WO2007132751A1 - 光電気混載フィルムおよびそれを収納した電子機器 - Google Patents

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opto
optical waveguide
electric hybrid
hybrid film
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PCT/JP2007/059710
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Tsuyoshi Shioda
Kazuhiro Yamada
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Mitsui Chemicals, Inc.
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    • H05K2201/09109—Locally detached layers, e.g. in multilayer

Definitions

  • the present invention relates to an opto-electric hybrid film having an optical waveguide film and an electric wiring film force.
  • a flexible electrical wiring board (also called “electrical wiring film”! / ⁇ ⁇ ) is placed and used across two parts joined by a hinge (hinge) over a mobile phone or the like.
  • the electric wiring film is wound around a hinge shaft or the like with a radius of curvature corresponding to the thickness of the hinge.
  • Patent Document 1 discloses a method of providing a slit penetrating a film in a stress concentration portion of an electric wiring film.
  • a very narrow space for example, 0.1 mm or less
  • An optical waveguide is known as a member that performs optical transmission.
  • the optical waveguide is made of an inorganic material such as quartz glass or multi-component glass, which has the characteristics of a small transmission loss and a wide transmission band.
  • an inorganic material such as quartz glass or multi-component glass
  • optical waveguides with high polymer materials with excellent processability and low cost Is attracting attention.
  • a polymer optical waveguide film a polymer material having excellent transparency such as polymethylmethalate (PMMA) or polystyrene is used as a core, and a polymer material having a lower refractive index than the core material is used as a cladding material.
  • Planar optical waveguides with a core-cladding structure have been proposed.
  • a low-loss flat optical waveguide using polyimide which is a polymer material excellent in heat resistance and transparency, has been proposed (Patent Document 2). Since these optical waveguide films are flexible, they are expected to be an alternative to electrical wiring films.
  • optical waveguides When optical waveguides are used in electronic devices, electrical wiring and electrical wiring are often required to supply power and the like.
  • a flexible opto-electric hybrid board also referred to as “opto-electric hybrid film” in which the optical waveguide and the electric wiring board are integrated. This is because space saving, thinness and downsizing, and improved workability can be achieved.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-57259
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 2813713
  • an object of the present invention is to provide an opto-electric hybrid film having high bending resistance.
  • optical waveguide film and an opto-electric hybrid film having an electrical wiring film on the optical waveguide film, wherein the opto-electric hybrid film is interposed between both ends in the longitudinal direction thereof
  • the optical waveguide film is fixed, and has a separating portion.
  • the optical waveguide film has a slit extending in the longitudinal direction, and the slit penetrates the optical waveguide film. the film.
  • an opto-electric hybrid film having high bending resistance can be provided.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of the opto-electric hybrid film of the present invention.
  • FIG. 1B Perspective view of the opto-electric hybrid film of Fig. 1A viewed from the opposite side
  • FIG. 2 is a view showing an example of a method for producing an opto-electric hybrid film according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a method for producing an opto-electric hybrid film according to the present invention.
  • the opto-electric hybrid film of the present invention is an optical waveguide film and an opto-electric hybrid film having an electric wiring film on the optical waveguide film, wherein the opto-electric hybrid film is interposed between both ends in the longitudinal direction.
  • the optical waveguide film has a slit, and the slit penetrates the optical waveguide film. It is characterized by that.
  • the optical waveguide film is a film-like device having a core and a clad and transmitting light through the core.
  • the core refers to a portion having a high refractive index that mainly propagates light in the optical waveguide
  • the cladding refers to a portion having a lower refractive index than the core.
  • the optical waveguide film is preferably made of a polymer material because it has flexibility.
  • the polymer material forming the optical waveguide film is not limited, but polyimide is particularly preferable.
  • the electrical wiring film refers to a member having a conductor layer on an insulator film made of a polymer material.
  • the polymer material for forming the insulator film is not particularly limited, but is preferably polyimide.
  • the conductor layer of the electric wiring film includes a structure in which the electric wiring pattern is formed on the surface of the insulator film.
  • An electrical wiring pattern refers to an electrical wiring circuit, and noting means to form a circuit.
  • the conductor layer can be provided with a metal such as copper, and the electric wiring pattern can be provided by etching the metal. Further, the conductor layer and the electric wiring pattern may be provided using a resin filled with a conductor such as a conductive paste.
  • the electrical wiring film only needs to have a conductor layer on one side or both sides. In the case of a multilayer electric wiring film, a conductor layer may be provided on the inner surface.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the opto-electric hybrid film of the present invention.
  • 1 is an optical waveguide film
  • 2 is an electrical wiring film laminated on the optical waveguide film
  • both are fixed with an adhesive 3 at both ends.
  • Reference numeral 4 denotes an unfixed spacing portion.
  • the optical waveguide film 1 includes a core and a clad extending in the longitudinal direction (both not shown).
  • Adherence means that the optical waveguide film and the electric wiring film are fixedly bonded together.
  • the fixing method includes a method of fusing both by applying ultrasonic waves and heat, a method of mechanically fixing the two using a jig such as a clip, a method of mechanically fixing both by fitting them, A method of adhering both using an adhesive is included.
  • FIG. 1B is a perspective view of the opto-electric hybrid film of FIG. 1A as viewed from the back side.
  • the optical waveguide film 1 is provided with a slit 5 penetrating the optical waveguide film in the longitudinal direction.
  • the shape of the opto-electric hybrid film of the present invention is not particularly limited, but the length in the longitudinal direction is 50. It is preferably ⁇ 200mm and the width is 1 ⁇ 30mm. In particular, the length in the longitudinal direction is preferably 80 to 150 mm and the width is 1.5 to 3 mm, or 7 to 15 mm.
  • the thickness of the optical waveguide film in the separation portion is preferably 10 to 200 m, more preferably 20 to LOO m.
  • the thickness of the electric wiring film in the separated portion is preferably 20 to 80 / ⁇ ⁇ , more preferably 20 to 50 / ⁇ ⁇ . In the present invention, “to” includes values at both ends thereof.
  • the opto-electric hybrid film of the present invention has a separation portion, the stress generated in the film when the opto-electric hybrid film is bent or twisted can be reduced. As a result, resistance to bending or twisting is improved.
  • the separation portion refers to a portion where the electric wiring film and the optical waveguide film are fixed to each other.
  • the opto-electric hybrid film often has an optical waveguide film and an electric wiring film fixed at both ends, but they are fixed to portions other than both ends! It's okay.
  • both are fixed at or near the optical waveguide film input / output portion of the optical waveguide.
  • the optical input / output part and the conversion element are arranged with high positional accuracy, because the photoelectric conversion element is often mounted on the electric wiring film side. Because.
  • the position of the separation portion is not particularly limited as long as it is between both ends of the opto-electric hybrid film.
  • the opto-electric hybrid film of the present invention may be partially bent or twisted in a state of being housed in an electronic device. Accordingly, it is preferable that a part of the opto-electric hybrid film separating portion is present at a position where the film can be bent or twisted when stored in an electronic device or the like. That is, the opto-electric hybrid film housed in an electronic device or the like is preferably separated from the electric wiring film and the optical waveguide film at a position where it can be bent or twisted.
  • the length of the separation portion in the longitudinal direction is preferably a force of 5 to 150 mm depending on the shape of the opto-electric hybrid film.
  • an adhesive may be used as described above.
  • Known adhesives can be used in the present invention. Examples include epoxy adhesives.
  • the opto-electric hybrid film of the present invention has a slit on the opto-electric hybrid film at the separation portion. Is provided. Due to the synergistic effect of the slit and the separation portion, the stress generated in the film when the opto-electric hybrid film is bent or twisted can be reduced. That is, it is extremely excellent in high bending resistance.
  • the slit is a notch, and the slit is provided so as to penetrate the optical waveguide film.
  • the width of the slit is preferably 10 to: LOO ⁇ m.
  • One or more slits should be provided V, but the width of the opto-electric hybrid film is large!
  • the slits may be formed on both ends of the opto-electric hybrid film (in the entire longitudinal direction), which may be formed only in the separated portion.
  • the electrical wiring film 2 is longer in the longitudinal direction than the optical waveguide film 1 at the separation portion! This is because the electrical wiring film 2 is slack! /, So it is easy to bend the opto-electric hybrid film.
  • the longitudinal force of the electrical wiring film 2 is longer than the longitudinal length of the optical waveguide film 1 at the separation portion, when the film is bent and stress is generated in the film, the stress is applied to the optical waveguide film 1. Concentrate on.
  • the optical waveguide film 1 is provided with the slit as described above, the stress can be relieved and the bending resistance of the film can be improved.
  • the difference in length between the electrical wiring film and the optical waveguide film in the separated portion is preferably 0.1 to 5 mm.
  • the shape of the slit of the optical waveguide film may be a shape having a curved portion in a state where the optical waveguide film is placed flat, but it is preferable that the slit is linear in the separated portion. This is because when the slit is curved, there is a possibility that the optical waveguide films defined by the slit may interfere with each other when the opto-electric hybrid film is bent.
  • the core is also formed linearly in the longitudinal direction at the separation portion. If the core is a straight line, there is no stress concentration point when bent or twisted, so the burden on the core can be further reduced.
  • FIG. 2 shows an example of a method for producing the opto-electric hybrid film of the present invention.
  • First core 10 An optical waveguide film 1 having clad 11 is prepared.
  • the adhesive 3 is applied to the surface of the optical waveguide film 1 other than the separation portion (FIG. 2A).
  • the step of applying the adhesive is not particularly limited, but it is preferable to apply the cover with a separate film or the like on the part of the optical waveguide film 1 where the surface is separated.
  • an electrical wiring film 2 provided with electrical wiring by the copper pattern 21 is prepared, and the electrical wiring film 2 and the optical waveguide film 1 are bonded by hot pressing (FIG. 2B).
  • the electrical wiring film 2 is slackened and overlapped and heated only at the place where it is bonded, an opto-electric hybrid film in which the electrical wiring film 2 sags is obtained.
  • the thermal expansion coefficient of the electrical wiring film 2 is smaller than that of the optical waveguide film 1, the thermal expansion coefficient can be obtained by laminating and heating the entire electrical wiring film 2 without having to sag and set the electrical wiring film 2. Therefore, an opto-electric hybrid film in which the electric wiring film 2 is slack can be formed.
  • the slit 5 is provided in the optical waveguide film 1 of the opto-electric hybrid film obtained as described above.
  • the method of providing the slit is not particularly limited, but it is preferable to use a dicing saw.
  • the optical waveguide film 1 is set on the dicing apparatus with the optical waveguide film 1 facing up. If the dicing blade is adjusted to such a height that only the optical waveguide film 1 can be cut and cut, a slit 5 penetrating the optical waveguide film 1 can be provided.
  • the slits 5 may be provided only in the separated portions which may extend over both ends of the optical waveguide film 1 in the longitudinal direction.
  • FIG. 2 shows an opto-electric hybrid film in which slits 5 are provided at both ends in the longitudinal direction.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of the opto-electric hybrid film as viewed from the end surface
  • FIG. 2D is a cross-sectional view when the opto-electric hybrid film is cut at the separation portion.
  • a large-area opto-electric hybrid film is manufactured in advance, and a slit is provided in the film as described above, and then the desired size is obtained by using a dicing saw or a mold outer casing. Can be cut out and manufactured.
  • the end portion can be connected to the connector by being inserted into the connector connecting portion.
  • the end portion is not fixed, it is possible to connect the connector to the connector while fixing the electric wiring film and the optical waveguide film by placing the end portion in the connector connecting portion.
  • the opto-electric hybrid film of the present invention is used in electronic devices such as mobile phones.
  • the opto-electric hybrid film housed in the electronic device can be bent or twisted at the separated portion. Being able to bend means that when an electronic device is used, the opto-electric hybrid film housed inside can be bent. Being able to twist means that when an electronic device is used, the opto-electric hybrid film housed inside can be twisted. Twisting is one form of bending, and twisting is also called twisting and bending. Since the opto-electric hybrid film of the present invention has excellent high bending resistance, it is suitable for the case where it is used by being wound around the hinge part of a mobile phone or the like.
  • the torsion test was performed by fixing both ends of the sample to fixing jigs 70 and 71, and repeatedly twisting and rotating one end of the sample with the sample as a rotation axis.
  • the twist angle was set to 180 ° clockwise (counterclockwise) when the vertical vertical force of the sample was also seen.
  • the number of times immediately before the sample 72 was broken by the test was defined as the number of twisting resistances.
  • the distance a between the fixtures was 10 mm, and the sample width at the twisted part was 2.5 mm.
  • the sliding bending test was performed using an apparatus according to JIS C 5016 8.6 (bending resistance), with a plate interval of 4 mm, a sliding speed of 500 rpm, and a stroke of 30 mm. In this test, the number of times the opto-electric hybrid film breaks was measured.
  • 6FDA and TFDB and 6FDA and 4, 4, mono-oxydialine (ODA) copolymerized polyamic acid solution (OPI-N3405 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) were spin-coated on the film. Thereafter, the core layer 12 having a thickness of 80 ⁇ m was obtained by heat treatment.
  • a polyamic acid solution of 6FDAZTFDB (OPI-N1005 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was coated to a thickness of 7 m after the heat treatment, and then heat treated to obtain a clad layer 14. Thereafter, the silicon wafer on which these polyimide films were laminated was immersed in an aqueous hydrofluoric acid solution, and the film was peeled off from the silicon wafer. In this way, a three-layer film 8 (photoelectric hybrid film precursor) made of a polyimide film in which the cladding layer 13, the core layer 12, and the cladding layer 14 were laminated in this order was produced (FIG. 4A). Next, the three-layer film 8 was cut at 100 mm ⁇ 100 mm square.
  • 6FDAZTFDB OPI-N1005 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
  • An epoxy adhesive (Epox (registered trademark) -AH357 manufactured by Mitsui Engineering Co., Ltd.) is dried with an applicator on a release-treated pet film larger than 100mm x 100mm so that the thickness is 15 ⁇ m. Applied. The applied film was temporarily dried at 100 ° C. for 10 minutes to produce a 100 mm ⁇ 100 mm adhesive film on the pet film. A 40 mm ⁇ 100 mm portion of the center of the film was cut together with the pet film with a cutter. The pet film from which the central portion was cut out was laminated on the three-layer film 8 using an adhesive laminating apparatus.
  • the adhesive layer formed on the pet film is in contact with the thick cladding layer 13 of the three-layer film 8, and the longest outermost side of the adhesive film is the three-layer film 8. It overlapped with the side. Subsequently, the pet film was peeled off, and the adhesive layer 3 was provided on the three-layer film 8 (FIG. 4B).
  • a 100 mm ⁇ 100 mm electric wiring film 2 having a 12.5 ⁇ m polyimide film 22 as a base film, a cover film 23, and a copper pattern 21 was prepared.
  • the electrical wiring film 2 and the three-layer film 8 provided with the adhesive layer were bonded by hot pressing at 160 ° C. and about 2 MPa (FIG. 4C) to obtain a laminate.
  • the laminate was cooled to room temperature to obtain a laminate film having a central portion of about 40 mm ⁇ 100 mm apart.
  • the obtained laminated film was warped with the electric wiring film 2 side convex. From this, it was clear that the electrical wiring film 2 side was longer than the three-layer film 8 at the separated portion. Furthermore, when both ends of the laminated film were held and pulled lightly in the vertical direction, it was found that the electrical wiring film 2 was loose.
  • the resulting laminated film of 100 mm XI 00 mm is so that the three-layer film 8 is on top.
  • a dicing saw was set, and grooves for forming slits and cores were formed in the three-layer film 8.
  • the groove was provided in parallel to the short direction of the separation portion (40 ⁇ 100) of the laminated film.
  • two linear grooves 61 and 62 were formed under the condition that the dicing blade penetrated the clad layer 14 and the core layer 12 of the three-layer film 8 and stopped within the clad layer 13.
  • two straight grooves 63 and 64 are provided at a distance slightly from the groove 62, and the portion sandwiched between the groove 61 and the groove 62 and the portion sandwiched between the groove 63 and the groove 64 are provided.
  • a core 10 for guiding light was formed.
  • a dicing blade with a blade width of 30 m was used, so by setting the distance between groove 61 and groove 62 and the distance between groove 63 and groove 64 to 130 / zm, the width was about 100 m between both grooves.
  • the core 10 was formed.
  • the three-layer film could be turned into an optical waveguide film with a core pattern, and a flexible opto-electric hybrid board could be formed.
  • a slit 5 was formed in the optical waveguide film 1 in parallel with the groove 62 by dicing at a location 130 m away from the groove 62.
  • the dicing blade was made to reach the interface between the clad layer 13 and the adhesive layer 3.
  • a slit 5 penetrating the optical waveguide film 1 was formed.
  • the film on which the slit 5 was formed was cut into a size of 2.5 mm in width and 90 mm in length by a die cinder, and an opto-electric hybrid film having a separation portion having a length of 40 mm in the longitudinal direction was obtained. At this time, the slit 5 was set to be approximately the center of the width.
  • FIG. 4D is a view as seen from the end face of the singulated opto-electric hybrid film
  • FIG. 4E is a cross-sectional view cut at the separation portion.
  • the slit 5 was provided so as to penetrate the optical waveguide film.
  • the difference in length in the longitudinal direction between the electric wiring film 2 and the optical waveguide film 1 in the separated portion of the opto-electric hybrid film was 0.5 mm.
  • the durability was 100,000 times.
  • a sliding bending test without twisting was performed, and it was confirmed that it could withstand 50,000 cycles.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a three-layer film 8 of 100 mm ⁇ 100 mm was prepared. Before laminating with the electric wiring film 2, four grooves were formed in the same manner as in Example 1 from the clad layer 14 side of the three-layer film 8 using a dicing blade. The bottom of the groove is in the cladding layer 13 Provided to exist. The distance between two adjacent grooves for forming the core was 130 m, and the width of the core 10 sandwiched between both grooves was about 100 m. In this way, an optical waveguide film 1 was formed.
  • An adhesive tape (T4100 manufactured by Sony Chemical Co., Ltd.) was attached to the portion other than the central 40 mm ⁇ 100 mm region of the optical waveguide film 1.
  • the groove is parallel to the short direction (40 mm) of the area where the adhesive tape is not applied.
  • the electric wiring film 2 was bonded at room temperature so as not to sag.
  • the laminate thus obtained was set in a dicing machine, and a slit 5 penetrating the optical waveguide film along the core was formed at a position 130 m away from the groove for forming the core.
  • the opto-electric hybrid film in which the slits 5 were formed was cut into a shape of 2.5 mm width and 90 mm length by Daishinda Kay, and an opto-electric hybrid film having slits was obtained. At this time, the slit 5 was set to be approximately the center of the width.
  • Example 2 a 100 mm ⁇ 100 mm optical waveguide film 1 having grooves was prepared. Adhesive tape was affixed to portions other than the center 80 mm ⁇ 100 mm region of the film 1. On the optical waveguide film 1, the electrical wiring film 2 was attached at room temperature so as to sag, and an opto-electric hybrid film was obtained. At this time, the length force of the electric wiring film 2 in the short direction of the separated portion (8 Omm ⁇ 100 mm) of the opto-electric hybrid film was set to be 2 mm longer than the length of the optical waveguide film 1.
  • Example 2 slits were provided in the opto-electric hybrid film to obtain an opto-electric hybrid film separated into pieces having a width of 2.5 mm and a length of 90 mm. At this time, the slit 5 was set to be approximately the center of the width.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a laminated film in which the electric wiring film 2 was slackened at the separated portion was obtained. The resulting laminated film is diced with a three-layer film 8 on top. The groove for forming the core was formed in the same manner as in Example 1. Next, by dicing, it was cut into a 2.5 mm wide and 90 mm long shape to obtain an opto-electric hybrid film separated into individual pieces. In the obtained opto-electric hybrid film, although the electric wiring film 2 was slack in the separated portion, no slit was provided in the optical waveguide film.
  • an opto-electric hybrid film having a separation portion was obtained. Next, it was cut into a shape of 2.5 mm wide and 90 mm long by Daising Kalohe, and an opto-electric hybrid film separated into individual pieces was obtained. In the obtained opto-electric hybrid film, although the electric wiring film 2 was slack in the separated portion, no slit was provided in the optical waveguide film.
  • the opto-electric hybrid film of the present invention is used in an electronic device that requires optical wiring.
  • it since it has excellent high bending resistance, it is useful for electronic devices that can be bent or twisted in a narrow space.

Abstract

　本発明は、高耐屈曲性を有する光電気混載フィルムを提供する。 　具体的に本発明は、光導波路フィルム、ならびに前記光導波路フィルムの上に電気配線フィルムを有する光電気混載フィルムであって、前記光電気混載フィルムはその両端部の間に前記電気配線フィルムと前記光導波路フィルムが固着されていない離間部を有し、当該離間部において前記光導波路フィルムは長手方向に延びるスリットを有し、かつ当該スリットは前記光導波路フィルムを貫通している光電気混載フィルムに関する。

Description

明 細 書
光電気混載フィルムおよびそれを収納した電子機器
技術分野
[0001] 本発明は、光導波路フィルムと電気配線フィルム力 なる光電気混載フィルムに関 する。
背景技術
[0002] 携帯電話などにぉ ヽてフレキシブル電気配線板 (「電気配線フィルム」とも!/ヽぅ）は、 蝶番（ヒンジ）で結合された 2つの部位を跨 、で配置され用いられる。当該ヒンジ部で は、電気配線フィルムはヒンジの太さに応じた曲率半径でヒンジ軸等に巻かれて配置 される。
し力し最近では、このヒンジの回転機構に捩れ回転などが採用されるなどして複雑 化している。すなわち電気配線フィルムはより厳しい条件で屈曲されるため、従来の 電気配線は屈曲時に発生する応力に耐えきれず破損してしまうなどの問題があった
[0003] この問題に対応するため、電気配線フィルムの応力集中部にフィルムを貫通するス リットを設ける方法が特許文献 1に開示されている。し力しながら、きわめて狭い電気 配線間のスペース（例えば 0. 1mmあるいはそれ以下）〖こスリットを設ける必要があり 、加工が困難であった。
[0004] この他にも電気配線フィルムを複雑な形状にするという方法も提案されている。しか しフィルムの面積が大きくなりコストがかかることや、電子機器等への収納が困難であ つた o
[0005] ところで、電気伝送を光伝送にすれば一本あたりの伝送速度を高められ、伝送本 数を減らすことができる。その結果、配線フィルムの幅を劇的に細くすることができる ため、厳 U、条件で屈曲させてもフィルムに発生する応力を低減できる。
[0006] 光伝送を行う部材として光導波路が知られている。光導波路には光伝搬損失が小 さぐ伝送帯域が広いという特徴を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系材料 が用いられる。最近は加工性、低コスト性に優れた高分子系材料力 なる光導波路 が注目されている。高分子光導波路フィルムとして、ポリメチルメタタリレート (PMMA )、ポリスチレンのような透明性に優れた高分子材料をコアとし、そのコア材料よりも屈 折率の低い高分子材料をクラッド材料としたコア一クラッド構造カゝらなる平板型光導 波路が提案されている。また耐熱性'透明性に優れる高分子材料であるポリイミドを 用いた低損失の平板型光導波路も提案されている (特許文献 2)。これらの光導波路 フィルムは柔軟性があるため、電気配線フィルムに代わる材料として期待されて 、る。
[0007] 光導波路を電子機器に用いる場合は、電源等を供給するために電気配線が必要と なる場合が多ぐ光配線と電気配線が必要になる。この場合、光導波路と電気配線 板が一体となったフレキシブルな光電気混載基板 (「光電気混載フィルム」とも ヽぅ）を 用いることが好ましい。省スペース化、薄型'小型化、組み込み作業性の向上が可能 となるからである。
し力し光電気混載フィルムを用いた場合でも、電子機器の高性能化に伴い、電気 配線数が多くなる。そのためフィルムの幅が大きくなつてしま 、厳し 、屈曲に対応で きなくなる。このため、電気配線フィルムにスリットを設けることやフィルムの形状を複 雑にすることが考えられるが、前述の通り有効な解決手段とはならない。
すなわち、直線等のシンプルな形状でありながら、厳しい条件で屈曲されても破損 しな 、、高耐屈曲性を有する光電気混載フィルムが望まれて 、た。
特許文献 1：特開 2005 - 57259号公報
特許文献 2：特許第 2813713号
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 以上から、本発明は高耐屈曲性を有する光電気混載フィルムを提供することを目 的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明者は、鋭意検討した結果、屈曲または捩られる部分が離間して 、る光電気 混載フィルムにおいて、光導波路フィルムにスリットを設けることにより、フィルムの耐 屈曲性を向上できることを見出し、本発明を完成させた。
[0010] すなわち前記課題は、以下の本発明の光電気混載フィルムおよびこれを収納した 電子機器により解決される。
[1]光導波路フィルム、ならびに前記光導波路フィルムの上に電気配線フィルムを 有する光電気混載フィルムであって、前記光電気混載フィルムはその長手方向の両 端部の間に前記電気配線フィルムと前記光導波路フィルムが固着されて 、な 、離間 部を有し、当該離間部において前記光導波路フィルムは長手方向に延びるスリットを 有し、かつ当該スリットは前記光導波路フィルムを貫通している光電気混載フィルム。
[2]前記離間部における電気配線フィルムの長手方向の長さが、前記離間部にお ける光導波路フィルムの長手方向の長さよりも長い、 [1]に記載の光電気混載フィル ム。
[3]前記スリットが、前記光導波路フィルムの長手方向の両端に亘つて設けられて V、る [1]または [2]に記載の光電気混載フィルム。
[4]前記 [ 1]〜 [3] ヽずれかに記載の光電気混載フィルムが収納された電子機器 であって、前記光電気混載フィルムは前記離間部で屈曲されうるか、または捩られう る電子機器。
発明の効果
[0011] 本発明により高耐屈曲性を有する光電気混載フィルムが提供できる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1A]本発明の光電気混載フィルムの一例を示す斜視図
[図 1B]図 1 Aの光電気混載フィルムを反対側から見た斜視図
[図 2]本発明の光電気混載フィルムの製造方法の一例を示す図
[図 3]捩れ試験を示す図
[図 4]本発明の光電気混載フィルムの製造方法の一例を示す図
発明を実施するための最良の形態
[0013] 1.光電気混載フィルムについて
本発明の光電気混載フィルムは、光導波路フィルム、ならびに前記光導波路フィル ムの上に電気配線フィルムを有する光電気混載フィルムであって、前記光電気混載 フィルムがその長手方向の両端部の間に離間部を有し、当該離間部において前記 光導波路フィルムはスリットを有し、かつ当該スリットは前記光導波路フィルムを貫通 していることを特徴とする。
[0014] 光導波路フィルムとは、コア、クラッドを有し、コアにて光を伝搬させるフィルム状の デバイスを 、う。コアとは光導波路にぉ 、て主として光を伝搬する高屈折率の部分を いい、クラッドとはコアに比べて屈折率の低い部分をいう。光導波路フィルムは、柔軟 性を有するため高分子材料で形成されて ヽることが好ま ヽ。光導波路フィルムを形 成する高分子材料は限定されないが、中でもポリイミドであることが好ましい。
[0015] 電気配線フィルムとは、高分子材料で構成される絶縁体フィルムの上に導体層を有 する部材をいう。絶縁体フィルムを形成する高分子材料は特に限定されないが、中で もポリイミドであることが好ましい。通常は、電気配線フィルムの導体層には電気配線 パターンが形成されている力 単に導体層が絶縁体フィルム面に設けられている構 造も含む。電気配線パターンとは電気配線回路をいい、ノターユングするとは、回路 を形成することを意味する。導体層は銅等の金属等で設けることができ、電気配線パ ターンは金属をエッチングするなどして設けることができる。また、導電ペースト等の 榭脂に導電体が充填されたものを用いて導体層および電気配線パターンを設けても よい。電気配線フィルムは片面または両面に導体層を有していればよい。また、多層 電気配線フィルムの場合は、導体層を内面に有して 、てもよ 、。
[0016] 図 1は本発明の光電気混載フィルムの第一の態様を示す。図 1Aにおいて、 1は光 導波路フィルム、 2は当該光導波路フィルムの上に積層された電気配線フィルムであ り、両者は両端部において接着剤 3で固着されている。 4は固着されていない離間部 である。光導波路フィルム 1は長手方向に延びるコアとクラッドを備えている（いずれも 図示せず)。
固着とは光導波路フィルムと電気配線フィルムがしつ力りと貼り合わされて固定され ていることをいう。固着の方法には、超音波や熱を加えて両者を融着させる方法や、 クリップ等の冶具を用いて両者を機械的に固定する方法、両者を嵌合させて機械的 に固定する方法、接着剤を用いて両者を接着する方法が含まれる。
図 1Bは図 1Aの光電気混載フィルムを裏側から見た斜視図である。光導波路フィル ム 1には光導波路フィルムを貫通するスリット 5が長手方向に設けられて 、る。
[0017] 本発明の光電気混載フィルムの形状は特に限定されないが、長手方向の長さが 50 〜200mm、幅が l〜30mmであることが好ましい。特に長手方向の長さが 80〜150 mm、幅が 1. 5〜3mm、または 7〜 15mmであることが好ましい。離間部における光 導波路フィルムの厚みは、 10〜200 mであることが好ましぐ 20〜： LOO mである ことがより好ましい。離間部における電気配線フィルムの厚みは、 20〜80 /ζ πιである ことが好ましぐ 20〜50 /ζ πιであることがより好ましい。本発明において「〜」は、その 両端の値を含む。
[0018] 本発明の光電気混載フィルムは、離間部を有するため光電気混載フィルムが屈曲 あるいは捩られた際に、当該フィルムに発生する応力を低減できる。その結果、屈曲 あるいは捩りに対する耐性が向上する。
離間部とは前記電気配線フィルムと前記光導波路フィルムが固着されて 、な 、部 分をいう。光電気混載フィルムは両端において、光導波路フィルムと電気配線フィル ムが固着されて 、ることが多 、が、両端以外の部分にぉ 、て両者が固着されて！、て もよい。特に光導波路の光導波路フィルム入出力部またはその近傍で両者は固着さ れていることが好ましい。光導波路フィルム入出力部近傍には、電気配線フィルム側 に光電気変換素子等が搭載されることが多ぐ光入出力部と前記変換素子は高い位 置精度で配置されて 、る必要があるからである。離間部は光電気混載フィルムの両 端部の間にあれば、その位置は特に限定されない。本発明の光電気混載フィルムは 後述するように、電子機器に収納された状態で、その一部が屈曲されるかあるいは捩 られることがある。従って、電子機器等に収納される際に屈曲されうるまたは捩られう る位置に、光電気混載フィルム離間部の一部が存在することが好ましい。すなわち電 子機器等に収納された光電気混載フィルムは、屈曲されうるまたは捩じられうる位置 において、電気配線フィルムと光導波路フィルムが離間していることが好ましい。離間 部の長手方向の長さは光電気混載フィルムの形状にもよる力 5〜150mmであるこ とが好ましい。
電気配線フィルムと光導波路フィルムを固着するには、前述の通り接着剤を用いて よい。本発明に用いられる接着剤は公知のものを用いることができる。その例にはェ ポキシ系接着剤が含まれる。
[0019] 本発明の光電気混載フィルムは前記離間部において、光電気混載フィルムにスリツ トが設けられている。当該スリットと前記離間部の相乗効果により、光電気混載フィル ムが屈曲あるいは捩られたときにフィルムに発生する応力を低減できる。すなわち、 高耐屈曲性に極めて優れる。
スリットとは切込のことであり、スリットは光導波路フィルムを貫通するように設けられ る。スリットの幅は 10〜： LOO μ mであることが好ましい。スリットは 1本以上設ければよ V、が、光電気混載フィルムの幅が大き!/、場合は複数本設けることが好ま 、。
スリットは離間部のみに形成されていてもよぐ光電気混載フィルムの両端に亘り（ 長手方向全体に）形成されていてもよい。光導波路フィルムにコアが 2本以上形成さ れている場合は、隣接する 2本のコアの間であって、光電気混載フィルムの両端に亘 つてスリットを設けることが好ましい。コアを導波する光が別のコアに伝搬する、いわゆ るクロストークを低減することができるからである。
[0020] 本発明の光電気混載フィルムは、離間部において光導波路フィルム 1よりも電気配 線フィルム 2が長手方向に長!、ことが好まし!/、。電気配線フィルム 2がたるんで!/、るの で光電気混載フィルムを屈曲させやすくなるからである。また、離間部において電気 配線フィルム 2の長手方向の長さ力 光導波路フィルム 1の長手方向長さよりも長いと 、フィルムが屈曲されてフィルムに応力が発生した場合、当該応力は光導波路フィル ム 1に集中する。このとき光導波路フィルム 1は前述のとおり、スリットを設けてあるの で応力を緩和することができ、フィルムの耐屈曲性を向上できる。離間部における電 気配線フィルムと光導波路フィルムの長さの差は 0. l〜5mmであることが好ましい。
[0021] 光導波路フィルムのスリットの形状は、光導波路フィルムを平らに静置した状態にお いて、曲線部を有する形状でもよいが、離間部においては直線状であることが好まし い。スリットが曲線である場合は、光電気混載フィルムを屈曲した際に、スリットにより 画された光導波路フィルム同士が干渉するおそれがあるからである。
さらに、離間部においてはコアも長手方向に直線状に形成されることが好ましい。コ ァが直線であると、屈曲あるいは捩られた際に応力集中点がないため、コアにかかる 負担をより低減することができるからである。
[0022] 2.光電気混載フィルムの製造方法について
次に、図 2に本発明の光電気混載フィルムの製造方法の一例を示す。まずコア 10 とクラッド 11を有する光導波路フィルム 1を準備する。次に、光導波路フィルム 1の表 面であって、離間部とする以外の部分に接着剤 3を塗布する（図 2A)。接着剤を塗布 する工程は特に限定されないが、光導波路フィルム 1表面の離間部とする部分に、別 のフィルムなどでカバーを施して塗布することが好ましい。
次に銅パターン 21による電気配線が施された電気配線フィルム 2を準備し、電気配 線フィルム 2と光導波路フィルム 1を熱プレスにより接着させる（図 2B)。プレスする際 に、電気配線フィルム 2をたるませて重ね合わせ、接着させる箇所のみ加圧'加熱す ると、電気配線フィルム 2がたるんだ光電気混載フィルムが得られる。
また電気配線フィルム 2の熱膨張係数が、光導波路フィルム 1より小さい場合は、電 気配線フィルム 2をたるませてセットしなくても、両者を重ね合わせ全体を熱プレスす れば、熱膨張係数の小さ 、電気配線フィルム 2がたるんだ光電気混載フィルムが形 成できる。
[0023] このようにして得た光電気混載フィルムの光導波路フィルム 1にスリット 5を設ける。ス リットの設け方は特に限定されないが、ダイシングソーを用いることが好ましい。例え ば、光導波路フィルム 1を上にしてダイシング装置にセットする。ダイシングブレードを 光導波路フィルム 1のみが切断できる高さに調整し、切削加工すれば光導波路フィ ルム 1を貫通するスリット 5を設けることができる。スリット 5は光導波路フィルム 1の長手 方向の両端に亘つていてもよぐ離間部のみに設けられていてもよい。図 2はスリット 5 が長手方向の両端に亘つて設けられた光電気混載フィルムを示す。図 2Cは光電気 混載フィルムを端面からみた断面図、図 2Dは光電気混載フィルムを離間部で切断し た場合の断面図である。
[0024] 光電気混載フィルムは、予め大面積の光電気混載フィルムを製造し、これに前記の とおりスリットを設け、続いてダイシングソーあるいは金型外形カ卩ェなどによって、所 望の大きさに切り出して製造してもよ 、。
また、光電気混載フィルムは数種の素子を電気配線フィルム 2上に実装してコネク タを用いて外部基板と接続してもよ 、。
[0025] 光電気混載フィルムの電気配線フィルムと光導波路フィルムが端部にぉ ヽて固着さ れて 、る場合は、当該端部をコネクタ接続部に差し込むことでコネクタと接続できる。 また端部が固着されていない場合は、端部をコネクタ接続部に納めることにより、電 気配線フィルムと光導波路フィルムを固着しつつ、コネクタと接続できる。
[0026] 本発明の光電気混載フィルムは、携帯電話をはじめとする電子機器に用いられる。
電子機器に収納された光電気混載フィルムは、その離間部で屈曲されうる力、または 捩られうる。屈曲されうるとは、電子機器が使用される場合に、内部に収納された光 電気混載フィルムが折れ曲がった状態になりうることを意味する。捩られうるとは、電 子機器が使用される場合に、内部に収納された光電気混載フィルムがひねられた状 態になりうることを意味する。捩られるとは屈曲されることの一態様であり、捩ることを 捩れ屈曲するともいう。本発明の光電気混載フィルムは、優れた高耐屈曲性を有する ので、携帯電話等のヒンジ部の軸に巻いて用いる場合等に好適である。
実施例
[0027] (捩れ試験）
捩れ試験は、図 3に示すようにサンプルの両端を固定治具 70、 71に固定し、その 一端をサンプルを回転軸として、繰り返し捩り回転することによって行った。捩れ角度 はサンプルを鉛直真上力も見た場合に、時計まわり'反時計まわりに 180° とした。 試験によりサンプル 72が破断する直前の回数を耐捩れ回数とした。固定治具間の距 離 aは 10mm、捩れ箇所のサンプル幅は 2. 5mmとした。
[0028] (摺動屈曲試験）
摺動屈曲試験は、 JIS C 5016 8. 6 (耐屈曲性）に準じた装置を用い、プレート 間隔 4mm、摺動速さ 500rpm、ストローク 30mmとして行った。本試験により光電気 混載フィルムの破断する回数を測定した。
[0029] (実施例 1：図 4に示す光電気混載フィルム）
5インチシリコンウェハ上に 2, 2 ビス（3, 4 ジカルボキシフエ-ル）へキサフルォ 口プロパン二無水物（6FDA)と 2, 2 ビス（トリフルォロメチル） 4, 4，ージアミノビ フエ-ル (TFDB)のポリアミド酸溶液（日立化成社製 OPI— N1005)をスピンコートし た後、熱処理して 20 mの厚みのクラッド層 13を得た。
次に、当該フィルムの上に 6FDAと TFDBおよび 6FDAと 4, 4，一ォキシジァ-リン (ODA)の共重合ポリアミド酸溶液（日立化成社製 OPI— N3405)をスピンコートした 後、熱処理して 80 μ mの厚みのコア層 12を得た。
さらにこの上から、 6FDAZTFDBのポリアミド酸溶液（日立化成社製 OPI— N100 5)を熱処理後 7 m厚になるようにコーティングして熱処理しクラッド層 14を得た。そ の後、これらのポリイミドフィルムが積層されたシリコンウェハをフッ酸水溶液に浸漬し 、シリコンウェハからフィルムをはがした。このようにして、クラッド層 13、コア層 12、クラ ッド層 14の順に積層されたポリイミドカゝらなる三層のフィルム 8 (光電気混載フィルム 前駆体）を製造した（図 4A)。次にその三層のフィルム 8を 100mm X 100mm角で切 り取った。
[0030] エポキシ系接着剤 (三井ィ匕学社製エポックス (登録商標） -AH357)を乾燥後 15 μ mになるように、 100mm X 100mmより大きい離型処理済ペットフィルム上にァプ リケータで塗布した。塗布した膜を 100°C、 10分で仮乾燥して、前記ペットフィルムの 上に 100mm X 100mmの接着剤フィルムを作製した。当該フィルムの中央部の 40 mm X 100mm分をカッターでペットフィルムごとカットした。中央部分が切り取られた 前記ペットフィルムを前記三層のフィルム 8の上に接着ラミネート装置を用 ヽて積層し た。このときペットフィルム上に成膜された接着層が前記三層のフィルム 8の厚いクラ ッド層 13と接するようにし、さらに接着フィルムの最も外側にある長辺が前記三層のフ イルム 8の辺と重なるようにした。続いてペットフィルムを剥がし、前記三層のフィルム 8 の上に接着層 3を設けた (図 4B)。
[0031] 次に、 12. 5 μ mのポリイミドフィルム 22をベースフィルムとし、カバーフィルム 23、 銅パターン 21とを備えた 100mm X 100mmの電気配線フィルム 2を用意した。この 電気配線フィルム 2と前記接着層を設けた三層のフィルム 8を 160°C、約 2MPaで熱 プレスして接着し (図 4C)積層体を得た。その後、当該積層体を室温に冷却し、中央 の約 40mm X 100mm部分が離間した積層フィルムを得た。得られた積層フィルムは 、電気配線フィルム 2側を凸として反っていた。このことカゝら電気配線フィルム 2側が、 三層のフィルム 8よりも離間部において長いことが明らかであった。さらに積層フィル ムの両端を持ち上下垂直方向に軽く引っ張ったところ、電気配線フィルム 2がたるん でいることが分かった。
[0032] 得られた 100mm X I 00mmの積層フィルムを、三層のフィルム 8が上になるように ダイシングソ一にセットし、三層のフィルム 8に、スリットおよびコアを形成するための溝 を形成した。本実施例の場合は、溝は積層フィルムの離間部 (40 X 100)の短手方 向に平行に設けた。まず、ダイシングブレードが三層のフィルム 8のクラッド層 14とコ ァ層 12を貫通し、クラッド層 13内で止まるような条件で、 2本の直線状の溝 61、 62を 形成した。同様にして、溝 62からやや離れたところにさらに 2本の直線状の溝 63、 64 を設け、溝 61と溝 62で挟まれた部分、および溝 63と溝 64で挟まれた部分、に光を 導波するコア 10を形成した。本例ではブレード幅が 30 mのダイシングブレードを 用いたため、溝 61と溝 62の間隔、および溝 63と溝 64の間隔を 130 /z mにすることで 、両溝により挟まれた約 100 m幅のコア 10が形成できた。これにより、三層フィルム をコアパターンユングされた光導波路フィルムにすることができ、フレキシブル光電気 混載基板が形成できた。
[0033] 次に、溝 62から 130 m離れた箇所に、ダイシングによって光導波路フィルム 1に スリット 5を、前記溝 62と平行に形成した。ダイシングブレードは、クラッド層 13と接着 剤層 3との界面まで到達するようにした。これにより光導波路フィルム 1を貫通するスリ ット 5が形成された。
スリット 5を形成した前記フィルムをダイシンダカ卩ェにより、幅 2. 5mmおよび長さ 90 mmの寸法に切断し、長手方向に 40mmの長さの離間部を有する光電気混載フィル ムを得た。このときスリット 5がほぼ幅の中心となるようにした。図 4Dは個片化された光 電気混載フィルムの端面から見た図を、図 4Eは離間部で切断した断面図を示す。図 に示されるとおり、スリット 5は光導波路フィルムを貫通するように設けられていた。 この光電気混載フィルムの離間部における電気配線フィルム 2と光導波路フィルム 1の長手方向の長さの差は 0. 5mmであった。当該フィルムを用いて捩れテストを行 つたところ、耐久回数は 10万回であった。また、捩れの伴わない摺動屈曲テストを行 つたところ、 5万回の回数に耐えられることを確認した。
[0034] (実施例 2)
実施例 1と同様にして 100mm X 100mmの三層のフィルム 8を用意した。電気配線 フィルム 2と積層する前に、ダイシングブレードを用いて三層のフィルム 8のクラッド層 14側から実施例 1と同じように 4本の溝を形成した。溝はその底部がクラッド層 13内 に存在するように設けた。コア形成するために隣接する 2本の溝の間隔は 130 mと し、両溝により挟まれたコア 10の幅は約 100 mであった。このようにして光導波路フ イルム 1を形成した。
光導波路フィルム 1の中央 40mm X 100mmの領域以外の部分に接着テープ (ソ ニーケミカル社製 T4100)を貼り付けた。本例においては、接着テープを貼り付けな い領域の短手方向（40mm)と前記溝が平行になるようにした。当該接着テープの上 に、電気配線フィルム 2をたるまないように室温で貼り合わせた。こうして得た積層物 をダイシングソ一にセットし、コア形成用の溝から 130 m離れた箇所に、コアに沿つ て光導波路フィルムを貫通するスリット 5を形成した。
スリット 5を形成した光電気混載フィルムを、ダイシンダカ卩ェにより、 2. 5mm幅、長さ 90mmの形状に切り出し、スリットを備え個片化された光電気混載フィルムを得た。こ のときスリット 5がほぼ幅の中心となるようにした。
この光電気混載フィルムの捩れテストを行ったところ、耐久回数は 5万回であった。
[0035] (実施例 3)
実施例 2と同様にして、溝を備えた 100mm X 100mmの光導波路フィルム 1を用意 した。当該フィルム 1の中央 80mm X 100mmの領域以外の部分に接着テープを貼 り付けた。光導波路フィルム 1の上に、電気配線フィルム 2をたるむようにして室温で 貼り合わせて光電気混載フィルムを得た。このとき、光電気混載フィルムの離間部（8 Omm X 100mm)の短手方向における電気配線フィルム 2の長さ力 光導波路フィル ム 1の長さより 2mm長くなるようにした。続いて実施例 2と同様にして、光電気混載フ イルムにスリットを設け、 2. 5mm幅、長さ 90mmに個片化された光電気混載フィルム を得た。このときスリット 5がほぼ幅の中心となるようにした。
当該フィルムを用いて捩れテストを行ったところ、耐久回数は 17万回以上であった 。また、捩れの伴わない摺動屈曲テストを行ったところ、電気配線フィルムを外側にし て 5万回の回数に耐えられることを確認した。
[0036] (比較例 1)
実施例 1と同様にして、離間部において電気配線フィルム 2がたるんでいる積層フィ ルムを得た。得られた積層フィルムを、三層のフィルム 8が上になるようにダイシングソ 一にセットし、実施例 1と同様にしてコアを形成するための溝を形成した。次にダイシ ング加工により、 2. 5mm幅、長さ 90mmの形状に切り出し、個片化された光電気混 載フィルムを得た。得られた光電気混載フィルムは、離間部において電気配線フィル ム 2がたるんでいるものの、光導波路フィルムにスリットは設けられなかった。
この光電気混載フィルムの捩れテストを行ったところ、耐久回数は 5千回であった。
[0037] (比較例 2)
実施例 2と同様にして、離間部を有する光電気混載フィルムを得た。次にダイシン グカロェにより、 2. 5mm幅、長さ 90mmの形状に切り出し、個片化された光電気混載 フィルムを得た。得られた光電気混載フィルムは、離間部において電気配線フィルム 2がたるんでいるものの、光導波路フィルムにスリットは設けられなかった。
この光電気混載フィルムの捩れテストを行ったところ、耐久回数は 5千回であった。 また、この光電気混載フィルムを用いて捩れの伴わな ヽ摺動屈曲テストを行ったとこ ろ、 5万回の回数に耐えられることを確認した。
産業上の利用可能性
[0038] 本発明の光電気混載フィルムは、光配線が必要な電子機器に用いられる。特に優 れた高耐屈曲性を有するので、狭いスペースで屈曲させられたり、捩られたりして収 納される電子機器等に有用である。
[0039] 本出願は、 2006年 5月 12日出願の出願番号 JP2006— 134495に基づく優先権 を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書 に援用される。
[0040] [符号の説明]
1 光電気混載フィルム
10 コア
11 クラッド、
2 電気配線フィルム
21 銅パターン
22 ポリイミドフィルム
23 カバーフィルム 接着剤 離間部 スリット 溝 溝 溝 溝 固定冶具 固定冶具 サンプノレ 三層フィルム

Claims

請求の範囲
[1] 光導波路フィルム、ならびに前記光導波路フィルムの上に電気配線フィルムを有す る光電気混載フィルムであって、
前記光電気混載フィルムはその長手方向の両端部の間に前記電気配線フィルムと 前記光導波路フィルムが固着されて 、な ヽ離間部を有し、当該離間部にお 、て前記 光導波路フィルムは長手方向に延びるスリットを有し、かつ当該スリットは前記光導波 路フィルムを貫通して 、る光電気混載フィルム。
[2] 前記離間部における電気配線フィルムの長手方向の長さが、前記離間部における 光導波路フィルムの長手方向の長さよりも長い、請求項 1に記載の光電気混載フィル ム。
[3] 前記スリットが、前記光導波路フィルムの長手方向の両端に亘つて設けられている 請求項 1に記載の光電気混載フィルム。
[4] 請求項 1に記載の光電気混載フィルムが収納された電子機器であって、前記光電 気混載フィルムは前記離間部で屈曲されうる力、または捩られうる電子機器。
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