5, 0＜c＜1, 0≤d＜0.4, 0.1≤b/c≤0.3, a+b+c+d=1임)을 갖는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지로서, 상기 수지는 수평균 분자량이 2000 이상이고, 상기 유기 기들의 15 몰% 이상은 C6 내지 C10 1가 방향족 탄화수소 기들이고, 실록산 단위들의 2 내지 50 몰%는 에폭시-치환된 유기 기들을 갖는, 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지;
    (B) 분자당 평균 2개 이상의 에폭시-치환된 유기 기들을 가지며, 분자량이 1500 이하이고, 하기 화학식 II 및 IV:
    [화학식 II]
    R8R7 2SiO(R7 2SiO)mSiR7 2R8
    [화학식 IV]
    R9Si(OSiR7 2R8)3
    (여기서, R7은 C1-8 알킬이고, R8은 에폭시-치환된 유기 기이고, R9는 R7 또는 -OSiR7 2R8이고, m은 0 또는 양의 정수임)로부터 선택되는 화학식을 갖는, 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머;
    (C) 양이온성 광개시제; 및
    (D) 선택적으로, 유기 용매를 포함하는, 실리콘 조성물.
  2. 삭제
  3. [청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1항에 있어서, 상기 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머는 하기 화학식:
    [화학식 II]
    R8R7 2SiO(R7 2SiO)mSiR7 2R8
    (여기서, m은 0이고, R8은 3,4-에폭시사이클로헥실에틸임)을 갖는, 실리콘 조성물.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 감광제를 추가로 포함하는, 실리콘 조성물.
  5. 경화 공정을 겪은 제1항 또는 제3항의 실리콘 조성물을 포함하는, 경화된 실리콘 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 경화된 조성물은 가요성인, 경화된 실리콘 조성물.
  7. [청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제5항에 있어서, 상기 경화된 실리콘 조성물은 광도파관의 광투과 구성요소인, 경화된 실리콘 조성물.
  8. 제5항의 경화된 실리콘 조성물을 포함하는, 광도파관.
  9. 가요성 평면 광도파관 조립체를 제조하는 방법으로서,
    (i) 제1 실리콘 조성물을 기재의 표면에 도포하여 제1 실리콘 필름을 형성하는 단계로서, 상기 제1 실리콘 조성물은
    (A) 하기 평균 단위 화학식:
    [화학식 I]
    (R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d
    (여기서, R1, R2, R3, R4, R5, 및 R6은 C1-6 1가 지방족 탄화수소 기들, C6-10 1가 방향족 탄화수소 기들, 및 1가 에폭시-치환된 유기 기들로부터 독립적으로 선택되는 유기 기들이고, 0≤a＜0.4, 0＜b＜0.5, 0＜c＜1, 0≤d＜0.4, 0.1≤b/c≤0.3, a+b+c+d=1임)을 갖는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지로서, 상기 수지는 수평균 분자량이 2000 이상이고, 상기 유기 기들의 15 몰% 이상은 C6 내지 C10 1가 방향족 탄화수소 기들이고, 실록산 단위들의 2 내지 50 몰%는 에폭시-치환된 유기 기들을 갖는, 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지,
    (B) 분자당 평균 2개 이상의 에폭시-치환된 유기 기들을 가지며, 분자량이 1500 이하이고, 하기 화학식 II 및 IV:
    [화학식 II]
    R8R7 2SiO(R7 2SiO)mSiR7 2R8
    [화학식 IV]
    R9Si(OSiR7 2R8)3
    (여기서, R7은 C1-8 알킬이고, R8은 에폭시-치환된 유기 기이고, R9는 R7 또는 -OSiR7 2R8이고, m은 0 또는 양의 정수임)로부터 선택되는 화학식을 갖는, 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머,
    (C) 양이온성 광개시제, 및
    (D) 선택적으로, 유기 용매를 포함하는, 상기 단계;
    (ii) 상기 제1 실리콘 필름의 하나 이상의 선택 영역을 파장이 150 내지 800 ㎚인 방사선에 노광시켜 하나 이상의 노광 영역 및 하나 이상의 비노광 영역을 갖는 부분 노광 필름을 생성하는 단계;
    (iii) 현상 용매를 사용하여 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역을 제거하여 패턴화된 필름을 형성하는 단계;
    (iv) 파장이 589 ㎚인 광에 대해 23℃에서 1.45 내지 1.60의 굴절률을 갖는 하나 이상의 실리콘 코어를 형성하기 위해 상기 패턴화된 필름을 가열하는 단계로서, 상기 기재는 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계;
    (v) 선택적으로, 상기 기재와 상기 실리콘 코어를 제2 실리콘 조성물로 덮어서 제2 실리콘 필름을 형성하는 단계; 및
    (vi) 선택적으로, 상기 제2 실리콘 필름을 경화시켜 클래드 층을 형성하는 단계로서, 상기 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 노광 단계 (ii) 후에 그리고 제거 단계 (iii) 전에,
    (ii-2) 상기 노광 영역이 상기 현상 용매에 불용성으로 되고 상기 비노광 영역이 상기 현상 용매에 용해성으로 되도록 상기 부분 노광 필름을 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제2 실리콘 조성물은
    (A) 하기 평균 단위 화학식:
    [화학식 I]
    (R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d
    (여기서, R1, R2, R3, R4, R5, 및 R6은 C1-6 1가 지방족 탄화수소 기들, C6-10 1가 방향족 탄화수소 기들, 및 1가 에폭시-치환된 유기 기들로부터 독립적으로 선택되는 유기 기들이고, 0≤a＜0.4, 0＜b＜0.5, 0＜c＜1, 0≤d＜0.4, 0.1≤b/c≤0.3, a+b+c+d=1임)을 갖는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지로서, 상기 수지는 수평균 분자량이 2000 이상이고, 상기 유기 기들의 15 몰% 이상은 C6 내지 C10 1가 방향족 탄화수소 기들이고, 실록산 단위들의 2 내지 50 몰%는 에폭시-치환된 유기 기들을 갖는, 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지;
    (B) 분자당 평균 2개 이상의 에폭시-치환된 유기 기들을 가지며 분자량이 1500 이하인 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머;
    (C) 양이온성 광개시제; 및
    (D) 유기 용매를 포함하는, 방법.
  12. 가요성 평면 광도파관 조립체를 제조하는 방법으로서,
    (i) 제1 실리콘 조성물을 기재의 표면에 도포하여 제1 실리콘 필름을 형성하는 단계;
    (ii) 상기 제1 실리콘 필름을 경화시켜 하부 클래드 층을 형성하는 단계;
    (iii) 제2 실리콘 조성물을 상기 하부 클래드 층에 도포하여 제2 실리콘 필름을 형성하는 단계;
    (iv) 상기 제2 실리콘 필름의 하나 이상의 선택 영역을 파장이 150 내지 800 ㎚인 방사선에 노광시켜 하나 이상의 노광 영역 및 하나 이상의 비노광 영역을 갖는 부분 노광 필름을 생성하는 단계;
    (v) 현상 용매를 사용하여 상기 부분 노광 필름의 상기 비노광 영역을 제거하여 패턴화된 필름을 형성하는 단계; 및
    (vi) 파장이 589 ㎚인 광에 대해 23℃에서 1.45 내지 1.60의 굴절률을 갖는 하나 이상의 실리콘 코어를 형성하기 위해 상기 패턴화된 필름을 가열하는 단계로서, 상기 하부 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 상기 단계;
    (vii) 선택적으로, 상기 하부 클래드 층 및 상기 실리콘 코어를 제3 실리콘 조성물로 덮어서 제3 실리콘 필름을 형성하는 단계; 및
    (viii) 선택적으로, 상기 제3 실리콘 필름을 경화시켜 상부 클래드 층을 형성하는 단계를 포함하며;
    상기 상부 클래드 층은 상기 실리콘 코어의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖고,
    상기 제1 실리콘 조성물 및 상기 제2 실리콘 조성물 중 하나 이상, 및 선택적으로 상기 제3 실리콘 조성물은
    (A) 하기 평균 단위 화학식:
    [화학식 I]
    (R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d
    (여기서, R1, R2, R3, R4, R5, 및 R6은 C1-6 1가 지방족 탄화수소 기들, C6-10 1가 방향족 탄화수소 기들, 및 1가 에폭시-치환된 유기 기들로부터 독립적으로 선택되는 유기 기들이고, 0≤a＜0.4, 0＜b＜0.5, 0＜c＜1, 0≤d＜0.4, 0.1≤b/c≤0.3, a+b+c+d=1임)을 갖는 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지로서, 상기 수지는 수평균 분자량이 2000 이상이고, 상기 유기 기들의 15 몰% 이상은 C6 내지 C10 1가 방향족 탄화수소 기들이고, 실록산 단위들의 2 내지 50 몰%는 에폭시-치환된 유기 기들을 갖는, 상기 에폭시-작용성 유기폴리실록산 수지,
    (B) 분자당 평균 2개 이상의 에폭시-치환된 유기 기들을 가지며, 분자량이 1500 이하이고, 하기 화학식 II 및 IV:
    [화학식 II]
    R8R7 2SiO(R7 2SiO)mSiR7 2R8
    [화학식 IV]
    R9Si(OSiR7 2R8)3
    (여기서, R7은 C1-8 알킬이고, R8은 에폭시-치환된 유기 기이고, R9는 R7 또는 -OSiR7 2R8이고, m은 0 또는 양의 정수임)로부터 선택되는 화학식을 갖는, 에폭시-작용성 유기실록산 올리고머,
    (C) 양이온성 광개시제, 및
    (D) 선택적으로, 유기 용매를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 노광 단계 (iv) 후에 그리고 제거 단계 (v) 전에,
    (iv-2) 상기 노광 영역이 현상 용매에 불용성으로 되고 상기 비노광 영역이 상기 현상 용매에 용해성으로 되도록 상기 부분 노광 필름을 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제9항, 제10항, 제12항 및 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 선택적인 덮는 단계 및 경화 단계를 수행하는, 방법.
  15. 제9항, 제10항, 제12항 및 제13항 중의 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 가요성 평면 광도파관 조립체.
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