WO2006003990A1 - 光導波路用感光性樹脂組成物及びその硬化物からなる光導波路 - Google Patents

光導波路用感光性樹脂組成物及びその硬化物からなる光導波路 Download PDF

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WO2006003990A1
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epoxy
optical waveguide
resin composition
photosensitive resin
group
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PCT/JP2005/012076
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Koji Nakayama
Yoshihiro Kawada
Chie Umeyama
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Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • Optical waveguide made of photosensitive resin composition for optical waveguide and cured product thereof
  • the present invention relates to a photosensitive resin composition containing a condensate of an epoxy-containing alkyltrialkoxysilane or a condensate thereof with another hydrocarbon trialkoxysilane and a novel use of the cured product.
  • Photosensitive resin composition for use as a material such as an optical waveguide for an optoelectronic substrate, an optical waveguide formed from a cured layer obtained by irradiating active energy rays, and an electrical component using the optical waveguide, etc.
  • an optoelectronic substrate in which a part of the connection between each element is replaced with an optical waveguide.
  • An optical waveguide is a special electronic component that confines light by creating a portion with a slightly higher refractive index than the surroundings on the surface of the substrate or just below the substrate surface, and combines or demultiplexes the light and switches it.
  • Specific examples of components include optical multiplexing circuits, frequency filters, optical switches, and optical interconnection components that are useful in the fields of communication and optical information processing.
  • the former is also suitable for high-speed operation due to reasons such as easy waveguide control and device miniaturization and high optical power density. Therefore, especially in the advanced computer communication field It has begun to be put into practical use widely.
  • the latter is suitable for mass production and is easy to handle because it is easy to handle, etc., and it is easy to reduce costs. It is attracting attention as the demand for high-speed signal wiring by light in offices and general homes is increasing. .
  • the optical waveguides used in conventional substrates are also made of materials such as quartz and fluorinated polyimide.
  • a flame deposition method exceeding 1000 ° C must be used to form the optical waveguide, and in the latter case, around 300 ° C in order to imidize the precursor fluorinated polyamic acid.
  • Reasonable power, such as poor workability, and so on become expensive and can be used in consumer information processing terminals.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 propose a material using a fluorinated epoxy compound.
  • Patent Document 3 proposes a photosensitive resin composition containing a silicone oligomer containing an epoxy group and an optical waveguide made of a cured product thereof.
  • Patent Document 4 describes a novel epoxy group-containing silicon compound and a thermosetting resin composition containing the same.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-159630
  • Patent Document 2 JP-A-8-327842
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-180643
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-43696
  • an optical waveguide excellent in transparency, adhesion, solder heat resistance, chemical resistance, and resistance to scratching can be easily formed by a photolithographic method and processed. It is to provide an optical waveguide material excellent in workability and to provide an optical waveguide using the same.
  • a photosensitive resin composition for an optical waveguide containing a condensate of rutrialkoxysilane or a condensate of said epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and hydrocarbon trialkoxysilane and a photopolymerization initiator more preferably the following specific
  • a photosensitive resin comprising an epoxy compound comprising a condensate of a compound of the structure (la), or an epoxy compound having a condensate power of the compounds (la) and (lb) and a photopolymerization initiator.
  • the present inventors have found that a composition and a cured product thereof can solve the above problems.
  • the present invention relates to the following (1) to (11).
  • An epoxy compound obtained by condensing epoxy-containing alkyltrialkoxysilanes represented by the following general formula (la), or the epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and the following general formula (lb) An epoxy compound obtained by condensing the substituted trialkoxysilane, and a photosensitive resin composition for an optical waveguide containing a photothion polymerization initiator,
  • Rla represents an epoxy-containing alkyl group
  • R2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R lb represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group, or an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms
  • R 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R la is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms substituted with a dalicidoxy group or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a cycloalkyl group having 5 to 8 carbon atoms having an epoxy group.
  • the epoxy compound is an epoxy compound obtained by condensing an epoxy-containing alkyltrialkoxysilane represented by the general formula (la) and a substituted trialkoxysilane represented by the general formula (lb).
  • the photosensitive resin composition for an optical waveguide according to any one of (1) to (3) above.
  • An optical waveguide comprising a cured product layer obtained by irradiating the photosensitive resin composition for an optical waveguide according to any one of (1) to (5) with an active energy ray.
  • a light guide comprising a condensate of an epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and at least one epoxy compound selected from the group consisting of a condensate of the epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and a hydrocarbon trialkoxysilane and a photopolymerization initiator
  • a photosensitive resin composition for a waveguide comprising a condensate of an epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and at least one epoxy compound selected from the group consisting of a condensate of the epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and a hydrocarbon trialkoxysilane and a photopolymerization initiator
  • Group power consisting of condensate of epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and condensate of epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and hydrocarbon trialkoxysilane is also selected Contains at least one epoxy compound and photopolymerization initiator Use for optical waveguide of photosensitive resin composition.
  • the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention can easily form a pattern using a photolithography method. Further, the obtained cured product is extremely transparent and excellent in adhesion, solder heat resistance, chemical resistance, and resistance to scratching, and sufficiently satisfies the high performance required for the optical waveguide. Therefore, the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention is extremely excellent as a material for forming an optical waveguide.
  • the alkyl group itself is an epoxyalkyl group having an epoxy group, such as a glycidyl group, or an alkyl group substituted with a group having an epoxy group such as a glycidoxy group Any deviation may be acceptable.
  • the alkyl group is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group of about C1 to C15, and any of a chain, a 5- to 8-membered ring, or a chain alkyl having the cyclic alkyl may be used. Good.
  • the substituent containing an epoxy group is preferably a glycidoxy group.
  • alkyl group having epoxy examples include glycidyl group and C1-C7 alkyl substituted with C5-C8 cyclic alkyl having epoxy group (epoxy C5-C8 cycloalkyl).
  • alkoxy group examples include C1-C10 alkoxy groups, which may contain a substituent without hindering reactions such as phenol.
  • the epoxy-containing alkyltrialkoxysilane is represented by the general formula (la)
  • R la represents an epoxy-containing alkyl group
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • the hydrocarbon residue in the hydrocarbon trialkoxysilane that condenses with the epoxy-containing alkyltrialkoxysilane includes a hydrocarbon residue of about C1 to C15, preferably about C1 to C10, which is either aliphatic or aromatic. However, in the case of an aliphatic group, it may be substituted with an aromatic group such as a phenol group. In the case of an aromatic group, it may be substituted with a Cl to C4 aliphatic group or the like. .
  • the alkoxy group is the same as described above.
  • L the hydrocarbon trialkoxysilane is represented by the general formula (lb)
  • R lb represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group, or an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, and R 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention is a condensate of epoxy-containing alkyltrialkoxysilanes, preferably a condensate of silane compounds of formula (la) (la condensed epoxy compound). And a condensate of said epoxy-containing alkyltrialkoxysilane and hydrocarbon trialkoxysilane, preferably a condensate of a silane compound of formula (la) and a silane compound of formula (lb) (lalb condensed epoxy compound) Power At least one selected from the following (hereinafter also referred to simply as an epoxy compound) and a photopolymerization initiator, preferably a photopower thione polymerization initiator.
  • the refractive index of a condensed epoxy compound (la condensed epoxy compound or Z and lalb condensed epoxy compound) suitable for the above-described photosensitive resin composition for optical waveguides is usually 1.40 to L. 65 Within a range, preferably 1.43-1.63, more preferably 1.45-1.60, and in some cases 1.45-1.55.
  • the epoxy equivalent is ⁇ , especially IJ limit ⁇ No strength Normally 100g / eq to 800g / eq, preferably ⁇ 130 to 600gZeq, more preferably about 150 to 500gZeq.
  • 150-800g / eq 150-600g / eq ⁇ Preferred! / ⁇ .
  • R la in the general formula (la) is not particularly limited as long as it is an epoxy-containing alkyl group! /, But, for example, 13-glycidquichetyl group, ⁇ -glycidoxypropyl group, ⁇ - C1-C4 alkyl group substituted with glycidoxy group such as glycidoxybutyl group, glycidyl group, or 13 (3,4 epoxy cyclohexyl) ethyl group, ⁇ - (3,4 epoxy cyclohexyl) propyl group , ⁇ (3, 4 epoxycycloheptyl) ethyl group, ⁇ (3, 4 epoxycyclohexyl) propyl group, j8 (3,4-epoxycyclohexyl) butyl group, j8 (3,4-epoxycyclohexene) (Xyl) pentyl group and the like, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with glycid
  • Alkyl group or epoxy group It is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms substituted with a cycloalkyl group having 5 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms substituted with an epoxycyclohexyl group. Particularly preferred are j8-glycidoxychetyl group, ⁇ -glycidoxypropyl group, and j8 (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group.
  • R 2 in the formula (la) is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a tert-butyl group or the like having 1 to 4 carbon atoms.
  • examples thereof include an alkyl group, and a methyl group or an ethyl group is preferable from the viewpoint of compatibility and reactivity. Therefore, a preferable combination of R la and R 2 in the formula (la) is a combination of each preferable group.
  • Specific examples of the compound represented by the general formula (la) include
  • 13-glycidoxychetil trimethoxysilane 13- glycidchichetil trimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane , ⁇ ⁇ -glycidoxypropynoletriethoxysilane, j8 ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexenole) ethinoretrimethoxysilane or j8 (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane is preferred. (3,4-epoxycyclohexyl) tiltrimethoxysilane is more preferred.
  • R lb in the general formula (lb) includes methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nor group,
  • An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a ruthel group, an aryl group such as a phenol group, a tolyl group, or a naphthyl group, or a alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms such as a bur group or a probe group.
  • a phenyl or naphthyl group optionally substituted with C1-C4 alkyl is preferable, and a phenyl group is more preferable.
  • an aryl group more preferably a phenyl group is more preferable for obtaining a highly refractive cured product in which an alkyl group or a phenyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable! /.
  • R 3 in the general formula (lb) is an alkyl having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, or a tert-butyl group.
  • a methyl group or an ethyl group is preferable from the viewpoint of compatibility and reactivity.
  • the preferred combination of R lb and R 3 is the above, and the combination of groups is preferred! /.
  • Specific examples of the compound of the formula (lb) include methyltrimethoxysilane and methyltriethoxysila. , Methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, isopropyltri Examples include alkyltrialkoxysilanes such as methoxysilane, isopropyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, and decyltriethoxysilane; aryltrialkoxysilanes such as phenyltrimethoxysilane and felt-triethoxysilane.
  • methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenoltriethoxysilane, etc. preferable.
  • the epoxy compound contained in the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention condenses compounds of the general formula (la), or a compound of the general formula (la) and the general formula It can be obtained by condensing the compound (lb). At this time, one or more of the above-mentioned compounds may be used from the above compounds.
  • the lalb condensed epoxy compound can be used by changing the compounding ratio of the compound of formula (la) and the compound of formula (lb) so that the compatibility of the composition, the refractive index of the cured product, the core material or the clad material Adhesiveness or adhesiveness can be controlled, so it can be used as a core material or a clad material simply by changing the compounding ratio of the compound of formula (la) and the compound of formula (lb) Is possible and preferred.
  • the ratio of the compound of the general formula (lb) is 99 to 1 mol%, preferably 95 to 1 mol%, based on the total of the compounds of the general formula (la) and the general formula (lb).
  • the balance is the compound of the general formula (la).
  • the compound of the general formula (lb) is preferably used in an amount of 30 mol% or more, more preferably 40 mol% or more and up to 100 mol%.
  • the balance is the compound of general formula (lb)
  • the condensation of the compound of the general formula (la) can be carried out according to the method described in Patent Document 4 or in accordance therewith.
  • the compound of general formula (la) can be reacted with water and, optionally, in the presence or absence of alkali and a solvent, preferably in the presence, preferably under heating, more preferably under reflux.
  • Condensation of the compounds of the general formula (la) and the general formula (lb) can be basically performed in the same manner.
  • the amount of water added is preferably 0.1 to 1.5 molar equivalents, particularly preferably 0.2 to 1.2 molar equivalents per mole of alkoxy groups in the entire reaction system. It is preferable to add the alkali and water added dropwise while reacting.
  • the catalyst is not particularly limited as long as it is a conventionally known catalyst that promotes condensation of alkoxysilanes, but sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, hydroxide cesium, sodium carbonate, potassium carbonate
  • Inorganic bases such as sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate; organic bases such as ammonia, triethylamine, diethylenetriamine, n-butylamine, dimethylaminoethanol, triethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide
  • Metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, norium, strontium, zinc, aluminum, titanium, connort, germanium, tin, lead, antimony, arsenic, cerium, boron, cadmium, manganese, and these Oxide, organic acid salt Halides, organometallic compounds or alkoxides can that you use. Of these, inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, hydro
  • the addition amount is preferably 0.001 to 7.5% by weight based on the total weight of the compound of the general formula (la) or the compounds of the general formulas (la) and (lb). More preferably 0.01 to 5% by weight.
  • the reaction temperature in this condensation reaction is usually 20 to 160 ° C, preferably 40 to 140 ° C, depending on the presence or absence of the catalyst and its amount.
  • the reaction time is usually 1 to 12 hours.
  • the condensation reaction can be carried out without a solvent or in a solvent.
  • the solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the compound of the general formula (la) or Z and (lb).
  • examples of such a solvent include aprotic polar solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, and tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; and aromatic carbonization such as toluene and xylene. Hydrogen is mentioned. Aprotic polar solvents and ketones are preferred.
  • the molecular weight of the epoxy compound contained in the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention is preferably 400 to 50,000 power, more preferably 750 to 30,000 power in weight average molecular weight! Most commonly, the weight average molecular weight is about 1,000 to 10,000 or 1,000 to 5,000. When the weight average molecular weight is less than 400, the heat resistance is slightly inferior, and when it is more than 50000, the compatibility of the composition is decreased, the viscosity is increased, and the physical properties of the composition are decreased.
  • the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention contains the epoxy compound and a photopolymerization initiator, preferably a photopower thione polymerization initiator, as essential components.
  • the content of the epoxy compound is preferably 99.5 to 80 parts by weight (hereinafter, unless otherwise specified, parts are parts by weight) when the solid content of the composition is 100 parts by weight. 3 to 85 parts.
  • the solvent is 0 to LO part with respect to 100 parts of solid content.
  • the photo-power thione polymerization initiator contained in the photosensitive resin composition of the present invention includes Bronsted acid or the like by irradiation with active energy rays such as visible light rays, ultraviolet rays, X-rays, and electron beams. Any substance that can generate a Lewis acid and initiate an epoxy compound binding reaction can be used without particular limitation.
  • active energy rays such as visible light rays, ultraviolet rays, X-rays, and electron beams.
  • Any substance that can generate a Lewis acid and initiate an epoxy compound binding reaction can be used without particular limitation.
  • Examples of the photopower thione polymerization initiator include diazo-um salt, sulfo-um salt, and ododonium salt.
  • photopower thione polymerization initiator examples include benzene diazo-hexafluorofluoroantimonate, benzene diazo-hexhexafluorophosphate, benzene diazo-hexhexafluororeborate, trisphenol-noresnorefo.
  • photo-thion polymerization initiators are commercially available, such as Carad ⁇ M PCI-220, Carad TM PCI-620 (all manufactured by Nippon Kayaku), UVI-6990 (U- (Made by carnoid), Adekaoptomer TM SP-150, Adekaoptomer TM SP-170 (both manufactured by Asahi Denki Kogyo), CIT— 1370, CIT— 1682, CIP— 1866S, CIP— 2048S , CIP-2064S (all trade names; manufactured by Nippon Soda), DPI—101, DPI—102, DPI—103, DPI—105, MPI—103, MPI—105, 1—101, BBI—102, BBI— 103, BBI-105, TPS-101, TPS-102, TPS-103, TPS-105, MDS-103, MDS-105, DTS-102, DTS-103 (all trade names; manufactured by Midori Chemical) .
  • the amount of the photoactive thione polymerization initiator contained in the photosensitive resin composition of the present invention is particularly preferably 0.5 to 20 parts by weight when the solid content of the composition is 100 parts by weight. Preferably it is 0.7-15 weight part.
  • anthracene, 9,10 dimethoxyanthracene, 9,10 dipropoxyanthracene, 2 ethyl 9,10 dimethoxyanthracene, 2 ethyl as required.
  • Jetoxyanthracene 2 ethyl 9, 10 Dipropoxyanthracene, Fluorene, Pyrene, Stilbene, 4'12 Trobenzyl 1 9, 10 Dimethoxyanthracene 1 2-sulfonate, 4, 1-trobenzyl 1, 9, 10
  • Photopolymerization sensitizers such as ethoxyanthracene 2-sulfonate and 4,1-trobenzyl 19,10 dipropoxyanthracene 2-sulfonate may be used in combination.
  • the amount of these photopolymerization sensitizers used is 1 to 200% by weight, more preferably 5 to 150% by weight, based on the photopower thione polymerization initiator.
  • Epoxy resin other than the epoxy compound may be used in combination with the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention.
  • the epoxy resin used in combination is not particularly limited as long as it is usually used in electrical and electronic parts.
  • an epoxy resin obtained by glycidylation of a compound having two or more phenolic hydroxyl groups. Fats are mentioned.
  • bisphenols such as tetrabromobisphenol A, tetrabromobisphenol F, bisphenol A, tetramethylbisphenol F, bisphenol F, bisphenol S, and bisphenol K, biphenol, tetramethylbiphenol, etc.
  • Biphenols hydroquinone, methylhydroquinone, dimethylhydroquinone, trimethylhydroquinone, hydroquinones such as di-tert-butylhydroquinone, resorcinols such as resorcinol and methylresorcinol, catechols such as catechol and methylcatechol, dihydroxynaphthalene, dihydroxymethylnaphthalene Of dihydroxynaphthalenes such as dihydroxydimethylnaphthalene, phenols or naphthols with aldehydes , Condensates of phenols or naphthols with xylylene glycol, condensates of phenols with iso-propylacetophenone, reactants of phenols with dicyclopentagen, bismethoxymethyl biphenyl and naphthols Alternatively, a glycidyl cocoon condensate with phenols can be used.
  • epoxy resins can be produced by a commercially available method or by a known method. Furthermore, EHPE-3150, Celoxide TM 2021 (both trade names; manufactured by Daicel Engineering Co., Ltd.), etc. Heterocyclic epoxy resin such as hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, TEPIC, TEPIC-L, TEPIC-H, TEPIC-S (all trade names; manufactured by Nissan Chemical Industries) Can also be used.
  • the total amount of the epoxy resin used in the resin composition of the present invention may be 0 to 70%, preferably 0 to 60%.
  • the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention may contain a diluent as necessary.
  • the diluent is not particularly limited as long as it dissolves each component in the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention.
  • the amount used depends on the method for applying the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention. It is 1 to 95% by weight, preferably 5 to 90% by weight, based on the solid content of the composition.
  • the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention can be applied to various kinds of surface treatment agents, viscosity modifiers, plasticizers, stabilizers, coupling agents, leveling agents and the like as required.
  • Additives can be added. They are usually about 0 to 10% in the solid content of the composition.
  • the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention can be obtained by mixing the above-described components in any order and filtering as necessary.
  • An optical waveguide by a photolithography method using the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention can be produced, for example, as follows.
  • a resin composition for clad which becomes an under clad layer on an arbitrary substrate and has a refractive index smaller than that of the core layer.
  • the film is applied at a film thickness of 0.5 to 160 m by the above method, and the solvent is usually removed at a temperature of 50 to 130 ° C, preferably 60 to 120 ° C.
  • the resin composition for cladding is a photosensitive resin composition, irradiate active energy rays such as ultraviolet rays (usually 10 to: energy of about L0000mjZcm2) and heat-treat at 100 to 200 ° C as necessary. To cure.
  • a photosensitive resin composition for the core layer is applied onto this layer in the same manner as in the case of the undercladding layer, the solvent is removed, and then through a negative mask having a waveguide pattern. Irradiate with active energy rays such as ultraviolet rays (usually 10-: L0000miZcm2) to cure. After the unexposed part is removed by dissolution with a solvent, the pattern of the core layer part is formed by ultraviolet irradiation and heat treatment at 100 to 200 ° C as necessary.
  • active energy rays such as ultraviolet rays (usually 10-: L0000miZcm2)
  • Curing by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays can be performed by a method according to a method known per se.
  • active energy rays such as ultraviolet rays
  • low-pressure mercury lamp, high-pressure water Use UV generators such as silver lamps, ultra-high pressure mercury lamps, xenon lamps, UV light emitting lasers (excimer lasers, etc.)!
  • the thickness of the cured product layer is usually about 0.5 to 160 m, preferably 1 to about LOO / z m.
  • the solvent for dissolving and removing the unexposed part in (II) is not particularly limited as long as it can dissolve and remove the unexposed part.
  • Specific examples of the solvent that can be used include acetone, jetyl ketone, and cyclohexane.
  • Ketones such as xanone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; glyconole ethers such as ethylenglyconores-methinoreethenole Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, methyl solvate acetate, ethyl acetate sorb acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate; ⁇ -latatones such as butyrolatatane; methanol, ethanol, propano Le, alcohols such as butanol; dimethylformamide, dimethyl ⁇ Seth amide, tetrahydrofuran, Nyu- non protons polar solvents such as methylpyrrolidone. These can be used alone or in combination.
  • the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention contains a la condensed epoxy compound or a lalb condensed epoxy compound, optionally a mixture of both, and a light power thione polymerization initiator.
  • the refractive index can be freely controlled to some extent by changing the content ratio of both, so that both the core layer and the clad layer can be formed of the same material.
  • the composition of the present invention may be used in only one of the core layer and the clad layer, but when used in both, the optical waveguide is formed of the same kind of material as both layers and the adhesion between the layers is improved. Can be formed, which is preferable.
  • the refractive index of the cured product of the photosensitive resin composition of the present invention depends on the compound of the general formula (la) or the combination of the compounds of the general formula (la) and the general formula (lb) to be used. Absent. However, in the general formula (lb), when R lb is an aryl group as compared with a linear alkyl, the refractive index tends to increase. Accordingly, when both the core and the clad are formed using the photosensitive resin composition of the present invention, the same compound of the general formula (la) is preferably used in both cases.
  • a cured product of a composition containing a lalb-condensed epoxy compound using a compound of the formula (lb) in which R lb is an aryl group is used as a core, and a la-condensed epoxy compound or R lb is not an aryl group! It is preferable to use a cured product of a composition containing a lalb condensed epoxy compound using a compound of the formula (lb) as the cladding.
  • the photosensitive resin composition of the present invention is suitable for forming a waveguide, and the waveguide forming process is simplified by the composition. it can.
  • the cured product obtained by irradiation with active energy rays is excellent in transparency, and an optical waveguide with little optical transmission loss can be produced.
  • the obtained optical waveguide has excellent heat resistance! / Speak.
  • the article of the present invention is an electronic device having an optical waveguide as described above, and examples thereof include a computer, a mobile phone, a home appliance, a game device, a communication device, and the like, preferably a computer, a mobile phone, Communication equipment etc. are mentioned.
  • each physical property value in an Example was measured with the following method. Since the refractive index has a certain correlation between the refractive index of the cured product of the photosensitive resin composition and the refractive index of the synthesized resin itself, the refractive index of the cured product can be measured. Instead, the refractive index of the synthesized rosin was measured.
  • Epoxy equivalent Measured by a method according to JIS K-7236.
  • Refractive index of resin measured at 25 ° C with Abbe refractometer.
  • a reaction vessel was charged with 94.4 parts of ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane and 94.4 parts of methinoreisobutinoleketone, and the temperature was raised to 80 ° C. After the temperature increase, 0.18% by weight of 0.1% by weight aqueous potassium hydroxide solution was continuously added dropwise over 30 minutes. After completion of dripping, it is 5 o'clock at 80 ° C under reflux It was made to react between. After completion of the reaction, washing with water was repeated until the washing solution became neutral. Next, the solvent was removed under reduced pressure to obtain 66 parts of an epoxy compound (A-1).
  • the obtained compound had an epoxy equivalent of 171 gZeq, a weight average molecular weight of 2200, and a refractive index of rosin of 1.477.
  • the 1H-NMR (CDC13 solution) of this epoxy compound (A-1) confirms the methine peak of the epoxy ring (around 3.2 ppm), which also holds the epoxy ring! The disappearance of the peak (around 3.6 ppm) confirmed the absence of methoxy groups and condensation.
  • the obtained compound had an epoxy equivalent of 184 gZeq, a weight average molecular weight of 2500, and a refractive index of resin of 1.497.
  • the 1H-NMR (CDC13 solution) of this epoxy compound (A-2) confirms that the epoxy ring has a methine peak (around 3.2 ppm), and that the epoxy ring is retained. 3. Since the disappearance of 6 ppm), it was confirmed that the methoxy group disappeared and the product was condensed.
  • a reaction vessel was charged with 89 parts of y-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 26 parts of hexyltrimethoxysilane, and 115 parts of methylisobutyl ketone, and the temperature was raised to 80 ° C. After the temperature increase, 13.5 parts by weight of 0.1 wt% potassium hydroxide aqueous solution was continuously added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 80 ° C for 5 hours under reflux. After completion of the reaction, washing with water was repeated until the washing solution became neutral. Next, the solvent was removed under reduced pressure to obtain 80 parts of an epoxy compound (A-3).
  • the epoxy equivalent of the obtained compound was 216 gZeq, the weight average molecular weight was 3200, and the refractive index of rosin was 1.471.
  • 1H-NMR (CDC 13 solution) of this epoxy compound (A-3) confirms the methine peak of the epoxy ring (around 3.2 ppm). The peak (near 3.6 ppm) disappeared From this, it was confirmed that the methoxy group disappeared and it was condensed.
  • a reaction vessel was charged with 50 parts of y-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 50 parts of phenyltrimethoxysilane, and 100 parts of methylisobutylketone, and the temperature was raised to 80 ° C. After raising the temperature, 10.5 parts of a 0.1 wt% potassium hydroxide aqueous solution was continuously added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 80 ° C for 5 hours under reflux. After completion of the reaction, washing with water was repeated until the washing solution became neutral. Subsequently, the solvent was removed under reduced pressure to obtain 67 parts of an epoxy compound (A-4).
  • the epoxy equivalent of the obtained compound was 330 gZeq, the weight average molecular weight was 2500, and the refractive index of rosin was 1.506.
  • the 1H-NMR (CDC 13 solution) of the epoxy compound (A-4) confirms the epoxy ring methine peak (around 3.2 ppm). Since the peak (near 3.6 ppm) disappeared, it was confirmed that the methoxy group disappeared and the product was condensed.
  • the obtained compound had an epoxy equivalent of 322 gZeq, a weight average molecular weight of 2500, and a refractive index of resin of 1.514.
  • the 1H-NMR (CDC13 solution) of this epoxy compound (A-4) confirms the methine peak (around 3.2 ppm) of the epoxy ring. The ability to hold the epoxy ring and the methoxy group Since the peak (near 3.6 ppm) disappeared, it was confirmed that the methoxy group disappeared and the product was condensed.
  • each composition for a clad layer or core layer of the present invention was prepared at a blending ratio shown in Table 1.
  • Table 1 the unit represents “parts”.
  • Example 1 a Example 1 b
  • Example l c Example I d
  • Adekaobomer SP-170 Photopower thione polymerization initiator manufactured by Asahi Denki Kogyo Co., Ltd., Triphenyl-Hulhexafluoroantimonate
  • PGMEA Propylene glycol monomethyl ether acetate
  • the composition for the cladding layer (the claddings A to C) is applied onto a 5-inch silicon wafer by spin coating, and is applied on a hot plate having a surface temperature of 60 ° C. for 5 minutes on a hot plate having a surface temperature of 90 ° C.
  • a 15-minute pre-beta treatment was performed, followed by irradiation with 5000 miZcm2 of ultraviolet light, followed by heat-curing for 60 minutes in a hot air dryer at 150 ° C to create an undercladding layer with a thickness of 50 / zm.
  • the composition for the core layer (the cores A and B) was applied onto the prepared underclad layer by spin coating, the mask on which the waveguide pattern was drawn was brought into close contact, and an ultraviolet ray of 5000 mjZcm2 was irradiated. After that, it was soaked in propylene glycol monomethyl ether acetate for 1 minute to dissolve the unexposed part, washed with water, dried and then heat-cured with a hot air dryer at 150 ° C. for 60 minutes to obtain a pattern of the core layer part.
  • the entire surface of the resulting pattern was coated with the cladding layer composition, pre-treated for 5 minutes on a hot plate with a surface temperature of 60 ° C, and then on a hot plate with a surface temperature of 90 ° C for 15 minutes, followed by UV irradiation of 5000 mjZcm2. And was cured by heating for 60 minutes in a hot air dryer at 150 ° C. to form an overcladding layer having a thickness of 50 m, and an optical waveguide of the present invention was produced.
  • Evaluation of optical transmission loss of the waveguide was performed by the following method.
  • the created waveguide is cut to a length of 5 cm using a dicing saw, light having a wavelength of 850 nm is incident on the cut waveguide, and the intensity of the light emitted through the waveguide is measured. Then, while cutting this waveguide into 4cm and 3cm, the intensity of the emitted light is measured in the same way each time.
  • the light intensities of 5 cm, 4 cm, and 3 cm obtained in this way were plotted against the length of the waveguide, and the optical transmission loss was also determined for the linear inclination force (cutback method). The results are shown in Table 2.
  • the heat resistance of the waveguide was evaluated by the following method. After immersing the substrate on which the waveguide pattern was formed after the overcladding layer was placed in a 260 ° C solder bath for 20 seconds, the pattern shape was observed with a microscope. The case where there was no power was evaluated as ⁇ , the situation at the interface between the core layer and the clad layer was observed with a microscope, and the case where peeling or the like was observed at the interface was evaluated as X. The results are shown in Table 2.
  • the optical transmission loss of the waveguide obtained from the photosensitive resin composition for an optical waveguide of the present invention is !, the deviation is a practical level as a waveguide, and the shape of the waveguide is also evaluated in the heat resistance evaluation.
  • An optical waveguide excellent in heat resistance without change and peeling between the core layer and the clad layer and excellent adhesion between the core layer and the clad layer can be obtained.
  • the photosensitive resinous fiber composite of the present invention can easily form a notch for an optical waveguide using a photolithography method, and the cured product has high heat resistance and high transparency. Because of its excellent adhesion, it is useful as a resin composition for creating an optical waveguide for connecting optical components.

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Abstract

【課題】加工性、透明性、現像性、密着性、半田耐熱性等に優れた光導波路を与える感光性樹脂組成物が望まれている。 【解決手段】本発明はエポキシ含有アルキルトリアルコキシシランの縮合物及び該エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランと炭化水素トリアルコキシシランの縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種及び光重合開始剤を含有する光導波路用感光性樹脂組成物及びその硬化物からなる光導波路に関するもので、該感光性樹脂組成物はフォトリソグラフィー法を用いて容易に光導波路用パターンを形成することができることから光導波路を容易に形成することが出来、かつ、その硬化物は、透明性が高く、耐熱性、密着性に優れることから、光導波路として優れているものである。

Description

光導波路用感光性樹脂組成物及びその硬化物からなる光導波路 技術分野
[0001] 本発明は、エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランの縮合物若しくはそれと他の 炭化水素トリアルコキシシランとの縮合物を含む感光性榭脂組成物及びその硬化物 の新規用途に関し、更に詳しくは、光電子基板用光導波路等の材料として用いるた めの感光性榭脂組成物、活性エネルギー線を照射して得られるその硬化物層より形 成された光導波路及び該光導波路を用いた電気部品等の物品に関する。
背景技術
[0002] 現在、情報技術の急激な発展により情報が多様ィ匕し、より速い通信速度のみならず より取り扱える情報量の多さにも関心が集まっている。そのため、各国家間や各都市 間を結ぶ情報線は電気配線力 光配線に置き換わりつつある。し力しながら、大部 分の情報端末では光信号を再び電気信号に変換して電気的に信号を処理しており 、その処理速度向上のために配線の長さをできるだけ短くしたり、伝播周波数を高周 波にすることにより対応している。ところが、画像信号等の処理が求められるようになり 、処理すべき情報量は更に膨大なものとなって従来の電気的な処理では、配線間隔 の狭ピッチ化による電場、磁場の影響や基板自身が有する高誘電率の問題等のた め、これ以上の処理速度の向上はかなりの困難性を伴う状況である。
[0003] そのような問題を解決するため、一部の産業用情報処理端末においては各素子間 の結線の一部を光導波路に置き換えた光電子基板が採用されている。光導波路と は、基板の表面もしくは基板表面直下に周囲よりわずかに屈折率の高い部分を作る ことにより光を閉じこめ、光の合波 ·分波やスイッチングを行う特殊な電子部品である 。その具体的部品例としては、通信や光情報処理の分野で有用な光合波回路、周 波数フィルター、光スィッチ、光インターコネクション部品等が挙げられる。
[0004] 光導波路にはシングルモードとマルチモードがある。
前者は、導波光制御やデバイスの小型化が容易であり光パワー密度が大きいこと 等の理由力も高速動作に適する。したがって、特に高度なコンピューター通信分野 で広く実用化され始めている。
一方、後者は量産に適しており接続等の取り扱いが簡便であることから低コストィ匕 が容易であり、オフィスや一般家庭内での光による高速信号の配線の要求が高まる 中で注目されている。
[0005] し力しながら、従来の基板に採用されている光導波路は石英やフッ素化ポリイミド等 の材料力もできている。前者の場合には光導波路の形成に 1000°Cを超える火炎堆 積法等を使用しなければならず、後者の場合には前駆体のフッ素化ポリアミック酸を イミドィ匕するために 300°C付近における高温処理を必要とする。このような力卩ェ性 '作 業性の悪さ等の理由力 高価なものとなり民生用情報処理端末に採用するには至つ て 、な 、。該光導波路のために特許文献 1及び特許文献 2にはフッ素化エポキシ化 合物を用いた材料が提案されている。又、特許文献 3にはエポキシ基を含むシリコー ンオリゴマーを含む感光性榭脂組成物及びその硬化物カゝらなる光導波路が提案さ れている。また、特許文献 4には新規なエポキシ基含有ケィ素化合物及びそれを含 む熱硬化性榭脂組成物が記載されて!ヽる。
[0006] 特許文献 1 :特開平 7— 159630号公報
特許文献 2:特開平 8— 327842号公報
特許文献 3 :特開 2000— 180643号公報
特許文献 4:特開 2004— 43696号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 民生用情報処理端末の分野においても膨大な情報量増加に対処するため、情報 処理速度及び情報処理量の向上を目指して光電子基板の搭載が求められて!/、る。 本発明の目的はその要望に応えるため、透明性、密着性、半田耐熱性、耐薬品性、 耐メツキ性等に優れる光導波路を、フォトリソグラフ法により簡便に形成することができ ると共に、加工性'作業性にも優れた光導波路用材料の提供及びそれを用いた光導 波路を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、エポキシ含有アルキ ルトリアルコキシシランの縮合物又は該エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランと 炭化水素トリアルコキシシランの縮合物及び光重合開始剤を含有する光導波路用感 光性榭脂組成物、より好ましくは、以下に示す特定の構造(la)の化合物の縮合物か らなるエポキシィ匕合物、又は(la)と(lb)の化合物の縮合物力もなるエポキシィ匕合物 と光重合開始剤とを含有する感光性榭脂組成物、及びその硬化物が、前記課題を 解決するものであることを見出し本発明に至った。
即ち、本発明は以下の(1)〜(11)に関する。
(1)下記一般式(la)で表されるエポキシ含有アルキルトリアルコキシシラン同士を縮 合させて得られるエポキシィ匕合物、又は該エポキシ含有アルキルトリアルコキシシラ ンと下記一般式(lb)で表される置換トリアルコキシシランとを縮合させて得られるェ ポキシィ匕合物、及び光力チオン重合開始剤を含有する光導波路用感光性榭脂組成 物、
[0009] RlaSi (OR2) (la)
3
(式中、 Rlaはエポキシ含有アルキル基を示し、 R2は炭素数 1〜4のアルキル基を示 す)、
[0010] RlbSi (OR3) (lb)
3
(式中、 Rlbは炭素数 1〜10のアルキル基、ァリール基又は炭素数 2〜5のァルケ- ル基を示し、 R3は炭素数 1〜4のアルキル基を示す)。
[0011] (2) Rlaがダリシドォキシ基で置換された炭素数 1〜3のアルキル基又はエポキシ基を 有する炭素数 5〜8のシクロアルキル基で置換された炭素数 1〜3のアルキル基であ る上記(1)記載の光導波路用感光性榭脂組成物。
(3) Rlbが炭素数 1〜6のアルキル基又はァリール基である上記(1)又は(2)に記載 の光導波路用感光性榭脂組成物。
(4)エポキシ化合物が、一般式(la)で表されるエポキシ含有アルキルトリアルコキシ シランと一般式(lb)で表される置換トリアルコキシシランとを縮合させて得られるェポ キシィヒ合物である上記(1)〜(3)の 、ずれか一項に記載の光導波路用感光性榭脂 組成物。
[0012] (5)更に、上記(1)〜 (4)のいずれか一項に記載のエポキシィ匕合物以外のエポキシ 榭脂を含有する上記(1)〜 (4)の ヽずれか一項に記載の光導波路用感光性榭脂組 成物。
(6)上記(1)〜(5)の 、ずれか一項に記載の光導波路用感光性榭脂組成物に活性 エネルギー線を照射して得られる硬化物の層を含む光導波路。
(7)上記(6)に記載の光導波路を有する物品。
(8)エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランの縮合物及び該エポキシ含有アルキ ルトリアルコキシシランと炭化水素トリアルコキシシランの縮合物からなる群力も選ば れる少なくとも 1種のエポキシ化合物及び光重合開始剤を含有する光導波路用感光 性榭脂組成物。
(9)エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランの縮合物及びエポキシ含有アルキル トリアルコキシシランと炭化水素トリアルコキシシランの縮合物からなる群力も選ばれる 少なくとも 1種のエポキシィ匕合物及び光重合開始剤を含有する感光性榭脂組成物の 光導波路のための用途。
(10)上記(8)に記載の感光性榭脂組成物の硬化物からなる光導波路。
(11)エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランと炭化水素トリアルコキシシランの縮 合物。
発明の効果
[0013] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物は、フォトリソグラフィ一法を用いて容易に ノ ターンを形成することができる。また、得られた硬化物は極めて透明性が高ぐ密 着性、半田耐熱性、耐薬品性、耐メツキ性等に優れ、光導波路に要求される高い性 能を十分に満足するものでる。従って本発明の光導波路用感光性榭脂組成物は、 光導波路形成用材料として極めて優れて ヽる。
発明を実施するための最良の形態
[0014] エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランにおけるエポキシ含有アルキルとしては グリシジル基のようにアルキル基自体がエポキシ基を有するエポキシアルキル基、ま た、グリシドキシ基などのエポキシ基を有する基で置換されたアルキル基の 、ずれで もよい。アルキル基としては特に制限はないが C1〜C15程度のアルキル基が挙げら れ、鎖状、 5〜8員の環状、または該環状アルキルを有する鎖状アルキルいずれでも よい。エポキシ基を含む置換基としてはグリシドキシ基が好ましい。アルキル基がェポ キシを有するものとしてはグリシジル基、エポキシ基を有する C5〜C8環状アルキル( エポキシ C5— C8シクロアルキル)で置換された C1〜C7アルキルなどを挙げることが できる。また、アルコキシ基としては C1〜C10程度のアルコキシ基が挙げられ、フエ -ル等の反応に支障のな 、置換基を含んで 、てもよ 、。好まし 、エポキシ含有アル キルトリアルコキシシランとしては一般式(la)
RlaSi(OR2) (la)
3
(式中、 Rlaはエポキシ含有アルキル基を示し、 R2は炭素数 1〜4のアルキル基を示 す)で表されるエポキシ含有アルキルトリアルコキシシランが挙げられる。
また、該エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランと縮合する炭化水素トリアルコキ シシランにおける炭化水素残基としては、 C1〜C15程度、好ましくは C1〜C10程度 の炭化水素残基が挙げられ、脂肪族又は芳香族何れでもよぐまた、脂肪族基の場 合はフエ-ル基等の芳香族基で置換されていてもよぐまた芳香族基の場合は Cl〜 C4脂肪族基等で置換されていてもよい。アルコキシ基は前記したと同じである。好ま L 、該炭化水素トリアルコキシシランとして、一般式(lb)
RlbSi (OR3) (lb)
3
(式中、 Rlbは炭素数 1〜10のアルキル基、ァリール基又は炭素数 2〜5のァルケ- ル基を示し、 R3は炭素数 1〜4のアルキル基を示す)
で表される置換トリアルコキシシランが挙げられる。
本発明の光導波路用感光性榭脂組成物は、エポキシ含有アルキルトリアルコキシ シラン同士の縮合物、好ましくは式(la)のシランィ匕合物同士の縮合物(la縮合ェポ キシィ匕合物)及び該エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランと炭化水素トリアルコ キシシランの縮合物、好ましくは式(la)のシラン化合物と式(lb)のシランィ匕合物の 縮合物( lalb縮合エポキシィ匕合物)からなる群力 選ばれる少なくとも 1種 (以下単 にエポキシ化合物とも言う)、及び光重合開始剤、好ましくは光力チオン重合開始剤 を含有する。
上記光導波路用感光性榭脂組成物に適する縮合エポキシィ匕合物(la縮合ェポキ シ化合物又は Z及び lalb縮合エポキシィ匕合物)の屈折率は、通常 1. 40〜: L . 65 程度の範囲内であり、好ましくは 1. 43-1. 63、より好ましくは 1. 45-1. 60の範囲 内であり、更に場合によっては 1. 45-1. 55の範囲内である。また、そのエポキシ当 量 ίま、特に帘 IJ限 ίま無 ヽ力 通常 100g/eq〜800g/eq程度、好ましく ίま 130〜600 gZeq程度、より好ましくは 150〜500gZeq程度であり、また、場合によっては 150 〜800g/eq、 150〜600g/eq程度の範囲力 ^好まし!/ヽ。
[0015] 一般式(la)の Rlaとしては、エポキシ含有アルキル基であれば特に制限はな!/、が、 例えば、 13ーグリシドキシェチル基、 γーグリシドキシプロピル基、 γ—グリシドキシブ チル基等のグリシドキシ基で置換された炭素数 1〜4のアルキル基ゃグリシジル基、 又は 13 (3, 4 エポキシシクロへキシル)ェチル基、 γ— (3, 4 エポキシシクロへ キシル)プロピル基、 β (3, 4 エポキシシクロへプチル)ェチル基、 β (3, 4 エポキシシクロへキシル)プロピル基、 j8 (3, 4—エポキシシクロへキシル)ブチル 基、 j8 (3, 4—エポキシシクロへキシル)ペンチル基等のエポキシ基を有する炭素 数 5〜8のシクロアルキル基で置換された炭素数 1〜5のアルキル基が挙げられ、好 ましくはグリシドキシ基で置換された炭素数 1〜3のアルキル基、又はエポキシ基を有 する炭素数 5〜8のシクロアルキル基で置換された炭素数 1〜3のアルキル基、より好 ましくはエポキシシクロへキシル基で置換された炭素数 1〜3のアルキル基である。特 に好ましくは j8—グリシドキシェチル基、 γ—グリシドキシプロピル基、 j8 (3, 4— エポキシシクロへキシル)ェチル基である。
[0016] 又、式(la)の R2としては、メチル基、ェチル基、 n—プロピル基、 i—プロピル基、 n ブチル基、 i ブチル基、 tert ブチル基等の炭素数 1〜4のアルキル基が挙げら れ、相溶性、反応性等の観点からメチル基又はェチル基が好ましい。従って、式(la )の Rlaと R2との好ましい組み合わせとしては、それぞれの好ましい基の組み合わせ である。
[0017] 一般式(la)の化合物として具体的には、 |8—グリシドキシェチルトリメトキシシラン、 βーグリシドキシェチノレトリエトキシシラン、 γ—グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 、 γ—グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、 γ—グリシドキシブチルトリメトキシシラ ン、 γ—グリシドキシブチノレトリエトキシシラン、グリシジノレトリメトキシシラン、グリシジ ルトリエトキシシラン、 一(3, 4—エポキシシクロへキシル)ェチルトリメトキシシラン、 β (3, 4 エポキシシクロへキシノレ)ェチノレトリエトキシシラン、 γ— (3, 4 ェポキ シシクロへキシル)プロピルトリメトキシシラン、 Ύ— (3, 4—エポキシシクロへキシノレ) プロピルトリエトキシシラン、 j8 (3, 4—エポキシシクロへプチル)ェチルトリメトキシ シラン、 13 (3, 4 エポキシシクロへプチノレ)ェチノレトリエトキシシラン、 j8 (3, 4 エポキシシクロへキシノレ)プロピノレトリメトキシシラン、 j8 (3, 4—エポキシシクロへ キシル)プロピルトリエトキシシラン、 j8 (3, 4—エポキシシクロへキシル)ブチルトリ メトキシシラン、 j8 (3, 4—エポキシシクロへキシル)ブチルトリエトキシシラン、 13 - (3, 4—エポキシシクロへキシル)ペンチルトリメトキシシラン、 j8 (3, 4—エポキシ シクロへキシル)ペンチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
[0018] これらのうちで、 13ーグリシドキシェチルトリメトキシシラン、 13ーグリシドキシェチルト リエトキシシラン、 Ίーグリシドキシプロピルトリメトキシシラン、 Ίーグリシドキシプロピ ノレトリエトキシシラン、 j8 (3, 4—エポキシシクロへキシノレ)ェチノレトリメトキシシラン 又は j8 (3, 4—エポキシシクロへキシル)ェチルトリエトキシシラン等がより好ましぐ γ—グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、 13 - (3, 4—エポキシシクロへキシル)ェ チルトリメトキシシランが更に好まし 、。
[0019] 又、一般式(lb)の Rlbとしては、メチル基、ェチル基、プロピル基、ブチル基、ペン チル基、へキシル基、ヘプチル基、ォクチル基、ノ-ル基、デ力-ル基等の炭素数 1 〜 10のアルキル基、フエ-ル基、トリル基、ナフチル基等のァリール基、又はビュル 基、プロべ-ル基等の炭素数 2〜5のァルケ-ル基が挙げられる。ァリール基として は C1〜C4アルキルで置換されていてもよいフエ-ル又はナフチル等が好ましぐより 好ましくはフエ-ルである。
Rlbの中では、炭素数 1〜6のアルキル基又はフエ-ル基が好ましぐ高屈折の硬化 物を得るにはァリール基、より好ましくはフエ-ル基がより好まし!/、。
[0020] 一般式(lb)の R3としては、メチル基、ェチル基、 n—プロピル基、 i—プロピル基、 n ブチル基、 i ブチル基、 tert ブチル基等の炭素数 1〜4のアルキル基が挙げら れ、相溶性、反応性等の観点からメチル基又はェチル基が好ましい。好ましい Rlbと R3の組み合わせとしては上記好まし 、基同士の組み合わせが好まし!/、。
[0021] 式(lb)の化合物として具体的には、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラ ン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ェチルトリメトキシシラン、ェ チルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、 n —プロピルトリメトキシシラン、 n—プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシ シラン、イソプロピルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシ ラン等のアルキルトリアルコキシシラン類;フエ-ルトリメトキシシラン、フエ-ルトリエト キシシラン等のァリールトリアルコキシシラン類等が挙げられる。これらのうち、メチルト リメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ェチルトリメトキシシラン、ェチルトリエトキシ シラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、フエニルトリメトキ シシラン、フエ-ルトリエトキシシラン等がより好ましい。
[0022] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物に含有されるエポキシィ匕合物は、一般式( la)の化合物同士を縮合するか、又は、一般式(la)の化合物と一般式(lb)の化合 物とを縮合させることにより得る事ができる。この際、各々のケィ素化合物は上記の化 合物から 1種又は 2種以上を用いてもょ 、。
又、 lalb縮合エポキシィ匕合物は式(la)の化合物と式(lb)の化合物との配合割合 を変えることにより、組成物の相溶性及び硬化物の屈折率、コア材若しくはクラッド材 との密着性若しくは接着性、等の制御を行うことができるので、式(la)の化合物と式( lb)の化合物との配合割合を変えるだけで、コア材としても、また、クラッド材としても 使用が可能であり、好ましい。この場合、一般式(lb)の化合物の割合としては、一般 式(la)及び一般式(lb)の化合物の合計に対して 99〜1モル%、好ましくは 95〜1 モル%である。残部が一般式(la)の化合物である。一般式(lb)の化合物の割合が 高いと組成物の硬化性が低下する傾向がある。従って、硬化性の良いものを希望す るときは、一般式(la)の化合物を 30モル%以上、より好ましくは 40モル%以上で、 1 00モル%までの範囲で使用するのが好ましい。残部が一般式(lb)の化合物である
[0023] 一般式(la)の化合物同士の縮合は前記特許文献 4に記載の方法若しくはそれに 準じて行うことできる。例えば、一般式(la)の化合物を、水及び、必要に応じて、アル カリ及び溶媒の存在下若しくは不存在下に、好ましくは存在下に、好ましくは加熱下 で、より好ましくは還流下に、縮合反応させることにより la縮合エポキシ化合物を得る ことができる。一般式(la)と一般式(lb)の化合物の縮合も、基本的には同様にして 行うことができる。該縮合反応の際、縮合反応を促進するために水を添加すのが好ま しい。水の添カ卩量としては反応系全体のアルコキシ基 1モルに対して 0. 1〜1. 5モ ル当量が好ましぐ特に 0. 2〜1. 2モル当量が特に好ましい。アルカリ及び水の添カロ は反応をさせながら滴下するのが好ましい。
[0024] 又、該エポキシィ匕合物を縮合反応により製造するに際し、触媒を用いるのが好まし い。該触媒としては、従来公知のアルコキシシラン類の縮合を促進する触媒であれ ば特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸ィ匕カリウム、水酸化リチウム、水酸ィ匕 セシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の 無機塩基;アンモニア、トリェチルァミン、ジエチレントリァミン、 n—ブチルァミン、ジメ チルァミノエタノール、トリエタノールァミン、水酸ィ匕テトラメチルアンモ -ゥム等の有機 塩基;リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム 、 ノ リウム、ストロンチウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コノルト、ゲルマニウム、錫、 鉛、アンチモン、ヒ素、セリウム、硼素、カドミウム、マンガン等の金属やこれらの酸化 物、有機酸塩、ハロゲン化物、有機金属化合物若しくはアルコキシド等を使用するこ とができる。これらの中で無機塩基、アンモニア、有機錫化合物、有機酸錫が好まし い。より好ましくは、無機塩基である。
該触媒を使用する場合、その添加量としては一般式(la)の化合物、又は一般式( la)及び(lb)の化合物の総重量に対し、 0. 001〜7. 5重量%が好ましぐ 0. 01〜 5重量%がより好ましい。
この縮合反応における反応温度は触媒の有無及びその量にもよる力 通常 20〜1 60°C、好ましくは 40〜140°Cである。又、反応時間は通常 1〜12時間である。
[0025] 縮合反応は、無溶剤又は溶剤中で行うことができる。溶剤としては、一般式(la)又 は Z及び(lb)の化合物を溶解する溶剤であれば特に制限はな 、。このような溶剤と しては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルァセトアミド、テトラヒドロフラン等の非 プロトン性極性溶媒;メチルェチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;トルェ ン、キシレン等の芳香族炭化水素が挙げられる。非プロトン性極性溶媒及びケトン類 等が好ましい。 [0026] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物に含有されるエポキシ化合物の分子量は 重量平均分子量で 400〜50000力好ましく、 750〜30000力より好まし!/ヽ。最も一 般的には重量平均分子量で 1000〜10000又は 1000〜5000は程度である。重量 平均分子量が 400未満の場合は耐熱性にやや劣り、又、 50000より大きい場合は組 成物の相溶性の低下、粘度の上昇と!/、つた組成物の物性が低下する場合がある。
[0027] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物は、前記エポキシ化合物及び光重合開始 剤、好ましくは光力チオン重合開始剤を必須成分として含有する。前記エポキシ化合 物の含量は、該組成物の固形分を 100重量部とした時 99. 5〜80重量部(以下特に 断らない限り部は重量部を示す)が好ましぐより好ましくは 99. 3〜85部である。溶 剤は固形分 100部に対して 0〜: LO部である。
[0028] 本発明の感光性榭脂組成物に含有される光力チオン重合開始剤としては、可視光 線、紫外線、 X線、電子線等の活性エネルギー線を照射することによりブレンステッド 酸やルイス酸を発生しエポキシ化合物の結合反応を開始することができるものであれ ば特に制限なく使用できる。光力チオン重合開始剤としては、例えば、ジァゾ -ゥム 塩、スルホ -ゥム塩、ョードニゥム塩等が挙げられる。
[0029] 該光力チオン重合開始剤として具体的には、ベンゼンジァゾ -ゥムへキサフルォロ アンチモネート、ベンゼンジァゾ -ゥムへキサフルォロホスフェート、ベンゼンジァゾ- ゥムへキサフノレオロボレート、トリスフエ-ノレスノレホ-ゥムへキサフノレオ口アンチモネ一 ト、トリフエ-ノレスノレホニゥムへキサフノレオ口ホスフェート、トリフエ-ノレスノレホニゥムへ キサフノレオロボレート、 4, 4,一ビス [ビス(2—ヒドロキシエトキシフエ-ル)スノレホ-ォ ]フエ-ノレスルフイドビスへキサフノレオ口ホスフェート、ジフエ-ルョードニゥムへキサフ ノレォロアンチモネート、ジフエ-ノレョード -ゥムへキサフノレオ口ホスフェート、ジフェ二 ルー 4ーチオフエノキシフエ-ルスルホ -ゥムへキサフルォロホスフェート等を挙げる ことができる。
[0030] これらの光力チオン重合開始剤は市販品として入手が可能で、例えば、カャラッド τ MPCI— 220、カャラッド™PCI— 620 (いずれも日本ィ匕薬製)、 UVI— 6990 (ュ-ォ ンカーノイド製)、アデカオプトマー™SP— 150、アデカオプトマー™SP— 170 (い ずれも旭電ィ匕工業製)、 CIT— 1370、 CIT— 1682、 CIP— 1866S、 CIP— 2048S 、 CIP— 2064S (いずれも商品名;日本曹達製)、 DPI— 101、 DPI— 102、 DPI— 1 03、 DPI— 105、 MPI— 103、 MPI— 105、 1—101、 BBI— 102、 BBI— 103、 BBI - 105、 TPS— 101、 TPS— 102、 TPS— 103、 TPS— 105、 MDS— 103、 MDS - 105、 DTS— 102、 DTS— 103 (いずれも商品名;みどり化学製)等がある。
[0031] これらは単独又は 2種以上の混合物として使用してもよい。本発明の感光性榭脂組 成物中に含有される光力チオン重合開始剤の量は、該組成物の固形分を 100重量 部とした時 0. 5〜20重量部が好ましぐ特に好ましくは 0. 7〜15重量部である。
[0032] 更に、本発明の光導波路用感光性榭脂組成物中には必要に応じて、アントラセン 、 9, 10 ジメトキシアントラセン、 9, 10 ジプロポキシアントラセン、 2 ェチルー 9, 10 ジメトキシアントラセン、 2 ェチルー 9, 10 ジェトキシアントラセン、 2 ェチ ルー 9, 10 ジプロポキシアントラセン、フルオレン、ピレン、スチルベン、 4'一二トロ ベンジル一 9, 10 ジメトキシアントラセン一 2—スルホネート、 4,一-トロベンジル一 9, 10 ジェトキシアントラセン一 2—スルホネート、 4,一-トロベンジル一 9, 10 ジ プロポキシアントラセン 2—スルホネート等の光重合増感剤を併用して用 、てもよ い。これらの光重合増感剤の使用量は、光力チオン重合開始剤に対し 1〜200重量 %、より好ましくは 5〜150重量%である。
[0033] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物には前記のエポキシィ匕合物以外のェポキ シ榭脂を併用して用いてもよい。併用するエポキシ榭脂としては、通常、電気'電子 部品に使用される榭脂であれば特に限定されず、例えば、フ ノール性水酸基を 2 個以上有する化合物をグリシジルイ匕して得られるエポキシ榭脂が挙げられる。例えば 、テトラブロモビスフエノール A、テトラブロモビスフエノール F、ビスフエノール A、テト ラメチルビスフエノール F、ビスフエノール F、ビスフエノール S、ビスフエノール K等の ビスフエノール類、ビフエノール、テトラメチルビフエノール等のビフエノール類、ハイド ロキノン、メチルハイドロキノン、ジメチルハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、ジー tert ブチルハイドロキノン等のハイドロキノン類、レゾルシノール、メチルレゾルシノ ール等のレゾルシノール類、カテコール、メチルカテコール等のカテコール類、ジヒド ロキシナフタレン、ジヒドロキシメチルナフタレン、ジヒドロキシジメチルナフタレン等の ジヒドロキシナフタレン類、フエノール類若しくはナフトール類とアルデヒド類との縮合 物、フエノール類若しくはナフトール類とキシリレングリコールとの縮合物、フエノール 類とイソプロべ-ルァセトフエノンとの縮合物、フエノール類とジシクロペンタジェンと の反応物、ビスメトキシメチルビフエ-ルとナフトール類若しくはフエノール類との縮合 物のグリシジルイ匕物等が挙げられる。
[0034] これらのエポキシ榭脂は市販品を入手する力、又は、公知の方法により製造し得る 更に又、 EHPE— 3150、セロキサイド TM2021 (いずれも商品名;ダイセルイ匕学ェ 業製)等の水添ビスフエノール A型エポキシ榭脂等の脂環式エポキシ榭脂、 TEPIC , TEPIC— L、 TEPIC— H、 TEPIC— S (いずれも商品名;日産化学工業製)等の 複素環式エポキシ榭脂も使用し得る。
これらのエポキシ榭脂は単独で用いても 2種以上を用いてもよ 、。本発明における 榭脂組成物中に使用されるエポキシ榭脂全体に対して、 0〜70%、好ましくは 0〜6 0%の範囲で添カ卩しうる。
[0035] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物には、必要に応じて希釈剤を含有すること ができる。希釈剤としては、本発明の光導波路用感光性榭脂組成物中の各成分を溶 解するものであれば特に制限はなぐ具体的には例えば、 γ プチ口ラタトン、 γ 力プロラタトン、 Ύ ヘプタラタトン、 aーァセチノレー y ブチロラタトン、 ε一力プロ ラタトン等のラタトン類;ジォキサン、 1, 2—ジメトキシェタン、ジエチレングリコールジ メチノレエーテル、ジエチレングリコールジェチノレエーテル、ジエチレングリコールジブ チノレエーテノレ、プロピレングリコーノレモノメチノレエーテノレ、プロピレングリコーノレモノエ チノレエ一テル、トリエチレングリコールジメチノレエーテル、トリエチレングリコールジェ チルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレンダリコール ジェチノレエーテノレ等のエーテノレ類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート 等のカーボネート類;メチルェチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロへキサノン 等のケトン類;酢酸ェチル、酢酸ブチル、ェチルセ口ソルブアセテート、ブチルセロソ ルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレン グリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン、ジェチ ルベンゼン、シクロへキサン等の炭化水素類;トリクロロェタン、テトラクロロェタン、モ ノクロルベンゼン等のハロゲンィ匕炭化水素類;石油エーテル、石油ナフサ等の石油 系有機溶剤等が挙げられる。これらは、単独又は 2種以上を混合して使用してもよい これらの希釈剤を含有する場合、その使用量は、本発明の光導波路用感光性榭脂 組成物の塗布方法にもよる力 該組成物の固形分に対して、 1〜95重量%、好ましく は 5〜90重量%である。
[0036] 更に、本発明の光導波路用感光性榭脂組成物には必要に応じて表面処理剤、粘 度調整剤、可塑剤、安定剤、カップリング剤、レべリング剤等の種々の配合剤を添加 することができる。それらは該組成物の固形分中、通常 0〜10%程度である。
[0037] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物は前記した各成分を任意の順序で混合し 、必要に応じて濾過することにより得ることができる。
[0038] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物を用いたフォトリソグラフィ一法による光導 波路は、例えば、次のようにして製造することができる。
(I)任意の基板にアンダークラッド層となりコア層よりも屈折率の小さなクラッド用榭脂 組成物をスピンコート法、スクリーン印刷法、スプレー法、ロールコート法、静電塗装 法、カーテンコート法等の方法により 0. 5〜 160 mの膜厚で塗布し、通常 50〜13 0°C、好ましくは 60〜120°Cの温度で溶媒を除去する。クラッド用榭脂組成物が感光 性榭脂組成物の場合、紫外線等の活性エネルギー線 (通常 10〜: L0000mjZcm2 程度のエネルギー)を照射し、必要に応じて 100〜200°Cで加熱処理することにより 硬化させる。
[0039] (II)この層の上にコア層用の感光性榭脂組成物をアンダークラッド層の場合と同じよ うに塗布し、溶媒を除去して、次いで導波路パターンを有するネガマスクを介して紫 外線等の活性エネルギー線 (通常 10〜: L0000miZcm2)を照射して硬化させる。 未露光部分を溶媒で溶解除去後、必要に応じて紫外線照射 · 100〜200°Cでの加 熱処理によりコア層部分のパターンを形成する。
(III)得られたコア層部分の上に (I)と同様な方法でオーバークラッド層を形成する。
[0040] 紫外線等の活性エネルギー線照射による硬化は、それ自体公知の方法に準じた 方法により行うことができる。例えば、紫外線を照射する場合、低圧水銀灯、高圧水 銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、紫外線発光レーザー (エキシマレーザー等)等の 紫外線発生装置を用 、ればよ!/、。
又、硬化物層の膜厚は通常 0. 5〜160 m程度で、 1〜: LOO /z m程度が好ましい
[0041] こうして透明性、密着性、半田耐熱性、耐薬品性、耐メツキ性等に優れた光導波路 が得られる。 (II)で未露光部分を溶解除去する溶媒としては未露光部分を溶解除去 できる溶媒であれば特に限定されないが、使用しうる溶媒としては、具体的には例え ば、アセトン、ジェチルケトン、シクロへキサノン、メチルェチルケトン、メチルイソブチ ルケトン等のケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ェチレ ングリコーノレジメチノレエーテノレ、エチレングリコーノレジェチノレエーテノレ等のグリコーノレ エーテル類;酢酸ェチル、酢酸ブチル、メチルセ口ソルブアセテート、ェチルセ口ソル ブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコ ールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類; γ —ブチロラタトン等のラタトン 類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;ジメチルホ ルムアミド、ジメチルァセトアミド、テトラヒドロフラン、 Ν—メチルピロリドン等の非プロト ン性極性溶媒等が挙げられる。これらは単独で用いても複数混合して用いてもょ 、。
[0042] 本発明の光導波路用感光性榭脂組成物は、 la縮合エポキシ化合物、又は lalb 縮合エポキシィ匕合物、場合によっては両者の混合物、及び光力チオン重合開始剤を 含有し、 lalb縮合エポキシ化合物の場合、両者の含有比率を変更することにより屈 折率をある程度自由に制御できるため、同種の材料でコア層とクラッド層の何れをも 形成可能である。本発明の該組成物をコア層とクラッド層の一方の層のみに使用して もよいが、両者に使用すると、両層は同種の材料で形成され、両層の密着性が向上 した光導波路の形成が可能となり、好ましい。
本発明の感光性榭脂組成物の硬化物の屈折率は用いる一般式(la)の化合物、 又は一般式(la)及び一般式(lb)の化合物の組み合わせにもよるので一概には言 えない。し力し一般式(lb)において、 Rlb、が直鎖のアルキル比べ、ァリール基であ るとき、該屈折率が大きくなる傾向がある。従って、本発明の感光性榭脂組成物を用 いて、コア及びクラッドの両者を形成する場合、特に、同じ一般式(la)の化合物を両 者に使用する場合には、 Rlbがァリール基である式(lb)の化合物を用いた lalb縮 合エポキシィ匕合物を含む組成物の硬化物をコアとして、 la縮合エポキシ化合物若し くは Rlbがァリール基でな!、基の式(lb)の化合物を用いた lalb縮合エポキシィ匕合 物を含む組成物の硬化物をクラッドとして用いるのが好まし 、。
[0043] 更に、フォトリソグラフィ一法により簡便に導波路パターンを作成できるため、本発明 の感光性榭脂組成物は導波路形成に適しており、該組成物により導波路形成工程 が簡略ィ匕できる。又、活性エネルギー線照射により得られた硬化物は透明性に優れ ており、光伝送損失が少ない光導波路を作成することができる。更に、得られた光導 波路は耐熱性にも優れて!/ヽる。
[0044] 本発明の物品は前記したような光導波路を備えた電子機器で、例えば、コンビユー ター、携帯電話、家電製品、ゲーム機器、通信機器等が挙げられ、好ましくはコンビ ユーター、携帯電話、通信機器等が挙げられる。
[0045] 以下、本発明を、 la縮合エポキシィ匕合物及び lalb縮合エポキシィ匕合物の合成例 及びそれらのエポキシィ匕合物を用いた感光性榭脂組成物の実施例により更に詳細 に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。又、実施例中特 に断りがない限り、部は重量部を示す。なお、実施例中の各物性値は以下の方法で 測定した。なお、屈折率は、感光性榭脂組成物の硬化物の屈折率と合成された榭脂 自体の屈折率の間に一定の相関関係があるので、該硬化物の屈折率を測定するの に代えて、合成された榭脂の屈折率を測定した。
1.重量平均分子量: GPC法
2.エポキシ当量: JIS K— 7236に準じた方法で測定。
3.榭脂の屈折率:アッベ屈折率計にて 25°Cで測定。
4. 1H— NMR:核磁気共鳴測定装置にてテトラメチルシランを内部標準として測定
[0046] 合成例 1 (la縮合エポキシィ匕合物の合成 1 :エポキシィ匕合物 A—1)
γ—グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 94. 4部、メチノレイソブチノレケトン 94. 4 部を反応容器に仕込み、 80°Cに昇温した。昇温後、 0. 1重量%水酸ィ匕カリウム水溶 液 10. 8部を 30分間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、還流下 80°Cにて 5時 間反応させた。反応終了後、洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した。次いで減 圧下で溶媒を除去することによりエポキシィ匕合物 (A— 1) 66部を得た。得られた化合 物のエポキシ当量は 171gZeq、重量平均分子量は 2200、榭脂の屈折率は 1. 477 であった。本エポキシ化合物(A— 1)の 1H— NMR(CDC13溶液)により、エポキシ 環のメチンピーク(3. 2ppm付近)が確認されること力もエポキシ環が保持されて!、る こと、また、メトキシ基のピーク(3. 6ppm付近)が消失していることから、メトキシ基が 無くなり、縮合されていることが確認された。
[0047] 合成例 2 (la縮合エポキシィ匕合物の合成 2:エポキシ化合物 A— 2)
β - (3, 4—エポキシシクロへキシル)ェチルトリメトキシシラン 100部、メチルイソブ チルケトン 100部を反応容器に仕込み、 80°Cに昇温した。昇温後、 0. 1重量%水酸 化カリウム水溶液 11部を 30分間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、還流下 80 °Cにて 5時間反応させた。反応終了後、洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した。 次!ヽで減圧下で溶媒を除去することによりエポキシィ匕合物 (A— 2) 69部を得た。得ら れたィ匕合物のエポキシ当量は 184gZeq、重量平均分子量は 2500、榭脂の屈折率 は 1. 497であった。本エポキシ化合物(A— 2)の 1H— NMR(CDC13溶液)により、 エポキシ環のメチンピーク(3. 2ppm付近)が確認されること力もエポキシ環が保持さ れいること、また、メトキシ基のピーク(3. 6ppm付近)が消失していることから、メトキ シ基が無くなり、縮合されていることが確認された。
[0048] 合成例 3 (lalb縮合エポキシィ匕合物の合成 1:エポキシ化合物 A— 3)
y—グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 89部、へキシルトリメトキシシラン 26部、メ チルイソプチルケトン 115部を反応容器に仕込み、 80°Cに昇温した。昇温後、 0. 1 重量%水酸ィ匕カリウム水溶液 13. 5部を 30分間かけて連続的に滴下した。滴下終了 後、還流下 80°Cにて 5時間反応させた。反応終了後、洗浄液が中性になるまで水洗 を繰り返した。次いで減圧下で溶媒を除去することによりエポキシィ匕合物 (A—3) 80 部を得た。得られた化合物のエポキシ当量は 216gZeq、重量平均分子量は 3200 、榭脂の屈折率は 1. 471であった。本エポキシ化合物(A— 3)の 1H— NMR(CDC 13溶液)により、エポキシ環のメチンピーク(3. 2ppm付近)が確認されること力もェポ キシ環が保持されていること、また、メトキシ基のピーク(3. 6ppm付近)が消失してい ることから、メトキシ基が無くなり、縮合されていることが確認された。
[0049] 合成例 4 (lalb縮合エポキシ化合物の合成 2:エポキシ化合物 A— 4)
y—グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 50部、フエ-ルトリメトキシシラン 50部、メ チルイソプチルケトン 100部を反応容器に仕込み、 80°Cに昇温した。昇温後、 0. 1 重量%水酸ィ匕カリウム水溶液 12. 5部を 30分間かけて連続的に滴下した。滴下終了 後、還流下 80°Cにて 5時間反応させた。反応終了後、洗浄液が中性になるまで水洗 を繰り返した。次いで減圧下で溶媒を除去することによりエポキシィ匕合物 (A— 4) 67 部を得た。得られた化合物のエポキシ当量は 330gZeq、重量平均分子量は 2500 、榭脂の屈折率は 1. 506であった。本エポキシ化合物(A— 4)の 1H— NMR(CDC 13溶液)により、エポキシ環のメチンピーク(3. 2ppm付近)が確認されること力もェポ キシ環が保持されていること、また、メトキシ基のピーク(3. 6ppm付近)が消失してい ることから、メトキシ基が無くなり、縮合されていることが確認された。
[0050] 合成例 5 (lalb縮合エポキシ化合物の合成 3 :エポキシ化合物 A— 5)
β - (3, 4—エポキシシクロへキシル)ェチルトリメトキシシラン 62部、フエ-ルトリメ トキシシラン 50部、メチルイソプチルケトン 112部を反応容器に仕込み、 80°Cに昇温 した。昇温後、 0. 1重量%水酸ィ匕カリウム水溶液 13. 5部を 30分間かけて連続的に 滴下した。滴下終了後、還流下 80°Cにて 5時間反応させた。反応終了後、洗浄液が 中性になるまで水洗を繰り返した。次いで減圧下で溶媒を除去することによりェポキ シ化合物 (A— 5) 78部を得た。得られたィ匕合物のエポキシ当量は 322gZeq、重量 平均分子量は 2500、榭脂の屈折率は 1. 514であった。本エポキシィ匕合物 (A— 4) の 1H— NMR(CDC13溶液)により、エポキシ環のメチンピーク(3. 2ppm付近)が確 認されること力 エポキシ環が保持されていること、また、メトキシ基のピーク(3. 6pp m付近)が消失していることから、メトキシ基が無くなり、縮合されていることが確認され た。
実施例 1
[0051] 前記各合成例で得られたエポキシィ匕合物を使用し、表 1記載の配合割合で本発明 のクラッド層又はコア層用各組成物を調製した。尚、表 1において単位は「部」を表す [0052] [表 1] 表 1
実施例 1 a 実施例 1 b 実施例 l c 実施例 I d 実施例 l e クラッ ド A クラッ ド B クラッ ド C コア A コア B
A - 1 1 0
A— 2 1 0
A - 3 1 0
A - 4 1 0
A— 5 1 0 アデカオプトマ- - 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2
S P - 1 7 0
P G M E A 1 . 1 2 . δ 1 . 1 2 . 5 2 . 5
[0053] アデカオブトマー SP— 170 :旭電ィ匕工業製光力チオン重合開始剤、トリフエ-ルスル ホ -ゥムへキサフルォロアンチモネート
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
実施例 2
[0054] 次に、以下のプロセスにより評価用光導波路を作成した。
クラッド層用組成物(前記クラッド A〜C)を 5インチのシリコンウェハー上にスピンコ ート法により塗布し、表面温度 60°Cのホットプレート上で 5分間、表面温度 90°Cのホ ットプレート上で 15分間プレベータ処理を行い、引き続き 5000miZcm2の紫外線 を照射し、 150°Cの熱風乾燥機で 60分間加熱硬化を行い、膜厚 50 /z mのアンダー クラッド層を作成した。
作成したアンダークラッド層上にコア層用組成物(前記コア A〜B)をスピンコート法 により塗布し、導波路パターンの描画されたマスクを密着させ、 5000mjZcm2の紫 外線を照射した。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに 1分 間浸潰し、未露光部分を溶解させ、水洗、乾燥後 150°Cの熱風乾燥機で 60分間加 熱硬化を行い、コア層部分のパターンを得た。 得られたパターン上に、クラッド層用組成物を全面塗布、表面温度 60°Cのホットプ レート上で 5分間、表面温度 90°Cのホットプレート上で 15分間プレベータ処理を行い 、引き続き 5000mjZcm2の紫外線を照射し、 150°Cの熱風乾燥機で 60分間加熱 硬化を行い、膜厚 50 mのオーバークラッド層を形成し本発明の光導波路を作成し た。
[0055] 評価方法
導波路の光伝送損失評価は以下の方法により行った。作成した導波路をダイシン グソーを使用して 5cmの長さに切断し、切断した導波路に波長 850nmの光を入射し 、導波路を通して出射される光の強度を測定する。その後、この導波路を 4cm、 3cm と切断しながら、その都度同じように出射される光の強度を測定する。このようにして 得られた長さ 5cm、 4cm、 3cmの光強度を導波路の長さに対してプロットし、その直 線の傾き力も光伝送損失を求めた (カットバック法)。結果を表 2に示した。
[0056] 導波路の耐熱性評価は以下の方法により行った。オーバークラッド層を設けた後の 導波路パターンを形成した基板を 260°Cの半田浴に 20秒間浸漬後、パターンの形 状を顕微鏡で観察し、形状の変化があった場合を X、変化が無力 た場合を〇、又 、コア層とクラッド層両界面の状況を顕微鏡で観察し、界面に剥離等が認められた場 合を X、認められな力つた場合を〇として評価した。結果を表 2に示した。
[0057] [表 2]
表 2
クラッド層 コア層 伝送損失 ( d B / c m) 形状変化 眉間剥離 実施例 2-1 A A 0 . 2 0 〇 〇 実施例 2-2 A B 0 . 1 9 〇 〇 実施例 2- 3 B A 0 . 1 7 〇 〇 実施例 2-4 B B 0 . 1 6 〇 〇 実施例 2 - 5 C A 0 . 2 3 〇 〇 実施例 2 - 6 C B 0 . 2 2 〇 〇
[0058] 以上より、本発明の光導波路用感光性榭脂組成物より得られた導波路の光伝送損 失は!、ずれも導波路として実用レベルのものであり、耐熱性評価でも形状の変化及 びコア層とクラッド層間の剥離等も無ぐ耐熱性及びコア層とクラッド層間の密着性に 優れた光導波路を得ることができる。
産業上の利用可能性
[0059] 本発明の感光性榭脂糸且成物は、フォトリソグラフィ一法を用いて容易に光導波路用 ノターンを形成することができ、かつ、その硬化物は、透明性が高ぐ耐熱性、密着 性に優れることから、光部品間を接続する光導波路作成用の樹脂組成物として有用 である。

Claims

請求の範囲
[1] 下記一般式(la)
RlaSi (OR2) (la)
3
(式中、 Rlaはエポキシ含有アルキル基を示し、 R2は炭素数 1〜4のアルキル基を示 す。)
で表されるエポキシ含有アルキルトリアルコキシシラン同士を縮合させて得られるェポ キシィ匕合物、又は該エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランと下記一般式(lb) RlbSi (OR3) (lb)
3
(式中、 Rlbは炭素数 1〜10のアルキル基、ァリール基又は炭素数 2〜5のァルケ- ル基を示し、 R3は炭素数 1〜4のアルキル基を示す。)で表される置換トリアルコキシ シランとを縮合させて得られるエポキシ化合物、及び光力チオン重合開始剤を含有 する光導波路用感光性榭脂組成物。
[2] Rlaがグリシドキシ基で置換された炭素数 1〜3のアルキル基又はエポキシ基を有す る炭素数 5〜8のシクロアルキル基で置換された炭素数 1〜3のアルキル基である請 求項 1記載の光導波路用感光性榭脂組成物。
[3] Rlbが炭素数 1〜6のアルキル基又はァリール基である請求項 1又は 2に記載の光 導波路用感光性榭脂組成物。
[4] エポキシ化合物が、一般式(la)で表されるエポキシ含有アルキルトリアルコキシシ ランと一般式(lb)で表される置換トリアルコキシシランとを縮合させて得られるェポキ シ化合物である請求項 1〜3のいずれか一項に記載の光導波路用感光性榭脂組成 物。
[5] 更に、請求項 1〜4のいずれか一項に記載のエポキシ化合物以外のエポキシ榭脂 を含有する請求項 1〜4のいずれか一項に記載の光導波路用感光性榭脂組成物。
[6] 請求項 1〜5のいずれか一項に記載の光導波路用感光性榭脂組成物に活性エネ ルギ一線を照射して得られる硬化物の層を含む光導波路。
[7] 請求項 6に記載の光導波路を有する物品。
[8] エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランの縮合物及びエポキシ含有アルキルトリ アルコキシシランと炭化水素トリアルコキシシランの縮合物からなる群力 選ばれる少 なくとも 1種のエポキシィ匕合物及び光重合開始剤を含有する光導波路用感光性榭脂 組成物
[9] エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランの縮合物及びエポキシ含有アルキルトリ アルコキシシランと炭化水素トリアルコキシシランの縮合物からなる群力 選ばれる少 なくとも 1種のエポキシィ匕合物及び光重合開始剤を含有する感光性榭脂組成物の光 導波路のための用途。
[10] 請求項 8に記載の感光性榭脂組成物の硬化物からなる光導波路。
[11] エポキシ含有アルキルトリアルコキシシランと炭化水素トリアルコキシシランの縮合 物。
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