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TWI540148B - 光波導形成用環氧樹脂組成物及光波導形成用硬化性薄膜、以及光傳送用撓性印刷基板及其製法 - Google Patents

光波導形成用環氧樹脂組成物及光波導形成用硬化性薄膜、以及光傳送用撓性印刷基板及其製法 Download PDF

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TWI540148B
TWI540148B TW102111667A TW102111667A TWI540148B TW I540148 B TWI540148 B TW I540148B TW 102111667 A TW102111667 A TW 102111667A TW 102111667 A TW102111667 A TW 102111667A TW I540148 B TWI540148 B TW I540148B
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平山智之
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日東電工股份有限公司
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Description

光波導形成用環氧樹脂組成物及光波導形成用硬化性薄膜、以及光傳送用撓性印刷基板及其製法 發明領域
本發明係有關於光波導形成用環氧樹脂組成物及光波導形成用硬化性薄膜、以及光傳送用撓性印刷基板、及其製法，該光波導形成用環氧樹脂組成物係用作光通信、光資訊處理、以及一般光學所廣泛使用之光波導裝置中構成光波導之包層等之形成材料。
發明背景
用於光傳送用撓性印刷基板之光波導包層材料根據其使用用途的不同，要求硬化靈敏度(圖案形成性能)、高柔軟性及低折射率等特性。按照此要求進行材料設計時，所進行之配方設計通常從低折射率的觀點出發選擇脂肪族系樹脂，譬如適當摻合多官能脂肪族環氧樹脂及長鏈雙官能脂肪族環氧樹脂，分別賦予圖案形成性能(高靈敏度)、高柔軟性。因此，在特別要求柔軟性的包層材料中，上述長鏈雙官能脂肪族環氧樹脂的導入量必然變多，因而 存在硬化後之包層之Tg(玻璃轉移溫度)降低的傾向(專利文獻1、2)。
另一方面，在著眼於大量生產的製造程序之輥對輥(roll-to-roll)製程中，一般使用對未硬化物薄膜進行乾膜化的手法。為了使該乾膜材料適合於輥對輥製程，故於材料開發時對未硬化物有低黏著性、撓性之要求，但這樣的要求會導致材料設計自由度變小。另外，製作乾膜時，須於積層基材其兩面皆成膜，故從節省資源及成本的觀點而言為一大問題，因此，材料開發時，亦重視是否適合用在將液狀材料塗覆在基材上形成包層、芯層等之濕式製程中(專利文獻2)。
上述濕式製程中，通常，塗覆後進行溶劑乾燥時，為了提高其塗膜表面的平滑性，乃添加表面平滑劑(調平劑)或使用沸點高之溶劑(高沸點溶劑)。
然而，若使用上述調平劑，則塗膜表面的表面張力降低，因而常有在後續塗覆程序中導致塗覆液反撥、或對光波導損耗產生不良影響等問題。
另外，使用上述高沸點溶劑代替調平劑時，存在以下問題。即，若為了賦予柔軟性而使用Tg降低的包層材料，在由該包層材料形成的下包層上進行之芯層塗覆乾燥程序中，使高沸點溶劑乾燥時，係以比下包層形成材料的Tg高的加熱溫度使芯層形成材料中的溶劑乾燥。因此，發生高折射率的芯層形成材料的樹脂成分滲入低折射率的下包層中之情形，使得在芯層內傳輸的光漏射到下包層側， 導致光波導損耗惡化之問題。
另一方面，在製作光波導時須要求光波導的位置精度的用途(例如光電混合基板等)中，為了製作光波導，需要通過光刻法(各層的程序：塗覆、溶劑乾燥、對準曝光、後加熱、顯影、乾燥)來製作下包層、芯層、上包層這三層，存在製造成本變高的問題。對所述問題的技術解決手法的難度高，就縮短製作程序方面而言採取省略(刪除)溶劑乾燥的對策是比較簡便的，因此，開發能夠省略溶劑乾燥程序的形成材料即成必須事項。
另外，除針對形成材料的對策外，也對針對製造程序的對策進行了研究，作為這樣的對策，必須在包層的塗覆方法上利用縮短程序不需要對準曝光、顯影、乾燥程序的遮蔽塗覆(mask coating)、分配器描畫(dispenser drawing process)之類可在塗覆階段進行外形製作之程序。
採取上述的塗覆方法的情況下，若塗覆清漆中含有溶劑則必須進行溶劑乾燥(預焙)程序，而產生在加熱時樹脂黏度降低以致無法保持包層的外形尺寸之問題。另外，上述溶劑乾燥程序本身既為必須，勢必產生其對應的製程成本。因此，需要無溶劑且在常溫下為高黏度的塗覆清漆。
然而，以工業規模製作這樣的塗覆清漆時，會產生以下的問題：若其成分中存在固態樹脂成分，為無溶劑系的情況下，樹脂成分之間難以相混，製作塗覆清漆時就需要過度的加熱、攪拌時間，或發生溶解殘留而難以得到目標配方組成的塗覆清漆；甚而暴露在低溫環境下時會析 出固態成分而產生霧化。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2011-27903號公報
專利文獻2：日本特開2010-230944號公報
發明概要
由於這樣的技術背景，為了簡化塗覆清漆的製作程序、縮短生產節拍時間(程序作業時間)，宜為樹脂成分僅由液狀樹脂成分形成的塗覆清漆，作為這類成為包層形成材料的塗覆清漆，亟需開發出一種滿足高Tg及高柔軟性這些光波導的基本物性、並為無溶劑系且僅由液狀樹脂形成的包層形成材料。
本發明即有鑑於這樣的情況而完成者，其目的在於提供一種作為光波導形成用材料、特別是包層形成材料而言兼具高Tg及高柔軟性、且能夠通過縮短製造程序而降低製造成本之光波導形成用環氧樹脂組成物及光波導形成用硬化性薄膜、以及光傳送用撓性印刷基板、及其製法。
為了達成上述目的，本發明之第1主旨為一種光波導形成用環氧樹脂組成物，係含有下述(A)及(B)者，上述光波導形成用環氧樹脂組成物不含有不參與硬化反應之稀釋成分，且下述(A)之液狀環氧樹脂之主成分為以下述通式 (1)表示之液狀環氧樹脂，其含有率為樹脂成分總量中之40~75重量%。
(A)液狀環氧樹脂。
(B)光酸產生劑。
[式(1)中，R1及R2分別表示氫原子或甲基，R3~R6分別表示氫原子、甲基、氯原子、溴原子。X表示碳原子數2~15之伸烷基或乙烯氧基(ethyleneoxy group)、二(乙烯氧基)、三(乙烯氧基)、丙烯氧基、丙烯氧基丙基、二(丙烯氧基)丙基、三(丙烯氧基)丙基。n為自然數，其平均值為1.2~5。]
另外，本發明之第2主旨為由上述第1主旨之光波導形成用環氧樹脂組成物得到之光波導形成用硬化性薄膜。此外，本發明之第3主旨為一種光傳送用撓性印刷基板，係具備基材、及在該基材上形成有包層，進而在上述包層中以預定圖案形成有傳輸光信號之芯層而成之光波導者，上述包層係藉由使上述第1主旨之光波導形成用環氧樹脂組成物、或上述第2主旨之光波導形成用硬化性薄膜硬化而形成。
進而，本發明之第4主旨為一種光傳送用撓性印刷基板之製法，係具備上述第3主旨之光波導之光傳送用撓性印刷基板之製法，上述光波導係藉由在基材上，使上述 第1主旨之光波導形成用環氧樹脂組成物、或上述第2主旨之光波導形成用硬化性薄膜硬化而形成下包層後，在該下包層上形成由預定圖案所構成之芯層，再以包含該芯層之方式使上述第1主旨之光波導形成用環氧樹脂組成物、或上述第2主旨之光波導形成用硬化性薄膜在下包層上硬化形成上包層而製成，且上述光波導之製造程序中，不進行用以將稀釋成分乾燥去除之乾燥程序。
本發明人為了獲得具備高Tg及高柔軟性、且能夠通過縮短製造程序而降低製造成本之光波導形成用環氧樹脂組成物以作為光波導之包層形成材料，進行了深入研究。其結果發現，若不含有不參與硬化反應的稀釋成分、且樹脂成分係按預定的含有率使用以上述通式(1)表示之液狀環氧樹脂為主成分之液狀環氧樹脂成分時，能夠達成預期目的，從而完成了本發明。
即，本發明人著眼於脂肪族長鏈雙官能環氧樹脂能有助於賦予低折射率及柔軟性但Tg顯著降低、而芳香族長鏈雙官能環氧樹脂為高折射率又對賦予柔軟性的貢獻小但Tg的降低緩慢這樣相反之樹脂特性進行了深入研究。其結果發現，藉由在用於賦予柔軟性之液狀長鏈雙官能環氧樹脂中導入半脂肪族骨架並以特定的含有率使用，可抑制高折射率化並維持柔軟性，且可賦予比現有的脂肪族長鏈雙官能環氧樹脂更高之Tg，從而完成了本發明。
承上，本發明係一種光波導形成用環氧樹脂組成 物，乃含有上述(A)及(B)者，上述環氧樹脂組成物不含有不參與硬化反應之稀釋成分，且上述液狀環氧樹脂(A)之主成分為以上述通式(1)表示之液狀環氧樹脂，其含有率在樹脂成分總量中40~75重量%之範圍內。因此，使用該光波導形成用環氧樹脂組成物形成例如光波導之包層時，能夠發揮高Tg、高柔軟性及圖案形成性能。而且，由於不含有不參與硬化反應之稀釋成分，因此，能夠省略溶劑乾燥程序，實現製造成本的降低。
而且，光波導形成用環氧樹脂組成物不含有固態環氧樹脂成分、且其黏度滿足(x)在25℃下小於100Pa．s、及(y)在50℃之加熱下為0.5~8.0Pa．s時，可以實現作為塗覆清漆之優異處理性(塗覆性)的賦予及分配器描畫程序的改善。
另外，在光波導製造程序中用以形成芯層之濕式製程時，若使用由本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物構成之硬化性薄膜，可在形成芯層時不發生包層中滲入芯樹脂成分之情況。
進而，使上述光波導形成用環氧樹脂組成物硬化所得之包層具備優異之高Tg及高柔軟性(耐彎曲性)，從而可得到具備由其構成之光波導之光傳送用撓性印刷基板。
用以實施發明之形態
以下，對本發明之實施形態進行詳細說明。但本 發明不限定於該實施形態。
《光波導形成用環氧樹脂組成物》
本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物係含有液狀環氧樹脂(A)及光酸產生劑(B)者，上述(A)之液狀環氧樹脂之主成分限定為後述之特定成分及含量。進而，作為本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物，其特徵在於不含有不參與樹脂成分之硬化反應之稀釋成分。另，本發明中，“液狀”、或者“固態”係指在25℃之溫度下呈現“液狀”或“固態”狀態。
以下，依次對以(A)及(B)為代表之各種成分進行說明。
<液狀環氧樹脂(A)>
上述液狀環氧樹脂(A)為以下述通式(1)表示之液狀環氧樹脂(以下有時稱為“特定之液狀環氧樹脂”。)為主成分之化合物。其中，本發明中，“主成分”係指實質上構成其全體之主要成分，意味不僅其使用量有關係，且其對整體的物性．特性有很大的影響。即，意指液狀環氧樹脂(A)中佔過半之成分，具體而言，係指設定特定之液狀環氧樹脂佔樹脂成分總量中40~75重量%之比例。
[式(1)中，R1及R2分別表示氫原子或甲基，R3~R6分別表示氫原子、甲基、氯原子、溴原子。X表示碳原子數2~15 之伸烷基或乙烯氧基、二(乙烯氧基)、三(乙烯氧基)、丙烯氧基、丙烯氧基丙基、二(丙烯氧基)丙基、三(丙烯氧基)丙基。n為自然數，其平均值為1.2~5。]
上述式(1)中，R1及R2分別為氫原子或甲基，較佳者為甲基。另外，R3~R6分別表示氫原子、甲基、氯原子、溴原子，較佳者為氫。進而，X表示碳原子數2~15之伸烷基或乙烯氧基、二(乙烯氧基)、三(乙烯氧基)、丙烯氧基、丙烯氧基丙基、二(丙烯氧基)丙基、三(丙烯氧基)丙基。另外，重複數n為自然數，其平均值為1.2~5。作為以所述式(1)表示之液狀環氧樹脂，具體可列舉出市售品如DIC公司製造之EXA-4816等。
相對於光波導形成用環氧樹脂組成物中的樹脂成分總量，所含有之以上述式(1)表示之液狀環氧樹脂在40~75重量%之範圍內，較佳者為50~70重量%、又以60~70重量%尤佳。即，上述特定之液狀環氧樹脂之含量過少時，製成之光波導之線性損耗顯著，圖案形狀亦惡化，因此難以得到目標(高靈敏度)之光波導，反之，上述特定之液狀環氧樹脂之含量過多時，得到的光波導之彎曲損耗大，且缺乏柔軟性。另外更表示，作為上述樹脂成分，不僅包含液狀環氧樹脂(A)，也包含光波導形成用環氧樹脂組成物中所含之其它樹脂成分。
本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物中，除上述特定之液狀環氧樹脂以外，還可適當使用其它液狀環氧樹脂。
作為所述其它液狀環氧樹脂，可列舉出例如：液狀雙酚A型環氧樹脂、液狀雙酚F型環氧樹脂、液狀氫化雙酚A型環氧樹脂、液狀3,4-環氧環己烯基甲基-3’,4’-環氧環己烯羧酸酯、液狀ε-己內酯改質3,4-環氧環己烯基甲基-3’,4’-環氧環己烯羧酸酯等。該等樹脂可單獨使用或者組合2種以上使用。上述成分可適當參考現有公知技術加以合成，也可購入市售品製備。市售品可列舉出：JER828(三菱化學公司製造)、EPICLON 830S(DIC公司製造)、YX8000(三菱化學公司製造)、CELLOXIDE 2021P(大賽璐公司製造)、CELLOXIDE 2081(大賽璐公司製造)、PG-207N(新日鐵化學公司製造)等。其中又以大賽璐公司製造之CELLOXIDE 2021P尤佳。
作為本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物，宜不含固態環氧樹脂。如此一來，因環氧樹脂成分只使用上述液狀環氧樹脂(A)而不使用固態環氧樹脂，則可不使用不參與樹脂成分之硬化反應之稀釋成分就輕易得到能夠形成適合作塗覆清漆的包層形成材料之光波導形成用環氧樹脂組成物。即，推測若含有固態環氧樹脂，則塗覆清漆之黏度顯著升高，因此難以使其適於以低黏度為必要條件之塗覆方法(噴墨塗覆等)等，從這樣的觀點來看，不使用固態環氧樹脂者適合於各種塗覆方法，為有利之作法。
<光酸產生劑(B)>
上述光酸產生劑(B)對光波導形成用環氧樹脂組成物賦予光照射的硬化性，因此係用以賦予譬如紫外線硬化性 者。
作為上述光酸產生劑(B)，可列舉出例如：安息香類、安息香烷基醚類、苯乙酮類、胺苯乙酮類、蒽醌類、9-氧硫類(thioxanthone)、縮酮類、二苯甲酮類、酮類、氧化膦類等光聚合起始劑。具體可列舉出：三苯基鋶．六氟銻酸鹽、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-〔4-(2-羥基乙氧基)-苯基〕-2-羥基-2-甲基-1-丙烷、2-羥基-1-{4-〔4-(2-羥基-2-甲基-丙醯基)-苄基〕苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮-1、2-甲基-1-(4-甲基苯硫基)-2-啉基丙烷-1-酮、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦氧化物、2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-膦氧化物、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙〔2,6-二氟-3(1H-吡咯-1-基)-苯基〕鈦、2-羥基-1-{4-〔4-(2-羥基-2-甲基-丙醯基)-苄基〕苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮等。這些物質可單獨使用或組合2種以上使用。其中，從快速硬化速度、厚膜硬化性的觀點考慮，宜使用三苯基鋶．六氟銻酸鹽、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-1-{4-〔4-(2-羥基-2-甲基-丙醯基)-苄基〕苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮。
上述光酸產生劑(B)之含量，宜相對於光波導形成用環氧樹脂組成物之樹脂成分100重量份設定為0.1~10重量份，0.5~5重量份更佳、1~3重量份尤佳。即，光酸產生劑(B)之含量過少時，難以得到滿意的紫外線照射之光硬化 性，另外，光酸產生劑(B)之含量過多時，光靈敏度提高，以致形成圖案時造成形狀異常、及清漆適用期有短壽命化的傾向。
本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物中，除液狀環氧樹脂(A)及光酸產生劑(B)以外，根據需要，例如為了提高黏接性，可舉用矽烷系或者鈦系之偶合劑、烯烴系低聚物或降烯系聚合物等環烯烴系低聚物或聚合物、合成橡膠、矽氧化合物等可撓性賦予劑等之化合物、抗氧化劑、消泡劑等。這些添加劑在不損及本發明效果之範圍內可適當摻合。其等可單獨使用或組合2種以上使用。
如上所述，本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物之特徵在於不含有不參與樹脂成分之硬化反應之稀釋成分，如此一來，由於不摻合稀釋成分、例如以往使用之有機溶劑，在製備包層形成材料做成塗覆清漆時，可以省略溶劑乾燥(預焙)程序，降低製造成本。
依所述方式製得之光波導形成用環氧樹脂組成物宜為其黏度滿足下述(x)及(y)者。下述所示之各黏度範圍宜考慮例如對遮蔽塗覆、分配器描畫程序之適合性、塗覆清漆處理性之簡便性等再適當決定。其中，下述黏度之測定例如可在各溫度條件下(25℃、50℃)藉由東機產業公司製造之E80型黏度計(RE-80U)，使用標準轉子(1°34'×R24)進行測定。
(x)在25℃下小於100Pa．s。
(y)在50℃之加熱下為0.5~8.0Pa．s。
上述各黏度設定中，又以(x)在25℃下為80Pa．s以下(通常，下限為50Pa．s)，(y)在50℃之加熱下為2~6Pa．s尤佳。即，上述(x)中，25℃下之黏度過高時，出現光波導形成用環氧樹脂組成物之流動性變得極低、作業性惡化之傾向。另外上述(y)中，在50℃加熱下之黏度過低時，有發生滴液現象之傾向，若黏度過高，則清漆塗覆後形成包層時厚度精度趨於惡化。
《光波導》
以下，對使用本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物作為包層之形成材料而得到之光波導進行說明。
由本發明得到之光波導，舉例言之，係由基材、在該基材上按預定圖案形成之包層(下包層)、在上述包層上按預定圖案形成並用以傳輸光信號之芯層、及形成於上述芯層上的包層(上包層)構成者。而且，由本發明得到之光波導中，係由前述光波導形成用環氧樹脂組成物形成上述包層。尤以下包層形成材料及上包層形成材料二者均使用本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物為佳。另，由本發明得到之光波導中，須使上述包層之折射率小於芯層之折射率。
其中，使用本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物形成之包層(硬化物)，其Tg之下限值宜為55℃以上，60℃以上更佳，且Tg之上限值宜為150℃以下，130℃以下更佳。此係若Tg過低，會發生芯樹脂成分滲入下包層中之情形，使得在芯層中傳輸之光漏射到下包層以致波導損耗趨於惡 化，若Tg過高，則連帶彈性係數升高以致柔軟性趨於劣化之故。
使用本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物形成之包層(硬化物)之折射率宜為1.56以下，尤以1.55以下之折射率為佳。其中，上述包層(硬化物)之折射率可以如下方式測定。在矽晶圓之平滑面上製作厚度約10μm之包層(硬化物)，並使用SAIRON TECHNOLOGY公司製造之棱鏡耦合器(SPA-4000型號)測定850nm處之硬化包層之折射率。
本發明中，光波導例如可以經由以下程序製造。即，準備基材，在該基材上塗布由上述光波導形成用環氧樹脂組成物形成之感光性清漆。在該清漆塗膜(下包層形成層)上配置用以使預定圖案(光波導圖案)曝光之光罩。然後，對下包層形成層，隔著該光罩進行紫外線等光照射，進而，根據需要進行加熱處理使其硬化。其後，使用顯影液將上述光照射之下包層形成層之未曝光部分溶解去除，形成預定圖案之下包層(包層之下方部分)。
然後，在上述下包層上塗布芯層形成材料(清漆)而形成芯形成層(未硬化層)。繼之，在該芯形成層面上配置用以使預定圖案(光波導圖案)曝光之光罩。然後，對芯形成層，隔著該光罩進行紫外線等光照射，進而，根據需要進行加熱處理。其後，使用顯影液將上述芯形成層之未曝光部分溶解去除，形成預定圖案之芯層。
然後，在上述芯層上塗布上包層形成材料，再對所得之上包層形成層進行紫外線照射等光照射，進而，根 據需要進行加熱處理，由此形成上包層(包層之上方部分)。經由所述程序，可以製造目標光波導。
作為上述基材材料，可列舉出例如矽晶圓、金屬製基板、高分子薄膜、玻璃基板等。而且，就上述金屬製基板而言，可用SUS等不銹鋼板等。另外，就上述高分子薄膜而言，具體可列舉出聚對酞酸乙二酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二酯薄膜、聚醯亞胺薄膜等。而且，其厚度通常設定在10μm~3mm之范围內。
對於上述光照射，具體而言係進行紫外線照射。作為上述紫外線照射中之紫外線之光源，可列舉低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈等為例。另外，紫外線之照射量通常為10~20000mJ/cm2、較佳為100~15000mJ/cm2、500~10000mJ/cm2左右更佳。
通過上述紫外線照射進行曝光後，為了使利用光反應進行之硬化結束，可以進一步實施加熱處理。上述加熱處理條件通常於80~250℃、又宜於100~150℃下且10秒~2小時、較佳為5分鐘~1小時之範圍內進行。
另外，使用本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物作為上述包層形成材料時，作為芯層形成材料，可舉例如：固態多官能芳香族環氧樹脂、固體(黏稠)含茀雙官能環氧樹脂、甚至適當含有前述各種光酸產生劑之樹脂組成物。進而，為了製成清漆進行塗布，可混合現有公知之各種有機溶劑，適量使用以得到適於塗布之黏度。
作為上述有機溶劑，可舉例如：乳酸乙酯、甲基 乙基酮、環己酮、2-丁酮、N,N-二甲基乙醯胺、二甘二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、丙二醇乙酸甲酯、丙二醇單甲基醚、四甲基呋喃、二甲氧基乙烷等。這些有機溶劑可單獨使用或組合2種以上使用，且適量使用以得到適於塗布之黏度。
另，於上述基材上使用各層之形成材料所用之塗布方法，可使用例如：以旋塗機、塗布機、圓形塗布機(round coater)、棒塗機等塗覆之方法；絲網印刷；使用間隔物形成間隙，並利用毛細管現象注入其中之方法；利用多層塗布機(multi-coater)等塗覆機經由輥對輥(roll-to-roll)連續塗覆之方法等。另外，上述光波導也可以通過將上述基材剝離去除而形成薄膜狀光波導。
由此得到之光波導可用作譬如光傳送用撓性印刷基板用之光波導。
實施例
以下，利用實施例對本發明進行說明。惟本發明並不限定於該等實施例。
〔實施例1〕
首先，在實施例的光波導製作之前，製備作為包層形成材料及芯層形成材料之各感光性清漆。
<包層形成材料之製備>
在避光條件下，將液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)75g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)20g、液狀聚碳酸 酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)5g、光酸產生劑(ADEKAOPTOMER SP-170，Adeka Corporation製造)2.0g混合，在50℃加熱下，使用混合攪拌機(hybrid mixer)(KEYENCE公司製造、MH500)進行攪拌使其完全溶解，其後冷卻至室溫(25℃)，然後使用孔徑1.0μm之膜濾器進行加熱加壓過濾，由此製備作為包層形成材料之感光性清漆。
<芯層形成材料之製備>
在避光條件下，將固態多官能芳香族環氧樹脂(YDCN-700-10、新日鐵化學公司製造)50g、固體(黏稠)含茀雙官能環氧樹脂(OGSOL-EG-200、Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd.製造)50g、光酸產生劑(ADEKAOPTOMER SP-170，Adeka Corporation製造)2.0g混合在乳酸乙酯50g中，在85℃加熱下攪拌使其完全溶解，其後冷卻至室溫(25℃)，然後使用孔徑1.0μm之膜濾器進行加熱加壓過濾，由此製備作為芯層形成材料之感光性清漆。
<下包層之製作>
使用旋塗機將上述包層形成材料亦即感光性清漆塗覆在總厚度22μm之撓性印刷基板用基材(FPC基材)之背面上後，形成未硬化狀態之下包層形成層(其中，在該狀態下卸下基材，可得到光波導形成用硬化性薄膜)。對所形成之未硬化下包層形成層，利用UV照射機〔5000mJ/cm2(I線過濾器)〕隔著預定之光罩圖案〔圖案寬/圖案間隔(L/S)=50μm/200μm〕進行曝光，並進行後加熱(130℃×10分鐘)。 其後，在γ-丁內酯中進行顯影(25℃×3分鐘)，經水洗後，在熱板上使水分乾燥(120℃×10分鐘)，製成下包層(厚度15μm)。
<芯層之製作>
在所形成之下包層上，使用旋塗機塗覆作為芯層形成材料之感光性清漆後，在熱板上使有機溶劑乾燥(130℃×5分鐘)，藉以形成未硬化薄膜狀態之芯形成層。對所形成之未硬化芯形成層，利用UV照射機〔9000mJ/cm2(I線過濾器)〕，隔著預定之光罩圖案〔圖案寬/圖案間隔(L/S)=50μm/200μm〕進行曝光，並進行後加熱(130℃×10分鐘)。其後，在γ-丁內酯中進行顯影(25℃×4分鐘)，經水洗且在熱板上使水分乾燥(120℃×10分鐘)，製成預定圖案之芯層(厚度50μm)。
<上包層之製作>
在所形成之芯層上，使用旋塗機塗覆上述包層形成材料亦即感光性清漆後，形成未硬化狀態之上包層形成層。對所形成之未硬化上包層形成層，使用UV照射機〔5000mJ/cm2(I線過濾器)〕進行曝光，並進行後加熱(130℃×10分鐘)。其後，在γ-丁內酯中進行顯影(25℃×3分鐘)，經水洗後，在熱板上使水分乾燥(120℃×10分鐘)，製成上包層(厚度10μm)。
由此製成在FPC基材上形成有下包層、在該下包層上形成有預定圖案之芯層、進而在該芯層上形成有上包層之FPC一體型之光波導(厚度75μm)。
〔實施例2〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)70g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)20g、液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)10g。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
〔實施例3〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)60g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)30g、液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)10g。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
〔實施例4〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)60g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)20g、液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)20g。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
〔實施例5〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹 脂(EXA-4816、DIC公司製造)50g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)30g、液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)20g。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
〔實施例6〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)40g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)40g、液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)20g。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
〔比較例1〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)90g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)10g，且不使用液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
〔比較例2〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)80g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)20g，且不使用液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製 造)。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
〔比較例3〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)35g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)45g、液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)20g。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
〔比較例4〕
在作為包層形成材料之感光性清漆之製備中，將樹脂成分之摻合比例變更為：液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(EXA-4816、DIC公司製造)30g、液狀脂肪族雙官能環氧樹脂(CELLOXIDE 2021P、大賽璐公司製造)40g、液狀聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD205PL、大賽璐公司製造)30g。除此以外，按照與實施例1相同方式製作光波導。
使用由此得到之各感光性清漆及各光波導，按照下述所示的方法對Tg、折射率、黏度(25℃、50℃)、線性損耗、彎曲損耗、柔軟性進行測定．評價。將其等之結果和摻合組成一併示於後述表1中。
〔Tg测定〕
使用塗抹器將上述實施例及比較例中製備之成為包層形成材料的感光性清漆塗覆在厚度1.1mm之玻璃基板上，進行乾燥(130℃×10分鐘)，由此製成未硬化薄膜。對所得之未硬化薄膜進行5000mJ/cm2(I線過濾器)之曝光後，進行後 加熱(130℃×10分鐘)，得到硬化物。使用刀片將該硬化物從玻璃基板上剝離，從而得到硬化薄膜。將該硬化薄膜用作Tg測定用樣品(厚度50μm)。然後，使用上述樣品，利用動態黏彈性評價裝置(RSA3、TA INSTRUMENTS LTD.製造)由tanδ之值求出Tg。
〔折射率〕
用旋塗機將上述實施例及比較例中製備之成為包層形成材料的感光性清漆塗覆在厚度0.8mm之矽晶圓上，進行乾燥(130℃×10分鐘)，由此製成未硬化薄膜。對所得之未硬化薄膜進行5000mJ/cm2(I線過濾器)之曝光後，進行後加熱(130℃×10分鐘)，由此得到硬化薄膜。將該硬化薄膜用作折射率評價用樣品(厚度10μm)。使用該樣品，利用SAIRON TECHNOLOGY公司製造棱鏡耦合器(SPA-4000型號)測定850nm處之折射率。
〔黏度〕
使用上述實施例及比較例中製備之成為包層形成材料的感光性清漆，以東機產業公司製造之E80型黏度計(RE-80U)，用標準轉子(1°34'×R24)測定25℃下及50℃下之各黏度。
〔線性損耗〕
使用上述實施例及比較例中得到之光波導作為樣品，用多模光纖〔FFP-G120-0500、三喜公司製造(直徑50μmMMF、NA=0.2)〕將從光源(850nmVCSEL光源OP250、三喜公司製造)發出的光聚光，入射到上述樣品上。 然後，用透鏡〔FH14-11，清和光學製作所公司製造(倍率20、NA=0.4)〕將從樣品射出的光聚光，並以光測量系統(optical multi-power meter Q8221、Advantest Corporation製造)評價6通道(channel)。基於下述基準由其平均總損耗評價線性損耗。
￮：總線性損耗為0.1dB/cm以下。
×：總線性損耗超過0.1dB/cm。
〔彎曲损耗〕
將由上述實施例及比較例得到之光波導作為樣品，並將各樣品360°纏繞在直徑2mm之金屬棒上時，用多模光纖〔FFP-G120-0500、三喜公司製造(直徑50μmMMF、NA=0.2)〕將從光源(850nmVCSEL光源OP250、三喜公司製造)發出的光聚光，入射到上述樣品上。然後，用透鏡〔FH14-11，清和光學製作所公司製造(倍率20、NA=0.4)〕將從樣品射出的光聚光，並以光測量系統(optical multi-power meter Q8221、Advantest Corporation製造)評價6通道。由其平均總損耗與同樣經評價而得之線性損耗時之總損耗之差算出彎曲損耗。其結果，基於下述基準進行評價。
￮：與初始值相比損耗之增加值為0.5dB以下。
×：與初始值相比損耗之增加值超過0.5dB。
〔柔軟性〕
使用由上述實施例及比較例得到之、在FPC基材上形成有光波導(總厚度75μm)之樣品，從該樣品切取50mm，將所 得樣品用作柔軟性評價用樣品。然後，使用上述柔軟性評價用樣品，在彎曲半徑(r)=1.5mm、滑動移動距離20mm、滑動移動速度(單程)20mm/秒、無停止時間之條件下，進行IPC滑動試驗。其結果，基於下述基準進行評價。
￮：進行10萬次以上之彎曲仍未斷裂。
×：在小於10萬次之彎曲次數時產生斷裂。
由上述結果可知，使用含有特定比例之特定液狀環氧樹脂組成之感光性清漆形成包層並做成具備該包層之光波導的實施例樣品，獲得了維持高Tg(60℃以上)、且具備優異柔軟性之結果。進而，實施例品抑制了高折射率化，且線性損耗及彎曲損耗在容許範圍內，特性之平衡性優異。而且，實施例樣品雖不經由溶劑之乾燥程序直接製作包層，但製得之光波導具備作為光波導之基本特性(低損 耗、高柔軟性)。
相對於此，特定液狀環氧樹脂在樹脂成分總量中小於40重量%之比較例3,4之樣品，呈現Tg低、且線性損耗或者柔軟性差之結果。另一方面，特定液狀環氧樹脂之含量在樹脂成分總量中超過75重量%高達90重量%之比較例1之樣品，在室溫(25℃)下之黏度超過100Pa．s、且在50℃下之黏度也超過8.0Pa．s，以致塗覆作業受阻，並造成無法容許之彎曲損耗。此外，特定液狀環氧樹脂之含量在樹脂成分總量中超過75重量%高達80重量%之比較例2之樣品，因在室溫(25℃)下之黏度超過100Pa．s以致塗覆作業受阻。
產業上之可利用性
本發明之光波導形成用環氧樹脂組成物利於作為光波導之構成部分之形成材料、特別是包層形成材料。而且，使用上述光波導形成用環氧樹脂組成物製作之光波導可用於例如光傳送用撓性印刷基板等。

Claims (5)

  1. 一種光波導形成用環氧樹脂組成物，係含有下述(A)及(B)者，其特徵在於：上述光波導形成用環氧樹脂組成物不含有不參與硬化反應之稀釋成分，且光波導形成用環氧樹脂組成物不含有固態環氧樹脂成分，其黏度滿足下述(x)及(y)者，且下述(A)之液狀環氧樹脂之主成分為以下述通式(1)表示之液狀環氧樹脂，其含有率為樹脂成分總量中之40~75重量%，(A)液狀環氧樹脂，(B)光酸產生劑； [式(1)中，R1及R2分別表示氫原子或甲基，R3~R6分別表示氫原子、甲基、氯原子、溴原子；X表示碳原子數2~15之伸烷基或乙烯氧基、二(乙烯氧基)、三(乙烯氧基)、丙烯氧基、丙烯氧基丙基、二(丙烯氧基)丙基、三(丙烯氧基)丙基；n為自然數，其平均值為1.2~5](x)在25℃下為50~8oPa．s，(y)在50℃之加熱下為2~6Pa．s。
  2. 如申請專利範圍第1項之光波導形成用環氧樹脂組成物，其中(B)光酸產生劑之含量係相對於100重量份樹脂 成分為0.1~10重量份。
  3. 一種光波導形成用硬化性薄膜，係由如申請專利範圍第1或2項之光波導形成用環氧樹脂組成物得到者。
  4. 一種光傳送用撓性印刷基板，係具備基材，及在該基材上形成有包層，進而在上述包層中以預定圖案形成有傳輸光信號之芯層而成之光波導者；其特徵在於，上述包層係藉由使如申請專利範圍第1或2項之光波導形成用環氧樹脂組成物、或如申請專利範圍第3項之光波導形成用硬化性薄膜硬化而形成。
  5. 一種光傳送用撓性印刷基板之製法，係具備光波導之光傳送用撓性印刷基板之製法，其特徵在於，上述光波導係藉由在基材上，使光波導形成材料硬化而形成下包層後，在該下包層上形成由預定圖案所構成之芯層後，再以包含該芯層之方式使光波導形成材料在下包層上硬化形成上包層而製成；且上述下包層形成程序及上述上包層形成程序中之上述光波導形成材料係如申請專利範圍第1或2項之光波導形成用環氧樹脂組成物及如申請專利範圍第3項之光波導形成用硬化性薄膜中之任一種，且上述光波導製造程序中，不進行用以將稀釋成分乾燥去除之乾燥程序。
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