WO2006028001A1 - 光配線用樹脂組成物および光電気複合配線基板 - Google Patents

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WO2006028001A1
WO2006028001A1 PCT/JP2005/016075 JP2005016075W WO2006028001A1 WO 2006028001 A1 WO2006028001 A1 WO 2006028001A1 JP 2005016075 W JP2005016075 W JP 2005016075W WO 2006028001 A1 WO2006028001 A1 WO 2006028001A1
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resin
refractive index
inorganic filler
optical
resin composition
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PCT/JP2005/016075
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English (en)
French (fr)
Inventor
Toshihisa Nonaka
Noboru Asahi
Yoshiko Tatsuta
Original Assignee
Toray Industries, Inc.
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1221—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths made from organic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/08—Oxygen-containing compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0206—Materials
    • H05K2201/0209—Inorganic, non-metallic particles
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    • H05K2201/06—Thermal details
    • H05K2201/068—Thermal details wherein the coefficient of thermal expansion is important

Definitions

  • the present invention relates to an optical wiring material and an opto-electric composite wiring board suitable for combination with an electric wiring board.
  • This optical wiring realizes “on-board optical wiring” (optical interconnection) that performs high-speed signal transmission between LSIs (Large Scale Integrated Circuits) using optical signals.
  • optical wiring optical interconnection
  • Optical wiring can be applied to various locations such as between devices, between boards within a device, or between chips within a board.
  • an optical wiring layer that guides optical signals is formed on the substrate surface or inner layer on which the chips are mounted, and an optical signal transmission system using this is used. Is preferred.
  • a light emitting element for converting an electric signal into an optical signal a light receiving element for converting the optical signal into an electric signal, and a light emitting element for controlling the light receiving element. It is necessary to supply power to these elements and ICs for sending and receiving electrical signals. Also, for signal transmission that can be performed with relatively low speed and low density wiring Often, electrical signals are more advantageous. Therefore, it is necessary to form electrical wiring on the substrate surface or on the inner layer of the wiring board. In other words, an opto-electric composite wiring board in which optical wiring and electrical wiring coexist is required.
  • Patent Document 1 As a resin composition for optical wiring, polysilane (see Patent Document 1), polysiloxane (see Patent Document 2), fluorinated polyimide (see Patent Document 3), silica gel-polystyrene composite material (see Patent Document 4) ), And fluorinated acrylic polymers (see Patent Document 5). Any of these materials is unsuitable for compounding with an electrical wiring board because of high heat treatment temperature for solidification, insufficient heat resistance, or high thermal expansion rate. .
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-12635 (Claims)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-102247 (Claims)
  • Patent Document 3 JP-A-4-328504 (Claims)
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11 109154 (Claims)
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 10-333105 (Claims)
  • Patent Document 6 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-44811 (Claims)
  • Patent Document 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-277664 (Claims)
  • Patent Document 8 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-6161 (Claims)
  • the present invention provides a composite with an electrical wiring board that has a small difference in thermal expansion coefficient from the electrical wiring board, a temperature-dependent force of refractive index, and a small optical propagation loss.
  • the present invention has an inorganic filler and a resin having an average particle diameter of 1 nm or more and lOOnm or less, and the refractive index n of the inorganic filler and the refractive index of the resin.
  • r n is 0.8 or more 1.2 or less fZn r
  • the thermal expansion coefficient of the resin composition satisfies the following conditions:-IX 10 _5 Z ° C or higher and 4 X 10 _5 / ° C or lower, and the true refractive index from 20 ° C to 90 ° C Temperature dependence of 1 X 10 _4 Z ° C or higher and 1 X 10 _4 Z ° C or lower, with virtually no light absorption at wavelengths of 0.6 to 0.9 m, or wavelengths of 1.2 to 1.6 ⁇ m A resin composition for optical wiring.
  • the resin composition for optical wiring of the present invention light suitable for composite formation with an electric wiring layer having a small difference in thermal expansion coefficient from the electric wiring board and a small temperature dependency of the refractive index.
  • a wiring layer can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical wiring board for crosstalk evaluation.
  • FIG. 2 is a top view of the optical wiring board for crosstalk evaluation of FIG.
  • An electrical wiring board is generally a composite material of a resin and an inorganic substance, and the physical properties thereof are intermediate values between the resin and the inorganic substance.
  • optical wiring materials suitable for compounding with electrical wiring boards have thermal and mechanical characteristics and manufacturing processes, especially from the viewpoint of reliability. It is necessary to match the wiring etc. with those of the electric wiring board. Therefore, in order to realize this, it is effective to make the optical wiring material a composite material of a resin material and an inorganic material.
  • composite materials there is an interface between the composite materials, which tends to cause light scattering and increase light propagation loss. The magnitude of this light scattering depends on the refractive index difference between the materials, the size of the interface, and the amount of the interface. By precisely controlling these, it is possible to suppress light scattering to a low level that does not cause any practical problems.
  • the average particle diameter of the inorganic filler is not less than 1 nm and not more than lOOnm.
  • the average particle size of the inorganic filler is 1 nm or more, the inorganic filler particles are less likely to aggregate and more easily disperse more uniformly. If the average particle size of the inorganic filler is less than lOOnm, the refractive index is less likely to be biased due to sedimentation of the inorganic filler particles during film formation. As a result, the disturbance of the optical waveguide is reduced and a signal transmission error occurs.
  • the average particle size of the inorganic filler is 40 nm or less, it is easy to suppress the Rayleigh scattering without making the difference in refractive index between the resin and the inorganic filler extremely small. In this case, furthermore, the Rayleigh scattering due to the difference in refractive index between the local resin and the inorganic filler, which is generated by the yarn and the fluctuation of each of the resin and the inorganic filler, is small and can be easily suppressed to a value.
  • the average particle diameter of the inorganic filler of the present invention can be measured by XMA measurement on an ultrathin slice of a cured thin film of a resin composition for optical wiring, and observation with a transmission electron microscope (TEM). .
  • TEM transmission electron microscope
  • a cured thin film of a resin composition for optical wiring cut out in the direction of film thickness is used.
  • Inorganic fillers and rosins have different electron beam transmittances, so inorganic fillers and rosins can be identified by contrast differences in TEM images. Identification of each inorganic filler when multiple types of inorganic fillers are used can be performed by elemental analysis based on XMA measurement and crystal structure analysis by electron diffraction image observation.
  • the distribution of the area of the inorganic filler and the resin can be obtained, and the particle diameter can be calculated from the area by approximating the cross section of the inorganic filler to be circular.
  • the particle size can be evaluated on TEM images at magnifications of 5000 and 40000!
  • the calculated particle size distribution is a TEM image with a magnification of 5000 times. Expressed as a histogram in increments of 0.01 ⁇ m in a 40,000 times TEM image. For each column in the resulting histogram, find the product of its center value and frequency. Next, the average particle diameter is obtained by dividing the sum of these products by the sum of the frequencies.
  • the particle size distribution can also be evaluated by performing the same analysis as described above using a scanning electron microscope (SEM) instead of TEM.
  • SEM scanning electron microscope
  • a dynamic light scattering method for measuring the fluctuation of the scattered light due to the Brownian motion of the inorganic filler, and an electrophoretic light scattering for measuring the Doppler effect of the scattered light when the inorganic filler is electrophoresed The average particle diameter can be measured by a method or the like.
  • Laser diffraction type and laser scattering type particle size distribution measuring devices include LA-920 manufactured by Horiba, Ltd., SALD-1100 manufactured by Shimadzu Corporation, and MICROTRAC-UPA150 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
  • the content of the inorganic filler is not particularly limited.
  • the volume content of the inorganic filler is preferably 5 volume% or more and 95 volume% or less, more preferably 20 volume% or more and 80 volume% or less.
  • the volume content of the inorganic filler is 5% by volume or more, the effects of controlling the thermal expansion coefficient and the temperature dependence control of the refractive index by the inorganic filler are large.
  • the volume content is 20% by volume or more, the thermal expansion coefficient Force X io _5 Z ° c or less. If the volume content of the inorganic filler is 95% by volume or less, the film does not become brittle, and cracks are not generated or broken by a slight stress.
  • the volume content of the inorganic filler is 80% by volume or less, the adhesive strength with the material in contact with it becomes strong, and reliability deterioration due to delamination or the like hardly occurs.
  • nZn is 0.8 or more
  • nZn force 1. 1 or less
  • the pole fr to reduce the light propagation loss due to scattering required when n / n is small fr It becomes easy to disperse uniformly such that V does not agglomerate because it is not necessary to use inorganic filler particles with a small particle diameter at the end.
  • the thermal expansion coefficient of the resin composition for optical wiring of the present invention is from 20 ° C to 90 ° C.
  • 10 _5 Z ° C over 4 X 10 _5 Z ° is preferably C or less tool, 1. 5 X 10- 5 Z ° C or 2. or less 5 X 10 _5 Z ° C.
  • the thermal expansion coefficient from 20 ° C to 90 ° C of the resin composition for optical wiring is -IX 10 _5 Z ° C or higher and 4 X 10 _5 Z ° C or lower. Since the difference in expansion coefficient is small, delamination does not easily occur when an opto-electric composite wiring board is used.
  • the resin composition for optical wiring of the present invention has a true temperature dependence of the refractive index at 20 ° C to 90 ° C of 1 X 10 _4 Z ° C or more and 1 X 10 _4 Z ° C or less. More preferably, it is ⁇ 1 ⁇ 10 _5 Z ° C or more and 1 ⁇ 10 _5 Z ° C or less.
  • the true temperature dependence of the refractive index at 20 ° C and 90 ° C of the resin composition for optical wiring is 1 X 10 _4 / ° C or more and 1 X io "V ° c or less.
  • the optical coupling with the light receiving and emitting components with small change in the optical wiring length will be shifted, and the transmission signal error rate can be reduced. -20 ° C of the resin composition for optical wiring If the true temperature dependence of the refractive index from 1 to 10 ° 5 Z ° C to 1 X io _5 Z ° c or less is An error occurs in wavelength selection in the system.
  • the true temperature dependence of the refractive index in the present invention means the temperature dependence of the refractive index after correction for canceling the volume change of the material due to the temperature change. That is, the temperature is T
  • the length of the material is X with respect to the incident direction of the light whose refractive index is to be measured.
  • the optically meaningful material density is X /
  • the temperature dependence (D) of the true refractive index between 1 and T 2 is the refractive index n at temperature T and the refraction at temperature T.
  • Optical transmission loss which is important for optical wiring, is the structure of optical wiring, optical wiring patterns, and power! Depends on the state of the optical wiring surface after and the physical properties of the optical wiring material.
  • Light propagation loss due to material properties includes absorption and scattering by the material. Absorption can be suppressed by using a transparent material, that is, a material that does not absorb at the wavelength of light to be guided.
  • Rayleigh scattering becomes a problem in a material containing inorganic fillers, that is, particles as in the present invention.
  • Rayleigh scattering is represented by a product of a scattering cross section of particles and a particle density.
  • the particle scattering area is expressed by the following formula.
  • a is the average particle diameter (cm) of the inorganic filler
  • n is the refractive index of the inorganic filler
  • n is the refractive index of the inorganic filler
  • ⁇ is the wavelength ( ⁇ m) of the light guided in the optical wiring.
  • the particle density is represented by the following mathematical formula.
  • the light propagation loss (dBZcm) due to Rayleigh scattering is expressed by the above two equations as L in the following equation, and the present invention needs to be in the range of 0 ⁇ L ⁇ 0.5.
  • V is the volume content of the inorganic filler
  • a is the average particle diameter (cm) of the inorganic filler
  • n is the refractive index of the inorganic filler
  • n is the refractive index of the resin
  • ⁇ is guided in the optical wiring. This is the wavelength of light ( ⁇ m). 0. 05 ⁇ V ⁇ 0. 95, l ⁇ a ⁇ 100, 1. 2 ⁇ n ⁇ 2. 4, 1. 3 ⁇ n ⁇ 2, 0. 6 ⁇ ⁇ 0 f r
  • L represents an optical propagation loss and does not become a negative number. Also, if L is greater than 0.5, the light propagation (waveguide) loss is too large, and when used as an optical wiring material, the error rate increases during high-speed signal transmission, which is not practical.
  • the wavelength of 0.6 to 0.9 ⁇ m includes the oscillation wavelength of compound semiconductor lasers such as He—Ne gas laser and GaAs, which is promising for use as transmission signal light. Therefore, it is practically important that the resin composition for optical wiring satisfies the formula (1) in the wavelength range of 0.6 to 0.9 m.
  • the light from multiple LSIs can be passed through a single optical line by wavelength multiplexing by using different wavelengths for each LSI to send information.
  • the wavelength multiplexing method is a practically effective means because the wiring density can be substantially increased.
  • the resin composition for optical wiring of the present invention has a wavelength range of 1.2 to 1. It is practically important to have the characteristics satisfying the above.
  • the resin composition for optical wiring of the present invention is required to be a yarn and composition having substantially no light absorption at a wavelength of 0.6 to 0.9 m or a wavelength of 1.2 to 1.6 m.
  • the method for measuring the coefficient of thermal expansion of the resin composition for optical wiring is not particularly limited, but can be performed using a thermomechanical measurement device (TMA), a stress measurement device, or the like.
  • TMA thermomechanical measurement device
  • the method for measuring the refractive index of the resin composition for optical wiring in the present invention is not particularly limited. It can be performed using a prism coupler device or the like.
  • the refractive index of an inorganic filler is generally almost the same as that of a Balta material having the same composition, but more accurately can be measured as follows. First, the refractive index of a cured resin for dispersing inorganic filler (n
  • the resin used in the present invention is not particularly limited, but it is more preferable if nZn described above satisfies the condition of 0.8 or more and 1.2 or less in combination with the inorganic filler.
  • any material satisfying the expression (1) may be used.
  • the inorganic filler used in the present invention is not particularly limited, but is preferably at least one selected from material strengths including any one of Si-O bond, Mg-O bond, and Al-O bond. Good. Materials having Si—O bonds, Mg—O bonds, and A1—O bonds are chemically stable, and therefore, many have a large energy gap in the solid state, that is, are transparent. Further, many of these materials have a solid-state refractive index in the range of about 1.4 to 1.8, which is the refractive index region of rosin. For example, SiO, Al 2 O, MgO, MgAl 2 O, Al and Si
  • Mg and Al, Mg and Si, Ti and Si double oxides and solid solutions, etc. and these include Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Ag, In, Sn, Sb, Te, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, A solution in which an oxide such as Er, Tm, Yb, or Lu is dissolved can be used.
  • Other double oxides include CaSiO, ZrSiO, BaCrO, ZnCr
  • Metal sulfate can also be used preferably as an inorganic filler.
  • barium sulfate precipitated barium sulfate is preferred because it is easy to obtain one having a small particle size.
  • carbonates such as barium carbonate and calcium carbonate
  • fluorides such as magnesium fluoride, sodium carbonate, barium fluoride, calcium fluoride, strontium fluoride, and lithium fluoride can be used.
  • the refractive index is in the range of 1.4 to 2.4, it can be used alone or in a form combined with the above-mentioned oxide.
  • the optical wiring has a structure in which a clad layer having a low refractive index covers the periphery of a core layer having a high refractive index in order to guide light therethrough.
  • the light is mainly guided through the core layer, and the cladding layer surrounding it acts to confine the light.
  • the optical wiring material of the present invention is mainly composed of a resin and an inorganic filler
  • the refractive index difference between the resin and the organic filler is reduced in order to suppress the light propagation loss caused by scattering by the inorganic filler. Is effective. Therefore, a high refractive index resin and an inorganic filler having an approximate refractive index are used for the optical wiring material forming the core layer, and a low refractive index resin is used for the optical wiring material forming the cladding layer.
  • This is a suitable means for realizing an optical wiring material having a low loss and a large difference in refractive index between the core layer and the cladding layer.
  • the resin having the higher refractive index that is, the resin used for the optical wiring material for the core layer has a refractive index of 1.55 or more and 1.75 or less from the viewpoint of transparency and refractive index. It is preferable that at least one selected from the group consisting of polyimide resin, aramid resin, polystyrene, polycarbonate, and epoxy resin. Inorganic fillers have a refractive index of not less than 1.55 and not more than 1.75 in terms of transparency and the size of the refractive index. In Group B, barium sulfate, magnesium oxide, aluminum oxide, calcium carbonate , Zinc oxide, tin oxide, titanium and silicon double acid strength at least One type is preferably selected.
  • a resin having a refractive index exceeding 1.75 is very expensive even if it can be synthesized, and problems such as high curing temperature and difficulty in dissolving in a solvent are likely to occur. If the refractive index of the resin used in the optical wiring material for the core layer is less than 1.55 or the refractive index of the inorganic filler is less than 1.55, the difference in refractive index between the core layer and the cladding layer is small. As a result, the light confinement effect is reduced.
  • the resin having the smaller refractive index that is, the resin used for the optical wiring material for the cladding layer has a refractive index of 1.3 or more and 1.55 or less from the viewpoint of transparency and the size of the refractive index.
  • Group C It is preferable that at least one of epoxy resin, siloxane resin, polyimide resin, and polysilane power is selected.
  • Inorganic fillers have a refractive index of 1.3 or more and 1.55 or less in terms of transparency and the size of the refractive index of Group D of silica, magnesium carbonate, calcium silicate, hydrated talcite, and phyllite. It is preferable to select at least one of double acid compounds of magnesium, titanium and silicon.
  • an inorganic filler having a refractive index of 1.3 or higher is substantially used.
  • the refractive index of the double oxide of titanium and silicon can be adjusted by adjusting the content ratio of titanium and silicon. Relatively high titanium content increases the refractive index, and relatively high silicon content decreases the refractive index.
  • the coffin used in the present invention is preferably thermosetting.
  • the resin that forms the electric wiring board is suitable because it has a high process affinity when combined with the electric wiring board, which is often a thermosetting resin.
  • the existing process of the electrical wiring board can be used as it is, or only the process for the composite can be added and other processes need not be changed. There are benefits.
  • the resin to be used is not thermosetting, the process becomes complicated when combined with an electric wiring board, and the heat resistance is particularly high during a high temperature process such as a solder process for mounting electrical components. It tends to be insufficient.
  • thermosetting resin examples include epoxy resin, phenol resin, siloxane resin, polyimide, cyanate resin, benzocyclobutene resin, polynorbornene, and the like. However, it is not particularly limited to these.
  • the epoxy resin includes two or more epoxy groups (oxysilane rings) in the molecular structure. It is a rosin that has a prepolymer.
  • epoxy resins those having a cyclohexane ring because of high transparency at a wavelength of 0.4 to 0.9 ⁇ m and easy dispersion of inorganic filler at a high concentration. And those having a naphthalene skeleton are preferred.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin is preferably lOOgZeq or more and 300gZeq or less.
  • the epoxy equivalent is more than lOOgZeq, since the hydroxyl group produced by the curing reaction is few and the hydroxyl group concentration is low, the refractive index changes due to moisture absorption, which is difficult to absorb moisture.
  • the epoxy equivalent is 300 gZeq or less, the crosslink density increases, so that the adhesiveness accompanying the increase in internal stress during curing is small in crack resistance.
  • a curing agent is added as necessary.
  • a curing agent generally used for epoxy resin can be added.
  • examples of such curing agents include amine curing agents, acid anhydride curing agents, phenol curing agents, phenol novolac resins, bisphenol A type novolac resins, aminotriazine compounds, and naphthol compounds. Examples are shown. These curing agents may be used in combination with each other.
  • a curing accelerator can be used together with the curing agent.
  • curing accelerators include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenolimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenol-trimethyl trimellitate, Examples thereof include metal chelate compounds such as triphenylphosphine and tris (2,4 pentazionato) cobalt, and benzimidazole compounds.
  • the resin used in the present invention preferably has a curing temperature of 200 ° C or lower.
  • the curing temperature refers to the temperature at which a cross-linking reaction occurs between the molecules of the resin used to cause a polymerized network, and the resin already dissolved in a solvent in a polymerized state. It refers to both the temperature at which the solvent is solidified by evaporation.
  • the resin used in the present invention is not a thermosetting resin but may have sufficient heat resistance. It is not a thermosetting resin! /, But examples of resin having sufficient heat resistance include aramid resin.
  • the As the aramid resin it is preferable to use a polymer obtained by polymerizing carboxylic acid dichloride and diamine carbonate as well as having excellent transparency and heat resistance.
  • diamine examples include 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3, -diaminodiphenyl sulfone, 2, 2, -ditriflule.
  • O-methyl-4,4, -diaminobiphenyl 9,9 bis (4-aminophenol) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-methylphenol) fluorene, 9,9-bis (4 —Amino 1-black mouth) fluorene, 9, 9-bis (4-amino-1-fluorophenol) fluorene, bis [4- (4-aminophenoxy) phenol] sulfone, bis [4 — (3 aminophenoxy) phenol] sulfone, 2,2bis [4— (4 aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2bis (4-aminophenol) hexafluoropropane, etc.
  • Examples of the carboxylic acid dichloride include terephthalic acid dichloride, 2 chloro-terephthalic acid dichloride, 2-fluoro-terephthalic acid dichloride, isophthalic acid dichloride, orthophthalic acid dichloride, naphthalene dicarboxylic acid chloride, and biphenyl dicarboxylic acid.
  • Examples include chloride and terfel dicarbol chloride.
  • the resin composition for optical wiring is obtained by applying, drying, and solidifying a paste in which an inorganic filler is dispersed in resin.
  • This paste can be prepared, for example, by adding an inorganic filler powder to a resin solution and mixing and dispersing, or by preparing a dispersion in which an inorganic filler is previously dispersed in an appropriate solvent, and mixing the dispersion and the resin solution. It is produced by the down method. Moreover, what is marketed as a sol can also be used for this inorganic filler dispersion liquid.
  • silica such as organosilica sol and colloidal silica sol
  • Nissan Chemical Industry Co., Ltd., Fuso Chemical Industry Co., Ltd., and Catalytic Chemical Industry Co., Ltd. are also selling power! ⁇ 1 OOnm or more.
  • the method for dispersing the inorganic filler in the resin or solvent is not particularly limited.
  • methods such as ultrasonic dispersion, ball mill, roll mill, Claire mix, homogenizer, bead mill, and media disperser can be used.
  • ball mill, homogenizer, and bead mill are preferably used from the viewpoint of dispersibility.
  • surface treatment of the inorganic filler in order to improve dispersibility, for example, surface treatment of the inorganic filler, addition of a dispersant, addition of a surfactant, addition of a solvent, and the like may be performed.
  • Surface treatment of inorganic fillers includes silane treatment, acid treatment, basic treatment, etc. in addition to treatment with various coupling agents such as silane, titanium and aluminum, fatty acids, phosphate esters, etc. .
  • nonionic, cationic, and ionic surfactants, wetting agents such as polyvalent carboxylic acids, amphoteric substances, and resins having highly sterically hindered substituents may be added. it can.
  • the polarity of the system during or after dispersion can be controlled by adding a solvent.
  • the paste may contain a stabilizer, a dispersant, an anti-settling agent, a plasticizer, an anti-oxidation agent, etc., as required, within a range that satisfies the required characteristics.
  • the photoelectric composite wiring board of the present invention has an organic substance, a layer having a fiber base material, a conductor layer, and an optical wave (optical wiring) layer, and the optical waveguide layer of the present invention is provided on an optical waveguide layer.
  • a fat composition is used.
  • a layer having an organic substance, a fiber base, a conductor layer, and an optical waveguide layer may be laminated.
  • the layer having the organic substance and the fiber base material is not particularly limited as long as it is used for an electric wiring board! / Epoxy resin, fluorine resin, polyphenylene oxide, cyanate resin.
  • Prepregs made by impregnating and drying a fiber base material alone, a modified product, a mixture, etc., and heat-molded and cured can be used.
  • the fiber base material examples include glass woven fabrics, glass non-woven fabrics, glass papers such as glass paper, woven fabrics that have organic fiber strength such as paper (pulp), aramid, polyester, fluorine resin, etc. Examples thereof include woven fabrics and non-woven fabrics made of metal fibers, carbon fibers, mineral fibers, and the like.
  • glass fibers are preferred from the viewpoint of heat resistance and strength. Among them, a fiber-opened one is more preferable because the flatness after curing of the pre-preda increases. Open In the fine yarn, either the warp yarn or the horizontal yarn or the forces between the adjacent yarns are arranged substantially without any gap.
  • a highly conductive metal foil or a hardened conductive paste can be used as the conductor layer.
  • the metal foil include copper, aluminum, nickel, gold and the like alone, an alloy, and a composite foil.
  • a copper foil can be preferably used.
  • the optical waveguide layer is composed of an under cladding layer, a Z core layer, and a Z over cladding layer.
  • the refractive index of the core layer needs to be larger than both the refractive index of the under cladding layer and the refractive index of the over cladding layer.
  • optical waveguide does not occur.
  • the structure of the optical waveguide formed in the optical waveguide layer is roughly divided into a slab optical waveguide that only confines light in the upper and lower layers, and a channel optical waveguide that is configured to confine lateral light.
  • the channel optical waveguide is composed of a core portion with a large refractive index through which light mainly propagates and a cladding portion with a small refractive index covering the periphery, and an embedded type in which the core portion is embedded in the cladding portion, and an optical waveguide.
  • the optical waveguide layer has at least two layers (core layer and cladding layer) having different refractive indexes, and at this time, the difference in refractive index between the layers is preferably 0.05 or more. From the viewpoint of reducing the optical axis alignment (alignment) between optical wiring and optical components, it is preferable to provide a multimode type optical waveguide in the opto-electric composite wiring board. However, it is preferable that light can be sufficiently confined even if provided. To achieve these two points, optically, the larger the refractive index difference between the core layer and the cladding layer, the more advantageous.
  • this difference in refractive index is 0.05 or more, the optical axis adjustment (alignment) between the optical wiring and the optical components does not need to be performed very precisely, or the cladding layer does not need to be very thick. Does not cause high.
  • the refractive index and thickness of the under cladding layer, the core layer, and the over cladding layer can be arbitrarily selected depending on the optical waveguide to be designed.
  • the difference in refractive index between the core layer and the undercladding layer is increased, or the core layer and It is suitable to increase the refractive index difference of one bar cladding layer or to thicken the core layer.
  • the refractive index difference between the core layer and the undercladding layer is made small, the refractive index difference between the core layer and the overcladding layer is made small, or the core layer is made thin. By doing these, single mode propagation is realized.
  • the photoelectric composite wiring board of the present invention can be manufactured, for example, as follows.
  • an optical wiring paste for an undercladding layer is applied on a substrate for electrical wiring, dried, and formed as a film of a resin composition for optical wiring.
  • an optical wiring paste for the core layer is applied and dried to form a film of a resin composition for optical wiring. If necessary, perform pattern formation on the core layer.
  • the pattern formation can be performed by reactive etching or the like.
  • a photosensitive paste is used for the optical layer paste of the core layer, the pattern can be formed by photolithography with exposure and development.
  • an optical wiring paste for an overcladding layer is applied on the core layer and dried to form a film of a resin composition for optical wiring.
  • an opto-electric composite wiring board can be obtained by overlapping with the electric wiring board and heating.
  • the optical waveguide layer may be formed on the inner layer of the photoelectric composite wiring board or on the surface layer. When it is formed on the inner layer, the surface of the opto-electric composite wiring board can be used widely for surface mounting of electronic components.
  • the smoothness of the surface of the formed under-cladding layer is impaired by the influence, and the core layer formed on the under-cladding layer
  • the interface tends to be rough. If the interface between the under-ladding layer and the core layer becomes rough, the transmission loss of light propagating around the core layer will increase. In such a case, it is possible to prevent the interface between the undercladding layer and the core layer from becoming rough by providing a flat layer on the surface of the electrical wiring board before the undercladding layer is formed.
  • the material of the flattening layer is not limited as long as the flattening function and the adhesiveness with the undercladding layer are sufficient, but among them, epoxy resin can be used.
  • a method of polishing and smoothing the surface of the electric wiring board can be used in addition to providing a flattening layer.
  • the method for forming the coating film from the optical wiring paste is not particularly limited, and examples thereof include a method using a spinner, screen printing, blade coater, die coater and the like.
  • the formation of the electrical wiring portion of the opto-electric composite wiring board can be performed using a process used for normal electrical wiring formation.
  • These processes include the formation of wiring by wet etching of metal foil such as copper foil as a wiring material, the formation of wiring by electrolytic or electroless plating of copper, nickel, gold, etc., and the metal layer by vapor phase methods such as sputtering. Examples of the method include forming and wiring processing.
  • a commonly used process such as a soldering method.
  • a photoelectric conversion element, an optical passive component, and the like can be incorporated into the photoelectric composite wiring board of the present invention.
  • the photoelectric conversion element include a light emitting diode, a laser, and a photodetector.
  • the use of surface-emitting lasers and surface-receiving type photodetectors that emit and receive light on the main surface of the element makes it easier to reduce the spread of propagation light, increase signal strength, and receive and emit light.
  • the ability to easily shield the mounting structure of the part is preferable.
  • a mirror and a lens can be incorporated in the photoelectric composite wiring board of the present invention as necessary for optical coupling between the light emitting / receiving element and the optical path.
  • a mirror that changes the optical path by 90 degrees can be formed by cutting the end face of the optical waveguide at 45 ° with a dicing saw or the like.
  • passive optical circuits such as an optical multiplexer / demultiplexer, wavelength filter, and wavelength multiplexer may be built in the photoelectric composite wiring board.
  • the measurement was performed using a prism coupler device 2010 (with a substrate heating device) manufactured by Metricon and a special P-1 prism. [0073] ⁇ Optical propagation loss measurement>
  • Measurement was performed in the range of room temperature to 90 ° C using FLX-2908 manufactured by KLA-Tencor.
  • a test sample film was formed on both the silicon wafer and the copper substrate, the warpage of each substrate was measured while heating, and the thermal expansion coefficient was obtained by calculation.
  • Example 1 except that liquid epoxy resin (Epotek Product # 314) was replaced with polyimide resin (trade name Semicofine, product name: Semicofine) and the curing temperature was changed from 150 ° C to 300 ° C. A sample was prepared in the same manner as described above. The measurement wavelength was 0.85 m. The evaluation results are shown in Table 1. Since the curing conditions exceeded the heat resistance of the FR-4 substrate, the TC test sample was incapable of being manufactured.
  • Liquid epoxy resin (Product # 314, manufactured by Epotek) was changed to polyimide resin (trade name Semicofine, manufactured by Toray Industries, Inc.), the curing temperature was changed from 150 ° C to 300 ° C, and organosilica sol was A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aluminum oxide slurry dispersed in the propylene glycol monomethyl ether solvent was replaced with the blending ratio of polyimide resin and acid-aluminum at the values shown in Table 1. Table 1 shows the measurement wavelength and evaluation results. Only the sample of Example 14 was difficult to measure the refractive index at high temperature due to large warpage, so the measurement on the high temperature side was limited to 60 ° C. Since the curing conditions exceeded the heat resistance of the FR-4 substrate, in Examples 11 to 14, the TC test samples could not be produced.
  • Example 1 Samples were prepared in the same manner as in Example 1 except that liquid epoxy resin (Product # 314, manufactured by Epotek) was replaced with fluorinated polyimide and the curing temperature was changed from 150 ° C to 350 ° C. Table 1 shows the measurement wavelength and evaluation results. Since the curing conditions exceeded the heat resistance of the FR-4 substrate, the TC test sample was unable to be produced.
  • liquid epoxy resin Product # 314, manufactured by Epotek
  • Example 2 A sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the organosilica sol was replaced with a titasol. The evaluation results are also shown in Table 2.
  • Example 2 Samples were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the film was formed of a single resin without an inorganic filler. The evaluation results are also shown in Table 2. In Comparative Examples 7 to 9, the TC test sample could not be prepared because the curing conditions exceeded the heat resistance of FR-4.
  • Resin Inorganic filler Filler Optical wiring tree True refractive index
  • the mixing ratio of the liquid epoxy resin and the curing accelerator was set to 100: 2 by weight.
  • the evaluation results are shown in Table 3. Also, using the bar coater, films of 10, 20, 30, 40, and 50 m in thickness of the solidified film could be produced from the obtained optical wiring paste.
  • a paste for optical wiring was applied on a quartz substrate using a spin coater, and in the atmosphere using an oven at 80 ° C for 30 minutes, then at 150 ° C for 30 minutes, and further at 280 ° C.
  • the sample was heated for 1 minute to obtain an optical propagation loss measurement sample with a thickness of 5 m.
  • the evaluation results are shown in Table 3. Also, using a bar coater, films of 10, 20, 30, 40, and 50 with a solidified film thickness could be produced from the obtained composition.
  • An undercladding layer with a thickness of 10 / zm was formed on a 0.6 mm thick FR-4 substrate with black foil treated copper foil (18 / zm thickness).
  • magnesium oxide having a particle diameter of 12 nm dispersed in a propylene glycol monomethyl ether solvent is added, and the polyimide resin: oxidized in a volume ratio after curing.
  • a paste for optical wiring was prepared so that magnesium was 60:40. This was coated on the FR-4 substrate with the undercladding layer described above, dried at 80 ° C for 1 hour, solidified at 180 ° C for 1 hour in nitrogen, and a 40 / zm thick core layer 1 Formed. The refractive index of the core layer was 1.634. Next, a 50 m wide core layer was formed in a ridge shape by ordinary photolithography and reactive ion etching.
  • an overcladding layer paste having the same composition as that of the undercladding layer was applied thereon and dried at 80 ° C for 1 hour to form an uncured overcladding layer.
  • a 0.6 mm thick FR-4 substrate with a blackened copper foil (thickness 18 m) was placed on top of this, and a 150 ° C 1 hour heating press was performed to obtain an opto-electric composite wiring substrate. .
  • This optoelectric composite wiring board was carefully cut using a dicing apparatus (DFD-6240, manufactured by DISCO Corporation) so as to form an end face perpendicular to the optical waveguide.
  • a dicing apparatus DMD-6240, manufactured by DISCO Corporation
  • an opto-electric composite wiring board was obtained in which the end faces were formed at both ends of the substrate and the length of the optical waveguide was 5 cm.
  • the cutback method ldBZcm.
  • a sample is cut using a dicing device, and an optical waveguide with a length of 5 cm before cutting is used.
  • Light propagation loss (unit: dB / cm) was determined from the propagation light intensity and the propagation light intensity of the sample 2 cm after cutting.
  • the optical fiber for light introduction was moved left and right and up and down, and the light introduction margin was examined from the detected light output of the photodetector on the other end face.
  • the left / right and up / down movements were 10 m, and the detection light output of the photodetector was almost invariable.
  • An optical wiring paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixture was used.
  • an optoelectric composite wiring board was produced in the same manner as in Example 23 except that the obtained optical wiring paste was used for the core layer. When the refractive index of the core layer was measured, it was 1.498.
  • the light introduction margin was examined in the same manner as in Example 23. As a result, the detection light output of the photodetector was sensitive to the movement of the optical fiber for light introduction, and the photodetector was related to the movement of the optical fiber. The power was stable. When this sample was subjected to a TC test, no delamination or cracks were observed.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an optical wiring board for crosstalk characteristic evaluation produced in this example.
  • FR-4 with undercladding layer 3 (refractive index [nb]: 1.484) used in Example 23 4
  • Undercladding layer 3 (refractive index [nb]: 1.484) used in Example 23 4
  • multiple widths 50 m parallel core layers 1 (refractive index [ na ]: 1.62 ) were formed.
  • the pitch between the straight optical waveguides was set to 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 m.
  • the end surfaces of the mono-cladding layer 2 and the optical waveguide were formed to produce an optical wiring board.
  • the core layer was formed in parallel with every pattern according to the pitch.
  • FIG. 2 is a top view of the optical circuit board for crosstalk characteristics evaluation, and the core layer is located in the part indicated by the dotted line.
  • the presence or absence of crosstalk between each wiring pitch was examined by the following method.
  • One end face force of one optical waveguide A single mode optical fiber is used to introduce light with a wavelength of 0.85 m, the adjacent optical waveguide is observed with a CCD camera from a direction perpendicular to the substrate surface, and crosstalk is observed. The presence or absence of light was observed. The results are shown in Table 4.
  • the mixing ratio of the liquid epoxy resin and the curing accelerator was 100: 2 by weight.
  • Example 25 1.484 1.62 1.484 0.136 Yes No No No No No No No No No No Example 26 1.56 1.62 1.56 0.06 Yes Yes No No No No No No No Example 27 1.58 1.62 1.58 0.04 Yes Yes Yes Yes Yes No No No No No No No No No No No No
  • Example 22 A sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 22 except that the film was formed of a single resin without using an inorganic filler. The evaluation results are shown in Table 2.
  • the optical wiring resin composition of the present invention transmits information between LSIs in a wiring board used for information equipment that performs high-speed signal transmission such as a personal computer, a hard disk recorder, a DVD recorder, a game machine, and a mobile phone. It can be suitably used for an optical wiring that performs the above.

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Abstract

　本発明は電気配線板との熱膨張係数差が小さく、かつプロセス温度が近く、かつ光伝搬損失が小さく、かつ電気配線板との複合化に適した光配線用樹脂組成物と、光電気複合配線基板を提供する。 　本発明は、平均粒子径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である無機フィラーと樹脂を有し、無機フィラーの屈折率ｎfと樹脂の屈折率ｎrの比ｎf／ｎrが０．８以上１．２以下を満たす樹脂組成物であり、樹脂組成物の熱膨張係数が－１×１０－５／°C以上４×１０－５／°C以下、および－２０°Cから９０°Cにおける屈折率の真の温度依存性が－１×１０－４／°C以上１×１０－４／°C以下であり、波長０．６～０．９μｍ、もしくは波長１.２～１.６μｍにおいて実質的に光吸収がない光配線用樹脂組成物である。

Description

光配線用樹脂組成物および光電気複合配線基板
技術分野
[0001] 本発明は、電気配線板との複合に適した光配線材料と光電気複合配線基板に関 する。本光配線は LSI (Large Scale Integrated Circuit ;大規模集積回路）間の高速 信号伝送を光信号で行う「ボード上光配線」（光インターコネクション)を実現する。 背景技術
[0002] LSI技術が進歩し、その情報処理速度、集積規模が増大してきている。これにより、 マイクロプロセッサの高性能化やメモリチップの大容量ィ匕が急速に進んできている。 そして、これらの LSIの高機能を利用した映像情報を主体とする情報家電など多様な 電子機器が巿場に登場してきている。それはパソコン、ハードディスクレコーダー、 D VDレコーダーなどである。
[0003] そこで、従来の電気信号により行われてきた機器内のボード間、あるいはボード内 のチップ間など比較的短距離間の信号伝送において、より一層の高速化および高密 度化が困難となってきた。（1)高速化に対しては、配線の CR (C :配線の静電容量、 R :配線の抵抗)時定数による信号遅延が問題となり、（2)電気配線の高密度化に対 しては、 EMI (Electromagnetic Interference)ノイズやチャンネル間のクロストークが問 題となっている。
[0004] そこで、これらの課題を解消する技術のひとつとして、光配線 (光インターコネクショ ン)技術がある。光配線は、機器間、機器内のボード間、あるいはボード内のチップ 間など種々の箇所に適用可能である。中でも、チップ間のような短距離間の信号の 伝送には、チップが搭載されている基板表面や内層に光信号を導波する光配線層 を形成し、これによる光信号伝送システムを用いることが好適である。
[0005] このような光信号伝送システムには、電気信号を光信号に変換するための発光素 子、光信号を電気信号に変換するための受光素子、および発光素子ゃ受光素子を 制御するための電気信号の授受を行うための ICなどと、これらの素子への電力供給 が必要である。また、比較的低速で、低密度な配線で行うことができる信号伝送には 、電気信号による方が有利である場合が多い。したがって、配線基板には、基板表面 あるいは内層に電気配線を形成することも必要である。つまり、光配線と電気配線が 共存する光電気複合配線基板が必要となる。
[0006] 光配線用榭脂組成物としては、ポリシラン (特許文献 1参照）、ポリシロキサン (特許 文献 2参照）、フッ素化ポリイミド (特許文献 3参照）、シリカゲル ポリスチレン複合系 材料 (特許文献 4参照）、フッ素化アクリルポリマー (特許文献 5参照)などがある。これ らいずれの材料も、固化のための熱処理温度が高い、耐熱性が不十分である、熱膨 張率が大きい、のいずれかの理由で、電気配線板との複合化に不適当である。
[0007] 無機フィラーと榭脂を複合した光配線材料 (光導波路材料)としては、無機フィラー に酸ィ匕チタン、酸ィ匕アルミニウム、シリカなどを用いたものがある（特許文献 6、 7参照 )。し力しながら、用いられている粒子の粒子径が大きいこと、および Zまたは酸ィ匕チ タンや酸ィ匕アルミニウムの屈折率が榭脂に比べて大きいことのために、粒子によるレ 一リー散乱が大きぐその結果光伝搬損失が大きくなりやすいという問題点があった。
[0008] 電気配線と光配線とを備えたノヽイブリツド型の光配線基板としては、光配線層が絶 縁層の内部に配置された形態 (特許文献 8参照)などが提案されている。
特許文献 1 :特開 2004— 12635号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 2：特開 2004— 102247号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 3：特開平 4— 328504号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 4:特開平 11 109154号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 5：特開平 10— 333105号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 6：特開 2000— 44811号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 7：特開 2002— 277664号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 8：特開 2002— 6161号公報 (特許請求の範囲）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] カゝかる状況に鑑み、本発明は、電気配線板との熱膨張係数差が小さぐかつ屈折 率の温度依存性力 、さぐかつ光伝搬損失が小さぐかつ電気配線板との複合化に 適した光配線用榭脂組成物、およびそれを用いた光電気複合配線基板を提供する 課題を解決するための手段
[0010] すなわち本発明は、平均粒子径が lnm以上 lOOnm以下である無機フィラーと榭 脂を有し、無機フィラーの屈折率 nと榭脂の屈折率
f nの比
r n が 0. 8以上 1. 2以 fZn r
下を満たす榭脂組成物であり、榭脂組成物の熱膨張係数がー I X 10_5Z°C以上 4 X 10_5/°C以下、および— 20°Cから 90°Cにおける屈折率の真の温度依存性が— 1 X 10_4Z°C以上 1 X 10_4Z°C以下であり、波長 0. 6〜0. 9 m、もしくは波長 1.2 〜1.6 μ mにおいて実質的に光吸収がない光配線用榭脂組成物である。
発明の効果
[0011] 本発明の光配線用榭脂組成物によれば、電気配線板との熱膨張係数差が小さぐ かつ屈折率の温度依存性が小さぐ電気配線層との複合形成に適した光配線層を 得ることができる。本発明の榭脂組成物を用いることによって光伝搬損失力 、さぐか つ温度変化に対する耐久性と光伝送特性が安定している光電気複合配線基板を得 ることがでさる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]クロストーク評価用の光配線基板の断面図。
[図 2]図 1のクロストーク評価用の光配線基板の上面図。
符号の説明
[0013] 1 コア層
2 オーバークラッデイング層
3 アンダークラッデイング層
4 黒化処理銅層
5 FR— 4基板
発明を実施するための最良の形態
[0014] 電気配線板は、一般に榭脂と無機物の複合材料となっており、その物性も榭脂と無 機物の中間の値を示す。電気配線板との複合に適した光配線材料は、光を効率良く 導波するという特性以外に、特に信頼性の面から熱的や機械的な特性、製造プロセ スなどを電気配線板のそれらとマッチングさせることが必要である。したがって、これ を実現するためには、光配線材料も榭脂材料と無機材料の複合材料とすることが有 効な手段となる。しかしながら、複合材料中では、複合した材料間の界面が存在し、 それが光散乱の原因となり、光伝搬損失を増大させる要因となりやすい。この光散乱 の大きさは、材料間の屈折率差や、界面の大きさ、界面の量に依存する。これらを精 密に制御することにより、光散乱を実用上問題のない低レベルに抑制することが可能 になる。
[0015] 本発明では、無機フィラーによる光配線内の導波光の光散乱を抑制するために、 無機フィラーの平均粒子径が lnm以上 lOOnm以下であることが必要である。無機フ イラ一の平均粒子径が lnm以上であると、無機フィラー粒子が凝集しにくくより均一 に分散することが容易になる。無機フィラーの平均粒子径が lOOnm以下であると膜 形成時に無機フィラー粒子の沈降などによる屈折率の偏りが生じにくい。そのため光 導波の乱れが小さくなり、信号伝送エラーが起きに《なる。無機フィラーの平均粒子 径が 40nm以下であると、榭脂と無機フィラーの屈折率差を極端に小さくしなくてもレ 一リー散乱を抑制しやすくなる。この場合、さらには、榭脂と無機フィラーそれぞれの 糸且成揺らぎなどにより発生する局所的な樹脂と無機フィラーの屈折率差によるレーリ 一散乱も小さ 、値に抑制しやすくなる。
[0016] なお、本発明の無機フィラーの平均粒子径の測定は、光配線用榭脂組成物の硬化 薄膜の超薄切片に対する XMA測定、および透過型電子顕微鏡 (TEM)観察により 行うことができる。この超薄切片には、光配線用榭脂組成物の硬化薄膜を、膜厚方 向に断面を切り出したものを用いる。無機フィラーと榭脂では電子線に対する透過率 が異なるので、 TEM観察像中で無機フィラーと榭脂はコントラストの違いにより識別 できる。複数種の無機フィラーが使用されている場合の各無機フィラーの同定は、 X MA測定に基づく元素分析および電子線回折像観察による結晶構造解析により行う ことができる。 TEM観察像の画像解析から、無機フィラーと榭脂の面積の分布を求 め、無機フィラーの断面を円形と近似して面積から粒子径を算出できる。粒子径の評 価は倍率 5000倍と 40000倍の TEM画像につ!、て行えばよ!ヽ。算出された粒子径 の分布を倍率が 5000倍の TEM画像において 0. 1 μ m刻みのヒストグラム、倍率が 40000倍の TEM画像〖こおいて 0. 01 μ m刻みのヒストグラムで表す。得られたヒスト グラムの各カラムに対し、その中心値と度数の積を求める。次にそれらの積の和を度 数の総和で除したものを平均粒子径とする。なお、粒子径分布の評価は、 TEMのか わりに走査型電子顕微鏡 (SEM)を用いて、上記と同様の解析を行うことによつても できる。
[0017] また、上記以外にも、無機フィラーのブラウン運動による散乱光の揺らぎを測定する 動的光散乱法、無機フィラーを電気泳動したときの散乱光のドップラー効果を測定す る電気泳動光散乱法などによって平均粒子径を測定することができる。レーザー回 折式、レーザー散乱式の粒度分布測定装置としては、（株)堀場製作所製 LA— 920 や (株）島津製作所製 SALD— 1100、 日機装 (株)製 MICROTRAC—UPA150 等がある。
[0018] 本発明においては、無機フィラーの含有量は特に限定されない。無機フィラーの体 積含有量は、 5体積％以上 95体積％以下であることが好ましぐ 20体積％以上 80体 積％以下がより好ましい。無機フィラーの体積含有量が、 5体積％以上では、無機フ イラ一の添カ卩による熱膨張係数制御と屈折率の温度依存性制御の効果が大きぐ 20 体積％以上の場合、熱膨張係数力 X io_5Z°c以下となりやすい。無機フィラーの 体積含有量が、 95体積％以下であると、膜が脆くなりにくぐ僅かな応力でクラックが 発生したり、膜が破壊することがない。無機フィラーの体積含有量が、 80体積％以下 であると接する材料との間の接着力が強くなり、層間剥離などによる信頼性低下が起 きにくい。
[0019] 本発明は無機フィラーの屈折率 nと榭脂の屈折率 nの比 nZn力 0. 8以上 1. 2
f r f r
以下であることが好ましぐより好ましくは 0. 9以上 1. 1以下である。 nZnが 0. 8以
f r
上になると、散乱による光伝搬損失が小さくなるため実用的に有用である。 n/nが 0
f r
. 9以上になると、 n/nが小さい場合に必要となる散乱による光伝搬損失を小さくす
f r
るための極端に粒子径の小さい無機フィラー粒子を用いる必要がなぐそれらの粒子 の凝集を抑制しつつ均一に分散させやすくなる。また、 nZn力 1. 2以下であると
f r
散乱による光伝搬損失が小さくなり、実用的に有用である。 nZn力 1. 1以下であ
f r
ると、 n/nが小さい場合に必要となる散乱による光伝搬損失を小さくするための極 f r 端に粒子径の小さい無機フィラー粒子を用いる必要がなぐそれらの粒子が凝集しな V、ように均一に分散させやすくなる。
[0020] 本発明の光配線用榭脂組成物の熱膨張係数は、 20°Cから 90°Cにおいて— 1 X
10_5Z°C以上 4 X 10_5Z°C以下であることが好ましぐより好ましくは、 1. 5 X 10—5 Z°C以上 2. 5 X 10_5Z°C以下である。光配線用榭脂組成物の— 20°Cから 90°Cに おける熱膨張係数が、 - I X 10_5Z°C以上 4 X 10_5Z°C以下であると、電気配線板 材料との熱膨張率差が小さいため、光電気複合配線基板としたときに層間剥離が起 きにくい。光配線用榭脂組成物の熱膨張係数が 1. 5 X 10_5Z°C以上 2. 5 X 10"5 Z°C以下であると、熱膨張係数が一般に約 20ppmZ°Cである電気配線板材料との 熱膨張率差が非常に小さいため、光電気複合配線基板としたときに、熱変動時に光 電気複合配線基板に反りが発生しにくい。このため、光実装部品と光導波路のァライ メントに誤差が生じにくぐかつ光電気複合配線基板と光実装部品の接続点にクラッ クが発生したりすることがな!、。
[0021] 本発明の光配線用榭脂組成物は、 20°Cから 90°Cにおける屈折率の真の温度 依存性が 1 X 10_4Z°C以上 1 X 10_4Z°C以下であることが好ましぐより好ましく は、— 1 X 10_5Z°C以上 1 X 10_5Z°C以下である。光配線用榭脂組成物の— 20°C 力も 90°Cにおける屈折率の真の温度依存性が— 1 X 10_4/°C以上 1 X io"V°c 以下であると、使用時の温度変化により、光配線長の変化が小さぐ受発光部品との 光結合にずれが生じに《なり、伝送信号エラー率を小さくすることができる。光配線 用榭脂組成物の— 20°Cから 90°Cにおける屈折率の真の温度依存性が— 1 X 10"5 Z°C以上 1 X io_5Z°c以下であると、使用時の温度変化による光路長変化により、 波長多重伝送システムでの波長選択にエラーが起きに《なる。なお、本発明におけ る屈折率の真の温度依存性とは、温度変化による材料の体積変化分をキャンセルす る補正を行った後の屈折率の温度依存性のことである。すなわち、温度を T
1から T 2 に変化させた際、屈折率を測定する光の入射方向に対し、材料の長さが X
1から Xへ 2 変化した場合、光学的な意味の材料密度は、 X /
1 2になる。そこで、温度 T
1と T 2の 間の真の屈折率の温度依存性 (D)は、温度 Tの時の屈折率 nと温度 Tの時の屈折
1 1 2 率 nとから下記式で求められる。 [0022] [数 1]
Figure imgf000008_0001
[0023] 光配線にぉ 、て重要な光伝搬損失は、光配線の構造、光配線パターン、力！]ェ後の 光配線表面の状態や、光配線材料の物性に依存する。材料の物性由来の光伝搬損 失には、材料による吸収と散乱がある。吸収は、透明な材料、すなわち導波させる光 の波長において吸収を持たない材料を用いることで抑制できる。しかしながら、散乱 に関しては、本発明のように無機フィラー、すなわち粒子を含む材料においてはレー リー散乱が問題となる。
[0024] レーリー散乱は、粒子の散乱断面積と、粒子密度の積で表される。粒子の散乱断 面積は下記の数式で表される。
[0025] [数 2]
Figure imgf000008_0002
[0026] 式にお 、て aは無機フィラーの平均粒子径 (cm)、 nは無機フィラーの屈折率、 nは
f r 榭脂の屈折率、 λは光配線内を導波する光の波長（ μ m)である。
[0027] また粒子密度は、下記数式で表される。
[0028] [数 3]
6
Jt(a x i0-7 )3
[0029] 上記 2つの数式によってレーリー散乱による光伝搬損失 (dBZcm)を表すと、下記 式の Lのようになり、本発明は、 0≤L≤0. 5の範囲である必要がある。
[0030] [数 4] L=-10 log e x
0≤ L=-10 log e -x≤0.5
Figure imgf000009_0001
[0031] Vは無機フィラーの体積含有率、 aは無機フィラーの平均粒子径 (cm)、 nは無機フ イラ一の屈折率、 nは榭脂の屈折率、 λは光配線内を導波する光の波長（ μ m)であ る。 0. 05≤V≤0. 95、 l≤a≤100, 1. 2≤n≤2. 4、 1. 3≤n≤2, 0. 6≤ λ≤0 f r
. 9もしくは 1. 2≤ λ≤1. 6である。
[0032] Lは光伝搬損失を表すもので、負の数となることはない。また、 Lが 0. 5より大きくな ると光伝搬 (導波)損失が大きすぎ、光配線材として用いた場合に、高速信号伝送時 にエラー率が高くなり、実用的でない。
[0033] 波長 0. 6〜0. 9 μ mには、 He— Neガスレーザーや GaAs系などの化合物半導体 レーザーの発振波長があり、伝送信号光としての利用に関して有望である。したがつ て、光配線用榭脂組成物が、 0. 6〜0. 9 m波長帯域において式（1)を満たす特 性を有していることは実用上重要である。 LSI間で情報のやりとりを行う場合、個々の LSIが情報を送り出すのに異なる波長を用いることで、波長多重方式により複数の L SIからの光を一つの光配線にまとめて通すことができる。波長多重方式は、実質的 に配線の高密度化を図ることができるため実用上有効な手段である。また波長 1. 2 ~ 1. 6 μ mにおいては、 InGaAsPなどの半導体レーザーの発振波長があり、本発 明の光配線用榭脂組成物が 1. 2〜1. 波長帯域で式（1)を満たす特性を有し ていることは実用上重要である。また、本発明の光配線用榭脂組成物は、波長 0. 6 〜0. 9 mもしくは波長 1.2〜 1.6 mにおいて実質的に光吸収がない糸且成物であ ることが必要である。
[0034] 本発明にお ヽて、光配線用榭脂組成物の熱膨張係数測定方法は特に限定されな いが、熱機械測定装置 (TMA)やストレス測定装置などを用いて行うことができる。ま た本発明における光配線用榭脂組成物の屈折率測定方法は、特に限定されな!ヽが 、プリズムカップラー装置などを用いて行うことができる。無機フィラーの屈折率は、一 般に同組成のバルタ材料のものにほぼ等しいが、より正確には下記にようにして測定 することができる。まず、無機フィラーを分散するための榭脂硬化物単体の屈折率 (n
)を測定する。次に、この樹脂に所定の無機フィラーを均一に分散した硬化物を作 製し、この屈折率 (n )を測定する。無機フィラーの屈折率 (n )と、榭脂の体積百分率 (V %)と、無機フィラーの体積百分率 (V %)との下記関係式力も求めることができ m n
る。屈折率の温度依存性を評価する場合は、測定試料の温度変化ができる評価装 置を用いる。
[0035] [数 5]
Figure imgf000010_0001
[0036] 本発明で用いる榭脂は特に限定されないが、無機フィラーとの組み合わせにおい て上記に説明した nZnが 0. 8以上 1. 2以下を満たすものであれば良ぐさらに好ま
f r
しくは式（1)を満たすものであれば良い。例えば、ポリフエ-レンエーテル、ポリフエ- レンスルフイド、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリスチ レン、ポリエチレン、フッ素榭脂、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、シロキサン榭脂、ポ リイミド、アクリル榭脂、シァネート榭脂、ベンゾシクロブテン榭脂、ポリノルボルネン、 BT (ビスマレイド'トリァジン)榭脂、ポリオレフイン、ポリアタリレート、ポリアリレート、メ ラミン榭旨、ポリメタタリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ァラミド榭旨などを用 いることがでさる。
[0037] 本発明で用いる無機フイラ一は、特に限定されないが、 Si-O結合、 Mg— O結合、 Al— O結合のいずれかの結合を含む材料力 選ばれる少なくとも 1種であることが好 ましい。 Si— O結合、 Mg— O結合、 A1— O結合を有する材料は、化学的に安定であ り、そのため固体状態でエネルギーギャップが大きい、つまり透明であるものが多い。 また、これらの材料は、固体状態の屈折率が、榭脂の屈折率域である 1. 4〜1. 8程 度の間になるものが多く好ましい。例えば、 SiO、 Al O、 MgO、 MgAl Oや Alと Si
2 2 3 2 4
、 Mgと Al、 Mgと Si、 Tiと Siの複酸化物や固溶体などがあり、さらにこれらに、 Ca、 Sc 、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Ga、 Ge、 As、 Se、 Rb、 Sr, Y、 Zr、 Nb、 Mo, Tc、 Ru、 Ag、 In、 Sn、 Sb、 Te、 Cs、 Ba、 Hf、 Ta、 W、 Re、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er, Tm、 Yb、 Luなどの酸化物を固溶させたもの を用いることができる。その他の複酸化物として、 CaSiO、 ZrSiO、 BaCrO、 ZnCr
3 4 4 oなどを用いることができる。金属硫酸塩も無機フイラ一として好ましく用いることがで
4
き、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸ストロンチウムなどが挙げられる。硫酸バリゥ ムとしては、粒子径が小さいものを得やすいという点から、沈降性硫酸バリウムが好ま しい。その他の無機物として、炭酸バリウム、炭酸カルシウムなどの炭酸塩や、フツイ匕 マグネシウム、フツイ匕ナトリム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム 、フッ化リチウムなどのフッ化物を用いることができる。これらの無機物以外でも、屈折 率が 1. 4〜2. 4の範囲であれば単独で、もしくは前記酸ィ匕物と複合させた形で用い ることがでさる。
[0038] 光配線は、その中を光導波させるため、屈折率が大きいコア層の周囲を屈折率が 小さいクラッド層が覆うという構造をとる。光は主にコア層を導波し、その周囲を覆うク ラッド層が光を閉じこめる働きをする。コア層とクラッド層の屈折率差が大きいほど、光 の閉じこめ効果は大きい。このような光配線では、小さい曲率半径で配線を曲げても 光が漏れにくい。本発明の光配線材料は榭脂と無機フィラーを主成分としているため 、無機フィラーによる散乱で発生する光伝搬損失を小さく抑えるためには、榭脂と無 機フイラ一の屈折率差を小さくするのが効果的である。したがって、コア層を形成する 光配線材料には高屈折率の榭脂とそれに近似した屈折率を有する無機フィラーを用 い、クラッド層を形成する光配線材料には、低屈折率の榭脂とそれに近似した屈折 率を有する無機フィラーを用いるの力 低損失であり、かつコア層とクラッド層の屈折 率差が大きい光配線材料を実現するのに好適な手段である。
[0039] 屈折率が大きい方、すなわちコア層用の光配線材料に用いる榭脂は、透明性と屈 折率の大きさの点から、屈折率が 1. 55以上 1. 75以下である A群の、ポリイミド榭脂 、ァラミド榭脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ榭脂から少なくとも 1種選ば れることが好ましい。無機フイラ一は、透明性と屈折率の大きさの点から、屈折率が 1 . 55以上 1. 75以下である B群の、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸ィ匕アルミ-ゥ ム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化スズ、チタンとシリコンの複酸ィ匕物力も少なくとも 1種選ばれることが好ましい。榭脂材料では、屈折率が 1. 75を越えるような榭脂は、 仮に合成することができたとしても非常に高価である、硬化温度が高い、溶剤に溶け にくい、といった問題が生じやすい。コア層用の光配線材料に用いる榭脂の屈折率 が 1. 55未満となったり、無機フィラーの屈折率が 1. 55未満となったりすると、コア層 とクラッド層との屈折率差が小さくなり、光の閉じこめ効果が小さくなつてしまう。
[0040] 屈折率が小さい方、すなわちクラッド層用の光配線材料に用いる榭脂は、透明性と 屈折率の大きさの点から、屈折率が 1. 3以上 1. 55以下である C群の、エポキシ榭脂 、シロキサン榭脂、ポリイミド榭脂、ポリシラン力も少なくとも 1種選ばれることが好まし い。無機フイラ一は、透明性と屈折率の大きさの点から、屈折率が 1. 3以上 1. 55以 下である D群の、シリカ、炭酸マグネシウム、珪酸カルシウム、ハイド口タルサイト、フッ ィ匕マグネシウム、チタンとシリコンの複酸ィ匕物から少なくとも 1種選ばれることが好まし い。なお、無機フィラーで屈折率が 1. 3未満のものはほとんど存在しないため、実質 的に屈折率 1. 3以上の無機フィラーを用いることになる。チタンとシリコンの複酸ィ匕物 は、チタンとシリコンの含有比率を調整することにより、屈折率を調整することができる 。相対的にチタン含有量を大きくすると屈折率が大きくなり、相対的にシリコン含有量 を大きくすると屈折率が小さくなる。
[0041] 本発明で用いる榭脂は熱硬化性であることが好ま ヽ。電気配線基板を形成する 榭脂は、熱硬化性榭脂である場合が多ぐ電気配線基板との複合の際に、プロセス 親和性が高ぐ好適である。つまり、電気配線板に光配線を複合させるプロセスにお いて、電気配線板の既存プロセスをそのまま用いることや、複合のためのプロセスの みを付カ卩しその他プロセスを変更しなくてよいなどのメリットがある。
[0042] 用いる榭脂が熱硬化性でな 、場合は、電気配線基板との複合の際にプロセスが複 雑になりやすぐ特に電気部品実装にあるハンダプロセスなどの高温プロセス時に、 耐熱性が不十分になりやすい。
[0043] 熱硬化性榭脂としては具体的には、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、シロキサン榭 脂、ポリイミド、シァネート榭脂、ベンゾシクロブテン榭脂、ポリノルボルネンなどを用い ることができる。し力しながら、特にこれらには限定されない。
[0044] ここで、エポキシ榭脂とは、分子構造中にエポキシ基 (ォキシラン環）を 2個以上含 むプレボリマーを有する榭脂のことである。
[0045] エポキシ榭脂の中でも、波長 0. 4〜0. 9 μ mにおける透明性が高いことや無機フィ ラーを高濃度で分散することが容易であることから、シクロへキサン環を有するものや ナフタレン骨格を有するものが好まし 、。
[0046] また、エポキシ榭脂のエポキシ当量が lOOgZeq以上 300gZeq以下であることが 好ましい。エポキシ当量が lOOgZeq以上であると、硬化反応で生成する水酸基が 少なく水酸基濃度が低いため、吸湿しにくぐ吸湿による屈折率変化が起きに《なる 。エポキシ当量が 300gZeq以下であると、架橋密度が大きくなるため、硬化時の内 部応力の上昇に伴う密着性ゃ耐クラック性の低下が小さい。
[0047] 本発明は、必要に応じて硬化剤が添加される。例えば、一般にエポキシ榭脂に使 用されている硬化剤を添加することができる。このような硬化剤としては、アミン系硬 化剤、酸無水物系硬化剤、フエノール系硬化剤、フエノールノボラック榭脂、ビスフエ ノール A型ノボラック榭脂、アミノトリアジンィ匕合物、ナフトールイ匕合物などが例示され る。また、これらの硬化剤は相互に併用してもよい。
[0048] さらに、硬化剤と共に硬化促進剤を用いることができる。このような硬化促進剤とし ては、 2—メチルイミダゾール、 2 ェチルー 4ーメチルイミダゾール、 1ーシァノエチ ル一 2—フエ-ルイミダゾール、 1―シァノエチル - 2—フエ-ルイミダゾリゥムトリメリテ ート、トリフエ-ルホスフィン、トリス（2, 4 ペンタジォナト）コバルトなどの金属キレー ト化合物、ベンゾイミダゾール系化合物、などが挙げられる。
[0049] 榭脂組成物を波長 1. 2〜1. 6 mにおいて透明化しようとするには、榭脂中に存 在する C H結合を減らすことが有効である。炭素と結合している水素をフッ素や重 水素と置換することで C—H結合を減らすことができる。
[0050] 本発明で用いる榭脂は硬化温度が 200°C以下であることが好ま 、。本発明にお いて硬化温度とは、用いる榭脂の分子間の架橋反応が起こり網目状に高分子化する 反応が起きる温度と、既に高分子化した状態で溶媒に溶けている榭脂を、その溶媒 を蒸発させることで固化させる温度との両方を指す。
[0051] なお、本発明で用いる榭脂は、熱硬化性榭脂でなくても耐熱性が十分であればよ V、。熱硬化性榭脂ではな!/、が耐熱性が十分な榭脂としてァラミド榭脂などが挙げられ る。ァラミド榭脂としては、透明性と耐熱性に優れるという点力もカルボン酸ジクロライ ドとジアミンカも重合されたものを好ましく用いることができる。
[0052] ジァミンとしては、例えば 4, 4'ージアミノジフエ-ルエーテル、 3, 4'—ジアミノジフ ェ-ルエーテル、 4, 4'ージアミノジフエ-ルスルホン、 3, 3，ージアミノジフエ-ルス ルホン、 2, 2,—ジトリフルォロメチル— 4, 4,—ジアミノビフエ-ル、 9, 9 ビス（4— ァミノフエ-ル）フルオレン、 9, 9—ビス（4—アミノー 3—メチルフエ-ル）フルオレン、 9, 9—ビス（4—ァミノ一 3—クロ口フエ-ル）フルオレン、 9, 9—ビス（4—ァミノ一 3— フルオロフェ -ル）フルオレン、ビス [4— (4—アミノフエノキシ）フエ-ル]スルホン、ビ ス [4— (3 アミノフエノキシ）フエ-ル]スルホン、 2, 2 ビス [4— (4 ァミノフエノキ シ）フエニル]プロパン、 2, 2 ビス（4 -ァミノフエ-ル）へキサフルォロプロパンなど が挙げられ、好ましくは 4, 4'ージアミノジフエ-ルスルホン、 3, 3，ージアミノジフエ- ルスルホン、 2, 2，ージトリフルォロメチルー 4, 4'ージアミノビフエニル、 9, 9 ビス（ 4—ァミノフエ-ル）フルオレン、 9, 9—ビス（4—アミノー 3—メチルフエ-ル）フルォレ ン、 9, 9—ビス（4—ァミノ一 3—クロ口フエ-ル）フルオレン、 9, 9—ビス（4—ァミノ一 3—フルオロフェ -ル）フルオレンが挙げられる。
[0053] カルボン酸ジクロライドとしては、例えばテレフタル酸ジクロライド、 2 クロローテレ フタル酸ジクロライド、 2—フルオローテレフタル酸ジクロライド、イソフタル酸ジクロライ ド、オルトフタル酸ジクロライド、ナフタレンジカルボ-ルクロライド、ビフヱ-ルジカル ボ-ルクロライド、ターフェ-ルジカルボ-ルクロライドなどが挙げられる。
[0054] 本発明にお ヽて光配線用榭脂組成物は、無機フィラーを榭脂へ分散したペースト を塗布、乾燥、固化することによって得られる。このペーストは、例えば、無機フィラー 粉末を榭脂溶液に加えて混合分散する方法や、予め無機フィラーを適当な溶媒中 に分散した分散液を作製し、その分散液と榭脂溶液を混合するレットダウン法などに よって作製される。また、この無機フィラー分散液にゾルとして市販されているものを 用いることもできる。例えば、シリカであれば、オルガノシリカゾル、コロイダルシリカゾ ルとして、 日産化学工業 (株)、扶桑化学工業 (株)、触媒化成工業 (株)など力も販売 されて!/、る粒子径数 ηπ！〜 1 OOnm以上のものが挙げられる。
[0055] また、榭脂または溶媒中へ無機フィラーを分散させる方法は特に限定されず、例え ば、超音波分散、ボールミル、ロールミル、クレアミックス、ホモジナイザー、ビーズミ ル、メディア分散機などの方法を用いることができるが、特に、分散性の点でボールミ ル、ホモジナイザー、ビーズミルを用いることが好ましい。
[0056] 無機フィラー分散の際、分散性を向上させるために、例えば、無機フィラーの表面 処理、分散剤の添加、界面活性剤の添加、溶剤の添加などを行っても良い。無機フ イラ一の表面処理としては、シラン系、チタン系、アルミニウム系などの各種カップリン グ剤、脂肪酸、リン酸エステルなどによる処理のほか、ロジン処理、酸性処理、塩基 性処理などが挙げられる。さらに、ノ-オン性、カチオン性、ァ-オン性の界面活性剤 、多価カルボン酸などの湿潤剤、両親和性物質、高立体障害の置換基を有する榭脂 などの添加を行うこともできる。また、分散時または分散後の系の極性は、溶剤の添 加で制御することができる。また、ペーストは必要に応じて、要求特性を満足させる範 囲内で安定化剤、分散剤、沈降防止剤、可塑剤、酸ィ匕防止剤などを含有してもよい
[0057] 本発明の光電気複合配線基板は、有機物と繊維基材を有する層と導体層と光導 波 (光配線)層を有しており、光導波層に前記本発明の光配線用榭脂組成物を用い ている。また有機物と繊維基材を有する層と導体層と光導波層を積層して形成しても よい。
[0058] 有機物と繊維基材を有する層とは、電気配線基板に用いられて!/ヽるものであれば 特に限定されず、エポキシ榭脂、フッソ榭脂、ポリフエ-レンオキサイド、シァネート榭 脂、ポリイミド榭脂等の単独、変成物、混合物などを繊維基材に含浸、乾燥して作製 したプリプレダを、加熱、成型硬化したものなどを用いることができる、榭脂には必要 に応じて硬化剤、反応開始剤、充填剤、溶剤等、シリカなどの無機粒子を含有させて ちょい。
[0059] 繊維基材としては、ガラス織布、ガラス不繊布、ガラスペーパー等のガラス繊維から なるもの、紙 (パルプ）、ァラミド、ポリエステル、フッ素榭脂等の有機繊維力もなる織 布ゃ不織布、金属繊維、カーボン繊維、鉱物繊維等からなる織布、不織布が挙げら れる。繊維基材の中では、耐熱性と強度の点からガラス繊維が好ましぐその中でも、 プリプレダの硬化後の平坦性が高くなるため、開繊加工されたものがより好ましい。開 繊カ卩ェでは、タテ糸及びョコ糸のどちらかが、またはともに隣り合う糸同士力 実質的 に隙間なく配列されている。
[0060] 導体層としては、導電性の高い金属箔ゃ導電性のペースト硬化物などを用いること ができる。金属箔としては銅、アルミニウム、ニッケル、金等の単独、合金、複合箔が 挙げられ、銅箔を好ましく用いることができる。
[0061] 光導波層は、アンダークラッデイング層 Zコア層 Zオーバークラッデイング層から構 成されている。コア層の屈折率は、アンダークラッデイング層の屈折率、オーバークラ ッデイング層の屈折率のいずれよりも大きい必要がある。コア層の屈折率がアンダー クラッデイング層の屈折率やオーバークラッデイング層の屈折率より大きくない場合は 、光導波が起こらない。
[0062] 光導波層に形成する光導波路の構造としては、大きく分けて、上下層の光を閉じ込 めるだけのスラブ光導波路と、横方向の光も閉じ込める構造になっているチャンネル 光導波路とがある。チャンネル光導波路は、光が主に伝搬する屈折率の大きいコア 部とその回りを覆う屈折率の小さいクラッデイング部とから構成され、コア部をクラッデ イング部に埋め込んだ埋込形と、光導波路断面の形状が凸であるリッジ形および表 面に誘電体等を配置して近傍の屈折率を変化させた装荷形とがある。
[0063] 光導波層は、異なる屈折率を有する少なくとも 2層（コア層とクラッデイング層）を有し 、このとき各層の屈折率差が 0. 05以上であることが好ましい。光配線や光部品間の 光軸調整 (ァライメント)コスト低減の観点から、光電気複合配線基板ではマルチモー ド型の光導波路を設けることが好しく、光配線の取り回し時に曲率半径の小さ 、屈曲 部を設けても光の閉じ込めが十分できることが好ましい。これら 2点のことを達成する には、光学的にはコア層とクラッデイング層間の屈折率差が大きければ大きいほど有 利である。したがって、この屈折率差が 0. 05以上であると、光配線や光部品間の光 軸調整 (ァライメント）を非常に精密に行ったり、クラッデイング層を非常に厚くしたりす る必要がなぐコスト高の要因とならない。
[0064] アンダークラッデイング層、コア層、オーバークラッデイング層の屈折率や厚みは、 設計する光導波路により任意に選択することができる。マルチモード導波路の場合は 、コア層とアンダークラッデイング層の屈折率差が大きくなるようにしたり、コア層とォ 一バークラッデイング層の屈折率差が大きくなるようにしたり、コア層を厚くしたりする のが適している。シングルモードの場合は、コア層とアンダークラッデイング層の屈折 率差が小さくなるようにしたり、コア層とオーバークラッデイング層の屈折率差が小さく なるようにしたり、コア層を薄くしたりする。これらを行うことによりシングルモード伝搬を 実現する。
[0065] 本発明の光電気複合配線基板は、例えば以下のようにして作製することができる。
まず、電気配線用の基板上に、アンダークラッデイング層用の光配線用ペーストを塗 布し、乾燥し、光配線用榭脂組成物の膜として形成する。次に、コア層用の光配線用 ペーストを塗布し、乾燥し、光配線用榭脂組成物の膜として形成する。必要に応じて コア層にパターン形成力卩ェを行う。パターン形成カ卩ェは、リアクティブエッチングなど により行うことができる。コア層の光配線用ペーストに感光性のものを用いた場合は、 露光'現像を行うフォトリソグラフィによりパターン形成を行うことができる。続いて、コ ァ層の上にオーバークラッデイング層用の光配線用ペーストを塗布し、乾燥し、光配 線用榭脂組成物の膜として形成する。その後、必要に応じて電気配線用の基板と重 ね、加熱プレスなどにより光電気複合配線基板を得ることができる。光導波層は、光 電気複合配線基板の内層に形成してもよいし、表層に形成してもよい。内層に形成 する場合は、光電気複合配線基板の表面を電子部品の表面実装に広く使えるという 禾 IJ点がある。
[0066] アンダークラッデイング層を形成する電気配線板の面の粗度が大きいと、その影響 で、形成したアンダークラッデイング層表面の平滑性が損なわれ、さらにその上に形 成するコア層との界面が粗になってしまいやすい。アンダークラッデイング層とコア層 の界面が粗になると、コア層を中心に伝搬する光の伝送損失が大きくなつてしまう。こ のような場合は、アンダークラッデイング層形成前の電気配線板表面に平坦ィ匕層を設 けることでアンダークラッデイング層とコア層の界面が粗になることを避けることができ る。平坦化層は、平坦ィ匕の機能やアンダークラッデイング層との接着性が十分であれ ばその材質は限定されないが、中でもエポキシ榭脂などを用いることができる。電気 配線板表面の平坦化は、平坦化層を設ける以外にも、電気配線板表面を研磨して 平滑にする方法などを用いることもできる。 [0067] 光配線用ペーストから塗布膜を形成する方法としては特に限定されず、例えば、ス ピンナー、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーターなどを用いるものが挙げら れる。
[0068] 本発明にお 、て、光電気複合配線基板の電気配線部の形成は、通常の電気配線 形成に使用されるプロセスを用いることができる。これらのプロセスとしては、配線用 材料となる銅箔などの金属箔のウエットエッチングによる配線形成、銅、ニッケル、金 などの電解メツキや無電解メツキによる配線形成、スパッタなどの気相法による金属 層形成、配線加工などの方法をあげることができる。光電気複合配線基板上に電子 部品を実装する場合は、ハンダを用いた方法など通常使用されるプロセスを用いるこ とがでさる。
[0069] 本発明の光電気複合配線基板には、光電変換素子や光受動部品などを組み込む ことができる。光電変換素子としては、発光ダイオード、レーザー、フォトディテクター などが挙げられる。これらの素子の中でも素子主表面で発光や受光を行う面発光型 レーザーや面受光型のフォトディテクターを用いることが、伝搬光の広がりを小さくし やすいこと、信号強度を大きく取りやすいこと、受発光部分の実装構造を簡単にしゃ すいこと力 好ましい。
[0070] さらに本発明の光電気複合配線基板には、受発光素子と光導路の光結合のため に、必要に応じて、ミラーやレンズを組み込むことができる。例えば、光路を 90度変 換するミラーは光導波路端面を 45° にダイシングソ一などで切り込むことで形成する ことができる。その他、光の合分派波器、波長フィルター、波長多重器などの受動光 回路を光電気複合配線基板内に作り込んでもよい。
実施例
[0071] 以下、本発明の実施例について説明する力 本発明はこれらによって限定されるも のではない。
[0072] 各特性の測定方法、条件は以下の通りである。
<屈折率 >
メトリコン社製のプリズムカップラー装置 2010 (基板加熱装置付）と専用の P— 1プリ ズムを用いて測定した。 [0073] <光伝搬損失測定 >
屈折率測定と同様に、メトリコン社製のプリズムカップラー装置 2010 (光伝搬損失 測定機能付）による所望の波長のレーザーを用いた測定と、カットバック法による測 定を行った。
[0074] <ストレス (熱膨張係数)測定 >
KLA— Tencor社製 FLX— 2908を用い、室温から 90°Cの範囲で測定した。シリ コンウェハーと銅基板上の両方に被検試料膜を形成し、加熱しながら基板ごと反りを 測定し、計算により熱膨張係数を求めた。
[0075] くサーマルサイクル (TC)試験 >
エスペック（株）製の TSE— 11— Aを用いて、— 55°Cと 125°Cの間の TC試験 500 サイクルを行った。その後、膜の剥離とクラックの有無を目視により確認した。
[0076] 実施例 1
液状エポキシ榭脂（Epotek社製 Product # 314)に、 γ —ブチロラタトンに分散した 平均粒子径 12nmのオルガノシリカゾルを、硬化後の体積比で、エポキシ榭脂：シリ 力 = 57： 43となるようボールミルを用いて混合した。これをスピンコーターを用いて、 石英基板上に塗布し、大気中でオーブンを用いて 80°Cで 1時間乾燥したのち、硬化 のために窒素中 150°Cで 1時間加熱を行い、厚さ 10 mの屈折率および光伝搬損 失測定試料を得た。室温下、波長 0. 837 /z mにおいて得られた試料の屈折率は 1. 484、光伝搬損失は、 0. 49dBZcmであった。別途、上記と同様にして作製したェ ポキシ榭脂単体の屈折率は 1. 51であった。これから、シリカ粒子の屈折率を求めた ところ 1. 45であった。
[0077] 温度を 25°C力も 90°Cまで変化させて膜厚変化と屈折率変化を測定し、真の温度 依存性を測定したところ、真の屈折率の温度依存性は、 0. 94 X 10_4/°Cであった 。また、ストレス測定装置を用いて、膜面内の熱膨張係数を測定したところ、 2. 3 X 1 0_5Z°Cであった。
[0078] 次に、表面の銅箔をエッチングアウトした厚さ 0. 8mmの FR— 4基板上に、上記の 光伝搬損失測定試料と同様にしてエポキシ—シリカ複合膜を作製し、サーマルサイ クル (TC)試験試料を得た。サーマルサイクル試験の結果、膜の剥離もクラックもい ずれも認められず、問題がなかった。
[0079] 実施例 2〜8
表 1に示した組成、条件にした以外は、実施例 1と同様にして試料作製、評価を行 つた。表 1に評価結果を示した。
[0080] 実施例 9
オルガノシリカゾルに変えて、メチルイソプチルケトン溶媒に分散した酸ィ匕アルミ- ゥムスラリーを用い、硬化後の体積比で、エポキシ榭脂：酸ィ匕アルミニウム =60 :40と なるように配合した以外は実施例 1と同様にして試料作製を行った。測定波長には 0 . 85 mを用いた。評価結果は表 1に示した。
[0081] 実施例 10
液状エポキシ榭脂（Epotek社製 Product # 314)を、ポリイミド榭脂 (東レ (株)製、 商品名セミコファイン）に換え、硬化温度を 150°Cから 300°Cに変更した以外は実施 例 1と同様にして試料作製を行った。測定波長には 0. 85 mを用いた。評価結果は 表 1に示した。なお、硬化条件が FR— 4基板の耐熱性を越えているため、 TC試験試 料は作製できな力つた。
[0082] 実施例 11〜14
液状エポキシ榭脂（Epotek社製 Product # 314)を、ポリイミド榭脂 (東レ (株)製、 商品名セミコファイン）に換え、硬化温度を 150°Cから 300°Cに変更し、オルガノシリ カゾルを、プロピレングリコールモノメチルエーテル溶媒に分散した酸化アルミニウム スラリーに換え、ポリイミド榭脂と酸ィ匕アルミニウムの配合比を表 1に示す値にした以 外は実施例 1と同様にして試料作製を行った。測定波長と評価結果は表 1に示した。 実施例 14の試料のみ、大きな反りにより高温下における屈折率測定が困難であった ので高温側の測定は 60°Cまでとした。なお、硬化条件が FR— 4基板の耐熱性を越 えて 、るため、実施例 11〜14では TC試験試料は作製できな力つた。
[0083] 実施例 15〜16
液状エポキシ榭脂（Epotek社製 Product # 314)を、ポリシロキサン含有榭脂 (東レ (株)製 商品名「K31」）に換え、硬化温度を 150°Cから 250°Cに変更した以外は実 施例 1と同様にして試料作製を行った。測定波長と評価結果は表 1に示した。なお、 硬化条件が FR— 4基板の耐熱性を越えて ヽるため、 TC試験試料は作製できなかつ た。
[0084] 実施例 17〜18
液状エポキシ榭脂（Epotek社製 Product # 314)を、フッ素化ポリイミドに換え、硬 化温度を 150°Cから 350°Cに変更した以外は実施例 1と同様にして試料作製を行つ た。測定波長と評価結果は表 1に示した。なお、硬化条件が FR— 4基板の耐熱性を 越えて 、るため、 TC試験試料は作製できな力つた。
[0085] 比較例 1〜3
表 2に示したように一部の条件を変更した以外は、実施例 1と同様にして試料作製 、評価を行った。評価結果も表 2に示した。
[0086] 比較例 4
オルガノシリカゾルをチタ-ァゾルに換えた以外は実施例 1と同様にして試料作製 、評価を行った。評価結果も表 2に示した。
[0087] 比較例 5
オルガノシリカゾルをジルコユアゾルに換えた以外は実施例 1と同様にして試料作 製、評価を行った。評価結果も表 2に示した。
[0088] 比較例 6〜9
無機フィラーを用いない榭脂単体で膜を形成した以外は実施例 1と同様にして試 料作製、評価を行った。評価結果も表 2に示した。比較例 7〜9は、硬化条件が FR— 4の耐熱性を越えて 、るため、 TC試験試料は作製できなかった。
[0089] [表 1]
表 樹脂 無機フィラー フイラ一 光配線榭 真の屈折率の 光の波長
平均粒子径 nf/nr 含有量 脂組成物 温度依存性 実施例 材料 屈折率 材料 屈折率 ( m)
(nm) (Vol%) の屈折率 ( x l O_V°C)
1 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 12 1.04 43 1.484 0.837 0.94
2 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 12 1.04 43 1.484 0.85 0.94
3 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 12 1.04 44 1.484 0.837 0.01
4 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 12 1.04 44 1.484 0.85 0.01
5 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 7 1.04 44 1.484 0.85 0.01
6 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 12 1.04 75 1.465 0.85 -0.9
7 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 12 1.04 85 1.459 0.85 -0.98
8 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 12 1.04 17 1.500 0.85 0.99
9 エポキシ (#314) 1.51 酸化
アルミニウム 1.7 12 1.13 40 1.586 0.85 0.88
10 ポリイミド 1.63 シリカ 1.45 12 0.89 40 1.558 0.85 0.09
1 1 ポリイミド 1.63 酸化
マグネシウム 1.64 12 0.99 40 1.634 0.85 0.09
12 ポリイミド 1.63 酸化
1.64 38 0.99 20 1.632 0.837 0.61 マグネシウム
13 ポリイミド 1.63 酸化 1.64 43 0.99 20 1.632 0.837 0.61 マグネシウム
14 ポリイミド 酸化
1.63 1.64 12 0.99 8 1.631 0.837 0.91 マグネシウム
15 シロキサン (K31 ) 1.48 シリカ 1.44 12 1.03 40 1.464 1.31 0.04
16 シロキサン (K31 ) 1.48 シリカ 1.44 12 1.03 40 1.464 1.55 0.04
17 フッ素化ポリイミド 1.52 シリカ 1.44 12 1.06 40 1.488 1.31 0.09
18 フッ素化ポリイミド 1.52 シリカ 1.44 12 1.06 40 1.488 1.55 0.09
表 2
樹脂 無機フィラー フイラ一 光配線樹 真の屈折率の
光の波長 熱膨張係数 伝送損失 TC試験 存性
平均粒子径 nf/nr 含有量 脂組成物 温度依
比較例 材料 屈折率 材料 (Urn) (X 10"5/°C) (dB/cm)
屈折率 結果
(nm) (Vol%) の屈折率 (X 10~V°C)
値が大きく
1 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 110 1.04 43 測定不可 0.837 測定不可 2.3 良好 測定不可
2 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 7 1.04 3 1.508 0.837 1.47 6.9 0.08 剥離あり
3 エポキシ (#314) 1.51 シリカ 1.45 7 1.04 96 測定不可 0.837 測定不可 測定不可 測定不可 刹離あり 値が大きく
4 エポキシ (#314) 1.51 チタニア 2.1 12 1.4 43 1.764 0.837 1.1 3.5 良好 測定不可 値が大きく
5 エポキシ (#3 ) 1.51 ジルコニァ 2 12 1.33 43 1J21 0.837 1.2 3.1 良好 測定不可
6 エポキシ (#314) 1.51 ― ― ― ― 0.837 - 7 0.08 ―
7 ポリイミド 1.63 ― ― ― ― ― 0.837 - 4 0.08 ―
8 シロキサン (K31) 1.48 ― ― ― ― ― 1.31 - 5 0.08 ―
9 フッ素 i匕ポリイミド 1.52 ― ― ― ― ― 1.55 - 4.5 0.08 ―
10 ァラミド 1.64 ― ― ― ― ― 0.837 - 4 0.08 剥離あり
[0091] 実施例 19
ビーズミルを用いて、硫酸バリウム (堺化学工業 (株)製、 BF— 40 :平均粒子径 10η m) 17. 4重量部を、 N, N—ジメチルァセトアミド 80重量部、分散剤（ビックケミー 'ジ ャパン (株)製、 Disperbyk— 111) 2. 6重量部と混合、分散し、分散液を得た。硬化 後の体積比で、エポキシ榭脂：硫酸バリウム = 73： 27となるように分散液と液状ェポ キシ榭脂（大日本インキ化学工業 (株)製、ェピクロン HP4032D)と硬化促進剤 (2- ェチルー 4ーメチルイミダゾール）をボールミルを用いて混合し、光配線用ペーストを 作製した。液状エポキシ榭脂と硬化促進剤の混合比は、重量比で 100 : 2となるように した。
[0092] 光配線用ペーストをスピンコーターを用いて、石英基板上に塗布し、大気中でォー ブンを用いて 80°Cで 1時間乾燥したのち、硬化のために窒素中 180°Cで 1時間加熱 を行い、厚さ 4 mの光伝搬損失測定試料を得た。評価結果は表 3に示した。またバ ーコーターを用いて、得られた光配線用ペーストから、固化膜の膜厚で 10、 20、 30 、 40、 50 mの膜を作製することができた。
[0093] 実施例 20
エポキシ榭脂:硫酸バリウム = 60 :40となるようにした以外は、実施例 19と同様して 試料を作製した。評価結果は表 3に示した。またバーコ一ターを用いて、得られた光 配線用ペーストから、固化膜の膜厚で 10、 20、 30、 40、 50 mの膜を作製すること ができた。
[0094] 実施例 21
硫酸バリウムに換えて、屈折率が 1. 61のチタンとシリコンの複酸ィ匕物を用い、チタ ンとシリコンの複酸ィ匕物と液状エポキシ榭脂の硬化後の体積比力 20 : 80になるよう にした以外は実施例 19と同様にして試料を作製した。評価結果は表 3に示した。ま たバーコ一ターを用いて、得られた組成物から、固化膜の膜厚で 10、 20、 30、 40、 50 μ mの膜を作製することができた。
[0095] 実施例 22
実施例 19の液状エポキシ榭脂の換わりに、 9, 9—ビス（4—ァミノ— 3—フルオロフ ェ -ル）フルオレンと 2—クロローテレフタル酸ジクロライドを重合させて得たァラミド榭 脂を用いた。ァラミド榭脂:硫酸バリウム =60 :40となるように、ァラミド榭脂と実施例 1 9で用いた硫酸バリウム分散液をボールミルを用いて混合し、光配線用ペーストを得 た。
[0096] 光配線用ペーストをスピンコーターを用いて、石英基板上に塗布し、大気中でォー ブンを用いて 80°Cで 30分間、続いて 150°Cで 30分間、さらに 280°Cで 1分間加熱を 行い、厚さ 5 mの光伝搬損失測定試料を得た。評価結果は表 3に示した。またバー コーターを用いて、得られた組成物から、固化膜の膜厚で 10、 20、 30、 40、 50 の膜を作製することができた。
[0097] [表 3]
Figure imgf000026_0001
[0098] 実施例 23
黒ィ匕処理を行った銅箔（18 /z m厚さ）付きの 0. 6mm厚さの FR— 4基板上に、厚さ 10 /z mのアンダークラッデイング層を形成した。アンダークラッデイング層は、以下の 様にして形成した。液状エポキシ榭脂（Epotek社製 Product # 314)に、 γ —ブチロ ラタトンに分散した平均粒子径 7nmのオルガノシリカゾルを、硬化後の体積比で、ェ ポキシ榭脂：シリカ = 57： 43となるようボールミルを用いて混合し、光配線用ペースト を得た。次にこれをスピンコーターを用いて、塗布し、大気中でオーブンを用いて 80 °Cで 1時間乾燥したのち、硬化のために窒素中 150°Cで 1時間加熱を行い、アンダ 一クラッデイング層付き FR— 4基板を得た。アンダークラッデイング層の屈折率は 1. 484であった。
[0099] 次に、イミドィ匕したポリイミドを溶解した榭脂溶液に、プロピレングリコールモノメチル エーテル溶媒に分散した粒子径 12nmの酸ィ匕マグネシウムを添加し、硬化後の体積 比で、ポリイミド榭脂：酸化マグネシウム = 60： 40となるように配合した光配線用ぺー ストを作製した。これを上記のアンダークラッデイング層付き FR— 4基板上に塗布し、 80°Cで 1時間乾燥した後、窒素中 180°Cで 1時間、固化を行い、厚さ 40 /z mのコア 層 1を形成した。コア層の屈折率は 1. 634であった。次に通常のフォトリソグラフィとリ アクティブイオンエッチングにより、幅 50 mのコア層をリッジ形状に形成した。
[0100] さらにこの上にアンダークラッデイング層と全く同じ組成のオーバークラッデイング層 用ペーストを塗布し、 80°Cで 1時間乾燥し、未硬化オーバークラッデイング層を形成 した。この上に、黒化処理を行った銅箔（厚さ 18 m)付きの 0. 6mm厚さの FR— 4 基板を重ね、 150°C1時間加熱プレスを行い、光電気複合配線基板を得た。
[0101] この光電気複合配線基板を、光導波路に垂直な端面を形成するように、ダイシング 装置（(株)ディスコ製、 DFD— 6240)を用いて丁寧にカットした。このようにして基板 の両端に上記端面が形成され、光導波路の長さが 5cmとなった光電気複合配線基 板を得た。一方の端面からのシングルモード光ファイバ一による波長 0. 85 mの光 の導入と、もう一方の端からのフォトディテクターによる受光を行い、カットバック法に より、光伝搬損失を求めたところ、 0. ldBZcmであった。カットバック法では、ダイン シング装置を用いて試料のカットを行い、カット前の光導波路の長さ 5cmの試料での 伝搬光強度と、カット後 2cmの試料の伝搬光強度から光伝搬損失 (単位： dB/cm) を求めた。
[0102] また、光導入用の光ファイバ一を左右と上下に動かし、もう一方の端面にあるフォト ディテクターの検出光出力から光導入マージンを調べた。左右、上下ともに 10 m 移動で、フォトディテクターの検出光出力には殆ど変動が無力つた。
[0103] 前記の光電気複合基板に TC試験を行ったところ、層間剥離やクラックは認められ ず、再度カットバック法で光伝搬損失を求めたところ、 0. ldBZcmであった。
[0104] 実施例 24
液状エポキシ榭脂（Epotek社製 Product 314)〖こ、 γ —ブチロラタトンに分散した 平均粒子径 12nmのオルガノシリカゾルを、硬化後の体積比で、エポキシ榭脂：シリ 力 = 80： 20となるようボールミルを用いて混合した以外は、実施例 1と同様にして光 配線用ペーストを作製した。次に得られた光配線用ペーストをコア層に用いた以外は 、実施例 23と同様に光電気複合配線基板を作製した。コア層の屈折率を測定したと ころ、 1. 498であった。
[0105] 実施例 23と同様にして、光導入マージンを調べたところ、フォトディテクターの検出 光出力は、光導入用の光ファイバ一の移動に敏感で、光ファイバ一の移動に関し、フ オトディテクター出力が安定するところがな力 た。この試料に TC試験を行ったところ 、層間剥離やクラックは認められな力つた。
[0106] 実施例 25
図 1に本実施例で作製するクロストーク特性評価用の光配線基板の断面図を示す 。実施例 23で用いたアンダークラッデイング層 3 (屈折率〔nb〕：1. 484)付き FR— 4 基板 5上に、実施例 20で用いた光配線用ペーストを用いて、複数本の幅 50 mの 並行コア層 1 (屈折率〔na〕：1. 62)を形成した。直線光導波路間のピッチが 10、 15、 20、 25、 30、 35、 40 mとなるようにした。この後、実施 ί列 23と同様にして、才ーノ 一クラッデイング層 2と光導波路の端面形成を行い、光配線基板を作製した。コア層 は、図 2に示すように、上記ピッチのとおりどのパターンも並行に形成されていた。な お、図 2はクロストーク特性評価用の光配線基板を上から見た図であり、コア層は点 線で示した部分に位置する。 [0107] それぞれの配線ピッチ間でのクロストークの有無を以下の方法で調べた。 1本の光 導波路の一方の端面力 シングルモード光ファイバ一を用いて波長 0. 85 mの光 を導入させ、基板面に垂直な方向から CCDカメラで隣接する光導波路を観察し、ク ロストーク光の有無を観察した。結果を表 4に示した。
[0108] 実施例 26
ェピコート 157S70 (ジャパンエポキシレジン (株）製） 60重量部をメチルイソブチル ケトン 40重量部に溶力したエポキシ榭脂溶液と γ—プチ口ラタトンに分散した平均粒 子径 7nmのオルガノシリカゾルを、硬化後の体積比で、エポキシ榭脂：シリカ = 85 : 1 5となるようボールミルを用いて混合し、クラッデイング層用ペーストを作製した。この ペーストをアンダークラッデイング層（屈折率〔nb〕 : 1. 56)およびオーバークラッディ ング層の作製に用いた以外は実施例 25と同様にして、光電気複合配線基板を作製 した。クロストークの有無の評価結果を表 4に示した。
[0109] 実施例 27
ビーズミルを用いて、硫酸バリウム (堺化学工業 (株)製、 BF— 40) 17. 4重量部を 、 N, N—ジメチルァセトアミド 80重量部、分散剤（ビックケミー'ジャパン (株)製、 Dis perbyk— 111) 2. 6重量部と混合、分散し、分散液を得た。
[0110] 硬化後の体積比で、エポキシ榭脂:硫酸バリウム = 73 : 27となるように分散液と液 状エポキシ榭脂（大日本インキ化学工業 (株)製、ェピクロン HP4032D)と硬化促進 剤（2—ェチル—4—メチルイミダゾール）をボールミルを用いて混合し、光配線用ぺ 一ストを作製した。液状エポキシ榭脂と硬化促進剤の混合比は、重量比で 100 : 2と なるよつにした。
[Oil 1] 得られたクラッデイング層用ペーストをアンダークラッデイング層（屈折率〔nb〕：1. 5 8)およびオーバークラッデイング層の作製に用いた以外は実施例 25と同様にして、 光電気複合配線基板を作製した。クロストークの有無の評価結果を表 4に示した。
[0112] [表 4] 表 4
屈折率 光導波路間ピッチ（ m)
na-nb
アンダークラッデイング ォ一ノく一クラッデイング
コア層 10 15 20 25 30 35 40 層 層
実施例 25 1.484 1.62 1.484 0.136 有り 無し 無し 無し 無し 無し 無し 実施例 26 1.56 1.62 1.56 0.06 有り 有り 無し 無し 無し 無し 無し 実施例 27 1.58 1.62 1.58 0.04 有り 有り 有り 有り 有り 無し 無し
[0113] 比較例 10
無機フィラーを用いない榭脂単体で膜を形成した以外は実施例 22と同様にして試 料作製、評価を行った。評価結果は表 2に示した。
産業上の利用可能性
[0114] 本発明の光配線榭脂組成物は、パソコン、ハードディスクレコーダー、 DVDレコー ダー、ゲーム機、携帯電話などの高速信号伝送を行う情報機器に用いられる配線基 板内の LSI間の情報伝送を行う光配線などに好適に利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 平均粒子径が lnm以上 lOOnm以下である無機フィラーと榭脂を有し、無機フィラー の屈折率 nと榭脂の屈折率 nの比 n fZnが 0. 8以上 1. 2以下を満たす榭脂組成物
f r r
であり、榭脂組成物の熱膨張係数が— 1 X 10_5Z°C以上 4 X 10_5Z°C以下、およ び— 20°Cから 90°Cにおける屈折率の真の温度依存性が— 1 X 10_4/°C以上 1 X 1 0_4Z°C以下であり、波長 0. 6〜0. 9 111、もしくは波長1.2〜1.6 111にぉぃて実 質的に光吸収がない光配線用榭脂組成物。
[2] 平均粒子径が lnm以上 lOOnm以下である無機フィラーと榭脂を有し、無機フィラー の含有率が 5体積％以上 95体積％以下であり、無機フィラーの屈折率 nと榭脂の屈
f
折率 nの比 nZnが 0. 8以上 1. 2以下を満たす榭脂組成物であり、榭脂組成物の r f r
熱膨張係数が— 1 X 10_5Z°C以上 4 X 10_5Z°C以下、および— 20°Cから 90°Cに おける屈折率の真の温度依存性が 1 X 10_4Z°C以上 1 X 10_4Z°C以下であり、 波長 0. 6〜0. 9 111、もしくは波長1.2〜1.6 111にぉぃて実質的に光吸収がなぃ 光配線用榭脂組成物。
[3] 無機フィラーの体積含有率、無機フィラーの平均粒子径、無機フィラーの屈折率、榭 脂の屈折率が下記式 (1)を満たす請求項 1または 2記載の光配線用榭脂組成物。
[数 1]
Figure imgf000032_0001
Vは無機フィラーの体積含有率、 aは無機フィラーの平均粒子径 (cm)、 nは無機フ
f
イラ一の屈折率、 nは榭脂の屈折率、 λは光配線内を導波する光の波長（ μ m)であ る。 0. 05≤V≤0. 95、 l≤a≤100, 1. 2≤n≤2. 4、 1. 3≤n≤2, 0. 6≤ λ≤0
f r
. 9もしくは 1. 2≤ λ≤1. 6である。
[4] 熱膨張係数が 1.
5 X 10_5Z°C以上、 3 X 10_5Z°C以下である請求項 1または 2記 載の光配線用榭脂組成物。 [5] 無機フィラーの平均粒子径が lnm以上 40nm以下である請求項 1または 2記載の光 配線用榭脂組成物。
[6] 無機フイラ一力 Si— O結合、 Mg— O結合、 Al—O結合のいずれかの結合を含む 材料、もしくは金属硫酸塩力 選ばれる少なくとも 1種である請求項 1または 2記載の 光配線用榭脂組成物。
[7] 榭脂が熱硬化性である請求項 1または 2記載の光配線用榭脂組成物。
[8] 硬化温度が 200°C以下である請求項 1または 2記載の光配線用榭脂組成物。
[9] 榭脂と無機フィラーが、下記のそれぞれ屈折率が 1. 55以上 1. 75以下である A群と 屈折率が 1. 55以上 1. 75以下である B群力も少なくとも 1種ずつ選ばれる力、または 屈折率が 1. 3以上 1. 55以下である C群と屈折率が 1. 3以上 1. 55以下である D群 力 少なくとも 1種ずつ選ばれるものである請求項 1または 2記載の光配線用榭脂組 成物。
Α群:ポリイミド榭脂、ァラミド榭脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ榭脂 B群:硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸ィ匕アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛 、酸化スズ、チタンとシリコンの複酸化物
C群:エポキシ榭脂、シロキサン榭脂、ポリイミド榭脂、ポリシラン
D群：シリカ、炭酸マグネシウム、珪酸カルシウム、ハイド口タルサイト、フッ化マグネシ ゥム、チタンとシリコンの複酸ィ匕物
[10] 有機物と繊維基材を有する層と導体層と光導波層を有する光電気複合配線基板で あって、光導波層が請求項 1または 2記載の榭脂組成物を含有する光電気複合配線 基板。
[11] 光導波層が異なる屈折率を有する少なくとも 2層を有し、各層の屈折率差が 0. 05以 上である請求項 10記載の光電気複合配線基板。
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