(57)【要約】【課題】優れた難燃性及び耐屈曲性を有し、かつ、ＵＶ硬化性の接着剤を用いた受光素子及び発光素子の接合時に好適な紫外線透過性を有するフィルム状光導波路を提供する。【解決手段】フィルム状光導波路１は、下部クラッド層３と、下部クラッド層３の上面に形成された、特定の幅を有するコア部分４と、下部クラッド層３及びコア部分４の上に積層して形成された上部クラッド層５と、下部クラッド層３及び上部クラッド層５の周面に積層して形成された被覆層２とからなる。被覆層２は、芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸を含みかつ厚み方向の光透過率（波長４００ｎｍ）が１０％以上である重合物である。下部クラッド層３、コア部分４、及び上部クラッド層５の各々は、（メタ）アクリル系、エポキシ系等の光硬化性の組成物の硬化体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部クラッド層、コア部分及び上部クラッド層を有するフィルム状光導波路であって、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の各々の外表面に、芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸を含み、かつ、厚み方向の光透過率（波長４００ｎｍ）が１０％以上である被覆層を有することを特徴とするフィルム状光導波路。
【請求項２】
前記被覆層が、コア部分が露出している面を除く、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の各々の外表面に形成された請求項１に記載のフィルム状光導波路。
【請求項３】
前記被覆層が、下記一般式（１）で示される化合物と芳香族ジアミンとを反応させて得られる芳香族ポリアミド及び／又は芳香族ポリアミック酸からなる請求項１又は２に記載のフィルム状光導波路。
【化１】
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（式中、Ｘは２価の基であり、ベンゼン環のどの位置に結合していてもよい。）
【請求項４】
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が、アクリル系の光硬化性組成物を硬化させて得られたものである請求項１〜３のいずれかに記載のフィルム状光導波路。
【請求項５】
前記被覆層が、被覆層の形成用フィルムとして、接着層を有する芳香族ポリイミドフィルムを用いることによって形成されたものである請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム状光導波路。
【請求項６】
前記被覆層が、被覆層の形成用材料として、芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸と、有機溶媒とを混合してなる液状物を塗布し、乾燥または加熱処理することによって形成されたものである請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム状光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状光導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
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ーにおける情報処理の大容量化及び高速化の要求から、光の伝送媒体として光導波路が注目されている。
光導波路は、フォトダイオード等の発光素子及び面発光レーザ等の受光素子を光導波路の片面に接合して電気／光信号を変換するインターフェースにおいて、発光素子から受光素子に伝送される光信号の伝送媒体として使用されている。
【０００３】
従来、光硬化性組成物を用いて光導波路の各部（下部クラッド層、コア部分、上部クラッド層）を形成する技術が、種々提案されている。
例えば、（メタ）アクリル系の光硬化性組成物として、（Ａ）カルボキシル基、重合性基及びそれ以外の有機基を有するビニル系重合体、（Ｂ）分子中に２個以上の重合性反応基を有する化合物、及び（Ｃ）放射線重合開始剤、を含有する光導波路形成用放射線硬化性組成物が提案されている（特許文献１）。
また、エポキシ系の光硬化性組成物として、（Ａ）特定のノボラック型エポキシ樹脂、及び（Ｂ）光酸発生剤を含有する光導波路形成用感光性樹脂組成物が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−１９５０７９号公報
【特許文献２】特開２００５−２７４６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光導波路の形成材料として用いられる従来の光硬化性組成物は、光信号の伝送媒体としての使用に適する伝送特性を有し、かつ、ＵＶ硬化性の接着剤を用いた受発光素子の接合に好適な紫外線透過性を有するものの、難燃性に劣るという問題がある。
難燃性を高めるために、光硬化性の樹脂組成物に既存のハロゲン系、アンチモン系等の難燃剤を配合した場合には、光導波路の信頼性が低下することに加えて、環境問題を生じるおそれがあるという問題がある。
また、既存の難燃剤を配合した場合には、ＵＶ硬化性の接着剤を用いた受発光素子の接合に支障を生じるという問題もある。この点を詳しく説明すると、まず、受光素子または発光素子は、光導波路の片面に接合される。接合手段としては、作業の容易性、効率性、コスト等の観点から、ＵＶ（紫外線）硬化性の接着剤が好適に用いられる。この場合、光導波路の片面と、光導波路の当該片面側に配置させた受光素子または発光素子の間に、ＵＶ硬化性の接着剤からなる接着剤層を介在させた状態で、光導波路の他の面の側から紫外線を照射して、接着剤層を硬化させ、光導波路と、受光素子または発光素子を接合する。このため、光導波路本体を形成する樹脂組成物に既存の難燃剤が含まれていると、紫外線の透過が不十分となり、接合作業ができなくなるなどの問題を生じる。このように、接合の作業を効率的に行うためには、光導波路の紫外線透過部分の透過率が高いことが必要である。
さらに、上述の（メタ）アクリル系やエポキシ系の光硬化性樹脂組成物を用いて作製したフィルム状光導波路は、屈曲させるとクラックや破断が発生するという問題がある。
そこで、本発明は、優れた難燃性及び耐屈曲性を有し、かつ、ＵＶ硬化性の接着剤を用いた受光素子及び発光素子の接合時に好適な紫外線透過性を有するフィルム状光導波路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、下部クラッド層、コア部分及び上部クラッド層を有するフィルム状光導波路において、所望の実装形状に切り出した光導波路フィルムの下部クラッド層、上部クラッド層及びフィルム側面（コア部分が露出している前後の面を除く、左右の一対の面）の各々の外表面に、厚さが１２μｍの場合の光透過率（波長４００ｎｍ）が１０％以上である芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸を含む被覆層を設けることによって、難燃性、紫外線透過性及び耐屈曲性のすべてに優れたフィルム状光導波路が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］  下部クラッド層、コア部分及び上部クラッド層を有するフィルム状光導波路であって、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の各々の外表面に、芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸を含み、かつ、厚み方向の光透過率（波長４００ｎｍ）が１０％以上である被覆層を有することを特徴とするフィルム状光導波路。
［２］  前記被覆層が、コア部分が露出している面を除く、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の各々の外表面に形成された前記［１］のフィルム状光導波路。
［３］  前記被覆層が、下記一般式（１）で示される化合物と芳香族ジアミンとを反応させて得られる芳香族ポリアミド及び／又は芳香族ポリアミック酸からなる前記［１］又は［２］のフィルム状光導波路。
【化１】
2008164763.tif 000003
（式中、Ｘは２価の基であり、ベンゼン環のどの位置に結合していてもよい。）
［４］  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が、アクリル系の光硬化性組成物を硬化させて得られたものである前記［１］〜［３］のいずれかのフィルム状光導波路。
［５］  前記被覆層が、被覆層の形成用フィルムとして、接着層を有する芳香族ポリイミドフィルムを用いることによって形成されたものである前記［１］〜［４］のいずれかのフィルム状光導波路。
［６］  前記被覆層が、被覆層の形成用材料として、芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸と、有機溶媒とを混合してなる液状物を塗布し、乾燥または加熱処理することによって形成されたものである前記［１］〜［４］のいずれかのフィルム状光導波路。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のフィルム状光導波路は、芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸を含む被覆層を備えているので、優れた難燃性を有する。
また、本発明のフィルム状光導波路は、厚み方向の光透過率（波長４００ｎｍ）が１０％以上であるため、受光素子または受発光素子との間にＵＶ硬化性の接着剤を介在させた状態で紫外線を照射したときに、被覆層内の紫外線の透過性が良好であり、その結果、ＵＶ硬化性の接着剤を短時間で硬化させて、フィルム状光導波路と、受光素子または受発光素子との接合を効率的に行なうことができる。本発明のフィルム状光導波路は、フォトダイオード等の発光素子及び面発光レーザ等の受光素子を光導波路の片面に接合して電気／光信号を変換するインターフェースにおいて、発光素子から受光素子に伝送される光信号の伝送媒体として好適に用いることができる。
さらに、本発明のフィルム状光導波路は、下部クラッド層、コア部分、及び上部クラッド層に加えて、下部クラッド層及び上部クラッド層の各々の外表面に被覆層を備えているので、優れた耐屈曲性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のフィルム状光導波路は、下部クラッド層、コア部分、及び上部クラッド層を有し、かつ、下部クラッド層、上部クラッド層及びフィルム側面の各々の外表面（具体的には、下部クラッド層の下面、上部クラッド層の上面、及び、多数のコア部分を有するフィルムを実装形状となるように切断して得られたフィルム状光導波路の当該切断面）に、特定の芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸を含む重合物からなる被覆層を有するものである。
【０００９】
まず、被覆層を形成する芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸について詳述する。
本発明で用いる芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸の好適な例として、下記の成分（Ａ）と成分（Ｂ）を反応させてなるものが挙げられる。
［成分（Ａ）］
成分（Ａ）は、下記一般式（１）で表される芳香族テトラカルボン酸二無水物である。
【化２】
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（式中、Ｘは２価の基であり、ベンゼン環のどの位置に結合していてもよい。）
ここで、一般式（１）中のＸ（２価の基）は、例えば、−Ｏ−、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、−Ｓ−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｓｉ（ＣＨ３）２−または−Ｓｉ（Ｐｈ）２−であり、好ましくは、−Ｏ−、−ＳＯ２−、より好ましくは−Ｏ−である。
成分（Ａ）の具体的な化合物名としては、４，４’−オキシジフタル酸二無水物（オルトジフェニルフタル酸二無水物）、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−テトラフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物等が挙げられる。
中でも、紫外線透過性の向上の観点から、４，４’−オキシジフタル酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物等が、好ましく用いられ、４，４’−オキシジフタル酸二無水物が特に好ましく用いられる。
【００１０】
［成分（Ｂ）］
成分（Ｂ）は、芳香族ジアミンである。
成分（Ｂ）として用いられる芳香族ジアミンの例としては、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジアミノビフェニル、１，５−ジアミノナフタレン、９，９−ビス（４−アミノフェニル）−１０−ヒドロアントラセン、４，４’−（ｐ−フェニレンイソプロピリデン）ビスアニリン、４，４’−（ｍ−フェニレンイソプロピリデン）ビスアニリン、５−アミノ−１−（４’−アミノフェニル）−１，３，３−トリメチルインダン、６−アミノ−１−（４’−アミノフェニル）−１，３，３−トリメチルインダン、２，７−ジアミノフルオレン、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、３，４’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−（ｐ−ビフェニレンジオキシ）ジアニリン等が挙げられる。
中でも、紫外線透過性の向上の観点から、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−（ｐ−ビフェニレンジオキシ）ジアニリンが、好ましく用いられ、４，４’−（ｐ−ビフェニレンジオキシ）ジアニリンが特に好ましく用いられる。
【００１１】
本発明のフィルム状光導波路の被覆層を形成するための芳香族ポリイミド及び／又は芳香族ポリアミック酸は、成分（Ａ）と成分（Ｂ）を反応させることにより製造される。
下記の式（２）で表される成分（Ａ）（４，４’−オキシジフタル酸二無水物）と下記の式（３）で表される成分（Ｂ）（４，４’−（ｐ−ビフェニレンジオキシ）ジアニリン）を反応させて芳香族ポリイミドを製造する場合を例にして、反応機構を説明する。
【化３】
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【化４】
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【００１２】
まず、下記の式（４）、（５）に示すように、成分（Ａ）の酸無水物基（式（４）の左側の化学式を参照）と、成分（Ｂ）のアミノ基（式（４）の右側の化学式を参照）が反応して、芳香族ポリアミック酸（式（５）を参照）が生成する。
【化５】
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【化６】
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【００１３】
本発明において、成分（Ａ）と成分（Ｂ）の反応による芳香族ポリアミック酸の生成は、有機溶媒中で−２０〜１５０℃、好ましくは０〜１００℃の温度下に成分（Ａ）と成分（Ｂ）を混合攪拌することにより行われる。
成分（Ａ）及び成分（Ｂ）の配合割合は、成分（Ｂ）のアミノ基１当量に対して、成分（Ａ）の酸無水物基が０．８〜１．２当量となる割合が好ましく、１．０〜１．１当量となる割合がより好ましい。成分（Ｂ）のアミノ基１当量に対して、成分（Ａ）の酸無水物基の量が０．８当量未満、若しくは１．２当量を超えると、基材に塗布し乾燥させた後にフィルムが形成されない場合がある。
本発明で使用される有機溶媒の例としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド等の非プロトン系極性溶媒；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、しゅう酸ジエチル、マロン酸ジエチル、乳酸エチル、乳酸ｎ−プロピル、乳酸ｎ−ブチル等のエステル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；フェノール、ｍ−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール等のフェノール類等を挙げることができる。
中でも、溶解性の観点からＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）が、好ましく用いられる。
【００１４】
有機溶媒の使用量は、成分（Ａ）と成分（Ｂ）と有機溶媒とを含む反応溶液の全量中に占める成分（Ａ）と成分（Ｂ）の合計量の質量割合が０．１〜３０質量％、好ましくは１〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％となる量である。
反応時の圧力は特に限定されず、通常、常圧でよい。反応時間は、通常、１〜１０時間である。
【００１５】
式（５）で示される芳香族ポリアミック酸は、基材に塗布し乾燥させて形成されたフィルム状態で加熱することによってイミド化が進み、式（６）で示される芳香族ポリイミドになる。
【化７】
2008164763.tif 000009
【００１６】
イミド化の際の加熱温度は、２００℃〜４００℃、好ましくは２５０℃〜３５０℃である。該温度範囲内で加熱することにより、芳香族ポリアミック酸のイミド化を十分に進行させることができる。加熱時間は、好ましくは、３０〜１２０分間である。
芳香族ポリアミック酸のイミド化の割合は、０〜１００％の間で特に限定されるものではないが、好ましくは５０〜１００％、より好ましくは８０〜１００％である。該割合が５０％未満では、フィルムの耐水性が低下することがある。
芳香族ポリイミド及び芳香族ポリアミック酸の数平均分子量は、ＧＰＣ法で測定されたポリスチレン換算値として、機械的強度の観点から、好ましくは３，０００以上である。
芳香族ポリイミド及び芳香族ポリアミック酸の数平均分子量の上限値は、特に限定されないが、通常、５００，０００以下である。
【００１７】
本発明のフィルム状光導波路中の下部クラッド層、コア部分及び上部クラッド層の各部を形成するための材料としては、光硬化性または熱硬化性の材料が挙げられる。
中でも、耐屈曲性、製造効率等の観点から、（メタ）アクリル系またはエポキシ系の光硬化性組成物等が好ましく用いられる。ここで、（メタ）アクリル系の光硬化性組成物としては、例えば、上述の「背景技術」の欄で説明した特開２００３−１９５０７９号公報に記載されたものが挙げられる。
【００１８】
具体的には、（メタ）アクリル系の光硬化性組成物の例として、エチレン性不飽和基等の重合性官能基を有する樹脂、重合性モノマー、光重合開始剤等を含む組成物が挙げられる。コア用の組成物は、前記エチレン性不飽和基等の重合性官能基を有する樹脂をアルカリ可溶性にすることで、組成物をアルカリ現像可能にすることができる。
【００１９】
ここで、エチレン性不飽和基等の重合性官能基を有する樹脂は、例えば、カルボキシル基や水酸基を有するポリ（メタ）アクリレートに、グリシジル基とエチレン性不飽和基を含有する化合物、イソシアネート基とエチレン性不飽和基を含有する化合物、あるいはアクリル酸クロライドを付加反応させることにより得ることができる。このとき、アクリル酸やメタクリル酸を共重合させ、樹脂中にカルボキシル基を導入することでアルカリ現像が可能な樹脂とすることができる。また、ポリエチレンオキシド構造、ポリプロピレンオキシド構造や、ウレタン結合を繰り返し有する直鎖構造を含み、かつ、２〜６個の（メタ）アクリロイル基を有する化合物を使用することもできる。
【００２０】
ここで、重合性モノマーの例としては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングルコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングルコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングルコールジ（メタ）アクリレート、ビス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートジ（メタ）アクリレート、ビス（（メタ）アクリロイルオキシメチル）トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン、及びこれらの化合物を製造する際の出発アルコール類のエチレンオキシド又はプロピレンオキシド付加物のポリ（メタ）アクリレート類、分子内に２以上の（メタ）アクリロイル基を有するオリゴエステル（メタ）アクリレート類、オリゴエーテル（メタ）アクリレート類、オリゴウレタン（メタ）アクリレート類、及びオリゴエポキシ（メタ）アクリレート類等が挙げられる。
【００２１】
光重合開始剤の例としては、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−（ジメチルアミノ）−１−〔４−（モルフォリニル）フェニル〕−２−フェニルメチル）−１−ブタノン等が挙げられる。
【００２２】
前記「エチレン性不飽和基等の重合性官能基を有する樹脂、重合性モノマー、光重合開始剤等を含む組成物層」をフィルム上に形成する方法は、前記各成分を、メチルイソブチルケトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル等の溶媒に溶解させた組成物を、ロールコート、グラビアコート、ダイコート等の方法でフィルムに塗布した後、溶媒を除去（乾燥）することで、感光性を有する組成物層を形成することができる。このとき、ドライフィルムとしての特性を損なわない範囲で、例えば５質量％程度の溶媒が残存していても構わない。
【００２３】
また、エポキシ系の光硬化性組成物としては、例えば、上述の「背景技術」の欄で説明した特開２００５−２７４６６４号公報に記載されたものが挙げられる。具体的には、エポキシ系の光硬化性組成物の例として、ノボラック型エポキシ樹脂、および光酸発生剤を含有するものが挙げられる。ノボラック型エポキシ樹脂の市販品の例としては、エピコート１５２、エピコート１５４（以上、ジャパンエポキシレジン社製）、エピクロンＮ７４０、エピクロンＮ７７０（以上、大日本インキ化学工業社製）、エポトートＹＤＰＮ６３８（東都化成社製）、ＤＥＲ４３１、ＤＥＲ４３８（以上、ダウケミカル社製）、アラルダイトＥＰＮ１１３８（チバガイギー社製）（以上、フェノールノボラック型エポキシ樹脂）や、エピコート１８０（ジャパンエポキシレジン社製）、エピクロンＮ６６０、エピクロンＮ６７０（以上、大日本インキ化学工業社製）、エポトートＹＤＣＮ７０１、エポトートＹＤＣＮ７０２（以上、東都化成社製）、アラルダイトＥＣＮ１２７３、アラルダイトＥＣＮ１２８０（チバガイギー社製）(以上、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂）等が挙げられる。他には、ノボラック型エポキシ樹脂の市販品の例としては、エピコート１５７Ｓ６５、エピコート１５７Ｓ７０（以上、ジャパンエポキシレジン社製）、Ｎ８６５（大日本インキ化学工業社製）等が挙げられる。
【００２４】
また、光酸発生剤は、光を受けることによりルイス酸を放出する光カチオン重合開始剤であり、具体例として、例えば、下記一般式（７）で表される構造を有するオニウム塩が挙げられる。このオニウム塩は、４００ｎｍ未満に実質的な光吸収波長を有する。
［Ｒ６ａＲ７ｂＲ８ｃＲ９ｄＺ］＋ｍ［ＭＸｎ＋ｍ］−ｍ  （７）
（式中、カチオンはオニウムイオンであり、ＺはＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｏ、Ｉ、Ｂｒ、ＣｌまたはＮ≡Ｎを示し、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９は、互いに同一または異なる有機基を示す。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Ｚの価数に等しい。Ｍは、ハロゲン化物錯体［ＭＸｎ＋ｍ］の中心原子を構成する金属またはメタロイドを示し、例えばＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ等である。Ｘは例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン原子であり、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。〕光酸発生剤の市販品の例としては、アデカオプトマーＳＰ−１５０、ＳＰ−１５１、ＳＰ−１７０、ＳＰ−１７２（以上、旭電化工業社製）、ＵＶＩ−６９５０、ＵＶＩ−６９７０、ＵＶＩ−６９７４、ＵＶＩ−６９９０（以上、ユニオンカーバイド社製）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ２６１（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）、ＣＩ−２４８１、ＣＩ−２６２４、ＣＩ−２６３９、ＣＩ−２０６４（以上、日本曹達社製）、ＣＤ−１０１０、ＣＤ−１０１１、ＣＤ−１０１２（以上、サートマー社製）、ＤＴＳ−１０２、ＤＴＳ−１０３、ＮＡＴ−１０３、ＮＤＳ−１０３、ＴＰＳ−１０３、ＭＤＳ−１０３、ＭＰＩ−１０３、ＢＢＩ−１０３（以上、みどり化学社製）、ＰＣＩ−０６１Ｔ、ＰＣＩ−０６２Ｔ、ＰＣＩ−０２０Ｔ、ＰＣＩ−０２２Ｔ（以上、日本化薬社製）等が挙げられる。
【００２５】
さらに、上述の成分以外にも樹脂組成物の硬化前の粘度の調整や、樹脂組成物の硬化後の屈折率の調整や、硬化速度の増大等を目的として、ブチルグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールトリグリシジルエーテル、ビスフェノールＡプロピレンオキシド付加物ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルなどのエポキシ化合物や、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキレート、エポキシ化３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸ビス(３−シクロヘキセニルメチル)修飾ε−カプロラクトンなどのシクロヘキセンオキシド化合物や、フェニルオキセタン、キシレンジオキセタンなどのオキセタン化合物を含むこともできる。また、他にも各種添加剤として、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤、離型剤等を必要に応じて配合することができる。
【００２６】
次に、図面を参照しつつ、本発明のフィルム状光導波路の一例を説明する。
図１は、本発明のフィルム状光導波路の一例を模式的に示す断面図、図２は、図１に示すフィルム状光導波路を受光素子及び発光素子と共に使用する場合の一例を示す断面図である。
［フィルム状光導波路の構造］
図１中、フィルム状光導波路１は、下部クラッド層３と、下部クラッド層３の上面に形成された、特定の幅を有するコア部分４と、下部クラッド層３及びコア部分４の上に積層して形成された上部クラッド層５と、下部クラッド層３及び上部クラッド層５の周囲を被覆するように形成された被覆層２とからなる。被覆層２と下部クラッド層３との境界面、及び被覆層２と上部クラッド層５との境界面には、必要に応じて、接着層を設けることができる。
下部クラッド層３、コア部分４、及び上部クラッド層５の厚さは、特に限定されないが、例えば、下部クラッド層３の厚さが１〜２００μｍ、コア部分４の厚さが３〜２００μｍ、上部クラッド層５の厚さが１〜２００μｍとなるように定められる。コア部分５の幅は、特に限定されないが、例えば、１〜２００μｍである。
コア部分４の屈折率は、下部クラッド層３及び上部クラッド層５のいずれの屈折率よりも大きいものであることが必要である。例えば、波長４００〜１，６００ｎｍの光に対して、コア部分４の屈折率が１．４２０〜１．６５０、下部クラッド層３及び上部クラッド層５の屈折率が１．４００〜１．６４８であり、かつ、コア部分４の屈折率が、２つのクラッド層３，５のいずれの屈折率よりも少なくとも０．１％大きな値であることが好ましい。
【００２７】
被覆層２の厚み方向の光透過率（波長４００ｎｍ）は、１０％以上、好ましくは１５％以上、より好ましくは２５％以上、さらに好ましくは３５％以上、特に好ましくは４５％以上である。該光透過率が１０％未満では、紫外線硬化性の接着剤を十分に硬化させることができず、受光素子または発光素子と光導波路との接合強度が小さくなったりあるいは接合不能になるため、好ましくない。
被覆層の厚さは、十分な難燃性を付与し、かつ、高い光透過性を得る観点から、１〜５０μｍ、好ましくは３〜３０μｍ、より好ましくは５〜２０μｍである。
なお、被覆層２は、少なくとも、下部クラッド層３の下面と、上部クラッド層５の上面と、下部クラッド層３及び上部クラッド層５の各々の側面（ただし、コア部分が露出している面を除く。）とからなる、実装形状のフィルム状光導波路の周面全体に形成されていることが好ましい。
被覆層２とクラッド層３，５との境界面に接着層を設けた場合、接着層の厚さは、特に限定されないが、通常、３〜２０μｍである。
接着層の形成材料は、紫外線透過性に優れたものであればよく、特に限定されないが、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂等を使用することができる。
【００２８】
［フィルム状光導波路の製造方法］
次に、本発明のフィルム状光導波路の製造方法について説明する。
まず、下部クラッド層、コア部分及び上部クラッド層からなる光導波路本体を作製する。
具体的には、シリコンウェハやガラス基板等の平坦な表面を有する光導波路本体の形成用の基板の上面に、下部クラッド層形成用の組成物を塗布し、乾燥またはプリベークして下層用薄膜を形成する。この下層用薄膜に光を照射して硬化させ、硬化体である下部クラッド層を形成する。
次に、下部クラッド層の上面に、コア部分形成用の組成物を塗布し、乾燥またはプリベークしてコア用薄膜を形成する。その後、コア用薄膜の上面に対して、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を介して光の照射（露光）を行う。これにより、コア用薄膜のうち、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処理して除去することにより、下部クラッド層上に、パターニングされた硬化膜からなる多数のコア部分を形成することができる。
その後、コア部分及び下部クラッド層の上面に、上部クラッド層形成用の組成物を塗布し、乾燥またはプリベークし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と、上部クラッド層が形成される。
上述のようにして形成された下部クラッド層、多数のコア部分及び上部クラッド層から成るフィルム（フィルム状光導波路本体の集合体）を、所望の実装形状になるように、隣り合うコア部分の中間で切断すれば、フィルム状光導波路本体（以下、「光導波路本体」と略すことがある。）が得られる。
【００２９】
次いで、光導波路本体の周面（上面、下面及び側面）に被覆層を形成する。被覆層の形成方法の例としては、（Ａ）接着層を有するポリイミドフィルムを用いる方法、及び、（Ｂ）被覆層の形成材料を塗布して硬化させる方法、が挙げられる。これら２つの方法の各々について説明する。
（Ａ）接着層を有するポリイミドフィルムを用いる方法
まず、上述のポリアミック酸（前記の式（５）参照）の有機溶媒溶液を、基板上に塗布し乾燥させた後、加熱によりポリアミック酸を部分的または完全にイミド化して、芳香族ポリイミドフィルムを形成させる。その後、このフィルムの上面に、接着層用の液状熱硬化性樹脂組成物を塗布し、加熱により半硬化させて接着層を形成させ、接着層を有するポリイミドフィルムを得る。該ポリイミドフィルムの接着層が、光導波路本体の下部クラッド層の下面及び上部クラッド層の上面の各々と対峙するようにして、光導波路の両面にポリイミドフィルムを熱ラミネートで積層し、光導波路本体の側面が露出しないようにポリイミドフィルム部を切断することによって、フィルム状光導波路を得ることができる。
【００３０】
接着層を有するポリイミドフィルムを作製する際に用いる基板としては、平坦な表面を有するものであればよく、特に限定されないが、シリコンウェハ、ガラス基板等が挙げられる。
ポリアミック酸の有機溶媒溶液の塗布方法としては、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、インクジェット法等のいずれかの方法を用いることができる。中でも、均一な厚さの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好ましい。
【００３１】
接着層用の樹脂組成物の塗布方法としては、ポリアミック酸の有機溶媒溶液の塗布方法と同様のものが挙げられる。また、接着層用の樹脂組成物の加熱条件は、通常５０〜２００℃、好ましくは５０〜１５０℃である。
熱ラミネートは、１００℃〜２００℃、好ましくは１３０℃〜１８０℃で、１０分間〜２時間行われる。
接着層用の樹脂組成物としては、熱硬化性樹脂組成物が好ましく、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂が挙げられる。
【００３２】
（Ｂ）被覆層の形成材料を塗布して硬化させる方法
まず、基板上に、ポリアミック酸の有機溶媒溶液を塗布して加熱するか、または、ポリイミドの有機溶媒溶液を塗布して乾燥させることによって、ポリイミドを含む薄膜（第一の被覆層）を形成させた後、この薄膜の上に、上述と同様の方法によって予め作製した光導波路本体（下部クラッド層、コア部分、上部クラッド層）を設置する。次いで、光導波路本体及び第一の被覆層の上にポリアミック酸の有機溶媒溶液を塗布して加熱するか、または、ポリイミドの有機溶媒溶液を塗布して乾燥させることによって、ポリイミドを含む薄膜（第二の被覆層）を形成させると、第一及び第二の被覆層と光導波路本体とからなる積層体（フィルム状光導波路）が完成する。最後に、基板から積層体を剥離し、光導波路本体の側面が露出しないようにポリイミドフィルム部を切断すれば、フィルム状光導波路を得ることができる。
【００３３】
[受光素子または発光素子の接合方法]
本発明のフィルム状光導波路を受光素子または発光素子と接合する際には、フィルム状光導波路の片面側の被覆層の外表面の一部に紫外線硬化性の接着剤を塗布して接着剤層７を形成させ、接着剤層７の表面に受光素子８（または発光素子）を当接させる。その後、フィルム状光導波路の、受光素子８を配置した面とは反対側の面の側から、紫外線を照射し、接着剤層７を硬化させると、受光素子８を接合することができる（図２参照）。なお、図１及び図２中、同一名称の各部は、同一の符号で示している。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により説明する。
［１．光導波路用樹脂組成物の用意］
光導波路本体の各部（下部クラッド層、コア部分及び上部クラッド層）の材料として、以下の材料を用意した。
下部クラッド層及び上部クラッド層形成用の光硬化性樹脂組成物として、オプスターＰＪ３０７５（ＪＳＲ社製）を用いた。また、コア形成用の光硬化性樹脂組成物としてオプスターＰＪ３０７４（ＪＳＲ社製）を用いた。
【００３５】
［２．光導波路の製造］
下部クラッド層形成用の光硬化性樹脂組成物（オプスターＰＪ３０７５；ＪＳＲ社製）をシリコン基板上にスピンコータで塗布し、ホットプレートを用いて１００℃、１０分間の条件でプリベークして、塗膜を形成した。次いで、この塗膜に、波長３６５ｎｍ、照度２０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を７５秒間照射して、光硬化させた。そして、この硬化膜を１５０℃、１時間の条件で、ポストベークをすることにより、厚さ１０μｍの下部クラッド層を形成した。
次に、コア部分形成用の光硬化性樹脂組成物（オプスターＰＪ３０７４；ＪＳＲ社製）を下部クラッド層上に、スピンコータで塗布し、１００℃、１０分間の条件でプリベークした。次いで、コア部分形成用の光硬化性樹脂組成物からなる厚さ５０μｍの塗膜に、幅５０μｍのライン状パターンを有するフォトマスクを介して、波長３６５ｎｍ、照度２０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を７５秒間照射して、光硬化させた。そして、硬化させた塗膜を有する基板をアセトンからなる現像液中に浸漬して、塗膜の未露光部を溶解させた。その後、１５０℃、１時間の条件で、ポストベークをすることにより、幅５０μｍのライン状パターンを有する、厚さが５０μｍのコア部分を形成した。
コア部分を有する下部クラッド層の上面に、上部クラッド層形成用の光硬化性樹脂組成物（オプスターＰＪ３０７５；ＪＳＲ社製）をスピンコータで塗布し、ホットプレートを用いて１００℃、１０分間の条件でプリベークした。その後、上部クラッド層形成用の光硬化性樹脂組成物からなる塗膜に、波長３６５ｎｍ、照度２０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を７５秒間照射して光硬化させ、コア部分の上面からの厚さが１０μｍの上部クラッド層を形成し、下部クラッド層、コア部分及び上部クラッド層からなる光導波路フィルムを得た。次いで、該光導波路フィルムを所望の実装形状に切断し、光導波路本体（幅１．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ７０μｍ）を作製した。
【００３６】
［３．フィルム状光導波路の製造］
［実施例１］
Ｎ２ガス雰囲気下で、４，４’−（ｐ−ビフェニレンジオキシ）ジアニリン（和光純薬社製）５．４ｇを脱水Ｎ−メチルピロピドン（ＮＭＰ）８０ｇ中に溶解させた。次いで、４，４’−オキシジフタル酸二無水物（マナック社製、ＯＤＰＡ−Ｍ）４．６ｇを添加し、室温で４時間攪拌し、ポリアミック酸ワニス（ポリアミック酸の有機溶媒溶液）を得た。
次いで、このポリアミック酸ワニスをシリコンウェハ上に塗布し、１２０℃で５分間乾燥させた後、更に２００℃で５分間乾燥させた。次いで３００℃で１時間加熱することによりイミド化を行い、厚さ１２μｍのポリイミドからなるフィルム状硬化体を得た。
このフィルム状硬化体の上面に、接着層用の樹脂組成物として、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（ジャパンエポキシレジン社製、エピコート８２８）９５質量部とイミダゾール系硬化剤（四国化成社製、キュアゾール２Ｅ４ＭＺ）５質量部とからなる混合物を、厚さが１０μｍになるように塗布した後、１００℃で２分間加熱することにより、接着層を形成させ、被覆層を有するポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムを、当該ポリイミドフィルムの接着層が、前記の作製済みの光導波路本体（幅１．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み７０μｍ）の下部クラッド層の下面及び上部クラッド層の上面の各々に対峙するようにして、光導波路本体の両面に、１５０℃にて熱ラミネートで積層した後、１５０℃にて１時間加熱することにより、フィルム状光導波路を得た。フィルム状光導波路の側面端面が露出しないように、端面から１ｍｍ離れたところでフィルム状光導波路を切断した。また、長さ方向の端部は、実装するために、フィルム状光導波路の断面が露出するように切断した。
【００３７】
［実施例２］
被覆層形成用の樹脂組成物として、「リカコートＳＮ−２０」（商品名、新日本理化社製、３，３’、４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合物のＮ−メチルピロリドン溶液（ポリイミドの有機溶媒溶液））を用意した。
シリコンウェハ上に「リカコートＳＮ−２０」をスピンコータを用いて塗布し、１２０℃で５分間乾燥させた後、更に２００℃で５分間乾燥させることにより、厚み１２μｍのポリイミドからなる第一の被覆層を形成した。
第一の被覆層の上に、前記の作製済みの光導波路本体を載置した後、この光導波路本体及び第一の被覆層の上面に、「リカコートＳＮ−２０」をスピンコータを用いて塗布し、１２０℃で５分間乾燥させた後、更に１００℃で３時間乾燥させることにより、厚み１２μｍのポリイミドからなる第二の被覆層を形成し、フィルム状光導波路を完成させた。その後、実施例１と同様にしてフィルム状光導波路を切断した。
【００３８】
［比較例１］
被覆層を有しない前記の作製済みの光導波路本体のみからなるフィルム状光導波路を、比較例１とした。
［比較例２］
実施例１のポリイミドフィルムに代えて、カプトンフィルム（商品名、東レ・デュポン社製、ピロメリット酸二無水物と４，４’−ジアミノフェニルエーテルとの重縮合物（芳香族ポリイミド）からなるフィルム）の片面に接着層を形成してなる接着層付きポリイミドフィルムを用いたこと以外は実施例１と同様にして、フィルム状光導波路を作製した。なお、ポリイミドフィルムにおける接着層の形成は実施例１と同様にして行なった。
［比較例３］
ポリアミック酸ワニスに代えて、脂環式ポリイミドの有機溶媒溶液である「ＰＩ−１００」（丸善石油化学社製）を用いて、ポリイミドフィルムを作製したこと以外は実施例１と同様にして、フィルム状光導波路を作製した。
【００３９】
［４．フィルム状光導波路の評価］
フィルム状光導波路（実施例１、２、比較例１〜３）を次のようにして評価した。
［紫外線透過性］
ポリイミドフィルム（厚さ１２μｍ）の波長４００ｎｍにおける光透過率を測定した。
その結果、実施例１で５２％、実施例２で１９％、比較例２で０％、比較例３で９８％であった。
光線透過率が１０％以上の場合を「○」、１０％未満の場合を「×」とする。
［難燃性］
作製したフィルム状光導波路を垂直に固定し、下端からバーナーの炎（ブタンガス、流量５ｃｃ／分、炎の長さ１２ｍｍ）を５秒間接炎した場合に、接炎後、フィルム状光導波路が焼失しない場合を「○」、焼失する場合を「×」とする。
以上の結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2008164763.tif 000010
【００４１】
表１から、実施例１、２では、紫外線透過性及び難燃性に優れることがわかる。一方、比較例１では、被覆層を有さないため、難燃性に劣る。比較例２では、被覆層が本発明で規定する光透過性の条件を備えていないため、紫外線透過性に劣る。比較例３では、本発明に属しない脂環式ポリイミドからなる被覆層を有するため、難燃性に劣る。なお、実施例１、２及び比較例１〜３のいずれにおいても、フィルム状光導波路としての使用に適する耐屈曲性を有しているが、特に、被覆層を有するフィルム状光導波路（実施例１、２等）では、被覆層を有さない場合（比較例１）と比べて、より優れた耐屈曲性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のフィルム状光導波路の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示すフィルム状光導波路を受光素子／発光素子と共に使用する場合の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    フィルム状光導波路
２    被覆層
３    下部クラッド層
４    コア部分
５    上部クラッド層
６    接着剤層
７    受光素子／発光素子
【図１】
2008164763.tif 000012
【図２】
2008164763.tif 000013