TWI842791B - 光波導用環氧樹脂感光性組成物、光波導用感光性薄膜、光波導、及光電混合基板 - Google Patents
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Abstract
本發明課題在於提供一種對基板之密著性優異的光波導、用以製作其之光波導用環氧樹脂感光性組成物及光波導用感光性薄膜、以及具備光波導之光電混合基板。
Description
本發明涉及一種光波導用環氧樹脂感光性組成物、光波導用感光性薄膜、光波導、及光電混合基板。
發明背景
一直以來，周知光波導可用於各種光學用途。
舉例而言，已有文獻提出一種於玻璃板等基板表面上塗佈環氧樹脂組成物後進行光加工而形成圖案製得的光波導(例如參照下述專利文獻1)。
另外，有文獻提出一種於形成有電路之基板(電路基板)表面上塗佈環氧樹脂組成物後進行光加工而形成圖案製得的光波導(例如參照下述專利文獻2)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2008-9150號公報
專利文獻2：日本專利特開2018-100357號公報
發明概要
發明欲解決之課題
然而，光波導依用途及目的，必須與基板具優異的密著性。在專利文獻1及2中，亦有揭示於環氧樹脂中添加矽烷耦合劑的處理方法。但在該處理方法中，有無法充分滿足上述要求的不良情況。
本發明提供一種對基板之密著性優異的光波導、用以製作其之光波導用環氧樹脂感光性組成物及光波導用感光性薄膜、以及具備光波導之光電混合基板。
用以解決課題之手段
本發明[1]包含一種光波導用環氧樹脂感光性組成物，其係用以塗佈於基板上並藉由光加工行圖案化而形成光波導者，並且含有下述式(1)所示加氫型脂環式環氧樹脂。
[化學式1]
(式中，R1表示氫原子或甲基；R2表示選自於由-CH2
-、-C(CH3
)H-、-C(CH3
)2
-及-SO2
-所構成群組中之至少1種2價基；A表示具有2個以上以碳數4以上支鏈烷基作為取代基的伸芳基；B表示下述式(2)所示2價基或醚鍵；n表示正數)。
[化學式2]
(式中，R3表示可具有取代基之伸烷基；p為1或2；m為0或1)。
本發明[2]包含如[1]記載之光波導用環氧樹脂感光性組成物，其中前述加氫型脂環式環氧樹脂係以下述式(3)表示。
[化學式3]
(式中，n表示正數)。
本發明[3]包含如[1]或[2]記載之光波導用環氧樹脂感光性組成物，其更含有具有3個以上環氧基之多官能環氧樹脂及光陽離子聚合引發劑。
本發明[4]包含如[1]~[3]中任一項記載之光波導用環氧樹脂感光性組成物，其係用以形成前述光波導所含之包覆層。
本發明[5]包含如[1]~[4]中任一項記載之光波導用環氧樹脂感光性組成物，其係用以形成前述光波導所含之芯。
本發明[6]包含一種光波導用感光性薄膜，其係將如[1]~[5]中任一項記載之光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板上而成。
本發明[7]包含一種光波導，其為如[6]記載之光波導用感光性薄膜的硬化體。
本發明[8]包含一種光電混合基板，其具備電路基板；及如[7]記載之光波導。
發明效果
將本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板而成的本發明之光波導用感光性薄膜之硬化體、即本發明之光波導，對基板之密著性優異。所以，本發明之光波導具優異的可靠性。
因此，由於本發明之光電混合基板具備上述光波導，故可靠性優異。
用以實施發明之形態
>光波導用環氧樹脂感光性組成物>
本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物係用來塗佈於基板上，並藉由光加工進行圖案化而形成光波導的光波導用環氧樹脂感光性組成物。
該光波導用環氧樹脂感光性組成物含有下述式(1)所示加氫型脂環式環氧樹脂。
[化學式4]
(式中，R1表示氫原子或甲基；R2表示選自於由-CH2
-、-C(CH3
)H-、-C(CH3
)2
-及-SO2
-所構成群組中之至少1種2價基；A表示具有2個以上以碳數4以上支鏈烷基作為取代基的伸芳基；B表示下述式(2)所示2價基或醚鍵；n表示正數)。
[化學式5]
(式中，R3表示可具有取代基之伸烷基；p為1或2；m為0或1)。
加氫型脂環式環氧樹脂係擔保光波導對基板之優異密著性的密著性成分，乃芯及/或包覆層之主要構成成分(材料)。
R1可彼此相同或可互異。R1理想上可舉氫原子。
式(1)中，下述式(4)所示結構為加氫型脂環式環氧樹脂中之柔軟部分，可使光波導用感光性薄膜之彈性模數降低而賦予柔軟性，藉此有助於提升光波導用感光性薄膜對基板的密著性。
[化學式6]
R2理想上可舉-CH2
-、-C(CH3
)2
-，較宜可舉-C(CH3
)2
-。
式(1)中，A所示伸芳基為加氫型脂環式環氧樹脂中之剛硬的部分，可確保光波導用感光性薄膜的高玻璃轉移溫度，藉此可展現光波導用感光性薄膜的形狀(形態)維持性。
A所示伸芳基可彼此相同或可互異。A所示伸芳基可舉如伸苯基、伸萘基等碳數6以上且12以下之碳環式伸芳基，且宜為伸苯基。
可取代至A所示伸芳基之碳數4以上的支鏈烷基，可舉如下述碳數4以上且碳數8以下之支鏈烷基：譬如異丁基、第二丁基、第三丁基等支鏈丁基；譬如新戊基、異戊基、第二戊基、第三戊基等支鏈戊基；譬如第三己基等支鏈己基；譬如第三庚基等支鏈庚基；譬如第三辛基等支鏈辛基等。
碳數4以上之支鏈烷基理想上可舉支鏈丁基。並且，碳數4以上之支鏈烷基理想上可舉第三烷基。
碳數4以上之支鏈烷基更宜可舉第三丁基。
支鏈烷基之取代數(作為取代基之支鏈烷基數)可為1個或可為多個，為多個時，可彼此相同或可互異。理想為2個。
具體上，A理想可舉2,5-二(第三丁基)伸苯基。
B可彼此相同或可互異。B理想可舉上述式(2)所示2價基。
式(2)中，R3所示伸烷基可舉譬如：亞甲基、伸乙基、伸丙基、異伸丙基、伸丁基、異伸丁基、第二伸丁基、伸戊基、異伸戊基、第二伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基等碳數1以上且8以下之伸烷基。理想可舉碳數2以上且6以下之伸烷基，較宜可舉碳數3以上且5以下之伸烷基，更宜可舉伸丁基。
可取代至伸烷基之取代基可舉如烷基，理想可舉甲基、乙基、丙基、異丙基等碳數1以上且3以下之烷基，較宜可舉甲基。
取代基(取代數)可為1個或多個，且宜為1個。
式(2)中，m為0時，p為2；m為1時，p為1。另，2個p係彼此相同。
理想係m為1且p為1。
式(1)中，n宜為1以上且2以下，尤宜為1。
具體上，加氫型脂環式環氧樹脂宜為下述式(5)所示，更宜為下述式(6)所示。
[化學式7]
(式中，R1表示氫原子或甲基。R2表示選自於由-CH2
-、-C(CH3
)H-、-C(CH3
)2
-及-SO2
-所構成群組中之至少1種2價基。R4表示碳數4以上之支鏈烷基。R3表示可具有取代基之伸烷基。n為正數)。
[化學式8]
(R2表示選自於由-CH2
-、-C(CH3
)H-、-C(CH3
)2
-及-SO2
-所構成群組中之至少1個2價基。R4表示碳數4以上之支鏈烷基。R5表示碳數1以上且3以下之烷基。n為正數)。
上述式(5)及(6)中，R1、R2及n與在上述式(1)所說明者相同。R4所示碳數4以上之支鏈烷基與在上述式(1)中之A所說明者相同。R3與在式(2)所說明者相同。
R5與在R3所說明之取代基相同。
加氫型脂環式環氧樹脂更宜為下述式(3)所示。
[化學式9]
(式中，n表示正數)。
加氫型脂環式環氧樹脂之環氧當量譬如為300g/eq以上且宜為500g/eq以上，並且譬如為1000g/eq以下且宜為700g/eq以下。
並且，加氫型脂環式環氧樹脂之性狀並無特別限定，譬如可為固體狀、半固體狀及液狀中之任一者。且宜為固體狀。
另，上述「固體狀」、「半固體狀」及「液狀」意指在常溫、即25℃下之性狀。
光波導用環氧樹脂感光性組成物之固體成分(後述有機溶劑除外之成分，指在光波導用感光性薄膜(薄膜)中構成樹脂的主成分)中的加氫型脂環式環氧樹脂之含有比率譬如為5質量%以上，且宜為15質量%以上。加氫型脂環式環氧樹脂之含有比率若為上述下限以上，即可提升光波導對基板之密著性。
並且，光波導用環氧樹脂感光性組成物之固體成分中的加氫型脂環式環氧樹脂之含有比率譬如為80質量%以下，且宜為70質量%以下。加氫型脂環式環氧樹脂之含有比率若為上述上限以下，即可以充分的含有比率含有其他環氧樹脂，可賦予光波導適宜的功能。譬如，若光波導用環氧樹脂感光性組成物含有多官能環氧樹脂(後述)作為其他環氧樹脂，即可賦予光波導高圖案化性；若光波導用環氧樹脂感光性組成物含有2官能環氧樹脂(後述)作為其他環氧樹脂，即可賦予光波導柔軟性。
該光波導用環氧樹脂感光性組成物更可含有具有3個以上環氧基之多官能環氧樹脂、及光陽離子聚合引發劑。
具有3個以上環氧基之多官能環氧樹脂係與加氫型脂環式環氧樹脂行交聯之交聯性成分，為了將光波導形成為硬化物，可適當摻混至光波導用環氧樹脂感光性組成物中。
多官能環氧樹脂可舉如：芳香族聚環氧丙基醚(包含甲酚酚醛型環氧樹脂)、脂環族聚環氧丙基醚、脂肪族聚環氧丙基醚等聚環氧丙基醚等。理想可舉芳香族聚環氧丙基醚、脂環族聚環氧丙基醚。
芳香族聚環氧丙基醚可舉如芳香族三環氧丙基醚等。具體上，芳香族三環氧丙基醚可舉如下述式(7)所示3官能環氧樹脂(譬如，商品名：TECHMORE VG3101L，Printec Co.製)等。
[化學式10]
脂環族聚環氧丙基醚可舉如下述通式(8)所示多官能環氧樹脂(譬如，商品名：EHPE3150，Daicel Co.製)。
[化學式11]
另，通式(8)所示脂環族三環氧丙基醚具體上可列舉2,2-雙(羥甲基)-1-丁醇之1,2-環氧-4-(2-環氧乙基)環己烷的加成物。
多官能環氧樹脂之性狀並無特別限定，譬如可為固體狀、半固體狀及液狀中之任一者。多官能環氧樹脂之性狀宜為固體狀。多官能環氧樹脂若為固體狀，其軟化點譬如為40℃以上且宜為50℃以上，並且譬如為110℃以下且宜為100℃以下。
多官能環氧樹脂之環氧當量譬如為100g/eq以上且宜為150g/eq以上，並且譬如為500g/eq以下且宜為250g/eq以下。
該等多官能環氧樹脂可單獨使用或併用。
光波導用環氧樹脂組成物之固體成分中的多官能環氧樹脂之含有比率譬如為5質量%以上且宜為10質量%以上，並且譬如為50質量%以下且宜為40質量%以下。並且，相對於加氫型脂環式環氧樹脂100質量份之固體成分，多官能環氧樹脂之含有比率譬如為20質量份以上且宜為50質量份以上，並且譬如為200質量份以下且宜為100質量份以下。
光陽離子聚合引發劑係藉由光照射產生酸之光酸產生劑，藉由光照射(譬如照射紫外線)使光波導用感光性薄膜(後述)硬化。亦即，為了將光波導用感光性薄膜進行光加工行圖案化而形成光波導，可將光陽離子聚合引發劑適當摻混至光波導用環氧樹脂感光性組成物中。
光陽離子聚合引發劑可舉譬如三苯基鋶六氟銻酸鹽、對(苯硫基)苯基二苯基鋶六氟銻酸鹽、4-氯苯基二苯基鋶六氟銻酸鹽、雙[4-(二苯基二氫硫基)苯基]硫化物雙六氟銻酸鹽、二苯基錪六氟銻酸鹽等六氟銻系鋶鹽；又譬如，三苯基鋶六氟磷酸鹽、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、雙[4-(二苯基二氫硫基)苯基]硫化物雙六氟磷酸鹽、(2,4-環戊二烯-1-基)[(1-甲基乙基)苯]-Fe-六氟磷酸鹽等六氟磷酸系鋶鹽等。光陽離子聚合引發劑可單獨使用或2種以上併用。
光陽離子聚合引發劑理想可舉六氟銻系鋶鹽，更宜舉三苯基鋶六氟銻酸鹽。
相對於加氫型脂環式環氧樹脂及多官能環氧樹脂之合計100質量份，光陽離子聚合引發劑之含有比率譬如為0.1質量份以上且宜為0.25質量份以上，譬如為10質量份以下且宜為5質量份以下。
惟，本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物不適合含有酸酐化合物或咪唑化合物等之加熱型環氧硬化劑來取代光陽離子聚合引發劑，這種加熱型環氧硬化劑係藉由加熱對加氫型脂環式環氧樹脂(及多官能環氧樹脂)之環氧基起作用，而促進硬化反應。這種加熱型環氧硬化劑無法藉由光加工來進行所期望的(適於光波導的精細)圖案化。譬如，光波導用環氧樹脂組成物塗佈後因乾燥加熱等致使非意圖性的硬化進展，或是硬化未因光加工而進展，爾後卻因曝光後加熱致使光波導用薄膜中之曝光部分及未曝光部分兩者發生硬化進展。因此，光波導用薄膜無法具有感光性。總而言之，含有加熱型環氧硬化劑的光波導用環氧樹脂組成物並非可光加工的感光性組成物，不屬於本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物。
另，光波導用環氧樹脂感光性組成物更可含有除加氫型脂環式環氧樹脂及多官能環氧樹脂以外之其他環氧樹脂。
其他環氧樹脂可舉如含有2個環氧基之2官能環氧樹脂。
2官能環氧樹脂為上述加氫型脂環式環氧樹以外之2官能環氧樹脂，譬如為可賦予光波導可撓性的可撓性成分。
所述2官能環氧樹脂可舉如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚E型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂，譬如可舉聯苯型環氧樹脂，且理想可舉雙酚型環氧樹脂。另，2官能環氧樹脂可舉如以YX-7180BH40(Mitsubishi Chemical Co.製)、jER1002(Mitsubishi Chemical Co.製)為例之固體狀環氧樹脂(宜為固體狀雙酚型環氧樹脂)，並可舉如以jER-1002(Mitsubishi Chemical Co.製)、EXA4816(DIC公司製)為例之液狀環氧樹脂(宜為液狀雙酚型環氧樹脂)。另，2官能環氧樹脂可舉如茀型環氧樹脂，理想上亦可列舉液狀茀型環氧樹脂。為了提高光波導(具體上為芯(後述))之折射率，可將茀型環氧樹脂摻混至光波導用環氧樹脂組成物中。
該等可單獨使用或2種以上併用。
並且，2官能環氧樹脂理想可舉半固體狀或固體狀的環氧樹脂。若為半固體狀或固體狀的環氧樹脂，多官能環氧樹脂為液狀時，可擔保塗佈光波導用環氧樹脂感光性組成物而形成的光波導用感光性薄膜之形狀保持性。
2官能環氧樹脂之環氧當量譬如為100g/eq以上且1000g/eq以下。
光波導用環氧樹脂組成物之固體成分中的2官能環氧樹脂之含有比率譬如為5質量%以上且宜為10質量%以上，並且譬如為80質量%以下且宜為70質量%以下。並且，相對於加氫型脂環式環氧樹脂及多官能環氧樹脂之合計100質量份，2官能環氧樹脂之含有比率譬如為10質量份以上且宜為20質量份以上，並且譬如為300質量份以下且宜為200質量份以下。
另，該光波導用環氧樹脂感光性組成物亦可視需求更含有有機溶劑、抗氧化劑或其他添加劑等。
光波導用環氧樹脂感光性組成物若含有有機溶劑，即可調製為光波導用感光性薄膜形成用清漆(以下稱為清漆)。
有機溶劑可舉如：酯化合物(譬如乳酸乙酯、丙二醇甲基乙酸酯等)、酮化合物(譬如甲基乙基酮、環己酮、2-丁酮等)、醚化合物(譬如二甘二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、丙二醇單甲基醚、四甲呋喃、二甲氧乙烷等)等。有機溶劑可單獨使用或可2種以上併用。另，有機溶劑亦包含預先摻混至上述環氧樹脂(具體上，為2官能環氧樹脂)中之物。有機溶劑理想可舉酯化合物、酮化合物。相對於光波導用環氧樹脂感光性組成物，有機溶劑之含有比率譬如為10質量%以上，且譬如為50質量%以下。
抗氧化劑可舉如受阻酚系抗氧化劑、磷酸酯系抗氧化劑等。添加劑可舉如調平劑、消泡劑等。抗氧化劑及添加劑之比率可適當設定。
於調製光波導用環氧樹脂感光性組成物上，是將上述各成分摻混並混合。此時，可根據需求加熱至譬如40℃以上且宜為80℃以上，並可加熱至譬如120℃以下。光波導用環氧樹脂感光性組成物含有有機溶劑時，可調製為清漆。
由該光波導用環氧樹脂感光性組成物(宜為清漆)調製而成之光波導包含包覆層及/或芯。並且，包覆層包含下包層及上包層。
譬如，製作將光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板而成的光波導用感光性薄膜，可獲得屬其硬化物之光波導。
更具體而言，製作將光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板而成的下包層用感光性薄膜，可做出屬其硬化物之下包層(後述之第1態樣)。
製作將光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板而成的上包層用感光性薄膜，可做出屬其硬化物之上包層(後述之第2態樣)。
製作將光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板而成的芯用感光性薄膜，可做出屬其硬化物之芯(後述之第3態樣)。
>第1態樣>
接下來，參照圖1A~圖1D說明藉由光波導用環氧樹脂感光性組成物依序調製出下包層用感光性薄膜及下包層後並接著形成光波導的第1態樣。
如圖1A所示，首先準備基板10。
基板10具有平板形狀(片狀或薄膜狀)，具體上是具有預定厚度，並順著與厚度方向正交之方向(面方向)延長而具有平坦的一面15及另一面。
基板10之材料可舉如聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯、譬如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴、譬如聚醯亞胺等聚合物。另，基板10之材料亦可舉如不鏽鋼、鐵、銅等金屬，亦可舉如玻璃等。基板10之厚度並無特別限定，例如為1μm以上，宜為10μm以上，且例如為10000μm以下，宜為1000μm以下。
如圖1B所示，接著將光波導用環氧樹脂感光性組成物(宜為清漆)用公知的塗佈裝置(灑施器等)塗佈於基板10之一面15的整面上。
再來，光波導用環氧樹脂感光性組成物若為清漆，便藉由加熱乾燥去除有機溶劑。加熱溫度譬如為80℃以上且宜為100℃以上，並且譬如為150℃以下。加熱時間譬如為1分鐘以上，並且譬如為60分鐘以下。
藉此，可於基板10之一面15形成(製作)由光波導用環氧樹脂感光性組成物形成之作為光波導用感光性薄膜一例的下包層用感光性薄膜12。
下包層用感光性薄膜12具有順著光波導1(後述)中之光的傳輸方向(圖1A~圖1D中之紙面的深度方向)延長的薄膜形狀，而具有於厚度方向上相對向之平坦的一面及平坦的另一面(2個主面)。另，該下包層用感光性薄膜12係用以藉光加工製作下包層2(參照圖1C)的感光性薄膜，為下包層2之前驅物薄膜。
如以圖1B之虛線及箭頭所示，其後透過光罩25對下包層用感光性薄膜12照射紫外線。
光罩25具有圖案，該圖案具有與下包層2對應之透射部26與可遮蔽紫外線之遮光部27。
藉由透過上述光罩25對下包層用感光性薄膜12照射紫外線，紫外線會穿透透射部26而使下包層用感光性薄膜12中與下包層2對應的部分曝光(感光)。
紫外線之照射量譬如為10mJ/cm2
以上且宜為100mJ/cm2
以上，譬如為20000mJ/cm2
以下且宜為10000mJ/cm2
以下。
其後，根據需求實施曝光後加熱。曝光後加熱之溫度譬如為70℃以上且宜為90℃以上，譬如為250℃以下且宜為150℃以下。曝光後加熱之時間譬如為10秒以上且宜為5分鐘以上，譬如為2小時以下且宜為1小時以下。
藉此，可使下包層用感光性薄膜12中之上述部分硬化(完全硬化)而形成下包層2的潛像24(虛線)。另，下包層用感光性薄膜12中之未曝光部分、亦即在下包層用感光性薄膜12中與遮光部27相對向的部分不會進行硬化。
如圖1C所示，其後藉由顯像去除下包層用感光性薄膜12中之未曝光部分。藉此，可將下包層用感光性薄膜12圖案化，而於基板10之一面15上形成屬其硬化體之下包層2。
下包層2之折射率譬如為1.560以下且宜為1.554以下。下包層2之厚度譬如為20μm以上，且譬如為4000μm以下。
如圖1D所示，其後藉由公知方法於下包層2之一面形成芯3及上包層4。芯3係以預定圖案形成於下包層2之一面上。芯3之折射率大於下包層3之折射率及上包層4之折射率(後述)。具體上，芯3之折射率譬如為1.575以上且宜為1.580以上。芯3之厚度譬如為10μm以上且2000μm以下。
上包層4係以被覆芯3之側面(在與光的傳輸方向及厚度方向呈正交之寬度方向上相對向的兩側面)及一面的方式而配置在下包層2之一面。上包層4之折射率低於芯3之折射率，且宜與下包層2之折射率相同。上包層4之厚度與下包層2之厚度相同。
芯3及上包層4之材料可舉如公知的光波導用(感光性)材料。
藉此製造具備下包層2、芯3及上包層4且下包層2與基板10之一面15相接觸的光波導1。另，該光波導1為帶狀光波導。光波導1之厚度譬如為40μm以上，且譬如為8000μm以下。
而且，將該光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板10而成的下包層用感光性薄膜12(光波導用感光性薄膜之一例)的硬化體、即下包層2(光波導之一例)，對基板10的密著性優異。
所以，具備該下包層2之光波導1的可靠性優異。
(第1態樣之變形例)
在第1態樣之變形例中，芯3及/或上包層4之材料亦可為本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物。在變形例中可發揮與第1態樣同樣的作用效果。
>第2態樣>
在第2態樣中，針對與第1態樣及其變形例相同之構件及步驟賦予相同參照符號，並省略其詳細說明。而且，第2態樣除特別記述以外，可發揮與第1態樣及其變形例同樣的作用效果。更可將第1態樣、第2態樣及其變形例適當組合。
接下來，參照圖2A~圖2C說明藉由光波導用環氧樹脂感光性組成物依序調製出上包層用感光性薄膜及上包層後並接著形成光波導的第2態樣。
如圖2A所示，首先準備基板10，接著由公知的光波導用(感光性)材料藉由公知方法依序形成下包層2及芯3。
如圖2B所示，接下來將光波導用環氧樹脂感光性組成物(宜為清漆)塗佈於基板10之一面15、下包層2之側面及一面、與芯3之側面及一面上。
再來，光波導用環氧樹脂感光性組成物若為清漆，便藉由加熱乾燥去除有機溶劑。
藉此，可於基板10之一面15、下包層2之側面及一面、與芯3之側面及一面形成(製作)由光波導用環氧樹脂感光性組成物形成之作為光波導用感光性薄膜一例的上包層用感光性薄膜14。
上包層用感光性薄膜14具有順著光波導1中之光的傳輸方向(圖2A~圖2C之紙面的深度方向)延長的薄膜形狀，而具有於厚度方向上相對向之平坦的一面及另一面(2個主面)。另，該上包層用感光性薄膜14係用以藉光加工形成上包層4的感光性薄膜，為上包層4之前驅物薄膜。上包層用感光性薄膜14之另一面的寬度方向兩端部會與在透光性基材薄膜1中從下包層2露出之一面15接觸。
接著，如圖2B之虛線及箭頭所示，透過光罩25對上包層用感光性薄膜14照射紫外線。透射部26具有與上包層4(參照圖2C)對應之圖案。
藉由透過上述光罩25對上包層用感光性薄膜14照射紫外線，紫外線會穿透透射部26而使上包層用感光性薄膜14中與上包層4對應的部分曝光(感光)。
藉此，可使上包層用感光性薄膜14中之上述部分硬化而形成上包層4的潛像24(虛線)。其後實施曝光後加熱，使上包層用感光性薄膜14中之上述部分硬化(完全硬化)。
如圖2C所示，其後藉由顯像去除未曝光部分(上包層4的周圍部分)。藉此，可將上包層用感光性薄膜14圖案化，而於基板10之一面15、下包層2之側面及一面與芯3之側面及一面上形成屬其硬化體之上包層4。
藉此製造具備下包層2、芯3及上包層4且上包層4之寬度方向兩端部與基板10之一面15相接觸的光波導1。
而且，將該光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板10而成的上包層用感光性薄膜14(光波導用感光性薄膜之一例)的硬化體、即上包層4(光波導之一例)，對基板10之一面15的密著性優異。
所以，具備該上包層4之光波導1的可靠性優異。
(第2態樣之變形例)
在第2態樣之變形例中，下包層2及/或芯3之材料亦可為本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物。在變形例中可發揮與第2態樣同樣的作用效果。
理想係下包層2及上包層4之材料為本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物。根據該配方，下包層2及上包層4與基板10之一面15相接觸，因此具備該等之光波導1的可靠性更為優異。
>第3態樣>
在第3態樣中，針對與第1態樣、第2態樣及其等變形例相同之構件及步驟賦予相同參照符號，並省略其詳細說明。而且，第3態樣除特別記述以外，可發揮與第1態樣、第2態樣及其等變形例同樣的作用效果。更可將第1態樣~第3態樣及其等變形例適當組合。
接下來，參照圖3A~圖3D說明藉由光波導用環氧樹脂感光性組成物依序調製出芯用感光性薄膜及芯並接著形成光波導的第3態樣。
如圖3A所示，首先準備基板10，接著由公知的光波導用(感光性)材料藉由公知方法形成下包層2。
如圖3B所示，接下來將光波導用環氧樹脂感光性組成物(宜為清漆)塗佈於基板10之一面15、與下包層2之側面及一面上。
再來，光波導用環氧樹脂感光性組成物若為清漆，便藉由加熱乾燥去除有機溶劑。
藉此，可於基板10之一面15、與下包層2之側面及一面形成(製作)由光波導用環氧樹脂感光性組成物形成之作為光波導用感光性薄膜一例的芯用感光性薄膜13。
芯用感光性薄膜13具有順著光波導1中之光的傳輸方向(圖3A~圖3D中之紙面的深度方向)延長的薄膜形狀，而具有於厚度方向上相對向之一面及另一面(2個主面)。另，該芯用感光性薄膜13係用以藉光加工做成芯3的感光性薄膜，為芯3之前驅物薄膜。芯用感光性薄膜13之另一面的一部分會與在透光性基材薄膜1中從下包層2露出之一面15接觸。
接著，如圖3B之虛線及箭頭所示，透過光罩25對芯用感光性薄膜13照射紫外線。透射部26具有與芯3對應之圖案。另，芯3包含僅形成於下包層2之一面的第1芯31(後述)及橫跨形成於上包層4之一面及側面與基板10之一面15的第2芯32(後述)。
藉由透過上述光罩25對芯用感光性薄膜13照射紫外線，紫外線會穿透透射部26而使芯用感光性薄膜13中與芯3(後述第1芯31及第2芯32)對應的部分曝光(感光)。
藉此，上述部分中之光波導用環氧樹脂感光性組成物會硬化，而以潛像24(虛線)形成屬光波導用環氧樹脂感光性組成物之硬化體的芯3。其後實施曝光後加熱，使芯用感光性薄膜13中之上述部分硬化(完全硬化)。
如圖3C所示，其後藉由顯像去除未曝光部分(上包層4的周圍部分)。即，從芯用感光性薄膜13將芯3圖案化。
藉此，可形成(圖案化)包含第1芯31及第2芯32的芯3。
第1芯31係形成於寬度方向上之下包層2的中間部之一面。
第2芯32係在寬度方向上與第1芯31相互隔有間隔而配置。第2芯32係和下包層2中之寬度方向兩端部之一面及側面、與基板10之一面15接續而形成。第2芯32譬如具有剖視Z字形狀。第2芯32之寬度方向外側部分的厚度方向另一面與基板10之一面15相接觸。
如圖3D所示，其後以被覆下包層2及芯3的方式於基板10之一面15上由公知的材料形成上包層4。
藉此製造具備下包層2、芯3(第1芯31及第2芯32)與上包層4且第2芯32與基板10之一面15相接觸的光波導1。
而且，將該光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板10而成的芯用感光性薄膜13(光波導用感光性薄膜之一例)的硬化體、即芯3(具體上為第2芯32)(光波導之一例)，對基板10的密著性優異。
所以，該芯3的可靠性優異。
>第3態樣之變形例>
在第3態樣之變形例中，下包層2及/或上包層4之材料亦可為本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物。在變形例中可發揮與第3態樣同樣的作用效果。
理想係下包層2、芯3及上包層4之材料為本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物。
根據該配方，下包層2、芯3及上包層4與基板10之一面15相接觸，因此具備該等之光波導1的可靠性相當優異。
>光電混合基板>
接下來，參照圖4~圖6A說明本發明之光電混合基板一實施形態。
如圖4A~圖6所示，光電混合基板7具有順著光之傳輸方向延伸的略平板形狀。光電混合基板7朝厚度方向一側依序具備作為基板之一例的電路基板8與光波導1。
如圖5所示，電氣電路基板8具備金屬支撐層9、基底絕緣層16、導體層17與覆蓋絕緣層18，且宜僅由其等構成。
金屬支撐層9係補強導體層17的補強層。金屬支撐層9在電氣電路基板8中係設定在傳輸方向之一端部。金屬支撐層9之材料可舉如不鏽鋼等金屬。金屬支撐層9具有與後述多個(3個)芯3對應的多個(3個)開口部19。開口部19於厚度方向貫通金屬支撐層9。
基底絕緣層16係使金屬支撐層9與導體層17絕緣的絕緣層，在電路基板8之厚度方向上位於金屬支撐層9與導體層17之間。具體上，基底絕緣層16係配置在金屬支撐層9之厚度方向的另一面。基底絕緣層16伸長涵蓋電氣電路基板8整體。基底絕緣層16之外形形狀譬如與光電混合基板7之外形形狀相同。基底絕緣層16之材料可舉如聚醯亞胺等樹脂。
導體層17係在外部電路基板(未圖示)及光元件(未圖示)間傳輸電氣(電氣訊號)的訊號層。導體層17係配置在基底絕緣層16之厚度方向的另一面。導體層17在電路基板8中係設在傳輸方向之一端部。導體層17之材料可舉如銅等導體。
如圖4及圖5所示，導體層17具有圖案形狀，且該圖案形狀具有第1端子20、第2端子22及將第1端子20與第2端子22電連接之配線21。第1端子20係於後述的多個芯3之各芯3分別設有2個(1對)。第2端子22則是設置多個以個別對應多個第1端子20，並利用配線21與各第1端子20電連接。
覆蓋絕緣層18係以被覆配線21並使第1端子20及第2端子22露出的方式配置在基底絕緣層16的厚度方向另一面。覆蓋絕緣層18之材料可舉如聚醯亞胺等樹脂。
如圖4及圖6A所示，光波導1可舉如第1態樣中所例示之帶狀光波導，其具備上述之下包層2、芯3及上包層4。
下包層2是配置在金屬支撐層9之厚度方向一面上、與在基底絕緣層16中從金屬支撐層9露出之厚度方向一面上。芯3則是多個(3個)整列配置於寬度方向上且彼此隔有間隔。
另，芯3具有鏡面23。鏡面23係芯3被切割開口而形成，並且譬如相對於芯3之伸長方向構成45度角的斜面。鏡面23於厚度方向投影時，會位在金屬支撐層9之開口部19內。
如圖6B所示，為了製造該光電混合基板7，首先製作電路基板8，然後於電路基板8之厚度方向一面製作(加工)光波導1。
為了製作光波導1，首先將光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於電路基板8之厚度方向一面的整面。藉此於電路基板8之厚度方向一面形成下包層用感光性薄膜12(虛線)。
然後，透過未圖示之光罩，使下包層用感光性薄膜12曝光，接著進行曝光後加熱及顯像(圖案化)，藉此形成具有上述圖案的下包層12(實線)。
如圖6A所示，其後藉由公知方法於下包層2之一面形成芯3及上包層4，並且如圖5所示，其後於芯3形成鏡面23。
另，其後根據需求如圖6A之虛線所示，沿著傳輸方向去除(切出開口)電路基板8之寬度方向兩端部5，使光波導1之寬度方向兩端緣從光電混合基板7露出。
而且，由於該光電混合基板7具備相當於第1態樣之光波導1，因此對下包層2之電路基板8之一面的密著力相當優異。
所以，該光電混合基板7具備上述電路基板8，故可靠性優異。
>一實施形態之變形例>
在上述係於電路基板8之一面製作相當於第1態樣的光波導1，譬如亦可於電路基板8之一面製作相當於第2態樣或第3態樣的光波導1，來製造光電混合基板7。該變形例可發揮與一實施形態同樣的作用效果。
另，作為設置光波導1之基板一例是例示了電路基板8，惟亦可為電路基板8以外之基板，譬如不具電路之基板(上述之基板10)。
實施例
以下列出實施例及比較例，進一步具體說明本發明。另，本發明不受任何實施例及比較例限定。又，以下記述中所用摻混比率(比例)、物性值、參數等的具體數值，皆可替代與上述「用以實施發明之形態」中所述與該等相對應之摻混比率(比例)、物性值、參數等所記載的上限(定義為「以下」、「小於」之數值)或下限(定義為「以上」、「超過」之數值)。
以下詳述各實施例及各比較例之成分。
加氫型脂環式環氧樹脂：式(3)所示。固體狀。環氧當量540g/eq。
[化學式12]
(式中，n為1。)
VG3101L：下述式(7)所示固體狀的芳香族三環氧丙基醚，軟化點60℃，環氧當量205~215g/eq(Printec Co.製)
[化學式13]
EHPE3150：下述式(8)所示脂環族聚環氧丙基醚，軟化點70~90℃，環氧當量170~190g/eq(Daicel Co.製)
[化學式14]
YX7180BH40：半固體狀的2官能環氧樹脂之40質量%環己酮及甲基乙基酮(1/1)溶液(Mitsubishi Chemical Co.製)
jER-1002：固體狀的2官能環氧樹脂(雙酚A型，環氧當量600~700g/eq)(Mitsubishi Chemical Co.製)
EXA4816：液狀的2官能環氧樹脂(雙酚型環氧樹脂，軟化點78℃，環氧當量403g/eq)(DIC公司製)
OGSOL PG100：固體狀的2官能茀型環氧樹脂(Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.製)
KBM403：環氧系矽烷耦合劑(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製)
CPI-101A：光陽離子聚合引發劑(三苯基鋶六氟銻酸鹽)(新日本理化公司製)
RIKACID MH700：加熱型環氧樹脂硬化劑(4-甲基六氫酞酸酐/六氫酞酸酐)(質量比=70/30)
實施例1~5及7、比較例1
在遮光條件下，將表1所示各摻混成分依照其摻混配方同時摻混，並同時在110℃下加熱使其溶解。另，針對YX7180BH40，係進行摻混使其固體成分量成為如表1中記載之量。
其後冷卻至室溫(25℃)，使用直徑1.0μm之膜濾器進行加熱加壓過濾來製作清漆。
>製作試樣>
如圖1B所示，於由不鏽鋼所構成之基板10之一面15的整面使用灑施器塗佈清漆調製出塗膜，接著在130℃下將塗膜加熱10分鐘使其乾燥(去除有機溶劑)而形成厚度50μm之感光性薄膜。
如圖1B之虛線所示，接著於感光性薄膜之厚度方向一側配置具有具寬3mm×長40mm之矩形圖案之透射部26及位於其周圍之遮光部27的光罩25，以UV照射機[高壓水銀燈，全光線(無帶通濾波器)]在4000mJ/cm2
(波長365nm累積)下進行曝光(感光)。藉此形成後述之下包層試樣的潛像24。
接著，在140℃下實施10分鐘曝光後後加熱，然後以顯像液(γ-丁內酯)顯像3分鐘。
如圖1C所示，藉此於基板10之一面15製作出矩形狀且大小為寬3mm×長40mm的下包層試樣。
實施例6
除了將顯像後所得試樣做成芯試樣以外，以與實施例1同樣方式處理。
比較例2
以與實施例1同樣方式嘗試製作下包層試樣。
但，經由塗膜之乾燥加熱，卻進行熱硬化。其後，即使實施光加工，也未形成潛像，其後藉由曝光後加熱於基板10之一面15的整面形成了下包層試樣。亦即，該下包層試樣不具有大小為寬3mm×長40mm的矩形圖案。
評估
評估下述項目。茲將結果列於表1。
>剝離試驗(密著性評估)＞
將實施例1~7及比較例1的各試樣(下包層試樣、芯試樣)在90度且速度10mm/分鐘下從基板10之一面15剝離來測定剝離強度。並以下述基準評估剝離強度。
〇：剝離強度為500mN/cm以上
△：剝離強度為200mN/cm以上且小於500mN/cm
×：剝離強度小於200mN/cm
>光加工之圖案化性>
依下述基準評估光加工之感光性薄膜的圖案化性。
○：可以與光罩25之透射部26相同的圖案製作試樣。
×：無法以與光罩25之透射部26相同的圖案製作試樣。
[表1]
另，上述發明雖提供作為本發明例示之實施形態，但僅為例示，不得做限定解釋。對於該技術領域之熟知此項技藝人士再明確不過的本發明變形例亦包含在後述申請專利範圍內。
產業上之可利用性
光波導用環氧樹脂感光性組成物可用於製造光波導。
1:光波導
2:下包層(包覆層一例)
3:芯
4:上包層
5:端部
7:光電混合基板
8:電路基板
9:金屬支撐層
10:基板
12:下包層用感光性薄膜(光波導用感光性薄膜一例)
13:芯用感光性薄膜(光波導用感光性薄膜一例)
14:上包層用感光性薄膜(光波導用感光性薄膜一例)
15:一面
16:基底絕緣層
17:導體層
18:覆蓋絕緣層
19:開口部
20:第1端子
21:配線
22:第2端子
23:鏡面
24:潛像
25:光罩
26:透射部
27:遮光部
31:第1芯
32:第2芯
圖1中，圖1A~圖1D係由本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物形成光波導的第1態樣；圖1A表示準備基板的步驟，圖1B表示將光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板上，而形成下包層用感光性薄膜並進行曝光的步驟；圖1C表示使下包層用感光性薄膜顯像而形成下包層的步驟；圖1D表示形成芯及上包層而形成光波導的步驟。
圖2中，圖2A~圖2C係由本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物形成光波導的第2態樣；圖2A表示於基板形成下包層及芯的步驟；圖2B表示將光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板、下包層及芯，而形成上包層用感光性薄膜並使其曝光的步驟；圖2C表示接著使上包層用感光性薄膜顯像，形成上包層而形成光波導的步驟。
圖3中，圖3A~圖3D係由本發明之光波導用環氧樹脂感光性組成物形成光波導的第3態樣，圖3A表示於基板形成下包層的步驟；圖3B表示將光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板及下包層，而形成芯用感光性薄膜並使其曝光的步驟；圖3C表示使芯用感光性薄膜顯像而形成芯的步驟；圖3D表示形成上包層而形成光波導的步驟。
圖4表示本發明之光電混合基板一實施形態的俯視圖。
圖5表示沿圖4之A-A線的側視截面圖。
圖6中，圖6A及圖6B係說明本發明之光電混合基板一實施形態及其製造方法的正面截面圖；圖6A係沿圖4之B-B線的光電混合基板；圖6B係說明圖6A所示光電混合基板之製造方法的圖式。
1:光波導
2:下包層
3:芯
4:上包層
10:基板
12:下包層用感光性薄膜
15:一面
24:潛像
25:光罩
26:透射部
27:遮光部
Claims (7)
- 一種光波導用環氧樹脂感光性組成物，特徵在於：其係用以塗佈於基板上並藉由光加工行圖案化而形成光波導者，並且含有下述式(1)所示加氫型脂環式環氧樹脂，且還含有具有3個以上環氧基之多官能環氧樹脂及光陽離子聚合引發劑；相對於前述加氫型脂環式環氧樹脂100質量份之固體成分，前述多官能環氧樹脂之含有比率為200質量份以下；
- 如請求項1之光波導用環氧樹脂感光性組成物，其中前述加氫型脂環式環氧樹脂係以下述式(3)表示；
- 如請求項1或2之光波導用環氧樹脂感光性組成物，其係用以形成前述光波導所含之包覆層。
- 如請求項1或2之光波導用環氧樹脂感 光性組成物，其係用以形成前述光波導所含之芯。
- 一種光波導用感光性薄膜，特徵在於：其係將如請求項1至4中任一項之光波導用環氧樹脂感光性組成物塗佈於基板上而成。
- 一種光波導，特徵在於其為如請求項5之光波導用感光性薄膜的硬化體。
- 一種光電混合基板，特徵在於其具備：電路基板；及如請求項6之光波導。
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|---|---|---|---|---|
| US20150285995A1 (en) | 2014-04-08 | 2015-10-08 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Optical waveguide device and method of manufacturing the same |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150285995A1 (en) | 2014-04-08 | 2015-10-08 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Optical waveguide device and method of manufacturing the same |
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