JP2006323243A - Optical waveguide and optical waveguide structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光導波路および光導波路構造体に関するものである。 The present invention relates to an optical waveguide and an optical waveguide structure.
近年、光周波搬送波を使用してデータを移送する光通信がますます重要になっている。このような光通信において、光周波搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路がある。 In recent years, optical communications that transport data using optical frequency carriers have become increasingly important. In such optical communication, there is an optical waveguide as a means for guiding an optical frequency carrier wave from one point to another point.
この光導波路は、例えば、一対のクラッド層と、一対のクラッド層の間に設けられたコア層を有して構成される。コア層は、線状のコア部とクラッド部とを有し、これらが交互に配列されている。コア部は、光周波搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド層およびクラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。 For example, the optical waveguide includes a pair of cladding layers and a core layer provided between the pair of cladding layers. The core layer has a linear core portion and a clad portion, which are alternately arranged. The core portion is made of a material that is substantially transparent to light of an optical frequency carrier wave, and the cladding layer and the cladding portion are made of a material having a lower refractive index than the core portion.
このような光導波路では、コア部が、コア部よりも屈折率が低いクラッド層およびクラッド部によって囲まれた構成となっている。したがって、コア部の端部から導入された光は、クラッド層およびクラッド部との境界で反射しながら、コア部の軸に沿って搬送される。 In such an optical waveguide, the core portion is surrounded by a cladding layer and a cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion. Therefore, the light introduced from the end portion of the core portion is conveyed along the axis of the core portion while being reflected at the boundary between the cladding layer and the cladding portion.
この光導波路の材料としては、従来から汎用されているガラスの他、ポリマー等が挙げられる。このうちポリマーは、微細加工が容易であり、光導波路が組み込まれた回路基板の高密度化に有利であることから有望視されている。 Examples of the material for the optical waveguide include polymers and the like in addition to conventionally used glass. Among these, polymers are promising because they are easy to finely process and are advantageous for increasing the density of circuit boards in which optical waveguides are incorporated.
このような光導波路の材料となるポリマーとしては、ポリメチルメタクリレート(例えば、特許文献1参照。)、エポキシ樹脂(例えば、特許文献2参照。)、フッ素化ポリイミド(例えば、特許文献3参照。)、ポリベンゾオキサゾール(例えば、特許文献4参照。)、セルロース・アセテート・ブチレート/アクリレートモノマー(例えば、特許文献5参照。)等が使用されている。 As a polymer used as a material for such an optical waveguide, polymethyl methacrylate (for example, see Patent Document 1), epoxy resin (for example, see Patent Document 2), and fluorinated polyimide (for example, see Patent Document 3). Polybenzoxazole (for example, see Patent Document 4), cellulose acetate butyrate / acrylate monomer (for example, see Patent Document 5), and the like are used.
しかし、これらポリマーには、次のような問題がある。
まず、ポリメチルメタクリレートおよびエポキシ樹脂は、耐熱温度が200℃以下である。このため、これらポリマーによって構成された光導波路を、回路基板に実装しようとすると、はんだ処理等の熱処理によって軟化してしまうおそれがある。
However, these polymers have the following problems.
First, polymethylmethacrylate and epoxy resin have a heat resistant temperature of 200 ° C. or lower. For this reason, when it is going to mount the optical waveguide comprised by these polymers on a circuit board, there exists a possibility that it may soften by heat processing, such as a soldering process.
また、フッ素化ポリイミドは、フッ素化によって高耐熱性、高透明性、低吸水性が付与されたポリマーである。しかし、フッ素化を合成過程に有するため、コストがかかり、実用性に欠ける。 Fluorinated polyimide is a polymer imparted with high heat resistance, high transparency, and low water absorption by fluorination. However, since fluorination is included in the synthesis process, it is expensive and lacks practicality.
しかも、ポリイミドやポリベンゾオキサゾール等の重縮合によって合成されるポリマーは、重縮合の工程で、イミド環もしくはベンゾオキサゾール環を閉環させるための高温(250℃以上)による硬化処理が必要となる。このため、作業性が悪いという問題がある。 In addition, a polymer synthesized by polycondensation such as polyimide or polybenzoxazole requires a curing treatment at a high temperature (250 ° C. or higher) to close the imide ring or the benzoxazole ring in the polycondensation step. For this reason, there exists a problem that workability | operativity is bad.
また、セルロース・アセテート・ブチレート/アクリレートモノマーは、耐熱温度が100℃以下と非常に低く、はんだ処理等の熱処理によって軟化してしまう。また、セルロース・アセテート・ブチレートが水酸基を多く有するため吸水性が高い。このため、このようなポリマーによって構成された光導波路は、高湿度環境に放置されると、吸水による寸法変化が生じてしまう。 In addition, the cellulose acetate acetate butyrate / acrylate monomer has an extremely low heat resistant temperature of 100 ° C. or less, and is softened by heat treatment such as soldering. Moreover, since cellulose acetate acetate butyrate has many hydroxyl groups, water absorption is high. For this reason, when an optical waveguide constituted by such a polymer is left in a high humidity environment, a dimensional change due to water absorption occurs.
本発明の目的は、耐熱性に優れるとともに吸水性が低く、また材料コストが低く抑えられる光導波路および光導波路構造体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical waveguide and an optical waveguide structure that have excellent heat resistance, low water absorption, and low material cost.
このような目的は、下記(1)〜(50)の本発明により達成される。
(1) コア部と、該コア部より屈折率が低いクラッド部とを備えるコア層と、
該コア層の少なくとも一方の面に接触して設けられ、前記コア部より屈折率の低いクラッド層とを有する光導波路であって、
前記クラッド層は、ノルボルネン系ポリマーを主材料として構成されていることを特徴とする光導波路。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (50) below.
(1) a core layer comprising a core part and a cladding part having a lower refractive index than the core part;
An optical waveguide provided in contact with at least one surface of the core layer and having a cladding layer having a refractive index lower than that of the core portion,
The optical waveguide, wherein the clad layer is composed of a norbornene-based polymer as a main material.
(2) 前記ノルボルネン系ポリマーは、付加重合体である上記(1)に記載の光導波路。 (2) The optical waveguide according to (1), wherein the norbornene-based polymer is an addition polymer.
(3) 前記ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(1)または(2)に記載の光導波路。 (3) The optical waveguide according to (1) or (2), wherein the norbornene-based polymer includes a repeating unit of alkyl norbornene.
(4) 前記ノルボルネン系ポリマーは、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の光導波路。 (4) The optical waveguide according to any one of (1) to (3), wherein the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group.
(5) 前記ノルボルネン系ポリマーは、下記化1で表されるものを主とするものである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の光導波路。
(5) The optical waveguide according to any one of (1) to (4), wherein the norbornene-based polymer is mainly one represented by the following
(6) 前記ノルボルネン系ポリマーは、その少なくとも一部のものが重合性基において架橋している上記(4)または(5)に記載の光導波路。 (6) The optical waveguide according to (4) or (5), wherein at least a part of the norbornene-based polymer is crosslinked at a polymerizable group.
(7) 前記クラッド層の平均厚さは、前記コア層の平均厚さの0.1〜1.5倍である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光導波路。 (7) The optical waveguide according to any one of (1) to (6), wherein an average thickness of the cladding layer is 0.1 to 1.5 times an average thickness of the core layer.
(8) 前記コア層は、ポリマーと、該ポリマーと相溶し、かつ、該ポリマーと異なる屈折率を有するモノマーと、活性放射線の照射により活性化する第1の物質と、前記モノマーの反応を開始させ得る第2の物質であって、活性化した前記第1の物質の作用により、活性化温度が変化する第2の物質とを含む層を形成し、
その後、前記層に対して前記活性放射線を選択的に照射することにより、前記活性放射線が照射された照射領域において、前記第1の物質を活性化させるとともに、前記第2の物質の活性化温度を変化させ、
次いで、前記層に対して加熱処理を施すことにより、前記第2の物質または活性化温度が変化した前記第2の物質のいずれか活性化温度の低い方を活性化させ、前記照射領域または前記活性放射線の未照射領域のいずれかにおいて前記モノマーを反応させて、前記照射領域と前記未照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部として得られたものである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の光導波路。
(8) The core layer includes a polymer, a monomer that is compatible with the polymer and has a refractive index different from that of the polymer, a first substance that is activated by irradiation with actinic radiation, and the reaction of the monomer. Forming a layer comprising a second substance that can be initiated and a second substance that has an activation temperature changed by the action of the activated first substance;
Thereafter, the first substance is activated in the irradiation region irradiated with the actinic radiation by selectively irradiating the layer with the actinic radiation, and the activation temperature of the second substance. Change
Next, by applying heat treatment to the layer, the lower one of the second substance or the second substance whose activation temperature is changed is activated, and the irradiation region or the Either one of the irradiated region and the unirradiated region is caused by reacting the monomer in any of the unirradiated regions of actinic radiation to generate a refractive index difference between the irradiated region and the unirradiated region. The optical waveguide according to any one of (1) to (7), wherein the optical waveguide is obtained as the core portion and the other as the cladding portion.
(9) 前記コア層は、前記層の前記照射領域または前記未照射領域のいずれか一方の領域において前記モノマーの反応が進むにつれて、他方の領域から未反応の前記モノマーが集まることにより得られたものである上記(8)に記載の光導波路。 (9) The core layer was obtained by collecting the unreacted monomer from the other region as the reaction of the monomer progressed in either the irradiated region or the unirradiated region of the layer. The optical waveguide according to (8), which is a material.
(10) 前記第1の物質は、前記活性放射線の照射に伴って、カチオンと弱配位アニオンとを生じる化合物を含むものであり、前記第2の物質は、前記弱配位アニオンの作用により活性化温度が変化するものである上記(8)または(9)に記載の光導波路。 (10) The first substance includes a compound that generates a cation and a weakly coordinating anion upon irradiation with the active radiation, and the second substance is produced by the action of the weakly coordinating anion. The optical waveguide according to (8) or (9), wherein the activation temperature varies.
(11) 前記第2の物質は、活性化した前記第1の物質の作用により活性化温度が低下し、前記加熱処理の温度よりも高い温度での加熱により、前記活性放射線の照射を伴うことなく活性化するものである上記(8)ないし(10)のいずれかに記載の光導波路。 (11) The activation temperature of the second substance is lowered by the action of the activated first substance, and the irradiation with the active radiation is accompanied by heating at a temperature higher than the temperature of the heat treatment. The optical waveguide according to any one of (8) to (10), wherein the optical waveguide is completely activated.
(12) 前記第2の物質は、下記式Iaで表される化合物を含む上記(11)に記載の光導波路。 (12) The optical waveguide according to (11), wherein the second substance includes a compound represented by the following formula Ia.
(E(R)3)2Pd(Q)2 ・・・ (Ia)
[式中、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表す。]
(E (R) 3 ) 2 Pd (Q) 2 ... (Ia)
[Wherein E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15; E represents an element selected from Group 15 of the periodic table; and R represents a hydrogen atom (or One of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate. ]
(13) 前記第2の物質は、下記式Ibで表される化合物を含む上記(11)または(12)に記載の光導波路。 (13) The optical waveguide according to (11) or (12), wherein the second substance includes a compound represented by the following formula Ib.
[(E(R)3)aPd(Q)(LB)b]p[WCA]r ・・・ (Ib)
[式中、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表し、LBは、ルイス塩基を表し、WCAは、弱配位アニオンを表し、aは、1〜3の整数を表し、bは、0〜2の整数を表し、aとbとの合計は、1〜3であり、pおよびrは、パラジウムカチオンと弱配位アニオンとの電荷のバランスをとる数を表す。]
[(E (R) 3 ) a Pd (Q) (LB) b ] p [WCA] r (Ib)
[Wherein E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15; E represents an element selected from Group 15 of the periodic table; and R represents a hydrogen atom (or One of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate, LB represents a Lewis base, WCA Represents a weakly coordinating anion, a represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, the sum of a and b is 1 to 3, p and r are This represents the number that balances the charge between the palladium cation and the weakly coordinated anion. ]
(14) pおよびrは、それぞれ、1または2の整数から選択される上記(13)に記載の光導波路。 (14) The optical waveguide according to (13), wherein p and r are each selected from an integer of 1 or 2.
(15) 前記コア層は、前記加熱処理の後、前記層を前記加熱処理の温度よりも高い第2の温度で加熱処理することにより得られたものである上記(8)ないし(14)のいずれかに記載の光導波路。 (15) The said core layer is obtained by heat-processing the said layer at the 2nd temperature higher than the temperature of the said heat processing after the said heat processing of said (8) thru | or (14). The optical waveguide according to any one of the above.
(16) 前記コア層は、前記第2の温度での加熱処理の後、前記層を前記第2の温度よりも高い第3の温度で加熱処理することにより得られたものである上記(15)に記載の光導波路。 (16) The core layer is obtained by heat-treating the layer at a third temperature higher than the second temperature after the heat treatment at the second temperature (15). ).
(17) 前記第3の温度は、前記第2の温度より20℃以上高い上記(16)に記載の光導波路。 (17) The optical waveguide according to (16), wherein the third temperature is 20 ° C. or more higher than the second temperature.
(18) 前記モノマーは、架橋性モノマーを含む上記(8)ないし(17)のいずれかに記載の光導波路。 (18) The optical waveguide according to any one of (8) to (17), wherein the monomer includes a crosslinkable monomer.
(19) 前記モノマーは、ノルボルネン系モノマーを主とするものである上記(8)ないし(18)のいずれかに記載の光導波路。 (19) The optical waveguide according to any one of (8) to (18), wherein the monomer is mainly a norbornene-based monomer.
(20) 前記モノマーは、ノルボルネン系モノマーを主とするものであり、前記架橋性モノマーとして、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シランを含むものである上記(18)に記載の光導波路。 (20) The optical waveguide according to (18), wherein the monomer is mainly a norbornene-based monomer and contains dimethylbis (norbornenemethoxy) silane as the crosslinkable monomer.
(21) 前記ポリマーは、活性化した前記第1の物質の作用により、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基を有し、前記層に対して前記活性放射線を選択的に照射した際に、前記照射領域において、前記ポリマーの前記離脱性基が離脱する上記(8)ないし(20)のいずれかに記載の光導波路。 (21) The polymer has a leaving group capable of leaving at least a part of the molecular structure from the main chain by the action of the activated first substance, and selectively selects the actinic radiation for the layer. The optical waveguide according to any one of the above (8) to (20), wherein the leaving group of the polymer is detached in the irradiated region when irradiated on the surface.
(22) 前記第1の物質は、前記活性放射線の照射に伴って、カチオンと弱配位アニオンとを生じる化合物を含むものであり、前記離脱性基は、前記カチオンの作用により離脱する酸離脱性基である上記(21)に記載の光導波路。 (22) The first substance includes a compound that generates a cation and a weakly coordinating anion upon irradiation with the actinic radiation, and the leaving group is separated from the acid by the action of the cation. The optical waveguide according to (21), which is a sex group.
(23) 前記コア層は、活性放射線の照射により活性化する物質と、主鎖と該主鎖から分岐し、活性化した前記物質の作用により、分子構造の少なくとも一部が前記主鎖から離脱し得る離脱性基とを有するポリマーとを含む層を形成し、
その後、前記層に対して前記活性放射線を選択的に照射することにより、前記活性放射線が照射された照射領域において、前記物質を活性化させ、前記ポリマーの前記離脱性基を離脱させて、当該照射領域と前記活性放射線の非照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記非照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部として得られたものである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の光導波路。
(23) The core layer has a substance activated by irradiation with actinic radiation, a main chain and a branch from the main chain, and at least a part of the molecular structure is detached from the main chain by the action of the activated substance. Forming a layer comprising a polymer having a leaving group capable of
Thereafter, by selectively irradiating the layer with the actinic radiation, the substance is activated in the irradiation region irradiated with the actinic radiation, and the leaving group of the polymer is released, By producing a refractive index difference between the irradiation region and the non-irradiation region of the active radiation, either the irradiation region or the non-irradiation region was obtained as the core portion, and the other was obtained as the cladding portion. The optical waveguide according to any one of (1) to (7) above.
(24) 前記コア層は、前記活性放射線の照射の後、前記層に対して加熱処理を施すことにより得られたものである上記(23)に記載の光導波路。 (24) The optical waveguide according to (23), wherein the core layer is obtained by performing heat treatment on the layer after the irradiation with the active radiation.
(25) 前記物質は、前記活性放射線の照射に伴って、カチオンと弱配位アニオンとを生じる化合物を含むものであり、前記離脱性基は、前記カチオンの作用により離脱する酸離脱性基である上記(23)または(24)に記載の光導波路。 (25) The substance includes a compound that generates a cation and a weakly coordinating anion upon irradiation with the actinic radiation, and the leaving group is an acid leaving group that is released by the action of the cation. The optical waveguide according to (23) or (24) above.
(26) 前記酸離脱性基は、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものである上記(22)または(25)に記載の光導波路。 (26) The light described in (22) or (25) above, wherein the acid leaving group has at least one of an -O- structure, an -Si-aryl structure, and an -O-Si- structure. Waveguide.
(27) 前記離脱性基は、その離脱により前記ポリマーの屈折率に低下を生じさせるものである上記(21)ないし(26)のいずれかに記載の光導波路。 (27) The optical waveguide according to any one of (21) to (26), wherein the leaving group causes a decrease in the refractive index of the polymer due to the leaving.
(28) 前記離脱性基は、−Si−ジフェニル構造および−O−Si−ジフェニル構造の少なくとも一方である上記(27)に記載の光導波路。 (28) The optical waveguide according to (27), wherein the leaving group is at least one of a -Si-diphenyl structure and a -O-Si-diphenyl structure.
(29) 前記活性放射線は、200〜450nmの範囲にピーク波長を有するものである上記(8)ないし(28)のいずれかに記載の光導波路。 (29) The optical waveguide according to any one of (8) to (28), wherein the active radiation has a peak wavelength in a range of 200 to 450 nm.
(30) 前記活性放射線の照射量は、0.1〜9J/cm2である上記(8)ないし(29)のいずれかに記載の光導波路。 (30) The optical waveguide according to any one of (8) to (29), wherein an irradiation amount of the active radiation is 0.1 to 9 J / cm 2 .
(31) 前記活性放射線は、マスクを介して前記層に照射される上記(8)ないし(30)のいずれかに記載の光導波路。 (31) The optical waveguide according to any one of (8) to (30), wherein the active radiation is applied to the layer through a mask.
(32) 前記層は、さらに、酸化防止剤を含む上記(8)ないし(31)のいずれかに記載の光導波路。 (32) The optical waveguide according to any one of (8) to (31), wherein the layer further includes an antioxidant.
(33) 前記層は、さらに、増感剤を含む上記(8)ないし(32)のいずれかに記載の光導波路。 (33) The optical waveguide according to any one of (8) to (32), wherein the layer further includes a sensitizer.
(34) 前記ポリマーは、ノルボルネン系ポリマーを主とするものである上記(8)ないし(33)のいずれかに記載の光導波路。 (34) The optical waveguide according to any one of (8) to (33), wherein the polymer is mainly a norbornene-based polymer.
(35) 前記ノルボルネン系ポリマーは、付加重合体である上記(34)に記載の光導波路。 (35) The optical waveguide according to (34), wherein the norbornene-based polymer is an addition polymer.
(36) 前記コア部は、第1のノルボルネン系材料を主材料として構成され、前記クラッド部は、前記第1のノルボルネン系材料より低い屈折率を有する第2のノルボルネン系材料を主材料として構成されている上記(1ないし7のいずれかに記載の光導波路。 (36) The core portion is configured with a first norbornene-based material as a main material, and the cladding portion is configured with a second norbornene-based material having a lower refractive index than the first norbornene-based material. The optical waveguide according to any one of (1 to 7) above.
(37) 前記第1のノルボルネン系材料と前記第2のノルボルネン系材料とは、いずれも、同一のノルボルネン系ポリマーを含有し、かつ、前記ノルボルネン系ポリマーと異なる屈折率を有するノルボルネン系モノマーの反応物の含有量が異なることにより、それらの屈折率が異なっている上記(36)に記載の光導波路。 (37) The first norbornene-based material and the second norbornene-based material both contain the same norbornene-based polymer and a reaction of a norbornene-based monomer having a refractive index different from that of the norbornene-based polymer. The optical waveguide according to the above (36), wherein the refractive indexes thereof are different due to different contents of the objects.
(38) 前記反応物は、前記ノルボルネン系モノマーの重合体、前記ノルボルネン系ポリマー同士を架橋する架橋構造、および、前記ノルボルネン系ポリマーから分岐する分岐構造のうちの少なくとも1つである上記(37)に記載の光導波路。 (38) The reaction product is at least one of a polymer of the norbornene-based monomer, a crosslinked structure for crosslinking the norbornene-based polymers, and a branched structure branched from the norbornene-based polymer (37) An optical waveguide according to 1.
(39) 前記ノルボルネン系ポリマーは、アラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(37)または(38)に記載の光導波路。 (39) The optical waveguide according to (37) or (38), wherein the norbornene-based polymer includes a repeating unit of aralkyl norbornene.
(40) 前記ノルボルネン系ポリマーは、ベンジルノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(37)または(38)に記載の光導波路。 (40) The optical waveguide according to (37) or (38), wherein the norbornene-based polymer contains a repeating unit of benzylnorbornene.
(41) 前記ノルボルネン系ポリマーは、フェニルエチルノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(37)または(38)に記載の光導波路。 (41) The optical waveguide according to (37) or (38), wherein the norbornene-based polymer includes a repeating unit of phenylethylnorbornene.
(42) 前記ノルボルネン系ポリマーは、主鎖と該主鎖から分岐し、分子構造の少なくとも一部が前記主鎖から離脱し得る離脱性基を有し、
前記コア部と前記クラッド部とは、前記主鎖に結合した状態の前記離脱性基の数が異なること、および、前記ノルボルネン系ポリマーと異なる屈折率を有するノルボルネン系モノマーの反応物の含有量が異なることにより、それらの屈折率が異なっている上記(37)ないし(41)のいずれかに記載の光導波路。
(42) The norbornene-based polymer has a main chain and a leaving group that is branched from the main chain, and at least a part of the molecular structure can be separated from the main chain,
The core part and the clad part are different in the number of leaving groups bonded to the main chain, and the content of a reaction product of a norbornene monomer having a refractive index different from that of the norbornene polymer. The optical waveguide according to any one of the above (37) to (41), wherein the refractive indexes thereof are different due to being different.
(43) 前記コア層は、主鎖と該主鎖から分岐し、分子構造の少なくとも一部が前記主鎖から離脱し得る離脱性基とを有するノルボルネン系ポリマーを主材料として構成され、
前記第1のノルボルネン系材料と第2のノルボルネン系材料とは、前記主鎖に結合した状態の前記離脱性基の数が異なることにより、それらの屈折率が異なっている上記(36)に記載の光導波路。
(43) The core layer is composed mainly of a norbornene-based polymer having a main chain and a branching group that is branched from the main chain, and at least a part of the molecular structure of which can be released from the main chain,
The first norbornene-based material and the second norbornene-based material are different in refractive index due to a difference in the number of the leaving groups bonded to the main chain. Optical waveguide.
(44) 前記ノルボルネン系ポリマーは、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランの繰り返し単位を含むものである上記(42)または(43)に記載の光導波路。 (44) The optical waveguide according to (42) or (43), wherein the norbornene-based polymer includes a repeating unit of diphenylmethylnorbornenemethoxysilane.
(45) 前記ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(37)ないし(44)のいずれかに記載の光導波路。 (45) The optical waveguide according to any one of (37) to (44), wherein the norbornene-based polymer includes an alkylnorbornene repeating unit.
(46) 前記ノルボルネン系ポリマーは、ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を含むものである上記(37)ないし(44)のいずれかに記載の光導波路。 (46) The optical waveguide according to any one of (37) to (44), wherein the norbornene-based polymer includes a repeating unit of hexylnorbornene.
(47) 前記ノルボルネン系ポリマーは、付加重合体である上記(37)ないし(46)のいずれかに記載の光導波路。 (47) The optical waveguide according to any one of (37) to (46), wherein the norbornene-based polymer is an addition polymer.
(48) 上記(1)ないし(47)のいずれかに記載の光導波路と、該光導波路の少なくとも一方の面側に設けられた導体層とを有することを特徴とする光導波路構造体。 (48) An optical waveguide structure comprising the optical waveguide according to any one of (1) to (47) and a conductor layer provided on at least one surface side of the optical waveguide.
(49) 前記導体層の平均厚さは、前記光導波路の平均厚さの10〜90%である上記(48)に記載の光導波路構造体。 (49) The optical waveguide structure according to (48), wherein an average thickness of the conductor layer is 10 to 90% of an average thickness of the optical waveguide.
(50) 前記導体層は、乾式メッキ法、湿式メッキ法および導電性シート材の接合のうちの少なくとも1つの方法により形成されたものである上記(48)または(49)に記載の光導波路構造体。 (50) The optical waveguide structure according to (48) or (49), wherein the conductor layer is formed by at least one of a dry plating method, a wet plating method, and a bonding of a conductive sheet material. body.
本発明によれば、クラッド層が、ノルボルネン系ポリマーを主材料として構成されているため、光導波路を回路基板に実装するに際して、はんだ処理等の熱処理が施された場合でも、クラッド層が軟化してしまうのが防止される。また、光導波路が高湿度環境に放置された場合でも、クラッド層の吸水による寸法変化が生じ難く、使用環境によらず、光の伝播を安定に行うことができる。さらに、クラッド層にかかる材料コストを低く抑えることができる。 According to the present invention, since the cladding layer is composed of a norbornene polymer as a main material, the cladding layer is softened even when heat treatment such as soldering is performed when the optical waveguide is mounted on the circuit board. Is prevented. Further, even when the optical waveguide is left in a high humidity environment, the dimensional change due to water absorption of the cladding layer hardly occurs, and light can be stably propagated regardless of the use environment. Furthermore, the material cost for the cladding layer can be kept low.
また、ノルボルネン系ポリマーが、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものであることにより、クラッド層において、ノルボルネン系ポリマーの少なくとも一部のものの重合性基同士を、直接または架橋剤を介して架橋させることができる。また、重合性基の種類、架橋剤の種類、コア層に用いるポリマーの種類等によっては、このノルボルネン系ポリマーとコア層に用いるポリマーとを架橋させることもできる。その結果、クラッド層自体の強度を向上させることや、クラッド層とコア層との密着性を向上させることができる。 In addition, since the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group, at least a part of the norbornene-based polymer in the clad layer can be directly or cross-linked with a crosslinking agent. Can be cross-linked. Depending on the type of polymerizable group, the type of crosslinking agent, the type of polymer used in the core layer, and the like, the norbornene-based polymer and the polymer used in the core layer can be cross-linked. As a result, the strength of the cladding layer itself can be improved, and the adhesion between the cladding layer and the core layer can be improved.
そして、重合性基としてエポキシ基を有する場合、前記効果をより向上させることができる。 And when it has an epoxy group as a polymeric group, the said effect can be improved more.
また、光導波路の少なくとも一方の面側に、導体層を形成した場合には、この導体層を使用して、電子部品を電気的に接続することができ、電子部品と光導波路とが混在する回路基板を容易に得ることができる。 Further, when a conductor layer is formed on at least one surface side of the optical waveguide, the electronic component can be electrically connected using the conductor layer, and the electronic component and the optical waveguide are mixed. A circuit board can be easily obtained.
以下、本発明の光導波路および光導波路構造体について添付図面に示す好適実施形態に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the optical waveguide and the optical waveguide structure of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図1は、本発明の光導波路構造体の実施形態を示す斜視図(一部切り欠いて示す)である。 FIG. 1 is a perspective view (partially cut away) showing an embodiment of an optical waveguide structure of the present invention.
なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」または「上方」とし、下側を「下」または「下方」とする(以下の図において同様である。)。
また、各図は、層の厚さ方向(各図の上下方向)が誇張して描かれている。
In the following description, the upper side in FIG. 1 is “upper” or “upper”, and the lower side is “lower” or “lower” (the same applies to the following drawings).
Each figure is exaggerated in the thickness direction of the layer (the vertical direction in each figure).
図1に示す光導波路構造体9は、光導波路90と、その上面および下面に、それぞれ設けられた導体層901、902とを有し、これら各層が接合されたものである。
The
導体層901、902の構成材料としては、それぞれ、例えば、銅、銅系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金のような各種金属材料、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素含有インジウムスズ酸化物(FTO)のような各種酸化物材料等が挙げられる。 The constituent materials of the conductor layers 901 and 902 are, for example, various metal materials such as copper, copper-based alloy, aluminum, and aluminum-based alloy, indium tin oxide (ITO), and fluorine-containing indium tin oxide (FTO). And various oxide materials.
導体層901、902の平均厚さは、それぞれ、光導波路90の平均厚さの10〜90%程度であるのが好ましく、20〜80%程度であるのがより好ましい。具体的には、導体層901、902の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、3〜100μm程度が好ましく、5〜70μm程度がより好ましい。これにより、光導波路構造体9の可撓性が低下するのを防止しつつ、導体層901、902を導電性に優れたものとすることができる。
The average thicknesses of the conductor layers 901 and 902 are each preferably about 10 to 90% of the average thickness of the
また、図1に示す構成では、導体層901、902は、いずれも、平板状(シート状)をなしている。この場合、導体層901、902の所定のパターンに加工した後、所望の箇所に、光学素子(発光素子、受光素子等)を実装することにより、光学回路と電気回路とを備える複合装置を製造することができる。 Moreover, in the structure shown in FIG. 1, both the conductor layers 901 and 902 have comprised flat form (sheet form). In this case, after processing into a predetermined pattern of the conductor layers 901 and 902, an optical element (light emitting element, light receiving element, etc.) is mounted at a desired location, thereby manufacturing a composite device including an optical circuit and an electric circuit. can do.
なお、導体層901、902は、それぞれ、予めパターニングされたもの(配線)であってもよい。また、必要に応じて、導体層901および902のいずれか一方を省略してもよい。 The conductor layers 901 and 902 may be previously patterned (wiring). Moreover, you may abbreviate | omit either one of the conductor layers 901 and 902 as needed.
また、導体層901、902と光導波路90との間には、任意の目的(例えば、密着性を向上させる目的等)の層が1層または2層以上設けられていてもよい。
Further, between the conductor layers 901 and 902 and the
光導波路90は、図1中下側からクラッド層(下部クラッド層)91、コア層93およびクラッド層(上部クラッド層)92をこの順に積層してなるものであり、コア層93には、所定パターンのコア部94と、このコア部(導波路チャンネル)94に隣接するクラッド部95とが形成されている。
The
コア部94とクラッド部95との屈折率の差は、特に限定されないが、0.3〜5.5%程度が好ましく、特に0.8〜2.2%程度が好ましい。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
The difference in refractive index between the
なお、前記屈折率差とは、コア部94の屈折率をA、クラッド部95の屈折率をBとしたとき、次式で表される。
屈折率差(%)=|A/B−1|×100
The refractive index difference is expressed by the following equation, where A is the refractive index of the
Refractive index difference (%) = | A / B-1 | × 100
また、図1に示す構成では、コア部94は、平面視で直線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等してもよく、その形状は任意である。なお、後述するような光導波路構造体9の製造方法を用いれば、複雑かつ任意の形状のコア部94を容易にかつ寸法精度よく形成することができる。
In the configuration shown in FIG. 1, the
また、コア部94は、その横断面形状が正方形または矩形(長方形)のような四角形をなしている。
The
コア部94の幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、1〜200μm程度であるのが好ましく、5〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜60μm程度であるのがさらに好ましい。
The width and height of the
このコア部94は、クラッド部95に比べて屈折率が高い材料で構成され、また、クラッド層91、92に対しても屈折率が高い材料で構成されている。
The
クラッド層91および92は、それぞれ、コア部94の下部および上部に位置するクラッド部を構成するものである。このような構成により、コア部94は、その外周をクラッド部に囲まれた導光路として機能する。
The clad layers 91 and 92 constitute the clad portions located at the lower part and the upper part of the
クラッド層91、92の平均厚さは、コア層93の平均厚さの0.1〜1.5倍程度であるのが好ましく、0.3〜1.25倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層91、92の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、1〜200μm程度であるのが好ましく、5〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜60μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路90が不要に大型化(圧膜化)するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。
The average thickness of the
なお、クラッド層91、クラッド部95およびクラッド層92の構成材料は、それぞれ、同一(同種)のものでも異なるものでもよいが、これらは、屈折率が同じかまたは近似しているものであるのが好ましい。クラッド層91、92およびコア層93の構成材料の詳細については、後に説明する。
The constituent materials of the clad
本発明の光導波路構造体9は、コア部94の材料の光学特性等によっても若干異なり、特に限定されないが、例えば、600〜1550nm程度の波長領域の光を使用したデータ通信において好適に使用される。
The
次に、光導波路構造体9の製造方法の一例について説明する。
<第1の製造方法>
まず、光導波路構造体9の第1の製造方法について説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
<First manufacturing method>
First, the 1st manufacturing method of the
図2〜図7は、それぞれ、本発明の光導波路構造体の第1の製造方法の工程例を模式的に示す断面図である。 2-7 is sectional drawing which shows typically the process example of the 1st manufacturing method of the optical waveguide structure of this invention, respectively.
[1A] まず、支持基板951上に、層910を形成する(図2参照)。
層910は、コア層形成用材料(ワニス)900を塗布し硬化(固化)させる方法により形成される。
[1A] First, a
The
具体的には、層910は、支持基板951上にコア層形成用材料900を塗布して液状被膜を形成した後、この支持基板951を換気されたレベルテーブルに置いて、液状被膜表面の不均一な部分を水平化するとともに、溶媒を蒸発(脱溶媒)することにより形成する。
Specifically, the
層910を塗布法で形成する場合、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
When the
支持基板951には、例えば、シリコン基板、二酸化ケイ素基板、ガラス基板、石英基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が用いられる。
As the
コア層形成用材料900は、ポリマー915と、添加剤920(本実施形態では、少なくともモノマー、助触媒および触媒前駆体を含む)とで構成される光誘発熱現像性材料(PITDM)を含有し、活性放射線の照射および加熱により、ポリマー915中において、モノマーの反応が生じる材料である。
The core
そして、得られた層910中では、ポリマー(マトリックス)915は、いずれも、実質的に一様かつランダムに分配され、添加剤920は、ポリマー915内に実質的に一様かつランダムに分散されている。これにより、層910中には、添加剤920が実質的に一様かつ任意に分散されている。
In the resulting
このような層910の平均厚さは、形成すべきコア層93の厚さに応じて適宜設定され、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましく、15〜65μm程度であるのがさらに好ましい。
The average thickness of the
ポリマー915には、透明性が十分に高く(無色透明であり)、かつ、後述するモノマーと相溶性を有するもの、さらに、その中で後述するようにモノマーが反応(重合反応や架橋反応)可能であり、モノマーが重合した後においても、十分な透明性を有するものが好適に用いられる。
The
ここで、「相溶性を有する」とは、モノマーが少なくとも混和して、コア層形成用材料900中や層910中においてポリマー915と相分離を起こさないことを言う。
Here, “having compatibility” means that the monomer is at least mixed and does not cause phase separation with the
このようなポリマー915としては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体など)用いることができる。
Examples of such a
これらの中でも、特に、ノルボルネン系樹脂(ノルボルネン系ポリマー)を主とするものが好ましい。ポリマー915としてノルボルネン系ポリマーを用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有するコア層93を得ることができる。
Among these, those mainly composed of norbornene resins (norbornene polymers) are preferable. By using a norbornene-based polymer as the
また、ノルボルネン系ポリマーは、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難いコア層93を得ることができる。
Moreover, since norbornene-type polymer has high hydrophobicity, the
ノルボルネン系ポリマーとしては、単独の繰り返し単位を有するもの(ホモポリマー)、2つ以上のノルボルネン系繰り返し単位を有するもの(コポリマー)のいずれであってもよい。 The norbornene-based polymer may be either one having a single repeating unit (homopolymer) or one having two or more norbornene-based repeating units (copolymer).
このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。 Examples of such norbornene-based polymers include (1) addition (co) polymers of norbornene monomers obtained by addition (co) polymerization of norbornene monomers, and (2) norbornene monomers and ethylene or α-olefins. (3) addition polymers such as addition copolymers with norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, and other monomers as required, (4) ring opening of norbornene-type monomers ( A (co) polymer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and ( (Co) polymer hydrogenated resin, (6) ring-opening copolymer of norbornene type monomer and non-conjugated diene or other monomer, and (co) polymerization if necessary And a ring-opening polymer such as a polymer obtained by hydrogenating the body. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.
これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 These norbornene-based polymers include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), a combination of ROMP and a hydrogenation reaction, polymerization by radicals or cations, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal.
これらの中でも、ノルボルネン系ポリマーとしては、下記化2(構造式B)で表される少なくとも1個の繰り返し単位を有するもの、すなわち、付加(共)重合体が好ましい。このものは、透明性、耐熱性および可撓性に富むことからも好ましい。 Among these, as the norbornene-based polymer, those having at least one repeating unit represented by the following chemical formula 2 (Structural Formula B), that is, an addition (co) polymer is preferable. This is preferable because it is rich in transparency, heat resistance and flexibility.
かかるノルボルネン系ポリマーは、例えば、後述するノルボルネン系モノマー(後述する化4で表されるノルボルネン系モノマーや、架橋性ノルボルネン系モノマー)を用いることにより好適に合成される。
Such a norbornene-based polymer is suitably synthesized by using, for example, a norbornene-based monomer described later (a norbornene-based monomer represented by
なお、比較的高い屈折率を有するポリマー915を得るためには、分子構造中に、芳香族環(芳香族基)、窒素原子、臭素原子や塩素原子を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー915が合成(重合)される。一方、比較的低い屈折率を有するポリマー915を得るためには、分子構造中に、アルキル基、フッ素原子やエーテル構造(エーテル基)を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー915が合成(重合)される。
In order to obtain a
比較的高い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーとしては、アラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。かかるノルボルネン系ポリマーは、特に高い屈折率を有する。 As the norbornene-based polymer having a relatively high refractive index, those containing a repeating unit of aralkylnorbornene are preferable. Such norbornene-based polymers have a particularly high refractive index.
アラルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアラルキル基(アリールアルキル基)としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、フルオレニルエチル基、フルオレニルプロピル基等が挙げられるが、ベンジル基やフェニルエチル基が特に好ましい。 Examples of the aralkyl group (arylalkyl group) of the aralkylnorbornene repeating unit include benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, naphthylethyl group, naphthylpropyl group, fluorenylethyl group, fluorene group, and the like. Examples thereof include a nylpropyl group, and a benzyl group and a phenylethyl group are particularly preferable.
かかる繰り返し単位を有するノルボルネン系ポリマーは、極めて高い屈折率を有するものであることから好ましい。 A norbornene-based polymer having such a repeating unit is preferable because it has a very high refractive index.
また、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高いため、かかるノルボルネン系ポリマーを用いることにより、光導波路90に高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。
Further, the norbornene-based polymer preferably contains an alkylnorbornene repeating unit. Since the norbornene-based polymer containing the alkylnorbornene repeating unit has high flexibility, high flexibility (flexibility) can be imparted to the
アルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアルキル基としては、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられるが、ヘキシル基が特に好ましい。なお、これらのアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。 Examples of the alkyl group that the alkylnorbornene repeating unit has include a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group, and a hexyl group is particularly preferable. These alkyl groups may be either linear or branched.
ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマー全体の屈折率が低下するのを防止し、かつ、高い柔軟性を保持することができる。また、かかるノルボルネン系ポリマーは、前述したような波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることから好ましい。 By including the repeating unit of hexyl norbornene, it is possible to prevent the refractive index of the entire norbornene-based polymer from being lowered and to maintain high flexibility. Such a norbornene-based polymer is preferable because of its excellent transmittance with respect to light in the wavelength region as described above (particularly in the wavelength region near 850 nm).
このようなノルボルネン系ポリマーの好ましい具体例としては、ヘキシルノルボルネンのホモポリマー、フェニルエチルノルボルネンのホモポリマー、ベンジルノルボルネンのホモポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとベンジルノルボルネンとのコポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Preferred examples of such norbornene polymers include hexyl norbornene homopolymer, phenylethyl norbornene homopolymer, benzyl norbornene homopolymer, hexyl norbornene and phenylethyl norbornene copolymer, and hexyl norbornene and benzyl norbornene copolymer. However, it is not limited to these.
本実施形態のコア層形成用材料900は、添加剤920として、モノマー、助触媒(第1の物質)および触媒前駆体(第2の物質)を含んでいる。
The core
モノマーは、後述する活性放射線に照射により、活性放射線の照射領域において反応して反応物を形成し、この反応物の存在により、層910において照射領域と、活性放射線の未照射領域とにおいて、屈折率差を生じさせ得るような化合物である。 The monomer reacts in the active radiation irradiation region by irradiation with actinic radiation, which will be described later, and forms a reaction product. It is a compound that can cause a rate difference.
ここで、この反応物としては、モノマーがポリマー(マトリックス)915中で重合して形成されたポリマー(重合体)、ポリマー915同士を架橋する架橋構造、および、ポリマー915に重合してポリマー915から分岐した分岐構造(ブランチポリマーや側鎖(ペンダントグループ))のうちの少なくとも1つが挙げられる。
Here, as this reaction product, a polymer (polymer) formed by polymerizing a monomer in a polymer (matrix) 915, a crosslinked structure that cross-links the
ここで、層910において、照射領域の屈折率が高くなることが望まれる場合には、比較的低い屈折率を有するポリマー915と、このポリマー915に対して高い屈折率を有するモノマーとが組み合わせて使用され、照射領域の屈折率が低くなることが望まれる場合には、比較的高い屈折率を有するポリマー915と、このポリマー915に対して低い屈折率を有するモノマーとが組み合わせて使用される。
Here, in the
なお、屈折率が「高い」または「低い」とは、屈折率の絶対値を意味するものではなく、ある材料同士の相対的な関係を意味する。 Note that “high” or “low” in the refractive index does not mean the absolute value of the refractive index but means a relative relationship between certain materials.
そして、モノマーの反応(反応物の生成)により、層910において照射領域の屈折率が低下する場合、当該部分がクラッド部95となり、照射領域の屈折率が上昇する場合、当該部分がコア部94となる。
When the refractive index of the irradiated region in the
このようなモノマーとしては、重合可能な部位を有する化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、ノルボルネン系モノマー、アクリル酸(メタクリル酸)系モノマー、エポキシ系モノマー、スチレン系モノマー等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Such a monomer is not particularly limited as long as it is a compound having a polymerizable site, and examples thereof include norbornene monomers, acrylic acid (methacrylic acid) monomers, epoxy monomers, styrene monomers, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、モノマーとしては、ノルボルネン系モノマーを用いるのが好ましい。ノルボルネン系モノマーを用いることにより、光伝送性能に優れ、かつ、耐熱性および柔軟性に優れるコア層93(光導波路90)が得られる。 Among these, it is preferable to use a norbornene-based monomer as the monomer. By using the norbornene-based monomer, it is possible to obtain the core layer 93 (optical waveguide 90) having excellent optical transmission performance and excellent heat resistance and flexibility.
ここで、ノルボルネン系モノマーとは、下記化3(構造式A)で示されるノルボルネン骨格を少なくとも1つ含むモノマーを総称し、例えば、下記化4(構造式C)で表される化合物が挙げられる。 Here, the norbornene-based monomer is a generic term for monomers containing at least one norbornene skeleton represented by the following chemical formula 3 (structural formula A), and examples thereof include compounds represented by the following chemical formula 4 (structural formula C). .
無置換の炭化水素基(ハイドロカルビル基)としては、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数1〜10(C1〜C10)のアルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10のアルケニル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10)のアルキニル基、炭素数4〜12(C4〜C12)のシクロアルキル基、炭素数4〜12(C4〜C12)のシクロアルケニル基、炭素数6〜12(C6〜C12)のアリール基、炭素数7〜24(C7〜C24)のアラルキル基(アリールアルキル基)等が挙げられ、その他、R1およびR2、R3およびR4が、それぞれ炭素数1〜10(C1〜C10)のアルキリデニル基であってもよい。 Examples of the unsubstituted hydrocarbon group (hydrocarbyl group) include, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ), a linear or branched carbon number of 2 -10 (C 2 -C 10 alkenyl group, linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (C 2 -C 10 ), cycloalkyl having 4 to 12 carbon atoms (C 4 -C 12 ) Group, C 4-12 (C 4 -C 12 ) cycloalkenyl group, C 6-12 (C 6 -C 12 ) aryl group, C 7-24 (C 7 -C 24 ) aralkyl group In addition, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may each be an alkylidenyl group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ).
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基およびデシル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group. , Nonyl and decyl groups, but are not limited thereto.
アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基およびシクロヘキセニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the alkenyl group include, but are not limited to, a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.
アルキニル基の具体例としては、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基および2−ブチニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the alkynyl group include, but are not limited to, ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group and 2-butynyl group.
シクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロオクチル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the cycloalkyl group include, but are not limited to, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基およびアントラセニル(anthracenyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the aryl group include, but are not limited to, a phenyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group.
アラルキル(aralkyl)基の具体例としては、ベンジル基およびフェニルエチル(フェネチル:phenethyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the aralkyl group include, but are not limited to, a benzyl group and a phenylethyl (phenethyl) group.
また、アルキリデニル(alkylidenyl)基の具体例としては、メチリデニル(methylidenyl)基およびエチリデニル(ethylidenyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Further, specific examples of the alkylidenyl group include, but are not limited to, a methylidenyl group and an ethylidenyl group.
置換された炭化水素基としては、前記の炭化水素基が有する水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたもの、すなわち、ハロハイドロカルビル(halohydrocarbyl)基、パーハロハイドロカルビル(perhalohydrocarbyl)基であるか、パーハロカルビル(perhalocarbyl)基のようなハロゲン化炭化水素基が挙げられる。 Examples of the substituted hydrocarbon group include those in which some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are substituted with a halogen atom, that is, a halohydrocarbyl group, a perhalohydrocarbyl group. Or halogenated hydrocarbon groups such as perhalocarbyl groups.
これらのハロゲン化炭化水素基において、水素原子に置換するハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素および臭素から選択される少なくとも1種が好ましく、フッ素原子がより好ましい。 In these halogenated hydrocarbon groups, the halogen atom substituted with a hydrogen atom is preferably at least one selected from a chlorine atom, fluorine and bromine, more preferably a fluorine atom.
このうち、パーハロゲン化された炭化水素基(パーハロハイドロカルビル基、パーハロカルビル基)の具体例としては、例えば、パーフルオロフェニル基、パーフルオロメチル基(トリフルオロメチル基)、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 Among these, specific examples of the perhalogenated hydrocarbon group (perhalohydrocarbyl group, perhalocarbyl group) include, for example, a perfluorophenyl group, a perfluoromethyl group (trifluoromethyl group), and a perfluoroethyl group. Perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluorohexyl group and the like.
なお、ハロゲン化アルキル基には、炭素数1〜10のもの以外に、炭素数11〜20のものも好適に用いることができる。すなわち、ハロゲン化アルキル基には、部分的または完全にハロゲン化され、直鎖状または分岐状をなし、一般式:−CZX’’2Z+1で表される基を選択することができる。ここで、X’’は、それぞれ独立して、ハロゲン原子または水素原子を表し、Zは、1〜20の整数を表す。 As the halogenated alkyl group, those having 11 to 20 carbon atoms can be suitably used in addition to those having 1 to 10 carbon atoms. That is, as the halogenated alkyl group, a group that is partially or completely halogenated, linear or branched, and represented by the general formula: —C Z X ″ 2Z + 1 can be selected. Here, X '' represents a halogen atom or a hydrogen atom each independently, and Z represents the integer of 1-20.
また、置換された炭化水素基としては、ハロゲン原子の他、直鎖状または分岐状の炭素数1〜5(C1〜C5)のアルキル基またはハロアルキル基、アリール基およびシクロアルキル基で更に置換された、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基(アラアルキル基)等が挙げられる。 In addition to the halogen atom, the substituted hydrocarbon group may be a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (C 1 to C 5 ), a haloalkyl group, an aryl group, and a cycloalkyl group. Examples thereof include a substituted cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group (aralkyl group).
また、官能置換基としては、例えば、−(CH2)n−CH(CF2)2−O−Si(Me)3、−(CH2)n−CH(CF3)2−O−CH2−O−CH3、−(CH2)n−CH(CF3)2−O−C(O)−O−C(CH3)3、−(CH2)n−C(CF3)2−OH、−(CH2)n−C(O)−NH2、−(CH2)n−C(O)−Cl、−(CH2)n−C(O)−O−R5、−(CH2)n−O−R5、−(CH2)n−O−C(O)−R5、−(CH2)n−C(O)−R5、−(CH2)n−O−C(O)−OR5、−(CH2)n−Si(R5)3、−(CH2)n−Si(OR5)3、−(CH2)n−O−Si(R5)3および−(CH2)n−C(O)−OR6等が挙げられる。
Moreover, as a functional substituent, for example, — (CH 2 ) n —CH (CF 2 ) 2 —O—Si (Me) 3 , — (CH 2 ) n —CH (CF 3 ) 2 —O—CH 2 —O—CH 3 , — (CH 2 ) n —CH (CF 3 ) 2 —O—C (O) —O—C (CH 3 ) 3 , — (CH 2 ) n —C (CF 3 ) 2 — OH, — (CH 2 ) n —C (O) —NH 2 , — (CH 2 ) n —C (O) —Cl, — (CH 2 ) n —C (O) —O—R 5 , — ( CH 2) n-O-R 5, - (CH 2) n -O-C (O) -
ここで、前記各式において、それぞれ、nは、0〜10の整数を示し、R5は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20(C1〜C20)アルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20(C1〜C20)のハロゲン化もしくはパーハロゲン化アルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10)のアルケニル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10)のアルキニル基、炭素数5〜12(C5〜C12)のシクロアルキル基、炭素数6〜14(C6〜C14)のアリール基、炭素数6〜14(C6〜C14)のハロゲン化もしくはパーハロゲン化アリール基または炭素数7〜24(C7〜C24)のアラルキル基を表す。
Here, in each of the formulas above, each, n is an integer of 0, R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched
なお、R5で示される炭化水素基は、R1〜R4で示されるものと同一の炭化水素基を示す。R1〜R4で示すように、R5で示される炭化水素基は、ハロゲン化またはパーハロゲン化されていてもよい。 Incidentally, the hydrocarbon group represented by R 5 represents the same hydrocarbon groups as those represented by R 1 to R 4. As represented by R 1 to R 4 , the hydrocarbon group represented by R 5 may be halogenated or perhalogenated.
例えば、R5が炭素数1〜20(C1〜C20)のハロゲン化またはパーハロゲン化アルキル基である場合、R5は、一般式:−CZX’’2Z+1で表される。ここで、zおよびX’’は、それぞれ、上記の定義と同じであり、X’’の少なくとも1つは、ハロゲン原子(例えば、臭素原子、塩素原子またはフッ素原子)である。 For example, when R 5 is a halogenated or perhalogenated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (C 1 to C 20 ), R 5 is represented by the general formula: —C Z X ″ 2Z + 1 . Here, z and X ″ are the same as defined above, and at least one of X ″ is a halogen atom (for example, a bromine atom, a chlorine atom, or a fluorine atom).
ここで、パーハロゲン化アルキル基とは、前記一般式において、すべてのX’’がハロゲン原子である基であり、その具体例としては、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、−C7F15、−C11F23が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Here, the perhalogenated alkyl group is a group in which all X ″ are halogen atoms in the above general formula, and specific examples thereof include a trifluoromethyl group, a trichloromethyl group, —C 7 F 15. Although -C 11 F 23 and the like, but are not limited to.
パーハロゲン化アリール基の具体例としては、ペンタクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of the perhalogenated aryl group include, but are not limited to, a pentachlorophenyl group and a pentafluorophenyl group.
また、R6としては、例えば、−C(CH3)3、−Si(CH3)3、−CH(R7)−O−CH2CH3、−CH(R7)OC(CH3)3および下記化5の環状基等が挙げられる。
Examples of R 6 include —C (CH 3 ) 3 , —Si (CH 3 ) 3 , —CH (R 7 ) —O—CH 2 CH 3 , —CH (R 7 ) OC (CH 3 ). 3 and the following cyclic group of
ここで、R7は、水素原子、あるいは直鎖状または分岐状の炭素数1〜5(C1〜C5)のアルキル基を表す。 Here, R 7 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (C 1 to C 5 ).
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル、ペンチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基が挙げられる。 Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, butyl group, i-butyl group, t-butyl, pentyl group, t-pentyl group, and neopentyl group.
なお、上記化5で表される環状基では、環構造から延びる単結合と酸置換基との間でエステル結合が形成される。
In the cyclic group represented by
R6の具体例としては、例えば、1−メチル−1−シクロヘキシル基、イソボルニル(isobornyl)基、2−メチル−2−イソボルニル基、2−メチル−2−アダマンチル基、テトラヒドロフラニル(tetrahydrofuranyl)基、テトラヒドロピラノイル(tetrahydropyranoyl)基、3−オクソシクロヘキサノイル(3−oxocyclohexanonyl)基、メバロンラクトニル(mevalonic lactonyl)基、1−エトキシエチル基、1−t−ブトキシエチル基等が挙げられる。 Specific examples of R 6 include, for example, a 1-methyl-1-cyclohexyl group, an isobornyl group, a 2-methyl-2-isobornyl group, a 2-methyl-2-adamantyl group, a tetrahydrofuranyl group, Examples thereof include a tetrahydropyranoyl group, a 3-oxocyclohexanoyl group, a mevalonic lactonyl group, a 1-ethoxyethyl group, and a 1-t-butoxyethyl group.
また、他のR6としては、例えば、下記化6で表されるジシクロプロピルメチル基(Dcpm)、ジメチルシクロプロピルメチル基(Dmcp)等が挙げられる。 Other examples of R 6 include a dicyclopropylmethyl group (Dcpm) and a dimethylcyclopropylmethyl group (Dmcp) represented by the following chemical formula 6.
また、モノマーには、上記のモノマーに代えて、または、上記のモノマーとともに架橋性モノマー(架橋剤)を用いることもできる。この架橋性モノマーは、後述する触媒前駆体の存在下で、架橋反応を生じ得る化合物である。 Moreover, it can replace with said monomer for a monomer, or can also use a crosslinkable monomer (crosslinking agent) with said monomer. This crosslinkable monomer is a compound capable of causing a crosslinking reaction in the presence of a catalyst precursor described later.
架橋性モノマーを用いることにより、次のような利点がある。すなわち、架橋性モノマーは、より速く重合するので、コア層93(光導波路90)の形成(プロセス)に要する時間を短縮することができる。また、架橋性モノマーは、加熱しても蒸発し難くいので、蒸気圧の上昇を抑えることができる。さらに、架橋性モノマーは、耐熱性に優れるため、コア層93の耐熱性を向上させることができる。
The use of the crosslinkable monomer has the following advantages. That is, since the crosslinkable monomer is polymerized faster, the time required for the formation (process) of the core layer 93 (optical waveguide 90) can be shortened. Moreover, since the crosslinkable monomer is difficult to evaporate even when heated, an increase in vapor pressure can be suppressed. Furthermore, since the crosslinkable monomer is excellent in heat resistance, the heat resistance of the
このうち、架橋性ノルボルネン系モノマーは、前記化3(構造式A)で表されるノルボルネン系部位(ノルボルネン系二重結合)を含む化合物である。 Among these, the crosslinkable norbornene-based monomer is a compound including a norbornene-based moiety (norbornene-based double bond) represented by the chemical formula 3 (Structural Formula A).
架橋性ノルボルネン系モノマーとしては、連続多環環系(fused multicyclic ring systems)の化合物と、連結多環環系(linked multicyclic ring systems)の化合物とがある。 As the crosslinkable norbornene-based monomer, there are a compound of a continuous polycyclic ring system and a compound of a linked multicyclic ring system.
連続多環環系の化合物(連続多環環系の架橋性ノルボルネン系モノマー)としては、下記化7で表される化合物が挙げられる。 Examples of the continuous polycyclic ring-based compound (continuous polycyclic ring-based crosslinkable norbornene-based monomer) include compounds represented by the following chemical formula (7).
なお、簡略化のため、ノルボルナジエン(norbornadiene)は、連続多環環系に含まれ、重合性ノルボルネン系二重結合を含むものと考えることとする。 For simplicity, norbornadiene is considered to be included in a continuous polycyclic ring system and includes a polymerizable norbornene double bond.
この連続多環環系の化合物の具体例としては、下記化8で表される化合物が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of this continuous polycyclic compound include, but are not limited to, compounds represented by the following chemical formula (8).
一方、連結多環環系の化合物(連結多環環系の架橋性ノルボルネン系モノマー)としては、下記化9で表される化合物が挙げられる。 On the other hand, examples of the linked polycyclic ring-based compound (linked polycyclic ring-based crosslinkable norbornene-based monomer) include compounds represented by the following chemical formula (9).
ここで、二価の置換基とは、端部にノルボルネン構造に結合し得る結合手を2つ有する基のことを言う。 Here, the divalent substituent refers to a group having two bonds that can be bonded to the norbornene structure at the end.
二価の炭化水素基(ハイドロカルビル基)の具体例としては、一般式:−(CdH2d)−で表されるアルキレン基(dは、好ましくは1〜10の整数を表す。)と、二価の芳香族基(アリール基)とが挙げられる。 Specific examples of the divalent hydrocarbon group (hydrocarbyl group) include an alkylene group represented by the general formula:-(C d H 2d )-(d is preferably an integer of 1 to 10). And a divalent aromatic group (aryl group).
二価のアルキレン基としては、直鎖状または分岐状の炭素数1〜10(C1〜C10)のアルキレン基が好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基が挙げられる。 The divalent alkylene group is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ), such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, Examples include a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, and a decylene group.
なお、分岐アルキレン基は、主鎖の水素原子が、直鎖状または分岐状のアルキル基で置換されたものである。
一方、二価の芳香族基としては、二価のフェニル基、二価のナフチル基が好ましい。
The branched alkylene group is one in which a main chain hydrogen atom is substituted with a linear or branched alkyl group.
On the other hand, the divalent aromatic group is preferably a divalent phenyl group or a divalent naphthyl group.
また、二価のエーテル基は、−R10−O−R10−で表される基である。
ここで、R10は、それぞれ独立して、R9と同じものを表す。
The divalent ether group is a group represented by —R 10 —O—R 10 —.
Here, R 10 independently represents the same as R 9 .
この連結多環環系の化合物の具体例としては、下記化10、化11、化12、化13、化14で表される化合物の他、化15、化16で表されるフッ素含有化合物(フッ素含有架橋性ノルボルネン系モノマー)が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 Specific examples of this linked polycyclic ring compound include compounds represented by the following chemical formula 10, chemical formula 11, chemical formula 12, chemical formula 13, and chemical formula 14, as well as fluorine-containing compounds represented by chemical formulas 15 and 16. Fluorine-containing crosslinkable norbornene-based monomer), but is not limited thereto.
この化11で表される化合物は、ジメチルビス[ビシクロ[2.2.1]へプト−2−エン−5−メトキシ]シランであり、またの命名では、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(「SiX」と略される。)と呼ばれる。 The compound represented by this formula 11 is dimethylbis [bicyclo [2.2.1] hept-2-ene-5-methoxy] silane, which is named dimethylbis (norbornenemethoxy) silane (“ Abbreviated as “SiX”).
各種の架橋性ノルボルネン系モノマーの中でも、特に、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(SiX)が好ましい。SiXは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位および/またはアラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーに対して十分に低い屈折率を有する。このため、後述する活性放射線を照射する照射領域の屈折率を確実に低くして、クラッド部95とすることができる。また、コア部94とクラッド部95との間における屈折率差を大きくすることができ、コア層93(光導波路90)の特性(光伝送性能)の向上を図ることができる。
Among various crosslinkable norbornene monomers, dimethylbis (norbornenemethoxy) silane (SiX) is particularly preferable. SiX has a sufficiently low refractive index with respect to a norbornene-based polymer containing a repeating unit of alkylnorbornene and / or a repeating unit of aralkylnorbornene. For this reason, the refractive index of the irradiation region irradiated with actinic radiation, which will be described later, can be reliably lowered to form the clad
なお、以上のようなモノマーは、単独または任意に組み合わせて用いるようにしてもよい。 In addition, you may make it use the above monomers individually or in arbitrary combinations.
触媒前駆体(第2の物質)は、前記のモノマーの反応(重合反応、架橋反応等)を開始させ得る物質であり、後述する活性放射線の照射により活性化した助触媒(第1の物質)の作用により、活性化温度が変化する物質である。 The catalyst precursor (second substance) is a substance capable of initiating the above-described monomer reaction (polymerization reaction, crosslinking reaction, etc.), and is a promoter (first substance) activated by irradiation with actinic radiation described later. It is a substance whose activation temperature changes by the action of.
この触媒前駆体(プロカタリスト:procatalyst)としては、活性放射線の照射に伴って活性化温度が変化(上昇または低下)するものであれば、いかなる化合物を用いてもよいが、特に、活性放射線の照射に伴って活性化温度が低下するものが好ましい。これにより、比較的低温による加熱処理でコア層93(光導波路90)を形成することができ、他の層に不要な熱が加わって、光導波路90の特性(光伝送性能)が低下するのを防止することができる。
As the catalyst precursor (procatalyst), any compound may be used as long as the activation temperature changes (increases or decreases) with irradiation of actinic radiation. Those whose activation temperature decreases with irradiation are preferred. As a result, the core layer 93 (optical waveguide 90) can be formed by heat treatment at a relatively low temperature, and unnecessary heat is applied to the other layers, which degrades the characteristics (optical transmission performance) of the
このような触媒前駆体としては、下記式(Ia)および(Ib)で表わされる化合物の少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適に用いられる。 As such a catalyst precursor, a catalyst precursor containing (mainly) at least one of the compounds represented by the following formulas (Ia) and (Ib) is preferably used.
式Iaに従う典型的な触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2、Pd(O2CCMe3)2(P(Cy)3)2、Pd(OAc)2(P(Cp)3)2、Pd(O2CCF3)2(P(Cy)3)2、Pd(O2CC6H5)3(P(Cy)3)2が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。ここで、Cpは、シクロペンチル(cyclopentyl)基を表し、Cyは、シクロヘキシル基を表す。 Typical catalyst precursors according to Formula Ia include Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCMe 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cp) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCF 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CC 6 H 5 ) 3 (P (Cy) 3 ) 2 may be mentioned, but is not limited thereto. Here, Cp represents a cyclopentyl group, and Cy represents a cyclohexyl group.
また、式Ibで表される触媒前駆体としては、pおよびrが、それぞれ1および2の整数から選択される化合物が好ましい。 The catalyst precursor represented by the formula Ib is preferably a compound in which p and r are selected from integers of 1 and 2, respectively.
このような式Ibに従う典型的な触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2が挙げられる。ここで、Cyは、シクロヘキシル基を表し、Acは、アセチル基を表す。 Typical catalyst precursors according to such formula Ib include Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 . Here, Cy represents a cyclohexyl group, and Ac represents an acetyl group.
これらの触媒前駆体は、モノマーを効率よく反応(ノルボルネン系モノマーの場合、付加重合反応によって効率よく重合反応や架橋反応等)することができる。 These catalyst precursors can efficiently react with a monomer (in the case of a norbornene-based monomer, an efficient polymerization reaction, a crosslinking reaction, etc. by an addition polymerization reaction).
また、活性化温度が低下した状態(活性潜在状態)において、触媒前駆体としては、その活性化温度が本来の活性化温度よりも10〜80℃程度(好ましくは、10〜50℃程度)低くなるものが好ましい。これにより、コア部94とクラッド部95との間の屈折率差を確実に生じさせることができる。
In the state where the activation temperature is lowered (active latent state), the catalyst precursor has an activation temperature lower by about 10 to 80 ° C. (preferably about 10 to 50 ° C.) than the original activation temperature. Is preferred. Thereby, the refractive index difference between the
かかる触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2およびPd(OAc)2(P(Cy)3)2のうちの少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適である。 Such a catalyst precursor includes (mainly) one containing at least one of Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 and Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2. Is preferred.
なお、以下では、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2を「Pd545」と、また、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2を「Pd785」と略すことがある。 Hereinafter, Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 may be abbreviated as “Pd545”, and Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 may be abbreviated as “Pd785”. .
助触媒(第1の物質)は、活性放射線の照射によって活性化して、前記の触媒前駆体(プロカタリスト)の活性化温度(モノマーに反応を生じさせる温度)を変化させ得る物質である。 The cocatalyst (first substance) is a substance that can be activated by irradiation with actinic radiation to change the activation temperature of the catalyst precursor (procatalyst) (the temperature at which the monomer reacts).
この助触媒(コカタリスト:cocatalyst)としては、活性放射線の照射により、その分子構造が変化(反応または分解)して活性化する化合物であれば、いかなるものでも用いることができるが、特定波長の活性放射線の照射によって分解し、プロトンや他の陽イオン等のカチオンと、触媒前駆体の脱離基に置換し得る弱配位アニオン(WCA)とを発生する化合物(光開始剤)を含む(主とする)ものが好適に用いられる。 As the cocatalyst (cocatalyst), any compound can be used as long as it has a molecular structure that changes (reacts or decomposes) when activated by irradiation with actinic radiation. A compound (photoinitiator) that decomposes upon irradiation with actinic radiation and generates a cation such as a proton or other cation and a weakly coordinated anion (WCA) that can be substituted with a leaving group of the catalyst precursor ( (Mainly) is preferably used.
弱配位アニオンとしては、例えば、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸イオン(FABA−)、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF6 −)等が挙げられる。 Examples of the weak coordination anion include tetrakis (pentafluorophenyl) borate ion (FABA − ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 − ), and the like.
この助触媒(光酸発生剤または光塩基発生剤)としては、例えば、下記化18で表されるテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸塩やヘキサフルオロアンチモン酸塩の他、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ガリウム酸塩、アルミン酸塩類、アンチモン酸塩類、他のホウ酸塩類、ガリウム酸塩類、カルボラン類、ハロカルボラン類等が挙げられる。 Examples of the promoter (photoacid generator or photobase generator) include tetrakis (pentafluorophenyl) borate and hexafluoroantimonate represented by the following chemical formula 18 as well as tetrakis (pentafluorophenyl). Examples include gallates, aluminates, antimonates, other borates, gallates, carboranes, halocarboranes, and the like.
このような助触媒の市販品としては、例えば、ニュージャージ州クランベリーのRhodia USA社から入手可能な「RHODORSIL(登録商標、以下同様である。) PHOTOINITIATOR 2074(CAS番号第178233−72−2番)」、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−372R((ジメチル(2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル)スルフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート:CAS番号第193957−54−9番))、日本国東京のみどり化学株式会社から入手可能な「MPI−103(CAS番号第87709−41−9番)」、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−371(CAS番号第193957−53−8番)」、日本国東京の東洋合成工業株式会社から入手可能な「TTBPS−TPFPB(トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルフォニウムテトラキス(ペンタペンタフルオロフェニル)ボレート)」、日本国東京のみどり化学工業株式会社より入手可能な「NAI−105(CAS番号第85342−62−7番)」等が挙げられる。 As a commercial product of such a promoter, for example, “RHODORSIL (registered trademark, the same applies hereinafter) PHOTOINITIATOR 2074 (CAS No. 178233-72-2) available from Rhodia USA, Cranberry, NJ "TAG-372R ((dimethyl (2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl) sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate: CAS No. 193957) available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan" -54-9)), "MPI-103 (CAS No. 87709-41-9)" available from Midori Chemical Co., Tokyo, Japan, available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan "TAG-371 (CAS No. 193957-53-8 “TTBPS-TPFPB (tris (4-tert-butylphenyl) sulfonium tetrakis (pentapentafluorophenyl) borate)”, available from Toyo Gosei Co., Ltd., Tokyo, Midori Chemical Industries, Tokyo, Japan Examples thereof include “NAI-105 (CAS No. 85342-62-7)” available from a corporation.
なお、助触媒(第1の物質)として、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を用いる場合、後述する活性放射線(化学線)としては、紫外線(UV光)が好適に用いられ、紫外線の照射手段としては、水銀灯(高圧水銀ランプ)が好適に用いられる。これにより、層910に対して、300nm未満の十分なエネルギーの紫外線(活性放射線)を供給することができ、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を効率よく分解して、上記のカチオンおよびWCAを発生させることができる。
When RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 is used as the cocatalyst (first substance), ultraviolet rays (UV light) are preferably used as actinic radiation (chemical rays) described later, and mercury lamps ( A high-pressure mercury lamp) is preferably used. Thereby, ultraviolet rays (active radiation) having sufficient energy of less than 300 nm can be supplied to the
また、コア層形成用材料(ワニス)900中には、必要に応じて、増感剤を添加するようにしてもよい。 Moreover, you may make it add a sensitizer in the core layer forming material (varnish) 900 as needed.
増感剤は、活性放射線に対する助触媒の感度を増大して、助触媒の活性化(反応または分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、助触媒の活性化に適する波長に活性放射線の波長を変化させる機能を有するものである。 The sensitizer increases the sensitivity of the cocatalyst to actinic radiation, reduces the time and energy required for the activation (reaction or decomposition) of the cocatalyst, and the wavelength of the actinic radiation to a wavelength suitable for the activation of the cocatalyst It has a function of changing the wavelength.
このような増感剤としては、助触媒の感度や増感剤の吸収のピーク波長等に応じて適宜選択され、特に限定されないが、例えば、9,10−ジブトキシアントラセン(CAS番号第76275−14−4番)のようなアントラセン類、キサントン類、アントラキノン類、フェナントレン類、クリセン類、ベンツピレン類、フルオラセン類(fluoranthenes)、ルブレン類、ピレン類、インダンスリーン類、チオキサンテン−9−オン類(thioxanthen−9−ones)等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いられる。 Such a sensitizer is appropriately selected depending on the sensitivity of the promoter and the peak wavelength of absorption of the sensitizer, and is not particularly limited. For example, 9,10-dibutoxyanthracene (CAS No. 76275) is selected. 14-4) anthracenes, xanthones, anthraquinones, phenanthrenes, chrysenes, benzpyrenes, fluoranthenes, rubrenes, pyrenes, indanthrines, thioxanthen-9-ones (Thioxanthen-9-ones) and the like, and these are used alone or as a mixture.
増感剤の具体例としては、2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、4−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、フェノチアジン(phenothiazine)またはこれらの混合物が挙げられる。 Specific examples of the sensitizer include 2-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 4-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, phenothiazine, and these Of the mixture.
なお、9,10−ジブトキシアントラセン(DBA)は、日本国神奈川県の川崎化成工業株式会社から入手が可能である。 9,10-dibutoxyanthracene (DBA) can be obtained from Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd., Kanagawa, Japan.
コア層形成用材料900中の増感剤の含有量は、特に限定されないが、0.01重量%以上であるのが好ましく、0.5重量%以上であるのがより好ましく、1重量%以上であるのがさらに好ましい。なお、上限値は、5重量%以下であるのが好ましい。
The content of the sensitizer in the core
さらに、コア層形成用材料900中には、酸化防止剤を添加することができる。これにより、望ましくないフリーラジカルの発生や、ポリマー915の自然酸化を防止することができる。その結果、得られたコア層93(光導波路90)の特性の向上を図ることができる。
Furthermore, an antioxidant can be added to the core
この酸化防止剤としては、ニューヨーク州タリータウンのCiba Specialty Chemicals社から入手可能なCiba(登録商標、以下同様である。) IRGANOX(登録商標、以下同様である。) 1076およびCiba IRGAFOS(登録商標、以下同様である。) 168が好適に用いられる。 Examples of the antioxidant include Ciba (registered trademark, the same applies hereinafter) IRGANOX (registered trademark, the same applies hereinafter) 1076 and Ciba IRGAFOS (registered trademark, available) from Ciba Specialty Chemicals of Tarrytown, New York. The same applies hereinafter.) 168 is preferably used.
また、他の酸化防止剤としては、例えば、Ciba Irganox(登録商標、以下同様である。) 129、Ciba Irganox 1330、Ciba Irganox 1010、Ciba Cyanox(登録商標、以下同様である。) 1790、Ciba Irganox(登録商標) 3114、Ciba Irganox 3125等を用いることもできる。 Other antioxidants include, for example, Ciba Irganox (registered trademark, hereinafter the same) 129, Ciba Irganox 1330, Ciba Irganox 1010, Ciba Cyanox (registered trademark, the same applies below) 1790, Ciba Irg. (Registered trademark) 3114, Ciba Irganox 3125, etc. can also be used.
なお、このような酸化防止剤は、例えば、層910が酸化条件に曝されない場合や、曝される期間が極めて短い場合等には、省略することもできる。
Note that such an antioxidant can be omitted, for example, when the
コア層形成用材料(ワニス)900の調製に用いる溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒等の各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。 Examples of the solvent used for preparing the core layer forming material (varnish) 900 include diethyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), tetrahydropyran (THP). ), Ether solvents such as anisole, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), diethylene glycol ethyl ether (carbitol), cellosolv solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, phenyl cellosolve, aliphatic hydrocarbons such as hexane, pentane, heptane, cyclohexane Solvent, aromatic hydrocarbon solvent such as toluene, xylene, benzene, mesitylene, aromatic heterocyclic compound solvent such as pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene, methylpyrrolidone, Amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMA), halogen compound solvents such as dichloromethane, chloroform and 1,2-dichloroethane, ethyl acetate, methyl acetate, ethyl formate, etc. Examples thereof include various organic solvents such as ester solvents, sulfur compound solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO) and sulfolane, and mixed solvents containing these.
さて、支持基板951上に形成された液状被膜中から溶媒を除去(脱溶媒)する方法としては、例えば、自然乾燥、加熱、減圧下での放置、不活性ガスの吹付け(ブロー)などによる強制乾燥等の方法が挙げられる。
As a method for removing (desolving) the solvent from the liquid film formed on the
以上のようにして、支持基板951上には、コア層形成用材料900のフィルム状の固化物(または硬化物)である層910が形成される。
As described above, the
このとき、層(PITDMの乾燥フィルム)910は、第1の屈折率(RI)を有している。この第1の屈折率は、層910中に一様に分散(分布)するポリマー915およびモノマーの作用による。
At this time, the layer (dry film of PITDM) 910 has a first refractive index (RI). This first refractive index is due to the action of the
[2A] 次に、開口(窓)9351が形成されたマスク(マスキング)935を用意し、このマスク935を介して、層910に対して活性放射線(活性エネルギー光線)930を照射する(図3参照)。
[2A] Next, a mask (masking) 935 in which an opening (window) 9351 is formed is prepared, and the
以下では、モノマーとして、ポリマー915より低い屈折率を有するものを用い、また、触媒前駆体として、活性放射線930の照射に伴って活性化温度が低下するものを用いる場合を一例に説明する。
Hereinafter, a case where a monomer having a refractive index lower than that of the
すなわち、ここで示す例では、活性放射線930の照射領域925がクラッド部95となる。
That is, in the example shown here, the
したがって、ここで示す例では、マスク935には、形成すべきクラッド部95のパターンと等価な開口(窓)9351が形成される。この開口9351は、照射する活性放射線930が透過する透過部を形成するものである。
Therefore, in the example shown here, an opening (window) 9351 equivalent to the pattern of the clad
マスク935は、予め形成(別途形成)されたもの(例えばプレート状のもの)でも、層910上に例えば気相成膜法や塗布法により形成されたものでもよい。
The
マスク935として好ましいものの例としては、石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスク、ステンシルマスク、気相成膜法(蒸着、スパッタリング等)により形成された金属薄膜等が挙げられるが、これらの中でもフォトマスクやステンシルマスクを用いるのが特に好ましい。微細なパターンを精度良く形成することができるとともに、ハンドリングがし易く、生産性の向上に有利であるからである。
Preferred examples of the
また、図3においては、形成すべきクラッド部95のパターンと等価な開口(窓)9351は、活性放射線930の未照射領域940のパターンに沿ってマスクを部分的に除去したものを示したが、前記石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスクを用いる場合、該フォトマスク上に例えばクロム等の金属による遮蔽材で構成された活性放射線930の遮蔽部を設けたものを用いることもできる。このマスクでは、遮蔽部以外の部分が前記窓(透過部)となる。
In FIG. 3, an opening (window) 9351 equivalent to the pattern of the clad
用いる活性放射線930は、助触媒に対して、光化学的な反応(変化)を生じさせ得るものであればよく、例えば、可視光、紫外光、赤外光、レーザ光の他、電子線やX線等を用いることもできる。
The
これらの中でも、活性放射線930は、助触媒の種類、増感剤を含有する場合には、増感剤の種類等によって適宜選択され、特に限定されないが、波長200〜450nmの範囲にピーク波長を有するものであるのが好ましい。これにより、助触媒を比較的容易に活性化させることができる。
Among these, the
また、活性放射線930の照射量は、0.1〜9J/cm2程度であるのが好ましく、0.2〜6J/cm2程度であるのがより好ましく、0.2〜3J/cm2程度であるのがさらに好ましい。これにより、助触媒を確実に活性化させることができる。
The irradiation dose of the
マスク935を介して、活性放射線930を層910に照射すると、活性放射線930が照射された照射領域925内に存在する助触媒(第1の物質:コカタリスト)は、活性放射線930の作用により反応(結合)または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。
When the
そして、これらのカチオンや弱配位アニオンは、照射領域925内に存在する触媒前駆体(第2の物質:プロカタリスト)の分子構造に変化(分解)を生じさせ、これを活性潜在状態(潜在的活性状態)に変化させる。
These cations and weakly coordinating anions cause a change (decomposition) in the molecular structure of the catalyst precursor (second substance: procatalyst) present in the
ここで、活性潜在状態(または潜在的活性状態)の触媒前駆体とは、本来の活性化温度より活性化温度が低下しているが、温度上昇がないと、すなわち、室温程度では、照射領域925内においてモノマーの反応を生じさせることができない状態にある触媒前駆体のことを言う。 Here, the catalyst precursor in the active latent state (or the latent active state) has an activation temperature lower than the original activation temperature, but there is no temperature increase, that is, at about room temperature, the irradiation region. It refers to a catalyst precursor that is in a state where a monomer reaction cannot occur within 925.
したがって、活性放射線930照射後においても、例えば−40℃程度で、層910を保管すれば、モノマーの反応を生じさせることなく、その状態を維持することができる。このため、活性放射線930照射後の層910を複数用意しておき、これらに一括して加熱処理を施すことにより、コア層93を得ることができ、利便性が高い。
Therefore, even after irradiation with the
なお、活性放射線930として、レーザ光のように指向性の高い光を用いる場合には、マスク935の使用を省略してもよい。
Note that in the case where light having high directivity such as laser light is used as the
[3A] 次に、層910に対して加熱処理(第1の加熱処理)を施す。
これにより、照射領域925内では、活性潜在状態の触媒前駆体が活性化して(活性状態となって)、モノマーの反応(重合反応や架橋反応)が生じる。
[3A] Next, the
Thereby, in the
そして、モノマーの反応が進行すると、照射領域925内におけるモノマー濃度が徐々に低下する。これにより、照射領域925と未照射領域940との間には、モノマー濃度に差が生じ、これを解消すべく、未照射領域940からモノマーが拡散(モノマーディフュージョン)して照射領域925に集まってくる。
As the monomer reaction proceeds, the monomer concentration in the
その結果、照射領域925では、モノマーやその反応物(重合体、架橋構造や分岐構造)が増加し、当該領域の屈折率にモノマー由来の構造が大きく影響を及ぼすようになり、第1の屈折率より低い第2の屈折率へと低下する。なお、モノマーの重合体としては、主に付加(共)重合体が生成する。
As a result, in the
一方、未照射領域940では、当該領域から照射領域925にモノマーが拡散することにより、モノマー量が減少するため、当該領域の屈折率にポリマー915の影響が大きく現れるようになり、第1の屈折率より高い第3の屈折率へと上昇する。
On the other hand, in the
このようにして、照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差(第2の屈折率<第3の屈折率)が生じて、コア部94(未照射領域940)とクラッド部95(照射領域925)とが形成される(図4参照)。
In this way, a refractive index difference (second refractive index <third refractive index) occurs between the
この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、30〜80℃程度であるのが好ましく、40〜60℃程度であるのがより好ましい。 Although the heating temperature in this heat processing is not specifically limited, It is preferable that it is about 30-80 degreeC, and it is more preferable that it is about 40-60 degreeC.
また、加熱時間は、照射領域925内におけるモノマーの反応がほぼ完了するように設定するのが好ましく、具体的には、0.1〜2時間程度であるのが好ましく、0.1〜1時間程度であるのがより好ましい。
The heating time is preferably set so that the reaction of the monomer in the
[4A] 次に、層910に対して第2の加熱処理を施す。
これにより、未照射領域940および/または照射領域925に残存する触媒前駆体を、直接または助触媒の活性化を伴って、活性化させる(活性状態とする)ことにより、各領域925、940に残存するモノマーを反応させる。
[4A] Next, the
As a result, the catalyst precursor remaining in the
このように、各領域925、940に残存するモノマーを反応させることにより、得られるコア部94およびクラッド部95の安定化を図ることができる。
In this way, by reacting the monomers remaining in the
この第2の加熱処理における加熱温度は、触媒前駆体または助触媒を活性化し得る温度であればよく、特に限定されないが、70〜100℃程度であるのが好ましく、80〜90℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature in the second heat treatment is not particularly limited as long as it can activate the catalyst precursor or the cocatalyst, but is preferably about 70 to 100 ° C, and is about 80 to 90 ° C. Is more preferable.
また、加熱時間は、0.5〜2時間程度であるのが好ましく、0.5〜1時間程度であるのがより好ましい。 The heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour.
[5A] 次に、層910に対して第3の加熱処理を施す。
これにより、得られるコア層93に生じる内部応力の低減や、コア部94およびクラッド部95の更なる安定化を図ることができる。
[5A] Next, the
Thereby, the internal stress generated in the obtained
この第3の加熱処理における加熱温度は、第2の加熱処理における加熱温度より20℃以上高く設定するのが好ましく、具体的には、90〜180℃程度であるのが好ましく、120〜160℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature in the third heat treatment is preferably set to 20 ° C. or more higher than the heating temperature in the second heat treatment, specifically, preferably about 90 to 180 ° C., 120 to 160 ° C. More preferred is the degree.
また、加熱時間は、0.5〜2時間程度であるのが好ましく、0.5〜1時間程度であるのがより好ましい。
以上の工程を経て、コア層93が得られる。
The heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour.
The
なお、例えば、第2の加熱処理や第3の加熱処理を施す前の状態で、コア部94とクラッド部95との間に十分な屈折率差が得られている場合等には、本工程[5A]や前記工程[4A]を省略してもよい。
For example, when a sufficient refractive index difference is obtained between the
[6A] 次に、支持基板952上に、クラッド層91(92)を形成する(図5参照)。 [6A] Next, the cladding layer 91 (92) is formed on the support substrate 952 (see FIG. 5).
クラッド層91(92)の形成方法としては、クラッド材を含むワニス(クラッド層形成用材料)を塗布し硬化(固化)させる方法、硬化性を有するモノマー組成物を塗布し硬化(固化)させる方法等、いかなる方法でもよい。 As a method for forming the clad layer 91 (92), a method in which a varnish containing a clad material (clad layer forming material) is applied and cured (solidified), and a method in which a curable monomer composition is applied and cured (solidified). Any method may be used.
クラッド層91(92)を塗布法で形成する場合、例えば、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。
支持基板952には、支持基板951と同様のものを用いることができる。
When the clad layer 91 (92) is formed by a coating method, examples thereof include a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, a curtain coating method, and a die coating method.
As the
クラッド層91(92)の構成材料としては、ノルボルネン系ポリマーを主とするものが用いられる。ノルボルネン系ポリマーは、耐熱性に優れるため、これをクラッド層91(92)の構成材料として使用する光導波路90では、光導波路90に導体層901、902を形成する際、導体層901、902を加工して配線を形成する際、光学素子を実装する等に加熱されたとしても、クラッド層91(92)が軟化して、変形するのを防止することができる。
As a constituent material of the clad layer 91 (92), a material mainly composed of a norbornene polymer is used. Since the norbornene-based polymer is excellent in heat resistance, when the conductor layers 901 and 902 are formed on the
また、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難いクラッド層91(92)を得ることができる。 Moreover, since it has high hydrophobicity, it is possible to obtain the clad layer 91 (92) that is less likely to undergo dimensional changes due to water absorption.
また、ノルボルネン系ポリマーまたはその原料であるノルボルネン系モノマーは、比較的安価であり、入手が容易であることからも好ましい。 Norbornene-based polymers or norbornene-based monomers that are raw materials thereof are also preferable because they are relatively inexpensive and easily available.
さらに、クラッド層91(92)の材料として、ノルボルネン系ポリマーを主とするものを用いると、コア層93の構成材料として好適に用いられる材料と同種となるため、コア層93との密着性がさらに高いものとなり、クラッド層91(92)とコア層93との間での層間剥離を防止することができる。このようなことから、耐久性に優れた光導波路90が得られる。
Further, when a material mainly composed of norbornene-based polymer is used as the material of the clad layer 91 (92), the material is preferably the same as the material suitably used as the constituent material of the
このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。 Examples of such norbornene-based polymers include (1) addition (co) polymers of norbornene monomers obtained by addition (co) polymerization of norbornene monomers, and (2) norbornene monomers and ethylene or α-olefins. (3) addition polymers such as addition copolymers with norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, and other monomers as required, (4) ring opening of norbornene-type monomers ( A (co) polymer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and ( (Co) polymer hydrogenated resin, (6) ring-opening copolymer of norbornene type monomer and non-conjugated diene or other monomer, and (co) polymerization if necessary And a ring-opening polymer such as a polymer obtained by hydrogenating the body. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.
これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 These norbornene-based polymers include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), a combination of ROMP and a hydrogenation reaction, polymerization by radicals or cations, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal.
これらの中でも、ノルボルネン系ポリマーとしては、付加(共)重合体が好ましい。このものは、透明性、耐熱性および可撓性に富むことからも好ましい。 Among these, as the norbornene-based polymer, an addition (co) polymer is preferable. This is preferable because it is rich in transparency, heat resistance and flexibility.
また、ノルボルネン系ポリマーは、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。これにより、クラッド層91(92)において、ノルボルネン系ポリマーの少なくとも一部のものの重合性基同士を、直接または架橋剤を介して架橋させることができる。また、重合性基の種類、架橋剤の種類、コア層93に用いるポリマーの種類等によっては、このノルボルネン系ポリマーとコア層93に用いるポリマーとを架橋させることもできる。換言すれば、かかるノルボルネン系ポリマーは、その少なくとも一部のものが重合性基において架橋しているのが好ましい。
The norbornene-based polymer preferably includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group. Thereby, in the clad layer 91 (92), the polymerizable groups of at least a part of the norbornene-based polymer can be crosslinked directly or via a crosslinking agent. Depending on the type of polymerizable group, the type of crosslinking agent, the type of polymer used for the
その結果、クラッド層91(92)自体の強度を向上させることや、クラッド層91(92)とコア層93との密着性を向上させることができる。
As a result, the strength of the clad layer 91 (92) itself can be improved, and the adhesion between the clad layer 91 (92) and the
このような重合性基としては、例えば、エポキシ基、(メタ)アクリル基、アルコキシシリル基等のうちの1種または2種以上の組み合わせが挙げられるが、特に、エポキシ基が好ましい。エポキシ基は、各種重合性基の中でも、反応性が高いことから好ましい。 Examples of such a polymerizable group include one or a combination of two or more of an epoxy group, a (meth) acryl group, an alkoxysilyl group, and the like, and an epoxy group is particularly preferable. Epoxy groups are preferred because of their high reactivity among various polymerizable groups.
また、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。なお、アルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高いため、かかるノルボルネン系ポリマーを用いることにより、光導波路90に高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。
Further, the norbornene-based polymer preferably contains an alkylnorbornene repeating unit. The alkyl group may be linear or branched. Since the norbornene-based polymer containing the alkylnorbornene repeating unit has high flexibility, high flexibility (flexibility) can be imparted to the
また、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、前述したような波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることからも好ましい。 A norbornene-based polymer containing an alkylnorbornene repeating unit is also preferable because of its excellent transmittance for light in the wavelength region as described above (particularly in the wavelength region near 850 nm).
このようなことから、クラッド層91(92)に用いるノルボルネン系ポリマーとしては、下記化19で表されるものが好適である。 Therefore, as the norbornene-based polymer used for the clad layer 91 (92), those represented by the following chemical formula 19 are suitable.
かかるノルボルネン系ポリマーは、前述した特性に加えて、比較的低い屈折率のものであり、かかるノルボルネン系ポリマーを主材料としてクラッド層91(92)を構成することにより、光導波路90の光伝送性能をより向上させることができる。
Such a norbornene-based polymer has a relatively low refractive index in addition to the above-described characteristics. By forming the clad layer 91 (92) using such a norbornene-based polymer as a main material, the optical transmission performance of the
なお、化19で表されるのノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、aおよびbがそれぞれ1である化合物、例えば、ブチルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。 Among the norbornene-based polymers represented by Chemical formula 19, compounds in which R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms and a and b are each 1, for example, butylbornene and methylglycidyl ether norbornene A copolymer, a copolymer of hexyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, a copolymer of decyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, and the like are preferable.
また、p/qは、20以下であればよいが、15以下であるのが好ましく、0.1〜10程度がより好ましい。これにより、2種のノルボルネンの繰り返し単位を含む効果が如何なく発揮される。 Moreover, although p / q should just be 20 or less, it is preferable that it is 15 or less, and about 0.1-10 is more preferable. Thereby, the effect including the repeating unit of 2 types of norbornene is exhibited.
なお、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーにおいて、エポキシ基同士を直接架橋させるためには、クラッド層形成用材料中に、前述した助触媒と同種の物質(光酸発生剤または光塩基発生剤)を混合しておき、この物質の作用により、エポキシ基を開裂させて架橋させればよい。 In a norbornene-based polymer containing a norbornene-based repeating unit having a substituent containing an epoxy group, in order to directly crosslink the epoxy groups, the same kind of substance as the above-mentioned promoter (light) is used in the cladding layer forming material. An acid generator or a photobase generator) may be mixed, and the epoxy group may be cleaved and crosslinked by the action of this substance.
また、エポキシ基同士を架橋剤を介して架橋させるためには、さらに、クラッド層形成用材料中に、架橋剤として少なくとも1つのエポキシ基を有する化合物を混合するようにすればよい。 Further, in order to crosslink the epoxy groups with each other through a crosslinking agent, a compound having at least one epoxy group may be mixed as a crosslinking agent in the cladding layer forming material.
このような架橋剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(γ―GPS)、シリコーンエポキシ樹脂等が好適に用いられる。 As such a crosslinking agent, for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (γ-GPS), silicone epoxy resin, and the like are preferably used.
このエポキシ基同士の架橋反応は、本工程[6A]の最終段階で行うようにしてもよいし、次工程[7A]において光導波路90を得た後に行うようにしてもよい。
This cross-linking reaction between the epoxy groups may be performed at the final stage of this step [6A], or may be performed after obtaining the
また、クラッド層形成用材料中には、各種の添加剤を添加(混合)するようにしてもよい。 Further, various additives may be added (mixed) to the cladding layer forming material.
例えば、クラッド層形成用材料中には、添加剤として、前記コア層形成用材料で挙げたモノマー、触媒前駆体および助触媒を混合してもよい。これにより、クラッド層91(92)中において、前述したのと同様にして、モノマーを反応させて、クラッド層91(92)の屈折率を変化させることができる。 For example, the monomer, catalyst precursor, and co-catalyst mentioned in the core layer forming material may be mixed in the cladding layer forming material as additives. Thereby, in the clad layer 91 (92), the refractive index of the clad layer 91 (92) can be changed by reacting the monomer in the same manner as described above.
また、この場合、クラッド層91(92)中において、屈折率の差を設けることが要求されないので、助触媒を省略して、加熱により容易に活性化する触媒前駆体を用いることもできる。 In this case, since it is not required to provide a difference in refractive index in the clad layer 91 (92), it is possible to omit the promoter and use a catalyst precursor that is easily activated by heating.
かかる触媒前駆体としては、例えば、[Pd(PCy3)2(O2CCH3)(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、[2−methallyl Pd(PCy3)2]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、[Pd(PCy3)2H(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、[Pd(P(iPr)3)2(OCOCH3)(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。 Examples of such a catalyst precursor include [Pd (PCy 3 ) 2 (O 2 CCH 3 ) (NCCH 3 )] tetrakis (pentafluorophenyl) borate, [2-methylly Pd (PCy3) 2] tetrakis (pentafluorophenyl). ) Borate, [Pd (PCy3) 2H (NCCH3)] tetrakis (pentafluorophenyl) borate, [Pd (P (iPr) 3) 2 (OCOCH3) (NCCH3)] tetrakis (pentafluorophenyl) borate, and the like.
その他の添加剤としては、前述したような酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤を混合することにより、クラッド材(ノルボルネン系ポリマー)の酸化による劣化を防止することができる。
以上のようにして、支持基板952上に、クラッド層91(92)が形成される。
Examples of other additives include the antioxidants described above. By mixing the antioxidant, it is possible to prevent deterioration of the clad material (norbornene polymer) due to oxidation.
As described above, the clad layer 91 (92) is formed on the
[7A] 次に、支持基板951からコア層93を剥離し、このコア層93を、クラッド層91が形成された支持基板952と、クラッド層92が形成された支持基板952とで挟持する(図6参照)。
[7A] Next, the
そして、図6中の矢印で示すように、クラッド層92が形成された支持基板952の上面側から加圧し、クラッド層91、92とコア層93とを圧着する。
これにより、クラッド層91、92とコア層93とが接合、一体化される。
Then, as indicated by the arrows in FIG. 6, pressure is applied from the upper surface side of the
Thereby, the
また、この圧着作業は、加熱下で行われるのが好ましい。加熱温度は、クラッド層91、92やコア層93の構成材料等により適宜決定されるが、通常は、80〜200℃程度が好ましく、120〜180℃程度がより好ましい。
Further, this crimping operation is preferably performed under heating. The heating temperature is appropriately determined depending on the constituent materials of the
次いで、クラッド層91、92から、それぞれ、支持基板952を剥離、除去する。これにより、本発明の光導波路90が得られる。
Next, the
[8A] 次に、光導波路90の上面および下面に、それぞれ導体層901、902を形成する(図7参照)。
[8A] Next, conductor layers 901 and 902 are formed on the upper and lower surfaces of the
各導体層901、902の形成方法としては、それぞれ、例えば、プラズマCVD法、熱CVD法、レーザーCVD法のような化学的気相成膜法(CVD法)、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法のような物理的気相成膜法(PVD法)等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法や、ラミネート法による導電性シート材の接合のうちの少なくとも1つを用いることができる。これにより、各導体層901、902と光導波路90との高い密着性が得られる。
以上のようにして、本発明の光導波路構造体9が完成する。
As a method for forming each of the conductor layers 901 and 902, for example, a chemical vapor deposition method (CVD method) such as a plasma CVD method, a thermal CVD method, or a laser CVD method, a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion is used. Among the bonding of conductive sheet materials by dry plating methods such as physical vapor deposition methods (PVD methods) such as plating methods, wet plating methods such as electrolytic plating, immersion plating and electroless plating, and laminating methods At least one of the following can be used. Thereby, high adhesiveness between each of the conductor layers 901 and 902 and the
As described above, the
このような光導波路構造体9の好ましい例では、コア層93において、コア部94が第1のノルボルネン系材料を主材料として構成され、クラッド部95が第1のノルボルネン系材料より低い屈折率を有する第2のノルボルネン系材料を主材料として構成され、クラッド層91、92が、それぞれ、第1のノルボルネン系材料(コア層93のコア部94)より屈折率が低いノルボルネン系ポリマーを主材料として構成される。
In a preferred example of such an
そして、第1のノルボルネン系材料と前記第2のノルボルネン系材料とは、いずれも、同一のノルボルネン系ポリマーを含有するが、このノルボルネン系ポリマーと異なる屈折率を有するノルボルネン系モノマーの反応物の含有量が異なることにより、互いに屈折率が異なっている。 The first norbornene-based material and the second norbornene-based material both contain the same norbornene-based polymer, but contain a reaction product of a norbornene-based monomer having a refractive index different from that of the norbornene-based polymer. Due to the different amounts, the refractive indices are different from each other.
ノルボルネン系ポリマーは、透明性が高いため、かかる構成の光導波路構造体9では、光導波路90の高い光伝送性能が得られる。
Since the norbornene-based polymer has high transparency, the
また、このような構成により、コア部94とクラッド部95との間の高い密着性のみならず、コア層93とクラッド層91およびクラッド層92との間の高い密着性が得られ、光導波路構造体9に曲げ等の変形が生じた場合でも、コア部94とクラッド部95との剥離や、コア層93とクラッド層91、92との層間剥離が生じ難く、コア部94内やクラッド部95内にマイクロクラックが発生することも防止される。その結果、光導波路90の光伝送性能が維持される。
Further, with such a configuration, not only high adhesion between the
さらに、ノルボルネン系ポリマーは、高い耐熱性、高い疎水性を有するため、かかる構成の光導波路90(光導波路構造体9)では、耐久性に優れたものとなる。 Furthermore, since the norbornene-based polymer has high heat resistance and high hydrophobicity, the optical waveguide 90 (optical waveguide structure 9) having such a configuration has excellent durability.
また、光導波路90に高い耐熱性や高い疎水性を付与することができるため、その特性の低下(劣化)を防止しつつ、前述したような各種の方法を採用して導体層901、902を確実に形成することができる。特に、光の伝送に重要なコア部94と重なるように、導体層901、902を形成した場合でも、コア部94の変質・劣化を防止することができる。
In addition, since high heat resistance and high hydrophobicity can be imparted to the
また、以上のような製造方法によれば、簡単な処理で、しかも短時間に、所望の形状を有し、かつ、寸法精度の高いコア部94を有する光導波路構造体9を得ることができる。
Further, according to the manufacturing method as described above, the
<第2の製造方法>
次に、光導波路構造体9の第2の製造方法について説明する。
<Second production method>
Next, a second manufacturing method of the
以下、第2の製造方法について説明するが、前記第1の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the second manufacturing method will be described, but the description will focus on differences from the first manufacturing method, and description of similar matters will be omitted.
第2の製造方法では、コア層形成用材料900の組成が異なり、それ以外は、前記第1の製造方法と同様である。
In the second manufacturing method, the composition of the core
すなわち、第2の製造方法で用いられるコア層形成用材料900は、活性放射線の照射により活性化する離脱剤(物質)と、主鎖と該主鎖から分岐し、活性化した離脱剤の作用により、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基(離脱性ぺンダントグループ)とを有するポリマー915とを含有している。
離脱剤には、前記第1の製造方法で挙げた助触媒と同様のものを用いることができる。
That is, the core
As the releasing agent, the same promoter as that mentioned in the first production method can be used.
第2の製造方法において用いられるポリマー915としては、前記第1の製造方法で挙げたポリマー915が有する置換基を離脱性基で置換したものや、前記第1の製造方法で挙げたポリマー915に離脱性基を導入したもの等が挙げられる。
Examples of the
かかるポリマー915は、離脱性基の離脱(切断)により、その屈折率が変化(上昇または低下)する。
The refractive index of the
離脱性基は、カチオン、アニオンまたはフリーラジカルの作用により離脱するもの、すなわち、酸(カチオン)脱離性基、塩基(アニオン)脱離性基、フリーラジカル脱離性基のいずれであってもよいが、好ましくはカチオン(プロトン)の作用により離脱するもの(酸基離脱性基)である。 The leaving group may be any of those leaving by the action of a cation, anion or free radical, that is, any of an acid (cation) leaving group, a base (anion) leaving group, and a free radical leaving group. Although it is good, it is preferably a group capable of leaving by the action of a cation (proton) (acid group leaving group).
酸離脱性基としては、その分子構造中に、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものが好ましい。かかる酸離脱性基は、カチオンの作用により比較的容易に離脱する。 As the acid leaving group, those having at least one of an —O— structure, an —Si—aryl structure and an —O—Si— structure in its molecular structure are preferable. Such an acid leaving group is released relatively easily by the action of a cation.
このうち、離脱によりポリマー915の屈折率に低下を生じさせる酸離脱性基としては、−Si−ジフェニル構造および−O−Si−ジフェニル構造の少なくとも一方が好ましい。
Among these, as the acid leaving group that causes a decrease in the refractive index of the
なお、フリーラジカルの作用により離脱するフリーラジカル脱離性基としては、例えば、末端にアセトフェノン構造を有する置換基等が挙げられる。 In addition, as a free radical leaving group which leaves | separates by the action of a free radical, the substituent etc. which have an acetophenone structure at the terminal are mentioned, for example.
また、ポリマー915は、前記第1の製造方法で説明したのと同様の理由から、ノルボルネン系ポリマーを用いるのが好ましく、アルキル(特にヘキシル)ノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーを用いるのがより好ましい。
The
以上のことを考慮した場合、離脱性基の離脱により屈折率が低下するポリマー915としては、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランのホモポリマーや、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマーが好適に用いられる。
In consideration of the above, as the
以下では、ポリマー915として、離脱性基(特に酸離脱性基)の離脱により屈折率が低下するものを用いる場合を一例に説明する。
Hereinafter, as an example, a case where the
すなわち、ここで示す例では、活性放射線930の照射領域925がクラッド部95となる。
That is, in the example shown here, the
[1B] 前記工程[1A]と同様の工程を行う。
このとき、層(PITDMの乾燥フィルム)910は、第1の屈折率(RI)を有している。この第1の屈折率は、層910中に一様に分散(分布)するポリマー915の作用による。
[1B] A step similar to the step [1A] is performed.
At this time, the layer (dry film of PITDM) 910 has a first refractive index (RI). This first refractive index is due to the action of the
[2B] 前記工程[2A]と同様の工程を行う。
マスク935を介して、活性放射線930を層910に照射すると、活性放射線930が照射された照射領域925内に存在する離脱剤は、活性放射線930の作用により反応(結合)または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。
[2B] A step similar to the step [2A] is performed.
When the
そして、カチオンは、離脱性基そのものを主鎖から離脱させるか、または、離脱性基の分子構造の途中から切断する(フォトブリーチ)。 Then, the cation causes the leaving group itself to leave the main chain, or cleaves from the middle of the molecular structure of the leaving group (photo bleach).
これにより、照射領域925では、未照射領域940よりも完全な状態の離脱性基の数が減少し、第1の屈折率より低い第2の屈折率へと低下する。なお、このとき、未照射領域940の屈折率は、第1の屈折率が維持される。
As a result, in the
このようにして、照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差(第2の屈折率<第1の屈折率)が生じて、コア部94(未照射領域940)とクラッド部95(照射領域925)とが形成される。
In this way, a refractive index difference (second refractive index <first refractive index) occurs between the
なお、この場合、活性放射線930の照射量は、0.1〜9J/cm2程度であるのが好ましく、0.3〜6J/cm2程度であるのがより好ましく、0.6〜6J/cm2程度であるのがさらに好ましい。これにより、離脱剤を確実に活性化させることができる。
In this case, the irradiation dose of the
[3B] 次に、層910に対して加熱処理を施す。
これにより、ポリマー915から離脱(切断)された離脱性基が、例えば、照射領域925から除去されたり、ポリマー915内において再配列または架橋する。
[3B] Next, the
As a result, the leaving group detached (cut) from the
さらに、このとき、クラッド部95(照射領域925)に残存する離脱性基の一部がさらに離脱(切断)すると考えられる。 Further, at this time, it is considered that a part of the leaving group remaining in the cladding part 95 (irradiation region 925) is further detached (cut).
したがって、このような加熱処理を施すことにより、コア部94とクラッド部95との間の屈折率差をより大きくすることができる。
Therefore, the refractive index difference between the
この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、70〜195℃程度であるのが好ましく、85〜150℃程度であるのがより好ましい。 Although the heating temperature in this heat processing is not specifically limited, It is preferable that it is about 70-195 degreeC, and it is more preferable that it is about 85-150 degreeC.
また、加熱時間は、照射領域925から離脱(切断)された離脱性基を十分に除去し得るに設定され、特に限定されないが、0.5〜3時間程度であるのが好ましく、0.5〜2時間程度であるのがより好ましい。
Further, the heating time is set so as to sufficiently remove the leaving group detached (cut) from the
なお、例えば、加熱処理を施す前の状態で、コア部94とクラッド部95との間に十分な屈折率差が得られている場合等には、本工程[3B]を省略してもよい。
For example, when a sufficient refractive index difference is obtained between the
また、必要に応じて、1回または複数回の加熱処理(例えば、150〜200℃×1〜8時間程度)の工程を追加することもできる。
以上の工程を経て、コア層93が得られる。
Moreover, the process of 1 time or several times of heat processing (for example, about 150-200 degreeC x about 1 to 8 hours) can also be added as needed.
The
[4B] 前記工程[6A]と同様の工程を行う。
[5B] 前記工程[7A]と同様の工程を行う。
[6B] 前記工程[8A]と同様の工程を行う。
以上のようにして、本発明の光導波路構造体9が完成する。
[4B] A step similar to the step [6A] is performed.
[5B] A step similar to the step [7A] is performed.
[6B] A step similar to the step [8A] is performed.
As described above, the
このような光導波路構造体9の好ましい例では、コア層93がノルボルネン系材料を主材料として構成され、クラッド層91、92が、それぞれ、コア層93のコア部94より屈折率が低いノルボルネン系ポリマーを主材料として構成される。
In a preferred example of such an
そして、コア部94とクラッド部95とは、主鎖と主鎖から分岐し、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基とを有するノルボルネン系ポリマーを主材料として構成され、コア部94とクラッド部95とは、主鎖に結合した状態の離脱性基の数が異なることにより、それらの屈折率が異なっている。
The
ノルボルネン系ポリマーは、透明性が高いため、かかる構成の光導波路構造体9では、光導波路90の高い光伝送性能が得られる。
Since the norbornene-based polymer has high transparency, the
また、このような構成により、コア部94とクラッド部95との間の高い密着性のみならず、コア層93とクラッド層91およびクラッド層92との間の高い密着性が得られ、光導波路構造体9に曲げ等の変形が生じた場合でも、コア部94とクラッド部95との剥離や、コア層93とクラッド層91、92との層間剥離が生じ難く、コア部94内やクラッド部95内にマイクロクラックが発生することも防止される。その結果、光導波路90の光伝送性能が維持される。
Further, with such a configuration, not only high adhesion between the
さらに、ノルボルネン系ポリマーは、高い耐熱性、高い疎水性を有するため、かかる構成の光導波路90(光導波路構造体9)では、耐久性に優れたものとなる。 Furthermore, since the norbornene-based polymer has high heat resistance and high hydrophobicity, the optical waveguide 90 (optical waveguide structure 9) having such a configuration has excellent durability.
また、光導波路90に高い耐熱性や高い疎水性を付与することができるため、その特性の低下(劣化)を防止しつつ、前述したような各種の方法を採用して導体層901、902を確実に形成することができる。特に、光の伝送に重要なコア部94と重なるように、導体層901、902を形成した場合でも、コア部94の変質・劣化を防止することができる。
In addition, since high heat resistance and high hydrophobicity can be imparted to the
また、以上のような製造方法によれば、簡単な処理で、しかも短時間に、所望の形状を有し、かつ、寸法精度の高いコア部94を有する光導波路構造体9を得ることができる。
Further, according to the manufacturing method as described above, the
特に、第2の製造方法によれば、少なくとも活性放射線をすればよく、極めて簡単な処理で、コア層93を形成することができる。
In particular, according to the second manufacturing method, at least actinic radiation may be used, and the
<第3の製造方法>
次に、光導波路構造体9の第3の製造方法について説明する。
<Third production method>
Next, the 3rd manufacturing method of the
以下、第3の製造方法について説明するが、前記第1および第2の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the third manufacturing method will be described, but the description will focus on differences from the first and second manufacturing methods, and the description of the same matters will be omitted.
第3の製造方法では、コア層形成用材料900として、第1および第2の製造方法で用いたコア層形成用材料を組み合わせたものを用い、それ以外は、前記第1または第2の製造方法と同様である。
In the third manufacturing method, a combination of the core layer forming materials used in the first and second manufacturing methods is used as the core
すなわち、第3の製造方法で用いられるコア層形成用材料900は、前述したような離脱性基を有するポリマー915と、モノマーと、助触媒(第1の物質)と、触媒前駆体(第2の物質)とを含有している。また、助触媒は、前記第2の製造方法における離脱剤と同じものであり、離脱剤を離脱させる機能も有する。
That is, the core
このようなコア層形成用材料900では、選択する離脱性基と、選択するモノマーとの組み合わせにより、得られるコア層93において、コア部94とクラッド部95との間の屈折率差をより多段階に調整することが可能となる。
In such a core
なお、前述したように、モノマーとして、ポリマー915より低い屈折率を有するものを用い、また、触媒前駆体として、活性放射線930の照射に伴って活性化温度が低下するものを用い、ポリマー915として、離脱性基の離脱により屈折率が低下するものを用いると、照射領域925をクラッド部95とし、コア部94との屈折率差が極めて大きいコア層93を得ることができる。
As described above, a monomer having a refractive index lower than that of the
以下では、このような組み合わせのポリマー915、モノマーおよび触媒前駆体を用いる場合を一例に説明する。
Hereinafter, a case where such a combination of the
すなわち、ここで示す例では、活性放射線930の照射領域925がクラッド部95となる。
That is, in the example shown here, the
[1C] 前記工程[1A]と同様の工程を行う。
このとき、層(PITDMの乾燥フィルム)910は、第1の屈折率(RI)を有している。この第1の屈折率は、層910中に一様に分散(分布)するポリマー915およびモノマーの作用による。
[1C] A step similar to the step [1A] is performed.
At this time, the layer (dry film of PITDM) 910 has a first refractive index (RI). This first refractive index is due to the action of the
[2C] 前記工程[2A]と同様の工程を行う。
マスク935を介して、活性放射線930を層910に照射すると、活性放射線930が照射された照射領域925内に存在する助触媒(第1の物質:コカタリスト)は、活性放射線930の作用により反応または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。
[2C] A step similar to the step [2A] is performed.
When the
そして、これらのカチオンや弱配位アニオンは、照射領域925内に存在する触媒前駆体(第2の物質:プロカタリスト)の分子構造に変化(分解)を生じさせ、これを活性潜在状態(潜在的活性状態)に変化させる。
These cations and weakly coordinating anions cause a change (decomposition) in the molecular structure of the catalyst precursor (second substance: procatalyst) present in the
また、カチオンは、離脱性基そのものを主鎖から離脱させるか、または、離脱性基の分子構造の途中から切断する。 In addition, the cation causes the leaving group itself to leave the main chain, or cleaves from the middle of the molecular structure of the leaving group.
これにより、照射領域925では、未照射領域940よりも完全な状態の離脱性基の数が減少し、屈折率が低下して第1の屈折率より低くなる。なお、このとき、未照射領域940の屈折率は、第1の屈折率が維持される。
As a result, in the
なお、この場合、活性放射線930の照射量は、0.1〜9J/cm2程度であるのが好ましく、0.2〜5J/cm2程度であるのがより好ましく、0.2〜4J/cm2程度であるのがさらに好ましい。これにより、助触媒を確実に活性化させることができる。
In this case, the irradiation dose of the
[3C] 前記工程[3A]と同様の工程を行う。
これにより、照射領域925内では、活性潜在状態の触媒前駆体が活性化して(活性状態となって)、モノマーの反応(重合反応や架橋反応)が生じる。
[3C] The same step as the above step [3A] is performed.
Thereby, in the
そして、モノマーの反応が進行すると、照射領域925内におけるモノマー濃度が徐々に低下する。これにより、照射領域925と未照射領域940との間には、モノマー濃度に差が生じ、これを解消すべく、未照射領域940からモノマーが拡散して照射領域925に集まってくる。
As the monomer reaction proceeds, the monomer concentration in the
また、この加熱処理により、ポリマー915から離脱(切断)された離脱性基が、例えば、照射領域925から除去されたり、ポリマー915内において再配列または架橋する。
In addition, by this heat treatment, the leaving group detached (cut) from the
その結果、照射領域925では、モノマーやその反応物(重合体、架橋構造や分岐構造)が増加し、当該領域の屈折率にモノマー由来の構造が大きく影響を及ぼすようになること、ポリマー915から離脱(切断)された離脱性基が減少すること等により、さらに屈折率が低下して第2の屈折率となる。
As a result, in the
一方、未照射領域940では、当該領域から照射領域925にモノマーが拡散することにより、モノマー量が減少するため、当該領域の屈折率にポリマー915の影響が大きく現れるようになり、第1の屈折率より高い第3の屈折率へと上昇する。
On the other hand, in the
このようにして、照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差(第2の屈折率<第3の屈折率)が生じて、コア部94(未照射領域940)とクラッド部95(照射領域925)とが形成される。
In this way, a refractive index difference (second refractive index <third refractive index) occurs between the
[4C] 前記工程[4A]と同様の工程を行う。
[5C] 前記工程[5A]と同様の工程を行う。
[6C] 前記工程[6A]と同様の工程を行う。
[7C] 前記工程[7A]と同様の工程を行う。
[8C] 前記工程[8A]と同様の工程を行う。
以上のようにして、本発明の光導波路構造体9が完成する。
[4C] A step similar to the step [4A] is performed.
[5C] A step similar to the step [5A] is performed.
[6C] The same step as the above step [6A] is performed.
[7C] The same step as the above step [7A] is performed.
[8C] The same step as the above step [8A] is performed.
As described above, the
このような光導波路構造体9の好ましい例では、コア層93は、主鎖とこの主鎖から分岐し、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基とを有するノルボルネン系ポリマーを含有しており、コア部94とクラッド部95とは、主鎖に結合した状態の離脱性基の数が異なること、および、ノルボルネン系ポリマーと異なる屈折率を有するノルボルネン系モノマーの反応物の含有量が異なることにより、それらの屈折率が異なっており、また、クラッド層91、92が、それぞれ、コア層93のコア部94より屈折率が低いノルボルネン系ポリマーを主材料として構成される。
In a preferred example of such an
ノルボルネン系ポリマーは、透明性が高いため、かかる構成の光導波路構造体9では、光導波路90の高い光伝送性能が得られる。
Since the norbornene-based polymer has high transparency, the
また、このような構成により、コア部94とクラッド部95との間の高い密着性のみならず、コア層93とクラッド層91およびクラッド層92との間の高い密着性が得られ、光導波路構造体9に曲げ等の変形が生じた場合でも、コア部94とクラッド部95との剥離や、コア層93とクラッド層91、92との層間剥離が生じ難く、コア部94内やクラッド部95内にマイクロクラックが発生することも防止される。その結果、光導波路90の光伝送性能が維持される。
Further, with such a configuration, not only high adhesion between the
さらに、ノルボルネン系ポリマーは、高い耐熱性、高い疎水性を有するため、かかる構成の光導波路90(光導波路構造体9)では、耐久性に優れたものとなる。 Furthermore, since the norbornene-based polymer has high heat resistance and high hydrophobicity, the optical waveguide 90 (optical waveguide structure 9) having such a configuration has excellent durability.
また、光導波路90に高い耐熱性や高い疎水性を付与することができるため、その特性の低下(劣化)を防止しつつ、前述したような各種の方法を採用して導体層901、902を確実に形成することができる。特に、光の伝送に重要なコア部94と重なるように、導体層901、902を形成した場合でも、コア部94の変質・劣化を防止することができる。
In addition, since high heat resistance and high hydrophobicity can be imparted to the
また、以上のような製造方法によれば、簡単な処理で、しかも短時間に、所望の形状を有し、かつ、寸法精度の高いコア部94を有する光導波路構造体9を得ることができる。
Further, according to the manufacturing method as described above, the
特に、第3の製造方法によれば、コア部94とクラッド部95との間の屈折率差を多段階に設定することが可能となる。
In particular, according to the third manufacturing method, the refractive index difference between the
<第4の製造方法>
次に、光導波路構造体9の第4の製造方法について説明する。
<Fourth manufacturing method>
Next, the 4th manufacturing method of the
図8〜図13は、それぞれ、本発明の光導波路構造体の第4の製造方法の工程例を模式的に示す断面図である。 8 to 13 are cross-sectional views schematically showing process examples of the fourth manufacturing method of the optical waveguide structure of the present invention.
以下、第4の製造方法について説明するが、前記第1〜第3の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, although the 4th manufacturing method is explained, it explains centering on difference with the 1st-3rd manufacturing methods, and omits the explanation about the same matter.
第4の製造方法では、光導波路90の形成工程が異なり、それ以外は、前記第1〜第3の製造方法と同様である。
In the fourth manufacturing method, the formation process of the
すなわち、コア層形成用材料900やクラッド層形成用材料には、前記第1〜第3の製造方法で説明したのと同様のものを用いることができる。
That is, as the core
なお、以下では、コア層形成用材料として、前記第1の製造方法で挙げたものを用いる場合を代表に説明する。 In the following description, the case where the materials described in the first manufacturing method are used as the core layer forming material will be described as a representative.
[1D] まず、支持基板1000上に、クラッド層形成用材料(第1のワニス)を前述したのと同様の方法を用いて塗布して、第1の層1110を形成する(図8参照)。
支持基板1000には、支持基板951と同様のものを用いることができる。
[1D] First, a clad layer forming material (first varnish) is applied onto the
As the
第1の層1110の平均厚さは、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましく、15〜65μm程度であるのがさらに好ましい。
The average thickness of the
[2D] 次に、第1の層1110上に、コア層形成用材料(第2のワニス)を前述したのと同様の方法を用いて塗布して、第2の層1120を形成する(図9参照)。
[2D] Next, a core layer forming material (second varnish) is applied onto the
コア層形成用材料は、第1の層1110をほぼ完全に乾燥させた後に塗布するようにしてもよいし、第1の層1110が乾燥する前に塗布するようにしてもよい。
The core layer forming material may be applied after the
後者の場合、第1の層1110と第2の層1120とは、それらの界面において相互に混ざり合った状態となる。この場合、得られた光導波路90において、クラッド層91とコア層93との密着性の向上を図ることができる。
In the latter case, the
また、この場合、第1のワニスおよび第2のワニスは、それぞれ、粘度(常温)が好ましくは100〜10000cP程度、より好ましくは150〜5000cP程度、さらに好ましくは200〜3500cP程度に調製される。これにより、第1の層1110と第2の層1120とが、それらの界面において必要以上に混ざり合うのを防止することができるとともに、第1の層1110および第2の層1120の厚さが不均一となるのを防止することができる。
In this case, the first varnish and the second varnish are each prepared so that the viscosity (normal temperature) is preferably about 100 to 10000 cP, more preferably about 150 to 5000 cP, and further preferably about 200 to 3500 cP. Thus, the
なお、第2のワニスの粘度は、第1のワニスの粘度より高くするのが好ましい。これにより、第1の層1110と第2の層1120とが、それらの界面において必要以上に混ざり合うのを確実に防止することができる。
The viscosity of the second varnish is preferably higher than that of the first varnish. Accordingly, it is possible to reliably prevent the
第2の層1120の平均厚さは、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、15〜125μm程度であるのがより好ましく、25〜100μm程度であるのがさらに好ましい。
The average thickness of the
[3D] 次に、第2の層1120上に、クラッド層形成用材料(第3のワニス)を前述したのと同様の方法を用いて塗布して、第3の層1130を形成する(図10参照)。
第3の層1130は、前記第2の層1120と同様にして形成することができる。
[3D] Next, a clad layer forming material (third varnish) is applied onto the
The
第3の層1130の平均厚さは、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましく、15〜65μm程度であるのがさらに好ましい。
これにより、積層体2000が得られる。
The average thickness of the
Thereby, the
[4D] 次に、積層体2000中の溶媒を除去(脱溶媒)する。
脱溶媒の方法としては、例えば、加熱、大気圧または減圧下での放置、不活性ガス等の噴き付け(ブロー)等の方法が挙げられるが、加熱による方法が好ましい。これにより、比較的容易かつ短時間での脱溶媒が可能である。
[4D] Next, the solvent in the
Examples of the method for removing the solvent include methods such as heating, leaving under atmospheric pressure or reduced pressure, and spraying (blowing) an inert gas, etc., but a method using heating is preferred. Thereby, it is possible to remove the solvent relatively easily and in a short time.
この加熱の温度は、25〜60℃程度であるのが好ましく、30〜45℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature is preferably about 25 to 60 ° C, and more preferably about 30 to 45 ° C.
また、加熱の時間は、15〜60分程度であるのが好ましく、15〜30分程度であるのがより好ましい。 The heating time is preferably about 15 to 60 minutes, and more preferably about 15 to 30 minutes.
[5D] 次に、開口(窓)9351が形成されたマスク(マスキング)935を用意し、このマスク935を介して、積層体2000に対して活性放射線(活性エネルギー光線)930を照射する(図11参照)。
[5D] Next, a mask (masking) 935 in which an opening (window) 9351 is formed is prepared, and active radiation (active energy ray) 930 is irradiated to the
マスク935を介して、活性放射線930を積層体2000に照射すると、第2の層1120の活性放射線930が照射された照射領域925内に存在する助触媒(第1の物質:コカタリスト)は、活性放射線930の作用により反応または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。
When the
そして、これらのカチオンや弱配位アニオンは、照射領域925内に存在する触媒前駆体(第2の物質:プロカタリスト)の分子構造に変化(分解)を生じさせ、これを活性潜在状態(潜在的活性状態)に変化させる。
These cations and weakly coordinating anions cause a change (decomposition) in the molecular structure of the catalyst precursor (second substance: procatalyst) present in the
[6D] 次に、積層体2000に対して加熱処理(第1の加熱処理)を施す。
これにより、照射領域925内では、活性潜在状態の触媒前駆体が活性化して(活性状態となって)、モノマーの反応(重合反応や架橋反応)が生じる。
[6D] Next, heat treatment (first heat treatment) is performed on the
Thereby, in the
そして、モノマーの反応が進行すると、照射領域925内におけるモノマー濃度が徐々に低下する。これにより、照射領域925と未照射領域940との間には、モノマー濃度に差が生じ、これを解消すべく、未照射領域940からモノマーが拡散して照射領域925に集まってくる。
As the monomer reaction proceeds, the monomer concentration in the
その結果、照射領域925では、モノマーやその反応物(重合体、架橋構造や分岐構造)が増加し、当該領域の屈折率にモノマー由来の構造が大きく影響を及ぼすようになり、第1の屈折率より低い第2の屈折率へと低下する。
As a result, in the
一方、未照射領域940では、当該領域から照射領域925にモノマーが拡散することにより、モノマー量が減少するため、当該領域の屈折率にポリマー915の影響が大きく現れるようになり、第1の屈折率より高い第3の屈折率へと上昇する。
On the other hand, in the
このようにして、照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差(第2の屈折率<第3の屈折率)が生じて、コア部94(未照射領域940)とクラッド部95(照射領域925)とが形成される(図12参照)。
In this way, a refractive index difference (second refractive index <third refractive index) occurs between the
[7D] 次に、積層体2000に対して第2の加熱処理を施す。
これにより、未照射領域940および/または照射領域925に残存する触媒前駆体を、直接または助触媒の活性化を伴って、活性化させる(活性状態とする)ことにより、各領域925、940に残存するモノマーを反応させる。
[7D] Next, the
As a result, the catalyst precursor remaining in the
このように、各領域925、940に残存するモノマーを反応させることにより、得られるコア部94およびクラッド部95の安定化を図ることができる。
In this way, by reacting the monomers remaining in the
[8D] 次に、積層体2000に対して第3の加熱処理を施す。
これにより、得られるコア層93に生じる内部応力の低減や、コア部94およびクラッド部95の更なる安定化を図ることができる。
以上の工程を経て、本発明の光導波路90が得られる。
[8D] Next, the
Thereby, the internal stress generated in the obtained
Through the above steps, the
[9D] 次に、光導波路90の上面および下面に、それぞれ導体層901、902を形成する(図13参照)。
[9D] Next, conductor layers 901 and 902 are formed on the upper and lower surfaces of the
これは、前記工程[8A]と同様にして行うことができる。
以上のようにして、本発明の光導波路構造体9が完成する。
This can be performed in the same manner as in the step [8A].
As described above, the
かかる方法では、第1の加熱処理の後、積層体2000内にコア部94が目視で確認することができるようになる。
In such a method, the
また、第1のワニスおよび第3のワニスとして、第2のワニスと同様の組成、すなわち、ポリマー915、モノマー、助触媒および触媒前駆体を含有するものを用いるようにしてもよい。これにより、モノマーの反応が、第1の層1110および第3の層1130と、第2の層1120の界面、および/または、かかる界面を越えて第1の層1110および第3の層1130内で生じて、クラッド層91、92とコア層93との剥離をより確実に防止することができる。
Further, as the first varnish and the third varnish, the same composition as that of the second varnish, that is, one containing a
また、この場合、例えば、I:第1の層1110および第3の層1130のポリマー915として、第2の層1120のポリマー915の屈折率より相対的に低い屈折率(RI)のものを選択したり、II:第1の層1110および第3の層1130のモノマーとして、第2の層1120のモノマーと同じものを用いるが、第1の層1110および第3の層1130における触媒前駆体およびモノマーの比率を、第2の層1120のそれより低くなるように調節するようにしたりすればよい。
Further, in this case, for example, I: As the
これにより、活性放射線930を照射しても、クラッド層91、92内に、コア層93のコア部94より高い屈折率を有する領域が形成されるのを防止することができる。
Accordingly, even when the
なお、コア層形成用材料(第2のワニス)として、離脱性基を有するポリマー915を含有するものを用いる場合、クラッド層形成用材料(第1のワニス、第3のワニス)としては、脱離性基を有しないポリマー915を用いて調製したものを用いるか、離脱性基を有するポリマー915を用いるが、離脱剤を含有しないものを用いるようにすればよい。
When a material containing a
これにより、第1の層1110および第3の層1130において、ポリマー915から離脱性基が離脱(分解)することを防止することができる。
Thereby, in the
また、第4の製造方法では、第1のワニスおよび第3のワニスには、末端にエポキシ構造を含む置換基を有するノルボルネン系ポリマーと、助触媒とを含むものを用いるのが好ましい。これにより、コア部94およびクラッド部95を形成する際に、エポキシ構造が開裂し、コア層93のポリマー915との反応(重合)を生じるようになる。その結果、クラッド層91、92のコア層93に対する密着性の向上を図ることができる。
In the fourth production method, it is preferable to use the first varnish and the third varnish containing a norbornene-based polymer having a substituent containing an epoxy structure at the terminal and a promoter. Thereby, when forming the
このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、ヘキシルノルボルネン(HxNB)とノルボルネンメチルグリシジルエーテル(AGENB)との共重合体等が挙げられる。 Examples of such norbornene-based polymers include copolymers of hexyl norbornene (HxNB) and norbornene methyl glycidyl ether (AGENB).
また、この場合、助触媒には、コア層93を形成する際には、活性化しないものを選択するようにしてもよい。例えば、第2のワニスが含有する助触媒の活性化に適した活性放射線を吸収しないか、または、活性放射線に代わって熱の作用により活性化される助触媒を選択するようにすればよい。
In this case, a promoter that is not activated when the
このような助触媒としては、例えば、非吸収性光塩基発生剤(PBG)や熱塩基発生剤(TBG)等が挙げられる。 Examples of such a co-catalyst include a non-absorbing photobase generator (PBG) and a thermal base generator (TBG).
以上の説明したような光導波路構造体9は、活性放射線の照射という簡単な方法でコア部94のパターニングをすることができ、コア部(光回路)94のパターン形状の設計の自由度が広く、しかも寸法精度の高いコア部94が得られる。
The
また、予め導体層901、902が形成されているため、素子への配線(電気回路の形成)が容易であるとともに、素子の種類(端子の設置箇所)等に係わらずそれに適した配線が可能であり、配線回路の構成の自由度(例えば、端子の設置箇所の選択の自由度)が広く、汎用性に富む。 In addition, since the conductor layers 901 and 902 are formed in advance, wiring to the element (formation of an electric circuit) is easy, and wiring suitable for it is possible regardless of the type of element (terminal installation location). Therefore, the degree of freedom of the configuration of the wiring circuit (for example, the degree of freedom of selection of the terminal installation location) is wide and versatile.
そして、光導波路構造体9は、配線(電気回路)およびコア部(光回路)94の双方を高い配設密度で形成することができるため、光および電気の混成回路において、効率の良い回路設計が可能となるとともに、さらなる回路の集積化が可能となる。
Since the
このような光導波路構造体9は、光回路(光導波路のパターン)や電気回路の設計の幅が広く、歩留まりが良く、光伝送性能を高く維持し、信頼性、耐久性に優れ、汎用性に富むため、種々の電子部品、電子機器等に対し用いることができる。
Such an
なお、前記第1〜第4の製造方法では、いずれも、支持基板951、952、1000を除去するものとして説明したが、これらを導電性材料で構成し、除去することなく、そのまま導体層901、902として用いるようにしてもよい。
In each of the first to fourth manufacturing methods, the
また、必要に応じて、クラッド層91、92のうちのいずれか一方または双方を省略してもよい。 Moreover, you may abbreviate | omit either one or both of the cladding layers 91 and 92 as needed.
また、コア層93の形成方法も、前述した方法に限定されるものでないことは、言うまでもない。
Needless to say, the method of forming the
また、光導波路90は、図示の構成に限定されず、例えば、2つのクラッド層の間に、複数層のコア層が積層して設けられるような構成であってもよく、クラッド層とコア層とを順に積層して構成したものであってもよく、2つのクラッド層の間に1つのコア層が設けられた積層体を、複数層積層して構成したもの等であってもよい。
Further, the
また、コア部94の途中には、その光路、すなわち、コア部94の長手方向に対しほぼ45°傾斜する傾斜面(反射面)を形成してもよい。これにより、コア部94を伝播する光(伝送光)を、この傾斜面において、ほぼ90°屈曲させることができる。
In addition, an inclined surface (reflecting surface) inclined by approximately 45 ° with respect to the optical path, that is, the longitudinal direction of the
そして、この傾斜面の方向を適宜設定することにより、伝送光の光路を、コア層90内(2次元方向)のみならず、光導波路90の厚さ方向も含めた3次元方向に変更することが可能となる。
Then, by appropriately setting the direction of the inclined surface, the optical path of the transmitted light is changed not only in the core layer 90 (two-dimensional direction) but also in a three-dimensional direction including the thickness direction of the
この傾斜面は、コア部94を、例えば切断、除去(欠損)等することにより形成することができる。なお、傾斜面には、例えば多層光学薄膜や金属薄膜(例えばアルミ蒸着膜)のような反射膜あるいは反射増加膜を形成するようにしてもよい。
This inclined surface can be formed by, for example, cutting or removing (deleting) the
以上、本発明の光導波路および光導波路構造体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができ、また、任意の構成が付加されていてもよい。 As described above, the optical waveguide and the optical waveguide structure of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these, and the configuration of each part is an arbitrary one that can exhibit the same function. In addition, an arbitrary configuration may be added.
以下、本発明の具体的実施例について説明する。
なお、以下では、ヘキシルノルボルネン(CAS番号第22094−83−3番)を「HxNB」と、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(CAS番号第376634−34−3番)を「diPhNB」と、フェニルエチルノルボルネン(CAS番号第29415−09−6番)を「PENB」と、ブチルノルボルネン(CAS番号第22094−81−1番)を「BuNB」と、デシルノルボルネン(CAS番号第22094−85−5番)を「DeNB」と、ベンジルノルボルネン(CAS番号第265989−73−9番)を「BzNB」と、メチルグリシジルエーテルノルボルネン(CAS番号第3188−75−8番)を「AGENB」と、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン(CAS番号第68245−19−2番)を「TMSENB」と、トリエトキシシリルノルボルネン(CAS番号第18401−43−9番)を「TESNB」と、トリメトキシシリルノルボルネン(CAS番号第7538−46−7番)を「TMSNB」と、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(CAS番号第376609−87−9番)を「SiX」と、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[2−(5−ノルボルネン−2−イル)エチル]ジシロキサン(CAS番号第198570−39−7番)を「Si2X」と、それぞれ略すことがある。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
In the following, hexyl norbornene (CAS number 22094-83-3) is “HxNB”, diphenylmethylnorbornene methoxysilane (CAS number 376634-34-3) is “diPhNB”, phenylethyl norbornene ( CAS number 29415-09-6) is “PENB”, butylnorbornene (CAS number 22094-81-1) is “BuNB”, and decylnorbornene (CAS number 22094-85-5) is “ DeNB ", benzylnorbornene (CAS number 2665989-73-9)" BzNB ", methylglycidyl ether norbornene (CAS number 3188-75-8)" AGENB ", norbornenylethyltrimethoxy Silane (CAS No. 68245-19- No.) "TMSENB", triethoxysilyl norbornene (CAS number 18401-43-9) "TESNB", trimethoxysilyl norbornene (CAS number 7538-46-7) "TMSNB", Dimethylbis (norbornenemethoxy) silane (CAS No. 376609-87-9) is replaced with “SiX” and 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-bis [2- (5-norbornene-2- Yl) ethyl] disiloxane (CAS No. 198570-39-7) may be abbreviated as “Si 2 X”, respectively.
1.ポリマーの合成およびポリマー溶液の調製
以下に示すようにして、各ポリマーP1〜5を合成し、その溶液を調整した。
<<ポリマーP1:ブチルノルボルネン(BuNB)/メチルグリシジルエーテルノルボルネン(AGENB)コポリマーの合成およびポリマーP1溶液の調製>>
1. Synthesis of Polymer and Preparation of Polymer Solution As shown below, each polymer P1-5 was synthesized and the solution was prepared.
<< Polymer P1: Synthesis of Butyl Norbornene (BuNB) / Methyl Glycidyl Ether Norbornene (AGENB) Copolymer and Preparation of Polymer P1 Solution >>
BuNB(10.52g,0.07mol)、AGENB(5.41g,0.03mol)、および、トルエン(58.0g)を、シーラムボトルで混合し、オイルバス中80℃に加熱して混合溶液を得た。 BuNB (10.52 g, 0.07 mol), AGENB (5.41 g, 0.03 mol), and toluene (58.0 g) are mixed in a sealum bottle and heated to 80 ° C. in an oil bath to obtain a mixed solution. Got.
次いで、この溶液に、(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.69g,0.0014mol)のトルエン溶液(5g)を加えた。 Next, a toluene solution (5 g) of (η 6 -toluene) Ni (C 6 F 5 ) 2 (0.69 g, 0.0014 mol) was added to this solution.
添加後、得られた溶液を室温で4時間維持した。次いで、トルエン溶液(87.0g)を反応溶液に加え、勢いよく攪拌した反応混合物に、メタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at room temperature for 4 hours. Next, a toluene solution (87.0 g) was added to the reaction solution, and methanol was added dropwise to the vigorously stirred reaction mixture to precipitate a copolymer.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブン中、真空雰囲気で乾燥させた。乾燥後の重量は12.74gであった(収率:80%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in a vacuum atmosphere in an oven at 60 ° C. The weight after drying was 12.74 g (yield: 80%).
上記で得た共重合体の分子量を、THF溶媒でGPC法(ゲル浸透クロマトグラフィー法)により測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=320,000およびMn=130,000であった。 When the molecular weight of the copolymer obtained above was measured by GPC method (gel permeation chromatography method) with a THF solvent (in terms of polystyrene), it was Mw = 320,000 and Mn = 130,000.
共重合体の組成を、1H−NMRにより測定すると、78/22=BuNB/AGENBコポリマーであった。 The copolymer composition was determined by 1 H-NMR to be 78/22 = BuNB / AGENB copolymer.
共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5162であり、TMモードで1.5157であった。 When the refractive index of the copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5162 in the TE mode and 1.5157 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
そして、乾燥させた共重合体をトルエンに溶解して30wt%のポリマーP1溶液とした。 And the dried copolymer was melt | dissolved in toluene, and it was set as the 30 wt% polymer P1 solution.
<<ポリマーP2:ヘキシルノルボルネン(HxNB)/メチルグリシジルエーテルノルボルネン(AGENB)コポリマーの合成およびポリマーP2溶液の調製>> << Polymer P2: Synthesis of Hexyl Norbornene (HxNB) / Methyl Glycidyl Ether Norbornene (AGENB) Copolymer and Preparation of Polymer P2 Solution >>
HxNB(12.48g,0.07mol)、AGENB(5.41g,0.03mol)、および、トルエン(58.0g)を、ドライボックス内のシーラムボトルに加え、この溶液を80℃のオイルバス中で攪拌した。 HxNB (12.48 g, 0.07 mol), AGENB (5.41 g, 0.03 mol), and toluene (58.0 g) were added to the sealum bottle in the dry box and the solution was added to an 80 ° C. oil bath. Stir in.
次いで、この溶液に、(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.69g,0.0014mol)のトルエン溶液(5g)を加えた。 Next, a toluene solution (5 g) of (η 6 -toluene) Ni (C 6 F 5 ) 2 (0.69 g, 0.0014 mol) was added to this solution.
添加後、得られた混合物を室温で4時間維持した。次いで、トルエン溶液(87.0g)を反応溶液に加え、勢いよく攪拌した反応混合物に、メタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting mixture was maintained at room temperature for 4 hours. Next, a toluene solution (87.0 g) was added to the reaction solution, and methanol was added dropwise to the vigorously stirred reaction mixture to precipitate a copolymer.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで、真空で乾燥させた。乾燥後の重量は13.78gであった(収率:77%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in an oven at 60 ° C. under vacuum. The weight after drying was 13.78 g (yield: 77%).
上記で得た共重合体の分子量を、THF溶媒でGPC法により測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=150,000およびMn=76,000であった。 When the molecular weight of the copolymer obtained above was measured by the GPC method with a THF solvent (polystyrene conversion), Mw = 150,000 and Mn = 76,000.
共重合体の組成を、1H−NMRにより測定すると、79/21=HxNB/AGENBコポリマーであった。 The composition of the copolymer was determined by 1 H-NMR to be 79/21 = HxNB / AGENB copolymer.
共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5159であり、TMモードで1.5153であった。 When the refractive index of the copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5159 in the TE mode and 1.5153 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
そして、乾燥させた共重合体をトルエンに溶解して30wt%のポリマーP2溶液とした。 And the dried copolymer was melt | dissolved in toluene, and it was set as the 30 wt% polymer P2 solution.
<<ポリマーP3:デシルノルボルネン(DeNB)/メチルグリシジルエーテルノルボルネン(AGENB)コポリマーの合成およびポリマーP3溶液の調製>> << Polymer P3: Synthesis of Decyl Norbornene (DeNB) / Methyl Glycidyl Ether Norbornene (AGENB) Copolymer and Preparation of Polymer P3 Solution >>
DeNB(16.4g,0.07mol)、AGENB(5.41g,0.03mol)、および、トルエン(58.0g)を、ドライボックス内のシーラムボトルに加え、この溶液を80℃のオイルバス中で攪拌した。 DeNB (16.4 g, 0.07 mol), AGENB (5.41 g, 0.03 mol), and toluene (58.0 g) were added to the sealum bottle in the dry box, and this solution was added to an 80 ° C. oil bath. Stir in.
次いで、この溶液に、(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.69g,0.0014mol)のトルエン溶液(5g)を加えた。 Next, a toluene solution (5 g) of (η 6 -toluene) Ni (C 6 F 5 ) 2 (0.69 g, 0.0014 mol) was added to this solution.
添加後、得られた混合物を室温で4時間維持した。次いで、トルエン溶液(87.0g)を反応溶液に加え、勢いよく攪拌した反応混合物に、メタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting mixture was maintained at room temperature for 4 hours. Next, a toluene solution (87.0 g) was added to the reaction solution, and methanol was added dropwise to the vigorously stirred reaction mixture to precipitate a copolymer.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブン中、真空雰囲気で乾燥させた。乾燥後の重量は17.00gであった(収率:87%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in a vacuum atmosphere in an oven at 60 ° C. The weight after drying was 17.00 g (yield: 87%).
上記で得た共重合体の分子量を、THF溶媒でGPC法で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=45,000およびMn=26,000であった。 When the molecular weight of the copolymer obtained above was measured by a GPC method using a THF solvent (polystyrene conversion), it was Mw = 45,000 and Mn = 26,000.
共重合体の組成を、1H−NMRにより測定すると、77/23=DeNB/AGENBコポリマーであった。 The composition of the copolymer was measured by 1 H-NMR and found to be 77/23 = DeNB / AGENB copolymer.
共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmで、TEモードで1.5153であり、TMモードで1.5151であった。 When the refractive index of the copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5153 in the TE mode and 1.5151 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
そして、乾燥させた共重合体をトルエンに溶解して30wt%のポリマーP3溶液とした。 And the dried copolymer was melt | dissolved in toluene, and it was set as the 30 wt% polymer P3 solution.
<<ポリマーP4:ヘキシルノルボルネン(HxNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(diPhNB)コポリマーの合成およびポリマーP4溶液の調製>> << Polymer P4: Synthesis of Hexyl Norbornene (HxNB) / Diphenylmethyl Norbornene Methoxysilane (diPhNB) Copolymer and Preparation of Polymer P4 Solution >>
HxNB(8.94g,0.050mol)、diPhNB(16.1g,0.050mol)、1−ヘキセン(2.95g,0.035mol)、および、トルエン(142g)を秤量し、250mLのシーラムボトルに入れて、オイルバスで80℃に加熱し混合溶液を得た。 HxNB (8.94 g, 0.050 mol), diPhNB (16.1 g, 0.050 mol), 1-hexene (2.95 g, 0.035 mol), and toluene (142 g) were weighed into a 250 mL sealam bottle. And heated to 80 ° C. in an oil bath to obtain a mixed solution.
次いで、この溶液に、[Pd(PCy3)2(O2CCH3)(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(以下、「Pd1446」と略す。)(5.8×10−3g,4.0×10−6mol)、および、N,N−ジメルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(以下、「DANFABA」と略す。)(3.2×10−3g,4.0×10−6mol)を添加した。 Next, [Pd (PCy 3 ) 2 (O 2 CCH 3 ) (NCCH 3 )] tetrakis (pentafluorophenyl) borate (hereinafter abbreviated as “Pd1446”) (5.8 × 10 −3 g) was added to this solution. , 4.0 × 10 −6 mol) and N, N-dimethylanilinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate (hereinafter abbreviated as “DANFABA”) (3.2 × 10 −3 g, 4. 0 × 10 −6 mol) was added.
なお、このとき、上記ノルボルネンモノマー/Pd1446/DANFABAの比率は、モル比で25000/1/1であった。 At this time, the ratio of norbornene monomer / Pd1446 / DANFABA was 25000/1/1 in molar ratio.
混合物を80℃で7時間維持し、その後、20mLのアセトニトリルを加えてPd触媒の活性を消失させた。その後、反応混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 The mixture was maintained at 80 ° C. for 7 hours, after which 20 mL of acetonitrile was added to quench the activity of the Pd catalyst. Thereafter, when methanol was added dropwise to the reaction mixture, the copolymer was precipitated.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブン中、真空雰囲気で乾燥させた。乾燥後の重量は19.8gであった(収率:79%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in a vacuum atmosphere in an oven at 60 ° C. The weight after drying was 19.8 g (yield: 79%).
上記で得た共重合体の分子量を、THF溶媒でGPC法で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=86,000およびMn=21,000であった。 When the molecular weight of the copolymer obtained above was measured by the GPC method with a THF solvent (polystyrene conversion), it was Mw = 86,000 and Mn = 21,000.
共重合体の組成を、1H−NMRにより測定すると、46/54=HxNB/diPhNBコポリマーであった。 The copolymer composition was 46/54 = HxNB / diPhNB copolymer as measured by 1 H-NMR.
共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定すると、波長633nmで、TEモードで1.5569であり、TMモードで1.5556であった。 When the refractive index of the copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5569 in the TE mode and 1.5556 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
そして、乾燥させた共重合体をトルエンに溶解して30wt%のポリマーP4溶液とした。 And the dried copolymer was melt | dissolved in toluene, and it was set as the 30 wt% polymer P4 solution.
<<ポリマーP5:ブチルノルボルネン(BuNB)/フェニルエチルノルボルネン(PENB)コポリマーの合成およびポリマーP5溶液の調製>> << Polymer P5: Synthesis of Butylnorbornene (BuNB) / Phenylethylnorbornene (PENB) Copolymer and Preparation of Polymer P5 Solution >>
BuNB(4.78g,0.032mol)、PENB(25.22g,0.127mol)、1−ヘキセン(13.36g,0.16mol)、および、トルエン(170.0g)を、500mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで80℃に加熱し混合溶液を得た。 BuNB (4.78 g, 0.032 mol), PENB (25.22 g, 0.127 mol), 1-hexene (13.36 g, 0.16 mol), and toluene (170.0 g) were added to a 500 mL sealam bottle. And heated to 80 ° C. in an oil bath to obtain a mixed solution.
次いで、この溶液に、Pd1446(0.0092g,6.36×10−6mol)、および、DANFABA(0.020g,2.54×10−5mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で、加えた。 To this solution was then added Pd1446 (0.0092 g, 6.36 × 10 −6 mol) and DANFABA (0.020 g, 2.54 × 10 −5 mol), each in the form of a concentrated dichloromethane solution. It was.
添加後、得られた溶液を80℃で50分維持した。次いで、勢いよく攪拌された混合物に、メタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。 After the addition, the resulting solution was maintained at 80 ° C. for 50 minutes. Next, when methanol was added dropwise to the vigorously stirred mixture, a copolymer was precipitated.
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブン中、真空雰囲気で乾燥させた。乾燥後の重量は23.60gであった(収率:79%)。 The precipitated copolymer was collected by filtration and dried in a vacuum atmosphere in an oven at 60 ° C. The weight after drying was 23.60 g (yield: 79%).
上記で得た共重合体の分子量を、THF溶媒でGPC法で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=73,000およびMn=28,000であった。 When the molecular weight of the copolymer obtained above was measured by a GPC method using a THF solvent (polystyrene conversion), it was Mw = 73,000 and Mn = 28,000.
共重合体の組成を、1H−NMRにより測定すると、15/85=BuNB/PENBコポリマーであった。 The composition of the copolymer was measured by 1 H-NMR and found to be 15/85 = BuNB / PENB copolymer.
共重合体の屈折率を、プリズムカップリング法で測定すると、波長633nmで、TEモードで1.5684であり、TMモードで1.5657であった。 When the refractive index of the copolymer was measured by the prism coupling method, it was 1.5684 in the TE mode and 1.5657 in the TM mode at a wavelength of 633 nm.
そして、乾燥させた共重合体をトルエンに溶解して30wt%のポリマーP5溶液とした。
以上合成した各ポリマーを、下記表1に要約する。
And the dried copolymer was melt | dissolved in toluene, and it was set as the 30 wt% polymer P5 solution.
Each polymer synthesized above is summarized in Table 1 below.
2.ノルボルネンモノマーの合成
<<ビス(ノルボルネンメチル)アセタール(NM2X)>>
2. Synthesis of norbornene monomer << bis (norbornenemethyl) acetal (NM 2 X) >>
ディーンスタークトラップに直接連結されたフラスコ中に、ノルボルネンメタノール(100g、0.81mol)、ホルムアルデヒド(〜37%)(32.6g、0.40mol)、および、触媒適量のp−トルエンスルホン酸(0.2g)を供給して混合物を得た。 In a flask directly connected to the Dean-Stark trap, norbornenemethanol (100 g, 0.81 mol), formaldehyde (-37%) (32.6 g, 0.40 mol), and a suitable amount of p-toluenesulfonic acid (0 .2g) was fed to obtain a mixture.
そして、この混合物を、100℃で加熱した。反応が進行するにつれて、トラップ中の水の量が増加した。約3時間以内に、反応は完了し、真空蒸留によって純生成物を得た(72.8%〜70%収率)。 The mixture was then heated at 100 ° C. As the reaction progressed, the amount of water in the trap increased. Within about 3 hours, the reaction was complete and the pure product was obtained by vacuum distillation (72.8% -70% yield).
3.ワニスの調製
以下に示すようにして、各ワニスV1〜4およびV51〜65を、それぞれ調製した。
3. Preparation of varnish Each varnish V1-4 and V51-65 were prepared as follows.
<<ワニスV1の調製>>
HxNB(42.03g,0.24mol)、および、SiX(7.97g,0.026mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V1 >>
HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and SiX (7.97 g, 0.026 mol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、フェノール系酸化防止剤として、Ciba社製、IRGANOX 1076」(0.5g)、および、有機リン系酸化防止剤として、Ciba社製、IRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 CIR, IRGANOX 1076 (0.5 g) as a phenolic antioxidant, and Ciba, IRGAFOS 168 (0.125 g) as an organophosphorus antioxidant are added to the monomer solution. An antioxidant solution was obtained.
上記のポリマーP4溶液(30.0g)に、モノマー酸化防止剤溶液(3.0g)、触媒前駆体として、Pd(OAc)2(PCy3)2(4.93×10−4g,6.28×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)、および、光酸発生剤(助触媒)として、Rhodia社製、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074(2.55×10−3g,2.51×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えて、ワニスV1を得た。
このワニスV1を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
To the polymer P4 solution (30.0 g), a monomer antioxidant solution (3.0 g) and a catalyst precursor, Pd (OAc) 2 (PCy 3 ) 2 (4.93 × 10 −4 g, 6. 28 × 10 −7 mol, in 0.1 mL of methylene chloride), and a photoacid generator (co-catalyst) manufactured by Rhodia, RHODROSIL PHOTOINITIATOR 2074 (2.55 × 10 −3 g, 2.51 × 10 − 6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) was added to obtain varnish V1.
This varnish V1 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
なお、以下では、「Ciba社製、IRGANOX 1076」を「IRGANOX 1076」と、「Ciba社製、IRGAFOS 168」を「IRGAFOS 168」と、「Rhodia社製、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074」を「RHODORSIL 2074」と略す。 In the following, “Ciba, IRGANOX 1076” is “IRGANOX 1076”, “Ciba, IRGAFOS 168” is “IRGAFOS 168”, “Rhodia, RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074” is “RHODORSIL 2074”. Abbreviated.
<<ワニスV2の調製>>
HxNB(16.64g,0.093mol)、および、SiX(33.36g,0.110mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V2 >>
HxNB (16.64 g, 0.093 mol) and SiX (33.36 g, 0.110 mol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)、および、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) as a phenolic antioxidant and IRGAFOS 168 (0.125 g) as an organophosphorus antioxidant were added to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP5溶液(30.0g)に、モノマー酸化防止剤溶液(2.16g)、触媒前駆体として、Pd(OAc)2(PCy3)2(1.47×10−3g,1.88×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)、および、光酸発生剤(助触媒)として、RHODORSIL 2074(7.67×10−3g,7.54×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えて、ワニスV2を得た。
このワニスV2を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
To the polymer P5 solution (30.0 g), a monomer antioxidant solution (2.16 g) and a catalyst precursor, Pd (OAc) 2 (PCy 3 ) 2 (1.47 × 10 −3 g, 1. 88 × 10 −6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride), and RHODORSIL 2074 (7.67 × 10 −3 g, 7.54 × 10 −6 mol, methylene chloride) as a photoacid generator (promoter) In 0.1 mL) was added to obtain varnish V2.
This varnish V2 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV3の調製>>
上記のポリマーP4(5g)に、メシチレン(20g)、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.05g)、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.0125g)、および、光酸発生剤(離脱剤)として、RHODORSIL 2074(4.0×10−3g、0.1mLのメチレンクロライド中)を加えて、ワニスV3を調製した。
このワニスV3を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V3 >>
Into the above polymer P4 (5 g), mesitylene (20 g), IRGANOX 1076 (0.05 g) as a phenolic antioxidant, IRGAFOS 168 (0.0125 g) as an organic phosphorus antioxidant, and photoacid generation As an agent (release agent), RHODORSIL 2074 (4.0 × 10 −3 g, in 0.1 mL of methylene chloride) was added to prepare varnish V3.
This varnish V3 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV4の調製>>
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル(6.4g,0.02mol)、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(4.44g,0.01mol)、および、ピロメリット酸二無水物(2.18g,0.01mol)を、ジメチルアセトアミド(86.6g)に溶解させ、窒素雰囲気下、室温で2日間攪拌し反応させ、ポリイミド樹脂前駆体のワニスV4を得た。
このワニスV4を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V4 >>
2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl (6.4 g, 0.02 mol), 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride ( 4.44 g, 0.01 mol) and pyromellitic dianhydride (2.18 g, 0.01 mol) were dissolved in dimethylacetamide (86.6 g) and stirred at room temperature for 2 days in a nitrogen atmosphere. The polyimide resin precursor varnish V4 was obtained.
This varnish V4 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV51の調製>>
上記のポリマーP2溶液(30.0g)に、TMSENB(0.45g)、フェノール系酸化防止剤として、IRGAOX 1076(0.09g)、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.023g)、および、光酸発生剤として、東洋インキ製造株式会社製、TAG−372R(0.05g)を加え、マグネティックスターラーを用いた2時間の攪拌により溶解混合し、ワニスV51を得た。
このワニスV51を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V51 >>
To the above polymer P2 solution (30.0 g), TMSENB (0.45 g), as a phenolic antioxidant, IRGAOX 1076 (0.09 g), as an organophosphorus antioxidant, IRGAFOS 168 (0.023 g), And TAG-372R (0.05g) by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd. was added as a photo-acid generator, and it melted and mixed by stirring for 2 hours using the magnetic stirrer, and obtained varnish V51.
This varnish V51 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
なお、以下では、「東洋インキ製造株式会社製、TAG−372R」を「TAG−372R」と略す。 Hereinafter, “TAG-372R manufactured by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.” is abbreviated as “TAG-372R”.
<<ワニスV52の調製>>
上記のポリマーP2溶液(30.0g)に、TESNB(0.9g)、フェノール系酸化防止剤として、IRGAOX 1076(0.09g)、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.023g)、および、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(0.09g)を加え、マグネティックスターラーを用いた2時間の攪拌により溶解混合し、ワニスV52を得た。
このワニスV52を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V52 >>
In the above polymer P2 solution (30.0 g), TENSB (0.9 g), as a phenolic antioxidant, IRGAOX 1076 (0.09 g), as an organic phosphorus antioxidant, IRGAFOS 168 (0.023 g), RHODORSIL 2074 (0.09 g) was added as a photoacid generator and dissolved and mixed by stirring for 2 hours using a magnetic stirrer to obtain varnish V52.
This varnish V52 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV53の調製>>
上記のポリマーP2溶液(30.0g)に、TMSNB(0.3g)、フェノール系酸化防止剤として、IRGAOX 1076(0.09g)、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.023g)、および、光酸発生剤として、TAG−372R(0.36g)を加えて、マグネティックスターラーを用いた2時間の攪拌により溶解混合し、ワニスV53を得た。
このワニスV53を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V53 >>
In the above polymer P2 solution (30.0 g), TMSNB (0.3 g), as a phenolic antioxidant, IRGAOX 1076 (0.09 g), as an organic phosphorus antioxidant, IRGAFOS 168 (0.023 g), And TAG-372R (0.36g) was added as a photo-acid generator, and it melted and mixed by stirring for 2 hours using the magnetic stirrer, and obtained varnish V53.
This varnish V53 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV54の調製>>
上記のポリマーP2溶液(30.0g)に、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)(0.2g)、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.09g)、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.023g)、および、光酸発生剤として、TAG−372R(0.02g)を加えて、マグネティックスターラーを用いた2時間の攪拌により溶解混合し、ワニスV54を得た。
このワニスV54を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V54 >>
In the above polymer P2 solution (30.0 g), 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) (0.2 g), phenolic antioxidant, IRGANOX 1076 (0.09 g), organophosphorus antioxidant IRGAFOS 168 (0.023 g) as an agent and TAG-372R (0.02 g) as a photoacid generator were added and dissolved and mixed by stirring for 2 hours using a magnetic stirrer to obtain varnish V54. .
This varnish V54 was used after being filtered with a filter having a pore size of 0.2 μm.
<<ワニスV55の調製>>
上記のポリマーP2溶液(30.0g)に、エポキシシリコーン(信越化学工業社製、「X−22−169AS:数平均分子量1000」)(0.45g)、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.09g)、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.023g)、および、光酸発生剤として、TAG−372R(0.18g)を加えて、マグネティックスターラーを用いた2時間の攪拌により溶解混合し、ワニスV55を得た。
このワニスV55を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V55 >>
To the above-mentioned polymer P2 solution (30.0 g), epoxy silicone (“X-22-169AS: number average
This varnish V55 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV56の調製>>
上記のポリマーP3溶液(16.7g)に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.05g)、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(1.25×10−2g)、および、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(0.1g)を加えて、マグネティックスターラーを用いた2時間の攪拌により溶解混合し、ワニスV56を得た。
このワニスV56を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V56 >>
In the polymer P3 solution (16.7 g), IRGANOX 1076 (0.05 g) as a phenol-based antioxidant, IRGAFOS 168 (1.25 × 10 −2 g) as an organic phosphorus-based antioxidant, and RHODORSIL 2074 (0.1 g) was added as a photoacid generator, and dissolved and mixed by stirring for 2 hours using a magnetic stirrer to obtain varnish V56.
The varnish V56 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV57の調製>>
上記のポリマーP3溶液(16.7g)に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.05g)、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(1.25×10−2g)、および、光酸発生剤として、TAG−372R(0.1g)を加えて、マグネティックスターラーを用いた2時間の攪拌により溶解混合し、ワニスV57を得た。
このワニスV57を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V57 >>
In the above polymer P3 solution (16.7 g), IRGANOX 1076 (0.05 g) as a phenol-based antioxidant, IRGAFOS 168 (1.25 × 10 −2 g) as an organic phosphorus-based antioxidant, and TAG-372R (0.1 g) was added as a photoacid generator, and dissolved and mixed by stirring for 2 hours using a magnetic stirrer to obtain varnish V57.
This varnish V57 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV58の調製>>
上記のポリマーP3溶液(16.7g)に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.05g)、および、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(1.25×10−2g)を加えて、マグネティックスターラーを用いた2時間の攪拌により溶解混合し、ワニスV58を得た。
このワニスV58を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V58 >>
IRGANOX 1076 (0.05 g) as a phenolic antioxidant and IRGAFOS 168 (1.25 × 10 −2 g) as an organic phosphorus antioxidant to the polymer P3 solution (16.7 g). In addition, the mixture was dissolved and mixed by stirring for 2 hours using a magnetic stirrer to obtain varnish V58.
This varnish V58 was used after being filtered through a filter having a pore size of 0.2 μm.
<<ワニスV59の調製>>
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル5gと、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン10gとを、ジメチルアセトアミド85gに溶解して、ワニスV59を得た。
このワニスV59を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
<< Preparation of Varnish V59 >>
Dissolve 5 g of 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl and 10 g of 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane in 85 g of dimethylacetamide. Thus, varnish V59 was obtained.
This varnish V59 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
<<ワニスV60の調製>>
TMSENB(0.32g,1.50mmol)、および、SiX(0.16g,0.525mmol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V60 >>
TMSENB (0.32 g, 1.50 mmol) and SiX (0.16 g, 0.525 mmol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)、および、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) as a phenolic antioxidant and IRGAFOS 168 (0.125 g) as an organophosphorus antioxidant were added to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP3溶液(6.7g)に、モノマー酸化防止剤溶液(全量)、および、触媒前駆体として、[2−methallyl Pd(PCy3)2]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Pd1401)(9.37×10−4g,6.69×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えてワニスV60を得た。
このワニスV60を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
To the above polymer P3 solution (6.7 g), monomer antioxidant solution (total amount), and [2-methyllPd (PCy3) 2] tetrakis (pentafluorophenyl) borate (Pd1401) (9 .37 × 10 −4 g, 6.69 × 10 −7 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) was added to obtain varnish V60.
This varnish V60 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
そして、ガラス基板上にこのワニスV60を、ドクターブレードで塗布厚み70μmに塗布し、これをホットプレートに置いて50℃で15分間加熱し、フィルムを形成した。 And this varnish V60 was apply | coated to the application | coating thickness of 70 micrometers with the doctor blade on the glass substrate, this was set | placed on the hotplate, and it heated at 50 degreeC for 15 minutes, and formed the film.
このフィルムを用いて、ガラス転移温度と貯蔵弾性率の測定を行った。ガラス転移温度の測定結果を表3に示す。また、DMA測定結果による200℃での貯蔵弾性率は、73MPaであった。 Using this film, the glass transition temperature and the storage elastic modulus were measured. Table 3 shows the measurement results of the glass transition temperature. The storage elastic modulus at 200 ° C. according to the DMA measurement result was 73 MPa.
なお、フィルムのガラス転移温度(Tg)の測定は、TMA(セイコーインスツルメント社製 TMA/SS120C)を用いて引張りモード(昇温速度5℃/分)で行った(以下、同様である。)。
In addition, the measurement of the glass transition temperature (Tg) of a film was performed by tensile mode (
また、フィルムの貯蔵弾性率の測定は、動的粘弾性測定装置(セイコーインスツルメント社製 EXSTAR6000)を用いて行った(以下、同様である。)。 Moreover, the storage elastic modulus of the film was measured using a dynamic viscoelasticity measuring device (EXSTAR6000 manufactured by Seiko Instruments Inc.) (the same applies hereinafter).
<<ワニスV61の調製>>
HxNB(0.16g,0.897mmol)、および、SiX(0.32g,1.05mmol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V61 >>
HxNB (0.16 g, 0.897 mmol) and SiX (0.32 g, 1.05 mmol) were weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)、および、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) as a phenolic antioxidant and IRGAFOS 168 (0.125 g) as an organophosphorus antioxidant were added to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP2溶液(6.7g)に、モノマー酸化防止剤溶液(全量)、および、触媒前駆体として、Pd1446(6.0×10−4g,4.15×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えてワニスV61を得た。
このワニスV61を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
In the above polymer P2 solution (6.7 g), monomer antioxidant solution (total amount), and Pd1446 (6.0 × 10 −4 g, 4.15 × 10 −7 mol, methylene chloride) as a catalyst precursor In 0.1 mL) was added to obtain varnish V61.
This varnish V61 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
そして、ガラス基板上にこのワニスV61を、ドクターブレードで塗布厚み70μmに塗布し、これをホットプレートに置いて80℃で20分間、150℃で1時間加熱し、フィルムを形成した。 And this varnish V61 was apply | coated to the application | coating thickness of 70 micrometers with the doctor blade on the glass substrate, this was set | placed on the hotplate, and it heated at 80 degreeC for 20 minutes, and 150 degreeC for 1 hour, and formed the film.
このフィルムを用いて、ガラス転移温度と貯蔵弾性率の測定を行った。ガラス転移温度の測定結果を表3に示す。また、DMA測定結果による250℃での貯蔵弾性率は、80MPaであった。 Using this film, the glass transition temperature and the storage elastic modulus were measured. Table 3 shows the glass transition temperature measurement results. The storage elastic modulus at 250 ° C. according to the DMA measurement result was 80 MPa.
<<ワニスV62の調製>>
SiX(4.8g,0.0158mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V62 >>
SiX (4.8 g, 0.0158 mol) was weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(5g)、および、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(1.25g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (5 g) as a phenolic antioxidant and IRGAFOS 168 (1.25 g) as an organophosphorus antioxidant were added to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP1溶液(30.0g)に、モノマー酸化防止剤溶液(全量)、および、触媒前駆体として、[Pd(PCy3)2H(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Pd1147)(3.62×10−3g,3.15×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えてワニスV62を得た。
このワニスV62を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
To the polymer P1 solution (30.0 g), as a monomer antioxidant solution (total amount) and [Pd (PCy3) 2H (NCCH3)] tetrakis (pentafluorophenyl) borate (Pd1147) (3 .62 × 10 −3 g, 3.15 × 10 −6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) was added to obtain varnish V62.
This varnish V62 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
そして、ガラス基板上にこのワニスV62を、ドクターブレードで塗布厚み70μmに塗布し、これをホットプレートに置いて80℃で20分間、150℃で1時間加熱し、フィルムを形成した。 And this varnish V62 was apply | coated to the coating thickness of 70 micrometers with the doctor blade on the glass substrate, this was set | placed on the hotplate, and it heated at 80 degreeC for 20 minutes, and 150 degreeC for 1 hour, and formed the film.
このフィルムを用いて、ガラス転移温度と貯蔵弾性率の測定を行った。ガラス転移温度の測定結果を表3に示す。また、DMA測定結果による250℃での貯蔵弾性率は、67MPaであった。 Using this film, the glass transition temperature and the storage elastic modulus were measured. Table 3 shows the glass transition temperature measurement results. The storage elastic modulus at 250 ° C. according to the DMA measurement result was 67 MPa.
<<ワニスV63の調製>>
TESNB(1.0g,0.039mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V63 >>
TESNB (1.0 g, 0.039 mol) was weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(5g)、および、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(1.25g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (5 g) as a phenolic antioxidant and IRGAFOS 168 (1.25 g) as an organophosphorus antioxidant were added to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP2溶液(30.0g)に、モノマー酸化防止剤溶液(全量)、および、触媒前駆体として、[Pd(P(iPr)3)2(OCOCH3)(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Pd1206)(4.07×10−4g,3.90×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えてワニスV63を得た。
このワニスV63を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
To the above polymer P2 solution (30.0 g), monomer antioxidant solution (total amount) and [Pd (P (iPr) 3) 2 (OCOCH3) (NCCH3)] tetrakis (pentafluorophenyl) as a catalyst precursor ) Borate (Pd1206) (4.07 × 10 −4 g, 3.90 × 10 −7 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) was added to obtain varnish V63.
This varnish V63 was used after being filtered with a filter having a pore size of 0.2 μm.
そして、ガラス基板上にこのワニスV63を、ドクターブレードで塗布厚み70μmに塗布し、これをホットプレートに置いて80℃で20分間、150℃で1時間加熱し、フィルムを形成した。 And this varnish V63 was apply | coated to the coating thickness of 70 micrometers with the doctor blade on the glass substrate, this was set | placed on the hotplate, and it heated at 80 degreeC for 20 minutes, and 150 degreeC for 1 hour, and formed the film.
このフィルムを用いて、ガラス転移温度と貯蔵弾性率の測定を行った。ガラス転移温度の測定結果を表3に示す。また、DMA測定結果による250℃での貯蔵弾性率は、70MPaであった。 Using this film, the glass transition temperature and the storage elastic modulus were measured. Table 3 shows the glass transition temperature measurement results. The storage elastic modulus at 250 ° C. according to the DMA measurement result was 70 MPa.
<<ワニスV64の調製>>
Si2X(2.16g,4.67mmol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V64 >>
Si 2 X (2.16 g, 4.67 mmol) was weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)、および、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) as a phenolic antioxidant and IRGAFOS 168 (0.125 g) as an organophosphorus antioxidant were added to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP3溶液(30.0g)に、モノマー酸化防止剤溶液(全量)、および、触媒前駆体として、Pd1446(3.22×10−3g,2.23×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えてワニスV64を得た。
このワニスV64を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
In the polymer P3 solution (30.0 g), monomer antioxidant solution (total amount), and Pd1446 (3.22 × 10 −3 g, 2.23 × 10 −6 mol, methylene chloride) as a catalyst precursor Varnish V64 was obtained.
This varnish V64 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
そして、ガラス基板上にこのワニスV64を、ドクターブレードで塗布厚み70μmに塗布し、これをホットプレートに置いて80℃で20分間、150℃で1時間加熱し、フィルムを形成した。 And this varnish V64 was apply | coated to the application | coating thickness of 70 micrometers with the doctor blade on the glass substrate, this was set | placed on the hotplate, and it heated at 80 degreeC for 20 minutes, and 150 degreeC for 1 hour, and formed the film.
このフィルムを用いて、ガラス転移温度と貯蔵弾性率の測定を行った。ガラス転移温度の測定結果を表3に示す。また、DMA測定結果による200℃での貯蔵弾性率は、82MPaであった。 Using this film, the glass transition temperature and the storage elastic modulus were measured. Table 3 shows the glass transition temperature measurement results. The storage elastic modulus at 200 ° C. according to the DMA measurement result was 82 MPa.
<<ワニスV65の調製>>
ビス(ノルボルネンメチル)アセタール(NM2X)(3.00g,0.104mol)を秤量しガラス瓶にいれた。
<< Preparation of Varnish V65 >>
Bis (norbornenemethyl) acetal (NM 2 X) (3.00 g, 0.104 mol) was weighed and placed in a glass bottle.
このモノマー溶液に、フェノール系酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.5g)、および、有機リン系酸化防止剤として、IRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。 To this monomer solution, IRGANOX 1076 (0.5 g) as a phenolic antioxidant and IRGAFOS 168 (0.125 g) as an organophosphorus antioxidant were added to obtain a monomer antioxidant solution.
上記のポリマーP3溶液(30.0g)に、モノマー酸化防止剤溶液(全量)、および、触媒前駆体として、Pd1446(3.33×10−3g,2.30×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えてワニスV65を得た。
このワニスV65を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
In the polymer P3 solution (30.0 g), monomer antioxidant solution (total amount), and Pd1446 (3.33 × 10 −3 g, 2.30 × 10 −6 mol, methylene chloride) as a catalyst precursor In 0.1 mL) was added to obtain varnish V65.
This varnish V65 was used after being filtered with a 0.2 μm pore filter.
そして、ガラス基板上にこのワニスV65を、ドクターブレードで塗布厚み70μmに塗布し、これをホットプレートに置いて80℃で20分間、150℃で1時間加熱し、フィルムを形成した。 And this varnish V65 was apply | coated to the application | coating thickness of 70 micrometers with the doctor blade on the glass substrate, this was set | placed on the hotplate, and it heated at 80 degreeC for 20 minutes, and 150 degreeC for 1 hour, and formed the film.
このフィルムを用いて、ガラス転移温度と貯蔵弾性率の測定を行った。ガラス転移温度の測定結果を表3に示す。また、DMA測定結果による250℃での貯蔵弾性率は、120MPaであった。
以上調製した各ワニスの組成を、下記表2、表3に要約する。
Using this film, the glass transition temperature and the storage elastic modulus were measured. Table 3 shows the measurement results of the glass transition temperature. The storage elastic modulus at 250 ° C. according to the DMA measurement result was 120 MPa.
The compositions of the varnishes prepared above are summarized in Tables 2 and 3 below.
4.光導波路構造体の作製および評価
4−1.光導波路構造体の作製
4). Production and Evaluation of Optical Waveguide Structure 4-1. Fabrication of optical waveguide structure
以下に示すようにして、実施例1〜14および比較例の光導波路構造体を、それぞれ10個ずつ作製した。 As shown below, ten optical waveguide structures of Examples 1 to 14 and Comparative Example were produced.
(実施例1)
まず、クラッド層形成用材料としてワニスV51を、4インチ厚みのガラス基板上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。
(Example 1)
First, varnish V51 as a cladding layer forming material was poured onto a 4-inch thick glass substrate and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて50℃で15分間加熱し、これにフォトマスクなしで超高圧水銀ランプを用いてUV光を照射した(照射量:3000mJ/cm2、波長:365nm)。 Next, this was placed on a hot plate, heated at 50 ° C. for 15 minutes, and irradiated with UV light using an ultrahigh pressure mercury lamp without a photomask (irradiation amount: 3000 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm).
続いて、クリーンオーブンを用い100℃で15分間、さらに160℃で1時間硬化させて下部クラッド層を形成した。 Subsequently, the lower cladding layer was formed by curing at 100 ° C. for 15 minutes and further at 160 ° C. for 1 hour using a clean oven.
次に、コア層形成用材料としてワニスV1を、硬化させた下部クラッド層の表面に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。 Next, varnish V1 as a core layer forming material was poured onto the surface of the cured lower clad layer and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて45℃で10分間加熱し、溶剤を蒸発させ、実質的に乾燥した固体フィルムを形成した。 This was then placed on a hot plate and heated at 45 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent and form a substantially dry solid film.
このフィルムにフォトマスクを通してUV光を照射(照射量:3000mJ/cm2、波長:365nm)した後、45℃のホットプレートで30分間加熱したところ、直線状のコア部のパターンが出現した。 The film was irradiated with UV light through a photomask (irradiation amount: 3000 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm) and then heated on a hot plate at 45 ° C. for 30 minutes, and a linear core pattern appeared.
得られたサンプルをクリーンオーブン中で、85℃で30分間、さらに150℃で60分間加熱してパターニングされたワニスV1の硬化層(コア層)を得た。 The obtained sample was heated in a clean oven at 85 ° C. for 30 minutes and further at 150 ° C. for 60 minutes to obtain a patterned varnish V1 cured layer (core layer).
次に、クラッド層形成用材料としてワニスV51を用い下部クラッド層と同様の方法にて、コア層上に上部クラッド層を形成し、ガラス基板上に、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 Next, the upper clad layer is formed on the core layer in the same manner as the lower clad layer using varnish V51 as a clad layer forming material, and a linear shape having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm is formed on the glass substrate. An optical waveguide was obtained.
なお、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm(コア部の幅:50μm)、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、50μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm (the width of the core part: 50 μm), and the average thickness of the clad layers (upper and lower parts) was 50 μm.
次に、この光導波路を基板から剥離し、その両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, this optical waveguide was peeled off from the substrate, and a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to each of the both surfaces by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例2)
まず、クラッド層形成用材料としてワニスV52をシリコンウエハ基板上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。
(Example 2)
First, varnish V52 as a cladding layer forming material was poured onto a silicon wafer substrate and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて50℃で15分間加熱し、これにフォトマスクなしで超高圧水銀ランプを用いてUV光を照射した(照射量:1500mJ/cm2、波長:365nm)。 Next, this was placed on a hot plate and heated at 50 ° C. for 15 minutes, and this was irradiated with UV light using an ultrahigh pressure mercury lamp without a photomask (irradiation amount: 1500 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm).
その後、さらにクリーンオーブンを用い、150℃で1時間加熱し、下部クラッド層を作成した。 Then, it further heated at 150 degreeC for 1 hour using clean oven, and created the lower clad layer.
次に、下部クラッド層の上に、コア層形成用材料としてポリイミド前駆体のワニスV4をバーコーターで塗布し、オーブンを用い、窒素雰囲気下にて、320℃で1時間加熱し、コア層とした。 Next, a varnish V4 of a polyimide precursor is applied as a core layer forming material on the lower clad layer with a bar coater, and heated at 320 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere using an oven. did.
次に、前記コア層上に、膜厚0.3μmのアルミニウム層を蒸着し、マスク層を形成した。さらに、前記アルミニウム層上に、ポジ型フォトレジスト(ジアゾナフトキノン−ノボラック樹脂系、東京応化製、商品名OFPR−800)を、スピンコート法により塗布した後、約95℃でプリベークを行った。 Next, an aluminum layer having a thickness of 0.3 μm was vapor-deposited on the core layer to form a mask layer. Further, a positive photoresist (diazonaphthoquinone-novolak resin system, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., trade name OFPR-800) was applied on the aluminum layer by spin coating, and prebaked at about 95 ° C.
次に、直線光導波路パターン形成用のフォトマスク(Ti)を配置し、超高圧水銀ランプを用いて、紫外線を照射した後、ポジ型レジスト用現像液(TMAH:テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、東京応化製、商品名NMD−3)を用いて現像した。 Next, a photomask (Ti) for forming a linear optical waveguide pattern is arranged, irradiated with ultraviolet rays using an ultrahigh pressure mercury lamp, and then developed as a positive resist developer (TMAH: tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, Tokyo, Japan). Development was performed using a product name of NMD-3).
その後、135℃でポストベークを行った。次に、アルミニウム層のウエットエッチングを行い、レジストパターンをアルミニウム層に転写した。 Thereafter, post-baking was performed at 135 ° C. Next, the aluminum layer was wet etched to transfer the resist pattern to the aluminum layer.
更に、パターニングされたアルミニウム層をマスクとして、コア層をドライエッチングにより加工した。 Further, the core layer was processed by dry etching using the patterned aluminum layer as a mask.
次に、アルミニウム層をエッチング液で除去することで、直線状のコア部を形成した。
なお、コア部は、幅:50μm、高さ(平均厚さ):50μmとした。
Next, the linear core part was formed by removing an aluminum layer with an etching liquid.
The core part had a width of 50 μm and a height (average thickness) of 50 μm.
次に、得られたコア部の上から、クラッド層形成用材料としてワニスV52を注ぎ、下部クラッド層と同様の方法で、上部クラッド層を作成し、シリコンウェハ基板上に幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 Next, varnish V52 is poured as a clad layer forming material from above the obtained core part, and an upper clad layer is prepared in the same manner as the lower clad layer. A linear optical waveguide having a length of 10 cm was obtained.
なお、得られた光導波路において、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、50μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the cladding layers (upper and lower parts) was 50 μm.
次に、この光導波路を基板から剥離し、その両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, this optical waveguide was peeled off from the substrate, and a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to each of the both surfaces by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例3)
まず、離型処理したガラス基板上に、クラッド層形成用材料としてワニスV53を注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。
(Example 3)
First, varnish V53 as a cladding layer forming material was poured onto a glass substrate that had been subjected to a mold release treatment, and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて50℃で15分間加熱し、これにフォトマスクなしで超高圧水銀ランプを用いてUV光を照射した(照射量:2500mJ/cm2、波長:365nm)。 Next, this was placed on a hot plate and heated at 50 ° C. for 15 minutes, and this was irradiated with UV light using an ultrahigh pressure mercury lamp without a photomask (irradiation amount: 2500 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm).
その後、さらにクリーンオーブンを用い、150℃で1時間加熱し、下部クラッド層を作成した。 Then, it further heated at 150 degreeC for 1 hour using clean oven, and created the lower clad layer.
その上に、コア層形成用材料として、前記クラッド層形成用材料よりも屈折率の高いUV硬化型エポキシ樹脂(NTT−AT製E3135)をスピンコートした後、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィーにより、直接、直線状のコア部をパターニングした。
なお、コア部は、幅:35μm、高さ(平均厚さ):35μmとした。
On top of that, as a core layer forming material, a UV curable epoxy resin (E3135 manufactured by NTT-AT) having a higher refractive index than that of the cladding layer forming material was spin-coated, and then by photolithography using a photomask, The linear core part was directly patterned.
The core part had a width of 35 μm and a height (average thickness) of 35 μm.
その後、クラッド層形成用材料として下部クラッド層を形成したものと同じワニスV53を用いて、下部クラッド層と同様の方法にて上部クラッド層を形成し、ガラス基板上に幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 Thereafter, using the same varnish V53 as that for forming the lower clad layer as the clad layer forming material, an upper clad layer is formed in the same manner as the lower clad layer, and a width of 0.5 cm and a length are formed on the glass substrate. A 10 cm linear optical waveguide was obtained.
なお、得られた光導波路において、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、35μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the cladding layers (upper part and lower part) was 35 μm.
次に、この光導波路を基板から剥離し、その両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, this optical waveguide was peeled off from the substrate, and a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to each of the both surfaces by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例4)
まず、平均厚さ18μmの銅箔の疎化面に、クラッド層形成用材料としてワニスV54を注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。
(Example 4)
First, varnish V54 was poured as a clad layer forming material on the roughened surface of a copper foil having an average thickness of 18 μm and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて50℃で15分間加熱乾燥した後、これにフォトマスクなしで超高圧水銀ランプを用いてUV光を照射(照射量:3000mJ/cm2、波長:365nm)して銅箔付き下部クラッド層を形成した。また、同様の材料、方法により銅箔付き上部クラッド層も準備した。 Next, this was placed on a hot plate and heated and dried at 50 ° C. for 15 minutes, and then irradiated with UV light using an ultrahigh pressure mercury lamp without a photomask (irradiation amount: 3000 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm). Thus, a lower clad layer with copper foil was formed. Moreover, the upper clad layer with a copper foil was also prepared by the same material and method.
一方、コア層形成用材料として、ろ過したワニスV2を、石英ガラス基板の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定の厚さに広げた。 On the other hand, the filtered varnish V2 as a core layer forming material was poured onto a quartz glass substrate and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて45℃で10分間加熱し、溶剤を蒸発させ、実質的に乾燥した固体フィルムを形成した。 This was then placed on a hot plate and heated at 45 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent and form a substantially dry solid film.
このフィルムにフォトマスクを通してUV光を照射(照射量:3000mJ/cm2、波長:365nm)した後、45℃のホットプレートで30分間加熱したところ、直線状のコア部のパターンが出現した。 The film was irradiated with UV light through a photomask (irradiation amount: 3000 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm) and then heated on a hot plate at 45 ° C. for 30 minutes, and a linear core pattern appeared.
得られたサンプルをクリーンオーブン中で85℃で30分間、さらに150℃で60分間加熱してパターニングされたワニスV2の硬化層(フィルム)を得た。 The obtained sample was heated in a clean oven at 85 ° C. for 30 minutes and further at 150 ° C. for 60 minutes to obtain a patterned varnish V2 cured layer (film).
このフィルムを水中で石英ガラス基板から剥離し、十分な水で洗浄し、45℃で1時間、オーブンで乾燥させて、単体のコア層を得た。 The film was peeled from the quartz glass substrate in water, washed with sufficient water, and dried in an oven at 45 ° C. for 1 hour to obtain a single core layer.
このコア層を前記の上下のクラッド層の間に挟み、電熱プレスを用い、10MPaの圧力を掛けながらで150℃で1時間加熱して、両面に銅層(導体層)を有する幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路構造体を得た。 The core layer is sandwiched between the upper and lower clad layers and heated at 150 ° C. for 1 hour while applying a pressure of 10 MPa using an electrothermal press to have a copper layer (conductor layer) on both sides of 0.5 cm in width. A linear optical waveguide structure having a length of 10 cm was obtained.
なお、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、35μm(コア部の幅:35μm)であり、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、35μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 35 μm (the width of the core portion: 35 μm), and the average thickness of the clad layers (upper and lower portions) was 35 μm.
(実施例5)
まず、離型処理したPETフィルム基板上に、クラッド層形成用材料としてワニスV55を注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。
(Example 5)
First, varnish V55 as a clad layer forming material was poured onto a PET film substrate that had been subjected to a mold release treatment, and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて50℃で15分間加熱乾燥した後、これにフォトマスクなしで超高圧水銀ランプを用いてUV光を照射(照射量:2000mJ/cm2、波長:365nm)した後、PETフィルムから剥離して単体の下部クラッド層を形成した。また、同様の材料、方法により単体の上部クラッド層も準備した。 Next, after placing this on a hot plate and heating and drying at 50 ° C. for 15 minutes, this was irradiated with UV light using an ultrahigh pressure mercury lamp without a photomask (irradiation amount: 2000 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm). After that, it was peeled off from the PET film to form a single lower clad layer. A single upper clad layer was also prepared using the same material and method.
一方、コア層形成用材料として、ろ過したワニスV3を、石英ガラス基板の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定の厚さに広げた。 On the other hand, filtered varnish V3 as a core layer forming material was poured onto a quartz glass substrate and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて45℃で10分間加熱し、溶剤を蒸発させ、実質的に乾燥した固体フィルムを形成した。 This was then placed on a hot plate and heated at 45 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent and form a substantially dry solid film.
このフィルムにフォトマスクを通してUV光を照射(照射量:3000mJ/cm2、波長:365nm)した後、85℃のクリーンオーブンで30分間加熱したところ、直線状のコア部のパターンが出現した。 This film was irradiated with UV light through a photomask (irradiation amount: 3000 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm) and then heated in a clean oven at 85 ° C. for 30 minutes, and a linear core pattern appeared.
さらに160℃で2時間加熱してパターニングされたワニスV3の硬化層(フィルム)を得た。 Furthermore, the cured layer (film) of the varnish V3 patterned by heating at 160 degreeC for 2 hours was obtained.
このフィルムを水中で石英ガラス基板から剥離し、十分な水で洗浄し、45℃で1時間、オーブンで乾燥させて、単体のコア層を得た。 The film was peeled from the quartz glass substrate in water, washed with sufficient water, and dried in an oven at 45 ° C. for 1 hour to obtain a single core layer.
このコア層を、前記の上下のクラッド層の間に挟み、電熱プレスを用い、6MPaの圧力を掛けながらで150℃で1時間加熱して、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 The core layer is sandwiched between the upper and lower clad layers and heated at 150 ° C. for 1 hour while applying a pressure of 6 MPa using an electrothermal press, and a linear light beam having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm. A waveguide was obtained.
なお、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm(コア部の幅:50μm)、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、50μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm (the width of the core part: 50 μm), and the average thickness of the clad layers (upper and lower parts) was 50 μm.
次に、この光導波路の両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to both surfaces of the optical waveguide by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例6)
クラッド層形成用材料として、ワニスV56を使用した以外は、前記実施例5と同様にして、光導波路構造体を得た。
(Example 6)
An optical waveguide structure was obtained in the same manner as in Example 5 except that varnish V56 was used as the cladding layer forming material.
(実施例7)
クラッド層形成用材料として、ワニスV57を、コア層形成用材料として、ワニスV2を使用した以外は、前記実施例1と同様にして、光導波路構造体を得た。
(Example 7)
An optical waveguide structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that varnish V57 was used as the cladding layer forming material and varnish V2 was used as the core layer forming material.
(実施例8)
まず、離型処理したPETフィルム基板上に、クラッド層形成用材料としてワニスV58を注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。
(Example 8)
First, varnish V58 was poured as a clad layer forming material onto a release-treated PET film substrate and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて50℃で15分間加熱乾燥した後、PETフィルムから剥離して単体の下部クラッド層を形成した。また、同様の材料、方法により単体の上部クラッド層も準備した。 Next, this was placed on a hot plate, heated and dried at 50 ° C. for 15 minutes, and then peeled off from the PET film to form a single lower cladding layer. A single upper clad layer was also prepared using the same material and method.
一方、コア層形成用材料として、ろ過したワニスV3を、石英ガラス基板の上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定の厚さに広げた。 On the other hand, filtered varnish V3 as a core layer forming material was poured onto a quartz glass substrate and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて45℃で10分間加熱し、溶剤を蒸発させ、実質的に乾燥した固体フィルムを形成した。 This was then placed on a hot plate and heated at 45 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent and form a substantially dry solid film.
このフィルムにフォトマスクを通してUV光を照射(照射量:3000mJ/cm2、波長:365nm)した後、85℃のクリーンオーブンで30分間加熱したところ、直線状のコア部のパターンが出現した。 This film was irradiated with UV light through a photomask (irradiation amount: 3000 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm) and then heated in a clean oven at 85 ° C. for 30 minutes, and a linear core pattern appeared.
さらに160℃で2時間加熱してパターニングされたワニスV3の硬化層(フィルム)を得た。 Furthermore, the cured layer (film) of the varnish V3 patterned by heating at 160 degreeC for 2 hours was obtained.
このフィルムを水中で石英ガラス基板から剥離し、十分な水で洗浄し、45℃で1時間、オーブンで乾燥させて、単体のコア層を得た。 The film was peeled from the quartz glass substrate in water, washed with sufficient water, and dried in an oven at 45 ° C. for 1 hour to obtain a single core layer.
このコア層を、前記の上下のクラッド層の間に挟み、電熱プレスを用い、3MPaの圧力を掛けながらで150℃で1時間加熱して、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 The core layer is sandwiched between the upper and lower clad layers, and heated at 150 ° C. for 1 hour while applying a pressure of 3 MPa using an electrothermal press, and a linear light beam having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm. A waveguide was obtained.
なお、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm(コア部の幅:50μm)、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、50μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm (the width of the core part: 50 μm), and the average thickness of the clad layers (upper and lower parts) was 50 μm.
次に、この光導波路の両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to both surfaces of the optical waveguide by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例9)
クラッド層形成用材料として、ワニスV60を使用した以外は、前記実施例4と同様にして、光導波路構造体を得た。
Example 9
An optical waveguide structure was obtained in the same manner as in Example 4 except that varnish V60 was used as the cladding layer forming material.
(実施例10)
クラッド層形成用材料として、ワニスV61を使用した以外は、前記実施例4と同様にして、光導波路構造体を得た。
(Example 10)
An optical waveguide structure was obtained in the same manner as in Example 4 except that varnish V61 was used as the cladding layer forming material.
(実施例11)
まず、クラッド層形成用材料としてワニスV62を、4インチ厚みのガラス基板上に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。
(Example 11)
First, varnish V62 as a cladding layer forming material was poured onto a 4-inch thick glass substrate and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて50℃で15分間加熱し、80℃で20分間、その後150℃で1時間硬化させ、下部クラッド層を形成した。 Next, this was placed on a hot plate, heated at 50 ° C. for 15 minutes, cured at 80 ° C. for 20 minutes, and then at 150 ° C. for 1 hour to form a lower cladding layer.
次に、コア層形成用材料としてワニスV3を、硬化させた下部クラッド層の表面に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。 Next, varnish V3 as a core layer forming material was poured onto the surface of the cured lower cladding layer and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
その後、このコーティングされたガラス基板をホットプレートを用いて、45℃で10分間加熱し、実質的に乾燥した固体フィルムを形成した。 Thereafter, the coated glass substrate was heated at 45 ° C. for 10 minutes using a hot plate to form a substantially dry solid film.
次に、ワニスV3から形成した固体フィルムに、フォトマスクを通してUV光(波長:365nm)を照射し(照射量:3000mJ/cm2)、室温で30分間熟成させ、次に85℃で30分間加熱し、さらに150℃で60分間加熱し、コア層を得た。 Next, the solid film formed from varnish V3 is irradiated with UV light (wavelength: 365 nm) through a photomask (irradiation amount: 3000 mJ / cm 2 ), aged at room temperature for 30 minutes, and then heated at 85 ° C. for 30 minutes. Then, it was further heated at 150 ° C. for 60 minutes to obtain a core layer.
なお、コア部のパターンは、85℃で30分間加熱した時点で目視で確認することができた。 In addition, the pattern of the core part was able to be confirmed visually when heated at 85 ° C. for 30 minutes.
次に、クラッド層形成用材料として、ワニスV61をワニスV3から形成された硬化層の表面に注ぎ、スピンコーターで実質的に一定厚さに広げた。 Next, as a cladding layer forming material, varnish V61 was poured onto the surface of the hardened layer formed from varnish V3 and spread to a substantially constant thickness with a spin coater.
このコーティングされたガラス基板をホットプレートに置いて50℃で15分間加熱し、続いて、80℃で20分間、その後150℃で1時間硬化させ、上部クラッド層を形成し、ガラス基板上に、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 This coated glass substrate is placed on a hot plate and heated at 50 ° C. for 15 minutes, followed by curing at 80 ° C. for 20 minutes and then at 150 ° C. for 1 hour to form an upper cladding layer on the glass substrate. A linear optical waveguide having a width of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
なお、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、35μm(コア部の幅:35μm)、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、35μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 35 μm (the width of the core part: 35 μm), and the average thickness of the clad layers (upper and lower) was 35 μm.
次に、この光導波路を基板から剥離し、その両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, this optical waveguide was peeled off from the substrate, and a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to each of the both surfaces by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
(実施例12)
クラッド層形成用材料として、ワニスV63を使用した以外は、前記実施例11と同様にして、光導波路構造体を得た。
Example 12
An optical waveguide structure was obtained in the same manner as in Example 11 except that varnish V63 was used as the cladding layer forming material.
(実施例13)
クラッド層形成用材料として、ワニスV64を、コア層形成用材料として、ワニスV1使用し、コア層を形成する際に、UV光照射後、85℃×30分の加熱に先立って、45℃×30分の加熱を行った以外は、前記実施例11と同様にして、光導波路構造体を得た。
(Example 13)
When forming the core layer using varnish V64 as the cladding layer forming material and varnish V1 as the core layer forming material, 45 ° C × 30 minutes prior to heating at 85 ° C. × 30 minutes after UV light irradiation. An optical waveguide structure was obtained in the same manner as in Example 11 except that heating was performed for 30 minutes.
(実施例14)
クラッド層形成用材料として、ワニスV65を使用した以外は、前記実施例4と同様にして、光導波路構造体を得た。
(Example 14)
An optical waveguide structure was obtained in the same manner as in Example 4 except that varnish V65 was used as the cladding layer forming material.
(比較例)
まず、クラッド層形成用材料としてワニスV59を、シリコンウエハ上にスピンコーターにより実質的に均一な厚みに塗布した後、窒素オーブン中にて、350℃で1時間加熱を行うことにより、下部クラッド層を形成した。
(Comparative example)
First, varnish V59 as a cladding layer forming material was applied on a silicon wafer with a spin coater to a substantially uniform thickness, and then heated in a nitrogen oven at 350 ° C. for 1 hour, thereby forming a lower cladding layer. Formed.
次に、コア層形成用材料としてワニスV1を、下部クラッド層の表面に注ぎ、ドクターブレードで実質的に一定厚さに広げた。 Next, varnish V1 as a core layer forming material was poured onto the surface of the lower cladding layer and spread to a substantially constant thickness with a doctor blade.
次に、これをホットプレートに置いて45℃で10分間加熱し、溶剤を蒸発させ、実質的に乾燥した固体フィルムを形成した。 This was then placed on a hot plate and heated at 45 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent and form a substantially dry solid film.
このフィルムにフォトマスクを通してUV光を照射(照射量:3000mJ/cm2、波長:365nm)した後、45℃のホットプレートで30分間加熱したところ、直線状のコア部のパターンが出現した。 The film was irradiated with UV light through a photomask (irradiation amount: 3000 mJ / cm 2 , wavelength: 365 nm) and then heated on a hot plate at 45 ° C. for 30 minutes, and a linear core pattern appeared.
得られたサンプルをクリーンオーブン中で、85℃で30分間、さらに150℃で60分間加熱してパターニングされたワニスV1の硬化層(コア層)を得た。 The obtained sample was heated in a clean oven at 85 ° C. for 30 minutes and further at 150 ° C. for 60 minutes to obtain a patterned varnish V1 cured layer (core layer).
次に、クラッド層形成用材料として、下部クラッド層の用いたものと同じワニスを用い、下部クラッド層と同様の方法にて、コア層上に上部クラッド層を形成し、ガラス基板上に、幅0.5cm、長さ10cmの直線状の光導波路を得た。 Next, as the cladding layer forming material, the same varnish as that used for the lower cladding layer is used, and the upper cladding layer is formed on the core layer in the same manner as the lower cladding layer. A linear optical waveguide having a length of 0.5 cm and a length of 10 cm was obtained.
なお、得られた光導波路において、コア層の平均厚さは、50μm(コア部の幅:50μm)、クラッド層(上部および下部)の平均厚さは、50μmであった。 In the obtained optical waveguide, the average thickness of the core layer was 50 μm (the width of the core part: 50 μm), and the average thickness of the clad layers (upper and lower parts) was 50 μm.
次に、この光導波路を基板から剥離し、その両面に、それぞれ、ロールラミネート法により、平均厚さ45μmの銅層(導体層)を接合して、光導波路構造体を作製した。 Next, this optical waveguide was peeled off from the substrate, and a copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm was bonded to each of the both surfaces by a roll laminating method to produce an optical waveguide structure.
4−2.評価
4−2−1.光伝播損失の測定
4-2. Evaluation 4-2-1. Measurement of light propagation loss
各実施例および比較例の光導波路構造体に対して、それぞれ、光伝播損失を「カットバック法」を使用して測定した。 For each of the optical waveguide structures of Examples and Comparative Examples, the light propagation loss was measured using the “cutback method”.
これは、レーザダイオードから発生させた光を、光ファイバーを通して、コア部の一端から入力し、他端からの出力を測定し、コア部の長さを数段階の長さにカットして、各長さについて光出力を測定することにより行った。
各長さのコア部での総光損失は、下記式で表される。
This is because the light generated from the laser diode is input from one end of the core part through the optical fiber, the output from the other end is measured, and the length of the core part is cut into several lengths. This was done by measuring the light output.
The total optical loss in each length of the core part is expressed by the following formula.
総光損失(dB) = −10log(Pn/Po)
式中、Pnは、P1、P2、…Pnの各長さのコア部の他端での測定された出力であり、Poは、光ファイバーをコア部の一端に結合する前の光ファイバーの端部における光源の測定出力である。
Total optical loss (dB) = -10 log (Pn / Po)
Where Pn is the measured output at the other end of each of the cores of length P1, P2,... Pn, and Po is at the end of the optical fiber before coupling the optical fiber to one end of the core. This is the measurement output of the light source.
次に、総光損失は、図14(チャート1)のようにプロットされる。このデータの回帰直線は、下記式によって表わされる。 Next, the total optical loss is plotted as shown in FIG. 14 (Chart 1). The regression line of this data is expressed by the following equation.
y=mx+b
式中、mは、光伝播損失を示し、bは、結合損失(coupling loss)を示す。
y = mx + b
In the formula, m represents a light propagation loss, and b represents a coupling loss.
なお、実施例2では、波長1300nmの光を用い、その他では、波長850nmの光を用いた。 In Example 2, light having a wavelength of 1300 nm was used. In other cases, light having a wavelength of 850 nm was used.
4−2−2.密着性試験
各実施例および比較例の光導波路構造体に対して、それぞれ、コア層とクラッド層との密着性試験を行った。
4-2-2. Adhesion test Adhesion tests between the core layer and the clad layer were performed on the optical waveguide structures of the examples and comparative examples.
これは、コア層からクラッド層を90°上方に引き剥がすピール試験により行った。
光伝播損失の測定および密着性試験の結果を、それぞれ、下記表4に示す。
This was performed by a peel test in which the clad layer was peeled upward 90 ° from the core layer.
The results of measurement of light propagation loss and adhesion test are shown in Table 4 below.
なお、表中の各数値は、それぞれ、5個の平均値を示す。
表4からも明らかなように、各実施例の光導波路構造体は、いずれも、光伝播損失が小さく、光伝送性能が高いものであり、また、コア層とクラッド層との密着力が高いものであった。
In addition, each numerical value in a table | surface shows an average value of 5 each.
As is clear from Table 4, each of the optical waveguide structures of each example has a small light propagation loss, high optical transmission performance, and high adhesion between the core layer and the cladding layer. It was a thing.
これに対して、比較例の光導波路構造体は、光伝播損失が大きく、かつ、コア層とクラッド層との密着力が低く、特性に劣るものであった。これは、コア層とクラッド層との界面における密着が悪く、一部において剥離が生じていることが原因となり、光伝搬損失も大きくなったものと考えられる。 On the other hand, the optical waveguide structure of the comparative example has a large light propagation loss and a low adhesion force between the core layer and the cladding layer, and is inferior in characteristics. This is probably because the adhesion at the interface between the core layer and the clad layer is poor and peeling occurs in part, and the light propagation loss is also increased.
また、各実施例および比較例の光導波路構造体を、高湿度環境(60℃、90%RH、2000時間)に曝した後、前記と同様にして光伝播損失の測定を行った。その結果、各実施例の光導波路構造体は、いずれも、高湿度環境に曝す前とほぼ変化が認められなかった。これに対して、比較例の光導波路構造体では、顕著な光伝播損失の増大が認められた。 Further, after the optical waveguide structures of the examples and comparative examples were exposed to a high humidity environment (60 ° C., 90% RH, 2000 hours), the light propagation loss was measured in the same manner as described above. As a result, almost no change was observed in the optical waveguide structures of each Example before exposure to a high humidity environment. On the other hand, in the optical waveguide structure of the comparative example, a significant increase in light propagation loss was observed.
さらに、各実施例および比較例で作製した光導波路構造体(高湿度環境に曝す前のもの)の導体層を、それぞれ、パターニングして配線を形成し、所定の箇所に、発光素子および受光素子を実装して、複合装置を作製した。 Furthermore, the conductor layers of the optical waveguide structures (before exposure to a high humidity environment) produced in each example and comparative example are patterned to form wirings, and light emitting elements and light receiving elements are formed at predetermined locations. Was mounted to produce a composite device.
そして、これらの複合装置を動作させたところ、各実施例の光導波路構造体を用いた複合装置は、いずれも、比較例の光導波路構造体を用いた複合装置に対して、より高速での動作が可能なことが確認された。 When these composite devices were operated, the composite devices using the optical waveguide structures of the respective examples were faster than the composite devices using the optical waveguide structures of the comparative examples. It was confirmed that operation was possible.
9 光導波路構造体
90 光導波路
91、92 クラッド層
93 コア層
94 コア部
95 クラッド部
901、902 導体層
900 コア層形成用材料
910 層
915 ポリマー
920 添加剤
925 照射領域
930 活性放射線
935 マスク
9351 開口
940 未照射領域
951、952 支持基板
1000 支持基板
1110 第1の層
1120 第2の層
1130 第3の層
2000 積層体
DESCRIPTION OF
Claims (50)
該コア層の少なくとも一方の面に接触して設けられ、前記コア部より屈折率の低いクラッド層とを有する光導波路であって、
前記クラッド層は、ノルボルネン系ポリマーを主材料として構成されていることを特徴とする光導波路。 A core layer comprising a core portion and a cladding portion having a lower refractive index than the core portion;
An optical waveguide provided in contact with at least one surface of the core layer and having a cladding layer having a refractive index lower than that of the core portion,
The optical waveguide, wherein the clad layer is composed of a norbornene-based polymer as a main material.
[式中、Rは、炭素数1〜10のアルキル基を表し、aは、0〜3の整数を表し、bは、1〜3の整数を表し、p/qが20以下である。] The optical waveguide according to any one of claims 1 to 4, wherein the norbornene-based polymer is mainly one represented by the following chemical formula (1).
[Wherein R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a represents an integer of 0 to 3, b represents an integer of 1 to 3, and p / q is 20 or less. ]
その後、前記層に対して前記活性放射線を選択的に照射することにより、前記活性放射線が照射された照射領域において、前記第1の物質を活性化させるとともに、前記第2の物質の活性化温度を変化させ、
次いで、前記層に対して加熱処理を施すことにより、前記第2の物質または活性化温度が変化した前記第2の物質のいずれか活性化温度の低い方を活性化させ、前記照射領域または前記活性放射線の未照射領域のいずれかにおいて前記モノマーを反応させて、前記照射領域と前記未照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部として得られたものである請求項1ないし7のいずれかに記載の光導波路。 The core layer may initiate a reaction of the monomer with a polymer, a monomer that is compatible with the polymer and has a refractive index different from that of the polymer, and a first substance that is activated by irradiation with actinic radiation. Forming a layer containing a second substance, the second substance having an activation temperature changed by the action of the activated first substance;
Thereafter, the first substance is activated in the irradiation region irradiated with the actinic radiation by selectively irradiating the layer with the actinic radiation, and the activation temperature of the second substance. Change
Next, by performing heat treatment on the layer, the lower one of the second substance or the second substance whose activation temperature has changed is activated, and the irradiation region or the Either one of the irradiated region and the unirradiated region is caused by reacting the monomer in any one of the unirradiated regions of actinic radiation to generate a refractive index difference between the irradiated region and the unirradiated region. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is obtained as the core portion and the other as the cladding portion.
(E(R)3)2Pd(Q)2 ・・・ (Ia)
[式中、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表す。] The optical waveguide according to claim 11, wherein the second substance includes a compound represented by the following formula Ia.
(E (R) 3 ) 2 Pd (Q) 2 ... (Ia)
[Wherein E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15; E represents an element selected from Group 15 of the periodic table; and R represents a hydrogen atom (or One of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate. ]
[(E(R)3)aPd(Q)(LB)b]p[WCA]r ・・・ (Ib)
[式中、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表し、LBは、ルイス塩基を表し、WCAは、弱配位アニオンを表し、aは、1〜3の整数を表し、bは、0〜2の整数を表し、aとbとの合計は、1〜3であり、pおよびrは、パラジウムカチオンと弱配位アニオンとの電荷のバランスをとる数を表す。] The optical waveguide according to claim 11, wherein the second substance includes a compound represented by the following formula Ib.
[(E (R) 3 ) a Pd (Q) (LB) b ] p [WCA] r (Ib)
[Wherein E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of Group 15; E represents an element selected from Group 15 of the periodic table; and R represents a hydrogen atom (or One of its isotopes) or a moiety containing a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate, LB represents a Lewis base, WCA Represents a weakly coordinating anion, a represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, the sum of a and b is 1 to 3, p and r are This represents the number that balances the charge between the palladium cation and the weakly coordinated anion. ]
その後、前記層に対して前記活性放射線を選択的に照射することにより、前記活性放射線が照射された照射領域において、前記物質を活性化させ、前記ポリマーの前記離脱性基を離脱させて、当該照射領域と前記活性放射線の非照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記非照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部として得られたものである請求項1ないし7のいずれかに記載の光導波路。 The core layer includes a substance that is activated by irradiation with actinic radiation, a main chain and a branch that is branched from the main chain, and at least part of the molecular structure can be detached from the main chain by the action of the activated substance. Forming a layer containing a polymer having a functional group,
Thereafter, by selectively irradiating the layer with the actinic radiation, the substance is activated in the irradiation region irradiated with the actinic radiation, and the leaving group of the polymer is released, By producing a refractive index difference between the irradiation region and the non-irradiation region of the active radiation, either the irradiation region or the non-irradiation region was obtained as the core portion, and the other was obtained as the cladding portion. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is one.
前記コア部と前記クラッド部とは、前記主鎖に結合した状態の前記離脱性基の数が異なること、および、前記ノルボルネン系ポリマーと異なる屈折率を有するノルボルネン系モノマーの反応物の含有量が異なることにより、それらの屈折率が異なっている請求項37ないし41のいずれかに記載の光導波路。 The norbornene-based polymer has a leaving group that is branched from a main chain and the main chain, and at least a part of the molecular structure can be removed from the main chain,
The core part and the clad part are different in the number of leaving groups bonded to the main chain, and the content of a reaction product of a norbornene monomer having a refractive index different from that of the norbornene polymer. The optical waveguide according to any one of claims 37 to 41, wherein the refractive indexes thereof are different due to being different.
前記第1のノルボルネン系材料と第2のノルボルネン系材料とは、前記主鎖に結合した状態の前記離脱性基の数が異なることにより、それらの屈折率が異なっている請求項36に記載の光導波路。 The core layer is mainly composed of a norbornene-based polymer having a main chain and a main chain branched from the main chain, and having a leaving group capable of leaving at least a part of the molecular structure from the main chain,
37. The refractive index of the first norbornene-based material and the second norbornene-based material are different from each other in that the number of the leaving groups bonded to the main chain is different. Optical waveguide.
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