(57)【要約】      （修正有）【課題】  透明性が高く、硬化性に優れ、光学用途に使用できる硬化性エポキシ樹脂フィルム、低損失、高速伝送の光導波路、耐熱性と高い信頼性が得られる光電気複合基板を提供する。【解決手段】  2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られたエポキシ樹脂と、化学式で表されるブチラール樹脂と、カチオン重合開始剤と、を含む樹脂組成物をフィルム状に形成したことを特徴とする。2007084765.tif 000009【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られたエポキシ樹脂と、化学式（１）で表されるブチラール樹脂と、カチオン重合開始剤と、を含む樹脂組成物をフィルム状に形成したことを特徴とする硬化性エポキシ樹脂フィルム。
【化１】
2007084765.tif 000008
【請求項２】
さらに、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンを含むことを特徴とする請求項１記載の硬化性エポキシ樹脂フィルム。
【請求項３】
さらに、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の硬化性エポキシ樹脂フィルム。
【請求項４】
さらに、水素添加ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の硬化性エポキシ樹脂フィルム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエポキシ樹脂フィルムの一部を硬化させて形成してなるクラッドと、前記クラッドの内部に、請求項３記載のエポキシ樹脂フィルムの一部を硬化させて形成してなるコアと、を有し、前記クラッドよりも前記コアの屈折率が高いことを特徴とする光導波路。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエポキシ樹脂フィルムの一部を硬化させて形成してなるクラッドと、前記クラッドの内部に、フェノキシ樹脂と、室温で固形のビスフェノール型エポキシ樹脂と、室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とを含む樹脂組成物をフィルム状に形成したエポキシ樹脂フィルムの一部を硬化させて形成してなるコアと、を有し、前記クラッドよりも前記コアの屈折率が高いことを特徴とする光導波路。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の光導波路を含む光回路部と、金属導電路を含む電気回路と、を一体に構成したことを特徴とする光電気複合基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板等の電気配線と一体化して用いられる光導波路などの光伝送路の用途に適した硬化性エポキシ樹脂フィルム、これを用いた光導波路及び光電気複合基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のIT(Information Technology)革命により、大容量の通信路を実現する光ファイバ通信による光通信技術に期待が集まっている。光通信網は、その高速伝送性を生かし、都市間・都市内を結ぶ光通信網（メトロコア・アクセス）への展開を経て、現在では、一般家庭にも光ファイバを導入するというファイバ・トゥ・ザ・ホーム(FTTH)の普及に向けて、光通信網が整備されつつある。
【０００３】
このようなインターネットに代表される光通信の高速処理のニーズとは別に、LSI技術の分野においても、LSIチップ間を、従来の電気伝送に替えて光伝送する技術が開発されている。例えば、光ファイバで伝達する信号を光のままで処理するフォトニックネットワークや光LANの構築では、光導波路を用いた波長フィルタ、光スイッチなどの新しい光デバイスや、各種装置間・内の光インタコネクションが重要な技術となっている。
【０００４】
前述の光導波路は、光を通す高屈折率のコアと、そのコアを包む低屈折率のクラッドから構成される。光導波路を構成するコア、クラッドの材料として、従来、性能、信頼性の高い石英・半導体導波路が利用されてきたが、近年、さらなる普及を目指して、作製方法が簡易であり、低コスト、高機能なポリマ導波路が注目を集めている。
【０００５】
ポリマの中でも、光導波路の用途に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とが存在し、これらの樹脂を用いて光導波路を製造する方法が開示されている。
【０００６】
例えば、マルチモードの光導波路のコアを形成するために、液状の硬化性樹脂を使用して、コアとなる必要な部分を硬化させて不要部を現像除去する方法（特許文献１参照）、熱可塑性樹脂シート内に含まれるモノマの拡散を利用して、露光部の屈折率を高める方法（特許文献２参照）、ポリシランを用いて露光部の屈折率を下げて、屈折率の高い未露光部をコアとする方法（特許文献３参照）、ドライフィルム等のレジスト材料に採用される手法を応用して、各種のアクリレートをパターン露光して、溶剤や水系現像液により現像する方法（特許文献４及び特許文献５参照）が開示されている。
【特許文献１】特許第３０６３９０３号、
【特許文献２】特開平１−３０２３０８号公報、
【特許文献３】特開２００４−１２６３５号公報、
【特許文献４】特開２０００−０８１５２０号公報、
【特許文献５】特開２００３−１２８７３７号公報、
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述した特許文献１の方法では、エポキシ樹脂を光硬化させて未露光部を溶剤で洗い流して現像するものであるが、樹脂が液状のため投影露光する必要があり、大面積化が難しく、生産性が低下する恐れを有していた。
【０００８】
特許文献２の方法では、プリント配線板と一体化する工程、あるいはその後の半田リフロー工程等で受ける温度において、樹脂自身の耐熱性が低下し、光導波路が変形してしまう恐れを有していた。
【０００９】
特許文献３のポリシランを用いる方法では、露光後のポリシランの感光性を無くすために、約300℃以上の熱処理が必要となり、有機物のプリント配線板がその温度に耐えられず、プリント配線板などの電気回路と光伝送路とを一体化することが難しかった。
【００１０】
さらに、特許文献４及び特許文献５のドライフィルムなどのレジスト材料に採用される手法の応用により各種のアクリレートを使用する方法では、樹脂自身の透明性が低く、導波損失が約0.3dB/cm以上となる恐れを有していた。
【００１１】
前述したように、熱可塑性樹脂は、透明性が高いものの、高温で溶融してしまい、フィルム状としたものを接着する際にも充分な接着力が得られず、硬化性が低下していた。これに対して、熱硬化性樹脂は、耐熱性に優れているが、透明性が低いことから、光伝送路などの光学用途に使用できるレベルのものは存在しておらず、透明性と硬化性を両立することが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明の硬化性エポキシ樹脂フィルムは、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られたエポキシ樹脂と、化学式（２）で表されるブチラール樹脂と、カチオン重合開始剤と、を含む樹脂組成物をフィルム状に形成したことを要旨とする。
【化２】
2007084765.tif 000002
【００１３】
本発明の光導波路は、上記の硬化性エポキシ樹脂フィルムから成るクラッドと、前記クラッドの内部に、前記クラッドよりも前記コアの屈折率が高い、上記のエポキシ樹脂フィルムから成るコアと、を有することを要旨とする。
【００１４】
本発明の光電気複合基板は、上記の光導波路を含む光伝送路と、金属導電路を含む電気回路と、を一体に構成したことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の硬化性エポキシ樹脂フィルムによれば、透明性が高く、硬化性に優れ、光学用途に使用できる光導波路を形成する材料を得ることができる。
【００１６】
本発明の光導波路によれば、導波損失を低く抑え、高速伝送することが可能となる。
【００１７】
本発明の光電気複合基板によれば、光伝送路と電気回路とを一体に構成したため、光伝送を高速化し、さらに部品実装に耐えられる耐熱性と高い信頼性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る硬化性エポキシ樹脂フィルム、これを用いた光導波路及び光電気複合基板を説明する。
【００１９】
第１実施形態
第１実施形態では、本発明の実施の形態に係る硬化性エポキシ樹脂フィルムを説明する。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る硬化性エポキシ樹脂フィルムは、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られるエポキシ樹脂と、ブチラール樹脂と、カチオン重合開始剤と、を含む樹脂組成物をフィルム状に形成したものである。
【００２１】
2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られるエポキシ樹脂の構造は、下記化学式（３）で表される。
【化３】
2007084765.tif 000003
【００２２】
上記エポキシ樹脂は、例えば、ダイセル化学工業（株）社製のEHPE3150を使用することができる。このエポキシ樹脂は、脂環式であり、透明性が高く、融点約85℃の多官能エポキシ樹脂であり、ワニスをベースフィルムにキャストして乾燥してフィルム化するのに適し、さらに硬化物の耐熱性をも高めることができる。
【００２３】
エポキシ樹脂は、全樹脂中の30〜80重量％の割合で配合されることが好ましい。この理由は、エポキシ樹脂の配合量が30重量％未満になると、硬化後の耐熱性が低下し、さらにフィルムのタック性が悪化するからであり、逆に、80重量％を超えると、耐熱性の低下を抑制できるものの、フィルムの可とう性（柔軟性）が低下し、取り扱い時にクラックが生じる恐れがあるからである。
【００２４】
ブチラール樹脂は、化学式（４）で表される。
【化４】
2007084765.tif 000004
【００２５】
ブチラール樹脂は、工業用試薬、化学実験用試薬として販売され、工業用樹脂としては電気化学工業（株）社製のデンカブチラールを挙げることができる。ブチラール樹脂の重合度は、約630 〜2400（重量平均の分子量に換算した場合には、約7万〜30万）であり、x、y、zの比率は、重量比で、xが2〜13、yが12〜19、zが71〜83のものが製造されている。ブチラール樹脂は、透明性が高く、光伝搬時の損失を低く抑えることができる。また、ビニルアルコール由来の水酸基を含有するためにカチオン重合の連鎖移動剤としての働きにより、樹脂組成物の硬化性が高まり、被着物との密着性も向上し、さらに分子量が大きいため、乾燥塗膜のタック性を抑え、脆さを低減することができる。また、マスク等で部分的に露光した後に現像してパターンを形成する場合には、現像時のクラックやパターン欠け等の欠陥を抑制することも可能となる。
【００２６】
ブチラール樹脂は、全樹脂中の1〜30重量％の割合で配合されることが好ましい。この理由は、ブチラール樹脂の配合量が1重量％未満になると、効果が得られないからであり、逆に、30重量％を超えるとワニスの粘性が著しく高まり、ワニスの溶剤含有率を高めると塗工が可能となるが、溶剤の使用量が増加し、コスト上昇の要因となり、さらにウェット膜の厚さが乾燥後に著しく低下するからである。
【００２７】
ブチラール樹脂の分子量は、重合度で800以下（重量平均の分子量に換算すると、約10万以下）が好ましい。この理由は、重合度が800を超えると、ワニスの粘性が著しく高くなり、前述した不都合が生じるからであり、逆に、分子量が低下すると、乾燥塗膜のタック性や脆さ改善等の効果が低くなる恐れがあるからである。実際、電気化学工業（株）製から過去に提供されていたブチラール樹脂のうち最も低重合度のものは、300（重量平均の分子量に換算すると約3万）であり、この範囲の重合度までであれば、充分な効果を維持することができる。なお、さらに低分子量のブチラール樹脂を用いた場合の知見は、得られていない。
【００２８】
カチオン重合開始剤としては、光や熱、電子線等によりルイス酸又はブレンステッド酸を発生するもので、透明性を損なわないものであれば良い。カチオン重合開始剤は、エポキシ樹脂の自重合を進めることができ、フェノール性水酸基を有する化合物、アミン類などの付加型硬化に比べて着色し難いため、光導波路の用途に適している。また、光によってカチオンを発生させる光硬化型の開始剤は、短時間の光照射によって一旦硬化反応が開始されると、光を照射することなく、加熱により硬化反応が促進されるため、製造プロセスを簡略化して製造効率をも高めることができる。
【００２９】
カチオン重合開始剤としては、市販のものを使用することができる。具体的には、陰イオンとして、ＰＦ6−、ＡｓＦ6−、ＳｂＦ6−、ＳｂＣｌ62−、ＢＦ4−、ＳｎＣｌ６−、ＦｅＣｌ4−、ＢｉＣｌ52−などを持つアリールジアゾニウム塩、ＰＦ6−、ＡｓＦ6−、ＳｂＦ6−、ＳｂＣｌ62−、ＢＦ4−、ＣｌＯ4−、ＣＦ3ＳＯ3−、ＦＳＯ3−、Ｂ(Ｃ6Ｆ5)4−などを持つジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩、さらに、ＰＦ6−、ＡｓＦ6−、ＳｂＦ6−などを持つジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアルキル−４−ヒドロキシフェニルスルフォニウム塩、また、α−ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステルや、Ｎ−ヒドロキシイミドスルホネート、α−スルホニロキシケトンやβ−スルホニロキシケトンなどのスルホン酸エステル、さらに、鉄のアレン化合物、シラノール−アルミニウム錯体、ｏ−ニトロベンジル−トリフェニルシリルエーテルなどを挙げることができる。例示した開始剤を複数併用しても良く、光硬化型又は熱硬化型の開始剤を併用しても良い。
【００３０】
上記必須の成分を含む樹脂組成物は、最終的にフィルム状とするために、溶剤に溶解してワニスを作製する。フィルムの形成は、一般的な方法を用いることができる。具体的には、図１（a）に示すように、ワニス９をベースフィルム１０上に塗工、乾燥し、カバーフィルム１１を密着させると、図１（b）に示すエポキシ樹脂フィルム１が完成する。この時、加工工程での塗工性を高めるために、各種の界面活性剤を配合しても良い。さらに、ベースフィルム１０への濡れ性を向上させるレベリング剤、気泡の発生を防止する消泡剤等を用いても良い。
【００３１】
溶剤の種類に応じて異なるが、乾燥後に溶剤がエポキシ樹脂中に残存し、溶剤自身が硬化性を損ねる場合もあるため注意が必要となる。また、ベースフィルム１０やカバーフィルム１１は、表面の凹凸が硬化後のフィルム表面に転写される可能性もあるため、凹凸が少なく透明性が高いフィルムを使用することが好ましい。
【００３２】
また、本発明の実施の形態に係るエポキシ樹脂フィルムの樹脂組成物には、後述する光導波路の特性を低下させない範囲で、前述した以外のエポキシ樹脂やポリマを含めても良い。
【００３３】
エポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を複数有するものであれば特に限定されず、市販されている液体エポキシ樹脂又は固体エポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂として、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等を挙げることができる。なお
これらの中から１種又は２種以上を選択して併用しても良い。
【００３４】
ポリマとしては、ワニスに溶解し、耐熱性を有し、光導波路としたときに、光を低損失にできるものであれば併用することができ、フェノキシ樹脂、PPE樹脂等を用いることができる。また、ポリマではあるがゴム成分とみなされるポリブタジエン樹脂などのポリオレフィン樹脂又はそれらの修飾品、さらにオレフィンとアクリル酸やメタクリル酸誘導体の共重合体を併用しても良い。
【００３５】
また、エポキシ樹脂と同時にオキセタン樹脂を併用して用いても良い。オキセタン樹脂とは、エポキシ環よりも炭素数が一つ多く、飽和炭素原子３個と酸素原子１個からなる４員環を有する化合物である。東亜合成（株）社製の3−エチル−3−（2−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン（製品名OXT-212）、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン（製品名OXT-101）、1，4−ビス｛［（3−エチル−3−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン（製品名OXT-121）、オキセタニル−シルセスキオキサン（製品名OX-SQ）などが挙げられる。オキセタンをエポキシ樹脂と併用すると、透明性の高い硬化物が得られ、エポキシ樹脂の硬化開始速度に優れ、オキセタンの重合成長速度に優れるという両者の良い面が発現されて、さらに硬化性に優れた組成物が得られる。
【００３６】
カチオン硬化開始剤として光硬化型を用いた場合には、いわゆる増感剤を併用して、開始剤が最も効率良く酸を発生する光の波長よりも長波長の光で硬化を開始できるようにすることが好ましい。増感剤としては、ベンゾフェノン、アクリジンオレンジ、ペリレン、アントラセン、フェノチアジン、２，４−ジエチルチオキサントンなどを挙げることができる。
【００３７】
また、カチオン硬化開始剤と連鎖移動剤を併用しても良く、これにより重合速度が高まり、未反応のエポキシ樹脂が取り残される事を防ぐことができる。連鎖移動剤としては、一般的に、多官能アルコール類が用いられ、エチレングリコール、ブタンジオール、トリメチロールプロパントリオール、ペンタエリスリトール、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。なお、連鎖移動剤を使用すると、硬化物の吸湿性が高くなり、耐熱性が低下する恐れもあるため、併用に際して注意を要する。
【００３８】
さらに、樹脂組成物の接着性を増すためにカップリング剤を使用しても良く、カップリング剤として、各種のシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤を挙げることができる。
【００３９】
また、上記硬化性エポキシ樹脂フィルムの樹脂組成物には、さらに水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンを含めることが好ましい。
【００４０】
水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンは、CASナンバー68441-49-6に代表されて、分子鎖内に水酸基が必ず存在し、分子鎖末端に水酸基を有するものである。例えば、ダイセル化学工業（株）製のエポリード（登録商標）には、分子内、分子末端に水酸基を有する品番PB3600、分子内に水酸基を有する品番PB4700を挙げることができる。
【００４１】
水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンは、液状であり、分子鎖が動き易く、水酸基を有するため、カチオン硬化系における連鎖移動効果を有し、重合速度（硬化速度）を高めることができる。また、エポキシ樹脂との相溶性が良く、透明性を維持することができる。さらに前述した連鎖移動剤である多官能アルコールとは異なり、分子量の大きな脂肪族の非グリシジルエーテルのエポキシ樹脂であることから、エポキシ基の反応性は脂環式エポキシと同程度であり、硬化系に取り込まれるため、硬化物の吸湿性や耐熱性を悪化させ難くなる。この結果、硬化物を光導波路のクラッドに用いた場合には、金属との密着力を高めることができる。
【００４２】
水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンは、樹脂中の1〜30重量％の割合で配合することが好ましい。この理由は、配合量が1重量％未満になると、重合速度を高める効果が得られないからであり、逆に、配合量が30重量％を超えると、硬化物の耐熱性が低下し、フィルムのタック性が悪化するからである。さらに、  水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンの配合量は、2〜15重量％の範囲とすることが好ましい。
【００４３】
また、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンを含める場合には、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンと、その他の樹脂を混合したものに、カチオン硬化開始剤を添加する方法を用いると、得られた組成物の硬化物が不均一となり、ガラス転移温度（Tg）が著しく低下してしまう。このため、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエン以外の樹脂とカチオン硬化開始剤とを予め混合した組成物に、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンを混合して製造することが好ましい。この方法を用いて製造すると、得られる樹脂組成物は均一な硬化物となり、ガラス転移温度（Tg）が高まり、さらに安定化する。この理由は、エポキシ樹脂と水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンの微妙な相溶性の差が影響しているものと推察されるが、明らかではない。
【００４４】
さらに、本発明の実施の形態に係るエポキシ樹脂フィルムの樹脂組成物には、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。ビスフェノール型エポキシ樹脂とは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であり、分子量により室温で液体から固体の状態を有する。ビスフェノール型エポキシ樹脂はベンゼン環を有することから、硬化物の屈折率を高めることができ、その配合量に応じて、クラッドよりも屈折率の高いコアを形成するのに適している。屈折率を高めるためには、ベンゼン環の含有率の高い樹脂が適しており、この点に限ると、ナフタレン型エポキシ樹脂やビフェニル型エポキシ樹脂も好適であるが、共役系が長くなり、コアをパターニングする際に使用される領域の紫外線を吸収するため、硬化性が悪化して好ましくない。
【００４５】
ビスフェノール型エポキシ樹脂は、全樹脂中の5〜60重量％の範囲で配合することが好ましい。この理由は、配合量が5重量％未満になると、組成物の硬化物の屈折率が向上せず、コアとしての機能が発現し難くなるからである。逆に、配合量が60重量％を超えると屈折率は高くなるが、硬化物の耐熱性が低下し、電子機器の基板として一般的に使用されるFR4グレードのプリント配線板の耐熱温度（Tg）よりも低下し、使用環境での信頼性が低下する恐れがあるからである。
【００４６】
また、本発明の実施の形態に係るエポキシ樹脂フィルムの樹脂組成物中には、水素添加ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。この組成物の硬化物は、FR4等の耐熱性、耐湿性を有する基板と複合化するなどの用途ではなく、柔軟性が要求される光導波路の屈折率の低いクラッドの用途に適している。
【００４７】
水素添加ビスフェノール型エポキシ樹脂とは、ビスフェノールＡ型又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂のベンゼン環に水素を添加して、シクロヘキサン環に変性したものであり、透明性に優れ、分子骨格がフレキシブルであり、２官能エポキシである。さらに、分子骨格からグリシジルエーテルの形で側鎖として突き出た、所謂、外部エポキシであるため、カチオン硬化システムでの反応性が内部エポキシよりも劣り、組成物の硬化物のガラス転移温度（Tg）が低下し、柔軟性に優れた光導波路とすることができる。
【００４８】
さらに、樹脂組成物はフィルム状とするため、フィルムのタック性を抑制する必要がある。このような観点から、オリゴマタイプのビスフェノール型エポキシ樹脂に対して水素を添加して得られる、室温で固体の樹脂を用いることが好ましい。
【００４９】
水素添加ビスフェノール型エポキシ樹脂は、全樹脂中の20〜60重量％の割合で配合することが好ましい。この理由は、配合量が、20重量％未満になると柔軟性が発現し難くなり、逆に、配合量が60重量％を超えると、硬化物の架橋密度が低下し過ぎて、取り扱い性が低下するからである。
【００５０】
以下、さらに具体的に実施例を用いて説明する。なお、実施例の詳細を説明する前に、まず、使用した材料を説明する。
【００５１】
2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られたエポキシ樹脂として、EHPE3150（ダイセル化学工業（株）社製、室温で固体）、ビスフェノールＦ型エポキシとして、YDF175S（東都化成（株）社製、室温で液状）、ビスフェノールＡ型エポキシとして、エピコート1004（ジャパンエポキシレジン（株）社製、室温で固体）、水素添加ビスフェノールＡ型エポキシとして、YL7170（ジャパンエポキシレジン（株）社製、室温で固体）を使用した。ブチラール樹脂として、デンカブチラール3000-1（電気化学工業（株）製）、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンとして、PB3600（ダイセル化学工業（株）社製）、フェノキシ樹脂として、YP50（東都化成（株）社製）を使用した。UVカチオン硬化開始剤として、SP-170（旭電化工業（株）社製）、熱カチオン硬化開始剤として、SI−150L（三新化学工業（株）社製）を使用した。なお、熱カチオン硬化開始剤であるSI−150Lは、熱硬化性であり、感度は劣るがUVに対しても硬化反応を開始させる事が可能である。溶媒のアノン（シクロヘキサノン）、トルエン、２−ブタノンとしては、工業用試薬を使用した。
【００５２】
実施例１〜実施例５
まず、下表１に示す比率で原材料を配合したものを用いた。
【００５３】
PB3600とカチオン硬化開始剤以外の樹脂と溶剤を秤取し、80℃に加温して、攪拌混合した後、室温まで冷却し、カチオン硬化開始剤を加えて攪拌混合した。なお、原材料としてPB3600を使用した場合には、最後にPB3600を加えて攪拌混合した。
【００５４】
ワニスを孔径1μmのメンブランフィルタで濾過した後、減圧脱泡してワニスを調製した。その後、ワニスをバーコータでPETフィルム（厚さ25μm）に塗工し、80℃で10分間の一次乾燥をした後、120℃で10分間の二次乾燥を行い、エポキシ樹脂フィルムとした。得られたエポキシ樹脂フィルムの塗膜の厚さは、50μmであった。
【００５５】
比較例１、比較例２
比較例１及び比較例２では、下表１に示す比率で原材料を配合し、EHPE3150（ダイセル化学工業（株）社製、室温で固体）とカチオン硬化開始剤と溶剤とを使用しただけで、他の樹脂を使用しなかった。なお、ワニスの調製、エポキシ樹脂フィルムの作製は、前述した実施例と同様の方法を用いた。
【表１】
2007084765.tif 000005
【００５６】
得られたエポキシ樹脂フィルムを以下の方法によって評価した。
【００５７】
[フィルムの屈曲性]
乾燥後の樹脂フィルムを、PETを外側にして折り曲げて、塗工後に乾燥させた樹脂層の観察をした。樹脂層にクラックが入るものを×とし、樹脂層に変化が無いものを○とした。
【００５８】
[フィルムの硬化性]
乾燥後の樹脂フィルムを5cm角に切り取り供試品とした。光硬化させた実施例１〜３、５及び比較例１は、PET側から超高圧水銀灯によって500mJ/cm2となるようUV光を照射した。熱硬化させた実施例４、比較例２は、140℃で10分間熱処理をした。硬化後の供試品を、アノン・トルエン・２−ブタノンをそれぞれ等量混合した溶媒に10分間浸漬した後、付着した溶媒を乾燥し、エポキシ樹脂層の状態を観察した。樹脂硬化物の表面状態に変化が無いものを○、表面が浸食されているものを△、エポキシ樹脂が無くなったものを×とした。なお、硬化物の溶剤への耐性が高くなる程、エポキシ樹脂フィルムの硬化性が優れていることを意味する。
【００５９】
[屈折率]
サイズ20mm×10mm、厚さ5mmの高屈折率ガラス（屈折率1.6）の平滑面にワニスを塗布し、80℃で30分間乾燥した後、さらに120℃で30分間乾燥した。SP170を配合して光硬化させた実施例１〜３、５、比較例１は、超高圧水銀灯で2J/cm2の光量で露光して硬化させた後、160℃で30分間、熱処理をした。一方、SI-150Lを配合して熱硬化させた実施例４は、160℃で1時間の熱処理をした。樹脂面を平滑とするために研磨し、屈折率測定装置（アタゴ（株）社製）を用いて屈折率を測定した。
【００６０】
[ガラス転移温度(Tg)]
バーコータで作成したフィルムを、銅箔（厚さ35μm）の平滑面にラミネートした。SP170を配合して光硬化させた実施例１〜３、５、比較例１は、超高圧水銀灯のUV光を2J/cm2の光量で露光し、硬化後、ベースフィルムを剥離して、160℃で1時間熱処理をした。一方、SI-150Lを配合して熱硬化させた実施例４、比較例２は、ベースフィルムを剥離した後に160℃で1時間熱処理した。
【００６１】
得られた樹脂のフィルム状硬化物の付いた銅箔を幅7mm、長さ3cmの長方形に打ち抜き、銅箔を剥離して樹脂硬化物のフィルムを得た。これを、粘弾性スペクトロメータ（DMS200、セイコー電子工業（株）社製）を用いて、tanδピーク温度のTgを測定した。
【００６２】
[銅箔ピール強度]
厚さ3μmの銅箔と厚さ35μmの銅箔とを剥離可能に張り合わせた状態とし、二層とした銅箔（品番MT35SD-H、三井金属鉱業（株）製）の3μm銅箔側に、乾燥後のエポキシ樹脂フィルムを80℃で真空ラミネートして、PETフィルムを剥離した。その後、光硬化させた実施例１〜３、５及び比較例１は、PET側から超高圧水銀灯により2J/cm2となるようにUV光を照射した後、160℃で20分間熱処理を行い、一方、熱硬化させた実施例４、比較例２は、PETフィルムを剥離した後に160℃で30分間熱処理をした。
【００６３】
エポキシ樹脂面と、厚さ1.2mmのFR4両面板の銅箔を全面エッチオフした板とを、熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤で真空プレス機を用いて接着した後、厚さ35μmの銅箔を剥離して、厚さ3μm銅箔の上から電解メッキで銅を合計の厚さが35μmとなるようにした。この供試品を用いて、銅箔を90℃でピール試験をした。
【００６４】
[フィルム硬化物の屈曲性]
乾燥後の樹脂フィルムをサイズ3cm×10cmに切り出した。その後、光硬化させた実施例１〜３、５及び比較例１は、PET側から超高圧水銀灯で2J/cm2となるようUV光を照射し、熱硬化させた実施例４と比較例２は、140℃で30分間の熱処理後に、PETフィルムを剥がしてエポキシ樹脂フィルムのみとし、一枚ずつステンレス板に挟み込んだ後、160℃で1時間、熱処理をした。得られた硬化済のエポキシ樹脂フィルムを直径1mmの丸棒に巻き付けて180度折り返し、フィルム硬化物の屈曲性を評価した。折り返す途中でフィルムが破損したものを×、破損しなかったものを○とした。
【００６５】
評価結果を表２に示す。
【表２】
2007084765.tif 000006
【００６６】
表２に示すように、比較例１と比較例２の硬化性エポキシ樹脂フィルムは、フィルム屈曲性とフィルム硬化性が低下したが、これに対して、実施例１〜実施例５の硬化性エポキシ樹脂フィルムは、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られたエポキシ樹脂と、ブチラール樹脂と、カチオン重合開始剤とを必須成分とした樹脂組成物から形成されるため、フィルム屈曲性、フィルム硬化性のいずれも良好であることが判明した。実施例の中でも、特に、実施例２、実施例４は、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンを含むため、銅箔ピール強度が高まり、金属（例えば、銅など）との密着性が向上することが判明し、さらに、実施例２は、実施例１に比べ、ガラス転移温度（Tg）の低下する事無く、密着性が向上することが判明した。実施例３は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むため、フィルム特性に優れ、硬化物の耐熱性が高く、屈折率が高いので、光導波路のコアを形成するのに好適であることが判明した。また、実施例４は、水素添加ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことから、フィルム特性に優れ、硬化物の屈曲性が高く、さらに低屈折率にできることが判明した。この結果、柔軟性を要求される用途である光導波路のクラッドに好適であることが判明した。
【００６７】
第２実施形態
第２実施形態では、前述した本発明の実施の形態に係る硬化性エポキシ樹脂を用いた光導波路を説明する。
【００６８】
本発明の実施の形態に係る光導波路は、クラッドの内部に、クラッドよりも屈折率の高いコアを形成している。
【００６９】
クラッドは、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られるエポキシ樹脂と、化学式（５）で表されるブチラール樹脂と、カチオン重合開始剤と、を含む樹脂組成物をフィルム状に形成したものである。また、フィルムを形成する樹脂組成物には、必要に応じて、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエン、ビスフェノール型エポキシ樹脂及び水素添加ビスフェノール型エポキシ樹脂のいずれか一種を含むことが好ましい。
【化５】
2007084765.tif 000007
【００７０】
コアは、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールに1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを付加して得られるエポキシ樹脂と、上記化学式（４）で表されるブチラール樹脂と、水酸基を有するエポキシ化ポリブタジエンと、カチオン重合開始剤と、を含む樹脂組成物をフィルム状に形成したものである。
【００７１】
クラッドを形成する樹脂組成物から成るフィルムは、乾式プロセスにより製造することが可能であり、短時間の硬化により透明性の高い硬化物が得られる。また、コアを形成する樹脂組成物から成るフィルムも、クラッドと同様に、乾式プロセスを用いることができる。例えば、リッチ導波路あるいはチャネル導波路を形成する場合には、樹脂組成物に光開始剤を配合して形成されたフィルムを用いて、マスクの密着露光により、低損失で、生産性の高い光導波路とすることができる。また、誘電体など一層、又は多層構造の平面の層状媒質で構成され、面に沿った方向に光波を伝搬する導波路である、所謂、スラブ導波路を形成する場合には、樹脂組成物に光開始剤を配合して形成されたフィルムを用いて、全面露光するか、あるいは、樹脂組成物に熱開始剤を配合して形成されたフィルムを用いて、加熱硬化することにより、低損失であり、生産性の高い光導波路とすることができる。
【００７２】
さらに、コアの屈折率は、クラッドの屈折率よりも約0.5〜5.0％大きくすることが好ましい。この理由は、コアとクラッドの屈折率差が小さくなると、発光素子からの光を受け難く、光入射部での損失が大きくなるからであり、逆に、コアとクラッドの屈折率差が大きくなると、導波路から出ていく光の放射角度が大きくなり、受光素子の受光部分に全ての光が照射され難く、損失が大きくなり、高速伝送において光信号のパルスのパターンが劣化するからである。
【００７３】
上記構成の光導波路は、図２に示す工程により製造することができる。
【００７４】
まず、図２（a）に示すように、基板１２（例えば、FR4グレードのプリント配線板、ガラス、フィルム、樹脂板、金属板など）に、クラッド用の光硬化性又は熱硬化性のエポキシ樹脂フィルム１aをラミネートし、全面を硬化させる。次に、図２（b）に示すように、ベースフィルム１０を剥いで、コア用の光硬化性のエポキシ樹脂フィルム１bをラミネートし、図２（c）に示すように、所望のパターンを描いたネダタイプのフィルムマスク１３を密着させてＵＶ１４等により露光した後、数分から数十分間加熱して、露光後にアフターキュアを行う。その後、図２（d）に示すようにベースフィルム１０を剥いで、溶剤又は水系のフラックス除去剤等を用いて、室温から加温下で現像する。洗浄、乾燥した後、図２（e）に示すように、クラッド用のエポキシ樹脂フィルム１aをラミネートして、全面を硬化させると、図２（f）に示す光導波路が完成する。
【００７５】
なお、導波路へ光を入力するデバイスが面発光レーザ（VCSEL）又は導波路から光を受ける受光デバイスが面実装フォトダイオード（PD）等である場合には、上記導波路の形成プロセスの途中、又は導波路の完成後に、導波路の光を90℃曲げる偏向器を設ける必要がある。45℃傾いたマイクロミラーにより光軸を90℃曲げ、フェムト秒レーザや干渉露光等で形成したグレーティングにより光軸を偏向することができる。
【００７６】
さらに、以下に示す方法により実際に光導波路を製造し、導波損失を評価した。なお、この時、前述した実施例により作製した樹脂フィルムを用いた。
【００７７】
まず、厚さ1.0mmのFR4両面銅張り積層板の銅箔をエッチング除去して、サイズ5cm×15cmの板とした。この板に、前述した第１実施形態における実施例２のワニスから作製した厚さ30μmの樹脂フィルムを真空ラミネートした後、ベースフィルム越しに全面を超高圧水銀ランプによって2J/cm2のエネルギで硬化させた。その後、ベースフィルムを剥離して、160℃で30分間の後硬化をした後、クラッド面を酸素プラズマで高周波出力200Wとして1分間処理して、下クラッドを形成した。
【００７８】
次に、下クラッド上に、前述した第１実施形態の実施例３のワニスから作製した厚さ40μmの樹脂フィルムを真空ラミネートした後、ベースフィルム越しに、幅40μm、長さの2mmピッチのスリットを有するネガマスクを密着させて、超高圧水銀ランプの光源により2J/cm2のエネルギで硬化させた。その後、ベースフィルムを剥離して、120℃で10分間熱処理した後、超音波槽（DKビークリヤCW-5790、第一工業製薬（株）製）にて現像し、断面40μm角、長さ14cmのコアを形成した。コアの状態を顕微鏡観察したところ、コアの剥離やエッジの欠けは無く、耐現像性が良好であることが判明した。
【００７９】
さらに、コアの上に、前述した第１実施形態の実施例２のワニスから作製した厚60μmの樹脂フィルムを真空ラミネートした後、ベースフィルム越しに全面を超高圧水銀ランプで2J/cm2のエネルギで硬化させた。その後、ベースフィルムを剥離して、160℃で30分間、後硬化をして上クラッドを形成した。
【００８０】
得られたFR4の板の両端を切り落とした後、光学研磨を行い、長さ12cmの導波路とした。850nmの光源からの光をコア径10μmの光ファイバを通して導波路の片側のコアに入れて、反対側から、コア径200μmの光ファイバを通してパワーメータに接続した状態として、光導波路の導波損失を評価した。この結果、光導波路の導波損失は、0.08dB/cmであった。
【００８１】
従って、本実施の形態に光導波路によれば、特定のエポキシ樹脂フィルムを用いて、クラッドの内部に、クラッドよりも屈折率の高いコアを形成することができるため、液状材料の塗布が不要の乾湿プロセスを採ることが可能となり、生産性が高いだけではなく、コアパターンの耐現像性に優れ、さらに、導波路の損失が非常に低く、耐熱性が向上することが判明した。
【００８２】
第３実施形態
第３実施形態では、第２実施形態とは異なる構成とした他の実施の形態に係る光導波路を説明する。
【００８３】
本実施の形態に係る光導波路は、前述した第２の実施の形態に係る光導波路のコアと異なる材料を使用している。
【００８４】
コアは、フェノキシ樹脂と、室温で固形のビスフェノール型エポキシ樹脂と、室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤と、を含む樹脂組成物をフィルム状に形成したものから成る。具体的には、フェノキシ樹脂と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂と、の分子量の異なる３種類の樹脂と、カチオン重合開始剤とを必須成分とし、分子量の異なる樹脂の３種類とカチオン重合開始剤とを必須の成分とした樹脂組成物である。このため、必須成分となる樹脂の配合量を各々調製することにより、ワニスの溶剤含有率を極端に高める事なく、良好な塗工性を得ることができる。また、樹脂フィルムのタック性、粉落ち性、ラミネート性をも維持することが可能となり、現像時のコアパターンの欠けやクラックを防止し、樹脂硬化物の屈折率を高め、さらにフレキシブル性をも確保することができる。
【００８５】
フェノキシ樹脂は、ビスフェノール型のエポキシ樹脂の分子量が数万以上の高分子であり、室温で固形のビスフェノール型エポキシ樹脂はオリゴマ、室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂はモノマと2〜3量体の混合物である。
【００８６】
フェノキシ樹脂は、1〜10重量％の割合で配合することが好ましい。この理由は、配合量が1重量％未満になると、フェノキシ樹脂の効果（良好なワニス塗工性やタック性の抑制、現像時のコア欠陥抑制など）が発揮されないからであり、逆に、配合量が10重量％を超えると、ワニスの粘性が著しく増加し、ワニスの溶剤含有率を高めると塗工は可能となるが、溶剤使用量が増加して、コストが上昇し、さらにウェット膜の厚さが、乾燥後に著しく減少する恐れがあるからである。
【００８７】
室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂は、10〜40重量％の割合で配合することが好ましい。この理由は、配合量が10重量％未満になると、フィルムの適度なタック性が発現され難くなり、溶融性が悪化し、ラミネートし難くなる恐れがあるからであり、逆に、配合量が40重量％を超えると、フィルムのタック性が強すぎてしまうからである。
【００８８】
前述したフェノキシ樹脂と室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂とを除く、残りの部分には室温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂のみを使用しても良い。また、本発明の目的を損なわない範囲で、エポキシ樹脂とは全く異なる樹脂である、既述のエポキシ樹脂やオキセタン樹脂、あるいは各種ポリマなどを併用しても良い。
【００８９】
カチオン重合開始剤としては、前述したカチオン重合開始剤と同様のものを用いることができ、他の添加剤に関しても前述した添加剤と同様のものを用いることができる。
【００９０】
一方、クラッドは、第２実施形態で説明した光導波路のクラッドと同様の樹脂組成物をフィルム状に形成したものを用いることが好ましいが、樹脂組成物に水素添加ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むものをフィルム状に形成したものとすることが好ましい。
【００９１】
さらに、上述した光導波路では、コアは、クラッドに比べて屈折率が高く、コアとクラッドの屈折率差が約2〜7％と大きくなる。このため、コアの断面寸法が、40〜100μmと大きなマルチモード導波路であり、数十cm以下の長さのフレキシブル性を必要となる用途に適用することが好ましい。
【００９２】
上記光導波路は、以下の手順により実際に作製することができる。
【００９３】
まず、フレキシブルな基板（例えば、ポリイミド、シクロオレフィン、PETなど）を準備する。なお、工程途中での反りが問題となる場合には、リジッド基板にフレキシブルな基板を剥離可能に貼り付けると良い。準備したフレキシブルな基板上に、クラッド用の光硬化性又は熱硬化性のエポキシ樹脂フィルムをラミネートした後、全面を硬化させる。その後、ベースフィルムを剥がし、コア用の光硬化性のエポキシ樹脂フィルムをラミネートした後、所望のパターンを描いたネガタイプのフィルムマスクを密着させて露光した後、数分から数十分間加熱し、露光後にアフターキュアを行う。その後、ベースフィルムを剥いで、溶剤又は水系のフラックス除去剤等を用いて、室温から加温の温度で現像する。洗浄、乾燥した後、さらに、クラッド用のエポキシ樹脂フィルムをラミネートして全面を硬化させる。なお、リジッド基板に仮接着した場合には、リジット基板を剥がし去ることによって、フレキシブル導波路とすることができる。
【００９４】
なお、第２実施形態においても説明したが、導波路へ光を入力するデバイスが面発光レーザ（VCSEL）、又は導波路から光を受ける受光デバイスが面実装フォトダイオード（PD）等である場合には、導波路の形成プロセスの途中、又は導波路の完成後に、導波路の光を90℃曲げる偏向器を設ける必要があることは、本実施形態においても同様である。
【００９５】
さらに、具体的に、以下に示す手順により光導波路を製造し、光導波路の導波損失を評価した。
【００９６】
まず、厚さ70μmの銅箔のシャイニー面に、前述した第１実施形態における実施例４のワニスから作製した厚さ20μmの樹脂フィルムを真空ラミネートした後、ベースフィルムを剥いだ。その後、160℃で30分間硬化させて、このクラッド面を酸素プラズマにより高周波出力200Ｗで1分間処理して下クラッドを形成した。
【００９７】
下クラッド上に前述した第１実施形態の実施例５のワニスで作製した厚さ80μmの樹脂フィルムを真空ラミネートした後、ベースフィルム越しに、幅80μm、長さ12cmのスリットを2mmピッチで有するネガマスクを密着させて、超高圧水銀ランプの光源で2J/cm2のエネルギで硬化させた後、ベースフィルムを剥いだ。その後、120℃で10分間熱処理した後、超音波槽（DKビークリヤCW-5790、第一工業製薬（株）社製）にて現像し、断面80μm角の長さ12cmのコアを形成した。コアの状態を顕微鏡観察したところ、コアの剥離やエッジの欠けは無く、耐現像性が良好であることが判明した。
【００９８】
次に、コアの上から、前述した第１実施形態における実施例４のワニスで作製した厚さ100μmの樹脂フィルムを真空ラミネートした後、ベースフィルムを剥いだ後、160℃で30分間硬化させて、上クラッドを形成した。次に、ルータで導波路長が10cmとなるように切り出しをした後、銅箔をエッチングにより除去して、フレキシブルなフィルム状の光導波路とした。
【００９９】
フレキシブルなフィルム状の光導波路に対して、850nmの光源からの光をコア径50μmの光ファイバを通して導波路の片側のコアに入れて、反対側からはコア径200μmの光ファイバを通してパワーメータに接続して、光導波路の導波損失を評価した。その結果、0.15dB/cmであった。
【０１００】
このフレキシブルなフィルム状光導波路を半径1mmで90℃曲げた状態での導波損失を同じ方法で測定したところ、導波損失は0.17dB/cmであり、折り曲げ状態での損失も小さいことが判明した。
【０１０１】
従って、本発明の実施の形態によれば、第２実施形態と同様に、液状材料の塗布が不溶の乾湿プロセスを採ることができるため、生産性が高く、コアパターンの耐現像性が高く、導波路の損失が低く、耐熱性を高めることができ、さらに折り曲げ性をも高めることができることが判明した。
【０１０２】
第４実施形態
第４実施形態では、光導波路を用いた光電気複合基板を説明する。
【０１０３】
本実施の形態に係る光電気複合基板は、既存の電気回路と光伝送路とを一体化させた光・電子の複合配線板である。
【０１０４】
本発明の実施の形態に係る光電気複合基板は、その構成は特に限定されないが、例えば、電気回路を内在する一般的なプリント配線板又はフレキシブルプリント配線板の表面に、クラッド、コア、クラッドを順次形成して、電気回路の表面に光伝送路を構成し、さらに、光伝送路の上に、最上層として導耐回路を配置し、表面実装用の電子部品を搭載するための電極パッドや面内配線、更に、下層との電気導通させるビアホール、あるいはスルーホールを形成可能な構成としても良い。また、光電気複合基板は、仮基板上に光導波路を形成した後、これをプリント配線板に接着転写して構成しても良い。
【０１０５】
このように既存の電気回路と光伝送路を一体化した光電気複合基板は、ボード上で光ファイバを引き回すことに比べて高密度の引き回しが可能となり、電子部品や、光電変換素子などの光部品の表面実装が可能となるなどの利点がある。
【０１０６】
以下、光電気複合基板の具体例として、リジッドな光電気複合基板と、フレキシブルな光電気複合基板とを作製して、両者の性能を評価した。
【０１０７】
最初に、図３、図４に示す手順で、リジッドな光電気複合基板を作製した。
【０１０８】
リジッドな光電気複合基板は、サイズ4cm×14cm、厚さ1.6mmのFR4基板の片面に光導波路層を形成し、光導波路層側の表面に部品実装用の銅回路を配置し、FR4側に電気回路を形成したものである。
【０１０９】
まず、図３(a)に示すように、厚さ70μmの銅箔１６と厚さ9μmの銅箔１７とを剥離可能な状態として張り合わせた二層の銅箔(F−DP箔9/70、古川サーキットフォイル（株）製)を準備し、図３(b)に示すように、厚さ9μm銅箔１７側に、前述した第１実施形態の実施例２のワニスで作製した厚さ20μmの樹脂フィルム１aを真空ラミネートした。その後、ベースフィルム１０越しに全面を超高圧水銀ランプで2J/cm2のエネルギで硬化させて、ベースフィルム１０を剥離した後、160℃で30分間の後硬化をしてクラッド３aを形成した（図３(c)）。このクラッド３a面を酸素プラズマで高周波出力200Wとして1分間処理した。この面に、前述した第１実施形態の実施例３のワニスを用いて作製した厚さ40μmの樹脂フィルム１aを真空ラミネートし、ベースフィルム１０越しに、幅40μm、長さ16cmのスリットが250μmピッチで12本(図３では4本)並び、位置合わせマークも併せ持つネガのフィルムマスクを、ネガのフィルムマスクをスリット方向と銅箔長手方向が平行、かつ、光導波路スリットが短手方向の中央部となるように配置した。その後、図３(d)に示すように密着させて、超高圧水銀ランプの光源で2J/cm2のエネルギで硬化させて、120℃で10分間熱処理した後、ベースフィルム１０を剥離して超音波槽（DKビークリヤCW-5790、第一工業製薬（株）製）にて現像し、断面40μm角の長さ16cmのコアを形成し、銅箔１７上に光導波路２を形成した。コアの状態を顕微鏡観察したところ、コアの剥離やエッジの欠けは無く、耐現像性が良好であることが判明した。
【０１１０】
次に、図３(g)に示すように、前述した第１実施形態の実施例２のワニスで作製した厚さ60μmの樹脂フィルム１aを真空ラミネートした後、ベースフィルム１０を剥離して、160℃で30分間熱処理してクラッド３bを形成し、アルミ補強の導波路付き銅箔を作製した。
【０１１１】
次に、砥粒（5000番）の先端角90度のブレードを装着したダイシングマシンを用いて、コアの長手方向と直角に銅箔両１７端から3cmの場所を樹脂表面から60μmの深さまで刃を入れて、銅箔１７の短手方向の幅6cmをカットし、図４（a）に示すように、10cm間隔として２本のミラー用Ｖ溝を形成した（なお、図４（a）は、図３(g)のI-I線断面図である）。
【０１１２】
Ｖ溝１８表面の研削による凹凸をエキシマレーザーでスムージングした後、Ｖ溝１８部分と位置合わせマーク部のみにメタルマスク越しに金を真空蒸着し（図４（b））、マイクロミラー形成済みの導波路付き銅箔を作製した（図４（c））。
【０１１３】
次いで、サイズ6cm×16cm、厚さ1.6mmのFR4両面板の片面を全面エッチオフし、熱硬化性接着剤を塗布した後、マイクロミラー形成済み導波路付き銅箔の樹脂面を合わせて、真空成形機により160℃で1時間熱処理をした（図５（a））。
【０１１４】
次に、F-DP箔の70μm銅箔１６を剥ぎ取り、図５（b）に示すように、両面を銅張りとした光電気複合基板とした。この光電気複合基板の光導波路側の銅箔周囲から、1cmのみをエッチオフして、位置合わせマークを確認できるようにした上で、それをマーカーとして、導波路からの光の出し入れ部である導波路コアとミラーの交点の位置を算出し、その位置を基準にして銅箔パターニングの際に必要なマスクのガイド孔を基板の４隅に開孔した。その後、図示しないが、導波路側銅箔には、光出し入れ部の直上にVCSEL素子アレイと受光素子アレイとを実装するための電極パット部と、基板裏面回路へのスルーホールパッド部と、それらを結ぶ回路パターンを形成し、導波路と反対側の銅箔にはスルーホール部パッド部と、外部回路との電気接続端子用パッド部及びそれらを結ぶ回路パターンを形成し、スルーホール部に導体形成して光電気複合基板５を作製した。
【０１１５】
光電気複合基板５の片方となる光出し入れ部の直上から、シリコーンオイルをマッチングオイルとして介在させて、850nmの光源からの光をコア径10μmの光ファイバで導入し、反対側の光出し入れ部の直上にはシリコーンオイルをマッチングオイルとして介在させて、コア径200μmの光ファイバで受光し、パワーメータに接続して、光回路の損失を評価した。その結果、マイクロミラー入力10cmの導波路導波・マイクロミラー出力となる全体の損失（挿入損失）は2.6dBであった。
【０１１６】
この基板に対して、ピーク温度265℃の鉛フリー半田リフロー条件での半田リフロー処理を3回実施した後、挿入損失を測定したところ、2.9dBであった。また、同様に作製した別の基板に対して、液相で−50℃5分と125℃5分の浸漬を繰り返すヒートショック試験を行ったところ、挿入損失は、処理前2.5dBが2.7dBと僅かに増加しただけであった。
【０１１７】
同様にして作製した別の光電気複合基板のミラー部分を切り捨てて、光学研磨を行い、長さ9cmの導波路とした後、850nmの光源からの光をコア径10μmの光ファイバを通して導波路の片側のコアに入れ、反対側からコア径200μmの光ファイバを通してパワーメータに接続して、光導波路部分の損失を評価したところ、0.09dB/cmであった。
【０１１８】
さらに、上記方法により製造された光電気複合基板を用いて、図６に示す光通信モジュールを構成しても良い。
【０１１９】
図６に示すように、光通信モジュール３０は、光電気複合基板５の両端面にコア４を露出させて、一方の端面に露出するコア４に対向させて受光素子２２を設けている。なお、外部接続端子２３は、金属導電路７に接続してあるが、発光素子２１又は受光素子２２に接続しても良い。ここでは、発光素子２１又は受光素子２２と外部接続素子２３を設けた断面コ字状のコネクタ２４を光電気複合基板２５の端部に嵌め込み、光通信モジュール３０を製造している。受光素子２２から出た通信光は、コア４を通して、受光素子４に導かれ、両素子間で光通信を行うことができる。
【０１２０】
次に、フレキシブルな光電気複合基板の作製方法を説明する。
【０１２１】
フレキシブルな光電気複合基板は、サイズ1cm×12cm、厚さ25μmのポリイミドフィルムの基板に光導波路層を設け、ポリイミド基板の表面に部品実装用の銅回路を配置し、ポリイミド基板を通して、表面実装型光部品を光導波路の間で光信号を入出力できる構成としたものである。
【０１２２】
具体的には、厚さ25μmのポリイミドフィルムの片側に厚さ12μmの銅箔、反対側には厚さ9μmの銅箔が貼り付けられた構造の両面銅貼りポリイミド基板を用いた。なお、厚さ9μmの銅箔としては、厚さ70μｍの銅箔が剥離可能な状態で貼り合わされた状態のF-DP箔9/70（古川サーキットフォイル（株）製）を用いた。
【０１２３】
ポリイミド基板の片側の厚さ12μmの銅箔の全面をエッチング除去した後、銅エッチオフ面側を酸素プラズマにより高周波出力200Wで1分間処理した。このプラズマ処理面に、前述した第１実施形態の実施例４のワニスから作製した厚さ20μmの樹脂フィルムを真空ラミネートした後、ベースフィルムを剥離し、150℃で30分間硬化させたクラッドを形成した。このクラッド面を酸素プラズマにより高周波出力200Wで1分間処理した。
【０１２４】
このクラッド面上に、前述した第１実施形態の実施例５のワニスから作製した厚さ80μmの樹脂フィルムを真空ラミネートした後、ベースフィルム越しに幅80μm長さ11cmのスリットが250μmピッチで12本並び、位置合わせマークも併せ持つネガのフィルムマスクを、スリット方向と銅箔長手方向とを平行とし、導波路のスリットが短手方向の中央部となるように配置した。その後、密着させて超高圧水銀ランプの光源で2J/cm2のエネルギで硬化させて、150℃で10分間熱処理した後、ベースフィルムを剥いで、超音波槽（DKビークリヤCW-5790（第一工業製薬（株）製）にて現像し、断面80μm角の長さ11cmのコアを形成し、銅箔上に導波路を形成した。このコアの状態を顕微鏡観察したところ、コアの剥離やエッジの欠けは無く、良好な耐現像性を有することが判った。
【０１２５】
次に、砥粒（5000番）の先端角90度のブレードの装着されたダイシングマシンで、コアの長手方向と直角に銅箔両端から5mmの場所をコア表面から80μmの深さまで刃を入れて、10cm間隔で２本のミラー用Ｖ溝を形成した。
【０１２６】
Ｖ溝表面を研削して凹凸をエキシマレーザーでスムージングした後、Ｖ溝部分と位置合わせマーク部のみに、メタルマスク越しに金を真空蒸着し、マイクロミラー形成済の導波路付き銅箔を作製した。
【０１２７】
次に、コア形成面に、ポリイミドベースのエポキシ樹脂フィルムを真空ラミネートして、150℃で30分間硬化した。なお、ポリイミドベースのエポキシ樹脂フィルムは、厚さ12μmのポリイミドフィルムの片面を、酸素プラズマにより高周波出力200Wで1分間処理し、その処理面に、前述した第１実施形態の実施例４のワニスを塗工、乾燥して、樹脂の厚さを100μmとしたものである。
【０１２８】
その後、厚さ12μmのポリイミド側から、前述の位置合わせマークを基準にして、電気回路形成用基準孔を、炭酸ガスレーザで12μmポリイミド・光導波路クラッド・9μm銅箔を貫通するように開孔した。その後、F-DP箔の70μm銅箔を剥離して、片面に銅箔の付いたポリイミドベースの光導波路フィルム基板を作製した。
【０１２９】
この基板の銅箔に形成された電気回路形成用基準孔を位置マーカーとして、導波路からの光の出し入れ部である導波路コアとミラーの交点の位置を算出し、その位置を基準にして銅箔パターニングの際に必要なマスクのガイド孔を基板の４隅にあけた。その後、銅箔に、光出し入れ部の直上にVCSEL素子アレイと受光素子アレイを実装するための電極パッド部、それらを結ぶ回路パターンなど、さらに、外部回路との電気接続端子用パッド部及びそれを結ぶ回路パターンなどを形成し、ルータ加工によって外形を1cm×12cmに切り出して、光電気複合基板とした。
【０１３０】
光電気複合基板の片方の光出し入れ部の直上から、シリコーンオイルをマッチングオイルとして介在させて、850nmの光源からの光をコア径10μmの光ファイバで導入し、反対側の光出し入れ部の直上にはシリコーンオイルをマッチングオイルとして介在させて、コア径200μmの光ファイバで受光し、パワーメータに接続して、光回路の損失を評価した。その結果、マイクロミラー入力・10cmの導波路導波・マイクロミラー出力となる全体の損失（挿入損失）は3.0dBであった。
【０１３１】
この基板に対して、ピーク温度265℃の鉛フリー半田リフロー条件での半田リフロー処理を３回実施した後、挿入損失を測定したところ、3.4dBであった。また、同様に作製した別の基板に対して、液相で−50℃5分と125℃5分の浸漬を繰り返すヒートショック試験を行ったところ、挿入損失は、処理前3.3dBが3.5dBと僅かに増加しただけであった。
【０１３２】
同様に作製した別の光電気複合基板のミラー部分を切り捨て、光学研磨を行い、長さ9cmの導波路として、850nmの光源からの光をコア径10μmの光ファイバを通して導波路の片側のコアに入れ、反対側からはコア径200μmの光ファイバを通してパワーメータに接続し、光導波路部分の損失を評価した。その結果0.14dB/cmであった。
【０１３３】
さらに、同様に作製した別の光電気複合基板に対して、半径4mm、曲げ角度90度から180度の間で繰り返し曲げる試験を10万回行った。マイクロミラー入力・10cmの導波路・マイクロミラー出力の挿入損失は、試験前3.2dBであったものが、試験後は3.8dBとなり僅かに増加しただけであった。
【０１３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、硬化性エポキシ樹脂フィルムを用いて光伝送路を形成したため、プリント配線板製造プロセスでの加工温度域以下の温度範囲で加工できるため、製造プロセスを簡略化することができ、さらに、フィルム材料の粉落ち性を抑えることもできる。
【０１３５】
また、本実施の形態によれば、部品実装の半田リフローやヒートショック試験を行っても導波損失の低下が極めて少ないことから、電子部品・光部品の表面実装が可能となり、実装から使用環境での、部品実装に耐えられる耐熱性と信頼性を確保することができる。
【０１３６】
さらに、フレキシブルな光電気複合基板とした場合には、フレキシブル性をも高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】（a）（b）は、本発明の第１実施形態に係る硬化性エポキシ樹脂フィルムの製造工程を示す図である。
【図２】（a）（b）は、本発明の第２実施形態に係る光導波路の製造工程を示す図である。
【図３】（a）〜（g）は、本発明の第４実施形態に係る光導波路の製造工程を示す図である。
【図４】（a）〜（c）は、本発明の第４実施形態に係る光導波路の製造工程を示す図であり、（a）は、図３(g)のI−I断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る光電気複合基板の部分断面図である。
【図６】図５に示す光電気複合基板を用いた光通信モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１…エポキシ樹脂フィルム,
２…光導波路,
３…クラッド,
４…コア,
５…光電気複合基板,
６…光回路部,
７…金属導電部,
８…電気回路部,
２１…発光素子,
２１…受光素子,
３０…光通信モジュール,
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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