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TW201610565A - 光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物及使用其之光波導、撓性印刷配線板以及觸控感測器 - Google Patents

光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物及使用其之光波導、撓性印刷配線板以及觸控感測器 Download PDF

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TW201610565A
TW201610565A TW104111286A TW104111286A TW201610565A TW 201610565 A TW201610565 A TW 201610565A TW 104111286 A TW104111286 A TW 104111286A TW 104111286 A TW104111286 A TW 104111286A TW 201610565 A TW201610565 A TW 201610565A
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TW
Taiwan
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optical waveguide
resin composition
photosensitive resin
forming
liquid photosensitive
Prior art date
Application number
TW104111286A
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English (en)
Inventor
Naoya Sugimoto
Tomoyuki Hirayama
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
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    • C08G59/68—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
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Abstract

本發明使用感光性樹脂組成物形成光波導，該感光性樹脂組成物作為光波導芯形成用材料，含有陽離子聚合性化合物、光酸產生劑及光增感劑，且上述光增感劑係吉布斯自由能變化△G為-41.86kJ/mol以下、且於波長300~500nm之範圍具有光吸收波長之化合物。藉此，可提供兼具對感光性樹脂曝光所使用之波長300~500nm之光之高吸收率、及對光信號所使用之波長850nm附近之光之低吸收率的光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物及使用其之光波導、撓性印刷配線板以及觸控感測器。

Description

光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物及使用其之光波導、撓性印刷配線板以及觸控感測器 發明領域
本發明係關於構成光信號傳送用撓性印刷配線板中之光波導之芯的液狀感光性樹脂組成物、及使用其而形成之光波導、具備該光波導之撓性印刷配線板、以及觸控感測器，前述光信號傳送用撓性印刷配線板係廣泛使用在光通訊、光資訊處理、其他一般光學等。
背景技術
光信號傳送用之撓性印刷配線板或光學式觸控感測器等所使用之薄膜狀光波導(聚合物光波導)之芯之形成材料，使用液狀的感光性樹脂組成物(光硬化性樹脂組成物)。然後，使用該液狀的感光性樹脂組成物之芯的形成採用「光微影法」，即塗佈於樹脂組成物中添加有溶劑之液狀樹脂組成物(清漆)，經由具有期望圖案形狀之開口之光罩照射紫外線(UV)等活性光線使照射部位硬化，之後將未硬化之不要部分去除。
使用於上述用途之光波導之芯之形成材料(樹脂組成物)，要求考慮材料硬化後之折射率、透明性、解析圖 案化性、耐熱性等成形後之硬化物(以下稱為「硬化體」)之各種物性後而設計混配，為了滿足視用途之所需特性，有人提出有構成組成物之各種原料的選擇、或對混配平衡進行檢討等數量眾多之提案(參考專利文獻1、2等)。
其中，在用於上述撓性印刷配線板之光波導之芯中，在考慮所要求之特性後，作為形成硬化體之材料(感光性樹脂組成物)之基底，宜選定環氧化合物等陽離子聚合性化合物。在上述形成硬化體之材料中，為了賦與感光性(光硬化性)，宜混配有光酸產生劑(光陽離子聚合起始劑)等，於其硬化(使用上述光微影之圖案化)上，使用I線(波長365nm之紫外線)等活性光線。
作為用於上述般形成光波導之芯之液狀感光性樹脂組成物(以下稱為「光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物」)中所使用之光酸產生劑(光陽離子聚合起始劑)，使用陽離子聚合性化合物作為樹脂時，考慮到藉由光硬化(光微影)之成形形狀之精度(微細性及邊緣之銳利度)及穩定性等圖案化性，一般使用具有持有較廣之π共軛體系之陽離子骨架之鋶鹽系之光陽離子聚合起始劑(例如三苯基鋶鹽系之光酸產生劑等)。
然而，利用上述鋶鹽系之光酸產生劑作為陽離子聚合性化合物之光聚合起始劑之情形，有以下問題。即，上述鋶鹽系之光酸產生劑由於前述較廣之π共軛體系骨架會因光酸產生時之光分解所產生之副產物(π共軛體系擴張因子)而劣化(著色)，故原本僅在短波長(紫外)頻帶具有之 光吸收帶擴大(寬頻化)至長波長(紅外)頻帶。因此，在將波長850nm附近之近紅外光利用於芯內之光信號等傳送之光信號傳送用光波導中，有該光信號之一部分被吸收，導致光波導內之光傳播損失增大之問題。
因此，本發明人等提出取代成為上述芯著色之主要原因之鋶鹽系，使用錪鹽系(二苯基錪鹽系)之光酸產生劑作為陽離子聚合性化合物之光聚合起始劑之提案(日本特願2013-231730)。根據該提案，即使藉由活性光線(紫外線)之照射而硬化，光波導之芯亦不會著色，可製作具有高透明性(低光傳播損失)之適於光信號傳送用撓性印刷配線板等之光波導。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2010-230944號公報
專利文獻2：日本特開2011-237645號公報
發明概要
然而，上述提案之含有錪鹽系光陽離子聚合起始劑之感光性樹脂組成物具有以下特色：雖然在光聚合硬化(光酸產生)時不會生成如前述鋶鹽系之著色性副產物(光傳播損失之原因)，但對於在此種光聚合硬化步驟中主要使用之曝光波長(I線：波長365nm之紫外線)幾乎不具有吸收帶，對曝光光之感度較低。因此，為了獲得上述感光性樹 脂組成物之充分光硬化，有必要長時間照射較先前波長範圍更廣更強之紫外線，由此導致有光波導之生產效率較以往下降之問題。
因此，由生產光波導之觀點，期望開發出取得光波導之性能(對信號光之低傳播損失)與生產性(對曝光光之高感度)之平衡、且可使用既存設備製造之感光性材料。
本發明係鑑於上述情事而完成者，其目的在於提備一種兼具對感光性樹脂曝光所使用之波長300~500nm之光之高吸收率、及對光信號所使用之波長850nm附近之光之低吸收率的光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物及使用其之光波導、撓性印刷配線板以及觸控感測器。
為達成上述目的，本發明之第1要旨提供一種光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，其含有陽離子聚合性化合物、光酸產生劑、光增感劑，且上述光增感劑係下述式(1)所示吉布斯自由能變化△G為-41.86kJ/mol以下、且於波長300~500nm之範圍具有光吸收波長之化合物。
[式(1)中，E(1/2)ox表示光增感劑之氧化電位，E(1/2)red表示光酸產生劑之還原電位，E(p)＊表示光增感劑之激發能。]
又，本發明之第2要旨提供一種光波導，該光波導之芯係由對上述第1要旨之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物照射波長300~500nm範圍內之紫外線使其硬化 而成之硬化體所形成。
然後，本發明之第3要旨提供一種具備上述第2要旨之光波導的撓性印刷配線板，第4要旨提供一種具備上述第2要旨之光波導的觸控感測器。
本發明人等為了獲得信號傳播光之低損失化及使用光微影法之圖案曝光時之高感度化並存的感光性樹脂組成物，專心進行反覆檢討。其結果發現：若滿足特定條件，將具有對光酸產生劑容易傳達光激發能之性質之光增感劑與前述型態之光酸產生劑(錪鹽系之光陽離子聚合起始劑)併用，則可達成期望之目的，完成本發明。
如此，本發明之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，含有下述式(1)所示吉布斯自由能變化△G為-41.86kJ/mol以下、且於波長300~500nm之範圍具有光吸收波長之光增感劑。
[式(1)中，E(1/2)ox表示光增感劑之氧化電位，E(1/2)red表示光酸產生劑之還原電位，E(p)＊表示光增感劑之激發能。]
因此，上述光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物被照射紫外線(UV)等活性光線時，光增感劑會吸收上述波長300~500nm之紫外線，其激發能傳達至光酸產生劑，有效率地產生由該光酸產生劑與其觸媒作用所致之陽離子聚合反應。因此，使用上述光波導芯形成用液狀感光性樹 脂組成物，藉由光微影法等光硬化步驟製作光波導時，可縮短藉由上述紫外線等之曝光時間，且硬化後可獲得透明度較高、低光傳播損失之硬化體(光波導芯)。又，若使用本發明之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，可於較短加工時間內以高效率、低成本製造批次間之性能無差異且尺寸及品質一致之高品質的光波導。
再者，使用於上述光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物之光增感劑可適宜採用其光吸收光譜中之極大值中至少一個峰值位於300~500nm之範圍內者。藉此，可更有效率地吸收一般光微影過程中所使用之I線(波長365nm)等紫外線，可更進一步提高光硬化步驟之硬化效率。
又，由對上述光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物照射波長300~500nm範圍內之紫外線使其硬化而成之硬化體所形成之光波導、及具備該光波導之撓性印刷配線板以及觸控感測器，亦可建構肇因於光波導之問題較少、可靠性較高之裝置或系統等。
用以實施發明之形態
以下，就本發明之實施形態進行詳細說明。唯，本發明不限定於該實施形態。
《光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物》
本發明之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物(以 下亦有簡單稱為「液狀樹脂組成物」之情形)，其特徵在於：含有(A)陽離子聚合性化合物、(B)光酸產生劑、(C)光增感劑等，且(C)光增感劑係下述式(1)所示吉布斯自由能變化△G為-41.86kJ/mol以下、且於波長300~500nm之範圍具有光吸收波長之化合物。
[式(1)中，E(1/2)ox表示光增感劑之氧化電位，E(1/2)red表示光酸產生劑之還原電位，E(p)＊表示光增感劑之激發能。]
以下就各種成分依序說明。
<陽離子聚合性化合物>
作為上述陽離子聚合性化合物，可列舉環氧化合物、氧雜環丁烷化合物、環硫化物化合物及乙烯醚化合物等。
作為環氧化合物，例如可列舉2,2-雙(羥甲基)-1-丁醇之1,2-環氧-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物等多官能脂肪族環氧樹脂、3’,4’-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯等脂肪族環氧樹脂。進而，作為發揮作為黏合劑樹脂之作用之樹脂，例如可列舉不具有芳香環之氫化雙酚A型環氧樹脂、氫化雙酚F型環氧樹脂等。其等可單獨或併用二種以上使用。
具體而言，可列舉EHPE3150、EHPE3150CE(皆為Daicel公司製)、YX-8040、YX-8000、YX-8034(皆為三菱化學公司製)、ST-4000D(新日鐵化學公司製)、CELLOXIDE2021P(Daicel公司製)等。再者，於本發明 中，作為脂肪族環氧樹脂是指包含脂環式環氧樹脂。然後，作為上述脂肪族系樹脂宜為顯示固形者，此時所謂固形是指於常溫(25℃)之溫度下呈現固體狀態。
接著，作為氧雜環丁烷化合物，具體而言可列舉：OXT-101(3-乙基-3-羥甲基氧雜環丁烷(氧雜環丁烷醇)、OXT-212(2-乙基己基氧雜環丁烷)、OXT-121(苯二甲基二氧雜環丁烷)、OXT-221(3-乙基-3{[(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲氧基]甲基}氧雜環丁烷)(皆為東亞合成公司製)、ETERNACOLL OXBP、EHO、OXTP、OXMA(皆為宇部興產公司製)等。再者，亦可將前述環氧化合物與上述氧雜環丁烷化合物混合後使用。
又，作為陽離子聚合性化合物亦可使用環硫化物化合物。作為環硫化物化合物可列舉SR100H(日本合成化學工業公司製)等。
又進而，作為陽離子聚合性化合物亦可使用乙烯醚化合物。作為乙烯醚化合物可列舉：乙基乙烯醚、異丁基乙烯醚、羥丁基乙烯醚、丁二醇二乙烯醚、環己基乙烯醚、N-丁基乙烯醚、第三丁基乙烯醚、三乙二醇二乙烯醚十八烷基乙烯醚、環己烷二甲醇二乙烯醚、二乙二醇二乙烯醚、環己烷二甲醇單乙烯醚(皆為BASF日本公司製)等。
<光酸產生劑>(光陽離子聚合起始劑)
上述光酸產生劑是用以對感光性樹脂組成物賦與利用光照射(例如紫外線照射)之硬化性。作為光酸產生劑可使 用鋶鹽系、錪鹽系等鎓鹽系光酸產生劑(光陽離子聚合起始劑)，其中，由先前所述之「因副產物之芯著色」之觀點，宜使用錪鹽系之光陽離子聚合起始劑。
具體而言，可列舉：WPI-116、WPI-113、WPI-169、WPI-170、WPI-116(皆為和光純藥工業公司製)、或IRGACURE205(BASF日本公司製)等二苯基錪鹽系光陽離子聚合起始劑。
上述光酸產生劑之含量宜相對於清漆(液狀樹脂組成物)之固體成分100重量份設定為0.1~3重量份，較佳為0.5~1重量份。若光酸產生劑(光陽離子聚合起始劑)之含量過少，則難以獲得滿意之利用光照射(紫外線照射)之光硬化性，若過多則光感度提高，於芯之圖案化時認為有招致形狀異常之傾向，亦有初期損失等之要求物性惡化之傾向。
<光增感劑>
上述光增感劑是使感光性樹脂組成物在紫外線照射下之光硬化反應之感度增大者。亦如先前所述，該光增感劑係下述式(1)所示吉布斯自由能變化△G為-41.86kJ/mol以下、且於波長300~500nm之範圍具有光吸收波長之化合物。再者，上述光增感劑以下述化合物為佳：吉布斯自由能變化△G宜為-41.86kJ/mol以下，較佳為-60kJ/mol以下，更佳為-80kJ/mol以下，且該光增感劑於300~500nm之範圍內具有其光吸收光譜中之極大值中至少一個峰值。
[數式4] [式(1)中，E(1/2)ox表示光增感劑之氧化電位，E(1/2)red表示光酸產生劑之還原電位，E(p)＊表示光增感劑之激發能。]
上述式(1)已知為Rehm-Weller方程式，在與光酸產生劑組合時之「吉布斯自由能變化△G」為-41.86kJ/mol以下時，此等組合系統被視為對光增感反應敏感(高感度)、適合光硬化之系統。[參考文獻：Zaza Gomurashvili and James V.Crivello,Journal of Polymer Science Part A：Polymer Chemistry,Volume 39,Issue 8,pages 1187-1197,15 April(2001),「Phenothiazine photosensitizers for onium salt photoinitiated cationic polymerization」]
作為上述使用於本發明之感光性樹脂組成物之光增感劑，例如與二苯基錪鹽系光陽離子聚合起始劑(WPI-116等)組合時，可使用9-氧硫(△G=約-93.7kJ/mol、光吸收波長之極大=380nm)、蒽(△G=約-193.8kJ/mol、光吸收波長之極大=241nm,357nm,376nm)、啡噻(△G=約-162.0kJ/mol、光吸收波長之極大=250nm,318nm)、及苝(△G=約-170.7kJ/mol、光吸收波長之極大=436nm,460nm)等。順帶一提，一般作為光增感劑使用之苯乙酮(△G=約-8.8kJ/mol、光吸收波長之極大=246nm)或二苯基酮(△G=約-10.0kJ/mol、光吸收波長之極大=360nm)等，不適合與上述二苯基錪鹽系光陽離子聚合起始劑組合。
上述合適之光增感劑之含量，宜相對於清漆(液 狀樹脂組成物)之固體成分100重量份設定為0.01~3.0重量份，較佳為0.05~1.0重量份。再者，若光增感劑之含量過少，則難以獲得滿意之利用光照射(紫外線照射)之光硬化性，若過多則於芯之圖案化時認為有招致形狀異常之傾向，亦有光傳播損失等之要求物性惡化之傾向。
<溶劑>
作為本發明之液狀樹脂組成物(清漆)所使用之溶劑，例如可列舉：乙二醇單甲醚等二醇醚類、甲基溶纖劑乙酸酯等乙二醇烷基醚乙酸酯類、二乙二醇單甲醚等二乙二醇類、丙二醇甲基醚乙酸酯等丙二醇烷基醚乙酸酯類、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基咪唑啶酮等醯胺類、甲苯等芳香族烴類、環己酮、環戊酮等酮類、γ-丁內酯等內酯類、2-羥基丙酸、乳酸乙酯等。該等可單獨或併用二種以上。
上述溶劑之含量宜相對於清漆(液狀樹脂組成物)之固體成分100重量份設定為10~90重量份，較佳為30~80重量份。再者，溶劑為清漆之黏度調整用，故亦有於清漆調製後追加添加之情形。
<液狀感光性樹脂組成物>
本發明之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，是藉由將前述感光性樹脂組成物之各成分(A)陽離子聚合性化合物、(B)光酸產生劑、(C)光增感劑與上述溶劑、進而視需要與其他添加劑，以特定之混配比例攪拌混合，而可調製成為本發明之光波導之芯形成用材料之「感光性清 漆」。又，為了將上述感光性樹脂組成物調製為塗佈用清漆，亦可一面加熱(例如60~90℃程度)，一面攪拌使之溶解於溶劑中。上述溶劑(有機溶劑)之使用量可適當進行調整，但例如宜相對於感光性樹脂組成物之樹脂成分(光聚合性樹脂)100重量份設定為20~80重量份，尤佳為30~50重量份。即，若溶劑之使用量過少，調製為塗佈用清漆時成為高黏度、有塗佈性降低之傾向，若溶劑之使用量過多，則有使用塗佈用清漆難以塗佈形成厚膜之傾向。
《光波導》
以下，就使用本發明之液狀感光性樹脂組成物作為芯形成材料而成之光波導進行說明。
由本發明所獲得之光波導，例如包含基材、以特定圖案形成於該基材上之包覆層(底包覆層)、以特定圖案形成於上述包覆層上，作為傳播光信號之光路之芯、進而形成於上述芯(層)上之包覆層(外包覆層)。然後，由本發明所獲得之光波導，其特徵在於：上述芯藉由前述液狀感光性樹脂組成物而形成。
又，關於上述底包覆層形成材料及外包覆層形成材料，可使用包含相同成分組成之包覆層形成用液狀樹脂組成物，亦可使用不同成分組成之液狀樹脂組成物。再者，由本發明所獲得之光波導中，上述包覆層有必要形成為折射率小於芯。
於本發明中，光波導例如可藉由經由以下步驟而製造。即，準備基材，於該基材上塗佈包含作為包覆層 形成用材料之液狀感光性樹脂組成物之感光性清漆W2。對該清漆W2之塗佈面進行紫外線等光照射，進而視需要進行加熱處理，藉此使感光性清漆W2硬化。如此，形成底包覆層(包覆層之下方部分)。
接著，於上述底包覆層上塗佈包含本發明之液狀感光性樹脂組成物之芯形成用材料(感光性清漆W1)，藉此形成芯形成用之未硬化樹脂層。此時，於塗佈上述芯形成用材料(感光性清漆W1)後，藉由將有機溶劑(溶劑)加熱乾燥而去除，可將未硬化之光波導芯形成用樹脂層(液狀)形成為膜狀(薄膜狀)。然後，於該芯形成用未硬化層面上配設用以使預定圖案(芯圖案)曝光之光罩，經由該光罩進行紫外線等光照射，進而視需要進行加熱處理。之後，使用顯影液將上述芯形成用未硬化層之未曝光部分溶解去除，藉此形成預定圖案之芯。
接著，於上述芯(層)上，再次塗佈包含作為上述包覆層形成用材料之液狀感光性樹脂組成物之感光性清漆W2後，進行紫外線照射等光照射，進而視需要進行加熱處理，藉此形成外包覆層(包覆層之上方部分)。藉由經由上述步驟，可製造目標之光波導。
作為用於製作上述光波導之基材，例如可列舉矽晶圓、金屬製基板、高分子薄膜、玻璃基板等。然後，作為上述金屬製基板可列舉SUS等不鏽鋼板等。又，作為上述高分子薄膜，具體而言可列舉聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、對萘二甲酸乙二酯薄膜、聚醯亞胺薄膜等。 又，其厚度通常設定於10μm~3mm之範圍內。
又，於上述光照射中，具體而言進行波長300~500nm範圍內之紫外線照射。作為上述紫外線照射之紫外線光源，例如可列舉低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、紫外LED光源、準分子雷射等。又，紫外線之照射量通常為10~20000mJ/cm2、較佳為100~15000mJ/cm2、更佳為500~10000mJ/cm2程度。
上述藉由紫外線照射之曝光後，為了使光反應之硬化完成，亦可進一步實施加熱處理。作為上述加熱處理條件，通常於80~250℃、較佳為100~150℃下，在10秒~2小時、較佳為5分鐘~1小時之範圍內進行。
又，作為上述包覆層形成用材料，例如可列舉雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、氟化環氧樹脂、環氧改質聚矽氧樹脂等各種液狀環氧樹脂、固形環氧樹脂、進而適當含有前述各種光酸產生劑之樹脂組成物，與芯形成用材料相比較，適當進行成為低折射率之混配設計。進而，由於視需要將包覆層形成用材料調製為清漆(W2)進行塗佈，故為獲得適合塗佈之黏度，亦可適量使用先前公知之各種有機溶劑、且於不使作為使用上述芯形成用材料之光波導之功能降低之程度下之各種添加劑(抗氧化劑、密著賦與劑、調平劑、UV吸收劑)。
作為用於調製上述包覆層形成用之感光性清漆W2之有機溶劑，例如可列舉：乳酸乙酯、甲基乙基酮、 環己酮、乙基乳酸酯、2-丁酮、N,N-二甲基乙醯胺、二甘醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、丙二醇甲基乙酸酯、丙二醇單甲醚、四甲基呋喃、二甲氧基乙烷等。該等有機溶劑可單獨或併用二種以上，為獲得適合塗佈之黏度而適量使用。
再者，作為於上述基材上使用各層之形成材料之塗佈方法，可使用藉由旋轉塗佈機、塗佈機、圓式塗佈機、棒式塗佈機等塗佈之方法、或網版印刷、使用間隔件形成間隙，藉由毛細管現象將形成材料注入其內之方法、藉由多功能塗佈機等塗佈機以輥對輥連續地塗佈之方法等。又，上述光波導亦可藉由將上述基材剝離去除，而成為薄膜狀之光波導(聚合物光波導)。
如此所獲得之光波導可使用作為本發明之光信號傳送用之撓性印刷配線板用之光波導用或光學式觸控感測器用。
實施例
以下，基於實施例說明本發明。唯，本發明不限定於此等實施例。又，例中，於無特別說明之下，「份」表示重量基準。
〔實施例1〕
首先，於製作成為實施例之光波導之前，調製包覆層形成材料之感光性清漆W2、及作為本發明之芯(層)形成材料之感光性清漆W1。
(包覆層形成材料之調製)：參考
於遮光條件下，將液狀二官能氟化烷基環氧樹脂(H022、TOSOH F-TECH公司製)50份、液狀二官能脂環式環氧樹脂(CELLOXIDE2021P、Daicel公司製)50份、光酸產生劑(AdekaoptomerSP-170、ADEKA公司製)4.0份、磷系抗氧化劑(HCA、三光公司製)0.54份、矽烷偶合劑(KBM-403、信越聚矽氧公司製)1份混合，於80℃加熱下攪拌使之完全溶解，之後冷卻至室溫(25℃)後，使用直徑1.0μm之薄膜過濾器進行加熱加壓過濾，藉此調製完成成為包覆層形成材料之感光性清漆W2。
<芯形成材料之調製>
同樣地，於遮光條件下，將固形多官能脂肪族環氧樹脂(EHPE3150、Daicel公司製)80份、固形氫化雙酚A型環氧樹脂(YX-8040、三菱化學公司製)20份、光酸產生劑(WPI-116、和光純藥工業公司製)1.0份、光增感劑(2-異丙基9-氧硫、關東化學公司製)0.1份與乳酸乙酯(昭和電工公司製)40份混合，於85℃加熱下攪拌使之完全溶解，之後冷卻至室溫(25℃)後，使用直徑1.0μm之薄膜過濾器進行加熱加壓過濾，藉此調製完成成為芯形成材料之感光性清漆W1。再者，於此混配系統中之光增感劑(2-異丙基9-氧硫)之吉布斯自由能變化△G為-93.7kJ/mol，上述光增感劑之最大光吸收波長(峰值)為380nm(即，2-異丙基9-氧硫符合本發明之設定條件)。
(底包覆層之製作)
於總厚22μm厚之FPC基材背面上，以旋轉塗佈機塗佈 包覆層用感光性清漆W2，於加熱板上將溶劑乾燥(130℃×10分鐘)後，進行5000mJ/cm2(I線濾鏡)之遮罩圖案曝光。之後，進行130℃×10分鐘之預烘烤，藉由依序進行於γ-丁內酯中顯影(室溫下、3分鐘)、水洗、於加熱板上乾燥水分(120℃×10分鐘)，而獲得底包覆層(厚度：15μm)。
(芯之製作)
接著，於所獲得之底包覆層上，以旋轉塗佈機塗佈芯用感光性清漆W1，於加熱板上進行溶劑之乾燥(130℃×5分鐘)。對所獲得之未硬化之芯層(膜狀或薄膜狀)，經由線條和空間圖案之光罩，從1000至20000mJ/cm2以每1000mJ/cm2(1000、2000、3000、...18000、19000、20000合計20個曝光條件)照射波長365nm(I線濾鏡)之紫外線，進行曝光，對所獲得之各曝光量之樣品分別實施130℃×10分鐘預烘烤。之後，藉由對各樣品依序進行於γ-丁內酯中顯影(室溫下、4分鐘)、水洗、於加熱板上乾燥水分(120℃×10分鐘)，而獲得於底包覆層上形成有複數條於長度方向上伸長且特定線狀圖案之芯(厚度：50μm、設計芯寬：50μm)之一套(20組)的樣品。
[實施例2]
於上述「芯形成材料之調製」中，除了使用蒽(和光純業工業公司製)0.1份作為光增感劑外，與上述實施例1相同方法作成光波導之芯。再者，於此混配系統中之光增感劑(蒽)之吉布斯自由能變化△G為-193.8kJ/mol，上述光增感劑之最大光吸收波長(峰值)為376nm(即，蒽符合本發明之 設定條件)。
[實施例3]
於上述「芯形成材料之調製」中，除了使用啡噻(和光純業工業公司製)0.1份作為光增感劑外，與上述實施例1相同方法作成光波導之芯。再者，於此混配系統中之光增感劑(啡噻)之吉布斯自由能變化△G為-162.0kJ/mol，上述光增感劑之最大光吸收波長(峰值)為318nm(即，啡噻符合本發明之設定條件)。
[比較例1]
於上述「芯形成材料之調製」中，除了不使用光增感劑外，與上述實施例1相同方法作成光波導之芯。再者，雖以每1000mJ/cm2直至20000mJ/cm2(合計20個曝光條件)進行紫外線照射，進行曝光，但未獲得充份之硬化。
[比較例2]
於上述「芯形成材料之調製」中，除了使用苯乙酮(和光純業工業公司製)0.1份作為光增感劑外，與上述實施例1相同方法作成光波導之芯。再者，於此混配系統中之光增感劑(苯乙酮)之吉布斯自由能變化△G為-8.8kJ/mol，上述光增感劑之最大光吸收波長(峰值)為246nm(即，苯乙酮之△G及最大光吸收波長皆不符合本發明之設定條件)。再者，雖然以每1000mJ/cm2直至20000mJ/cm2(合計20個曝光條件)進行紫外線照射，進行曝光，但未獲得充份之硬化。
<芯形成材料之圖案形成性評估>
將各實施例及各比較例所獲得之光波導樣品(底包覆層+複數條之芯、各曝光量)使用光學顯微鏡觀察，將硬化體(芯)之圖案(由上表面觀察之各芯之線寬)最接近設計值(50μm)者設為其混配系統中之「最佳曝光量」(mJ/cm2)。再者，將即使進行直至20000mJ/cm2之紫外線照射而進行曝光，亦未獲得充份之硬化者記為「20000以上」。
<光傳播損失之評估>
接著，使用上述各實施例及各比較例中獲得充份硬化之樣品[相當於「最佳曝光量」之樣品(底包覆層+芯)]，與上述「底包覆層之製作」相同方法於上述芯(層)上形成包覆芯之外包覆層。
(稜鏡耦合法)
對所獲得之3層構造(底包覆層+芯+外包覆層)之實驗品之芯，藉由稜鏡耦合儀入射波長850nm之光，使光於上述芯中傳播。然後，改變傳播長度，以光測量系統(光功率計Q8221、Advantest公司製)測定該長度下之光強度，繪製相對於傳播長度之光損失之圖，進行直線近似，由該直線之斜率算出各樣品(相當上述「最佳曝光量」之樣品)之光傳播損失(dB/cm)。
將上述試驗結果顯示於以下「表1」。
上述實施例1~3之光波導之芯(硬化體)，已確認如同設計般為矩形性較高(邊緣銳利、或有稜角)之銳利形狀。又，已知性能(光傳播損失)亦良好、透明度較高(無著色)。相對於此，比較例1、2之芯(硬化體)，直至紫外線照射20000mJ/cm2未獲得充份之硬化，無法測定光傳播損失。由此，可推定比較例1、2之光硬化步驟及使用光硬化步驟之製造步驟整體之生產效率較低，製造成本增加。
於上述實施例中，顯示本發明之具體形態，但上述實施例僅僅只不過是例示，並非用來限定解釋。即表示此技術領域者所明白之各種變化在本發明之範圍內。
產業上之可利用性
本發明之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物作為針對光信號傳送用撓性印刷配線板或光學式觸控感測器的光波導之芯形成材料特別有用。然後，使用上述光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物所製作之光波導，可用於上述撓性印刷配線板或光學式觸控感測器等。

Claims (8)

  1. 一種光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，其特徵在於：含有陽離子聚合性化合物、光酸產生劑及光增感劑，且上述光增感劑係下述式(1)所示吉布斯自由能變化△G為-41.86kJ/mol以下、且於波長300~500nm之範圍具有光吸收波長之化合物； [式(1)中，E(1/2)ox表示光增感劑之氧化電位，E(1/2)red表示光酸產生劑之還原電位，E(p)＊表示光增感劑之激發能]。
  2. 如請求項1之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，其中上述光增感劑之光吸收光譜中之極大值中至少一個峰值位於300~500nm之範圍內。
  3. 如請求項1或2之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，其中上述陽離子聚合性化合物為選自由環氧化合物、氧雜環丁烷化合物、環硫化物化合物及乙烯醚化合物所構成群組中之至少一個。
  4. 如請求項1或2之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，其中上述光酸產生劑為錪鹽系之光陽離子聚合起始劑。
  5. 如請求項3之光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物，其中上述光酸產生劑為錪鹽系之光陽離子聚合起始劑。
  6. 一種光波導，其特徵在於：光波導之芯係由對光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物照射波長300~500nm範圍內之紫外線使其硬化而成之硬化體所形成，且該光波導芯形成用液狀感光性樹脂組成物係如請求項1至5中任一項所載者。
  7. 一種撓性印刷配線板，其特徵在於：具備如請求項6之光波導。
  8. 一種觸控感測器，其特徵在於：具備如請求項6之光波導。
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