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JP4438369B2 - Radiation curable composition, optical waveguide and method for forming the same - Google Patents

Radiation curable composition, optical waveguide and method for forming the same Download PDF

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JP4438369B2 JP2003345362A JP2003345362A JP4438369B2 JP 4438369 B2 JP4438369 B2 JP 4438369B2 JP 2003345362 A JP2003345362 A JP 2003345362A JP 2003345362 A JP2003345362 A JP 2003345362A JP 4438369 B2 JP4438369 B2 JP 4438369B2
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Description

本発明は、光通信分野、光情報処理分野等に用いられる光回路を作成するための放射線硬化型組成物、それを用いた光導波路、及び該光導波路の形成方法に関する。   The present invention relates to a radiation curable composition for producing an optical circuit used in the fields of optical communication, optical information processing, and the like, an optical waveguide using the composition, and a method for forming the optical waveguide.

マルチメディア時代を迎え、光通信システムやコンピュータにおける情報処理の大容量化および高速化の要求から、光を伝送媒体とする伝送システムが、公衆通信網、LAN(ローカルエリアネットワーク)、FA(ファクトリーオートメーション)、コンピュータ間のインターコネクト、家庭内配線等に使用されるようになっている。
これら伝送システムで用いられる光導波路は、例えば映画や動画等の大容量の情報伝達や光コンピュータ等を実現するための光デバイス、光電集積回路(OEIC)、並びに光集積回路(光IC)等における基本構成要素である。そして、光導波路は、大量の需要があることから鋭意研究される一方、特に高性能で、低コストの製品が求められている。
In the multimedia era, transmission systems that use light as a transmission medium have become public communication networks, LANs (local area networks), and FAs (factory automation) in response to demands for large capacity and high speed information processing in optical communication systems and computers. ), Interconnects between computers, home wiring, etc.
The optical waveguides used in these transmission systems are used in optical devices, photoelectric integrated circuits (OEICs), optical integrated circuits (optical ICs) and the like for realizing large-capacity information transmission such as movies and moving images and optical computers, for example. It is a basic component. Optical waveguides have been intensively studied due to the large amount of demand. On the other hand, particularly high performance and low cost products are required.

このような光導波路としては、従来、石英系光導波路やポリマー系光導波路が知られている。このうち、石英系光導波路は、伝送特性としてはポリマー系光導波路に比べ優れた特性を有しているものの、酸化物微粒子の堆積に引き続いて行なわれるガラス化工程(1200℃以上)やエッチング処理を必要とするため、作製するには長時間の厳しい作製条件が要求される。他方、ポリマー系光導波路は、スピンコート法やディップコート法等により容易に薄膜を形成できる上、リアクティブイオンエッチング(RIE)やフォトリソグラフィーによって低温プロセスでの作製が可能である。特に、フォトリソグラフィーを用いた光導波路は、短時間で作製できるため、石英系光導波路と比較して、より簡単かつ低コストで形成することができるという利点がある。   Conventionally known quartz optical waveguides and polymer optical waveguides are known as such optical waveguides. Among them, the silica-based optical waveguide has excellent transmission characteristics as compared with the polymer-based optical waveguide, but the vitrification process (at 1200 ° C. or higher) or the etching process performed following the deposition of oxide fine particles. Therefore, strict production conditions for a long time are required for production. On the other hand, a polymer-based optical waveguide can be easily formed into a thin film by a spin coating method, a dip coating method, or the like, and can be manufactured at a low temperature process by reactive ion etching (RIE) or photolithography. In particular, since an optical waveguide using photolithography can be manufactured in a short time, there is an advantage that it can be formed more easily and at a lower cost than a quartz-based optical waveguide.

このポリマー系光導波路材料の一つとして、以前から高耐熱性のポリシロキサンが提案されており、ポリマー中にフェニル基やメチル基、エチル基等を導入することで屈折率の制御や耐クラック性の付与が達成されている。また、従来、熱硬化型として知られていたポリシロキサン系材料に、感放射線性基を導入することによって、放射線硬化型とした技術も報告されている(特許文献1及び特許文献2参照)。しかし、メチル基等のアルキル基に含まれるC−H結合は、その2倍音が1.55μm波長帯に現れるため、その帯域での損失増加を引き起こす。それを回避するために、アルキル基を用いることなく、すべてフェニル基に置き換えたポリシロキサンが報告されているが、薄膜の硬度が増加するため、薄膜の作製時にクラックが入り易くなる等、損失低下とクラック防止の両立は難しかった。   As one of these polymer-based optical waveguide materials, polysiloxane with high heat resistance has been proposed for some time. By introducing phenyl groups, methyl groups, ethyl groups, etc. into the polymer, the refractive index is controlled and crack resistance is improved. Has been achieved. In addition, there has also been a report of a radiation curable technique by introducing a radiation-sensitive group into a polysiloxane material that has been known as a thermosetting type (see Patent Document 1 and Patent Document 2). However, the C—H bond contained in an alkyl group such as a methyl group causes an increase in loss in that band because its second overtone appears in the 1.55 μm wavelength band. In order to avoid this, polysiloxanes that are all substituted with phenyl groups without using alkyl groups have been reported. However, since the hardness of the thin film increases, the loss is reduced, for example, cracks are easily generated during the production of the thin film. And preventing cracks were difficult.

他方、ポリシロキサン中に含まれるC−H結合をC−D結合やC−F結合に置き換える等の処方が報告されているが、熱硬化型であるためフォトリソグラフィーなどの手法による自己コア形成ができず、エッチングなどの手法によるコア形成が必要であった(特許文献3及び特許文献4参照)。
さらにこうしたC−D結合化やC−F結合化では、C−D結合の3倍音が1.55μm波長帯に依然現れてしまい、低損失化が困難であったり、あるいはC−F基の導入によってコア/クラッドやクラッド/基材の界面で剥離が生じたりするといった問題があった。
特開2000−66051号公報 特開平6−109936号公報 特開平4−157402号公報 特開2000−230052号公報
On the other hand, prescriptions such as replacement of C—H bonds contained in polysiloxane with C—D bonds or C—F bonds have been reported, but since it is a thermosetting type, self-core formation by a technique such as photolithography is possible. However, it was necessary to form a core by a technique such as etching (see Patent Document 3 and Patent Document 4).
Furthermore, in such CD coupling and CF coupling, the third harmonic of the CD coupling still appears in the 1.55 μm wavelength band, making it difficult to reduce the loss, or introducing the CF group. As a result, there is a problem that peeling occurs at the interface between the core / cladding and the cladding / base.
JP 2000-66051 A JP-A-6-109936 Japanese Patent Laid-Open No. 4-157402 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-230052

以上のように、従来のポリマー系光導波路は、製造自体は石英系光導波路と比較して比較的容易であるものの、低い伝送損失と耐クラック性とを共に満足し、かつ、剥離やクラックが発生することなく長期的に安定して用い得る性質等を全て備えることが求められていた。
本発明では、このような事情を背景として、上述の各物性に優れる光導波路を迅速かつ簡易に形成するための材料を得ようとするものである。
As described above, the conventional polymer-based optical waveguide is relatively easy to manufacture as compared with the quartz-based optical waveguide, but satisfies both low transmission loss and crack resistance, and is free from peeling and cracking. It has been required to have all the properties that can be used stably in the long term without generating.
In the present invention, in view of such circumstances, an object of the present invention is to obtain a material for quickly and easily forming an optical waveguide having excellent properties described above.

すなわち、本発明の目的は、可視域から近赤外域に亘る広範囲の波長を有する光について、導波路損失が少なく、かつ耐クラック性、耐熱性、放射線照射の際のパターニング性等に優れた材料、およびそれを用いて形成される光導波路を、容易にかつ安価に作製することである。
また、本発明の別の目的は、このような光導波路を短時間でかつ簡単なプロセスで形成することができる光導波路の形成方法を提供することである。
That is, the object of the present invention is a material having a small waveguide loss and excellent crack resistance, heat resistance, patterning property upon radiation irradiation, etc., for light having a wide range of wavelengths from the visible range to the near infrared range. And an optical waveguide formed using the same, and easily and inexpensively.
Another object of the present invention is to provide an optical waveguide forming method capable of forming such an optical waveguide in a short time and with a simple process.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、フッ素原子を含む非加水分解性有機基を有するシロキサンオリゴマーと、光酸発生剤とを構成成分として含む放射線硬化型組成物が、光導波路を形成させるための樹脂として極めて好適であることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明(請求項1)の光導波路形成用放射線硬化型組成物は、下記成分(A)及び(B):
(A)下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
(R )Si(X) (1)
[一般式(1)中、R非加水分解性で炭素数が1〜12のフッ素化アルキル基またはフッ素化アリール基であり、Xは加水分解性基ある。]
および
(B)光酸発生剤
を含有する放射線硬化型組成物であって、該組成物中の3官能性の加水分解性シラン化合物に由来する全Si上の結合基に占めるシラノール(Si−OH)基の含有率が、10〜50%であることを特徴としている。
ここで、「3官能性」とは、3つの加水分解性基を有することを意味する。
このように構成した放射線硬化型組成物を用いれば、放射線照射の際に優れたパターニング性等を発揮しつつ、容易にかつ安価に光導波路を形成させることができる。また、この光導波路は、可視域から近赤外域に亘る広範囲の波長を有する光について、導波路損失が少なく、かつ耐クラック性や耐熱性等の特性にも優れている。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a radiation curable composition containing a siloxane oligomer having a non-hydrolyzable organic group containing a fluorine atom and a photoacid generator as constituent components, The present invention has been completed by finding that it is extremely suitable as a resin for forming an optical waveguide.
That is, the radiation curable composition for forming an optical waveguide of the present invention (invention 1) has the following components (A) and (B):
(A) at least one or more selected from the group consisting of a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound represented by the following general formula (1) and a condensate of the hydrolyzate;
(R 1 ) Si (X) 3 (1)
[In the general formula (1), R 1 is a fluorinated alkyl group or fluorinated aryl group having a carbon number in the nonhydrolyzable is 1 to 12, X is a hydrolyzable group. ]
And (B) a radiation curable composition containing a photoacid generator, the silanol (Si-OH) occupying the bonding groups on all Si derived from the trifunctional hydrolyzable silane compound in the composition ) The group content is 10 to 50%.
Here, “trifunctional” means having three hydrolyzable groups.
If the radiation curable composition comprised in this way is used, an optical waveguide can be formed easily and cheaply, exhibiting the patterning property etc. which were excellent in the case of radiation irradiation. In addition, this optical waveguide has little waveguide loss and excellent characteristics such as crack resistance and heat resistance for light having a wide range of wavelengths from the visible range to the near infrared range.

ここで、上記(A)成分としては、例えば、下記一般式(2)構造を有するものを用いることができる(請求項2)。

Figure 0004438369
[一般式(2)、R非加水分解性で炭素数が1〜12のフッ素化アルキル基またはフッ素化アリール基である。] Here, as said (A) component, what has the structure of following General formula (2) can be used, for example (Claim 2).
Figure 0004438369
[In the general formula (2), R 3 is the number of carbon atoms in the nonhydrolyzable is 1-12 fluorinated alkyl group or fluorinated aryl group. ]

また、前記式(1)中のRとしては、例えば、CF(CF(CH[mは0〜5の整数、nは1〜11の整数であり、m+nは1〜11である。]で表されるものを用いることができる(請求項3)。
また、前記成分(A)として、さらに下記一般式(4)及び(5)からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の構造を有するものを用いることができる(請求項4)。

Figure 0004438369
[一般式(4)及び(5)中、Rはフェニル基、あるいはフッ素化フェニル基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であって、Rと同じでもよい。] Further, the formula (1) as R 1 in, for example, CF 3 (CF 2) n (CH 2) m [m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 1 to 11, m + n is 1 ~ 11. ] Can be used (Claim 3).
Further, as the component (A), one having at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (4) and (5) can be used.
Figure 0004438369
[In General Formulas (4) and (5), R 5 is a phenyl group or a fluorinated phenyl group, and R 6 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom. And may be the same as R 5 . ]

本発明(請求項5)の放射線硬化型組成物は、前記成分(A)100重量部に対する前記(B)光酸発生剤の添加量が0.01〜15重量部となるように構成することができる。
前記の放射線硬化型組成物は、下部クラッド層と、該下部クラッド層上の領域の一部に形成されたコア部分と、前記コア部分を被覆するように前記下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とを有し、かつ、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の厚みが3〜50μmであり、前記コア部分の厚みが3〜20μmである光導波路の、前記下部クラッド層、前記コア部分及び前記上部クラッド層の中から選ばれる少なくとも一つ以上を形成するための放射線硬化型組成物として用いることができる(請求項6)。
本発明(請求項)の光導波路の形成方法は、下部クラッド層と、該下部クラッド層上の領域の一部に形成されたコア部分と、前記コア部分を被覆するように前記下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とを有してなる光導波路の形成方法において、前記下部クラッド層、前記コア部分および前記上部クラッド層の中から選ばれる少なくとも一つ以上を、上述の放射線硬化型組成物を材料として用いて塗工した後、放射線照射して光導波路を形成することを特徴としている。
本発明(請求項)の光導波路は、下部クラッド層と、該下部クラッド層上の領域の一部に形成されたコア部分と、前記コア部分を被覆するように前記下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とを有してなる光導波路において、前記下部クラッド層、前記コア部分および前記上部クラッド層の中から選ばれる少なくとも一つ以上が、上述の放射線硬化型組成物からなることを特徴としている。
前記の光導波路は、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の厚みが3〜50μmであり、前記コア部分の厚みが3〜20μmであるように形成することができる(請求項9)。
The radiation curable composition of the present invention (invention 5) is configured such that the addition amount of the (B) photoacid generator is 0.01 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A). Can do.
The radiation curable composition includes a lower cladding layer, a core portion formed in a part of a region on the lower cladding layer, and an upper portion formed on the lower cladding layer so as to cover the core portion. The lower cladding layer and the core portion of an optical waveguide having a cladding layer, wherein the thickness of the lower cladding layer and the upper cladding layer is 3 to 50 μm, and the thickness of the core portion is 3 to 20 μm And at least one selected from the upper clad layer can be used as a radiation curable composition.
Method of forming an optical waveguide of the present invention (Claim 7), a lower cladding layer, a portion which is formed in the core portion of the region on said lower cladding layer, the lower cladding layer to cover the core portion In the method of forming an optical waveguide having an upper clad layer formed thereon, at least one selected from the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer is used as the radiation curable type. The optical waveguide is formed by irradiating with radiation after coating using the composition as a material.
An optical waveguide according to the present invention (invention 8 ) is formed on the lower cladding layer, a core portion formed in a part of a region on the lower cladding layer, and the lower cladding layer so as to cover the core portion. In the optical waveguide having an upper clad layer formed, at least one selected from the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer is made of the above-mentioned radiation curable composition. It is a feature.
The optical waveguide can be formed such that the thickness of the lower cladding layer and the upper cladding layer is 3 to 50 μm, and the thickness of the core portion is 3 to 20 μm.

本発明の放射線硬化型組成物によれば、近赤外領域の広い範囲における光についての導波路損失が、0.5dB/cm以下と少なく、しかも低導波路損失の長期安定性に優れる光導波路を製造することができる。
また、本発明の放射線硬化型組成物によれば、優れた透明性や耐熱性を有し、界面で剥離を起こしたり導波路内部にクラックを発生させることがなく、しかも優れた形状精度を有する光導波路を製造することができる。
さらに、本発明の光導波路の形成方法によれば、導波路損失が少なく、しかもパターニング性、耐クラック性等に優れた光導波路を短時間でかつ簡単なプロセスで形成することができる。したがって、光通信システムにおいて用いられる光回路を作製するのに好適に用いられる光導波路を、安価に提供することができる。
According to the radiation curable composition of the present invention, the waveguide loss for light in a wide range in the near-infrared region is as low as 0.5 dB / cm or less, and is excellent in long-term stability with low waveguide loss. Can be manufactured.
Further, according to the radiation curable composition of the present invention, it has excellent transparency and heat resistance, does not cause peeling at the interface or generate cracks inside the waveguide, and has excellent shape accuracy. An optical waveguide can be manufactured.
Furthermore, according to the method for forming an optical waveguide of the present invention, an optical waveguide with little waveguide loss and excellent patternability, crack resistance and the like can be formed in a short time and with a simple process. Therefore, it is possible to provide an optical waveguide that is suitably used for manufacturing an optical circuit used in an optical communication system at low cost.

以下、本発明を詳細に説明する。
[(A)成分]
本発明の成分(A)は、下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上からなるものであり、好ましくは、シラノール基含量が1〜10mmol/gのものである。ここで、加水分解性シラン化合物の加水分解物とは、例えば加水分解反応によりアルコキシ基がシラノール基に変化した生成物を意味するばかりでなく、一部のシラノール基同士、あるいはシラノール基とアルコキシ基が縮合した部分縮合物をも意味するものである。
(R )Si(X) (1)
[一般式(1)中、R非加水分解性で炭素数が1〜12のフッ素化アルキル基またはフッ素化アリール基であり、Xは加水分解性基ある。]
成分(A)は、一般に、前記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物、またはこれと一般式(1)以外の加水分解性シラン化合物との混合物を加熱することにより得ることができる。加熱によって加水分解性シラン化合物が加水分解されて加水分解物となり、あるいは該加水分解物が縮合反応を起こして、成分(A)が生成する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[(A) component]
The component (A) of the present invention comprises at least one selected from the group consisting of a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound represented by the following general formula (1) and a condensate of the hydrolyzate. The silanol group content is preferably 1 to 10 mmol / g. Here, the hydrolyzate of the hydrolyzable silane compound means, for example, a product in which an alkoxy group is changed to a silanol group by a hydrolysis reaction, but also a part of silanol groups or silanol groups and alkoxy groups. It also means a partial condensate obtained by condensing.
(R 1 ) Si (X) 3 (1)
[In the general formula (1), R 1 is a fluorinated alkyl group or fluorinated aryl group having a carbon number in the nonhydrolyzable is 1 to 12, X is a hydrolyzable group. ]
The component (A) is generally obtained by heating the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) or a mixture of this with a hydrolyzable silane compound other than the general formula (1). it can. The hydrolyzable silane compound is hydrolyzed by heating to become a hydrolyzate, or the hydrolyzate undergoes a condensation reaction to produce component (A).

(1) 有機基R
一般式(1)におけるRは、フッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基である。ここで、非加水分解性とは、加水分解性基Xが加水分解される条件において、そのまま安定に存在する性質であることを意味する。このような非加水分解性の有機基として、フッ素化アルキル基やフッ素化アリール基等を挙げることができる。具体的なフッ素化アルキル基としては、トリフルオロメチル基、トリフルオロプロピル基、ヘプタデカフルオロデシル基、トリデカフルオロオクチル基、ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。また、具体的なフッ素化アリール基としては、ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。
これらのうち、より好ましくは、C2n+12m[mは0〜5の整数、nは1〜12の整数であり、m+nは1〜12である。]で表されるフッ素化アルキル基であり、ヘプタデカフルオロデシル基、トリデカフルオロオクチル基、ノナフルオロヘキシル基等のようなフッ素含有量が大きく、かつ長鎖のものが特に好ましい。
一般式(1)中の添え字pは1又は2の整数であるが、好ましくは1である。
(1) Organic group R 1
R 1 in the general formula (1) is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms and containing a fluorine atom. Here, the non-hydrolyzable means that it is a property that exists stably as it is under the condition that the hydrolyzable group X is hydrolyzed. Examples of such non-hydrolyzable organic groups include fluorinated alkyl groups and fluorinated aryl groups. Specific examples of the fluorinated alkyl group include a trifluoromethyl group, a trifluoropropyl group, a heptadecafluorodecyl group, a tridecafluorooctyl group, and a nonafluorohexyl group. Specific examples of the fluorinated aryl group include a pentafluorophenyl group.
Of these, C n F 2n + 1 C m H 2m [m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 1 to 12, and m + n is 1 to 12. A fluorinated alkyl group represented by the formula (1), having a large fluorine content such as a heptadecafluorodecyl group, a tridecafluorooctyl group, a nonafluorohexyl group, etc., and having a long chain is particularly preferable.
The subscript p in the general formula (1) is an integer of 1 or 2, but is preferably 1.

(3) 加水分解性基X
一般式(1)におけるXは、加水分解性基である。ここで、加水分解性基とは、通常、1気圧でかつ触媒および過剰の水の存在下において、0〜150℃の温度範囲内で1〜10時間加熱することにより、加水分解されてシラノール基を生成することができる基、もしくはシロキサン縮合物を形成することができる基である。
ここで触媒としては、酸触媒、又はアルカリ触媒が挙げられる。酸触媒としては、例えば1価もしくは多価の有機酸や無機酸、ルイス酸等が挙げられる。有機酸の具体例としては、蟻酸、酢酸、シュウ酸等が挙げられる。ルイス酸の具体例としては、金属化合物、Ti、Zr、Al、B等の無機塩、アルコキシド、カルボキシレート等が挙げられる。アルカリ触媒の具体例としては、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物や、アミン類、酸性塩、塩基性塩等が挙げられる。加水分解に必要な触媒の添加量は、全シラン化合物に対して、0.001〜5%が好ましく、0.002〜1%であることがより好ましい。
(3) Hydrolyzable group X
X in the general formula (1) is a hydrolyzable group. Here, the hydrolyzable group is usually a silanol group that is hydrolyzed by heating in a temperature range of 0 to 150 ° C. for 1 to 10 hours in the presence of a catalyst and excess water at 1 atm. Or a group capable of forming a siloxane condensate.
Here, examples of the catalyst include an acid catalyst and an alkali catalyst. Examples of the acid catalyst include monovalent or polyvalent organic acids, inorganic acids, Lewis acids, and the like. Specific examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, oxalic acid and the like. Specific examples of the Lewis acid include metal compounds, inorganic salts such as Ti, Zr, Al, and B, alkoxides, and carboxylates. Specific examples of the alkali catalyst include alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, amines, acidic salts, basic salts, and the like. The addition amount of the catalyst necessary for the hydrolysis is preferably 0.001 to 5%, more preferably 0.002 to 1% with respect to the total silane compound.

加水分解性基Xの具体例としては、例えば、水素原子、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、アシルオキシ基等が挙げられる。
ここで、炭素数1〜12のアルコキシ基の好ましい具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェノキシベンジロキシ基、メトキシエトキシ基、アセトキシエトキシ基、2−(メタ)アクリロキシエトキシ基、3−(メタ)アクリロキシプロポキシ基、4−(メタ)アクリロキシブトキシ基などの他、グリシジロキシ基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エトキシ基等のエポキシ基含有アルコキシ基や、メチルオキセタニルメトキシ基、エチルオキセタニルメトキシ基等のオキセタニル基含有アルコキシ基や、オキサシクロヘキシロキシ等の6員環エーテル基を有するアルコキシ基等を挙げることができる。
Specific examples of the hydrolyzable group X include a hydrogen atom, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, an amino group, and an acyloxy group.
Here, preferred specific examples of the alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, phenoxybenzyloxy group, methoxyethoxy group, acetoxyethoxy group, and 2- (meth) acryloxy. In addition to ethoxy group, 3- (meth) acryloxypropoxy group, 4- (meth) acryloxybutoxy group, etc., epoxy group-containing alkoxy groups such as glycidyloxy group, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethoxy group, Examples thereof include oxetanyl group-containing alkoxy groups such as methyl oxetanyl methoxy group and ethyl oxetanyl methoxy group, and alkoxy groups having a 6-membered ring ether group such as oxacyclohexyloxy.

また、好ましいハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等を挙げることができる。
ただし、このように加水分解性基としてハロゲン原子を含む加水分解性シラン化合物を用いる場合、組成物の保存安定性を低下させないように注意を払う必要がある。すなわち、加水分解によって生成するハロゲン化水素の量にもよるが、かかるハロゲン化水素を、中和や蒸留等の操作により除去して、組成物の保存安定性に悪影響を及ぼさないようにすることが好ましい。
Preferred halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine and iodine.
However, when using a hydrolyzable silane compound containing a halogen atom as the hydrolyzable group in this way, care must be taken not to reduce the storage stability of the composition. That is, although depending on the amount of hydrogen halide produced by hydrolysis, such hydrogen halide should be removed by operations such as neutralization and distillation so as not to adversely affect the storage stability of the composition. Is preferred.

(4) 一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の具体例
一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の具体例としては、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリクロロシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,4,4,5,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、3−ヘプタフルオロイソプロポキシプロピルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。これらの中で、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシランや3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、3,3,4,4,5,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン等が好ましい。
(4) Specific examples of hydrolyzable silane compounds represented by general formula (1) Specific examples of hydrolyzable silane compounds represented by general formula (1) include trifluoromethyltrimethoxysilane and trifluoromethyl. Triethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrichlorosilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3,3,4,4,5,5,5,6,6,6-nona Fluorohexyltrichlorosilane, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyltrichlorosilane, 3,3,4,4,5,5 6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadeca Fluorodecyltriethoxysilane, 3-F Data fluoro isopropoxyphenyl triethoxysilane, pentafluoro-phenylpropyl trimethoxysilane, pentafluorophenyl phenylpropyl trichlorosilane and the like. Among these, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyltriethoxysilane and 3,3,4,4,5,5 6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, 3,3,4,4,5,5,5,6,6,6-nonafluorohexyltrichlorosilane, etc. preferable.

(5) その他の加水分解性シラン化合物
上記以外の加水分解性シラン化合物として、テトラクロロシラン、テトラアミノシラン、テトラアセトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラベンジロキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン等の4個の加水分解性基を有するシラン化合物;メチルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、重水素化メチルトリメトキシシラン等の3個の加水分解性基を有するシラン化合物;あるいはジメチルジクロロシラン、ジメチルジアミノシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン等の2個の加水分解性基を有するシラン化合物等が挙げられる。
(5) Other hydrolyzable silane compounds Other hydrolyzable silane compounds include tetrachlorosilane, tetraaminosilane, tetraacetoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraphenoxysilane, and tetrabenzyloxysilane. Silane compounds having four hydrolyzable groups such as trimethoxysilane and triethoxysilane; methyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriisopropoxy It has three hydrolyzable groups such as silane, ethyltributoxysilane, butyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, deuterated methyltrimethoxysilane, etc. Or a silane compound having two hydrolyzable groups such as dimethyldichlorosilane, dimethyldiaminosilane, dimethyldiacetoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and dibutyldimethoxysilane. .

(6) (A)成分の調製
一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物を加熱して(A)成分を得る方法は、後述のシラノール基含量を過大、もしくは過少にしない限り、特に限定されないが、一例として、以下に示す1)〜3)の工程からなる方法を挙げることができる。ただし、一般式(1)で示される加水分解性シラン化合物の加水分解物において、一部未加水分解の加水分解性基が残っていてもよく、その場合は、加水分解性シラン化合物と加水分解物との混合物となる。
(6) Preparation of component (A)
The method for obtaining the component (A) by heating the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) is not particularly limited as long as the silanol group content described later is not excessively or excessively reduced. The method which consists of the process of 1) -3) shown to can be mentioned. However, in the hydrolyzate of the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1), a partially unhydrolyzed hydrolyzable group may remain. In that case, the hydrolyzable silane compound and the hydrolyzate It becomes a mixture with things.

1)一般式(1)に示す加水分解性シラン化合物と酸触媒とを、攪拌機付の容器内に収容する。
2)次いで、得られた溶液の粘度を調節しながら、有機溶媒を容器内にさらに収容し、混合溶液とする。
3)得られた混合溶液を、空気雰囲気中において、有機溶媒もしくは加水分解性シラン化合物の沸点以下の温度で攪拌しながら、水を滴下した後、0〜150℃で、1〜24時間の間加熱攪拌する。なお、加熱攪拌中、必要に応じて蒸留によって混合溶液を濃縮したり、あるいは有機溶媒を置換することも好ましい。ここで、最終硬化物の屈折率や、組成物の硬化性、粘度等を調整するために、上記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物以外の加水分解性シラン化合物を混合させて、シロキサンオリゴマーを調製することもできる。この場合、上記1)の工程で一般式(1)の加水分解性シラン化合物とそれ以外の加水分解性シラン化合物とを添加して混合した後に、加熱し反応させることができる。
1) The hydrolyzable silane compound and acid catalyst represented by the general formula (1) are accommodated in a container equipped with a stirrer.
2) Next, an organic solvent is further accommodated in the container while adjusting the viscosity of the obtained solution to obtain a mixed solution.
3) After stirring the obtained mixed solution at a temperature not higher than the boiling point of the organic solvent or hydrolyzable silane compound in an air atmosphere, at 0 to 150 ° C. for 1 to 24 hours. Stir with heating. In addition, during heating and stirring, it is also preferable to concentrate the mixed solution by distillation or replace the organic solvent as necessary. Here, in order to adjust the refractive index of the final cured product, the curability of the composition, the viscosity, and the like, a hydrolyzable silane compound other than the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) is mixed. Thus, a siloxane oligomer can also be prepared. In this case, after adding and mixing the hydrolyzable silane compound of general formula (1) and the other hydrolyzable silane compound in the step 1), the reaction can be carried out by heating.

(A)成分の調製過程においてシラノール基が生成するが、調製方法によってはシラノール基の生成量が本発明で規定する範囲から外れて、光導波路の導波路損失の増大、もしくはフォトリソグラフィーによるコアのパターニング形成等における悪影響を及ぼすことがある。このため、(A)成分の調製過程は、上記方法に準ずることが好ましい。   In the preparation process of component (A), silanol groups are generated. Depending on the preparation method, the amount of silanol groups is not within the range specified in the present invention, and the waveguide loss of the optical waveguide is increased or the core of the core by photolithography is increased. It may adversely affect patterning formation. For this reason, it is preferable that the preparation process of (A) component follows the said method.

(7) (A)成分の好ましい態様
(A)成分は、下記一般式(2)構造を有することが好ましい。
(7) Preferred Embodiment of Component (A) The component (A) preferably has the structure of the following general formula (2).

Figure 0004438369
[一般式(2)、R非加水分解性で炭素数が1〜12のフッ素化アルキル基またはフッ素化アリール基である。]
(A)成分が上記構造を有していると、本発明の放射線硬化型組成物から製造される光導波路の耐クラック性等の物性をより一層向上させることができる。
さらに、前記一般式(1)のRが、CF(CF(CH[mは0〜5の整数、nは1〜11の整数であり、m+nは1〜11である。]であることが好ましい。Rがこのような構造であると、本発明の放射線硬化型組成物を用いてフォトリソグラフィー法により光導波路を製造する際のパターニング性、該光導波路の耐クラック性、および導波路損失等をより一層向上させることができる。
が上記構造である場合において、(A)成分はさらに、下記一般式(4)及び(5)からなる群のうち少なくとも一種以上の構造を有することが好ましい。
Figure 0004438369
[In the general formula (2), R 3 is the number of carbon atoms in the nonhydrolyzable is 1-12 fluorinated alkyl group or fluorinated aryl group. ]
When (A) component has the said structure, physical properties, such as crack resistance of the optical waveguide manufactured from the radiation-curable composition of this invention can be improved further.
Further, the R 1 of the general formula (1) is, CF 3 (CF 2) n (CH 2) m [m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 1 to 11, m + n is 1 to 11 is there. ] Is preferable. When R 1 has such a structure, patterning properties when producing an optical waveguide by photolithography using the radiation curable composition of the present invention, crack resistance of the optical waveguide, waveguide loss, etc. This can be further improved.
In the case where R 1 has the above structure, the component (A) preferably further has at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (4) and (5).

Figure 0004438369
[一般式(4)又は(5)中、Rはフェニル基、あるいはフッ素化フェニル基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であってRと同じでもよい。]
これらの一般式(4)または一般式(5)の構造を有する加水分解性化合物の具体例としては、上述の一般式(1)、または一般式(1)以外の加水分解性シラン化合物の具体例のうち、フェニル基またはフッ素化フェニル基を有する化合物が挙げられる。これらのうち、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン等が特に好ましい。
(A)成分が上記構造を有していると、本発明の放射線硬化型組成物を用いて形成される光導波路の耐熱性やパターニング性をより一層向上させることができる。
Figure 0004438369
[In General Formula (4) or (5), R 5 is a phenyl group or a fluorinated phenyl group, and R 6 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom. And may be the same as R 5 . ]
Specific examples of the hydrolyzable compound having the structure of the general formula (4) or the general formula (5) include specific examples of the hydrolyzable silane compounds other than the above general formula (1) or the general formula (1). Among the examples, compounds having a phenyl group or a fluorinated phenyl group can be mentioned. Of these, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, pentafluorophenyltrimethoxysilane and the like are particularly preferable.
When the component (A) has the above structure, the heat resistance and patternability of the optical waveguide formed using the radiation curable composition of the present invention can be further improved.

[(B)成分]
(B)成分は光酸発生剤である。放射線を照射することにより、(B)成分が分解し、(A)成分を光硬化させる酸性活性物質を放出することができる。
ここで、放射線としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、電子線、α線、γ線等を挙げることができる。ただし、一定のエネルギーレベルを有し、硬化速度が大であり、しかも照射装置が比較的安価でかつ小型である観点から、紫外線を使用することが好ましい。
[Component (B)]
The component (B) is a photoacid generator. By irradiating with radiation, the component (B) is decomposed and an acidic active substance that photocures the component (A) can be released.
Here, examples of the radiation include visible light, ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, electron beams, α rays, and γ rays. However, it is preferable to use ultraviolet rays from the viewpoint of having a constant energy level, a high curing rate, and a relatively inexpensive and compact irradiation apparatus.

成分(B)としては、例えば、下記一般式(6)で表される構造を有するオニウム塩や、下記一般式(7)で表される構造を有するスルフォン酸誘導体等を挙げることができる。   Examples of the component (B) include an onium salt having a structure represented by the following general formula (6), a sulfonic acid derivative having a structure represented by the following general formula (7), and the like.

[R 10 W]+m[MZm+n−m (6)
[一般式(6)中、カチオンはオニウムイオンであり、WはS、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O,I、Br、Clまたは−N≡Nであり、R、R、RおよびR10は同一または異なる有機基であり、a、b、cおよびdはそれぞれ0〜3の整数であって、(a+b+c+d)はWの価数に等しい。また、Mはハロゲン化物錯体[MZm+n]の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばB、P、As、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coである。Zは、例えばF、Cl、Br等のハロゲン原子またはアリール基であり、mはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、nはMの原子価である。]
[R 7 a R 8 b R 9 c R 10 d W] + m [MZ m + n] -m (6)
[In General Formula (6), the cation is an onium ion, W is S, Se, Te, P, As, Sb, Bi, O, I, Br, Cl, or —N≡N, and R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are the same or different organic groups, a, b, c and d are each an integer of 0 to 3, and (a + b + c + d) is equal to the valence of W. M is a metal or metalloid constituting the central atom of the halide complex [MZ m + n ], for example, B, P, As, Sb, Fe, Sn, Bi, Al, Ca, In, Ti, Zn, Sc, V, Cr, Mn, and Co. Z is, for example, a halogen atom or an aryl group such as F, Cl, Br, etc., m is the net charge of the halide complex ion, and n is the valence of M. ]

−〔S(=O)−R11 (7)
[一般式(7)中、Qは1価もしくは2価の有機基、R11は炭素数1〜12の1価の有機基、添え字sは0又は1、添え字tは1又は2である。]
Q s- [S (= O) 2 -R 11 ] t (7)
[In the general formula (7), Q is a monovalent or divalent organic group, R 11 is a monovalent organic group having 1 to 12 carbon atoms, the subscript s is 0 or 1, and the subscript t is 1 or 2. is there. ]

(1) オニウム塩
一般式(6)におけるアニオン[MZm+n]の具体例としては、テトラフルオロボレート(BF )、ヘキサフルオロホスフェート(PF )、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF )、ヘキサフルオロアルセネート(AsF )、ヘキサクロルアンチモネート(SbCl )、テトラフェニルボレート、テトラキス(トリフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロメチルフェニル)ボレート等が挙げられる。
また、一般式(6)におけるアニオン[MZm+n]の代わりに、一般式[MZOH]で表されるアニオンを使用することも好ましい。さらに、過塩素酸イオン(ClO )、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン(CFSO )、フルオロスルフォン酸イオン(FSO )、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオン等の他のアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。
(1) Onium salt Specific examples of the anion [MZ m + n ] in the general formula (6) include tetrafluoroborate (BF 4 ), hexafluorophosphate (PF 6 ), hexafluoroantimonate (SbF 6 ), Examples include hexafluoroarsenate (AsF 6 ), hexachloroantimonate (SbCl 6 ), tetraphenyl borate, tetrakis (trifluoromethylphenyl) borate, tetrakis (pentafluoromethylphenyl) borate and the like.
Further, instead of the anion [MZ m + n] in the general formula (6), the general formula - it is also preferable to use the anion represented by [MZ n OH]. Furthermore, perchlorate ion (ClO 4 ), trifluoromethane sulfonate ion (CF 3 SO 4 ), fluorosulfonate ion (FSO 4 ), toluene sulfonate ion, trinitrobenzene sulfonate anion, trinitrotoluene sulfonate Onium salts having other anions such as anions can also be used.

また、オニウム塩としては芳香族オニウム塩が好ましく、特に好ましくはトリアリールスルホニウム塩、下記一般式(8)で表される化合物、下記一般式(9)で表されるジアリールヨードニウム塩あるいはトリアリールヨードニウム塩である。

Figure 0004438369
[一般式(8)中、R12およびR13は、それぞれ独立して水素又はアルキル基、R14は水酸基または−OR15(但し、R15は1価の有機基である。)を示し、aは4〜7の整数、bは1〜7の整数である。ナフタレン環への各置換基の結合位置は特に限定されない。]
[R16−Ph−I−Ph−R17][Y] (9)
[一般式(9)中、R16およびR17は、それぞれ1価の有機基であり、同一でも異なっていてもよく、R16およびR17の少なくとも一方は、炭素数が4以上のアルキル基を有しており、PhおよびPhはそれぞれ芳香族基であり、同一でも異なっていてもよく、Yは1価の陰イオンであり、周期律表3族、5族のフッ化物陰イオンもしくは、ClO 、CFSO から選ばれる陰イオンである。] The onium salt is preferably an aromatic onium salt, particularly preferably a triarylsulfonium salt, a compound represented by the following general formula (8), a diaryl iodonium salt represented by the following general formula (9) or a triaryl iodonium. It is salt.
Figure 0004438369
[In General Formula (8), R 12 and R 13 each independently represent hydrogen or an alkyl group, R 14 represents a hydroxyl group or —OR 15 (where R 15 is a monovalent organic group), a is an integer of 4 to 7, and b is an integer of 1 to 7. The bonding position of each substituent to the naphthalene ring is not particularly limited. ]
[R 16 -Ph 1 -I + -Ph 2 -R 17] [Y -] (9)
[In General Formula (9), R 16 and R 17 are each a monovalent organic group and may be the same or different, and at least one of R 16 and R 17 is an alkyl group having 4 or more carbon atoms. And Ph 1 and Ph 2 are each an aromatic group, which may be the same or different, Y is a monovalent anion, and is a group 3 or group 5 fluoride anion in the periodic table. An ion or an anion selected from ClO 4 and CF 3 SO 3 . ]

一般式(8)で表される化合物としては、4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ブトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4,7−ジヒドロキシ)−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4,7−ジ−t−ブトキシ)−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネートなどが挙げられる。
さらに、ジアリールヨードニウム塩としては、具体的に、(4−n−デシロキシフェニル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムトリフルオロスルホネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメチルスルフォネート等の1種または2種以上の組み合わせを挙げることができる。
Examples of the compound represented by the general formula (8) include 4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-butoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4,7- And dihydroxy) -naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4,7-di-t-butoxy) -naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, and the like.
Further, as the diaryl iodonium salt, specifically, (4-n-decyloxyphenyl) phenyl iodonium hexafluoroantimonate, [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyl iodonium hexafluoroantimonate [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium trifluorosulfonate, [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium hexafluorophosphate, [4- (2 -Hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (4-t-butylphenyl) Iodonium hexafluorophosphate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluorosulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium tetrafluoroborate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (dodecylphenyl) Examples thereof include one or a combination of two or more of iodonium tetrafluoroborate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, bis (dodecylphenyl) iodonium trifluoromethylsulfonate, and the like.

(2) スルフォン酸誘導体
一般式(7)で表されるスルフォン酸誘導体としては、ジスルホン類、ジスルホニルジアゾメタン類、ジスルホニルメタン類、スルホニルベンゾイルメタン類、イミドスルホネート類、ベンゾインスルホネート類、1−オキシ−2−ヒドロキシ−3−プロピルアルコールのスルホネート類、ピロガロールトリスルホネート類、ベンジルスルホネート類等を挙げることができる。
これらの中で好ましくはイミドスルホネート類であり、さらに好ましくはトリフルオロメチルスルホネート誘導体である。
(2) Sulfonic acid derivatives The sulfonic acid derivatives represented by the general formula (7) include disulfones, disulfonyldiazomethanes, disulfonylmethanes, sulfonylbenzoylmethanes, imidosulfonates, benzoinsulfonates, 1-oxy Examples include sulfonates of 2-hydroxy-3-propyl alcohol, pyrogallol trisulfonates, benzyl sulfonates, and the like.
Among these, imide sulfonates are preferable, and trifluoromethyl sulfonate derivatives are more preferable.

(B)光酸発生剤の添加量は特に制限されるものではないが、(A)成分100重量部に対して、通常0.01〜15重量部である。光酸発生剤の添加量が0.1重量部未満では、光硬化性が低下し、十分な硬化速度が得られない傾向がある。一方、光酸発生剤の添加量が15重量部を超えると、得られる硬化物の耐候性や耐熱性が低下する傾向がある。
光硬化性と得られる硬化物の耐候性等とのバランスをより良好にする観点から、(B)成分としての光酸発生剤の添加量を、(A)成分100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
(B) Although the addition amount of a photo-acid generator is not restrict | limited in particular, It is 0.01-15 weight part normally with respect to 100 weight part of (A) component. When the addition amount of the photoacid generator is less than 0.1 parts by weight, the photocurability is lowered and a sufficient curing rate tends not to be obtained. On the other hand, when the addition amount of a photo-acid generator exceeds 15 weight part, there exists a tendency for the weather resistance and heat resistance of the hardened | cured material obtained to fall.
From the viewpoint of improving the balance between the photocurability and the weather resistance of the resulting cured product, the addition amount of the photoacid generator as the component (B) is 0 with respect to 100 parts by weight of the component (A). It is preferable to set the value within the range of 1 to 10 parts by weight.

[(C)成分]
本発明の放射線硬化型組成物は、(C)有機溶媒を配合することによって組成物の保存安定性を向上させ、かつ適当な粘度を付与することができ、均一な厚さを有する光導波路を形成することができる。
[Component (C)]
The radiation curable composition of the present invention can improve the storage stability of the composition by blending (C) an organic solvent, and can impart an appropriate viscosity to an optical waveguide having a uniform thickness. Can be formed.

(C)有機溶媒としては、エーテル系有機溶媒、エステル系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、炭化水素系有機溶媒、アルコール系有機溶媒等が挙げられる。通常、大気圧下での沸点が50〜200℃の範囲内の値を有し、各成分を均一に溶解させることのできる有機溶媒を用いることが、好ましい。
このような有機溶媒としては、例えば脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、モノアルコール系溶媒、多価アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、含窒素系溶媒、含硫黄系溶媒等を用いることができる。これらの有機溶媒は、一種単独あるいは二種以上を組み合わせて用いられる。
Examples of the organic solvent (C) include ether organic solvents, ester organic solvents, ketone organic solvents, hydrocarbon organic solvents, alcohol organic solvents, and the like. Usually, it is preferable to use an organic solvent having a boiling point under atmospheric pressure in the range of 50 to 200 ° C. and capable of uniformly dissolving each component.
Examples of such organic solvents include aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, monoalcohol solvents, polyhydric alcohol solvents, ketone solvents, ether solvents, ester solvents, nitrogen-containing solvents. A sulfur-containing solvent or the like can be used. These organic solvents are used singly or in combination of two or more.

これらの(C)有機溶媒の中では、アルコール類およびケトン類が好ましい。組成物の保存安定性をより向上させることができるためである。
また、より好ましい有機溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、トルエン、キシレン、およびメタノールからなる群より選択される少なくとも一つの化合物が挙げられる。
Among these (C) organic solvents, alcohols and ketones are preferable. This is because the storage stability of the composition can be further improved.
More preferable organic solvents include at least one compound selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, toluene, xylene, and methanol.

また、(C)有機溶媒の種類は、好ましくは、組成物の塗布方法を考慮して選択される。例えば、均一な厚さを有する薄膜が容易に得られることから、スピンコート法を用いることが好ましいが、その場合に使用する有機溶媒としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類;乳酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル等のエステル類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のジエチレングリコール類;メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン類等を使用することが好ましく、特にエチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、メチルイソブチルケトンおよびメチルアミルケトンを使用することが好ましい。   In addition, the type of (C) organic solvent is preferably selected in consideration of the coating method of the composition. For example, since a thin film having a uniform thickness can be easily obtained, it is preferable to use a spin coating method. Examples of the organic solvent used in this case include glycols such as ethylene glycol monoethyl ether and propylene glycol monomethyl ether. Ethers; Ethylene glycol alkyl ether acetates such as ethyl cellosolve acetate, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate; Esters such as ethyl lactate and ethyl 2-hydroxypropionate; Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl Diethylene glycols such as methyl ether; methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, cyclohexanone Preferred to use ketones such as methyl amyl ketone, particularly ethyl cellosolve acetate, propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate, it is preferable to use methyl isobutyl ketone and methyl amyl ketone.

(C)成分の添加量は、(A)成分100重量部に対して、1〜300重量部、好ましくは2〜200重量部である。1〜300重量部の範囲内であれば、組成物の保存安定性を向上させ、かつ適当な粘度を付与することができ、均一な厚さを有する光導波路を形成することができる。 Component (C) is added in an amount of 1 to 300 parts by weight, preferably 2 to 200 parts by weight, per 100 parts by weight of component (A). If it is in the range of 1 to 300 parts by weight, the storage stability of the composition can be improved, an appropriate viscosity can be imparted, and an optical waveguide having a uniform thickness can be formed.

なお、(C)有機溶媒の添加方法は、特に制限されるものではないが、例えば、(A)成分を製造する際に添加してもよいし、(A)成分および(B)成分を配合する際に添加してもよい。   In addition, although the addition method in particular of (C) organic solvent is not restrict | limited, For example, you may add when manufacturing (A) component and mix | blend (A) component and (B) component You may add when you do.

[組成物中のシラノール基含量]
本発明の放射線硬化型組成物中の3官能性の加水分解性シラン化合物に由来する全Si上の結合基に占めるシラノール基の含有率は、10〜50%(好ましくは20〜40%)であることが必要である。この範囲を外れると、アルカリ現像の際に目的とする形状のパターニングを得ることができなかったり、あるいは光導波路を形成した場合に導波路損失値が増大することがある。
[Silanol group content in the composition]
The content of silanol groups in the bonding groups on all Si derived from the trifunctional hydrolyzable silane compound in the radiation curable composition of the present invention is 10 to 50% (preferably 20 to 40%). It is necessary to be. If it is out of this range, patterning of the desired shape cannot be obtained during alkali development, or the waveguide loss value may increase when an optical waveguide is formed.

[その他の成分]
さらに、本発明の目的や効果を損なわない範囲において、酸拡散制御剤、反応性希釈剤、ラジカル発生剤(光重合開始剤)、光増感剤、金属アルコキシド、無機微粒子、脱水剤、レベリング剤、重合禁止剤、重合開始助剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、高分子添加剤等を配合させることも好ましい。
[Other ingredients]
Furthermore, within the range that does not impair the object and effect of the present invention, an acid diffusion controller, a reactive diluent, a radical generator (photopolymerization initiator), a photosensitizer, a metal alkoxide, inorganic fine particles, a dehydrating agent, and a leveling agent. , Polymerization inhibitors, polymerization initiation assistants, wettability improvers, surfactants, plasticizers, UV absorbers, antioxidants, antistatic agents, silane coupling agents, polymer additives, and the like are also preferably added. .

(D)酸拡散制御剤
(D)成分の酸拡散制御剤は、光照射によって光酸発生剤から生じた酸性活性物質の被膜中における拡散を制御し、非照射領域での硬化反応を抑制する作用を有する化合物と定義される。ただし、定義上、光酸発生剤と区別するため、(D)成分の酸拡散制御剤は、酸発生機能を有しない化合物である。
このような酸拡散制御剤を添加することにより、光硬化性組成物を効果的に硬化して、パターン精度を向上させることができる。
(D) Acid Diffusion Control Agent The acid diffusion control agent of component (D) controls the diffusion of the acidic active substance generated from the photoacid generator by photoirradiation in the coating and suppresses the curing reaction in the non-irradiated region. It is defined as a compound having an action. However, in order to distinguish from a photoacid generator by definition, the acid diffusion control agent of component (D) is a compound that does not have an acid generation function.
By adding such an acid diffusion controller, the photocurable composition can be effectively cured and the pattern accuracy can be improved.

(D)成分の酸拡散制御剤の種類としては、形成工程中の露光や加熱処理によって塩基性が変化しない含窒素有機化合物が好ましい。
このような含窒素有機化合物としては、例えば、下記一般式(10)で表される化合物が挙げられる。
NR181920 (10)
[一般式(10)中、R18、R19およびR20はそれぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のアラルキル基を表す。]
As a kind of (D) component acid-diffusion controlling agent, the nitrogen-containing organic compound whose basicity does not change with the exposure in a formation process or heat processing is preferable.
Examples of such nitrogen-containing organic compounds include compounds represented by the following general formula (10).
NR 18 R 19 R 20 (10)
[In General Formula (10), R 18 , R 19 and R 20 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted aralkyl group. To express. ]

また、別の含窒素有機化合物としては、同一分子内に窒素原子を2個有するジアミノ化合物や、窒素原子を3個以上有するジアミノ重合体、あるいは、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等を挙げることができる。
含窒素有機化合物の具体例としては、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルアミン、ジ−n−デシルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、1−ナフチルアミン等の芳香族アミン類;エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類等を挙げることができる。
なお、酸拡散制御剤は、一種単独で使用することもできるし、あるいは二種以上を混合して使用することもできる。
Other nitrogen-containing organic compounds include diamino compounds having two nitrogen atoms in the same molecule, diamino polymers having three or more nitrogen atoms, amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocycles. A compound etc. can be mentioned.
Specific examples of the nitrogen-containing organic compound include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; di-n-butylamine, di-n -Dialkylamines such as pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, di-n-nonylamine, di-n-decylamine; triethylamine, tri-n-propylamine , Tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, etc. Amines; aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, - methylaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, diphenylamine, triphenylamine, aromatic amines such as 1-naphthylamine; can be mentioned ethanolamine, diethanolamine, alkanolamines such as triethanolamine and the like.
In addition, an acid diffusion control agent can also be used individually by 1 type, or can also be used in mixture of 2 or more types.

(D)酸拡散制御剤の添加量は、(A)成分100重量部に対して、0.001〜15重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる酸拡散制御剤の添加量が0.001重量部未満では、プロセス条件によっては、光導波路のパターン形状や寸法再現性が低下することがあるためであり、一方、かかる酸拡散制御剤の添加量が15重量部を超えると、(A)成分の光硬化性が低下することがあるためである。
したがって、酸拡散制御剤の添加量を、(A)成分100重量部に対して、0.001〜10重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.005〜5重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(D) It is preferable that the addition amount of an acid diffusion controller is a value within the range of 0.001 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of component (A).
The reason for this is that when the amount of the acid diffusion control agent added is less than 0.001 part by weight, the pattern shape and dimensional reproducibility of the optical waveguide may be lowered depending on the process conditions. It is because the photocurability of (A) component may fall when the addition amount of a control agent exceeds 15 weight part.
Therefore, the addition amount of the acid diffusion control agent is more preferably set to a value within the range of 0.001 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A), and the range of 0.005 to 5 parts by weight. More preferably, the value is within the range.

本発明の放射線硬化型組成物は、光導波路を構成する下部クラッド層、コア部分および上部クラッド層を形成するために、各々下層用組成物、コア用組成物および上層用組成物として用いることができる。
このような下層用組成物、コア用組成物および上層用組成物としては、それぞれ、最終的に得られる各部の屈折率の関係が、光導波路に要求される条件を満足することとなるように、互いに異なる樹脂組成物を用いることができる。ただし、光導波路の形成等がより容易となることから、下層用組成物と上層用組成物とは同一の樹脂組成物であることがより好ましい。
The radiation curable composition of the present invention can be used as a lower layer composition, a core composition and an upper layer composition, respectively, in order to form a lower clad layer, a core portion and an upper clad layer constituting an optical waveguide. it can.
In such a composition for the lower layer, the composition for the core, and the composition for the upper layer, the relationship between the refractive indexes of the respective parts finally obtained satisfies the conditions required for the optical waveguide. Different resin compositions can be used. However, it is more preferable that the lower layer composition and the upper layer composition are the same resin composition because the formation of the optical waveguide and the like becomes easier.

また、本発明の放射線硬化型組成物は、(A)成分の種類を選ぶことにより、異なる屈折率を有するコア部分および上下のクラッド層からなる光導波路を容易に形成することができる。したがって、屈折率の差が適当な大きさとなるような2種またはそれ以上の樹脂組成物を選択した後、例えば、高い屈折率が得られる樹脂組成物をコア用組成物に用い、それよりも低い屈折率が得られる樹脂組成物を下層用組成物および上層用組成物として用いることが好ましい。   Moreover, the radiation curable composition of this invention can form easily the optical waveguide which consists of a core part which has a different refractive index, and an upper and lower clad layer by selecting the kind of (A) component. Therefore, after selecting two or more types of resin compositions having a suitable difference in refractive index, for example, a resin composition capable of obtaining a high refractive index is used as the core composition, and more than that. It is preferable to use a resin composition having a low refractive index as the lower layer composition and the upper layer composition.

また、本発明の放射線硬化型組成物の粘度は、25℃において、5〜5,000mPa・sが好ましく、10〜1,000mPa・sがより好ましい。粘度が5,000mPa・sを超えると、均一な塗膜を形成することが困難となる場合がある。樹脂組成物の粘度は、反応性希釈剤や有機溶媒の配合量によって、適宜調整することができる。   Further, the viscosity of the radiation curable composition of the present invention is preferably 5 to 5,000 mPa · s, more preferably 10 to 1,000 mPa · s at 25 ° C. When the viscosity exceeds 5,000 mPa · s, it may be difficult to form a uniform coating film. The viscosity of the resin composition can be appropriately adjusted depending on the amount of the reactive diluent and the organic solvent.

次に、本発明の放射線硬化型組成物を使用して光導波路を形成する方法について説明する。該方法は、下部クラッド層形成工程と、コア部分形成工程と、上部クラッド層形成工程とから主として構成されている。以下、図4を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明では、下部クラッド層2、コア部分4および上部クラッド層6に、それぞれ本発明の放射線硬化型組成物を使用しているが、例えばコア部分4のみに用いてもよい。その場合には、他の下部クラッド層2や上部クラッド層6については、公知の光導波路材料、例えば石英ガラス等を使用することができる。
Next, a method for forming an optical waveguide using the radiation curable composition of the present invention will be described. The method mainly includes a lower clad layer forming step, a core portion forming step, and an upper clad layer forming step. Hereinafter, it will be described in detail with reference to FIG.
In the following description, the radiation curable composition of the present invention is used for the lower clad layer 2, the core portion 4, and the upper clad layer 6, respectively. In that case, a known optical waveguide material such as quartz glass can be used for the other lower cladding layer 2 and upper cladding layer 6.

以上の構成の光導波路において、下部クラッド層2、上部クラッド層6およびコア部分4の厚みは、それぞれ特に制限されるものではないが、例えば、下部クラッド層2の厚みを3〜50μmの範囲内の値とし、コア部分4の厚みを3〜20μmの範囲内の値とし、上部クラッド層6の厚みを3〜50μmの範囲内の値とすることが好ましい。
また、光の導波方向に対して垂直な方向のコア部分4の幅についても特に制限されるものではないが、例えば1〜50μmの範囲内の値とすることが好ましい。
In the optical waveguide having the above configuration, the thicknesses of the lower cladding layer 2, the upper cladding layer 6 and the core portion 4 are not particularly limited. For example, the thickness of the lower cladding layer 2 is in the range of 3 to 50 μm. It is preferable that the thickness of the core portion 4 is 3 to 20 μm, and the thickness of the upper cladding layer 6 is 3 to 50 μm.
Further, the width of the core portion 4 in the direction perpendicular to the light guiding direction is not particularly limited, but preferably has a value in the range of 1 to 50 μm, for example.

本発明において、光導波路は、図2に示すような工程(a)〜(e)を経て形成される。すなわち、下部クラッド層2、コア部分4および上部クラッド層6(図2中には図示せず。図1参照。)を、いずれも、それらの層を形成するための光導波路形成用光硬化性組成物を塗工したのち、光硬化することにより形成することが好ましい。
なお、以下の形成例では、下部クラッド層2、コア部分4および上部クラッド層6を、それぞれ硬化後において屈折率が異なる硬化物が得られる光導波路形成用光硬化性組成物である下層用組成物、コア用組成物、および上層用組成物から形成することを想定して、説明する。
In the present invention, the optical waveguide is formed through steps (a) to (e) as shown in FIG. That is, the lower clad layer 2, the core portion 4, and the upper clad layer 6 (not shown in FIG. 2, see FIG. 1) are all photocurable for forming an optical waveguide for forming those layers. It is preferable to form the composition by photocuring after coating.
In the following formation examples, the lower clad layer 2, the core portion 4 and the upper clad layer 6 are compositions for the lower layer which is a photocurable composition for forming an optical waveguide from which cured products having different refractive indexes after curing are obtained. It is assumed that it is formed from a product, a core composition, and an upper layer composition.

(1) 基板の準備
まず、図2中の(a)に示すように、平坦な表面を有する基板1を用意する。この基板1の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、シリコン基板やガラス基板等を用いることができる。
(1) Preparation of Substrate First, as shown in FIG. 2A, a substrate 1 having a flat surface is prepared. The type of the substrate 1 is not particularly limited. For example, a silicon substrate or a glass substrate can be used.

(2) 下部クラッド層の形成工程
用意した基板1の表面に、下部クラッド層2を形成する工程である。具体的には、図2中の(b)に示すように、基板1の表面に、下層用組成物を塗布し、乾燥またはプリベークさせて下層用薄膜を形成する。そして、この下層用薄膜に、光を照射することにより硬化させて、下部クラッド層2を形成することができる。
コア層およびクラッド層の形成に用いる光は、特に制限されるものではないが、通常200〜450nmの紫外〜可視領域の光、好ましくは波長365nmの紫外線を含む光が用いられる。波長200〜450nmでの照射は、照度が1〜1000mW/cm、照射量が0.01〜5000mJ/cm、好ましくは0.1〜1000mJ/cmとなるように行なわれて、露光される。
(2) Lower clad layer forming step In this step, the lower clad layer 2 is formed on the surface of the prepared substrate 1. Specifically, as shown in FIG. 2B, the lower layer composition is applied to the surface of the substrate 1 and dried or prebaked to form a lower layer thin film. Then, the lower clad layer 2 can be formed by curing the lower layer thin film by irradiating light.
The light used for forming the core layer and the clad layer is not particularly limited, but light in the ultraviolet to visible region of 200 to 450 nm, preferably light including ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is usually used. Irradiation at wavelengths 200~450nm, the illuminance is 1~1000mW / cm 2, irradiation amount 0.01~5000mJ / cm 2, and preferably is carried out such that the 0.1~1000mJ / cm 2, is exposed The

ここに、照射される光の種類としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、α線、β線、γ線等を用いることができるが、光源の工業的な汎用性から、好ましくは200〜400nm、特に好ましくは365nmの紫外線を含む波長が好ましい。そして、照射装置としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプなどの広い面積を同時に照射するランプ光源と、パルス、連続発光等のレーザー光源のいずれか一方又は両方の光源から、ミラー、レンズ、光ファイバーを用いて収束光を生じさせるものを用いることができる。
収束光を用いて光導波路を形成する場合、収束光と被照射体のいずれか一方を移動させることによって、光導波路の形状となるように露光することができる。これらの光源の中でも、365nmの紫外線強度の高い光源が好ましく、例えば、ランプ光源としては高圧水銀ランプ、レーザー光源としてはアルゴンレーザーが好ましい。
なお、下部クラッド層2の形成工程では、薄膜の全面に光を照射し、その全体を硬化することが好ましい。
Here, visible light, ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, α-rays, β-rays, γ-rays, and the like can be used as the type of light to be irradiated, but 200 is preferable from the industrial versatility of the light source. A wavelength including ultraviolet rays of ˜400 nm, particularly preferably 365 nm is preferable. As the irradiation device, for example, a lamp light source that simultaneously irradiates a wide area such as a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or an excimer lamp, and a laser light source such as a pulse or continuous light source, or both Accordingly, a mirror, a lens, or an optical fiber that generates convergent light can be used.
In the case of forming an optical waveguide using convergent light, exposure can be performed so that the shape of the optical waveguide is obtained by moving either the convergent light or the irradiated object. Among these light sources, a light source with high ultraviolet intensity of 365 nm is preferable. For example, a high pressure mercury lamp is preferable as a lamp light source, and an argon laser is preferable as a laser light source.
In the step of forming the lower clad layer 2, it is preferable to irradiate the entire surface of the thin film with light and harden the whole.

ここで、下層用組成物を塗布方法としては、スピンコート法、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、カーテンコート法、グラビア印刷法、シルクスクリーン法、またはインクジェット法等の方法を用いることができる。このうち、特に均一な厚さの下層用薄膜が得られることから、スピンコート法を採用することがより好ましい。   Here, as a method for applying the lower layer composition, a spin coating method, a dipping method, a spray method, a bar coating method, a roll coating method, a curtain coating method, a gravure printing method, a silk screen method, an ink jet method, or the like can be used. Can be used. Among these, it is more preferable to employ the spin coat method because a thin film for a lower layer having a uniform thickness can be obtained.

また、下層用組成物のレオロジー特性を塗布方法に適切に対応したものとするために、表面張力低下剤以外の添加剤を必要に応じて配合することができる。
また、下層用組成物からなる下層用薄膜は、塗布後、50〜200℃でプリベークすることが好ましい。
なお、下部クラッド層の形成工程における塗布方法や、レオロジー特性の改良方法等は、後述するコア部分の形成工程や、上部クラッド層の形成工程においてもそのまま適用することができる。
Moreover, in order to make the rheological characteristic of the composition for lower layers appropriately corresponding to the coating method, additives other than the surface tension reducing agent can be blended as necessary.
Moreover, it is preferable to pre-bake the thin film for lower layers which consists of a composition for lower layers at 50-200 degreeC after application | coating.
The coating method in the lower clad layer forming step, the rheological property improving method, and the like can be applied as they are in the core portion forming step and the upper clad layer forming step described later.

また、露光後に、塗膜全面が十分硬化するように、さらに加熱処理(以下、「ポストベーク」という。)を行なうことが好ましい。この加熱条件は、光導波路形成用光硬化性組成物の配合組成や、添加剤の種類等により異なるが、通常、30〜400℃、好ましくは50〜300℃で、例えば5分間〜72時間の加熱時間の条件とすれば良い。
なお、下部クラッド層の形成工程における光の照射量、種類、および照射装置等は、後述するコア部分の形成工程や、上部クラッド層の形成工程においてもそのまま適用することができる。
Further, after the exposure, it is preferable to further perform heat treatment (hereinafter referred to as “post-bake”) so that the entire surface of the coating film is sufficiently cured. This heating condition varies depending on the blending composition of the photocurable composition for forming an optical waveguide, the kind of additive, and the like, but is usually 30 to 400 ° C., preferably 50 to 300 ° C., for example, for 5 minutes to 72 hours. The heating time may be set.
Note that the light irradiation amount, type, irradiation apparatus, and the like in the lower clad layer forming step can be applied as they are in the core portion forming step and the upper clad layer forming step, which will be described later.

(3) コア部分の形成
次に、この下部クラッド層2上に、図2中の(c)に示すように、コア用組成物を塗布し、乾燥またはさらにプリベークさせてコア用薄膜3を形成する。
その後、図2中の(d)に示すように、コア用薄膜3の上面に対して、所定のパターンに従って、例えば所定のラインパターンを有するフォトマスク7を介して放射線5の照射を行うことが好ましい。
これにより、光が照射された箇所のみが硬化するので、それ以外の未硬化の部分を現像液によって現像除去することにより、図2中の(e)に示すように、下部クラッド層2上に、パターニングされた硬化膜からなるコア部分4を形成させることができる。
(3) Formation of core portion Next, as shown in FIG. 2 (c), a core composition is applied on the lower cladding layer 2 and dried or further pre-baked to form the core thin film 3. To do.
Thereafter, as shown in FIG. 2 (d), the upper surface of the core thin film 3 is irradiated with radiation 5 through a photomask 7 having a predetermined line pattern, for example, according to a predetermined pattern. preferable.
As a result, only the portion irradiated with the light is cured, so that other uncured portions are developed and removed with a developer so that the upper clad layer 2 is formed on the lower clad layer 2 as shown in FIG. The core portion 4 made of a patterned cured film can be formed.

ここで、所定のパターンに従って光の照射を行う方法としては、光の透過部と非透過部とからなるフォトマスクを用いる方法に限られず、例えば、以下に示すa〜c等の方法が挙げられる。
a.液晶表示装置と同様の原理を利用した、所定のパターンに従って光透過領域と不透過領域とよりなるマスク像を電気光学的に形成する手段を利用する方法。
b.多数の光ファイバーを束ねてなる導光部材を用い、この導光部材における所定のパターンに対応する光ファイバーを介して光を照射する方法。
c.レーザ光、あるいはレンズ、ミラー等の集光性光学系により得られる収束光を走査させながら光硬化性組成物に照射する方法。
Here, the method of irradiating light according to a predetermined pattern is not limited to a method using a photomask composed of a light transmission part and a non-transmission part, and examples thereof include the following methods a to c. .
a. A method using electro-optical means for forming a mask image composed of a light transmission region and a non-transmission region according to a predetermined pattern, using the same principle as that of a liquid crystal display device.
b. A method of irradiating light through an optical fiber corresponding to a predetermined pattern in the light guide member using a light guide member formed by bundling a large number of optical fibers.
c. A method of irradiating a photocurable composition while scanning convergent light obtained by a laser beam or a condensing optical system such as a lens or a mirror.

なお、露光後、露光部分の硬化を促進させるために、加熱処理(以下、「PEB」という。)を行うことが好ましい。その加熱条件は、光導波路形成用光硬化性組成物の配合組成、添加剤の種類等により変わるが、通常、30〜200℃、好ましくは50〜150℃である。   In addition, it is preferable to perform a heat treatment (hereinafter referred to as “PEB”) in order to promote curing of the exposed portion after exposure. The heating condition varies depending on the blending composition of the photocurable composition for forming an optical waveguide, the type of additive, and the like, but is usually 30 to 200 ° C, preferably 50 to 150 ° C.

一方、露光前に、光導波路形成用光硬化性組成物からなる塗膜を、室温条件に、1〜10時間放置するだけで、コア部分の形状を半円形とすることができる(。したがって、半円形のコア部分を得たい場合には、このように露光前に、室温条件に、数時間放置することが好ましい。
このように所定のパターンに従ってパターン露光し、選択的に硬化させた薄膜に対しては、硬化部分と未硬化部分との溶解性の差異を利用して、現像処理することができる。したがって、パターン露光後、未硬化部分を除去するとともに、硬化部分を残存させることにより、結果として、コア部分を形成させることができる。
On the other hand, the shape of the core portion can be made semicircular simply by leaving the coating film made of the photocurable composition for forming an optical waveguide at room temperature for 1 to 10 hours before exposure (and therefore. When it is desired to obtain a semicircular core portion, it is preferable to leave it at room temperature for several hours before exposure.
Thus, the thin film which has been subjected to pattern exposure according to a predetermined pattern and selectively cured can be developed by utilizing the difference in solubility between the cured portion and the uncured portion. Therefore, after pattern exposure, while removing an uncured portion and leaving a cured portion, a core portion can be formed as a result.

ここで、現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エタノールアミン、N―メチルエタノールアミン、N,N―ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノナンなどの塩基性物質と水、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブタノール、オクタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、N−メチルピロリドン、ホルムアミド、N,N―ジメチルホルムアミド、 N,N―ジメチルアセトアミド、などの溶媒で希釈された溶液を用いることができる。
また、現像液中の塩基性物質の濃度を、通常0.05〜25重量%、好ましくは0.1〜3.0重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
Here, as the developer, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, Ethanolamine, N-methylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [ 5.4.0] -7-undecene, basic substance such as 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonane and water, methanol, ethanol, propyl alcohol, butanol, Kutanoru, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, N- methylpyrrolidone, formamide, N, N- dimethylformamide, N, N- dimethylacetamide can be used a solution diluted with a solvent such as.
The concentration of the basic substance in the developer is usually 0.05 to 25% by weight, preferably 0.1 to 3.0% by weight.

また、現像時間は、通常30〜600秒間である。現像方法としては、液盛り法、ディッピング法、シャワー現像法などの公知の方法を採用することができる。
現像液として有機溶媒を用いた場合には、そのまま風乾することにより、また、アルカリ水溶液を用いた場合には流水洗浄を例えば30〜90秒間行なった後、圧縮空気や圧縮窒素等で風乾させて表面上の水分を除去することにより、パターン状被膜を形成させることができる。
The development time is usually 30 to 600 seconds. As a developing method, a known method such as a liquid piling method, a dipping method, or a shower developing method can be employed.
When an organic solvent is used as the developer, it is directly air-dried. When an alkaline aqueous solution is used, it is washed with running water for 30 to 90 seconds and then air-dried with compressed air or compressed nitrogen. By removing moisture on the surface, a patterned film can be formed.

次いで、パターニング部をさらに硬化させるために、ホットプレートやオーブンなどの加熱装置により、例えば30〜400℃の温度で5〜600分間ポストベーク処理すれば、硬化したコア部分が形成されることになる。
なお、コア用組成物には、下層用組成物や上層用組成物よりも、アミノ基含有量の高いアミノポリシロキサンを用いることが好ましい。
Next, in order to further cure the patterning portion, a post-baking process is performed, for example, at a temperature of 30 to 400 ° C. for 5 to 600 minutes with a heating device such as a hot plate or an oven, whereby a cured core portion is formed. .
In addition, it is preferable to use aminopolysiloxane with higher amino group content for the composition for cores than the composition for lower layers or the composition for upper layers.

このように構成することにより、コア部分のパターン精度をより向上させることができる一方、下層用組成物や上層用組成物では、優れた保存安定性が得られるとともに、比較的少ない放射線照射量で、十分に硬化させることができる。   By configuring in this way, the pattern accuracy of the core portion can be further improved, while the lower layer composition and the upper layer composition can provide excellent storage stability and can be used with a relatively small radiation dose. Can be cured sufficiently.

(4) 上部クラッド層の形成
次いで、コア部分4が上方に形成された下部クラッド層2の表面に、上層用組成物を塗布し、乾燥またはプリベークさせて上層用薄膜を形成する。この上層用薄膜に対し、光を照射して硬化させることにより、図1に示したように上部クラッド層6を形成することができる。
また、放射線の照射によって得られる上部クラッド層6には、必要に応じて、さらに上述したポストベークを施すことが好ましい。ポストベークすることにより、硬度および耐熱性に優れた上部クラッド層を得ることができる。
(4) Formation of upper clad layer Next, the upper layer composition is applied to the surface of the lower clad layer 2 with the core portion 4 formed above, and dried or prebaked to form an upper layer thin film. By applying light to the upper thin film and curing it, the upper clad layer 6 can be formed as shown in FIG.
The upper clad layer 6 obtained by radiation irradiation is preferably subjected to the above-described post-baking as necessary. By post-baking, an upper cladding layer having excellent hardness and heat resistance can be obtained.

また、光導波路において、コア部分4の屈折率の値を、下部クラッド層2および上部クラッド層6の屈折率よりも大きくすることが必要であるが、より優れた導波特性を得るために、波長1300〜1600nmの光に対して、コア部分4の屈折率を1.450〜1.650の範囲内の値とするとともに、下部クラッド層2および上部クラッド層6の屈折率を、1.400〜1.648の範囲内の値とすることが好ましい。
そして、コア部分4の屈折率については、上下のクラッド層2、6の屈折率の値を考慮して定めることが好ましく、上下のクラッド層2、6の屈折率の値よりも0.002〜0.5大きい値とすることがより好ましい。
Further, in the optical waveguide, the refractive index value of the core portion 4 needs to be larger than the refractive indexes of the lower cladding layer 2 and the upper cladding layer 6, but in order to obtain better waveguide characteristics. For the light having a wavelength of 1300 to 1600 nm, the refractive index of the core portion 4 is set to a value within the range of 1.450 to 1.650, and the refractive indexes of the lower cladding layer 2 and the upper cladding layer 6 are set to 1. A value in the range of 400 to 1.648 is preferable.
The refractive index of the core portion 4 is preferably determined in consideration of the refractive index values of the upper and lower cladding layers 2 and 6, and is 0.002 to the refractive index value of the upper and lower cladding layers 2 and 6. More preferably, the value is 0.5 larger.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[(A)成分の調製]
[合成例1]
撹拌機、還流管付のフラスコに、フェニルトリメトキシシラン(30.79g)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン(22.64g)、テトラエトキシシラン(4.62g)、1−メトキシ−2−プロパノール(29.93g)、およびシュウ酸(0.04g)を添加、攪拌した後、溶液の温度を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(11.98g)を滴下し、滴下終了後、溶液を120℃にて6時間攪拌した。そして、最終的に固形分を65重量%に調整した(A)成分の1−メトキシ−2−プロパノール溶液を得た。これを「シロキサンオリゴマー溶液1」とする。
[Preparation of component (A)]
[Synthesis Example 1]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, phenyltrimethoxysilane (30.79 g), 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyl Triethoxysilane (22.64 g), tetraethoxysilane (4.62 g), 1-methoxy-2-propanol (29.93 g), and oxalic acid (0.04 g) were added and stirred, and then the temperature of the solution was adjusted. Heated to 60 ° C. Then, distilled water (11.98 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the solution was stirred at 120 ° C. for 6 hours. And the 1-methoxy-2-propanol solution of (A) component which finally adjusted solid content to 65 weight% was obtained. This is designated as “siloxane oligomer solution 1”.

[合成例2]
撹拌機、還流管付のフラスコに、フェニルトリメトキシシラン(30.56g)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン(18.15g)、テトラエトキシシラン(9.88g)、メチル−n−アミルケトン(27.72g)、およびシュウ酸(0.04g)を添加、攪拌した後、溶液の温度を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(13.66g)を滴下し、滴下終了後、溶液を120℃にて6時間攪拌した。そして、最終的に固形分を70重量%に調整した(A)成分のメチル−n−アミルケトン溶液を得た。これを「シロキサンオリゴマー溶液2」とする。
[Synthesis Example 2]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, phenyltrimethoxysilane (30.56 g), 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyl Triethoxysilane (18.15 g), tetraethoxysilane (9.88 g), methyl-n-amyl ketone (27.72 g), and oxalic acid (0.04 g) were added and stirred, and the temperature of the solution was adjusted to 60 ° C. Heated to. Then, distilled water (13.66 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the solution was stirred at 120 ° C. for 6 hours. And the methyl- n-amyl ketone solution of (A) component which finally adjusted solid content to 70 weight% was obtained. This is designated as “siloxane oligomer solution 2”.

[合成例3]
撹拌機、還流管付のフラスコに、メチルトリメトキシシラン(2.97g)、フェニルトリメトキシシラン(29.01g)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン(25.64g)、1−メトキシ−2−プロパノール(31.00g)、およびシュウ酸(0.04g)を添加、攪拌した後、溶液の温度を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(11.35g)を滴下し、滴下終了後、溶液を120℃にて6時間攪拌した。そして、最終的に固形分を70重量%に調整した(A)成分の1−メトキシ−2−プロパノール溶液を得た。これを「シロキサンオリゴマー溶液3」とする。
[Synthesis Example 3]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, methyltrimethoxysilane (2.97 g), phenyltrimethoxysilane (29.01 g), 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7, 8,8,8-heptadecafluorodecyltriethoxysilane (25.64 g), 1-methoxy-2-propanol (31.00 g), and oxalic acid (0.04 g) were added and stirred, then the temperature of the solution Was heated to 60 ° C. Then, distilled water (11.35 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the solution was stirred at 120 ° C. for 6 hours. And the 1-methoxy-2-propanol solution of (A) component which finally adjusted solid content to 70 weight% was obtained. This is designated as “siloxane oligomer solution 3”.

[比較合成例1]
撹拌機、還流管付のフラスコに、フェニルトリメトキシシラン(30.79g)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン(22.64g)、テトラエトキシシラン(4.62g)、1−メトキシ−2−プロパノール(29.93g)、およびシュウ酸(0.04g)を添加、攪拌した後、溶液の温度を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(11.98g)を滴下し、滴下終了後、溶液を120℃にて6時間攪拌した。その後、1−メトキシ−2−プロパノールを除去し、得られた粘調液体をさらに真空乾燥した。これを「シロキサンオリゴマー4」とする。
[Comparative Synthesis Example 1]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, phenyltrimethoxysilane (30.79 g), 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyl Triethoxysilane (22.64 g), tetraethoxysilane (4.62 g), 1-methoxy-2-propanol (29.93 g), and oxalic acid (0.04 g) were added and stirred, and then the temperature of the solution was adjusted. Heated to 60 ° C. Then, distilled water (11.98 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the solution was stirred at 120 ° C. for 6 hours. Thereafter, 1-methoxy-2-propanol was removed, and the resulting viscous liquid was further vacuum dried. This is designated as “siloxane oligomer 4”.

[比較合成例2]
ペンタフルオロフェニルエチルトリクロロシラン(236.9g)と(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリクロロシラン(231.5g)を脱水処理したテトラヒドロフラン1リットルに溶解し、ここに水(92.9g)を液温が上昇しないようにゆっくりと滴下した。続いて、反応液を攪拌しながら、ここに炭酸水素ナトリウム(433.4g)を加えた。炭酸ガスの発生が終了後、さらに1時間攪拌を続けた。次いで、反応液を濾過し、ロータリーエバポレーターで濾液のテトラヒドロフランを留去したところ、無色透明で粘調な液体を得た。さらに、この液体を真空乾燥することにより「シロキサンオリゴマー5」を得た。
[Comparative Synthesis Example 2]
Pentafluorophenylethyltrichlorosilane (236.9 g) and (3,3,3-trifluoropropyl) trichlorosilane (231.5 g) are dissolved in 1 liter of dehydrated tetrahydrofuran, and water (92.9 g) is added thereto. The solution was slowly added dropwise so as not to raise the liquid temperature. Subsequently, sodium hydrogen carbonate (433.4 g) was added thereto while stirring the reaction solution. After the generation of carbon dioxide gas was completed, stirring was continued for another hour. Next, the reaction solution was filtered, and the tetrahydrofuran in the filtrate was distilled off with a rotary evaporator. As a result, a colorless transparent and viscous liquid was obtained. Further, this liquid was vacuum-dried to obtain “siloxane oligomer 5”.

[比較合成例3]
撹拌機、還流管付のフラスコに、メチルトリメトキシシラン(32.27g)、フェニルトリメトキシシラン(24.41g)、1−メトキシ−2−プロパノール(23.85g)、およびシュウ酸(0.03g)を添加、攪拌した後、溶液の温度を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(19.44g)を滴下し、滴下終了後、溶液を120℃にて6時間攪拌した。そして、最終的に固形分を70重量%に調整した1−メトキシ−2−プロパノール溶液を得た。これを「シロキサンオリゴマー溶液6」とする。
[Comparative Synthesis Example 3]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, methyltrimethoxysilane (32.27 g), phenyltrimethoxysilane (24.41 g), 1-methoxy-2-propanol (23.85 g), and oxalic acid (0.03 g) ) Was added and stirred, and then the temperature of the solution was heated to 60 ° C. Then, distilled water (19.44 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the solution was stirred at 120 ° C. for 6 hours. And the 1-methoxy-2-propanol solution which finally adjusted solid content to 70 weight% was obtained. This is designated as “siloxane oligomer solution 6”.

[比較合成例4]
撹拌機、還流管付のフラスコに、メチルメタクリレートと3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランから成る共重合体(固形分濃度:27重量%、メトキシプロパノール希釈)(28.16g)、メチルトリメトキシシラン(36.42g)、フェニルトリメトキシシラン(20.37g)、およびシュウ酸(0.04g)を添加、攪拌した後、溶液の温度を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(15.01g)を滴下し、滴下終了後、溶液を60℃にて6時間攪拌した。そして、最終的に固形分を70重量%に調整した1−メトキシ−2−プロパノール溶液を得た。これを「シロキサンオリゴマー溶液7」とする。
[Comparative Synthesis Example 4]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, a copolymer of methyl methacrylate and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (solid content concentration: 27% by weight, diluted with methoxypropanol) (28.16 g), methyltrimethoxysilane ( 36.42 g), phenyltrimethoxysilane (20.37 g), and oxalic acid (0.04 g) were added and stirred, and then the temperature of the solution was heated to 60 ° C. Then, distilled water (15.01 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the solution was stirred at 60 ° C. for 6 hours. And the 1-methoxy-2-propanol solution which finally adjusted solid content to 70 weight% was obtained. This is designated as “siloxane oligomer solution 7”.

[放射線硬化型組成物の調製]
シロキサンオリゴマー溶液1(固形分および有機溶媒)92.56gに対し、光酸発生剤として1−(4,7−ジ−t−ブトキシ)−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート0.32g、トリ−n−オクチルアミン0.03g、1−メトキシ−2−プロパノール7.09gを添加し、均一に混合することにより、固形分濃度を65重量%に調整した「組成物1」を得た。
[Preparation of radiation curable composition]
To 92.56 g of siloxane oligomer solution 1 (solid content and organic solvent), 0.32 g of 1- (4,7-di-t-butoxy) -naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate as a photoacid generator, By adding 0.03 g of n-octylamine and 7.09 g of 1-methoxy-2-propanol and mixing uniformly, “Composition 1” having a solid content concentration adjusted to 65% by weight was obtained.

以下、「組成物1」と同様にして、表1に示すように「組成物2」〜「組成物8」を調製した。   Hereinafter, in the same manner as “Composition 1”, “Composition 2” to “Composition 8” were prepared as shown in Table 1.

Figure 0004438369
Figure 0004438369

[実施例1]
組成物3をシリコン基板の表面上にスピンコータで塗布し、120℃で10分間乾燥させた後、波長365nm、照度6mW/cmの紫外線を露光機(キャノン製フォトアライナー)にて3分間照射した。さらに、200℃にて1時間加熱することにより、厚み9μmの下部クラッド層を形成した。この下部クラッド層における波長1550nmの光の屈折率は1.439であった。
次いで、組成物1を下部クラッド層の上にスピンコータで塗布し、100℃で5分間乾燥させた後、幅9μmの光導波路パターンを刻んだフォトマスクを用いて、波長365nm、照度6mW/cmの紫外線を露光機にて1分間照射することにより、露光を行った。その後、この基板を100℃にて1分間加熱した後、5%テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド(TMAH)水溶液よりなる現像液中に浸漬して未露光部を溶解、水洗浄した。その後、紫外線を3分間照射した後、200℃にて1時間加熱することにより、厚さ9μmのコア部分を形成した。得られたコア部分における波長1550nmの光の屈折率は、1.445であった。
さらに、このコア部分を有する下部クラッド層の上面に、放射線硬化型組成物3をスピンコータで塗布し、120℃で10分間乾燥させた後、波長365nm、照度6mW/cmの紫外線を10分間照射した。さらに、250℃にて1時間加熱することにより、厚み9μmの上部クラッド層を形成し、これにより、光導波路を形成した。形成された上部クラッド層における波長1550nmの光の屈折率は1.439であった。
[Example 1]
The composition 3 was applied onto the surface of the silicon substrate with a spin coater, dried at 120 ° C. for 10 minutes, and then irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 6 mW / cm 2 for 3 minutes with an exposure machine (Canon photo aligner). . Furthermore, by heating at 200 ° C. for 1 hour, a lower cladding layer having a thickness of 9 μm was formed. The refractive index of light having a wavelength of 1550 nm in this lower cladding layer was 1.439.
Next, the composition 1 was applied onto the lower clad layer with a spin coater, dried at 100 ° C. for 5 minutes, and then using a photomask engraved with an optical waveguide pattern having a width of 9 μm, a wavelength of 365 nm and an illuminance of 6 mW / cm 2. The exposure was performed by irradiating the ultraviolet rays of 1 min. Thereafter, the substrate was heated at 100 ° C. for 1 minute, and then immersed in a developer composed of a 5% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution to dissolve unexposed portions and washed with water. Then, after irradiating with ultraviolet rays for 3 minutes, a core portion having a thickness of 9 μm was formed by heating at 200 ° C. for 1 hour. The refractive index of light having a wavelength of 1550 nm in the obtained core portion was 1.445.
Further, the radiation curable composition 3 was applied to the upper surface of the lower clad layer having the core portion with a spin coater, dried at 120 ° C. for 10 minutes, and then irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 6 mW / cm 2 for 10 minutes. did. Furthermore, by heating at 250 ° C. for 1 hour, an upper cladding layer having a thickness of 9 μm was formed, thereby forming an optical waveguide. The refractive index of light having a wavelength of 1550 nm in the formed upper clad layer was 1.439.

実施例2および比較例1,2,3についても、実施例1と同様にして光導波路を作製し、評価を行なった。評価結果を表2に示す。   For Example 2 and Comparative Examples 1, 2, and 3, optical waveguides were produced and evaluated in the same manner as Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0004438369
Figure 0004438369

[シラノール含量測定]
各組成物をNMR測定溶媒である重水素化クロロホルムで希釈し、Si−NMRにてシラノール含量を測定した。具体的には、−120ppm〜−60ppmにかけて現れる置換基、結合基の異なる複数のシラン成分をカーブフィティングにてピーク分離し、ピークの面積比から各成分のモル%を算出した。得られた各成分中のシラノール基数を掛け合わせ、全Si上の結合基に占める割合(%)を算出した。
計算例を以下に示すと、
モル% シラノール基数
ピーク1:R−Si(OH) a 3
ピーク2:R−Si(OH)(OSi) b 2
ピーク3:R−Si(OH)(OSi) c 1
ピーク4:R−Si(OSi) d 0

全Si上の結合基に占めるシラノールの含有率(%)
=(3a+2b+c)×100/[4×(a+b+c+d)]
[Silanol content measurement]
Each composition was diluted with deuterated chloroform as an NMR measurement solvent, and the silanol content was measured by Si-NMR. Specifically, a plurality of silane components having different substituents and bonding groups appearing at −120 ppm to −60 ppm were peak-separated by curve fitting, and the mol% of each component was calculated from the peak area ratio. By multiplying the number of silanol groups in each of the obtained components, the ratio (%) to the bonding groups on the total Si was calculated.
An example calculation is shown below.
Mole% Number of silanol groups Peak 1: R—Si (OH) 3 a 3
Peak 2: R—Si (OH) 2 (OSi) b 2
Peak 3: R—Si (OH) (OSi) 2 c 1
Peak 4: R—Si (OSi) 3 d 0

Silanol content in all Si bonding groups (%)
= (3a + 2b + c) × 100 / [4 × (a + b + c + d)]

[パターニング性]
作製した導波路をへき開にて端面出しを行い、光学顕微鏡にてコア形状(幅、高さ)を測定した。設計値(幅9μm、高さ9μm)に対して、設計値±0.5μm以内である場合を「○」、それ以外の場合や形状が長方形、台形であったり、コアがパターニングできなかったりした場合を「×」とした。
[導波路損失]
波長1310nm又は1550nmの光を導波路の一端から入射させたときに他端から出射する光量を、光量計(アンリツ社製MT9810A)のパワーメータにより損失[dB]を測定した。導波路損失[dB/cm]は、導波路をへき開にてカットすることで、各長さにおける損失を測定し、長さに対して損失をプロットして、その傾きから算出することで得た(カットバック法)。
[Patternability]
The produced waveguide was cleaved, and the core shape (width and height) was measured with an optical microscope. The design value (width 9 μm, height 9 μm) is within the range of design value ± 0.5 μm, “o”, otherwise the shape is rectangular or trapezoidal, or the core could not be patterned The case was set as “x”.
[Waveguide loss]
When light having a wavelength of 1310 nm or 1550 nm was incident from one end of the waveguide, the loss [dB] was measured with a power meter of a light meter (Anritsu MT9810A). The waveguide loss [dB / cm] was obtained by cutting the waveguide by cleaving, measuring the loss at each length, plotting the loss against the length, and calculating from the slope. (Cutback method).

[界面剥離]
作製した導波路をへき開した端面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察し、基板/下部クラッド層、下部クラッド層/コア部分、コア部分/上部クラッド層、および下部クラッド層/上部クラッド層間の剥離の有無を判定した。さらに、導波路の上方から光学顕微鏡により、コアライン上での剥離の有無を観察した。いずれの場合でも剥離が観察されなかった場合を「○」、いずれかで剥離が観察された場合を「×」とした。
[クラック耐性]
得られた導波路を300℃にて1時間加熱、自然冷却し、光学顕微鏡にて導波路全体のクラック発生の有無を観察し、クラックが確認されなかった場合を「○」、クラックがコアとクラッドのいずれかで確認された場合を「×」とした。
[長期信頼性]
得られた光導波路を、温度85℃、相対湿度85%の条件下で2000時間放置した後、温度25℃、相対湿度50%に24時間放置し、伝送損失を測定し、導波路損失を算出した。導波路損失が、波長1310nmおよび1550nmのいずれにおいても0.5dB/cm以下の場合を「○」、それ以外を「×」とした。
[Interface peeling]
The end face obtained by cleaving the produced waveguide is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the substrate / lower clad layer, lower clad layer / core portion, core portion / upper clad layer, and lower clad layer / upper clad layer are observed. The presence or absence of peeling was determined. Furthermore, the presence or absence of peeling on the core line was observed with an optical microscope from above the waveguide. In either case, the case where no peeling was observed was indicated as “◯”, and the case where peeling was observed in any case was indicated as “x”.
[Crack resistance]
The obtained waveguide was heated at 300 ° C. for 1 hour and naturally cooled, and the presence or absence of cracks in the entire waveguide was observed with an optical microscope. The case where it was confirmed in any of the clads was designated as “x”.
[Long-term reliability]
The obtained optical waveguide is allowed to stand for 2000 hours under conditions of a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%, and then left for 24 hours at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50%. The transmission loss is measured, and the waveguide loss is calculated. did. The case where the waveguide loss is 0.5 dB / cm or less at both wavelengths of 1310 nm and 1550 nm is “◯”, and the others are “X”.

本発明の光導波路の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the optical waveguide of this invention typically. 本発明の光導波路の形成方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the formation method of the optical waveguide of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 下部クラッド層
3 コア用薄膜
4 コア部分
5 放射線
6 上部クラッド層
7 フォトマスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Lower clad layer 3 Core thin film 4 Core portion 5 Radiation 6 Upper clad layer 7 Photomask

Claims (9)

下記成分(A)及び(B):
(A)下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
(R )Si(X) (1)
[一般式(1)中、R非加水分解性で炭素数が1〜12のフッ素化アルキル基またはフッ素化アリール基であり、Xは加水分解性基ある。]
および
(B)光酸発生剤
を含有する放射線硬化型組成物であって、
該組成物中の3官能性の加水分解性シラン化合物に由来する全Si上の結合基に占めるシラノール(Si−OH)基の含有率が、10〜50%であることを特徴とする光導波路形成用放射線硬化型組成物。
The following components (A) and (B):
(A) at least one or more selected from the group consisting of a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound represented by the following general formula (1) and a condensate of the hydrolyzate;
(R 1 ) Si (X) 3 (1)
[In the general formula (1), R 1 is a fluorinated alkyl group or fluorinated aryl group having a carbon number in the nonhydrolyzable is 1 to 12, X is a hydrolyzable group. ]
And (B) a radiation curable composition containing a photoacid generator,
The optical waveguide characterized in that the content of silanol (Si-OH) groups in the bonding groups on all Si derived from the trifunctional hydrolyzable silane compound in the composition is 10 to 50%. Radiation curable composition for forming .
上記(A)成分が、下記一般式(2)構造を有する請求項1記載の放射線硬化型組成物。
Figure 0004438369
[一般式(2)、R非加水分解性で炭素数が1〜12のフッ素化アルキル基またはフッ素化アリール基である。]
The radiation curable composition according to claim 1, wherein the component (A) has a structure represented by the following general formula (2).
Figure 0004438369
[In the general formula (2), R 3 is the number of carbon atoms in the nonhydrolyzable is 1-12 fluorinated alkyl group or fluorinated aryl group. ]
前記式(1)中のRが、CF(CF(CH[mは0〜5の整数、nは1〜11の整数であり、m+nは1〜11である。]である請求項1又は2に記載の放射線硬化型組成物。 R 1 in the formula (1) is CF 3 (CF 2 ) n (CH 2 ) m [m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 1 to 11, and m + n is 1 to 11. The radiation curable composition according to claim 1 or 2 . 前記成分(A)が、さらに下記一般式(4)及び(5)からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の構造を有する請求項3記載の放射線硬化型組成物。
Figure 0004438369
[一般式(4)及び(5)中、Rはフェニル基又はフッ素化フェニル基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であって、Rと同じでもよい。]
The radiation curable composition according to claim 3, wherein the component (A) further has at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (4) and (5).
Figure 0004438369
[In General Formulas (4) and (5), R 5 is a phenyl group or a fluorinated phenyl group, and R 6 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom. It may be the same as R 5 . ]
前記成分(A)100重量部に対する前記(B)光酸発生剤の添加量が0.01〜15重量部である請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線硬化型組成物。   The radiation curable composition according to any one of claims 1 to 4, wherein an addition amount of the (B) photoacid generator is 0.01 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A). 下部クラッド層と、該下部クラッド層上の領域の一部に形成されたコア部分と、前記コア部分を被覆するように前記下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とを有し、かつ、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の厚みが3〜50μmであり、前記コア部分の厚みが3〜20μmである光導波路の、前記下部クラッド層、前記コア部分及び前記上部クラッド層の中から選ばれる少なくとも一つ以上を形成するための請求項1〜5のいずれか1項に記載の放射線硬化型組成物。A lower clad layer, a core portion formed in a part of a region on the lower clad layer, and an upper clad layer formed on the lower clad layer so as to cover the core portion, and A thickness of the lower clad layer and the upper clad layer is 3 to 50 μm, and a thickness of the core portion is 3 to 20 μm, and is selected from the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer. The radiation curable composition according to any one of claims 1 to 5, for forming at least one of the above. 下部クラッド層と、該下部クラッド層上の領域の一部に形成されたコア部分と、前記コア部分を被覆するように前記下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とを有してなる光導波路の形成方法において、
前記下部クラッド層、前記コア部分および前記上部クラッド層の中から選ばれる少なくとも一つ以上を、請求項1〜のいずれか1項に記載の放射線硬化型組成物を材料として用いて塗工した後、放射線照射して光導波路を形成することを特徴とする光導波路の形成方法。
An optical device comprising a lower clad layer, a core portion formed in a part of a region on the lower clad layer, and an upper clad layer formed on the lower clad layer so as to cover the core portion In the method of forming the waveguide,
At least one or more selected from the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer is applied using the radiation curable composition according to any one of claims 1 to 6 as a material. And forming an optical waveguide by irradiation with radiation.
下部クラッド層と、該下部クラッド層上の領域の一部に形成されたコア部分と、前記コア部分を被覆するように前記下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とを有してなる光導波路において、
前記下部クラッド層、前記コア部分および前記上部クラッド層の中から選ばれる少なくとも一つ以上が、請求項1〜のいずれか1項に記載の放射線硬化型組成物からなることを特徴とする光導波路。
An optical device comprising a lower clad layer, a core portion formed in a part of a region on the lower clad layer, and an upper clad layer formed on the lower clad layer so as to cover the core portion In the waveguide,
The light beam, wherein at least one selected from the lower clad layer, the core portion, and the upper clad layer is made of the radiation curable composition according to any one of claims 1 to 6. Waveguide.
前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の厚みが3〜50μmであり、前記コア部分の厚みが3〜20μmである請求項8に記載の光導波路。The optical waveguide according to claim 8, wherein the thickness of the lower cladding layer and the upper cladding layer is 3 to 50 µm, and the thickness of the core portion is 3 to 20 µm.
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