JP5754127B2 - 光学材料用樹脂組成物、光学材料用樹脂フィルム及び光学材料用ワニス並びにこれらを用いた光導波路 - Google Patents
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Description
また、特許文献3には、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物を含有する樹脂組成物をクラッド及びコアに用いて、光導波路を形成する方法が開示されている。
本発明は、上記問題点に鑑み、高屈折率であり、コアの埋め込み性に優れ、かつ、べたつきを抑えた、生産性の高い光学材料用樹脂フィルムの形成に特に有用な光学材料用樹脂組成物、該樹脂組成物を用いた光学材料用樹脂フィルム及び光学材料用ワニス並びにこれらを用いた光導波路を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、
(1)(A)ベースポリマー、(B)光重合性化合物、及び(C)光重合開始剤を含有する光学材料用樹脂組成物であって、該(B)光重合性化合物が、(B−1)液状2官能エポキシ樹脂及び(B−2)固形3官能エポキシ樹脂からなり、光学材料用樹脂組成物全量(固形分)基準で、(A)ベースポリマーの含有量が30〜90質量%であり、かつ、(B−2)固形3官能エポキシ樹脂の含有量が5〜32質量%である光学材料用樹脂組成物、
(2)前記(A)ベースポリマーが、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、及び(メタ)アクリル樹脂から選択される1種以上である上記(1)に記載の光学材料用樹脂組成物、
(3)上記(1)又は(2)に記載の光学材料用樹脂組成物を溶媒に溶解してなる光学材料用ワニス、
(4)上記(1)又は(2)に記載の光学材料用樹脂組成物からなる光学材料用樹脂フィルム、
(5)コア及びクラッドを有する光導波路において、上記(3)に記載の光学材料用ワニス又は上記(4)に記載の光学材料用樹脂フィルムを用いて、クラッドが形成されてなる光導波路、及び
(6)前記コアが、(A)ベースポリマー、(D)(メタ)アクリレート、及び(C)光ラジカル重合開始剤を含有するコア部形成用樹脂組成物を用いて形成されてなる上記(5)に記載の光導波路、
を提供するものである。
本発明における(A)ベースポリマーはフィルム等の硬化物を形成する際、その強度を確保し得るものであれば特に限定されず、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン等、あるいはこれらの誘導体などが挙げられる。これらのベースポリマーは1種単独でも、また2種以上を混合して用いてもよい。上記で例示したベースポリマーのうち、耐熱性の高さの観点から、主鎖に芳香族骨格を有することが好ましく、特にフェノキシ樹脂が好ましい。また、3次元架橋し、耐熱性を向上できるとの観点からは、エポキシ樹脂、特に室温で固形のエポキシ樹脂が好ましい。さらに、後に詳述する(B)光重合性化合物との相溶性が、該フィルムの透明性を確保するために重要であるが、この点からは上記フェノキシ樹脂及び(メタ)アクリル樹脂が好ましい。なお、ここで(メタ)アクリル樹脂とは、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂を意味するものである。
上記フェノキシ樹脂の中でも、下記式(V)で表される繰り返しを有するビスフェノールA型エポキシ樹脂の直鎖状高分子重合体は、高い耐熱性を有するため好ましい。
[(B−1)液状2官能エポキシ樹脂]
(B−1)液状2官能エポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等の2官能芳香族グリシジルエーテル;ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂、ヘキサンジオール型エポキシ樹脂等の2官能脂肪族グリシジルエーテル;水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂等の2官能脂環式グリシジルエーテル;フタル酸ジグリシジルエステル等の2官能芳香族グリシジルエステル;テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等の2官能脂環式グリシジルエステル;N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトリフルオロメチルアニリン等の2官能芳香族グリシジルアミン;アリサイクリックジエポキシアセタール、アリサイクリックジエポキシアジペート、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド等の2官能脂環式エポキシ樹脂;ジグリシジルヒダントイン等の2官能複素環式エポキシ樹脂;オルガノポリシロキサン型エポキシ樹脂等の2官能ケイ素含有エポキシ樹脂などのうち、常温で液状のものが挙げられる。
これらの分子内に2つのエポキシ基を有する液状2官能エポキシ樹脂は、通常その分子量が、100〜2000程度であり、さらに好ましくは150〜1000程度である。また液状2官能エポキシ樹脂は、単独または2種類以上組み合わせて使用することができ、さらにその他の光重合性化合物と組み合わせて使用することもできる。なお、本発明における(B)光重合性化合物の分子量は、GPC法又は質量分析法にて測定できる。
なお、ここで(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。
(B−2)固形3官能エポキシ樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、グリセリン型エポキシ樹脂等の3官能脂肪族/脂環族グリシジルエーテル;トリグリシジルイソシアヌレート等の3官能複素環式エポキシ樹脂などのうち、常温で固形のものが挙げられ、このうち3官能脂環族グリシジルエーテルが好ましく用いられ、より具体的には、EHPE3150(ダイセル社製脂環式エポキシ樹脂、融点73℃)が最も好適に用いられる。
本発明における(C)成分の光重合開始剤としては、特に制限はなく、例えば、p−メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートなどのアリールジアゾニウム塩;ジフェニルヨードニウムヘキサフロロホスホニウム塩、ジフェニルヨードニウムヘキサフロロアンチモネート塩などのジアリールヨードニウム塩;トリフェニルスルホニウムヘキサフロロホスホニウム塩、トリフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムペンタフロロヒドロキシアンチモネート塩などのトリアリールスルホニウム塩;トリフェニルセレノニウムヘキサフロロホスホニウム塩、トリフェニルセレノニウムホウフッ化塩、トリフェニルセレノニウムヘキサフロロアンチモネート塩などのトリアリルセレノニウム塩;ジメチルフェナシルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、ジエチルフェナシルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩などのジアルキルフェナジルスルホニウム塩;4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート塩、4−ヒドロキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフロロアンチモネートなどのジアルキル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩;α−ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステル、N−ヒドロキシイミドスルホネート、α−スルホニロキシケトン、β−スルホニロキシケトンなどのスルホン酸エステルなどが挙げられる。
これらの(C)光重合開始剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
本発明の光学材料用樹脂フィルムは、該フィルムを光導波路用として使用する場合には、該フィルムの硬化物の光伝搬損失が0.5dB/cm以下であることが好ましい。ここで光伝搬損失は、プリズムカプラ式光学特性測定装置(SAIRON TECHNOLOGY社製、SPA-4000)にて測定した値によるものである。
光導波路形成用樹脂フィルムの厚みについては特に限定されないが、乾燥後の厚みで、通常は10μm〜100μmである。10μm以上であると、光導波路形成後の受発光素子又は光ファイバーとの結合において、位置合わせトレランスが拡大できるという利点があり、100μm以下であると、光導波路形成後の受発光素子又は光ファイバーとの結合において、結合効率が向上するという利点がある。以上の観点から、該フィルムの厚みは、さらに30μm〜70μmの範囲であることが好ましい。
このようにして得られた基材に設けられた光導波路形成用樹脂フィルムは、例えばロール状に巻き取ることによって容易に貯蔵することができる。また、必要に応じて、光導波路形成用樹脂フィルムの上に保護フィルムを設けることもできる。なお、上記基材及び保護フィルムは、後に光導波路形成用樹脂フィルムの剥離を容易とするため、帯電防止処理等が施されていてもよい。
以下、該樹脂フィルムを用いて光導波路を形成するための製造手法について詳述する。その方法としては、例えば、保護フィルムが存在する場合には、保護フィルムを剥離後、下部クラッドフィルムを、基板上に加熱しながら圧着することにより積層する方法などが挙げられる。ここで、密着性及び追従性の見地から減圧下で積層することが好ましい。該樹脂フィルムの加熱温度は50〜130℃とすることが好ましく、圧着圧力は、0.1〜1.0MPa程度(1〜10kgf/cm2程度)とすることが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。次いで、下部クラッドフィルムを光又は加熱により硬化し、下部クラッドフィルムより屈折率の高いコアフィルムを同様な方法で積層する。このようにして積層した樹脂フィルムは、アートワークと呼ばれるネガ又はポジマスクパターンを通して活性光線が画像状に照射される。活性光線の光源としては、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等の紫外線を有効に放射する公知の光源が挙げられる。また、他にも写真用フラッド電球、太陽ランプ等の可視光を有効に放射するものも用いることができる。
有機溶剤系現像液としては、例えば、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、γ―ブチロラクトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。これらの有機溶剤は、引火防止のため、1〜20質量%の範囲で水を添加することが好ましい。また、必要に応じて2種類以上の現像方法を併用してもよい。現像の方式としては、例えば、ディップ方式、バトル方式、高圧スプレー方式等のスプレー方式、ブラッシング、スラッピング等が挙げられる。
現像後の処理として、必要に応じて60〜250℃程度の加熱又は0.1〜1000mJ/cm2程度の露光を行うことによりコアパターンをさらに硬化して用いてもよい。
次いで、コアフィルムより屈折率の低い上部クラッドフィルムを同様の方法で積層し、光導波路を作製する。
実施例1
フェノキシ樹脂(東都化成株式会社製、商品名「YP−70」、メチルエチルケトンの35質量%溶液)50質量部(固形分換算)、分子内に2つのエポキシ基を有する液状2官能エポキシ樹脂(ダイセル化学工業株式会社製、商品名「CEL2021P」)25質量部、分子内に3つのエポキシ基を有する固形3官能エポキシ樹脂(ダイセル化学工業株式会社製、商品名「EHPE 3150」)25質量部、光重合開始剤(旭電化工業株式会社製、商品名「SP−170」)2質量部を配合し、光学材料用ワニスを用意した。これをポリエステルフィルム(東洋紡績株式会社製、商品名「A4100」)上にアプリケーター(ヨシミツ精機株式会社、「YBA−4」)を用いて塗布し、80℃、10分、その後100℃、10分の条件にて溶媒を揮発させ、光学材料用樹脂組成物からなる光学材料用樹脂フィルムを得た。後述する評価基準で、塗工性を評価した。このときフィルムの厚さはアプリケーターの間隙(ギャップ)を調節することで5μmから100μmの間で任意に調整可能であり、本実施例では12μmとした。
該光学材料用樹脂フィルムを、熱酸化膜(厚さ1μm)付きシリコンウェハ(厚さ1mm)上に、真空加圧式ラミネータ(株式会社名機製作所製、MVLP−500)を用い、圧力0.4MPa、温度60℃の条件で積層し、外観を観察して後述する評価基準でラミネート性を評価した。これに(株)オーク製作所製「EXM−7172−B−00」にて紫外線を1J/cm2照射し、樹脂を光硬化させ、さらに160℃、1時間の条件でポストベークを行い、スラブ光導波路(コア厚12μm)を得た。このときのスラブ光導波路(コア)の屈折率をMetricon社製プリズムカプラ(Model2020)を用いて測定したところ(測定波長850nm)1.550であった。次いで、これを最高到達温度265℃(260℃以上の保持時間15〜20秒)、窒素雰囲気下の条件で、はんだリフロー炉(古河電気工業株式会社製、「サラマンダ」)中を3回通過させた。
[塗工性]
○:むら無く綺麗な塗膜が形成した。
×:むら、はじきが発生した。
[ラミネート性]
○:皺の発生が無く綺麗にラミネートできた。
×:皺が発生した。
[タック性]
レオメーター(株式会社山電製、RHEONER II CREEPMETER RE2−3300 5B)を用いて、プローブ径φ5.0mm、接触速さ120mm/min、引き剥がし速さ600mm/min、押し込み量20μm、接触時間1秒、測定温度23℃で測定した。
[埋め込み性]
50μm幅、50μm厚み、ピッチ250μmのコアを形成し、その上に(株式会社名機製作所製MVLP−500)を用い、圧力0.4MPa、温度60℃の条件で光学材料用樹脂フィルムをラミネートし、外観を以下の基準で評価した。
○:コアの付け根にボイドが発生すること無く、ラミネートできた。
×:ボイドが発生した。
実施例1において、表1に示す組成に変更した以外は、実施例1と同様にして光学材料用樹脂フィルムを製造し、屈折率、タック性、ラミネート性、埋め込み性及び塗工性を評価した。結果を第1表に示す。
Claims (6)
- (A)ベースポリマー、(B)光重合性化合物、及び(C)光重合開始剤を含有する光学材料用樹脂組成物であって、該(B)光重合性化合物が、(B−1)液状2官能エポキシ樹脂及び(B−2)固形3官能エポキシ樹脂からなり、光学材料用樹脂組成物全量(固形分)基準で、(A)ベースポリマーの含有量が35〜80質量%であり、(B−1)液状2官能エポキシ樹脂の含有量が5〜50質量%であり、かつ、(B−2)固形3官能エポキシ樹脂の含有量が5〜32質量%である光学材料用樹脂組成物。
- 前記(A)ベースポリマーが、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、及び(メタ)アクリル樹脂から選択される1種以上である請求項1に記載の光学材料用樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載の光学材料用樹脂組成物を溶媒に溶解してなる光学材料用ワニス。
- 請求項1又は2に記載の光学材料用樹脂組成物からなる光学材料用樹脂フィルム。
- コア及びクラッドを有する光導波路において、請求項3に記載の光学材料用ワニス又は請求項4に記載の光学材料用樹脂フィルムを用いて、クラッドが形成されてなる光導波路。
- 前記コアが、(A)ベースポリマー、(D)(メタ)アクリレート、及び(C)光ラジカル重合開始剤を含有するコア部形成用樹脂組成物を用いて形成されてなる請求項5に記載の光導波路。
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