TW202016168A - 光波導形成用感光性環氧樹脂組成物、光波導形成用感光性薄膜及使用其之光波導、光電傳輸用混合撓性印刷配線板 - Google Patents

光波導形成用感光性環氧樹脂組成物、光波導形成用感光性薄膜及使用其之光波導、光電傳輸用混合撓性印刷配線板 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其係能夠成為耐熱著色性及圖案化性優異、進而R-to-R適合性(未硬化樹脂之優異柔軟性)亦優異之光波導形成材料者，該光波導形成用感光性環氧樹脂組成物含有環氧樹脂成分及光陽離子聚合引發劑，且前述環氧樹脂成分含有具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂。

Description

光波導形成用感光性環氧樹脂組成物、光波導形成用感光性薄膜及使用其之光波導、光電傳輸用混合撓性印刷配線板
本發明係關於用作包覆層或芯層等形成材料之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物、光波導形成用感光性薄膜及使用其之光波導、光電傳輸用混合撓性印刷配線板，且該包覆層或芯層可構成在光通訊、光資訊處理、其他一般光學中廣泛使用之光電傳輸用混合撓性印刷配線板中的光波導。
背景技術 先前，於針對光電傳輸用混合撓性印刷配線板之光波導形成材料(所謂包覆層形成材料、芯層形成材料等)中，使用各種感光性環氧樹脂組成物。舉例而言，於使用感光性環氧樹脂組成物形成包覆層或芯層之圖案時，例如藉由光罩進行紫外線(UV)照射，以製作期望之包覆層圖案或芯層圖案。具體而言，使用液狀之感光性環氧樹脂組成物作為光波導形成材料，於形成膜(層)後，經由光罩進行UV照射，藉此製作包覆層或芯層。
此種感光性環氧樹脂組成物雖然光硬化感度較高，但從塗佈後之表面黏著性(黏性)之觀點，具有不適合R-to-R(卷對卷：roll-to-roll)般的連續製程之缺點(即，接觸卷時，會破壞感光性環氧樹脂組成物製薄膜)，故存在缺乏生產性之問題(專利文獻1)。因此，為了適合R-to-R製程，一般來說使用於常溫下呈固體之樹脂成分作為感光性樹脂。此時，若感光性樹脂為高分子量，硬化前階段之非晶薄膜的柔軟性會越高，但另一方面圖案化解析度則會越低。相反地，若感光性樹脂為低分子量者，則圖案化解析度會提高，但另一方面柔軟性則會降低。如此一來，一般而言薄膜之柔軟性與解析度會具有取捨權衡之關係而存在問題。因此，追求兼具薄膜柔軟性與解析度之光波導形成材料，例如有人提出一種使用含環氧基之丙烯酸橡膠、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、不具有胺基甲酸酯鍵之(甲基)丙烯酸酯之樹脂組成物作為光波導之包覆層形成材料(專利文獻2)。
又，近年來，資訊通訊之高速化及大容量化正在加速，光波導之使用環境多元，預計將應用於更高溫環境下。再者，光波導因為會與電性配線基板或光纖等構件組合使用，故在安裝IC元件或與各種連接器之連接步驟中會曝露於高溫。因此，有人將特殊的酚醛型多官能環氧樹脂作為主劑，調配各種樹脂，藉此開發出一種具有高耐熱性之感光性環氧樹脂組成物(專利文獻3)。於此種使用環境下，為了使光波導可維持低傳播損失之資訊傳送，需要熱變色較少之材料設計。
因此，關於光波導，期望一種耐熱著色性及圖案化性優異，且可以更高水準實現R-to-R製程中之未硬化樹脂之柔軟性的光波導形成材料。
先行技術文獻 專利文獻1：日本特開2001-281475號公報 專利文獻2：日本特開2011-27903號公報 專利文獻3：日本特開2014-215531號公報
發明概要 發明欲解決之課題 本發明係鑑於上述情事而完成者，提供一種能夠成為耐熱著色性及圖案化性優異、進而R-to-R適合性(未硬化樹脂之優異柔軟性)亦優異之光波導形成材料的光波導形成用感光性環氧樹脂組成物、光波導形成用感光性薄膜及使用其之光波導、光電傳輸用混合撓性印刷配線板。
用以解決課題之手段 本發明人等為了解決上述課題，反覆進行研究，結果發現：藉由使用具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂作為環氧樹脂成分，可達成所期望之目的。
即，本發明提供以下[1]~[10]。 [1] 一種光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，係含有環氧樹脂成分及光陽離子聚合引發劑者，前述環氧樹脂成分含有具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂。 [2] 如[1]記載之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中前述環氧樹脂成分含有前述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂，且含有固形半脂肪族2官能環氧樹脂。 [3] 如[2]記載之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中前述固形半脂肪族2官能環氧樹脂為由下式(1)表示之環氧樹脂： [化學式1]
Figure 02_image001
[式(1)中，R1 ~R4 分別為氫原子、甲基、氯原子或溴原子，可相互相同或不同；X、Y為碳原子數1~15之伸烷基或伸烷氧基，可相互相同或不同；又，n為正數]。 [4] 如[1]~[3]中任一項記載之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中前述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂為下式(2)及式(3)中至少一種之環氧樹脂： [化學式2]
Figure 02_image003
[化學式3]
Figure 02_image005
[式(3)中，n為正數]。 [5] 如[1]~[4]中任一項記載之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中前述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂的含量為前述環氧樹脂成分全體的7~55重量%。 [6] 如[1]~[5]中任一項記載之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中光波導形成用感光性環氧樹脂組成物係光波導中之芯層形成材料，該光波導形成有基材且於該基材上形成包覆層，進而於前述包覆層中以特定圖案形成有傳播光訊號之芯層。 [7] 如[1]~[5]中任一項記載之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中光波導形成用感光性環氧樹脂組成物係光波導中之包覆層形成材料，該光波導形成有基材且於該基材上形成包覆層，進而於前述包覆層中以特定圖案形成有傳播光訊號之芯層。 [8] 一種光波導形成用感光性薄膜，係將[1]~[7]中任一項記載之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物形成為薄膜狀而成。 [9] 一種光波導，係由芯層或包覆層中至少一者形成，且前述芯層或前述包覆層中至少一者是藉由使[6]或[7]記載之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物、或使[8]記載之光波導形成用感光性薄膜硬化而形成。 [10] 一種光電傳輸用混合撓性印刷配線板，係具備[9]記載之光波導。
發明效果 根據本發明，可提供一種耐熱著色性及圖案化性優異、進而R-to-R適合性(未硬化樹脂之優異柔軟性)亦優異之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物。
用以實施發明之形態 接著，就本發明之實施形態進行詳細說明。然而，本發明並不限定於以下實施形態。
《光波導形成用感光性環氧樹脂組成物》 本實施形態之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物(以下有時簡稱為「感光性環氧樹脂組成物」)，係使用特定之環氧樹脂成分、及光陽離子聚合引發劑而獲得者。再者，於本實施形態中所謂「液狀」或「固形」，分別指於常溫(25±5℃)之溫度下，呈現顯示流動性之「液體」狀態、或不顯示流動性之「固體」狀態。又，於本實施形態中所謂常溫，如上所述指25±5℃之溫度區域。 以下，就各種成分依序進行說明。
>特定之環氧樹脂成分> 關於環氧樹脂成分，可列舉：1分子中之環氧基數量平均為3個以上之環氧樹脂(以下有時簡稱「多官能環氧樹脂」)、1分子中之環氧基數量為2個之2官能型環氧樹脂(以下有時簡稱「2官能環氧樹脂」)等。上述2官能環氧樹脂通常於分子鍵之兩末端具有環氧基。 於本實施形態中，關於上述特定之環氧樹脂成分，其特徵在於上述多官能環氧樹脂中含有具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂。再者，於上述「具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂」中，為求方便，除了高分子量之環氧樹脂外，亦包含並非普通樹脂程度之高分子量之環氧化合物。
於本實施形態中，環氧樹脂成分藉由使用具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂，可一面維持R-to-R適合性，一面達成兼具高圖案化性與耐熱著色性。 即，關於圖案化性，一般來說，使用感光性樹脂組成物充分賦予利用光微影術的圖案化性，認為僅使用一般的長鏈2官能環氧樹脂是難以達成的，而導入多官能環氧樹脂為必要要件。又，關於耐熱著色性，由各種研究可得知，與一般的多官能環氧樹脂之酚醛型環氧樹脂相比，藉由使用具有雙酚A型骨架之環氧樹脂，耐熱著色性會提高。
關於上述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂，例如可列舉：由下式(2)表示之環氧樹脂、由下式(3)表示之環氧樹脂等。其等可單獨或併用2種以上。若上述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂為下式(2)及式(3)中至少一種之環氧樹脂，則耐熱著色性與圖案化性會變得為優異。 [化學式4]
Figure 02_image007
[化學式5]
Figure 02_image009
[式(3)中，n為正數]。
又，關於上述式(3)，重複數n為正數，但其平均值宜為1以上，n更佳為1~3。
關於上述式(2)表示之環氧樹脂，可使用市售者，具體可舉例PRINTEC公司製之VG3101L等。關於上述式(3)表示之環氧樹脂，具體可舉例三菱化學公司製之jER-157S70等。
又，於本實施形態之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物中，亦可含有上述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂以外的其他多官能環氧樹脂。關於上述其他多官能環氧樹脂，例如可列舉：3官能甲酚酚醛型環氧樹脂(例如新日鐵住金化學公司製之YDCN系列等)、2,2-雙(羥甲基)-1-丁醇之1,2-環氧-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物(例如DAICEL公司製之EHPE3150)、1,3,5-三環氧丙基異三聚氰酸(例如日產化學公司製之TEPIC-S)等的3官能脂肪族環氧樹脂、以及苯酚酚醛型環氧樹脂(例如新日鐵住金化學公司製之YDPN系列等)、特殊的酚醛型環氧樹脂(例如三菱化學公司製之jER-157S70等)等。其等可單獨或併用2種以上。 其等之中，較佳為3官能脂肪族環氧樹脂，更佳為2,2-雙(羥甲基)-1-丁醇之1,2-環氧-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物。
由圖案化性之觀點，上述多官能環氧樹脂之含量宜為環氧樹脂成分全體之7~55重量%。 又，由耐熱著色性與圖案化性之觀點，上述多官能環氧樹脂之中，具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂的含量宜為環氧樹脂成分全體的7~55重量%、較佳為10~50重量%。 進而，上述多官能環氧樹脂之中，具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂以外的其他多官能環氧樹脂之含量，宜為環氧樹脂成分全體之40重量%以下。
又，由R-to-R適合性(未硬化樹脂之優異柔軟性)之觀點，上述環氧樹脂成分宜含有上述具有3官能以上之雙酚A型骨架的環氧樹脂且含有2官能環氧樹脂，進而由R-to-R適合性更加提高之觀點，2官能環氧樹脂之中宜含有固形半脂肪族2官能環氧樹脂。 上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂，係於常溫下呈固體狀態者，且為所謂具有2個作為官能基之環氧基，具有芳香族環之脂肪族系環氧樹脂。
一般而言，樹脂的柔軟性起因於分子相互所展現的強韌性及主鏈能採取之構形的多樣性。例如，軟化點較高之固形樹脂若具有某一定以上之分子量，則展現較高之未硬化物柔軟性。其原因為，高分子量樹脂之主鏈的相互纏繞(相互作用)變強。然而，若調配軟化點較高的固形樹脂，則因為其調配組成上會使塗佈清漆的黏度增加，故需要過量地使用溶劑成分，除了不適合厚膜塗佈外，亦有圖案化性惡化之虞。 另一方面，例如所謂軟化點較低之樹脂材料，由於主鏈之相互纏繞較弱，故不會被主鏈間相互作用束縛，可以採取之構形多樣，故可期待未硬化物的柔軟化。然而，具有並非高溫區域、亦並非低溫區域之中間溫度區域之軟化點的樹脂材料，上述兩個缺點會明顯影響，柔軟性會惡化。 因此，由賦予以上述軟化點較低的樹脂材料作為基礎樹脂的未硬化物柔軟性的設計觀點，除了上述具有3官能以上之雙酚A型骨架的環氧樹脂外，若使用固形半脂肪族2官能環氧樹脂，可以更高維度達成未硬化物柔軟性。
關於上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂，可舉例由下式(1)表示之固形半脂肪族2官能環氧樹脂。若上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂為由下式(1)表示之環氧樹脂，R-to-R適合性更加優異。 [化學式6]
Figure 02_image011
[式(1)中，R1 ~R4 分別為氫原子、甲基、氯原子或溴原子，可相互相同或不同；X、Y為碳原子數1~15之伸烷基或伸烷氧基，可相互相同或不同；又，n為正數]。
由上述式(1)表示之固形半脂肪族2官能環氧樹脂係於分子鏈之兩末端具有環氧基，具有上述般特殊的分子鏈構造。
關於上述式(1)，如上所述，作為R1 ~R4 分別為氫原子、甲基、氯原子或溴原子。進而，X、Y為碳原子數1~15之伸烷基或伸烷氧基。又，重複數n為正數，但其平均值宜為1以上。再者，n之上限值通常為1000。
關於上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂，具體可舉例三菱化學公司製之YX-7180BH40等。
又，於本實施形態之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物中，亦可含有上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂以外的其他2官能環氧樹脂。作為如此其他2官能環氧樹脂，可舉例雙酚A型環氧樹脂、芴型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂等。其等可單獨或併用2種以上。 關於上述雙酚A型環氧樹脂，具體可舉例：jER1001、jER1002、jER1003、jER1007(均為三菱化學公司製)、EPIKOTE 1006FS(日本環氧樹脂公司製)等。關於上述芴型環氧樹脂，具體可舉例：OGSOL PG-100、OGSOL EG-200、OGSOL CG-500、OGSOL CG-500H(均為大阪氣體化學公司製)等。關於上述氫化雙酚A型環氧樹脂，具體可舉例：YX-8040(三菱化學公司製)等。
由R-to-R適合性之觀點，上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂之含量宜為環氧樹脂成分全體之10重量%以上、較佳為10~60重量%、更佳為15~50重量%、尤佳為20~30重量%。若含量過少，則未硬化膜(乾燥塗膜)的柔軟性會降低，在形成薄膜狀而用於形成光波導的處理時，會裂紋產生的傾向。
上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂以外的其他2官能環氧樹脂的含量，宜為環氧樹脂成分全體之50重量%以下、較佳為40重量%以下。若其他2官能環氧樹脂為上述含量以下，更容易獲得各種物性的良好平衡。
由可顯著地實現本發明效果之觀點，上述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂相對於2官能環氧樹脂之含有比率(具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂/2官能環氧樹脂)，以重量比計宜為7/93~55/45、較佳為10/90~50/50。
由可顯著地實現本發明效果之觀點，上述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂相對於固形半脂肪族2官能環氧樹脂之含有比率(具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂/固形半脂肪族2官能環氧樹脂)，以重量比計宜為15/85~90/10、較佳為20/80~85/15、更佳為30/70~75/25。
於本實施形態中，關於環氧樹脂成分之構成之較佳態樣，可舉例如下態樣。即，作為較佳態樣之環氧樹脂成分，可舉例如下態樣：含有上述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂及上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂，並且含有上述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂以外的多官能環氧樹脂、及上述固形半脂肪族2官能環氧樹脂以外的2官能環氧樹脂中之至少一種。如此，藉由適當選擇各種環氧樹脂作為環氧樹脂成分並使用預定量，可得到適合光波導中之芯層或包覆層之期望的折射率。
與包覆層形成用環氧樹脂成分相比較，芯層形成用環氧樹脂成分要求可達成高折射率的環氧樹脂成分。因此，關於芯層形成用環氧樹脂成分、即可達成較高折射率之環氧樹脂成分的態樣，作為2官能環氧樹脂，不僅宜含有固形半脂肪族2官能環氧樹脂，亦宜含有其他2官能環氧樹脂。 關於該其他2官能環氧樹脂，可舉例上述者，其中較佳為雙酚A型環氧樹脂、芴型環氧樹脂。其等可單獨或併用2種以上。關於上述雙酚A型環氧樹脂，具體可舉例：jER1001、jER1002、jER1003、jER1007(均為三菱化學公司製)、EPIKOTE 1006FS(日本環氧樹脂公司製)等。關於上述芴型環氧樹脂，具體可舉例：OGSOL PG-100、OGSOL EG-200、OGSOL CG-500、OGSOL CG-500H(均為大阪氣體化學公司製)等。
另一方面，關於包覆層形成用環氧樹脂成分、即可達成較低折射率之環氧樹脂成分的態樣，作為多官能環氧樹脂，不僅宜含有具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂，亦宜含有其他多官能環氧樹脂。又，關於2官能環氧樹脂，不僅宜含有固形半脂肪族2官能環氧樹脂，亦宜含有其他2官能環氧樹脂。 關於其他多官能環氧樹脂，可列舉上述者，其中較佳為2,2-雙(羥甲基)-1-丁醇之1,2-環氧-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物(例如DAICEL公司製之EHPE3150)。 關於該其他2官能環氧樹脂，可舉例上述者，其中較佳為雙酚A型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂。關於上述雙酚A型環氧樹脂，具體可舉例：jER1001、jER1002、jER1003、jER1007(均為三菱化學公司製)、EPIKOTE 1006FS(日本環氧樹脂公司製)等。關於上述氫化雙酚A型環氧樹脂，具體可舉例：YX-8040(三菱化學公司製)等。
>光陽離子聚合引發劑> 於本實施形態中使用之光陽離子聚合引發劑(光酸產生劑)，由於對感光性環氧樹脂組成物利用光照射而賦予硬化性，故例如使用於利用紫外線照射而賦予硬化性。
關於上述光陽離子聚合引發劑，例如可列舉：三苯基鋶六氟銻酸鹽、三苯基鋶六氟磷酸鹽、對(苯硫基)苯基二苯基鋶六氟銻酸鹽、對-(苯硫基)苯基二苯基鋶六氟磷酸鹽、4-氯苯基二苯基鋶六氟磷酸鹽、4-氯苯基二苯基鋶六氟銻酸鹽、雙[4-(二苯基二氫硫基)苯基]硫化雙六氟磷酸鹽、雙[4-(二苯基二氫硫基)苯基]硫化雙六氟銻酸鹽、(2,4-環戊二烯-1-基)[(1-甲基乙基)苯]-Fe-六氟磷酸酯、二苯基錪六氟銻酸鹽等。其等可單獨或併用2種以上。
其中，較佳為三苯基鋶鹽系六氟銻酸鹽型、二苯基錪鹽系六氟銻酸鹽型。作為此種光陽離子聚合引發劑之市售品，可列舉：三苯基鋶鹽系六氟銻酸鹽型之SP-170(ADEKA公司製)、CPI-101A(SANAPRO公司製)、WPAG-1056(富士薄膜和光純藥公司製)、二苯基錪鹽系六氟銻酸鹽型之WPI-116(富士薄膜和光純藥公司製)等。
上述光陽離子聚合引發劑之含量宜相對於感光性環氧樹脂組成物之環氧樹脂成分100重量份設定為0.1~3重量份、較佳為0.25~2重量份。即，若光陽離子聚合引發劑之含量過少，則有利用充足之光照射(紫外線照射)而難以獲得光硬化性的傾向，若過多則有光感度提高、圖案化時導致形狀異常之傾向或初期光損失之所需物性惡化之傾向。
於本實施形態之感光性環氧樹脂組成物中，除了上述特定之環氧樹脂成分及光陽離子聚合引發劑以外，亦可視需要而調配例如用以提高接著性之矽烷系或鈦系偶合劑、烯烴系低聚物或降冰片烯系聚合物等環烯烴系低聚物或聚合物、合成橡膠、聚矽氧化合物等密著賦予劑、受阻酚系抗氧化劑或磷系抗氧化劑等各種抗氧化劑、調平劑、消泡劑等。其等添加劑可於不阻礙本發明效果之範圍內適當地調配。其等可單獨或併用2種以上。
使用上述抗氧化劑時的調配量宜設定為相對於環氧樹脂成分100重量份為小於3重量份、尤佳為1重量份以下。即，若抗氧化劑之含量過多，有針對於初期光損失之所需物性惡化之傾向。
本實施形態之感光性環氧樹脂組成物可藉由將上述特定之環氧樹脂成分及光陽離子聚合引發劑、進而視需要之其他添加劑以特定之調配比率進行攪拌混合而調製。進而，為了將本實施形態之感光性環氧樹脂組成物調製為塗佈用清漆，亦可於加熱下(例如60~120℃左右)於有機溶劑中進行攪拌溶解。上述有機溶劑之使用量係適當調整，例如宜設定為相對於感光性環氧樹脂組成物之環氧樹脂成分100重量份為30~80重量份、尤佳為40~70重量份。即，若有機溶劑之使用量過少，調製為塗佈用清漆時會成為高黏度，而有塗佈性降低的傾向，若有機溶劑之使用量過多，則有使用塗佈用清漆難以塗佈形成厚膜之傾向。
關於上述調製塗佈用清漆時使用之有機溶劑，例如可列舉：乳酸乙酯、甲乙酮、環己酮、2-丁酮、N,N-二甲基乙醯胺、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、丙二醇乙酸甲酯、丙二醇單甲醚、四甲基呋喃、二甲氧基乙烷等。該等有機溶劑可單獨或併用2種以上，且為了成為適於塗佈的黏度而可使用例如上述範圍內的特定量。
使用本實施形態之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物來形成光波導的包覆層或芯層時，可不變更先前的製造步驟，即能夠形成優異之耐熱著色性、R-to-R適合性(未硬化樹脂之優異柔軟性)且圖案化性優異之包覆層或芯層。
又，光波導形成用感光性環氧樹脂組成物由於能讓光波導中之芯層及包覆層之至少一者適當地獲得期望的折射率，故宜使用於光波導中之芯層形成材料及包覆層形成材料之至少一者中。
《光波導》 接著，關於本實施形態之感光性環氧樹脂組成物之用途之一例，就用作包覆層形成材料及芯層形成材料之情形進行說明。
本實施形態之光波導，其構成例如具備：基材、以特定圖案形成於該基材上之包覆層(下包覆層)、以特定圖案形成於上述包覆層上且用以傳播光訊號之芯層、以及形成於上述芯層上之包覆層(上包覆層)。然後，本實施形態之光波導中，上述包覆層宜係由前述感光性環氧樹脂組成物形成者，進而，包覆層及芯層亦宜均由前述感光性環氧樹脂組成物形成。再者，本實施形態之光波導中，上述包覆層有必要形成為折射率小於芯層。
於本實施形態中，光波導例如可藉由經由如下步驟而製造。首先，準備基材。接著，視需要使本實施形態之感光性環氧樹脂組成物溶解於有機溶劑中而調製包覆層形成材料(感光性清漆)，於上述基材上塗佈包覆層形成材料。塗佈上述包覆層形成材料(感光性清漆)後，將有機溶劑加熱乾燥而去除，藉此形成未硬化之感光性環氧樹脂組成物(薄膜狀)。對該清漆塗佈面進行紫外線等光照射，進而視需要進行加熱處理，藉此使感光性清漆硬化。如此而形成下包覆層(包覆層之下方部分)。
接著，視需要使本實施形態之感光性環氧樹脂組成物溶解於有機溶劑中調製芯層形成材料(感光性清漆)，於上述下包覆層上塗佈芯層形成材料(感光性清漆)，藉此形成芯層形成用之未硬化層。此時，與上述相同，塗佈上述芯層形成材料(感光性清漆)後，將有機溶劑加熱乾燥而去除，藉此可形成會成為未硬化感光性薄膜的薄膜狀。然後，於該芯層形成用未硬化層面上配設用以使特定圖案(光波導圖案)曝光的光罩，經由該光罩進行紫外線等光照射，進而視需要進行加熱處理。之後，使用顯影液將上述芯層形成用未硬化層之未曝光部分(未硬化部分)溶解去除，藉此形成特定圖案之芯層。
接著，於上述芯層上，塗佈使本實施形態之感光性環氧樹脂組成物溶解於有機溶劑中而成的包覆層形成材料(感光性清漆)後，進行紫外線照射等光照射，進而視需要進行加熱處理，藉此形成上包覆層(包覆層之上方部分)。藉由經由上述步驟，可製造目標之光波導。
如上所述，以能提高光波導之製造步驟中的作業性之觀點來看，宜將光波導形成用感光性環氧樹脂組成物形成會成為未硬化感光性薄膜的薄膜狀。又，由能夠獲得即使在高溫環境下使用亦可維持低傳播損失之資訊傳送之光波導之觀點來看，宜將上述光波導中之上述芯層或上述包覆層中至少一者藉由使本實施形態之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物、或使光波導形成用感光性薄膜硬化而形成。
關於上述基材材料，可舉例：矽晶圓、金屬製基板、高分子薄膜、玻璃基板等。然後，上述金屬製基板，可舉例SUS等不鏽鋼板等。又，關於上述高分子薄膜，具體可舉例：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二酯薄膜、聚醯亞胺薄膜等。然後，其厚度通常設定於10μm~3mm之範圍內。
於上述光照射中，具體而言進行紫外線照射。關於上述紫外線照射中之紫外線光源，可舉例：低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈等。又，紫外線之照射量，通常可舉例10~20000mJ/cm2 、較佳為100~15000mJ/cm2 、更佳為500~10000mJ/cm2 左右。
進而，上述紫外線照射等光照射之曝光後，為了使利用光反應之硬化完成，亦可實施加熱處理。又，關於上述加熱處理條件，通常於80~250℃、較佳為100~150℃下於10秒~2小時、較佳為5分鐘~1小時之範圍內進行。
又，作為上述芯層形成材料，雖然宜使用本實施形態之感光性環氧樹脂組成物，但亦可使用本實施形態之感光性環氧樹脂組成物以外的感光性環氧樹脂組成物。作為本實施形態之感光性環氧樹脂組成物以外的感光性環氧樹脂組成物，可舉例：雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、氟化環氧樹脂、環氧改質聚矽氧樹脂等各種液狀環氧樹脂、固形多官能脂肪族環氧樹脂等各種固形環氧樹脂、以及適當含有前述各種光陽離子聚合引發劑之環氧樹脂組成物；以與上述包覆層形成材料相比較，以成為高折射率之方式進行調配設計。進而，由於視需要將芯層形成材料調製為清漆進行塗佈，故為了獲得適合塗佈的黏度，亦可適量地使用先前周知之各種有機溶劑、或不會使作為使用上述包覆層形成材料之光波導之功能降低之程度的各種添加劑(抗氧化劑、密著賦予劑、調平劑、UV吸收劑)。
關於上述清漆調製用所使用之有機溶劑，與前述相同，例如可列舉：乳酸乙酯、甲乙酮、環己酮、2-丁酮、N,N-二甲基乙醯胺、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、丙二醇乙酸甲酯、丙二醇單甲醚、四甲基呋喃、二甲氧基乙烷等。該等有機溶劑可單獨或併用2種以上，以獲得適合塗佈之黏度之方式適量使用。
再者，關於上述基材上之使用各層形成材料之塗佈方法，例如可使用：利用旋轉塗佈機、塗佈機、圓塗佈機、棒塗佈機等塗佈之方法、或使用網版印刷、使用間隔物形成間隙並於其中利用毛細管現象進行注入之方法、利用多功能塗佈機等塗佈機以R-to-R連續地塗佈之方法等。又，上述光波導亦可藉由將上述基材剝離去除而成為薄膜狀光波導。
然後，將上述獲得之光波導例如使用於光電傳輸用混合(光電混合)基板般伴隨光路轉換之製品時，對基板上之光波導中之包覆層表面實施45°鏡面加工。
《鏡面加工》 關於上述鏡面之加工方法，可舉例雷射加工法、切割法、印刷等周知方法。其中，較佳使用雷射加工法。雷射光源可根據欲振盪之雷射波長而適當選擇，可舉例準分子雷射、CO2 雷射、He-Ne雷射等各種氣體雷射等。然後，關於雷射光源，其中較佳可使用ArF及KrF等、及F2 等準分子雷射。
上述雷射之照射能量係根據光波導材料而不同，可適當設定，為了有效率地去除樹脂成分，宜為100~1000mJ/cm2 之範圍、較佳為200~600mJ/cm2 之範圍。為了提高鏡面加工生產性，雷射之照射頻率宜於10~250Hz之範圍、尤佳為50~200Hz之範圍。使雷射照射之對象物移動之速度，可根據光波導材料或目標之鏡面角度等設計而進行適當設定。又，雷射波長係根據光波導材料而適當設定，例如為150~300nm左右、其中較佳為使用248nm。
如此而獲得之光波導，例如可用作光電傳輸用混合撓性印刷配線板用光波導。 具備本實施形態之光波導的光電傳輸用混合撓性印刷配線板(FPC)可成為即使於高溫環境下使用，亦適合資訊通訊之高速化及大容量化的印刷配線板。
[實施例] 接著，基於實施例說明本發明。然而，本發明並不限定於此等實施例。又，於例子中，除非另有說明，否則「份」為重量基準。
首先，在製作光波導之前，因為要調製作為包覆層形成材料及芯層形成材料之各感光性清漆，故準備下述成分。
[多官能環氧樹脂] ･VG3101L(PRINTEC公司製)：由前述式(2)表示之含3官能雙酚A型骨架之環氧樹脂 ･jER-157S70(三菱化學公司製)：由前述式(3)表示之含3官能雙酚A型骨架之環氧樹脂 ･YDCN-700-3(新日鐵住金化學公司製)：甲酚酚醛型環氧樹脂 ･EHPE3150(DAICEL公司製)：2,2-雙(羥甲基)-1-丁醇之1,2-環氧-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物(固形)
[2官能環氧樹脂] ･YX-7180BH40(三菱化學公司製)：由前述式(1)表示之固形半脂肪族2官能環氧樹脂。固形樹脂成分40重量%之溶液(由環己酮/甲乙酮=1/1之重量混合比形成之混合溶劑) ･jER-1002(三菱化學公司製)：固形雙酚A型環氧樹脂 ･OGSOL PG-100(大阪氣體化學公司製)：芴型環氧樹脂
[光陽離子聚合引發劑] ･CPI-101A(SANAPRO公司製)：六氟銻系鋶鹽
[抗氧化劑] ･Songnox1010(共同藥品公司製)：受阻酚系抗氧化劑 ･HCA(三光公司製)：磷酸酯系抗氧化劑
[實施例1~5、比較例1~4] >包覆層形成材料･芯層形成材料之調製> 於遮光條件下，將表1所示之各調配成分依照同表所示之比率來調配，並於110℃完全溶解。再者，關於固形半脂肪族2官能環氧樹脂(YX-7180BH40)之調配份數，以所含有之固形樹脂份之重量份數表示。 之後，冷卻至室溫(25℃)，使用直徑1.0μm之膜過濾器進行加熱加壓過濾，藉此製作感光性清漆。如此，製成於FPC基材[SUS(不鏽鋼)、聚醯亞胺之積層體]之背面上形成特定圖案之下包覆層，於該下包覆層上形成特定圖案之芯層，且於該芯層上形成上包覆層之光波導(光波導總厚度75μm)。
>製作評價用樹脂層> 於矽晶圓上使用旋轉塗佈機塗佈感光性清漆後，於加熱板上使有機溶劑乾燥(130℃×10分鐘)，藉此形成未硬化薄膜狀態之未硬化層。對於所形成之未硬化層，以UV照射機[超高壓水銀燈、全光線(無帶通濾波器)]進行4000mJ/cm2 (波長365nm累計)之玻璃光罩圖案曝光[圖案寬度/圖案間隔(L/S)=50μm/200μm]，進行後加熱(140℃×10分鐘)。之後，於γ-丁內酯中進行顯影(室溫25℃下、3分鐘)後，進行水洗，於加熱板上使水分乾燥(120℃×5分鐘)，藉此製作特定圖案之樹脂層(厚度50μm)。 使用藉此獲得之各樹脂層，根據下述所示方法，就各層之耐熱著色性、圖案化性及未硬化物之柔軟性進行測定、評價。其等結果亦一併顯示於下表1。
[耐熱著色性] 使用旋轉塗佈機以加熱乾燥(130℃×10分鐘)後可形成厚度50μm之塗膜之方式，塗佈感光性清漆而形成未硬化層。對於所形成之未硬化層，以UV照射機[超高壓水銀燈、全光線(無帶通濾波器)]進行4000mJ/cm2 (波長365nm累計)之曝光，進行後加熱(140℃×10分鐘)。將所形成之硬化樹脂膜投入125℃烘箱500小時，使用分光光度計測定投入烘箱前後之400nm波長之透過率變化。依照下述基準評價結果。 ○：125℃烘箱投入後之400nm透過率為投入前透過率之90%以上 △：125℃烘箱投入後之400nm透過率為投入前透過率之70%以上、小於90% ×：125℃烘箱投入後之400nm透過率為投入前透過率之小於70%
[圖案化性] 以顯微鏡觀察上述各層之製作條件所獲得之圖案形狀的外觀。依照下述基準評價其結果。 ○：製作成矩形狀。 △：於圖案上部確認有圓度，但功能上沒有問題。 ×：形狀異常，且功能上產生問題。
[未硬化物(未硬化薄膜)柔軟性] 以進行加熱乾燥(130℃×10分鐘)後可形成厚度約80μm之塗膜之方式，於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)基材上塗佈感光性清漆，製作未硬化薄膜(非晶薄膜)。接著，將PET基材上之非晶薄膜沿著曲率半徑4cm及2cm之各卷芯卷繞後，確認於卷繞後之非晶薄膜有無產生裂紋。依照下述基準評價其結果。 ○：將未硬化薄膜卷繞於曲率半徑2cm之卷芯，未產生裂紋。 △：將未硬化薄膜卷繞於曲率半徑4cm之卷芯，未產生裂紋。然後，將未硬化薄膜卷繞於曲率半徑2cm之卷芯，結果產生裂紋。 ×：將未硬化薄膜卷繞於曲率半徑4cm之卷芯，結果產生裂紋。
[表1]
Figure 02_image013
由上述結果可知，由含有具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂作為環氧樹脂成分所構成之感光性環氧樹脂組成物的實施例，耐熱著色性、圖案化性、R-to-R適合性(未硬化樹脂之優異柔軟性)均得到良好的結果。其中，作為芯層形成用之實施例1之調配、作為包覆層形成用之實施例5之調配於所有評價項目中均得到良好的結果，可說特別優異。 相對於此，關於由不含有具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂作為環氧樹脂成分所構成之感光性環氧樹脂組成物的比較例1、2，於評價項目中至少有一個項目是×，結果特性評價差。
於上述實施例中顯示本發明之具體形態，但上述實施例僅不過是單純例示，而非用於限定解釋。對於本領域技術人員而言，可在本發明之範圍內獲得顯而易見的各種變化。
產業上之可利用性 本發明之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物可用作構成光波導之包覆層或芯層之形成材料。然後，使用上述光波導形成用感光性環氧樹脂組成物作為包覆層形成材料或芯層形成材料所製作之光波導，例如可用於光電傳輸用混合撓性印刷配線板等。
(無)

Claims (10)

  1. 一種光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，係含有環氧樹脂成分及光陽離子聚合引發劑者，前述環氧樹脂成分含有具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂。
  2. 如請求項1之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中前述環氧樹脂成分含有前述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂，且含有固形半脂肪族2官能環氧樹脂。
  3. 如請求項2之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中前述固形半脂肪族2官能環氧樹脂為由下式(1)表示之環氧樹脂： [化學式1]
    Figure 03_image001
    [式(1)中，R1 ~R4 分別為氫原子、甲基、氯原子或溴原子，可相互相同或不同；X、Y為碳原子數1~15之伸烷基或伸烷氧基，可相互相同或不同；又，n為正數]。
  4. 如請求項1至3中任一項之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中前述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂為下式(2)及式(3)中至少一種之環氧樹脂： [化學式2]
    Figure 03_image003
    [化學式3]
    Figure 03_image005
    [式(3)中，n為正數]。
  5. 如請求項1至3中任一項之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中前述具有3官能以上之雙酚A型骨架之環氧樹脂的含量為前述環氧樹脂成分全體的7~55重量%。
  6. 如請求項1至3中任一項之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中光波導形成用感光性環氧樹脂組成物係光波導中之芯層形成材料，該光波導形成有基材且於該基材上形成包覆層，進而於前述包覆層中以特定圖案形成有傳播光訊號之芯層。
  7. 如請求項1至3中任一項之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物，其中光波導形成用感光性環氧樹脂組成物係光波導中之包覆層形成材料，該光波導形成有基材且於該基材上形成包覆層，進而於前述包覆層中以特定圖案形成有傳播光訊號之芯層。
  8. 一種光波導形成用感光性薄膜，係將如請求項1至7中任一項之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物形成為薄膜狀而成。
  9. 一種光波導，係由芯層或包覆層中至少一者形成，且前述芯層或前述包覆層中至少一者是藉由使請求項6或7之光波導形成用感光性環氧樹脂組成物、或使請求項8之光波導形成用感光性薄膜硬化而形成。
  10. 一種光電傳輸用混合撓性印刷配線板，係具備請求項9之光波導。
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