TWI403768B - 光波導及光波導結構體 - Google Patents

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TWI403768B
TWI403768B TW95142528A TW95142528A TWI403768B TW I403768 B TWI403768 B TW I403768B TW 95142528 A TW95142528 A TW 95142528A TW 95142528 A TW95142528 A TW 95142528A TW I403768 B TWI403768 B TW I403768B
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Koji Choki
Tetsuya Mori
Keizo Takahama
Makoto Fujiwara
Kei Watanabe
Hiroshi Owari
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Sumitomo Bakelite Co
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Description

光波導及光波導結構體
本發明係關於一種光波導及光波導結構體。
近年來,使用光頻載波而輸送資料之光通訊漸漸變得重要。在如此之光通訊中,使光頻載波從一地點傳導至另一地點的手段有光波導。
此光波導係例如具有一對之外覆層、與設於一對之外覆層之間的核心層所構成。核心層係具有線狀之核心部與外覆部,此等交互地排列。核心部係以實質上對於光頻載波之光為透明的材料所構成,外覆層及外覆部係以折射率低於核心部的材料所構成。
在如此之光波導中,係成為核心部藉由折射率低於核心部之外覆層及外覆部所包圍的構成方式。因此,由核心部之端部所導入之光,係於外覆層及外覆部之邊界進行反射,同時並沿著核心部之軸而輸送。
此光波導之材料係除了以往所廣泛使用之玻璃外,尚可舉例如聚合物等。其中,聚合物係容易微細加工,有利於光波導所組入之電路基板的高密度化,故有希望被重視。
成為如此之光波導之材料的聚合物係使用聚甲基丙烯酸甲酯(例如參照日本專利特開平09-258051號公報)、環氧樹脂(例如參照日本專利特開2005-070556號公報)、氟化聚醯亞胺(例如日本專利參照特開平4-9807號公報)、聚苯并唑(例如參照日本專利特開2002-173532號公報)、纖維素.乙酸酯.丁酸酯/丙烯酸酯單體(例如參照美國專利第5292620號公報)等。
然而,此等聚合物具有如下之問題。
首先,聚甲基丙烯酸甲酯及環氧樹脂係耐熱溫度為200℃以下。因此,若欲使以此等聚合物所構成之光波導實裝於電路基板時,恐受到焊接處理等熱處理而軟化。
又,氟化聚醯亞胺係藉氟化而賦予高耐熱性、高透明性、低吸水性之聚合物。然而,由於在合成過程具有氟化,耗費成本且欠缺實用性。
而且,聚醯亞胺或聚苯并唑等藉由聚縮合所合成的聚合物,在聚縮合之步驟中,藉由高溫(250℃以上)以使醯亞胺環或苯并唑環閉環之硬化處理為必需者。因此,有作業性差之問題。
又,纖維素.乙酸酯.丁酸酯/丙烯酸酯單體係耐熱溫度為100℃以下,非常地低,會受到焊接處理等熱處理而軟化。又,因纖維素.乙酸酯.丁酸酯具有多羥基,故吸水性高。因此,以如此之聚合物所構成的光波導,若放置於高濕度環境,則會因吸水而產生尺寸變化。
本發明之目的係在於提供一種耐熱性優異,同時吸水性低、又可壓低材料成本之光波導及光波導結構體。
為了達成上述目的,本發明之光波導係:具有核心層與外覆層;該核心層係具備核心部、與折射率低於該核心部之外覆部;該外覆層係接觸於該核心層之至少一面而設置,且折射率低於前述核心部;前述外覆層係以降冰片烯系聚合物作為主材料所構成。
藉此,可得到一種耐熱性優異,同時吸水性低、又可壓低材料成本之光波導。
在本發明之光波導中,前述降冰片烯系聚合物係宜為加成聚合物。
又,在本發明之光波導中,前述降冰片烯系聚合物係宜含有烷基降冰片烯之重複單元。
又,在本發明之光波導中,前述降冰片烯系聚合物,係宜含有具取代基的降冰片烯之重複單元,且該取代基含有聚合性基。
又,在本發明之光波導中,前述降冰片烯系聚合物係宜以下述化1所示者為主。
[式中,R表示碳數1至10之烷基,a表示0至3之整數,b表示1至3之整數,p/q為20以下。]
又,在本發明之光波導中,前述降冰片烯系聚合物係以其之至少一部分在聚合性基中進行交聯為佳。
又,在本發明之光波導中,前述外覆層之平均厚度係宜為前述核心層之平均厚度之0.1至1.5倍。
又,在本發明之光波導中,前述核心層係宜形成含有下述物質之層:聚合物、可與該聚合物相溶且具有與該聚合物不同折射率之單體、藉活性輻射線之照射進行活性化之第1物質、與可使前述單體之反應起始且藉由已活性化之前述第1物質之作用而會改變活性化溫度之第2物質;其後,藉由對於前述層選擇性地照射前述活性輻射線,而在前述活性輻射線所照射之照射區域中,使前述第1物質活性化,同時並使前述第2物質之活性化溫度變化;然後,藉由對於前述層實施加熱處理,而使前述第2物質或活性化溫度已變化之前述第2物質之任一活性化溫度較低者活性化,在前述照射區域或前述活性輻射線之未照射區域之任一者中使前述單體反應,藉由在前述照射區域與前述未照射區域之間產生折射率差,俾使前述照射區域及前述未照射區域之任一者作為前述核心部,另一者作為前述外覆部。
又,在本發明之光波導中,前述核心層係宜為:在前述層之前述照射區域或前述未照射區域之任一者的區域中進行前述單體之反應,同時從另一區域聚集未反應之前述單體而得到者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述第1物質為含有伴隨前述活性輻射線之照射而產生陽離子與弱配位陰離子之化合物者,前述第2物質係藉由前述弱配位陰離子之作用而改變活性化溫度者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述第2物質係藉由已活性化之前述第1物質的作用而降低活性化溫度,且以高於前述加熱處理之溫度加熱而不伴隨前述活性輻射線之照射即進行活性化者。
又,在本發明之光波導中,前述第2物質係宜含有以下述式Ia所示之化合物。
(E(R3 )2 Pd(Q)2 ………(Ia)[式中,E(R)3 表示第15族之中性電子施體配位基(donor ligand),E表示由週期表第15族中所選出之元素,R表示含有氫原子(或其同位素之一)或烴基之部位,Q表示由羧酸根、硫代羧酸根、及二硫代羧酸根中所選出之陰離子配位基]
又,在本發明之光波導中,前述第2物質係宜含有以下述式Ib所示之化合物。
[E(R3 )a Pd(Q)(LB)b ]p [WCA]r ………(Ib)[式中,E(R)3 表示第15族之中性電子施體配位基,E表示由週期表第15族中所選出之元素,R表示含有氫原子(或其同位素之一)或烴基之部位,Q表示由羧酸根、硫代羧酸根、及二硫代羧酸根中所選出之陰離子配位基,LB係表示路易士鹼,WCA表示弱配位陰離子,a表示1至3之整數,b表示0至2之整數,a與b之合計為1至3,p及r表示取得鈀陽離子與弱配位陰離子之電荷平衡之數字。]
又,在本發明之光波導中,p及r係宜分別由1或2之整數中選出。
又,在本發明之光波導中,前述核心層係宜為:在前述加熱處理之後,使前述層以高於前述加熱處理之溫度的第2溫度進行加熱處理而得到者。
又,在本發明之光波導中,前述核心層係宜為:在前述第2溫度之加熱處理之後,使前述層以高於前述第2溫度的第3溫度進行加熱處理而得到者。
又,在本發明之光波導中,前述第3溫度係宜高於前述第2溫度20℃以上。
又,在本發明之光波導中,前述單體宜含有交聯性單體。
又,在本發明之光波導中,前述單體係宜以降冰片烯系單體為主。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述單體係宜以降冰片烯系單體為主,且含有二甲基雙(降冰片烯甲氧基)矽烷作為前述交聯性單體。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述聚合物係具有藉由已活性化之前述第1物質的作用而使其分子構造之至少一部分可從主鏈脫離之脫離性基,對於前述層選擇性地照射前述活性輻射線時,在前述照射區域中,前述聚合物之前述脫離性基會脫離。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述第1物質含有伴隨前述活性輻射線之照射而產生陽離子與弱配位陰離子之化合物者,前述脫離性基係藉由前述陽離子之作用而進行脫離之酸脫離性基。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述核心層係形成含有如下物質之層:藉活性輻射線之照射進行活性化之物質,以及具有主鏈與從該主鏈分枝且藉由已活性化之前述物質之作用而使其分子構造之至少一部分可從前述主鏈脫離之脫離性基的聚合物;其後,藉由對於前述層選擇性地照射前述活性輻射線,而在前述活性輻射線所照射之照射區域中,使前述物質活性化,使前述聚合物之前述脫離性基脫離,藉由在該照射區域與前述活性輻射線之非照射區域之間產生折射率差,俾使前述照射區域及前述非照射區域之任一者作為前述核心部,另一者作為前述外覆部。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述核心層係在前述活性輻射線之照射後,對於前述層實施加熱處理而得到者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述物質係含有伴隨前述活性輻射線之照射而產生陽離子與弱配位陰離子之化合物者,前述脫離性基係藉由前述陽離子之作用而進行脫離之酸脫離性基。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述酸脫離性基係具有-O-構造、-Si-芳基構造及-O-Si-構造之中的至少一者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述脫離性基係藉其脫離而使前述聚合物之折射率降低者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述脫離性基係-Si-二苯基構造及-O-Si-二苯基構造之至少一者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述活性輻射線係於200至450nm之範圍內具有峰波長者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述活性輻射線之照射量為0.1至9 J/cm2
又,在本發明之光波導中,較佳為前述活性輻射線係經由遮罩而照射於前述層。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述層再含有抗氧化劑。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述層再含有增感劑。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述聚合物係以降冰片烯系聚合物為主。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物為加成聚合物。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述核心部係以第1降冰片烯系材料作為主材料而構成,前述外覆部係以具有低於前述第1降冰片烯系材料之折射率的第2降冰片烯系材料作為主材料而構成。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述第1降冰片烯系材料與前述第2降冰片烯系材料,係任一者均含有相同之降冰片烯系聚合物,且因為與前述降冰片烯系聚合物具有相異折射率的降冰片烯系單體之反應物之含量不同,而使該等之折射率為相異。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述反應物係前述降冰片烯系單體之聚合物、前述降冰片烯系聚合物彼此之間進行交聯之交聯構造、及從前述降冰片烯系聚合物分枝之分枝構造之中的至少一者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物為含有芳烷基降冰片烯之重複單元者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物為含有苯甲基降冰片烯之重複單元者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物為含有苯基乙基降冰片烯之重複單元者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物具有主鏈與從該主鏈分枝且分子構造之至少一部分可從前述主鏈脫離之脫離性基;前述核心部與前述外覆部,因為與前述主鏈結合狀態的前述脫離性基之數目相異,及因為與前述降冰片烯系聚合物具有相異折射率的降冰片烯系單體之反應物之含量不同,而使該等之折射率成為相異。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述核心層係將具有主鏈與從該主鏈分枝且分子構造之至少一部分可從前述主鏈脫離之脫離性基的降冰片烯系聚合物作為主材料而構成;前述第1降冰片烯系材料與第2降冰片烯系材料,因為與前述主鏈結合狀態的前述脫離性基之數目相異,而使該等之折射率成為相異。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物為含有二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷之重複單元者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物為含有烷基降冰片烯之重複單元者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物為含有己基降冰片烯之重複單元者。
又,在本發明之光波導中,較佳為前述降冰片烯系聚合物為加成聚合物。
又,為了達成上述目的,本發明之光波導結構體,其特徵係具有前述之光波導、與設於該光波導之至少一面的導體層。
藉此,可得到一種耐熱性優異且同時吸水性低、又可壓低材料成本之光波導結構體。
又,在本發明之光波導結構體中,較佳為前述導體層之平均厚度為前述光波導之平均厚度之10至90%。
又,在本發明之光波導結構體中,前述導體層係藉由乾式電鍍法、溼式電鍍法及導電性片材接合中的至少一種方法所形成者。
以下,關於本發明之光波導及光波導結構體,依據所附圖式所示之較佳實施形態,進行詳細說明。
第1圖係表示本發明之光波導結構體的實施形態之斜視圖(一部分以缺角剖面而表示)。
又,在後文之說明中,第1圖中之上側為「上」或「上方」,下側為「下」或「下方」(在後文之圖中亦為同樣)。
又,各圖係將層之厚度方向(各圖之上下方向)加以誇張描繪。
第1圖所示之光波導結構體9係具有光波導90,並具有分別設置於其上面及下面之導體層901、902,此等各層係經接合者。
導體層901、902之構成材料,係分別可舉例如銅、銅系合金、鋁、鋁系合金等各種金屬材料;銦錫氧化物(ITO)、含氟之銦錫氧化物(FTO)等各種氧化物材料等。
導體層901、902之平均厚度,較佳分別為光波導90之平均厚度的10至90%左右,更宜為20至80%左右。具體而言,導體層901、902之平均厚度並無特別限定,但一般分別宜為3至100μ m左右,更宜為5至70μ m左右。藉此,可防止光波導結構體9之可撓性降低,同時並使導體層901、902為導電性優異者。
又,在第1圖所示之構成中,導體層901、902之任一者均成為平板狀(片狀)。此時,加工成導體層901、902之特定圖案後,於所希望之處,藉由將光學元件(發光元件、受光元件等)予以實裝,而可製造具備光電路(optical circuits)與電路之複合裝置。
又,導體層901、902亦可分別為預先經圖案化者(配線)。又,依據需要,亦可省略導體層901、902之任一者。
又,導體層901、902與光波導90之間亦可設有1層或2層以上之任意目的(例如提昇密著性之目的等)之層。
光波導90係由第1圖中從下側依序地將外覆層(下部外覆層)91、核心層93及外覆層(上部外覆層)92予以積層而成者,在核心層93中係形成有特定圖案之核心部94、與鄰接於此核心部(波導通道)94之外覆部95。
核心部94與外覆部95之折射率之差並無特別限定,但宜為0.3至5.5%左右,尤宜為0.8至2.2%左右。若折射率之差未達前述下限值,則有時傳達光之效果會降低,又即使超過前述上限值,亦無法期待光之傳送效率會更加提升。
又,所謂前述折射率差,係指將核心部94之折射率設為A,外覆部95之折射率設為B時,以下式表示。
折射率差(%)=|A/B-1|×100
又,在第1圖所示之構成中,核心部94以平面觀看係形成直線狀,但在中途亦可彎曲、分枝等,其形狀為任意。又,若使用如後述之光波導結構體9的製造方法,可容易且尺寸精度佳地形成複雜且任意之形狀的核心部94。
又,核心部94,其橫截面形狀係成為如正方形或矩形(長方形)等四角形。
核心部94之寬及高並無特別限定,但分別宜為1至200μ m左右,更宜為5至100μ m左右,最宜為10至60μ m左右。
此核心部94係以折射率高於外覆部95之材料所構成,又,即使對於外覆層91、92亦為折射率高之材料所構成。
外覆層91及92係分別構成位於核心部94之下部及上部的外覆部者。藉由如此之構成,使核心部94之外周發揮經外覆部包圍之導光路功能。
外覆部91、92之平均厚度係宜為核心層93之平均厚度的0.1至1.5倍左右,更宜為0.3至1.25倍左右,具體而言,外覆層91、92之平均厚度並無特別限定,但一般分別宜為1至200μ m左右,更宜為5至100μ m左右,尤宜為10至60μ m左右者。藉此,可防止光波導90不必要之大型化(壓膜化),並可適宜發揮作為外覆層之功能。
又,外覆層91、外覆部95及外覆層92之構成材料,係分別可為相同(同種)者,亦可為相異者,但此等宜為折射率相同或近似者。有關外覆層91、92及核心部93之構成材料的詳細內容說明於後。
本發明之光波導結構體9係亦依據核心部94之材料之光學特性等而有若干差異,雖無特別限定,但例如在使用600至1550nm左右波長區域之光的資訊通訊中為適用。
其次,說明有關光波導結構體9之製造方法的一例。
<第1製造方法>
首先,說明有關光波導結構體9之第1製造方法。
第2圖至第7圖係分別以模式性表示本發明之光波導結構體的第1製造方法之步驟例的截面圖。
[1A]首先,於支撐基板951上,形成層910(參照第2圖)。
層910係將核心層形成用材料(清漆,即varnish)900依據先塗布再使其硬化(固化)之方法而形成。
具體而言,層910,係於支撐基板951上塗布核心層形成用材料900而形成液狀被膜後,使此支撐基板951置於經換氣之水平桌上,使液狀被膜表面的不均勻部分水平化,同時並使溶劑蒸發(去溶劑)而形成。
以塗布法形成層910時,可舉例如刮塗法、旋塗法、浸漬法、桌塗法、噴塗法、薄層塗布法(application)、簾塗法、模具塗布(die coating)法等方法,但不限定於此等。
支撐基板951,可使用例如矽基板、二氧化矽基板、玻璃基板、石英基板、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜等。
核心層形成用材料900,係含有以聚合物915、與添加劑920(在本實施形態中至少含有單體、助觸媒及觸媒前驅體)所構成的光感應熱顯像性材料(PITDM),藉由活性輻射線之照射及加熱,在聚合物915中,產生單體之反應的材料。
繼而,在所得之層910中,聚合物(基質)915係任一者均實質上一樣且隨機地分配,添加劑920係於聚合物915內實質上一樣且隨機地分散。藉此,於層910中,添加劑920實質上係一樣且任意地分配。
如此之層910的平均厚度係依據核心層93所應形成的厚度而適當設定,並無特別限定,但宜為5至200μ m左右,更宜為10至100μ m左右,最宜為15至65μ m左右者。
聚合物915係適宜使用透明性非常高(為無色透明)且與後述之單體具有相溶性者,更進一步,係適用在其中如後述般,單體可反應(聚合反應或交聯反應),即使在單體聚合後,亦具有充分透明性者。
此處,所謂「具有相溶性」係指單體至少混合,而於核心層形成用材料900中或層910中與聚合物915不會產生相分離。
如此之聚合物915,可舉例如降冰片烯系樹脂或苯并環丁烯系樹脂等環狀烯烴系樹脂、丙烯酸系樹脂、甲基丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、環氧樹脂、聚醯胺、聚醯亞胺、聚苯并唑等,可組合此等之中的1種或2種以上(聚合物合金、聚合物掺合物(混合物)、共聚合物等)而使用。
此等之中,尤宜為以降冰片烯系樹脂(降冰片烯系聚合物)為主。藉由使用降冰片烯系聚合物作為聚合物915,可得到具有優異之光傳送性能或耐熱性之核心層93。
又,降冰片烯系聚合物係因具有高的疏水性,故可得到難以因吸水而產生尺寸變化等之核心層93。
降冰片烯系聚合物係可為具有單獨之重複單元者(均聚物)、具有2個以上之降冰片烯系重複單元者(共聚物)之任一者。
如此之降冰片烯系聚合物,可舉例如(1)將降冰片烯型單體予以加成(共)聚合而得到之降冰片烯型單體的加成(共)聚合物、(2)降冰片烯型單體與乙烯或α-烯烴類的加成共聚合物、(3)降冰片烯型單體與非共軛二烯、及依需要而與其他單體的加成共聚合物等加成聚合物;(4)降冰片烯型單體之開環(共)聚合物、及依需要而使該(共)聚合物添加氫而成之樹脂、(5)降冰片烯型單體與乙烯或α-烯烴類之開環共聚合物、及依需要而使該(共)聚合物氫化而成之樹脂、(6)降冰片烯型單體與非共軛二烯或與其他單體的開環共聚合物、及依需要而使該(共)聚合物氫化而成之聚合物等開環聚合物。此等之聚合物可舉例如無規共聚合物、嵌段共聚合物、交替共聚合物(alternating copolymer)等。
此等之降冰片烯系聚合物,係可藉由例如以開環複分解聚合(ROMP)、ROMP與氫化反應之組合、以自由基或陽離子之聚合、使用陽離子性鈀聚合起始劑之聚合、使用此以外之聚合起始劑(例如鎳或其他之過渡金屬的聚合起始劑)之聚合等,以此等公知之全部的聚合方法而得到。
此等之中,降冰片烯系聚合物係宜為具有以下述化2(構造式B)所示之至少一個的重複單元者,亦即加成(共)聚合物。此者係亦因富有透明性、耐熱性及可撓性,故為佳。
如此之降冰片烯系聚合物,係例如藉由使用後述之降冰片烯型單體(以後述之化4所示的降冰片烯系單體、或交聯性降冰片烯系單體),而可適宜合成。
又,為了得到具有比較高之折射率的聚合物915,一般選擇於分子構造中具有芳香族環(芳香族基)、氮原子、溴原子或氯原子之單體,而可合成(聚合)聚合物915。另外為了得到具有比較低之折射率的聚合物915,一般選擇於分子構造中具有烷基、氟原子或醚構造(醚基)之單體,而可合成(聚合)聚合物915。
具有比較高之折射率的降冰片烯系聚合物,係宜為含有芳烷基降冰片烯之重複單元者。如此之降冰片烯系聚合物係尤其具有高的折射率。
芳烷基降冰片烯之重複單元所具有的芳烷基(芳基烷基)可舉例如苯甲基、苯基乙基、苯基丙基、苯基丁基、萘乙基、萘丙基、茀基乙基、茀基丙基等,尤宜為苯甲基或苯基乙基。
具有重複單元之降冰片烯系聚合物,係因具有極高的折射率,故為佳。
又,降冰片烯系聚合物宜為含有烷基降冰片烯的重複單元者。含有烷基降冰片烯之重複單元的降冰片烯系聚合物係因柔軟性高,藉使用如此之降冰片烯系聚合物,俾可對光波導90賦予高的可撓性(flexibility)。
烷基降冰片烯之重複單元所具有的烷基可舉例如丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等,但尤宜為己基。又,此等之烷基亦可為直鏈狀或分枝狀的任一者。
藉由含有己基降冰片烯的重複單元,可防止降冰片烯系聚合物全體之折射率降低,且可保持高的柔軟性。又,如此之降冰片烯系聚合物係因對於如前述之波長區域(尤其是850nm附近之波長區域)之光的透過率優異,故為佳。
如此之降冰片烯系聚合物的較佳具體例,可舉例如己基降冰片烯的均聚物、苯基乙基降冰片烯的均聚物、苯甲基降冰片烯的均聚物、己基降冰片烯與苯基乙基降冰片烯的共聚物、己基降冰片烯與苯甲基降冰片烯的共聚物等,但不限定於此等。
本實施形態之核心層形成用材料900,係含有單體、助觸媒(第1物質)及觸媒前驅體(第2物質)作為添加劑920。
單體,係藉由後述之活性輻射線照射,在活性輻射線之照射區域中反應而形成反應物,藉此反應物之存在,在層910中,在照射區域、與活性輻射線之未照射區域中,可使產生折射率差之化合物。
此處,此反應物可舉例如單體在聚合物(基質)915中進行聚合所形成之聚合物(聚合物)、使聚合物915彼此之間進行交聯之交聯構造、及於聚合物915進行聚合而從聚合物915分枝之分枝構造(分枝聚合物或側鏈(側基))之中的至少一個。
此處,在層910中,期盼照射區域之折射率變高時,可將具有比較低之折射率的聚合物915、與相對於此聚合物915為具有高折射率之單體予以組合而使用;期盼照射區域之折射率變低時,可將具有比較高之折射率的聚合物915、與相對於此聚合物915為具有低折射率之單體予以組合而使用。
又,折射率為「高」或「低」並非意指折射率之絕對值,係指某種材料彼此之間之相對關係。
繼而,藉由單體之反應(反應物之生成),在層910中照射區域的折射率降低時,該部分成為外覆部95;照射區域的折射率上昇時,該部分成為核心部94。
如此之單體,係只要為具有可聚合之部位的化合物即可,並無特別限定,但可舉例如降冰片烯系單體、丙烯酸(甲基丙烯酸)系單體、環氧基系單體、苯乙烯系單體等,可組合此等之中的一種或2種以上而使用。
此等之中,單體係宜使用降冰片烯系單體。藉由使用降冰片烯系單體,可得到光傳送性能優異、且耐熱性及柔軟性優異之核心層93(光波導90)。
此處,降冰片烯系單體,係總稱至少含有一個由下述化3(構造式A)所示之降冰片烯骨架的單體,例如可舉例如以下述化4(構造式C)所示之化合物。
[式中,a表示單鏈或雙鏈,R1 至R4 分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代之烴基、或官能取代基,m表示0至5之整數。惟,a為雙鍵時,R1 及R2 之任一者、R3 及R4 之任一者係不存在。]
無取代之烴基(hydrocarbyl)可舉例如直鏈狀或分枝狀之碳數1至10(C1 至C10 )的烷基、直鏈狀或分枝狀之碳數2至10(C2 至C10 )的烯基、直鏈狀或分枝狀之碳數2至10(C2 至C10 )的炔基、碳數4至12(C4 至C12 )的環烷基、碳數4至12(C4 至C12 )的環烯基、碳數6至12(C6 至C12 )的芳基、碳數7至24(C7 至C24 )的芳烷基(芳基烷基)等,其他,R1 及R2 、R3 及R4 亦可分別為碳數1至10(C1 至C10 )的亞烷基。
烷基之具體例可舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、及癸基,但不限定於此等。
烯基之具體例可舉例如乙烯基、烯丙基、丁烯基及環己烯基,但不限定於此等。
炔基之具體例可舉例如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基及2-丁炔基,但不限定於此等。
環烷基之具體例可舉例如環戊基、環己基及環辛基,但不限定於此等。
芳基之具體例可舉例如苯基、萘基及蔥基(anthracenyl)基,但不限定於此等。
芳烷基(aralkyl)之具體例可舉例如苯甲基及苯基乙基(即苯乙基:phenethyl),但不限定於此等。
又,亞烷基(alKylidenyl)基之具體例可舉例如亞甲基(methylidenyl)及亞乙基(ethylidenyl),但不限定於此等。
經取代之烴基可舉例如前述的烴基所具有之氫原子的一部分或全部經鹵原子所取代者,亦即,鹵烴基(halohydrocarbyl)、全鹵烴基(perhalohdrocarbyl)基,或全鹵二價烴基(perhalocabyl)等鹵化烴基。
在此等之鹵化烴基中,取代氫原子之鹵原子宜為由氯原子、氟及溴所選出之至少1種,更宜為氟原子。
其中,全鹵化之烴基(全鹵烴基、全鹵二價烴基)之具體例,可舉例如全氟苯基、全氟甲基(即三氟甲基)、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟己基等。
又,鹵化烷基係除了碳數1至10者以外,亦可適宜使用碳數11至20者。亦即,鹵化烷基係部分地或完全地經鹵化,成為直鏈狀或分枝狀,可選擇以通式:-Cz X”2 z 1 所示之基。此處,X”係分別獨立地表示鹵原子或氫原子,Z表示1至20之整數。
又,經取代之烴基,係除了鹵原子外,更可列舉以直鏈狀或分枝狀之碳數1至5(C1 至C5 )的烷基或鹵烷基、芳基及環烷基所取代的環烷基、芳基、及芳烷基(芳基烷基)等。
又,官能取代基可舉例如-(CH2 )n -CH(CF2 )2 -O-Si(Me)3 、-(CH2 )n -CH(CF3 )2 -O-CH2 -O-CH3 、-(CH2 )n -CH(CF3 )2 -O-C(O)-O-C(CH3 )3 、-(CH2 )n -C(CF3 )2 -OH、-(CH2 )n -C(O)-NH2 、-(CH2 )n -C(O)-Cl、-(CH2 )n -C(O)-C-R5 、-(CH2 )n -O-R5 、-(CH2 )n -O-C(O)-R5 、-(CH2 )n -C(O)-R5 、-(CH2 )n -O-C(O)-OR5 、-(CH2 )n -Si(R5 )3 、-(CH2 )n -Si(OR5 )3 、-(CH2 )n -O-Si(R5 )3 及-(CH2 )n -C(O)OR6 等。
此處,在前述各式中,n分別表示0至10之整數,R5 分別獨立地表示氫原子、直鏈狀或分枝狀之碳數1至20(C1 至C2 0 )的烷基、直鏈狀或分枝狀之碳數1至20(C1 至C2 0 )的鹵化或全鹵化烷基、直鏈狀或分枝狀之碳數2至10(C2 至C1 0 )的烯基、直鏈狀或分枝狀之碳數2至10(C2 至C1 0 )的炔基、碳數5至12(C5 至C1 2 )的環烷基、碳數6至14(C6 至C1 4 )的芳基、碳數6至14(C6 至C1 4 )的鹵化或全鹵化芳基或碳數7至24(C7 至C2 4 )的芳烷基。
又,以R5 所示之烴基,係表示與R1 至R4 所示者為相同之烴基。如R1 至R4 所示般,以R5 所示之烴基係亦可經鹵化或全鹵化。
例如,當R5 為碳數1至20(C1 至C20 )的鹵化或全鹵化烷基時,R5 係以通式:-Cz X”2z+1 所示。此處,z及X”分別與上述之定義相同,X”之至少一個係鹵原子(例如溴原子、氯原子或氟原子)。
此處,全鹵化烷基係指在前述通式中,全部之X”為鹵原子之基,其具體例可舉例如三氟甲基、三氯甲基、-C7 F15 、-C11 F23 ,但不限定於此等。
全鹵化芳基之具體例可舉例如五氯苯基、五氟苯基,但不限定於此等。
又,R6 可舉例如-C(CH3 )3 、-Si(CH3 )3 、-CH(R7 )-O-CH2 CH3 、-CH(R7 )OC(CH3 )3 及下述化5之環狀基等。
此處,R7 表示氫原子、或是直鏈狀或分枝狀之碳數1至5(C1 至C5 )的烷基。
烷基係可舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、第三戊基、新戊基等。
又,在上述化5所示之環狀基中,在從環構造延伸之 單鍵與酸取代基之間形成酯鍵。
R6 之具體例可舉例如1-甲基-1-環己基、異冰片基(isobornyl)、2-甲基-2-異冰片基、2-甲基-2-金剛烷基、四氫呋喃基(tetrahydrofuranyl)、四氫吡喃醯基(tetrahydropyranoyl)、3-酮基環己醯基(3-oxocyclohexanonyl)、甲基二羥戊酸內酯基(mevalonic lactonyl)、1-乙氧基乙基、1-第三丁氧基乙基等。
又,其他之R6 可舉例如以下述化6所示之二環丙基甲基(Dcpm)、二甲基環丙基甲基(Dmcp)等。
又,於單體中,亦可與上述單體同時使用交聯性單體(交聯劑)以替代上述之單體。此交聯性單體係在後述之觸媒前軀體之存在下,可產生交聯反應之化合物。
藉由使用交聯性單體,有如下之優點。亦即,由於交聯性單體係更快速地聚合,故可縮短核心層93(光波導90)之形成(製程)所需的時間。又,交聯性單體係即使加熱亦難以蒸發,故可抑制蒸氣壓的上昇。再者,交聯性單體因耐熱性優異,故可提升核心層93之耐熱性。
其中,交聯性降冰片烯系單體係含有以前述化3(構造 式A)所示之降冰片烯系部位(降冰片烯系雙鍵)的化合物。
交聯性降冰片烯系單體係有連續多環環系(fused multicyclic ring systems)的化合物、與連結多環環系(linked multicyclic ring systems)的化合物。
連續多環環系的化合物(連續多環環系之交聯性降冰片烯系單體)可舉例如以下述化7所示之化合物。
[式中,Y表示亞甲基(-CH2 -)基,m表示0至5的整數。惟m為0時,Y為單鍵]
又,為了簡化,認為降冰片二烯(Norbornadiene)係包含於連續多環環系,且含有聚合性降冰片烯系雙鍵者。
此連續多環環系的化合物之具體例可舉例如以下述化8所示之化合物,但不限於此等。
另一方面,連結多環環系的化合物(連結多環環系之交聯性降冰片烯系單體)可舉例如以下述化9所示之化合物。
[式中,a分別獨立地表示單鍵或雙鍵,m分別獨立地表示0至5之整數,R9 分別獨立地表示二價之烴基、二價之醚基或二價之矽烷基;又,n為0或1。]
此處,所謂2價之取代基係指於端部具有2個可結合於降冰片烯構造之鍵結的基。
二價之烴基(hydrocarbyl)之具體例可舉例如通式:-(Cd H2d )-所示之伸烷基(d宜表示1至10的整數)、與2價之芳香族基(芳基)。
二價之伸烷基宜為直鏈狀或分枝狀之碳數1至10(C1 至C10 )的伸烷基,可舉例如亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基。
又,分枝伸烷基係主鏈之氫原子經直鏈狀或分枝狀之烷基所取代者。
另一方面,二價之芳香族基宜為二價之苯基、二價之萘基。
又,二價之醚基係以-R10 -O-R10 -所示之基。
此處,R10 係分別獨立地表示與R9 相同者。
此連結多環環系之化合物的具體例,除了以下述化10、化11、化12、化13、化14所示之化合物以外,尚可舉例如以化15、化16所示之含氟的化合物(含氟之交聯性降冰片烯系單體),但不限定於此等。
以此化11所示之化合物,係二甲基雙[雙環[2.2.1]庚-2-烯-5-甲氧基]矽烷,又,另一命名係稱為二甲基雙(降冰 片烯甲氧基)矽烷(簡稱為「SiX」)。
[式中,n表示0至4之整數。]
[式中,m及n分別表示1至4之整數。]
在各種之交聯性降冰片烯系單體中,尤宜為二甲基雙(降冰片烯甲氧基)矽烷(SiX)。SiX係對於含有烷基降冰片烯之重複單元及/或芳烷基降冰片烯之重複單元的降冰片烯系聚合物具有非常低之折射率。因此,確實地降低照射後述之活性輻射線的照射區域之折射率,而可形成外覆部95。又,可增大核心部94與外覆部95之間的折射率差,並可謀求核心層93(光波導90)的特性(光傳送性能)的提昇。
又,以上之單體係亦可單獨或任意地組合而使用。
觸媒前驅體(第2物質)係可使前述之單體之反應(聚合反應、交聯反應等)起始的物質,係藉由因後述之活性輻射線之照射所活性化之助觸媒(第1物質)的作用,而改變活性化溫度的物質。
此觸媒前驅體(procatalyst),只要是會伴隨活性輻射線之照射而改變活性化溫度(上升或降低)者,可使用任一化合物,但尤宜為伴隨活性輻射線之照射而降低活性化溫度者。藉此,可藉由較低溫之加熱處理形成核心層93(光波導90),可防止對其他之層添加不需要的熱,亦可防止光波導90之特性(光傳送性能)降低。
如此之觸媒前驅體係適宜使用含有以下述式(Ia)及(Ib)所示之化合物至少一方(作為主要成分)者。
(E(R) 3 ) 2 Pd(Q) 2 ………(Ia) [式Ia、Ib中,E(R)3 分別表示第15族之中性電子施體配位基,E分別表示由週期表第15族中所選出之元素,R分別表示含有氫原子(或其同位素之一)或烴基的部位,Q分別表示由羧酸根、硫代羧酸根及二硫代羧酸根中所選出之陰離子配位基。又,式Ib中,LB表示路易士鹼,WCA表示弱配位陰離子,a表示1至3之整數,b表示0至2之整數,a與b之合計為1至3,p及r表示取得鈀陽離子與弱配位陰離子之電荷平衡之數字。]
依循式Ia之典型觸媒前驅體,係可舉例如Pd(OAc)2 (P(i-Pr)3 )2 、Pd(OAc)2 (P(Cy)3 )2 、Pd(O2 CCMe3 )2 (P(Cy)3 )2 、Pd(OAc)2 (P(Cp)3 )2 、Pd(O2 CCF3 )2 (P(Cy)3 )2 、Pd(O2 CC6 H5 )3 (P(Cy)3 )2 ,但不限定於此等。此處,Cp表示環戊基(cyclopentyl),Cy表示環己基。
又,以式Ib所示之觸媒前驅體,係p及r宜分別為選自1及2之整數的化合物。
依循如此之式Ib的典型觸媒前驅體,係可舉例如Pd(OAc)2 (P(Cy)3 )2 。此處,Cy表示環己基,Ac表示乙醯基。
此等觸媒前驅體係可使單體有效率地進行反應(當該單體為降冰片烯系單體時,藉由加成聚合反應而有效率地進行聚合反應或交聯反應等)。
又,在活性化溫度降低之狀態(活性潛在狀態)中,觸媒前驅體係宜為其活性化溫度較原本之活性化溫度低10至80℃左右(較佳為10至50℃左右)者。藉此,可確實地使核心部94與外覆部95之間產生折射率差。
如此之觸媒前驅體係適宜為含有Pd(OAc)2 (P(i-Pr)3 )2 及Pd(OAc)2 (P(Cy)3 )2 之中的至少一方(為主)。
又,在以下敘述中,Pd(OAc)2 (P(i-Pr)3 )2 有時簡稱為「Pd545」,又,Pd(OAc)2 (P(Cy)3 )2 有時簡稱為「Pd785」。
助觸媒(第1物質),係因活性輻射線之照射而活性化,而可使前述之觸媒前驅體(procatalyst)之活性化溫度(使單體產生反應之溫度)改變的物質。
此助觸媒(Cocatayst),只要是可藉活性輻射線之照射而改變(反應或分解)其分子構造並活性化的化合物,任一者均可使用,但適宜使用含有一種化合物(光起始劑)(作為主要成分)者,該化合物為:藉特定波長之活性輻射線之照射而分解,產生質子或其他陽離子等陽離子、與可取代觸媒前驅體之脫離基的弱配位陰離子(WCA)。
弱配位陰離子係可舉例如肆(五氟苯基)硼酸離子(FABA )、六氟銻酸離子(SbF6 )等。
此助觸媒(光酸產生劑或光鹼產生劑),係例如除了以下述化18所示之肆(五氟苯基)硼酸鹽或六氟銻酸鹽之外,尚可舉例如肆(五氟苯基)鉀酸鹽、鋁酸鹽類、銻酸鹽類、其他之如硼酸鹽類、鉀酸鹽類、碳硼烷類、鹵碳硼烷類等。
如此之助觸媒的市售品,係可舉例如得自紐澤西州Cranberry之Rhodia USA公司的「RHODORSIL(註冊商標,以下相同)PHOTOINITIATOR 2074(CAS編號第178233-72-2號)」、得自日本國東京之東洋油墨製造股份公司的「TAG-372R」((二甲基(2-(2-萘基)-2-酮基乙基)硫鎓肆(五氟苯基)硼酸鹽:CAS編號第193757-54-9號))、得自日本國東京之綠化學股份公司的「MPI-103(CAS編號第87709-41-9號)」、得自日本國東京之東洋油墨製造股份公司的「TAG-371」(CAS編號第193957-53-8號)」、得自日本國東京之東洋合成工業股份公司的「TTBPS-TPFPB(參(4-第三丁基苯基)硫鎓肆(五氟苯基)硼酸鹽)」、得自日本國東京之綠化學股份公司的「NAI-105(CAS編號第85342-62-7號)」等。
又,使用RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074作為助觸媒(第1物質)時,後述之活性輻射線(光化線)可適宜使用紫外線(UV光),紫外線之照射手段可適宜使用水銀燈(高壓水銀燈)。藉此,對於層910,可供給未達300nm之充分能量的紫外線(活性輻射線),可使RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074有效率地分解,可產生上述之陽離子及WCA。
又,於核心層形成用材料(清漆)900中,依需要亦可添加增感劑。
增感劑係具有使助觸媒對於活性輻射線之感度增大而減少助觸媒之活性化(反應或分解)所需之時間或能量之機能、或使活性輻射線之波長改變成適於助觸媒之活性化的波長之機能者。
如此之增感劑,係可依據助觸媒之感度或增感劑之吸收峰值波長等而適當選擇,並無特別限定,但可舉例如9,10-二丁氧基蔥(CAS編號第76275-14-4號)等蔥類、氧雜蒽酮(xanthone)類、蒽醌類、菲類、1,2-苯并菲(chrysene)類、苯并芘類、丙二烯合茀類(fluoranthenes)、紅螢烯(rubrene)類、芘類、陰丹士林類、硫雜蒽-9-酮類(thioxanthen-9-ones)等,可以單獨或混合物使用此等。
增感劑之具體例可舉例如2-異丙基-9H-硫雜蒽-9-酮類、4-異丙基-9H-硫雜蒽-9-酮類、1-氯-4-丙氧基硫雜蒽酮、啡噻(phenothiaxine)或此等之混合物。
又,9,10-二丁氧基蔥(DBA)係可得自日本國神奈川縣之川崎化成工業股份公司。
核心層形成用材料900中之增感劑的含量並無特別限定,但宜為0.01重量%以上,更宜為0.5重量%以上,最宜為1重量%以上。又,上限值宜為5重量%以下。
再者,核心層形成用材料900中可添加抗氧化劑。藉由此,可防止不期望之自由基之產生、或聚合物915之自然氧化。其結果,可謀求所得到之核心層93(光波導90)的特性之提昇。
此抗氧化劑係可適宜使用紐約州達利城之Ciba Spcialty Chemicals公司的Ciba(註冊商標,以下相同)IRGANOX(註冊商標,以下相同)1076及Ciba IRGAFOS(註冊商標,以下相同)168。
其他之抗氧化劑亦可使用例如Ciba Irganox(註冊商標,以下相同)129、Ciba Irganox 1330、Ciba Irganox 1010、Ciba Cyanox(註冊商標,以下相同)1790、Ciba Irganox(註冊商標)3114、Ciba Irganox 3125等。
又,如此之抗氧化劑,例如在層910未曝露於氧化條件時,或所曝露之期間極短時,亦可省略。
使用於核心層形成用材料(清漆(varnish))900之調製的溶劑,可舉例如二乙基醚、二異丙基醚、1,2-二甲氧基乙烷(DME)、1,4-二烷、四氫呋喃(THF)、四氫吡喃(THP)、茴香醚、二乙二醇二甲基醚(diglyme)、二乙二醇乙基醚(卡必醇)等醚系溶劑;甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、苯基溶纖劑等溶纖劑系溶劑;己烷、戊烷、庚烷、環己烷等脂肪族烴系溶劑;甲苯、二甲苯、苯、均三甲苯等芳香族烴系溶劑;吡啶、吡、呋喃、吡咯、噻吩、甲基吡咯烷酮等芳香族雜環化合物系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(DMA)等醯胺系溶劑;二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷等鹵化合物系溶劑;乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯等酯系溶劑;二甲基亞碸(DMSO)、環丁碸等硫化合物系溶劑等各種有機溶劑,或含有此等之混合溶劑等。
從支撐基板951上所形成之液狀被膜中除去溶劑(去溶劑)的方法,可舉例如藉由自然乾燥、加熱、在減壓下之放置、惰性氣體之吹附(blow)等而強制乾燥等的方法。
如以上做法,核心層形成用材料900之膜狀固化物(或硬化物)的層910係形成於支撐基板951上。
此時,層(PITDM的乾燥膜)910具有第1折射率(RI)。此第1折射率係依據於層910中一致地進行分散(分布)之聚合物915及單體之作用而定。
[2A]其次,準備形成有開口(窗)9351之遮罩(Masking)935,經由此光罩935,而對於層910照射活性輻射線(活性能量光線)930。(參照第3圖)。
在以下中以一例來說明,使用具有折射率低於聚合物915者作為單體、又使用伴隨活性輻射線930之照射而降低活性化溫度者作為觸媒前驅體之情形。
亦即,在此處所示之例中,活性輻射線930之照射區域925成為外覆部95。
因此,在此處所示之例中,於遮罩935中,形成有與應形成之外覆部95之圖案為等價的開口(窗)9351。此開口9351係形成所照射之活性輻射線930會透過的透過部者。
遮罩935可為預先所形成(另外形成)者(例如板狀者),亦可為在層910上藉由例如氣相成膜法或塗布法而形成者。
作為遮罩935較佳者之例,可舉例如以石英玻璃或PET基材等所製作之光罩、模板光罩、藉由氣相成膜法(蒸鍍、濺鍍等)所形成之金屬薄膜等,但此等之中,尤宜使用光罩或模板光罩。此係由於可精度佳地形成微細圖案,同時並易於處理,有利於生產性之提昇。
又,在第3圖中,與應形成之外覆部95之圖案為等價的開口(窗)9351,係表示沿著活性輻射線930之未照射區域940之圖案而部分地除去遮罩者,但在使用以前述石英玻璃或PET基材等所製作的光罩時,可使用於該光罩上設有以例如鉻等金屬所製作之遮蔽材所構成之活性輻射線930之遮蔽部者。在此遮罩中,遮蔽部以外之部分成為前述窗(透過部)。
所使用之活性輻射線930,只要是可對於助觸媒而使其產生光化學反應(變化)者即可,例如除了可見光、紫外光、紅外光、雷射光之外,亦可使用電子束或X射線等。
此等之中,活性輻射線930係依據助觸媒之種類、增感劑之種類(在含有增感劑時)等而適宜選擇,並無特別限定,但宜為於波長200至450nm之範圍內具有峰值波長(peak wave length)。藉此,可使助觸媒比較容易地活性化。
又,活性輻射線930之照射量宜為0.1至9J/cm2 左右,更宜為0.2至6J/cm2 左右,最宜為0.2至3 J/cm2 左右。藉此,可使助觸媒確實地活性化。
若經由遮罩935對層910照射活性輻射線930,則存在於經活性輻射線930所照射之照射區域925內的助觸媒(第1物質:cocatalyst)係藉活性輻射線930之作用而進行反應(結合)或分解,使陽離子(質子或其他陽離子)與弱配位陰離子(WCA)游離(產生)。
繼而,此等陽離子或弱配位陰離子係使存在於照射區域925內之觸媒前驅體(第2物質:procatalyst)的分子構造產生變化(分解),再使其變化成活性潛在狀態(潛在性活性狀態)。
此處,所謂活性潛在狀態(或潛在性活性狀態)之觸媒前驅體,係指活性化溫度雖然比原來之活性化溫度降低,但若無溫度上昇,亦即,在室溫左右之中,在照射區域925內無法產生單體反應之狀態的觸媒前驅體。
因此,即使在活性輻射線930照射後,例如在-40℃左右,若將層910予以保管,則不產生單體之反應,可維持其狀態。因此,以複數準備活性輻射線930照射後之層910,對此等全部一起實施加熱處理,可得到核心部93,便利性高。
又,使用如雷射光般指向性高的光作為活性輻射線930時,亦可省略遮罩935的使用。
[3A]其次,對於層910實施加熱處理(第1加熱處理)。
藉此,在照射區域925內,活性潛在狀態之觸媒前驅體進行活性化(成為活性狀態),產生單體之反應(聚合反應或交聯反應)。
繼而,若單體進行反應,則在照射區域925內之單體濃度會徐緩地降低。藉此,在照射區域925與未照射區域940之間,單體濃度產生差異,為解決此差異,單體從未照射區域940進行擴散(單體擴散)而聚集於照射區域925。
結果,在照射區域925中,單體或其反應物(聚合物、交聯構造或分枝構造)會增加,源自於單體之構造會對該區域之折射率造成很大影響,降低至比第1折射率更低之第2折射率。又,單體之聚合物,主要生成加成(共)聚合物。
另一方面,在未照射區域940中,因單體從該區域擴散至照射區域925,而使單體量減少,故聚合物915對於該區域之折射率造成之影響變大,提升至比第1折射率更高之第3折射率。
如此一來,在照射區域925與未照射區域940之間產生折射率差(第2折射率<第3折射率),而形成核心部94(未照射區域940)與外覆部95(照射區域925)(參照第4圖)。
在此加熱處理中之加熱溫度係無特別限定,但宜為30至80℃左右,更宜為40至60℃左右。
又,加熱時間係宜設定成使照射區域925內之單體反應幾乎完成結束,具體而言係宜為0.1至2小時左右,更宜為0.1至1小時左右。
[4A]其次,對於層910實施第2加熱處理。
藉此,將殘存於未照射區域940及/或照射區域925內之觸媒前驅體,直接或伴隨助觸媒之活性化而活性化(成為活性狀態),使殘存於各區域925、940之單體予以反應。
如此,藉由使殘存於各區域925、940之單體反應,俾可謀求所得到之核心部94及外覆部95之安定化。
在此第2加熱處理中之加熱溫度,只要為可使觸媒前驅體或助觸媒活性化之溫度即可,並無特別限定,但宜為70至100℃左右,更宜為80至90。C左右。
又,加熱時間係宜為0.5至2小時左右,更宜為0.5至1小時左右。
[5A]其次,對於層910實施第3加熱處理。
藉此,可謀求所得到之核心層93所產生的內部應力之降低,或核心部94及外覆部95之進一步安定化。
在此第3加熱處理中之加熱溫度係宜設定成高於第2加熱處理中之加熱溫度20℃以上,更具體而言係宜為90至180℃左右,更宜為120至160℃左右。
加熱時間係宜為0.5至2小時左右,更宜為0.5至1小時左右。
經過以上之步驟,可得到核心層93。
又,例如在實施第2加熱處理或第3加熱處理之前的狀態,於核心部94與外覆部95之間可得到充分之折射率差之情形等,亦可省略本步驟[5A]或前述步驟[4A]。
[6A]其次,於支撐基板952上形成外覆層91(92)(參照第5圖)。
外覆層91(92)之形成方法,係可為塗布含有外覆材之清漆(外覆層形成用材料)並硬化(固化)之方法、塗布具有硬化性之單體組成物並硬化(固化)之方法等,任一方法皆可。
以塗布法形成外覆層91(92)時,可舉例如旋塗法、浸漬法、桌塗法、噴塗法、薄層塗布法、簾塗法、模具塗布法等方法。
支撐基材925,係可使用與支撐基板951同樣者。
外覆層91(92)之構成材料,係可使用以降冰片烯系聚合物為主者。降冰片烯系聚合物係因耐熱性優異,在使用此作為外覆層91(92)之構成材料的光波導90中,在形成導體層901、902於光波導90時,加工導體層901、902而形成配線時,即使封裝光學元件等被加熱,亦可防止外覆層91(92)軟化、變形。
又,由於具有高的疏水性,故可得到難以因吸水而產生尺寸變化等之外覆層91(92)。
又,降冰片烯系聚合物或其原料之降冰片烯型單體係比較便宜,容易獲得,故為佳。
再者,若使用以降冰片烯系聚合物為主者作為外覆層91(92)的材料,因與可適宜使用於作為核心層93之構成材料的材料為同種,故與核心層93之密著性更為提高,可防止在外覆層91(92)與核心層93之間的層間剝離。如此,可得到耐久性優異之光波導90。
如此之降冰片烯系聚合物,可舉例如(1)將降冰片烯型單體予以加成(共)聚合而得到之降冰片烯型單體的加成(共)聚合物、(2)降冰片烯型單體與乙烯或α-烯烴類的加成共聚合物、(3)降冰片烯型單體與非共軛二烯、及依需要而與其他單體的加成共聚合物等加成聚合物;(4)降冰片烯型單體之開環(共)聚合物、及依需要而使該(共)聚合物氫化而成之樹脂、(5)降冰片烯型單體與乙烯或α-烯烴類之開環共聚合物、及依需要而使該(共)聚合物氫化而成之樹脂、(6)降冰片烯型單體與非共軛二烯或與其他單體之開環共聚合物、及依需要而使該(共)聚合物氫化而成之聚合物等開環共聚合物。此等之聚合物係可舉例如無規共聚合物、嵌段共聚合物、交互共聚合物等。
此等降冰片烯系聚合物,係可藉由例如以開環複分解聚合(ROMP)、ROMP與氫化反應之組合、以自由基或陽離子進行聚合、使用陽離子性鈀聚合起始劑之聚合、使用此以外之聚合起始劑(例如鎳或其他之過渡金屬的聚合起始劑)之聚合等,以此等公知之全部的聚合方法而得到。
此等之中,降冰片烯系聚合物係宜為加成(共)聚合物。此者係富有透明性、耐熱性及可撓性,故為佳。
又,降冰片烯系聚合物係宜為含有降冰片烯之重複單元者,該降冰片烯係具有一含聚合性基之取代基。藉此,在外覆層中91(92),可使降冰片烯系聚合物之至少一部分的聚合性基彼此直接或經由交聯劑而交聯。又,依據聚合性基之種類、交聯劑之種類、核心層93所用之聚合物的種類等,亦可使此降冰片烯系聚合物與核心層93所用之聚合物交聯。換言之,如此之降冰片烯系聚合物係宜使其至少一部分在聚合性基交聯。
其結果,可提昇外覆層91(92)本身的強度,或提昇外覆層91(92)與核心層93之密著性。
如此之聚合性基可舉例如環氧基、(甲基)丙烯醯基、烷氧基矽烷基等之中的一種或2種以上的組合,但尤宜為環氧基。環氧基即使在各種聚合性基之中,因反應性高,故為佳。
又,降冰片烯系聚合物係宜為含有烷基降冰片烯之重複單元者。又,烷基可為直鏈狀或分枝狀的任一者。含有烷基降冰片烯之重複單元的降冰片烯系聚合物,因柔軟性高,藉由使用如此之降冰片烯系聚合物,可賦予光波導90高的可撓性。
又,含有烷基降冰片烯之重複單元的降冰片烯系聚合物,係對於如前述之波長區域(尤其是,850nm附近之波長區域)的光之透過率優異,故為佳。
因此,外覆層91(92)所用之降冰片烯系聚合物係以下述化19所示者為適宜。
[式中,R表示碳數1至10的烷基,a表示0至3之整數,b表示1至3的整數,p/g為20以下。]
如此之降冰片烯系聚合物,除了前述之特性外,為比較低之折射率者,以如此之降冰片烯系聚合物作為主材料而構成外覆層91(92),可更為提昇光波導90之光傳送性能。
又,在以化19所示之降冰片烯系聚合物中,尤其是R為碳數4至10的烷基、a及b分別為1之化合物,例如宜為丁基冰片烯與甲基環氧丙基醚降冰片烯的共聚合物、己基降冰片烯與甲基環氧丙基醚降冰片烯的共聚合物、癸基降冰片烯與甲基環氧丙基醚降冰片烯的共聚合物等。
又,p/g只要為20以下即可,但宜為15以下者,更宜為0.1至10左右。藉此,含有2種之降冰片烯之重複單元的效果可被發揮。
又,在含有降冰片烯(該降冰片烯係具有含聚合性基之取代基)之重複單元的降冰片烯系聚合物中,為了使環氧基彼此直接交聯,在外覆層形成用材料中,先混合與前述之助觸媒為同種之物質(光酸產生劑或光鹼產生劑),藉此物質之作用,使環氧基開裂而交聯即可。
又,為了使環氧基彼此經由交聯劑而交聯,更進一步於外覆層形成用材料中,混合至少具有一個環氧基之化合物作為交聯劑即可。
如此之交聯劑係可適宜使用例如3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(γ-GPS)、矽酮環氧樹脂(silicone epoxy resin)等。
此環氧基彼此間之交聯反應,可在本步驟[6A]之最終階段實施,亦可在下一步驟[7A]中得到光波導90後再實施。
又,於外覆層形成用材料中亦可添加(混合)各種添加劑。
例如,於外覆層形成用材料中係亦可混合在前述核心層形成用材料所列舉之單體、觸媒前驅體及助觸媒作為添加劑。藉此,在外覆層91(92)中,與前述者以同樣方式使單體反應,可改變外覆層91(92)之折射率。
又,此時,在外覆層91(92)中,因未要求設有折射率之差,故亦可省略助觸媒,使用因加熱而容易活性化之觸媒前驅體。
如此之觸媒前驅體,可舉例如[Pd(PCy3 )2 (O2 CCH3 )(NCCH3 )]肆(五氟苯基)硼酸鹽、[2-甲基烯丙基Pd(PCy3 )2 ]肆(五氟苯基)硼酸鹽、[Pd(PCy3 )2 H](NCCH3 )]肆(五氟苯基)硼酸鹽、[Pd(P(iPr)3 )2 (OCOCH3 )(NCCH3 )]肆(五氟苯基)硼酸鹽等。
其他之添加劑係可舉例如前述之抗氧化劑。藉由混合抗氧化劑,可防止因外覆材(降冰片烯系聚合物)之氧化所造成的劣化。
如以上做法,於支撐基板952上形成外覆層91(92)。
[7A]其次,從支撐基板951剝離核心層93,以形成有外覆層91之支撐基板952、與形成有外覆層92之支撐基板952挾持此核心層93(參照第6圖)。
繼而,如以第6圖中之箭號所示,從形成有外覆層92之支撐基板952之上面側加壓,壓接外覆層91、92與核心層93。
藉此,外覆層91、92與核心層93被接合而一體化。
又,此壓接作業宜在加熱下實施。加熱溫度係可依據外覆層91、92或核心層93之構成材料等適當決定,但一般宜為80至200℃左右,更宜為120至180℃左右。
然後,從外覆層91、92分別剝離並除去支撐基板952。藉此,可得到本發明之光波導90。
[8A]其次,於光波導90之上面及下面分別形成導體層901、902(參照第7圖)。
各導體層901、902之形成方法,係可分別使用例如電漿CVD法、熱CVD法、雷射CVD法等化學氣相成膜法(CVD法),真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍法等物理氣相成膜法(PVD)法等乾式電鍍法;電解電鍍、浸漬電鍍、無電解電鍍等濕式電鍍法;或藉積層法而接合導電性片材之中的至少一種方法。藉此,可得到各導體層901、902與光波導90的高密著性。
如以上做法,完成本發明之光波導構造體9。
如此之光波導結構體9的較佳例中,在核心層93中,核心部94係以第1降冰片烯系材料作為主材料而構成,外覆部95係以具有低於第1降冰片烯系材料之折射率的第2降冰片烯系材料作為主材料而構成,外覆層91、92分別係以折射率低於第1降冰片烯系材料(核心層93之核心部94)的降冰片烯系聚合物作為主材料而構成。
繼而,第1降冰片烯系材料與前述第2降冰片烯系材料,雖然係任一者均含有相同降冰片烯系聚合物,但因為與此降冰片烯系聚合物具有相異折射率的降冰片烯系單體之反應物之含量不同,而使折射率互異。
降冰片烯系聚合物係因透明性高,在如此構成的光波導結構體9中,可得到光波導90之高光傳送性能。
藉由如此之構成,不僅得到核心部94與外覆部95之間的高密著性,亦可得到核心層93與外覆層91及外覆層92之間的高密著性,即使於光波導結構體9產生彎曲等變形時,亦難以產生核心部94與外覆部95之剝離、或核心層93與外覆層91、92之層間剝離,防止於核心部94內或外覆部95內產生微龜裂。其結果,可維持光波導90之光傳導性能。
再者,降冰片烯系聚合物係因具有高耐熱性、高疏水性,故在如此構成之光波導90(光波導結構體9)中,係成為耐久性優異者。
又,因可賦予光波導90高耐熱性或高疏水性,故可防止其特性之降低(劣化),同時並可採用如前述之各種方法而確實地形成導體層901、902。尤其,即使對光傳送很重要之核心部94以重疊之方式而形成導體層901、902時,亦可防止核心部94之變質、劣化。
又,若依據如以上之製造方法,可以簡單的處理,而且於短時間得到具有所希望的形狀,且具有尺寸精度高之核心部94的光波導結構體9。
〈第2製造方法〉
其次,說明有關光波導結構體9之第2製造方法。
以下,說明有關第2製造方法,但以與前述第1製造方法的相異點作為中心而說明,有關同樣的事項係省略其說明。
在第2製造方法中,核心層形成用材料900之組成係相異。除此之外係與前述第1製造方法相同。
亦即,在第2製造方法中所使用的核心層形成用材料900,係含有可藉活性輻射線之照射進行活性化之脫離劑(物質)與聚合物915,該聚合物915係具有主鏈與從主鏈分枝且藉由已活性化之脫離劑作用而使其分子構造之至少一部分可從主鏈脫離之脫離性基(脫離性側基)。
脫離劑係可使用與在前述第1製造方法舉出之助觸媒為相同者。
在第2製造方法中所使用之聚合物915,係可舉例如:在前述第1製造方法舉出之將聚合物915具有之取代基經脫離性基所取代者、或是於前述第1製造方法舉出之導入脫離性基至聚合物915中者等。
如此之聚合物915係藉由脫離性基之脫離(切斷),而使其折射率變化(上昇或降低)。
脫離性基係藉由陽離子、陰離子或自由基的作用而脫離者,亦即,藉由酸(陽離子)脫離性基、鹼(陰離子)脫離性基、自由基脫離性基之任一者,但較佳係藉由陽離子(質子)的作用而脫離者(酸基脫離性基)。
酸脫離性基係宜為於其分子構造中具有-O-構造、-Si-芳基構造及-O-Si-構造之中的至少一個者。如此之酸脫離性基藉由陽離子之作用比較容易進行脫離。
其中,因脫離而造成聚合物915之折射率降低的酸脫離性基,宜為-Si-二苯基構造及-O-Si-二苯基構造之至少一者。
又,藉由自由基的作用而脫離之自由基脫離性基,可舉例如於末端具有乙醯苯(acetophenone)構造之取代基等。
又,聚合物915係與前述第1製造方法所說明者相同的理由,宜使用降冰片烯系聚合物,尤宜為使用含有烷基(尤其是己基)降冰片烯之重複單元的降冰片烯系聚合物。
考慮以上之情形,因脫離性基之脫離而使折射率降低的聚合物915,可適宜使用二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷的均聚物、或己基降冰片烯與二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷的共聚合物。
在以下敘述中,將使用因脫離性基(尤其是酸脫離性)之脫離而使折射率降低者作為聚合物915之情形以一例而說明。
亦即,此處所示之例中,活性輻射線930之照射區域925成為外覆部95。
[1B]進行與前述步驟[1A]相同的步驟。
此時,層(PITDM之乾燥膜)910具有第1折射率(R1)。此第1折射率係依據一致地分散(分布)於層910中之聚合物915的作用而定。
[2B]進行與前述步驟[2A]相同的步驟。
經由遮罩935而對於層910照射活性輻射線930,則存在於經活性輻射線930所照射之照射區域925內的脫離劑,係藉由活性輻射線930之作用進行反應(結合)或分解,而使陽離子(質子或其他陽離子)與弱配位陰離子(WCA)游離(產生)。
繼而,陽離子係使脫離性基本身從主鏈脫離,或從脫離性基之分子構造之中途切斷(photobleach)。
藉此,在照射區域925中,比未照射區域940更完全狀態之脫離性基的數目減少,降低至低於第1折射率之第2折射率。又,此時,未照射區域940之折射率係可維持第1折射率。
如此一來,於照射區域925與未照射區域940之間產生折射率差(第2折射率<第1折射率),而形成核心部94(未照射區域940)與外覆部95(照射區域925)。
又,此時,活性輻射線930之照射量宜為0.1至9J/cm2 左右,更宜為0.3至6 J/cm2 左右,尤宜為0.6至6 J/cm2 左右。藉此,可確實地使脫離性基活性化。
[3B]其次,對於層910實施加熱處理。
藉此,從聚合物915被脫離(切離)之脫離性基,例如從照射區域925被除去,在聚合物915內再排列或交聯。
再者,認為此時,殘存於外覆部95(照射區域925)之脫離性基的一部分進一步脫離(切斷)。
因此,藉由實施如此之加熱處理,可更為增大核心部94與外覆部95之間的折射率差。
此加熱處理之加熱溫度並無特別限定,但宜為70至195℃左右,更宜為85至150℃左右。
又,加熱時間係設定成可充分除去從照射區域925脫離(切斷)之脫離性基,並無特別限定,但宜為0.5至3小時左右,更宜為0.5至2小時左右。
又,例如在實施加熱處理之前的狀態,於核心部94與外覆部95之間可得到充分的折射率差之情形等,亦可省略本步驟[3B]。
又,依需要,亦可追加1次或複數次之加熱處理(例如,在150至200℃×1至8小時左右)的步驟。
經過以上之步驟,可得到核心層93。
[4B]進行與前述步驟[6A]同樣的步驟。
[5B]進行與前述步驟[7A]同樣的步驟。
[6B]進行與前述步驟[8A]同樣的步驟。
如以上般做法,可完成本發明之光波導構造體9。
在如此之光波導結構體9的較佳例中,核心層93係以降冰片烯系材料作為主材料而構成,外覆層91、92分別係以折射率低於核心層93之核心部94的降冰片烯系聚合物作為主材料而構成。
繼而,所謂核心部94與外覆部95係以具有主鏈與從主鏈分枝分子構造之至少一部分可從主鏈脫離之脫離性基的降冰片烯系聚合物作為主材料而構成,核心部94與外覆部95係藉由於主鏈為結合狀態的脫離性基之數目相異,而使其等之折射率相異。
降冰片烯系聚合物係因透明性高,在如此之構成的光波導結構體9中,可得到光波導90之高的光傳送性能。
藉由如此之構成,不僅得到核心部94與外覆部95之間的高密著性,亦可得到核心層93與外覆層91及外覆層92之間的高密著性,即使於光波導結構體9產生彎曲等變形時,亦難以產生核心部94與外覆部95之剝離、或核心層93與外覆層91、92之層間剝離,防止於核心部94內或外覆部95內產生微龜裂。其結果,可維持光波導90之光傳送性能。
再者,降冰片烯系聚合物係因具有高耐熱性、高疏水性,故在如此構成之光波導90(光波導結構體9)中,成為耐久性優異者。
又,因可賦予光波導90高耐熱性或高疏水性,故防止其特性之降低(劣化),並可採用如前述之各種方法而確實地形成導體層901、902。尤其,即使對於光之傳送為重要之核心部94以重疊之方式而形成導體層901、902時,亦可防止核心部94之變質、劣化。
又,若依據如以上之製造方法,可以簡單的處理,而且於短時間得到具有所希望的形狀,且具有尺寸精度高之核心部94的光波導結構體9。
尤其,若依據第2製造方法,只要至少進行活性輻射線即可,以極簡單之處理,可形成核心層93。
〈第3製造方法〉
其次,說明有關光波導結構體9之第3製造方法。
以下,說明有關第3製造方法,但以與前述第1及第2製造方法的相異點作為中心而說明,有關同樣的事項係省略其說明。
在第3製造方法中,係使用將第1及第2製造方法中所使用之核心層形成用材料予以組合者作為核心層形成用材料900,除此之外,係與前述第1或第2製造方法相同。
亦即,在第3製造方法中所使用之核心層形成用材料900,係含有:具有如前述之脫離性基的聚合物915、單體、助觸媒(第1物質)、與觸媒前驅體(第2物質)。又,助觸媒係與在前述第2製造方法中之脫離劑為相同者,亦具有使脫離性基脫離之功能。
如此之核心層形成用材料900中係藉由所選擇之脫離性基、與所選擇之單體的組合,可在所得到之核心層93中,更多階段地調整核心部94與外覆部95之間的折射率差。
又,如前述般,使用具有低於聚合物915之折射率者作為單體,又,使用伴隨活性輻射線930之照射而使活性化溫度降低者作為觸媒前驅體,並使用藉脫離性基之脫離而使折射率降低者作為聚合物915,可得到以照射區域925作為外覆部95,與核心層94之折射率差極大之核心層93。
在以下敘述中,將使用如此組合的聚合物915、單體及觸媒前驅體之情形以一例而說明。
亦即,此處所示之例中,活性輻射線930之照射區域925成為外覆部95。
[1C]進行與前述步驟[1A]相同的步驟。
此時,層(PITDM之乾燥膜)910具有第1折射率(R1)。此第1折射率係依據一致地分散(分布)於層910中之聚合物915的作用而定。
[2C]進行與前述步驟[2A]相同的步驟。
經由遮罩935而對於層910照射活性輻射線930,則存在於經活性輻射線930所照射之照射區域925內的助觸媒(第1物質:cocatalyst),係藉由活性輻射線930之作用進行反應或分解,而使陽離子(質子或其他陽離子)與弱配位陰離子(WCA)游離(產生)。
繼而,此等之陽離子或弱配位陰離子,係使存在於照射區域925內之觸媒前驅體(第2物質:procatalyst)的分子構造產生變化(分解),使其變化成活性潛在狀態(潛在性活性狀態)。
又,陽離子係使脫離性基本身從主鏈脫離,或從脫離性基之分子構造之中途切斷。
藉此,在照射區域925中,比未照射區域940更完全狀態之脫離性基的數目減少,折射率降低而低於第1折射率。又,此時,未照射區域940之折射率係可維持第1折射率。
又,此時,活性輻射線930之照射量宜為0.1至9J/cm2 左右,更宜0.2至5J/cm2 左右,尤宜為0.2至4 J/cm2 左右。藉此,可確實地使助觸媒活性化。
[3C]進行與前述步驟[3A]相同的步驟。
藉此,在照射區域925內,活性潛在狀態之觸媒前驅體會進行活性化(成為活性狀態),產生單體之反應(聚合反應或交聯反應)。
繼而,若單體進行反應,則在照射區域925內之單體濃度會徐緩地降低。藉此,在照射區域925與未照射區域940之間,單體濃度產生差異,為解決此差異,單體從未照射區域940進行擴散而聚集於照射區域925。
又,藉此加熱處理,從聚合物915被脫離(切離)之脫離性基,例如從照射區域925被除去,在聚合物915內進行再排列或交聯。
結果,在照射區域925中,單體或其反應物(聚合物、交聯構造或分枝構造)增加,因為源自於單體之構造會對該區域之折射率造成很大影響,從聚合物915被脫離(切離)之脫離性基減少等,折射率更為降低而成為第2折射率。
另一方面,在未照射區域940中,因單體從該區域擴散至照射區域925,而使單體量減少,故聚合物915對該區域之折射率造成之影響變大,提升至比第1折射率更高之第3折射率。
如此一來,在照射區域925與未照射區域940之間產生折射率差(第2折射率<第3折射率),而形成核心部94(未照射區域940)與外覆部95(照射區域925)。
[4C]進行與前述步驟[4A]同樣的步驟。
[5C]進行與前述步驟[5A]同樣的步驟。
[6C]進行與前述步驟[6A]同樣的步驟。
[7C]進行與前述步驟[7A]同樣的步驟。
[8C]進行與前述步驟[8A]同樣的步驟。
如以上般做法,可完成本發明之光波導構造體9。
在如此之光波導結構體9的較佳例中,核心層93係含有一種具有主鏈與從主鏈分枝且具分子構造之至少一部分可從主鏈脫離之脫離性基的降冰片烯系聚合物;核心部94與外覆部95係因為於主鏈為結合狀態的脫離性基之數目相異、及與此降冰片烯系聚合物具有相異折射率的降冰片烯系單體之反應物的含量不同,而使該等之折射率相異;又,外覆層91、92分別係以折射率比核心層93之核心部94更低的降冰片烯系聚合物作為主材料所構成。
降冰片烯系聚合物係因透明性高,在如此之構成的光波導結構體9中,可得到光波導90之高的光傳送性能。
藉由如此之構成,不僅得到核心部94與外覆部95之間的高密著性,亦可得到核心層93與外覆層91及外覆層92之間的高密著性,即使於光波導結構體9產生彎曲等變形時,亦難以產生核心部94與外覆部95之剝離、或核心層93與外覆層91、92之層間剝離,防止於核心部94內或外覆部95內產生微龜裂。其結果,可維持光波導90之光傳送性能。
再者,降冰片烯系聚合物係因具有高耐熱性、高疏水性,故在如此構成之光波導90(光波導結構體9)中,成為耐久性優異者。
又,因可賦予光波導90高耐熱性或高疏水性,故可防止其特性之降低(劣化),並可採用如前述之各種方法而確實地形成導體層901、902。尤其,即使對於光之傳送為重要之核心部94以重疊之方式而形成導體層901、902時,亦可防止核心部94之變質、劣化。
又,若依據如以上之製造方法,可以簡單的處理,而且於短時間得到具有所希望的形狀,且具有尺寸精度高之核心部94的光波導結構體9。
尤其,若依據第3製造方法,可多階段地設定核心部94與外覆部95之間的折射率差。
〈第4製造方法〉
其次,說明有關光波導結構體9之第4製造方法。
第8圖至第13圖係分別將本發明之光波導結構體的第4製造方法之步驟例以模式性表示之截面圖。
以下,說明有關第4製造方法,但以與前述第1至第3製造方法的相異點作為中心而說明,有關同樣的事項係省略其說明。
在第4製造方法中,係光波導90的形成步驟相異,除此之外,係與前述第1至第3製造方法相同。
亦即,核心層形成用材料900或外覆層形成用材料係可使用與在前述第1至第3製造方法所說明為相同者。
又,在以下敘述中,以核心層形成用材料而言,將使用前述第1製造方法所舉出者之情形作為代表而說明。
[1D]首先,於支撐基板1000上,使用與前述相同的方法塗布外覆層形成用材料(第1清漆),而形成第1層1110(參照第8圖)。
支撐基板1000係可使用與支撐基板951相同者。
第1層1110的平均厚度並無特別限定,但宜為5至200μm左右,更宜為10至100μm左右,最宜為15至65μm左右。
[2D]其次,於第1層1110上,使用與前述相同的方法塗布外覆層形成用材料(第2清漆),而形成第2層1120(參照第9圖)。
核心層形成用材料,可在使第1層1110幾乎完全乾燥後再進行塗布,且亦可在第1層1110乾燥之前進行塗布。
後者之情形,第1層1110與第2層1120在該等之界面中成為互相混合之狀態。此時,在所得到之光波導90中,可謀求外覆層91與核心層93之密著性的提昇。
又,此時,第1清漆及第2清漆係分別將黏度(常溫)調製至較佳為100至10000cP左右,更佳為150至5000cP左右,最佳為200至3500cP左右。藉此,第1層1110與第2層1120在該等之界面可防止必要以上之混合,同時並可防止第1層1110及第2層1120厚度成為不均勻。
又,第2清漆之黏度係宜高於第1清漆之黏度。藉此,第1層1110與第2層1120在該等之界面中可確實地防止必要以上之混合。
第2層1120的平均厚度並無特別限定,但宜為5至200μm左右,更宜為15至125μm左右,最宜為25至100μm左右。
[3D]其次,於第2層1120上,使用與前述相同的方法塗布外覆層形成用材料(第3清漆),而形成第3層1130(參照第10圖)。
第3層1130係可與前述第2層1120以相同方式而形成。
第3層1130的平均厚度並無特別限定,但宜為5至200μm左右,更宜為10至100μm左右,最宜為15至65μm左右。
藉此,可得到積層體2000。
[4D]其次,除去(去溶劑)積層體2000中之溶劑。
去溶劑之方法可舉例如加熱、在大氣壓或減壓下之放置、惰性氣體等之噴附(blow)等方法,但宜為以加熱而去溶劑之方法。藉此,可較容易且以短時間地去溶劑。
此加熱之溫度宜為25至60℃左右,更宜為30至45℃左右。
又,加熱時間宜為15至60分左右,更宜為15至30分左右。
[5D]其次,準備形成有開口(窗)9351之遮罩(masking)935,經由此遮罩935,對於積層體2000照射活性輻射線(活性能量光線)930(參照第11圖)。
經由遮罩935而對於積層體2000照射活性輻射線930,則存在於第2層1120之經活性輻射線930所照射之照射區域925內的助觸媒(第1物質:cocatalyst),係藉由活性輻射線930之作用進行反應或分解,而使陽離子(質子或其他陽離子)與弱配位陰離子(WCA)游離(產生)。
繼而,此等之陽離子或弱配位陰離子,係使存在於照射區域925內之觸媒前驅體(第2物質:procatalyst)的分子構造產生變化(分解),使其變化成活性潛在狀態(潛在性活性狀態)。
[6D]其次,對於積層體2000實施加熱處理(第1加熱處理)。
藉此,在照射區域925內,活性潛在狀態之觸媒前驅體會進行活性化(成為活性狀態),產生單體之反應(聚合反應或交聯反應)。
繼而,若進行單體之反應,在照射區域925內之單體濃度會徐緩地降低。藉此,在照射區域925與未照射區域940之間,於單體濃度產生差異,為解決此差異,單體從未照射區域940進行擴散而聚集於照射區域925。
其結果,在照射區域925中,單體或其反應物(聚合物、交聯構造或分枝構造)增加,源自於單體之構造對該區域之折射率造成很大影響,降低至比第1折射率更低之第2折射率。
另一方面,在未照射區域940中,因單體從該區域擴散至照射區域925,而使單體量減少,故聚合物915對該區域之折射率造成之影響變大,提升至比第1折射率更高之第3折射率。
如此一來,在照射區域925與未照射區域940之間產生折射率差(第2折射率<第3折射率),而形成核心部94(未照射區域940)與外覆部95(照射區域925)(參照第12圖)。
[7D]其次,對於積層體2000實施第2加熱處理。
藉此,將殘存於未照射區域940及/或照射區域925內之觸媒前驅體,直接或伴隨助觸媒的活性化而使其活性化(形成活性狀態),使殘存於各區域925、940之單體反應。
如此,藉由使殘存於各區域925、940之單體反應,而可謀求所得到之核心部94及外覆部95的安定化。
[8D]其次,對於積層體2000實施第3加熱處理。
藉此,可謀求所得到之核心層93產生的內部應力之降低、或核心部94及外覆部95之更為安定化。
經過以上之步驟,可得到本發明之光波導90。
[9D]其次,於光波導90之上面或下面分別形成導體層901、902(參照第13圖)。
此係進行與前述步驟[8A]同樣的做法。
如以上做法,完成本發明之光波導構造體9。
在如此之方法中,在第1加熱處理後,於積層體2000內之核心部94係成為可以目視確認。
又,以第1清漆及及第3清漆而言,可使用與第2清漆相同的組成,亦即,含有聚合物915、單體、助觸媒及觸媒前驅體者。藉此,單體之反應會在第1層1110及第3層1130、與第2層1120之界面、及/或、超過如此之界面而在第1層1110及第3層1130內產生,可更確實地防止外覆層91、92與核心層93之剝離。
此時,例如,I:以第1層1110及第3層1130之聚合物915而言,選擇比第2層1120之聚合物915之折射率相對低之折射率(RI)者;II:以第1層1110及第3層1130之單體而言,使用與第2層1120之單體為相同者;但只要將第1層1110及第3層1130中之觸媒前驅體及單體的比率調節成低於第2層1120之比率即可。
藉此,即使照射活性輻射線930,亦可防止在外覆層91、92內形成具有折射率高於核心層93之核心部94的區域。
又,當使用含有具脫離性基之聚合物915者作為核心層形成用材料(第2清漆)時,以外覆層形成用材料(第1清漆、第3清漆)而言,雖可使用一利用不具脫離性基之聚合物915而調製者、或具脫離性基之聚合物915,但只要使用不含脫離劑者即可。
藉此,在第1層1110及第3層1130中,可防止脫離性基從聚合物915脫離(分解)。
又,在第4製造方法中,第1清漆及第3清漆係宜使用含有一種降冰片烯系聚合物、與助觸媒者,而該降冰片烯系聚合物係於末端具有一含環氧基構造之取代基。藉此,在形成核心部94及外覆部95時,環氧基構造會開裂,變成會與核心層93之聚合物915產生反應(聚合)。結果,可謀求對於外覆層91、92之核心層93的密著性之提昇。
如此之降冰片烯系聚合物,可舉例如己基降冰片烯(HxNB)與降冰片烯甲基環氧丙基醚(AGENB)的共聚合物等。
又,此時,在形成核心層93時,助觸媒亦可選擇未活性化者。例如,只要選擇一種不吸收適於第2清漆所含有之助觸媒之活性化之活性輻射線的助觸媒、或代替活性輻射線而藉由熱之作用被活性化的助觸媒即可。
如此之助觸媒,可舉例如非吸收性光鹼產生劑(PBG)或熱鹼產生劑(TBG)等。
如以上說明之光波導結構體9,係可以所謂照射活性輻射線的簡單方法進行核心部94之圖案化,核心部(光電路)94之圖案形狀的設計自由度廣,而且可得到尺寸精度高之核心部94。
又,由於預先形成導體層901、902,故對於元件之配線(電路之形成)係容易,同時可為不拘於元件之種類(端子之設置處)等而適合於其之配線,配線電路之構成的自由度(例如,端子之設置處的選擇自由度)廣,富有廣泛使用性。
繼而,光波導結構體9係因可以高的配設密度形成配線(電路)及核心部(光電路)94之兩者,故在光及電之混成電路中,效率佳之電路設計成為可能,同時更進一步使電路之積體化成為可能。
如此之光波導結構體9,其光電路(光波導之圖案)或電路之設計範圍係廣,產率佳,維持高的光輸送性能,可靠性、耐久性優異,富有廣泛使用性,故可使用於各種之電子零件、電子機器等。
又,在前述第1至第4製造方法中,任一者均以除去支撐基板951、952、1000者而說明,但亦可以導電性材料構成此等,不除去而直接形成導體層901、902而使用。
又,依需要而亦可省略外覆層91、92之中的任一者或兩者。
又,核心層93之形成方法,當然亦不限定於前述之方法。
又,光波導90係不限定於圖式之構成,例如,於2個外覆層之間亦可為複數層之核心層積層而設置之構成,亦可為將外覆層與核心層依序積層而構成者,亦可為將於2個外覆層之間設有1個核心層之積層體經積層複數層而構成者等。
又,在核心部94之中途,亦可形成相對於其光程(亦即核心部94之長方向)傾斜約45°之傾斜面(反射面)。藉此,可使傳播核心層94之光(傳輸光)在此傾斜面彎曲約90°。
繼而,藉由適當設定此傾斜面之方向,亦可使傳輸光之光程變更成不僅核心層93內(2次元方向),亦可包含光波導90之厚度方向的3次元方向。
此傾斜面,係可將核心部94藉由例如切割、除去(缺陷)等而形成。又,於傾斜面上亦可形成例如多層光學薄膜或金屬薄膜(例如鋁蒸鍍膜)等反射膜或反射增加膜。
以上,依據圖式之實施形態說明本發明之光波導及光波導結構體,但本發明不限定於此等,各部之構成係可取代為能發揮同樣功能之任意構成,又,亦可附加任意構成。
(實施例)
以下,說明有關本發明之具體實施例。
又,在以下敘述係有時將己基降冰片烯(CAS編號第22094-83-3號)省略為「HxNB」、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷(CAS編號第376634-34-3號)省略為「diPhNB」、苯基乙基降冰片烯(CAS編號第29415-09-6號)省略為「PENB」、丁基降冰片烯(CAS編號第22094-81-1號)省略為「BuNB」、癸基降冰片烯(CAS編號第22094-85-5號)省略為「DeNB」、苯甲基降冰片烯(CAS編號第265989-73-9號)省略為「BeNB」、甲基環氧丙基醚降冰片烯(CAS編號第3188-75-8號)省略為「AGENB」、降冰片烯基乙基三甲氧基矽烷(CAS編號第68245-19-2號)省略為「TMSENB」、三乙氧基矽烷基降冰片烯(CAS編號第18401-43-9號)省略為「TESNB」、三甲氧基矽烷基降冰片烯(CAS編號第7538-46-7號)省略為「TMSNB」、二甲基雙(降冰片烯甲氧基)矽烷(CAS編號第376609-87-9號)省略為「SiX」、1,1,3,3-四甲基-1,3-雙[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]二矽氧烷(CAS編號第198570-39-7號)省略為「Si2 X」。
1.聚合物之合成及聚合物溶液之調製
如以下所示般之做法,合成各聚合物P1至5,調整其溶液。
《聚合物P1:丁基降冰片烯(BuNB)/甲基環氧丙基醚降冰片烯(AGENB)共聚合物之合成及聚合物P1溶液之調製》將BuNB(10.52g,0.07mol)、AGENB(5.41g,0.03mol)、及甲苯(58.0g)以血清瓶進行混合,於油浴中加熱至80℃而得到混合溶液。
接著,於此溶液中,加入(η6 -甲苯)Ni(C6 F5 )2 (0.69g、0.0014mol)之甲苯溶液(5g)。
添加後,將所得到之溶液以室溫維持4小時。然後,於反應溶液中加入甲苯溶液(87.0g),於激烈攪拌之反應混合物中滴下甲醇,共聚合物會沈澱。
過濾收集所沈澱之共聚合物,在60℃之烘箱中,以真空環境使其乾燥。乾燥後之重量為12.74g(收率80%)。
若以THF溶劑藉GPC法(凝膠滲透層析法)測定上述所得到之共聚合物的分子量(聚苯乙烯換算)、Mw=320,000及Mn=130,000。
若藉1 H-NMR測定共聚合物之組成,為78/22=BuNB/AGENB共聚合物。
以稜鏡偶合法測定共聚合物之折射率,在波長633nm時,TE模式為1.5162,TM模式為1.5157。
繼而,使經乾燥之共聚合物溶解於甲苯中而形成30重量%之聚合物P1溶液。
《聚合物P2:己基降冰片烯(HxNB)/甲基環氧丙基醚降冰片烯(AGENB)共聚合物之合成及聚合物P2溶液之調製》將HxNB(12.48g,0.07mol)、AGENB(5.41g,0.03mol)、及甲苯(58.0g)加入於乾燥箱內之血清瓶中,在80℃之油浴中攪拌此溶液。
接著,於此溶液中,加入(η6 -甲苯)Ni(C6 F5 )2 (0.69g,0.0014mol)之甲苯溶液(5g)。
添加後,將所得到之溶液以室溫維持4小時。然後,於反應溶液中加入甲苯溶液(87.0g),於激烈攪拌之反應混合物中滴下甲醇,共聚合物會沈澱。
過濾收集所沈澱之共聚合物,在60℃之烘箱中,以真空使其乾燥。乾燥後之重量為13.78g(收率77%)。
若以THF溶劑藉GPC法測定上述所得到之共聚合物的分子量(聚苯乙烯換算)、Mw=150,000及Mn=76,000。
若藉1 H-NMR測定共聚合物之組成,為79/21=HxNB/AGENB共聚合物。
以稜鏡偶合法測定共聚合物之折射率,在波長633nm時,TE模式為1.5159,TM模式為1.5153。
繼而,使經乾燥之共聚合物溶解於甲苯中而形成30重量%之聚合物P2溶液。
《聚合物P3:癸基降冰片烯(DeNB)/甲基環氧丙基醚降冰片烯(AGENB)共聚合物之合成及聚合物P3溶液之調製》使DeNB(16.4g,0.07mol)、AGENB(5.41g,0.03mol)、及甲苯(58.0g)加入於乾燥箱內之血清瓶中,在80℃之油浴中攪拌此溶液。
接著,於此溶液中,加入(η6 -甲苯)Ni(C6 F5 )2 (0.69g、0.0014mol)之甲苯溶液(5g)。
添加後,將所得到之溶液以室溫維持4小時。然後,於反應溶液中加入甲苯溶液(87.0g),於激烈攪拌之反應混合物中滴下甲醇,共聚合物會沈澱。
過濾收集所沈澱之共聚合物,在60℃之烘箱中,以真空環境使其乾燥。乾燥後之重量為17.00g(收率87%)。
若以THF溶劑藉GPC法測定上述所得到之共聚合物的分子量(聚苯乙烯換算)、Mw=45,000及Mn=26,000。
若藉1 H-NMR測定共聚合物之組成,為77/23=DeNB/AGENB共聚合物。
以稜鏡偶合法測定共聚合物之折射率,在波長633nm時,TE模式為1.5153,TM模式為1.5151。
繼而,使經乾燥之共聚合物溶解於甲苯中而形成30重量%之聚合物P3溶液。
《聚合物P4:已基降冰片烯(HxNB)/二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷(diPhNB)共聚合物之合成及聚合物P4溶液之調製》秤量HxNB(8.94g,0.050mol)、diPhNB(16.1g,0.050mol)、1-己烯(2.95g,0.035mol)、及甲苯(142g)而加入至250ml之血清瓶中,在油浴中加熱至80℃而得到混合溶液。
然後,於此溶液中,加入[Pd(PCy3 )2 (O2 CCH3 )(NCCH3 )]肆(五氟苯基)硼酸鹽(以下略稱為「Pd1446」(5.8×10 3 g,4.0×10 6 mol)及N,N-二甲基苯銨肆(五氟苯基)硼酸鹽(以下略稱為「DANFABA」(3.2×10 3 g,4.0×10 6 mol)。
此時,上述降冰片烯單體/Pd1446/DANFABA之比率,以莫耳比而言為25000/1/1。
將混合物以80℃維持7小時。然後,加入20ml之乙腈而使Pd觸媒的活性消失,然後於反應混合物中滴下甲醇,則共聚合物會沈澱。
過濾收集所沈澱之共聚合物,在60℃之烘箱中,以真空環境使其乾燥。乾燥後之重量為19.8g(收率79%)。
若以THF溶劑藉GPC法測定上述所得到之共聚合物的分子量(聚苯乙烯換算)、Mw=86,000及Mn=21,000。
若藉1 H-NMR測定共聚合物之組成,為46/54=HxNB/diPhNB共聚合物。
以稜鏡偶合法測定共聚合物之折射率,在波長633nm時,TE模式為1.5569,TM模式為1.5556。
繼而,使經乾燥之共聚合物溶解於甲苯中而形成30重量%之聚合物P4溶液。
《聚合物P5:丁基降冰片烯(BuNB)/苯基乙基降冰片烯(PENB)共聚合物之合成及聚合物P5溶液之調製》將BuNB(4.78g,0.032mol)、PENB(25.22g,0.127mol)、1-己烯(13.36g,0.16mol)、及甲苯(170.0g)以500ml之血清瓶進行混合,於油浴中加熱至80℃而得到混合溶液。
然後,於此溶液中,分別以濃縮二氯甲烷溶液之形態加入Pd1446(0.0092g,6.36×10 6 mol)及DANFABA」(0.020g,2.54×10 5 mol)。
添加後,將所得到之溶液以80℃維持50分鐘。然後,於激烈攪拌之反應混合物中滴下甲醇,共聚合物會沈澱。
過濾收集所沈澱之共聚合物,在60℃之烘箱中,以真空環境使其乾燥。乾燥後之重量為23.60g(收率79%)。
若以THF溶劑藉GPC法測定上述所得到之共聚合物的分子量(聚苯乙烯換算)、Mw=73,000及Mn=28,000。
若藉1 H-NMR測定共聚合物之組成,為15/85=BuNB/PENB共聚合物。
以稜鏡偶合法測定共聚合物之折射率,在波長633nm時,TE模式為1.5684,TM模式為1.5657。
繼而,使經乾燥之共聚合物溶解於甲苯中而形成30重量%之聚合物P5溶液。
將以上所合成之各聚合物摘要於下述表1中。
HxNB:己基降冰片烯diPhNB:二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷PENB:苯基乙基降冰片烯BuNB:丁基降冰片烯DeNB:癸基降冰片烯AGENB:甲基環氧丙基醚降冰片烯
2、降冰片烯型單體之合成
《雙(降冰片烯甲基)縮醛(NM2 X)》在直接連接於迪安-斯脫克分水器(Dean-Stark trap)之燒瓶中,供給降冰片烯甲醇(100g,0.81mol)、甲醛(至37%)(32.6g,0.40mol)、及觸媒適量之對甲苯磺酸(0.2g)而得到混合物。
繼而,將此混合物於100℃加熱。隨著反應進行而分水器中之水量會增加。在約3小時以內,反應會結束,藉真空蒸餾而得到純生成物(72.8%至70%收率)。
3.清漆之調製
如以下所示般之做法,分別調製各清漆V1至V4及V51至V65。
《清漆(varnish)V1之調製》秤量HxNB(42.03g,0.24mol)及SiX(7.97g,0.026mol),置入玻璃瓶中。
於此單體溶液中,加入作為酚系抗氧化劑之Ciba公司製IRGANOX1076(0.5g)、及作為有機磷系抗氧化劑之Ciba公司製IRGAFOS 168(0.125g),得到單體抗氧化劑溶液。
於上述聚合物P4溶液(30.0g)中,加入單體抗氧化劑溶液(3.0g)、作為觸媒前驅體之Pd(OAc)2 (PCy3 )2 (4.93×10 4 g,6.28×107 mol,在二氯甲烷0.1mL中)、及作為光酸產生劑(助觸媒)之Rhodia公司製RHODORSIL、PHOTOINITIATOR 2074(2.55×10 3 g,2.51×10 6 mol,在二氯甲烷0.1mL中),得到清漆V1。
此清漆V1以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
又,在以下敘述中將「Ciba公司製IRGANOX 1076」略為「IRGANOX 1076」、「Ciba公司製IRGAFOS 168」略為「IRGAFOS 168」、「Rhodia公司製RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074」略為「RHODORSIL、2074」。
《清漆V2之調製》秤量HxNB(16.64g,0.093mol)及SiX(33.36g,0.110mol),置入玻璃瓶中。
於此單體溶液中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.5g)、及作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.125g),得到單體抗氧化劑溶液。
於上述聚合物P5溶液(30.0g)中,加入單體抗氧化劑溶液(2.16g)、作為觸媒前驅體之Pd(OAc)2 (PCy3 )2 (1.47×10 3 g,1.88×106 mol,在二氯甲烷0.1mL中)、及作為光酸產生劑(助觸媒)之RHODORSIL 2074(7.67×10 3 g,7.54×10 6 mol,在二氯甲烷0.1mL中),得到清漆V2。
此清漆V2以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V3之調製》於上述之聚合物P4(5g)中,加入均三甲基苯(mesitylene)(20g)、作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.05g)、作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.125g)、及作為光酸產生劑(脫離劑)之RHODORSIL 2074(4.0×10 3 g,在0.1mL之二氯甲烷中),調製清漆V3。
此清漆V3以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V4之調製》將2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯(6.4g,0.02mol)、2,2’-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(4.44g,0.01mol)、及苯均四酸二酐(2.18g,0.01mol)溶解於二甲基乙醯胺(86.6g)中,在氮氣環境下,以室溫攪拌2日並使其反應,得到聚醯亞胺樹脂前驅體之清漆V4。
此清漆V4以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V51之調製》於上述之聚合物P2溶液(30.0g)中,加入TMSENB(0.45g)、作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.09g)、作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.023g)、及作為光酸產生劑之東洋油墨製造股份公司製TAG-372R(0.05g),藉由使用磁攪拌器攪拌2小時而溶解混合,得到清漆V51。
此清漆V51以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
又,在以下敘述中係將「東洋油墨製造股份公司製TAG-372R」省略為「TAG-372R」。
《清漆V52之調製》於上述之聚合物P2溶液(30.0g)中,加入TMSNB(0.9g)、作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.09g)、作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.023g)、及作為光酸產生劑之RHODORSIL 2074(0.09g),藉由使用磁攪拌器攪拌2小時而溶解混合,得到清漆V52。
此清漆V52以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V53之調製》於上述之聚合物P2溶液(30.0g)中,加入TMSNB(0.3g)、作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.09g)、作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.023g)、及作為光酸產生劑之TAG-372R(0.36g),藉由使用磁攪拌器攪拌2小時而溶解混合,得到清漆V53。
此清漆V53以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V54之調製》於上述之聚合物P2溶液(30.0g)中,加入3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(GPTMS)(0.2g)、作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.09g)、作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.023g)、及作為光酸產生劑之TAG-372R(0.02g),藉由使用磁攪拌器攪拌2小時而溶解混合,得到清漆V54。
此清漆V54以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆55V之調製》於上述之聚合物P2溶液(30.0g)中,加入環氧矽酮(信越化學工業公司製、「X-22-169AS:數目平均分子量1000」)(0.45g)、作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.09g)、作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.023g)、及作為光酸產生劑之TAG-372R(0.18g),藉由使用磁攪拌器攪拌2小時而溶解混合,得到清漆V55。
此清漆V55以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V56之調製》於上述之聚合物P3溶液(16.7g)中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.05g)、作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(1.25×10 2 g)、及作為光酸產生劑之RHODORSIL 2074(0.1g),藉由使用磁攪拌器攪拌2小時而溶解混合,得到清漆V56。
此清漆V56以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V57之調製》於上述之聚合物P3溶液(16.7g)中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.05g)、作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(1.25×10 2 g)、及作為光酸產生劑之TAG-372R(0.1g),藉由使用磁攪拌器攪拌2小時而溶解混合,得到清漆V57。
此清漆V57以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V58之調製》於上述之聚合物P3溶液(16.7g)中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.05g)、及作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(1.25×10 2 g),藉由使用磁攪拌器攪拌2小時而溶解混合,得到清漆V58。
此清漆V58以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V59之調製》將2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯5g、2,2’-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷10g溶解於二甲基乙醯胺85g中,得到清漆V59。
此清漆V59以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
《清漆V60之調製》秤量TMSENB(0.32g,1.50mmol)及SiX(0.16g,0.525mmol),置入玻璃瓶中。
於此單體溶液中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.5g)、及作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.125g),得到單體抗氧化劑溶液。
於上述聚合物P3溶液(6.7g)中,加入單體抗氧化劑溶液(全量)、及作為觸媒前驅體之[2-甲基丙烯基Pd(PCy3 )2 ]肆(五氟苯基)硼酸鹽(Pd1401)(9.37×10 4 g,6.69×10 7 mol,在二氯甲烷0.1mL中),得到清漆V60。
此清漆V60以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
繼而,於玻璃基板上將此清漆V60以刮刀塗布成塗布厚度70μm,再置於加熱板上以50℃加熱15分鐘,形成薄膜。
使用此薄膜,進行玻璃轉移溫度與儲存彈性模數之測定。玻璃轉移溫度之測定結果表示於表3中。又,由DMA測定結果所得到之在200℃的儲存彈性模數為73MPa。
又,薄膜之玻璃轉移溫度(Tg)的測定係使用TMA(精工儀器公司製TMA/SS120C)而以抗拉模式(昇溫速度5℃/分)實施(以下,相同)。
又,薄膜之儲存彈性模數的測定係使用動態黏彈性測定裝置(精工儀器公司製EXSTAR6000)實施(以下,相同)。
《清漆V61之調製》秤量HxNB(0.16g,0.897mmol)及SiX(0.32g,1.05mmol),置入玻璃瓶中。
於此單體溶液中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.5g)、及作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.125g),得到單體抗氧化劑溶液。
於上述聚合物P2溶液(6.7g)中,加入單體抗氧化劑溶液(全量)、作為觸媒前驅體之Pd1446(6.0×10 4 g,4.15×10 7 mol,在二氯甲烷0.1mL中),得到清漆V61。
此清漆V61以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
繼而,於玻璃基板上將此清漆V61以刮刀塗布成塗布厚度70μm,再置於加熱板上以80℃加熱20分鐘,以150℃加熱1小時,形成薄膜。
使用此薄膜,進行玻璃轉移溫度與儲存彈性模數之測定。玻璃轉移溫度之測定結果表示於表3中。又,由DMA測定結果所得到之在250℃的貯存彈性率為80MPa。
《清漆V62之調製》秤量SiX(4.8g,0.0158mol),置入玻璃瓶中。
於此單體溶液中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX1076(5g)、及作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(1.25g),得到單體抗氧化劑溶液。
於上述聚合物P1溶液(30.0g)中,加入單體抗氧化劑溶液(全量)、作為觸媒前驅體之[Pd(PCy3 )2 H(NCCH3 )]肆(五氟苯基)硼酸鹽(Pd1447)(3.62×10 3 g,3.15×10 6 mol,在二氯甲烷0.1mL中),得到清漆V62。
此清漆V62以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
繼而,於玻璃基板上將此清漆V62以刮刀塗布成塗布厚度70μm,再置於加熱板上以80℃加熱20分鐘,以150℃加熱1小時,形成薄膜。
使用此薄膜,進行玻璃轉移溫度與儲存彈性模數之測定。玻璃轉移溫度之測定結果表示於表3中。又,由DMA測定結果所得到之在250℃的儲存彈性率為67MPa。
《清漆V63之調製》秤量TESNB(1.0g,0.039mol),置入玻璃瓶中。
於此單體溶液中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(5g)、及作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(1.25g),得到單體抗氧化劑溶液。
於上述聚合物P2溶液(30.0g)中,加入單體抗氧化劑溶液(全量)、及作為觸媒前驅體之[Pd(P(iPr)3 )2 OCOCH3 ](NCCH3 )]肆(五氟苯基)硼酸鹽(Pd1206)(4.07×10 4 g,3.90×10 7 mol,在二氯甲烷0.1mL中),得到清漆V63。
此清漆V63以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
繼而,於玻璃基板上將此清漆V62以刮刀塗布成塗布厚度70μm,再置於加熱板上以80℃加熱20分鐘,以150℃加熱1小時,形成薄膜。
使用此薄膜,進行玻璃轉移溫度與儲存彈性模數之測定。玻璃轉移溫度之測定結果表示於表3中。又,由DMA測定結果所得到之在250℃的貯存彈性率為70MPa。
《清漆V64之調製》秤量Si2 X(2.16g,4.67mmol),置入玻璃瓶中。
於此單體溶液中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.5g)、及作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.125g),得到單體抗氧化劑溶液。
於上述聚合物P3溶液(30.0g)中,加入單體抗氧化劑溶液(全量)、及作為觸媒前驅體之Pd1446(3.22×10 3 g,2.23×10 6 mol,在二氯甲烷0.1ml中),得到清漆V64。
此清漆V64以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
繼而,於玻璃基板上將此清漆V64以刮刀塗布成塗布厚度70μm,再置於加熱板上以80℃加熱20分鐘,以150℃加熱1小時,形成薄膜。
使用此薄膜,進行玻璃轉移溫度與儲存彈性模數之測定。玻璃轉移溫度之測定結果表示於表3中。又,由DMA測定結果所得到之在200℃的儲存彈性模數為82MPa。
《清漆V65之調製》秤量雙(降冰片烯甲基)縮醛(NM2 X)(3.00g、0.104mol),置入玻璃瓶中。
於此單體溶液中,加入作為酚系抗氧化劑之IRGANOX 1076(0.5g)、及作為有機磷系抗氧化劑之IRGAFOS 168(0.125g),得到單體抗氧化劑溶液。
於上述聚合物P3溶液(30.0g)中,加入單體抗氧化劑溶液(全量)、及作為觸媒前驅體之Pd1446(3.33×10 3 g,2.30×10 6 mol,在二氯甲烷0.1ml中),得到清漆V65。
此清漆V65以0.2μm之細孔的過濾器進行過濾而使用。
繼而,於玻璃基板上將此清漆V65以刮刀塗布成塗布厚度70μm,再置於加熱板上以80℃加熱20分鐘,以150℃加熱1小時,形成薄膜。
使用此薄膜,進行玻璃轉移溫度與儲存彈性模數之測定。玻璃轉移溫度之測定結果表示於表3中。又,由DMA測定結果所得到之在250℃的儲存彈性模數為120MPa。
將上述所調製之各清漆的組成摘要於下述表2、表3中。
:R係表示使用Rhodorsil 2074。T係表示使用TAG-372R。TMSENB:降冰片烯基乙基三甲氧基矽烷TESNB:三乙氧基矽烷基降冰片烯TMSNB:三甲氧基矽烷基降冰片烯γ-GPS:3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷
HxNB:己基降冰片烯TMSENB:降冰片烯基乙基三甲氧基矽烷TESNB:三乙氧基矽烷基降冰片烯SiX:二甲基雙(降冰片烯甲氧基)矽烷Si2 X:1,1,3,3-四甲基-1,3-雙[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]二矽氧烷NM2 X:雙(降冰片烯甲基)縮醛
4.光波導結構體之製作及評估 4-1.光波導結構體之製作
如以下所示之做法,分別製作實施例1至14及比較例之光波導結構體每一種各10個。
(實施例1)
首先,以清漆V51作為外覆層形成用材料,而注入於4英吋厚之玻璃基板上,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板上以50℃加熱15分鐘,再以無光罩而使用超高壓水銀燈照射UV光(照射量:3000mJ/cm2 、波長:365nm)。
繼而,使用無塵烘箱(clean oven),以100℃硬化15分鐘,再以160℃硬化1小時而形成下部外覆層。
然後,以清漆V1作為外覆層形成用材料,而注入於經硬化之下部外覆層的表面上,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板以45℃加熱10分鐘,使溶劑蒸發,形成實質上乾燥之固體薄膜。
對此薄膜通過光罩而照射UV光(照射量:3000mJ/cm2 、波長:365nm)後,以45℃之加熱板加熱30分後,直線狀之核心層的圖案會顯現。
使所得到之試樣於無塵烘箱中以85℃加熱30分鐘,再以150℃加熱60分鐘,而得到經圖案化之清漆V1的硬化層(核心層)。
其次,使用清漆V51作為外覆層形成用材料,以與下部外覆層相同的方法,於核心層上形成上部外覆層,於玻璃基板上得到寬0.5cm、長10cm之直線狀的光波導。
又,於所得到之光波導中,核心層之平均厚度為50μm(核心層之寬:50μm)、外覆層(上部及下部)之平均厚度為50μm。
再者,從基板剝離此光波導,在其兩面分別藉由輥積層法接合平均厚度45μm之銅層(導體層),而製作光波導結構體。
(實施例2)
首先,以清漆V52作為外覆層形成用材料,而注入於矽晶圓基板上,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板上以50℃加熱15分鐘,再以無光罩而使用超高壓水銀燈照射UV光(照射量:1500 mJ/cm2 、波長365nm)。
繼而,使用無塵烘箱,以150℃加熱1小時,製作下部外覆層。
然後,於下部外覆層之上,以桿塗器塗布聚醯亞胺前驅體之清漆V4作為核心層形成用材料,而使用烘箱在氮氣環境下以320℃加熱1小時,形成核心層。
其次,於前述核心層上蒸鍍膜厚0.3μm之鋁層,形成遮罩層。再於前述鋁層上,藉由旋塗法塗布正型光阻(二偶氮萘醌-酚醛清漆樹脂系,東京應化製,商品名OFPR-800)後,以約95℃進行預烘烤。
接著,配置直線光波導圖案形成用之光罩(Ti),使用超高壓水銀燈照射紫外線後,使用正型光阻用顯像液(TMAH:氫氧化四甲基銨水溶液,東京應化製,商品名NMD-3)而顯像。
其後,以135℃進行後烘烤。然後進行鋁層之濕蝕刻,再將光阻圖案轉印至鋁層。
再者,以經圖案化之鋁層作為遮罩,藉由乾蝕刻加工核心層。
其次,以蝕刻液除去鋁層,而形成直線狀之核心部。
又,核心部係寬:5μm、高(平均厚度):50μ m。
然後,從所得到之核心部之上注入清漆V52作為外覆層形成用材料,以與下部外覆層相同的方法,製作上部外覆層,於矽晶圓基板上得到寬0.5cm、長10cm之直線狀的光波導。
又,於所得到之光波導中,外覆層(上部及下部)之平均厚度為50μm。
再者,從基板剝離此光波導,在其兩面分別藉由輥積層法接合平均厚度45μm之銅層(導體層),而製作光波導結構體。
(實施例3)
首先,於經離型處理之玻璃基板上注入清漆V53作為外覆層形成用材料,而以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板上以50℃加熱15分鐘,再以無光罩而使用超高壓水銀燈照射UV光(照射量:2500 mJ/cm2 、波長:365nm)。
繼而,再使用無塵烘箱,以150℃加熱1小時而製作下部外覆層。
於其上,旋塗折射率高於前述外覆層形成用材料之UV硬化型環氧樹脂(NTT-AT製E3135)作為外覆層形成用材料後,藉由使用光罩之微影蝕刻(photolithography),直接將直線狀之核心部圖案化。
又,核心部係寬:35μm、高(平均厚度):35μ m。
然後,使用與形成下部外覆層者為相同的清漆V53作為外覆層形成用材料,以與下部外覆層相同的方法,製作上部外覆層,於玻璃基板上得到寬0.5cm、長10cm之直線狀的光波導。
又,於所得到之光波導中,外覆層(上部及下部)之平均厚度為35μm。
再者,從基板剝離此光波導,在其兩面分別藉由輥積層法接合平均厚度45μm之銅層(導體層),而製作光波導結構體。
(實施例4)
首先,於平均厚度18μm之銅箔的疏水面上,注入清漆V54作為外覆層形成用材料,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板上以50℃加熱乾燥15分鐘,再以無光罩而使用超高壓水銀燈照射UV光(照射量:3000mJ/cm2 、波長:365nm)以形成附有銅箔之下部外覆層。又藉由同樣之方法、材料亦準備附有銅箔之上部外覆層。
另一方面,將經過濾之清漆V2注入於石英玻璃基板上作為核心層形成用材料,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板以45℃加熱10分鐘,使溶劑蒸發,形成實質上乾燥之固體薄膜。
對此薄膜通過光罩而照射UV光(照射量:3000mJ/cm2 、波長:365nm)後,以45℃之加熱板加熱30分後,直線狀之核心層的圖案會顯現。
使所得到之試樣於無塵烘箱中以85℃加熱30分鐘,再以150℃加熱60分鐘,而得到經圖案化之清漆V2的硬化層(薄膜)。
將此薄膜於水中從石英玻璃基板剝離,以充分之水洗淨,以45℃在烘箱中乾燥1小時,得到單體之核心層。
將此核心層挾於前述之上下外覆層之間,使用電熱加壓機,一邊施加10MPa之壓力一邊以150℃加熱1小時,得到兩面具有銅層(導體層)之寬0.5cm、長10cm之直線狀的光波導。
又,於所得到之光波導中,核心層之平均厚度為35μm(核心層之寬:35μm)、外覆層(上部及下部)之平均厚度為35μm。
(實施例5)
首先,於經離型處理之PET膜基板上注入清漆V55作為外覆層形成用材料,而以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板上以50℃加熱乾燥15分鐘,再以無光罩而使用超高壓水銀燈照射UV光(照射量:2000mJ/cm2 、波長:365nm)後,從PET膜剝離而形成單體之下部外覆層。又藉由同樣之方法、材料亦準備單體之上部外覆層。
另外,將經過濾之清漆V3注入於石英玻璃基板上作為核心層形成用材料,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板以45℃加熱10分鐘,使溶劑蒸發,形成實質上乾燥之固體薄膜。
對此薄膜通過光罩而照射UV光(照射量:3000mJ/cm2 、波長:365nm)後,以85℃之無塵烘箱加熱30分後,直線狀之核心層的圖案會顯現。
再以160℃加熱2小時,而得到經圖案化之清漆V3的硬化層(薄膜)。
將此薄膜於水中從石英玻璃基板剝離,以充分之水洗淨,以45℃在烘箱中乾燥1小時,得到單體之核心層。
將此核心層挾於前述之上下外覆層之間,使用電熱加壓機,一邊施加6MPa之壓力一邊以150℃加熱1小時,得到寬0.5cm、長10cm之直線狀的光波導。
又,於所得到之光波導中,核心層之平均厚度為50μm(核心部之寬:50μm)、外覆層(上部及下部)之平均厚度為50μm。
再者,在此光波導之兩面分別藉輥積層法接合平均厚度45μm之銅層(導體層),而製作光波導結構體。
(實施例6)
除了使用清漆V56作為外覆層形成用材料以外,其餘以與前述實施例5相同做法而得到光波導結構體。
(實施例7)
除了使用清漆V57作為外覆層形成用材料,使用清漆V2作為核心層形成用材料以外,其餘以與前述實施例1相同做法而得到光波導結構體。
(實施例8)
首先,於經離型處理之PET膜基板上注入清漆V58作為外覆層形成用材料,而以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板上以50℃加熱乾燥15分鐘,再從PET膜剝離而形成單體之下部外覆層。又藉由同樣之方法、材料亦準備單體之上部外覆層。
另外,將經過濾之清漆V3注入於石英玻璃基板上作為核心層形成用材料,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板以45℃加熱10分鐘,使溶劑蒸發,形成實質上乾燥之固體薄膜。
對此薄膜通過光罩而照射UV光(照射量:3000 mJ/cm2 、波長:365nm)後,以85℃之無塵烘箱加熱30分後,直線狀之核心層的圖案會顯現。
再以160℃加熱2小時,而得到經圖案化之清漆V3的硬化層(薄膜)。
將此薄膜於水中從石英玻璃基板剝離,以充分之水洗淨,以45℃在烘箱中乾燥1小時,得到單體之核心層。
將此核心層挾於前述之上下外覆層之間,使用電熱加壓機,一邊施加3MPa之壓力一邊以150℃加熱1小時,得到寬0.5cm、長10cm之直線狀的光波導。
又,於所得到之光波導中,核心層之平均厚度為50μm(核心部之寬:50μm)、外覆層(上部及下部)之平均厚度為50μm。
再者,在此光波導之兩面分別藉輥積層法接合平均厚度45μm之銅層(導體層),而製作光波導結構體。
(實施例9)
除了使用清漆V60作為外覆層形成用材料以外,其餘以與前述實施例4相同做法而得到光波導結構體。
(實施例10)
除了使用清漆V61作為外覆層形成用材料以外,其餘以與前述實施例4相同做法而得到光波導結構體。
(實施例11)
首先,以清漆V62作為外覆層形成用材料,而注入於4英吋厚之玻璃基板上,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板上以50℃加熱乾燥15分鐘,再以80℃硬化20分鐘,然後再以150℃硬化1小時,形成下部外覆層。
繼而,將清漆V3注入於經硬化之下部外覆層的表面作為核心層形成用材料,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
然後,利用加熱板將此經塗布之玻璃基板以45℃加熱10分鐘,形成實質上乾燥之固體薄膜。
再者,對於從清漆V3所形成之固體薄膜,通過光罩而照射(照射量:3000 mJ/cm2 )UV光(波長:365nm),以室溫熟成30分後,然後以85℃加熱30分鐘,再以150℃加熱60分鐘,得到核心層。
又,核心部之圖案,係可於以85℃加熱30分鐘之時間點以目視確認。
繼而,將清漆V61注入於由清漆V3所形成之硬化層的表面作為外覆層形成用材料,以旋塗器實質上擴展開成一定厚度。
將此經塗布之玻璃基板置於加熱板上以50℃加熱15分鐘,接著以80℃加熱20分鐘,然後以150℃硬化1小時,形成上部外覆層,於玻璃基板上得到寬0.5cm、長10cm之直線狀的光波導。
又,於所得到之光波導中,核心層之平均厚度為35μm(核心部之寬:35μm)、外覆層(上部及下部)之平均厚度為35μm。
再者,從基板剝離此光波導,於其兩面分別藉輥積層法接合平均厚度45μm之銅層(導體層),而製作光波導結構體。
(實施例12)
除了使用清漆V63作為外覆層形成用材料以外,其餘以與前述實施例11相同做法而得到光波導結構體。
(實施例13)
除了使用清漆V64作為外覆層形成用材料,使用清漆V1作為核心層形成用材料,且在形成核心層時,UV光照射後,先進行85℃ X30分鐘之加熱,再進行45℃ X30分鐘之加熱以外,其餘以與前述實施例11相同做法而得到光波導結構體。
(實施例14)
除了使用清漆V65作為外覆層形成用材料以外,其餘以與前述實施例4相同做法而得到光波導結構體。
(比較例)
首先,以清漆59作為外覆層形成用材料,於矽晶圓上藉由旋塗器實質上塗布成均勻之厚度後,在氮氣烘箱中以350℃加熱1小時,而形成下部外覆層。
然後,以清漆V1作為核心層形成用材料,而注入下部外覆層的表面上,以刮刀實質上擴展開成一定厚度。
其次,將其置於加熱板以45℃加熱10分鐘,使溶劑蒸發,形成實質上乾燥之固體薄膜。
對此薄膜通過光罩而照射UV光(照射量:3000 mJ/cm2 、波長:365nm)後,以45℃之加熱板加熱30分後,直線狀之核心層的圖案會顯現。
使所得到之試樣於無塵烘箱中,以85℃加熱30分鐘,再以150℃加熱60分鐘,而得到經圖案化之清漆V1的硬化層(核心層)。
其次,使用與下部外覆層所用者相同的清漆作為外覆層形成用材料,以與下部外覆層相同的方法,在核心層之上形成上部外覆層,於玻璃基板上得到寬0.5cm、長10cm之直線狀的光波導。
又,於所得到之光波導中,核心層之平均厚度為50μm(核心層之寬:50μm)、外覆層(上部及下部)之平均厚度為50μm。
再者,從基板剝離此光波導,在其兩面分別藉輥積層法接合平均厚度45μm之銅層(導體層),而製作光波導結構體。
4-2.評估
4-2-1.光傳播損失的測定對於各實施例及比較例之光波導結構體分別使用「回切法」測定光傳播損失。
此係藉由使從雷射二極體所產生之光通過光纖從核心部之一端輸入,測定從另一端之輸出,再將核心部之長度切成數階段之長度,對於各長度測定光輸出而進行。
在各長度之核心部的總光損失係以下述式表示。
總光損失(dB)=-10log(Pn/Po)
式中,Pn係P1、P2…Pn之各長度的核心部另一端所測定的輸出,Po係在將光纖結合於核心部之一端之前的光纖端部中的光源測定輸出。
其次,總光損失係如第14圖(圖表1)般作圖。此數據之回歸直線係依下述式而表示。
y=mx+b
式中,m表示光傳播損失,b表示結合損失(coupling loss)。
又,在實施例2中係使用波長1300nm之光,其他係使用液長850nm之光。
4-2-2.密著性試驗。
對於各實施例及比較例之光波導結構體,分別進行核心層與外覆層之密著性試驗。
此係藉由從核心層朝90°上方剝離外覆層之剝離試驗而實施。光傳播損失之測定及密著性試驗的結果分別表示於下述表4中。
光傳播損失測定中,附帶 符號者係使用1300nm之波長的光而進行,除其之外者係使用850nm之波長的光而進行。
又,表中之各數值係分別表示5個之平均值。
從表4明顯可知,各實施例之光波導結構體係任一者之光傳播損失皆小,乃光傳播性能高者,又,核心層及外覆層之密著力為高者。
相對於此,比較例之光波導結構體係光傳播損失大,且核心層與外覆層之密著力低,乃特性差者。推測此係因在核心層及外覆層之界面中的密著差,成為在一部分中產生剝離的原因,而使光傳播損失亦變大。
又,將各實施例及比較例之光波導結構體曝露於高濕度環境(60℃、90%RH、2000小時)後,以與前述相同做法而進行光傳播損失之測定。結果,各實施例之光波導結構體係任一者與曝露於高濕度環境之前皆幾乎看不出變化。相對於此,在比較例之光波導結構體中可明顯看出光傳播損失增大。
再者,將各實施例及比較例中所製作之光波導結構體(曝露於高濕度環境之前者)之導體層分別圖案化而形成配線,於特定之處封裝發光元件及受光元件,製作成複合裝置。
繼而,使此等複合裝置運作後,可確認使用各實施例之光波導結構體的複合裝置,任一者均相較於使用比較例之光波導結構體可以更為高速地進行動作。
(產業上之利用可能性)
本發明之光波導,由於外覆層係以降冰片烯系聚合物作為主體材料所構成,故當將光波導封裝於電路基板時,即使在實施焊接處理等熱處理時,亦可防止外覆層軟化。又,即使將光波導放置於高濕度環境時,亦難以產生因外覆層吸水而造成之尺寸變化,不拘使用環境而可安定地進行光之傳播。再者,可相關於外覆層之材料成本壓低。
又,因為降冰片烯系聚合物係含有一具有取代基(此取代基含有聚合性基)的降冰片烯重複單元者,故在外覆層中,可使降冰片烯系聚合物之至少一部分之聚合性基彼此間直接或經由交聯劑而交聯。又,依據聚合性基之種類、交聯劑之種類、核心層所用之聚合物種類等,亦可使此降冰片烯系聚合物與核心層所用之聚合物交聯。結果,可提昇外覆層本身之強度,或提昇外覆層與核心層之密著性。
然後,具有環氧基作為聚合性基時,可更為提昇前述效果。
又,於光波導之至少一方的兩側,形成導體層之本發明的光波導結構體,係使用此導體層而可以電連接電子零件,可容易地得到電子零件與光波導混合存在一起之電路基板。
因此,本發明之光波導及光波導結構體係具有產業上之利用可能性。
9...光波導結構體
90...光波導
91...下部外覆層
92...上部外覆層
93...核心層
94...核心部
95...外覆部
900...核心層形成用材料
901、902...導體層
910...層
915...聚合物
920...添加劑
925...照射區域
930...活性輻射線
935...遮罩
940...未照射區域
951...支撐基板
952...支撐基板
1000...支撐基板
1110...第1層
1120...第2層
1130...第3層
2000...積層體
9351...開口(窗)
第1圖係表示本發明之光波導結構體的實施形態之斜視圖(一部分以缺角剖面而表示)。
第2圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第1製造方法之步驟例的截面圖。
第3圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第1製造方法之步驟例的截面圖。
第4圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第1製造方法之步驟例的截面圖。
第5圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第1製造方法之步驟例的截面圖。
第6圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第1製造方法之步驟例的截面圖。
第7圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第1製造方法之步驟例的截面圖。
第8圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第4製造方法之步驟例的截面圖。
第9圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第4製造方法之步驟例的截面圖。
第10圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第4製造方法之步驟例的截面圖。
第11圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第4製造方法之步驟例的截面圖。
第12圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第4製造方法之步驟例的截面圖。
第13圖係模式性表示本發明之光波導結構體的第4製造方法之步驟例的截面圖。
第14圖係表示伴隨核心部長度變化的總光損失變化之圖表。
9...光波導結構體
90...光波導
91...下部外覆層
92...上部外覆層
93...核心層
94...核心部
95...外覆部
901、902...導體層

Claims (60)

  1. 一種光波導,係具有核心層與外覆層;該核心層係具備含降冰片烯系聚合物之核心部、與折射率低於該核心部之外覆部;該外覆層係接觸於該核心層之至少一面而設置,且折射率低於該核心部;該外覆層係以降冰片烯系聚合物之分子的至少一部分的環氧基直接或經由交聯劑進行交聯之材料作為主材料所構成,該外覆層之降冰片烯系聚合物之前述分子分別由下述化1表示: 式中,R表示碳數1至10之烷基,a表示0至3之整數,b表示1至3之整數,p表示1以上之整數,q表示1以上之整數,p/q為20以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之光波導,其中,前述交聯劑係降冰片烯基乙基三甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷基降冰片烯、三甲氧基矽烷基降冰片烯、3-環氧丙氧基丙基三甲 氧基矽烷、或矽酮環氧樹脂。
  3. 如申請專利範圍第1項之光波導,其中,該外覆層之平均厚度係該核心層之平均厚度的0.1至1.5倍。
  4. 如申請專利範圍第1項之光波導,其中,該核心層係形成含有下述物質之層:前述降冰片烯系聚合物、可與前述降冰片烯系聚合物相溶且具有與前述降冰片烯系聚合物相異之折射率之單體、藉活性輻射線之照射進行活性化之第1物質、與可使該單體之反應起始且藉由已活性化之該第1物質之作用而改變活性化溫度之第2物質;其後,藉由對於該層選擇性地照射該活性輻射線,而在該活性輻射線所照射之照射區域中,使該第1物質活性化,同時並使該第2物質之活性化溫度變化;然後,藉由對於該層實施加熱處理,而使該第2物質或活性化溫度已變化之該第2物質中任一活性化溫度較低者活性化,在該照射區域或該活性輻射線之未照射區域之任一者中使該單體反應,藉由在該照射區域與該未照射區域之間產生折射率差,俾使該照射區域及該未照射區域之任一者作為該核心部,另一者作為該外覆部。
  5. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該核心層係在該層之該照射區域或該未照射區域之任一者的區域中進行該單體之反應,同時從另一區域聚集未反應之該單體而得到者。
  6. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該第1物質含有伴隨該活性輻射線之照射而產生陽離子與弱配位陰離子之化合物,該第2物質係藉由該弱配位陰離子之作用而改變活性化溫度者。
  7. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該第2物質係藉由已活性化之該第1物質的作用而降低活性化溫度,且以高於該加熱處理之溫度加熱而不須伴隨該活性輻射線之照射即進行活性化者。
  8. 如申請專利範圍第7項之光波導,其中,該第2物質係含有下述式Ia所示之化合物(E(R3 )2 Pd(Q)2 …(Ia)式中,E(R)3 表示第15族之中性電子施體配位基,E表示由週期表第15族中所選出之元素,R表示含有氫原子(或其同位素之一)或烴基之部位,Q表示由羧酸根、硫代羧酸根、及二硫代羧酸根中所選出之陰離子配位基。
  9. 如申請專利範圍第7項之光波導,其中,該第2物質係含有下述式Ib所示之化合物[E(R3 )a Pd(Q)(LB)b ]p [WCA]r …(Ib)式中,E(R)3 表示第15族之中性電子施體配位基,E表示由週期表第15族中所選出之元素,R表示含有氫原子(或其同位素之一)或烴基之部位,Q表示由羧酸根、硫代羧酸根、及二硫代羧酸根中所選出之陰離子配位基,LB係表示路易士鹼,WCA表示弱配位陰離子,a 表示1至3之整數,b表示0至2之整數,a與b之合計為1至3,p及r表示取得鈀陽離子與弱配位陰離子之電荷平衡之數。
  10. 如申請專利範圍第9項之光波導,其中,p及r係分別由1或2之整數中選出。
  11. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該核心層係在該加熱處理之後,使該層以高於該加熱處理之溫度的第2溫度進行加熱處理而得到者。
  12. 如申請專利範圍第11項之光波導,其中,該核心層係在該第2溫度之加熱處理之後,使該層以高於該第2溫度的第3溫度進行加熱處理而得到者。
  13. 如申請專利範圍第12項之光波導,其中,該第3溫度係高於該第2溫度20℃以上。
  14. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該單體係含有交聯性單體。
  15. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該單體係以降冰片烯系單體為主。
  16. 如申請專利範圍第14項之光波導,其中,該單體係以降冰片烯系單體為主,且含有二甲基雙(降冰片烯甲氧基)矽烷作為該交聯性單體。
  17. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,前述降冰片烯系聚合物係具有藉由已活性化之該第1物質的作用而使其分子構造之至少一部分可從主鏈脫離之脫離性基,對於該層選擇性地照射該活性輻射線時,在該照射區域 中,前述降冰片烯系聚合物之該脫離性基會脫離。
  18. 如申請專利範圍第17項之光波導,其中,該第1物質含有伴隨該活性輻射線之照射而產生陽離子與弱配位陰離子之化合物,該脫離性基係為藉由該陽離子之作用而進行脫離之酸脫離性基。
  19. 如申請專利範圍第18項之光波導,其中,該酸脫離性基係具有-O-構造、-Si-芳基構造及-O-Si-構造中之至少一者。
  20. 如申請專利範圍第17項之光波導,其中,該酸脫離性基係藉由其脫離而使前述降冰片烯系聚合物之折射率降低者。
  21. 如申請專利範圍第20項之光波導,其中,該酸脫離性基係-Si-二苯基構造及-O-Si-二苯基構造之至少一者。
  22. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該活性輻射線於200至450nm之範圍內具有峰值波長。
  23. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該活性輻射線之照射量係0.1至9 J/cm2
  24. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該活性輻射線係經由遮罩而照射於該層。
  25. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該層係再含有抗氧化劑。
  26. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,該層係再含有增感劑。
  27. 如申請專利範圍第4項之光波導,其中,前述核心層係 以前述降冰片烯系聚合物為主。
  28. 如申請專利範圍第27項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係加成聚合物。
  29. 如申請專利範圍第1項之光波導,其中,該核心層係形成含有下述物質之層:藉活性輻射線之照射進行活性化之物質、與具有主鏈與從該主鏈分枝且藉由已活性化之該物質之作用而使其分子構造之至少一部分可從該主鏈脫離之脫離性基的前述降冰片烯系聚合物;其後,藉由對於該層選擇性地照射該活性輻射線,而在該活性輻射線所照射之照射區域中,使該物質活性化,使前述降冰片烯系聚合物之該脫離性基脫離,藉由在該照射區域與該活性輻射線之非照射區域之間產生折射率差,俾使該照射區域及該非照射區域之任一者作為該核心部,另一者作為該外覆部。
  30. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,該核心層係在該活性輻射線之照射後,對於該層實施加熱處理而得到者。
  31. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,該物質含有伴隨該活性輻射線之照射而產生陽離子與弱配位陰離子之化合物,該脫離性基係為藉由該陽離子之作用而進行脫離之酸脫離性基。
  32. 如申請專利範圍第31項之光波導,其中,該酸脫離性基係具有-O-構造、-Si-芳基構造及-O-Si-構造中之至少一者。
  33. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,該脫離性基係藉由其脫離而使前述降冰片烯系聚合物之折射率降低。
  34. 如申請專利範圍第33項之光波導,其中,該脫離性基係-Si-二苯基構造及-O-Si-二苯基構造之至少一者。
  35. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,該活性輻射線於200至450nm之範圍內具有峰值波長。
  36. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,該活性輻射線之照射量係0.1至9 J/cm2
  37. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,該活性輻射線係經由遮罩而照射於該層。
  38. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,該層係再含有抗氧化劑。
  39. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,該層係再含有增感劑。
  40. 如申請專利範圍第29項之光波導,其中,前述核心層係以前述降冰片烯系聚合物為主。
  41. 如申請專利範圍第40項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係加成聚合物。
  42. 如申請專利範圍第1項之光波導,其中,該核心部係以第1降冰片烯系材料作為主材料而構成,該外覆部係以具有低於該第1降冰片烯系材料之折射率的第2降冰片烯系材料作為主材料而構成。
  43. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該第1降冰 片烯系材料與該第2降冰片烯系材料,係任一者皆含有相同之前述降冰片烯系聚合物,且因為與該降冰片烯系聚合物具有相異折射率的降冰片烯系單體之反應物之含量不同,而使該等之折射率成為相異。
  44. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該反應物係該降冰片烯系單體之聚合物、該降冰片烯系聚合物彼此間進行交聯之交聯構造、及從該降冰片烯系聚合物分枝之分枝構造中之至少一者。
  45. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有芳烷基降冰片烯之重複單元。
  46. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有苯甲基降冰片烯之重複單元。
  47. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有苯基乙基降冰片烯之重複單元。
  48. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係具有主鏈與從該主鏈分枝且分子構造之至少一部分可從該主鏈脫離之脫離性基;該核心部與該外覆部,因為與該主鏈結合狀態之該脫離性基之數目相異,及因為與該降冰片烯系聚合物具有相異折射率的降冰片烯系單體之反應物之含量不同,而使該等之折射率成為相異。
  49. 如申請專利範圍第48項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷之重複單元。
  50. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有烷基降冰片烯之重複單元。
  51. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有己基降冰片烯之重複單元。
  52. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係加成聚合物。
  53. 如申請專利範圍第42項之光波導,其中,該核心層係將具有主鏈與從該主鏈分枝且其分子構造之至少一部分可從該主鏈脫離之脫離性基的前述降冰片烯系聚合物作為主材料而構成;該第1降冰片烯系材料與第2降冰片烯系材料,因為與該主鏈結合狀態的該脫離性基之數目為相異,而使該等之折射率成為相異。
  54. 如申請專利範圍第53項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷之重複單元。
  55. 如申請專利範圍第53項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有烷基降冰片烯之重複單元。
  56. 如申請專利範圍第53項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係含有己基降冰片烯之重複單元。
  57. 如申請專利範圍第53項之光波導,其中,該降冰片烯系聚合物係加成聚合物。
  58. 一種光波導結構體,其特徵在於:具有如申請專利範圍第1項之光波導、與設於該光波導之至少一面之導體層。
  59. 如申請專利範圍第58項之光波導結構體,其中,該導體層之平均厚度係該光波導之平均厚度的10至90%。
  60. 如申請專利範圍第58項之光波導結構體,其中,該導體層係藉乾式電鍍法、溼式電鍍法及導電性片材接合中之至少一種方法所形成者。
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