(57)【要約】【課題】光導波路用エポキシ樹脂のイオン重合であることによる硬化速度の遅さに由来するコア形状の不完全性を解決し、また、はんだ耐熱性を有した光学材料、光導波路、光学部品及び光電気混載基板を提供する。【解決手段】構成成分に、下記化１【化１】2009198959.tif 000005で表される重合性エポキシ化合物（Ｉ）を、１０質量％〜９０質量％含み、さらに光重合開始剤を、０．０５〜５ｐｈｒ含む混合物からなるものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成成分に、下記化１
【化１】
2009198959.tif 000004
で表される重合性エポキシ化合物（Ｉ）を、１０質量％〜９０質量％含み、さらに光重合開始剤を、０．０５〜５ｐｈｒ含む混合物からなることを特徴とする光学材料。
【請求項２】
重合性化合物（Ｉ）を１０質量％〜９０質量％、エポキシ基を有する重合性化合物を、０〜９０質量％含むエポキシ混合物と、該エポキシ混合物の総量１００重量部に対して、１０〜７０ｐｈｒの重合性オルガノシリケート材ＳｉＲ1n（ＯＲ2）4-n（ｎ＝０〜２の整数。Ｒ1はエポキシ基を含む炭化水素基、Ｒ2は炭水数１〜５の炭化水素基）と、水と有機金属化合物触媒を含む混合物を８０〜１８０℃で１〜５時間加熱して得た樹脂組成物に、光重合開始剤を０．０５〜５ｐｈｒ混合したことを特徴とする光学材料。
【請求項３】
重合性オルガノシリケート材が、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランである請求項２記載の光学材料。
【請求項４】
有機金属化合物触媒が、有機錫化合物である請求項２又は３記載の光学材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学材料を、基板上に形成した下部クラッド層上に塗布し、紫外線の露光によりコアとなる露光部を硬化させ、未露光部を現像液により除去することでコアを形成した後、上部クラッド層を形成したことを特徴とする光導波路。
【請求項６】
請求項１〜４記載の光学材料を用いて作製されたことを特徴とする光学部品。
【請求項７】
請求項１〜４記載の光学材料を用いて作製されたことを特徴とする光電気混載基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電気混載基板や光部品に用いられる光導波路用ポリマ材料、特に光導波路用エポキシからなる光学材料に係り、特に、光導波路用エポキシ材料の耐熱性を高めると共に、導波路形成性に優れ、低光損失であり、高い耐熱性をもち、はんだリフロー工程時の耐熱性に優れた光学材料、光導波路、光学部品及び光電気混載基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報通信サービスの普及に伴い、情報処理機器における大容量で高速なデータ伝送が求められてきている。電気信号による情報処理の性能は向上しているが、信号が高速化すると、クロストーク、電磁輻射、帯域の制限、高周波化による損失などの問題が現れる。伝送速度１ＧＨｚで１０ｍ程度の伝送距離、１０ＧＨｚでは、１ｍ程度が限界になると考えられ、電気信号による高速化は困難であると予想される。
【０００３】
そこで、信号の光化が検討されており、情報処理機器間、ボード（プリント基板）間、チップ間に光配線を施して情報伝送を行う光インタコネクションの試みがなされている。
【０００４】
ボード間、チップ間の光インタコネクションでは、光／電気信号の変換部を設けることで、信号媒体として光と電気の両方を用いた光電気混載基板が用いられると予想される。
【０００５】
光電気混載基板の方式として、大きく２通りある。
【０００６】
ひとつは、基板内で光配線と電気配線が混在した方式である。この方式は、光の通る貫通孔を設けた基板の表面に、その貫通孔を跨ぐ形で導波路を作製し、導波路からの光を９０°光路変化させて貫通孔に入射させる、または貫通孔からの光を導波路に入射させるために、導波路には、導波路の光軸に対して４５゜傾斜したミラーが配設された構造をもっている。導波路と反対側の基板裏面側の貫通孔部には、ＬＤ（レーザダイオード）やＰＤ（フォトダイオード）、ＬＳＩなどの電子デバイス、電子回路が配設される構造である。
【０００７】
一例として基板にガラスエポキシを用い、この基板に貫通孔を設け、ここにエポキシ樹脂を注入し、この貫通孔を跨ぐ形で導波路を形成、貫通孔の部分に４５°ミラーを作製し、光電気混載基板を作製したものがある（遠藤他  電子情報通信学会、２００２、秋、Ｃ−３−１３９）。
【０００８】
もうひとつの光電気混載の方式として、基板上にＬＤやＰＤ、ＬＳＩなどの電子デバイス、電子回路を配し、その上部にあらかじめ作製した導波路シートや光ファイバを取り付ける構造が検討されている。
【０００９】
これらの方式において、基板上にＬＤやＰＤ、電子デバイス、電子回路を配置する際には、はんだリフローの工程が必要とされる。
【００１０】
光電気混載実装に用いられる導波路は、接続容易性からマルチモード導波路になるものと推定される。また、光電気混載基板における光源として現在もっとも有望な波長８５０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａ１  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）を用いた光電気混載基板が検討されている。
【００１１】
光電気混載基板に用いられる光導波路への要求として、マルチモード導波路形成が可能であり、特に８５０ｎｍにおいて低光損失であること、低コストであることが挙げられる。
【００１２】
光導波路のもつ光損失の要因には、材料そのものの電子遷移吸収による分子構造に起因した材料固有の損失、不純物などの外的な物質による光吸収や不純物混入による光導波路材料中の不均一性に由来する散乱損失、作製された光導波路のコア構造の不完全性に由来する散乱損失がある。
【００１３】
光導波路材料としては、光吸収が少なく分子レベルで均一に分散する材料を用いる必要があり、また光導波路作製にはコア構造の完全性を高くできる材料、工程を用いることが重要である。
【００１４】
コアとクラッドの境界が平滑でなく、凹凸があると、コア内を伝播してきた光線が、凹凸の部分で曲げられモード変換されたり、部分的に全反射の臨界角を越えた光線となり、クラッド層へ放射し外部に漏れだす光となる。距離の長い導波路である場合、わずかな凹凸が存在すると、散乱損失やモード変換によるモード間の結合現象が生じ、光損失の増加や伝送帯域の制限の原因となる。
【００１５】
また、光電気混載実装基板の作製には、光導波路とともにはんだバンプでＬＤやＰＤ、電子デバイスなどを搭載するため、光導波路がはんだリフロー条件（例えば金／錫共晶はんだの場合２５０℃／１０秒×３回）に対する耐熱性をもつことが必須である。
【００１６】
光電気混載実装基板に用いられる光導波路用材料は、はんだリフローの高温でクラックや剥がれなど構造の欠陥を生じず、着色などによる光損失増加を発生しないことが要求される。
【００１７】
光導波路用の材料として石英系材料、有機ポリマ材料が広く検討されている。石英系材料は非常に低光損失であり耐熱性、信頼性に優れており、石英系光ファイバとともに基幹系の通信機器内に用いられている。
【００１８】
しかし、石英系光導波路の作製工程は、リソグラフィー技術と乾式の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）で作製されるため、プロセスが煩雑であり、また高コストである。さらに、基板上へ材料を堆積するための火炎堆積法は高温プロセスであり、光電気混載基板においては同じ基板に搭載される電気部品や基板の劣化の問題がある。
【００１９】
有機ポリマ材料の光導波路の製造法としては、（１）スタンパー法（電子材料２００２年１１月号Ｐ２７〜Ｐ３０）、（２）直接露光法（佐藤、二瓶：昭５６年度電子情報通信学会総合全国大会講演論文集（信学総全大）、Ｎｏ．９９７（１９８１））、（３）反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法、（４）フォトブリーチング法などが知られている。
【００２０】
これらは、どの作製法も低温プロセスであり、電気部品等に対するダメージも無く穏やかな条件で作製可能である。
【００２１】
（１）のスタンパー法は、低コストで大量に作製可能な方法であるが、繰り返し使用による鋳型の劣化などで、コア構造の不完全性が発生する問題が挙げられる。
【００２２】
（３）の反応性イオンエッチングではリソグラフィー工程とともに行う必要があり、プロセスが煩雑であり、高コストとなる。
【００２３】
（４）のフォトブリーチングによる方法は簡便な方法であるが、コア径の大きいマルチモード導波路を作製する際に、膜深さ方向への屈折率変化を制御することが難しい。
【００２４】
従ってポリマ光導波路の作製法は、（２）の直接露光法が繰り返し作製の信頼性や簡便な方法で低コストである面から最も有利と考えている。
【００２５】
感光・現像法のプロセスの概略は次の通りである。
【００２６】
（ａ）基板の上に下部クラッド材をスピンコート法またはディップ法などで塗布し硬化した後、感光性のコア材を塗布する。
【００２７】
（ｂ）フォトマスクを介してコア材を露光し硬化させた後、現像液で未露光部を溶解、除去する。
【００２８】
（ｃ）その上に上部クラッド層を塗布した後、硬化して光導波路を得る。
【００２９】
光導波路用有機ポリマ材料としては、ポリイミド系、エポキシ系、アクリル系やその共重合物、混合物などが検討されている。
【００３０】
ポリイミド系は、特にフッ素化ポリイミドにおいて１３００ｎｍの波長領域で優れた透明性を有し、耐熱性が３５０℃以上であり、はんだリフロー耐性も備えている。
【００３１】
しかし、ポリイミド前駆体ワニスは有機溶媒を多く含むので膜厚５０μｍ以上のコアの製膜が非常に困難であり、乾式のエッチング装置を用いるため高コストとなり量産化には適さない。
【００３２】
アクリル系材料は、８５０ｎｍの近赤外領域や可視光領域で良い透過性をもっており、また厚膜化（５０μｍ以上）が可能であり、低コストな直接露光法によるコア形成が可能である。
【００３３】
通常、アクリル系の材料は、ラジカル重合によって硬化される。ラジカル重合は重合速度が速く、露光後の現像の段階において、コア形状を保持するために十分な硬化性をもつため、矩形な形状のコアを形成することができる。
【００３４】
しかし、アクリル系材料の耐熱性は１００℃程度と低く、これらを光電気混載基板の光導波路に用いた場合は、はんだリフロー耐性が十分ではない。
【００３５】
エポキシ系材料は８５０ｎｍの近赤外領域や可視光領域で良い透過性をもち、耐熱性が２００℃程度と比較的高い材料であり、直接露光法によるコア形成が可能で、光導波路材料として有望である。
【００３６】
エポキシ系材料の重合は、カチオンまたはアニオンのイオン重合で進行し、ラジカル重合のように酸素による阻害を受けない。比較的耐熱性の高いエポキシ材料であっても、金／錫共晶はんだのはんだリフロー温度には十分ではなく、より高い耐熱性を付与する必要がある。
【００３７】
より高い耐熱性を付与する方法に、ポリマ材料中に金属酸化物を分散させる方法がある。金属アルコキシドをゾル−ゲル法により縮合し、金属酸化物のネットワークを形成させ、ポリマ中に混在させた耐熱性ポリマが検討されている。この耐熱性ポリマ無機物である金属酸化物のもつ耐熱性により、有機物のべースポリマに耐熱性を付与することができる。
【００３８】
この有機・無機複合材料の一つに有機・無機ハイブリッド化法があり、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートとジルコニウムアルコキシドとメタクリル酸を用いてゾル−ゲル法により加水分解を行い、アクリル系の有機・無機ハイブリット材料を得る方法がある（Ｍ．Ｈｅ，Ｘ．−Ｃ．Ｙｕａｎ，Ｊ．Ｂｕ，ａｎｄ  Ｂ．Ｈ．Ｏｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，３０２（２００７））。
【００３９】
この材料では、直接露光法によりメタクリル基と反応させることで導波路のパターニングを行っている。
【００４０】
特許文献１には、エポキシ化合物中にシリカ粒子をナノサイズで分散させた有機無機ハイブリッド材料であり、無機物とのハイブリッド化により高いはんだ耐熱性をもち、また有機金属触媒を用いてゾル−ゲル反応を行っているため、酸や塩基での電気配線の劣化を低減した光導波路材料が提案されている。
【００４１】
またその他に先行文献として、特許文献２、３がある。
【００４２】
【特許文献１】特開２００５−２５０２８７号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８０２８号公報
【特許文献３】特開２００６−３８９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４３】
ところで、エポキシ系材料の重合は、カチオンまたはアニオン重合のイオン重合で進行する。イオン重合は、酸素による阻害を受けないが、ラジカル重合に比較し反応速度が遅く、直接露光法によってコアを形成する際に現像の段階で十分な硬化性が得にくく、現像工程による形状の崩れや現像液による膨潤が発生し、安定して矩形の形状を得ることが難しい問題がある。
【００４４】
光導波路のコアとクラッドの境界が平滑でなく不完全性が存在すると、コア内を伝播してきた光線が凹凸の部分で曲げられ、モード変換されたり部分的に全反射の臨界角を越えた光線となり、クラッド層へ放射し外部に漏れ出し、光損失が大きくなる。
【００４５】
また光導波路作製には、コア構造の完全性を高くできる材料、工程を用いることが重要である。さらに、通常のエポキシ材料は、はんだ耐熱性が十分でなく、光電気混載実装用の導波路とするにはより高い耐熱性が必要である。
【００４６】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、エポキシ系の光導波路材料の硬化速度を上げ、コア形状の完全性を高めるための方法と、その材料にはんだ耐熱性を付与する方法を提供するものである。
【００４７】
すなわち、本発明の目的は、光導波路用エポキシ樹脂のイオン重合であることによる硬化速度の遅さに由来するコア形状の不完全性を解決し、また、はんだ耐熱性を有した光学材料、光導波路、光学部品及び光電気混載基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、構成成分に、下記化１
【００４９】
【化１】
2009198959.tif 000002
【００５０】
で表される重合性エポキシ化合物（Ｉ）を、１０質量％〜９０質量％含み、さらに光重合開始剤を、０．０５〜５ｐｈｒ含む混合物からなることを特徴とする光学材料である。
【００５１】
請求項２の発明は、重合性化合物（Ｉ）を１０質量％〜９０質量％、エポキシ基を有する重合性化合物を、０〜９０質量％含むエポキシ混合物と、該エポキシ混合物の総量１００重量部に対して、１０〜７０ｐｈｒの重合性オルガノシリケート材ＳｉＲ1n（ＯＲ2）4-n（ｎ＝０〜２の整数。Ｒ1はエポキシ基を含む炭化水素基、Ｒ2は炭水数１〜５の炭化水素基）と、水と有機金属化合物触媒を含む混合物を８０〜１８０℃で１〜５時間加熱して得た樹脂組成物に、光重合開始剤を０．０５〜５ｐｈｒ混合したことを特徴とする光学材料である。
【００５２】
請求項３の発明は、重合性オルガノシリケート材が、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランである請求項２記載の光学材料である。
【００５３】
請求項４の発明は、有機金属化合物触媒が、有機錫化合物である請求項２又は３記載の光学材料である。
【００５４】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の光学材料を、基板上に形成した下部クラッド層上に塗布し、紫外線の露光によりコアとなる露光部を硬化させ、未露光部を現像液により除去することでコアを形成した後、上部クラッド層を形成したことを特徴とする光導波路である。
【００５５】
請求項６の発明は、請求項１〜４記載の光学材料を用いて作製されたことを特徴とする光学部品である。
【００５６】
請求項７の発明は、請求項１〜４記載の光学材料を用いて作製されたことを特徴とする光電気混載基板である。
【発明の効果】
【００５７】
本発明の光導波路用材料により、低コストで簡便な方法で形状の良好な光導波路コアを作製することが可能となる。また、本発明の光導波路用材料は、耐熱性が高く、はんだリフロー耐熱性をもつことが可能となる。したがって、本発明は、光電気混載基板用光導波路、光デバイス用導波路、光学デバイス部品に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００５９】
本発明の光導波路エポキシ材料は、化２で表されるビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルのエポキシ化合物（Ｉ)を必須成分とするものである。
【００６０】
【化２】
2009198959.tif 000003
【００６１】
このビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテル化合物は、極性の高いスルホニル基を有しているため、汎用のエポキシ材料であるビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテルやビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテルなどに比較し、カチオン重合による反応速度が速い。
【００６２】
このビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルを構成成分としてもち、光酸発生剤を混合した材料を用いることで、光導波路作製時の紫外線露光により即座に硬化反応が起こり、露光後の現像液による未露光部の除去の段階で、硬化不十分によるコア形状の崩れや現像液による膨潤が起こらず、完全性の高い矩形のコア形状を得ることができる。完全性の高い矩形のコア形状を得ることで、構造の不完全さに由来する散乱による光損失増加を、抑制した導波路とすることができる。
【００６３】
ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルの硬化物では、スルホニル基同士の相互作用及びスルホニル基とヒドロキシル基の水素結合にもとづく分子運動の束縛により、ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルの硬化物の線膨張係数は、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型と比較し小さい（長谷川、日本接着学会誌、２７３、２６（１９９０））。そのため、光導波路の線膨張を抑制し、基板との線膨張係数差を小さくすることで、クラックなどの欠陥を抑えることができる特長をもっている。
【００６４】
ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルの含有量は、少ない場合には材料の硬化速度の上昇の効果が小さくなり、また過剰に多い場合には透明性が低下してくるため、他のエポキシ化合物との混合比は、ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルの含有量で１０〜９０質量％、好ましくは３０〜７０質量％とする。
【００６５】
更に、ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルは、常温で固体の材料であることから、塗布性の良い粘度とするために、ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルの含有量は３０〜７０質量％であることが好ましい。
【００６６】
ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルは、スルホニル基の極性により屈折率が高い材料であるため、低屈折率エポキシ基含有化合物との混合比を変えることで、コアとクラッドに必要な屈折率差を設けることが可能である。ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルは、光導波路用エポキシ材料のコア形状の完全性を高めるための添加剤としても用いることができる。
【００６７】
ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルと混合するエポキシ化合物は、特に限定しないが、脂肪族エポキシ、脂環式エポキシ、フッ素化脂肪族エポキシ、フッ素化ビスフェノール型エポキシ、水添ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＦ型時グリシジルエーテル、１，４−シクロヘキセンＡジグリシジルエーテル型エポキシ、ビシクロヘキシルジグリシジルエーテル型エポキシ、３，４−エポキシシクロヘキセニル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、１，２：８，９ジエポキシリモネン、フェノールノボラック型エポキシ、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシなどがある。これらは要求される屈折率を調整するため、単独でも二種類以上混合して用いてもよい。
【００６８】
光重合開始剤である光酸発生剤として具体的に述べると、ＣＩ−５１０２、ＣＩ  ２８５５、アデカオプトマーＳＰ−１５０、アデカオプトマーＳＰ−１７０、サンエイドＳＩ−１１０Ｌ、ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ２６１などがある。光酸発生剤は必要に応じて、単体または二種類以上を組み合わせて配合することができる。
【００６９】
また、光酸発生剤のみならず、熱酸発生剤も組み合わせて用いることが可能である。
【００７０】
熱酸発生剤としてはアデカオプトンＣＰ−６６、アデカオプトンＣＰ−７７、サンエイドＳＩ−１００Ｌ、サンエイドＳＩ−１４５、サンエイドＳＩ−１５０、サンエイドＳＩ−１６０、ＣＩ−２６２４、ＣＩ−２６３９などがある。
【００７１】
光・熱酸発生剤にはＣＩ−２８５５、サンエイドＳＩ−６０Ｌ、サンエイドＳＩ−８０Ｌ、サンエイドＳＩ−１００Ｌなどがある。光酸発生剤の量は、少な過ぎると光導波路材料の硬化が遅くなり、コア形状に不完全性が発生しやすくなる。また光酸発生剤が多過ぎると紫外領域に強い光吸収をもっているため、光導波路中を伝搬する８５０ｎｍなどの光の波長まで吸収のすそ引きをもち、光損失が大きくなる。
【００７２】
光酸発生剤の含有量は、重合性化合物（Ｉ）とエポキシ基を有する重合性化合物のエポキシ混合物の総量１００重量部に対して、０．０５〜５．０ｐｈｒが好ましい。熱酸発生剤を併用する場合、熱酸発生剤の使用量は、光導波路の透過性を損なわない程度であればいくら用いても構わない。
【００７３】
ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルの化学構造の剛直性は高く、ビスフェノールＡやＦ型ジグリシジルエーテルなどに比較し耐熱性を付与する構造をもっている。この材料を有機無機ハイブリッド材料として用いることで、さらに高い耐熱性をもつ材料とすることができる。
【００７４】
有機材料の耐熱性を左右するパラメータとして、ガラス転移温度（Ｔｇ）がある。Ｔｇ以下では高分子材料の主鎖の分子運動が凍結されガラス状態となるのに対し、Ｔｇ以上の場合は、弾性率の急激な低下、物質の拡散速度が速くなり、熱分解をはじめとする各種の反応速度が速くなるなど、種々の物性が急激に低下する。
【００７５】
有機材料の場合は、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾールなど一部の有機材料を除いてＴｇは３００℃以下であるため、はんだリフロー耐性を有する有機材料は限定されていた。
【００７６】
しかし、特許文献１では、重合性有機材料を３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合し、加熱することで、有機無機ハイブリッド化を行い、高温（３００℃）下での光学材料の着色や弾性率の急激な低下を防止し、低伝送損失とリフロー耐性を両立させることを見出している。
【００７７】
この有機無機ハイブリッド材料では、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのメトキシ基同士のゾル−ゲル反応によって生成するシリカ（ＳｉＯ2）成分を粒径５ｎｍ程度で樹脂中に均一に分散させ、熱硬化性樹脂を選択することによって、可視光から近赤外の波長域で散乱損失、吸収損失とも小さく優れた透明性を示す耐熱光学材料が得られている。また、ゾル−ゲル反応の時の触媒として材料中に残留する酸や塩基ではなく、有機金属触媒を用いることで、導波路や導波路とともに搭載される電気配線の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００７８】
本発明においても有機無機ハイブリッド化が可能であり、耐熱性を向上させることができる。
【００７９】
以上において本発明は、１０〜９０質量％のビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルと、０〜９０質量％のエポキシ基を有する重合性化合物、１０〜７０ｐｈｒ（質量％）の重合性オルガノシリケート材ＳｉＲ1n（ＯＲ2）4-n（ｎ＝０〜２の整数。Ｒ1はエポキシ基を含む炭化水素基、Ｒ2は炭素数１〜５の炭化水素基）と水とさらに有機金属化合物触媒を含む混合物を８０〜１８０℃で１〜５時間加熱し、ゾル−ゲル反応を行って得た樹脂組成物に光重合開始剤を混合することで、有機無機ハイブリッド材料とすることができる。
【００８０】
重合性オルガノシリケート剤としては、ゾル−ゲル反応の進行が速いメトキシ基をもつ３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
【００８１】
これらの混合物を加熱する温度は、反応速度を速めることと、高粘度となり材料の塗布が困難になることを防ぐため、またゲル化による加熱時の材料の固化を防ぐことから、８０〜１９０℃が好ましい。より好ましくは１２０〜１６０℃である。また、加熱時間においても適度にゾル−ゲル反応を進行させ、また高粘度化し過ぎることを防ぐため、１〜５時間とすることが好ましい。加熱時間が短い場合、未反応部位によるゾル−ゲル反応が材料調整後にも多く起こるため、材料の不均一化や反応で脱離する水やアルコールによる気泡の発生を生じる。
【００８２】
有機無機ハイブリッド化のゾル−ゲル反応は、水と触媒として有機金属化合物を加えて行うことができる。有機金属を用いた場合、中性状態で反応が進行するため、反応終了後に材料中に酸や塩基が残存することがない。従って、有機金属を用いてゾル−ゲル反応を行った有機・無機複合材料は、電気配線とともに基板上に搭載される導波路において酸や塩基を用いた場合に比較し、大幅に導波路、電気配線の信頼性を向上させることができる。
【００８３】
有機金属としては、例えば有機錫化合物を使用することができる。
【００８４】
有機錫化合物としては、ジブチルジラウリン酸錫、ジオクチルジラウリン酸錫、ジブチル錫ジアセテート、錫（ＩＩ）オクトエート、ジブチル錫ジアシレート、ビス（アセトキシジブチル錫）オキサイド、ビス（ラウロキシジブチル錫）オキサイド、ジブチル錫ビスアセチルアセトナート、ジブチル錫ビスマレイン酸モノブチルエステル、ジオクチルビスマレイン酸モノブチルエステルなどがある。
【００８５】
また、有機金属触媒の他の例としては、第二鉄オクトエート、鉛オクトエート、ラウリン酸鉛、ナフテン酸コバルト、ジイソプロポキシチタンビス（アセチルアセトナート）、チタンテトラ（アセチルアセトナート）、ジオクタノキシチタンジオクタネート、ジイソプロポキシチタンビス（エチルアセトアセテート）などがある。これらは、単独でも二種以上混合して使用してもよい。
【００８６】
ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルを構成物質として含む光導波路材料は、エポキシ基を有する液状の化合物と混合したり、有機無機ハイブリッド化を行うことで、液状のワニスとすることができ、この状態でスピンコートやディップコーティングなどの塗布工程を行うことができる。また、粘度調整のために汎用の有機溶媒を用いることもできる。
【００８７】
光導波路を形成する基板にはガラスエポキシ基板、Ｓｉ基板、石英基板、ガラス基板、ポリイミド基板やその他の樹脂製基板など用いることができる。
【００８８】
紫外線露光は一般的なｉ線（波長３６５ｎｍ）を放射する紫外線露光機を用いて行うことができる。
【００８９】
露光後に用いる現像液は、汎用の有機溶媒を用いることができる。現像液として、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）、アセトン、酢酸エチル、ベンゼン、トルエン、キシレン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液などを用いることができる。これらを単独又は混合して、或いは濃度を変えて用いることもできる。現像液は、有機無機ハイブリッド材料とした場合にも同様に用いることができる。
【００９０】
本発明の光学材料には、通常用いられる難燃剤や酸化防止剤を、透明性を損なわない程度に配合し用いることができる。
【実施例】
【００９１】
次に実施例により本発明を、具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
（１）供試材料
実施例及び比較例で用いた供試材料を示す。以後、これらは略号で示す。
【００９２】
ＥＸＡ；
エポキシ樹脂＝ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテル（大日本インキ化学社製、商品名＝ＥＰＩＣＬＯＮ  ＥＸＡ−１５１４、略号ＥＸＡ）、
ＹＤＦ；
エポキシ樹脂＝ビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテル（東都化成株式会社製、商品名＝ＹＤＦ−８１７０Ｃ、エポキシ当量１６０、略号ＹＤＦ）、
８１２５；
エポキシ樹脂＝ビスフエノールＡ型ジグリシジルエーテル（東都化成株式会社製、商品名＝ＹＤ−８１２５、エポキシ当量１７５、略号８１２５）、
２０２１；
エポキシ樹脂＝３，４−エポキシシクロヘキセニル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート（ダイセル株式会社製、商品名＝セロキサイド２０２１  Ｐ、略号２０２１）、
ＧＴＭＳ；
オルガノシリケート化合物＝３−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン（チッソ株式会社製、商品名＝Ｓ５１０、略号ＧＴＭＳ）、
ジラウリル酸ジブチル錫（和光純薬社製）、
１７０；
光酸発生剤＝アデカオプトマー  ＳＰ１７０（旭電化社製、略号１７０）
実施例１
８１２５を５０質量％、ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルＥＸＡを３０質量％、２０２１を２０質量％、ＳＰ１７０を１ｐｈｒ含有する光導波路コア用材料を調整した。
【００９３】
図１（ａ）に示すように基板１上にコア用材料より屈折率の低いエポキシ材料からなる下部クラッド層２を設け、図１（ｂ）に示すようにクラッド層２に、スピンコートにより光導波路用コア材料を塗布してコア層２を形成し、図１（ｃ）に示すようにコア層２に、コア部となる開口５ａが形成されたフォトマスク５を介して紫外線４を露光した。露光後に有機溶媒により未露光部の材料を除去して図１（ｅ）に示すように光導波路コア６を作製し、その後、図１（ｆ）に示すように、上部クラッド層７を設け、埋め込み型の光導波路１０を得た。得られた導波路１０には、１８０℃、１時間のポストベークを行った。
【００９４】
現像後のコア６の形状は、現像時の崩れや有機溶媒による膨潤は見られず良好な矩形形状であり、平滑な壁面であった。
【００９５】
この光導波路の伝送損失を測定した。
【００９６】
光導波路の両端面はダイヤモンドブレード付きダイシングソーで切り出した。光導波路の一方の端面より径５０μｍのＧＩファイバから波長８５０ｎｍの光を光導波路に入射させ、もう一方の端面で光導波路より出射される光を径２００μｍのフェルール付きファイバで受光し、フォトディテクターに入射させることで光量を測定した。光導波路の長さをダイシングソーで切り出すことで順次短くしながら光量を測定し、単位センチ長さあたりの伝送損失を求めた。
【００９７】
この光導波路の場合、伝送損失は０．１２ｄＢ／ｃｍと良好な値であった。
【００９８】
実施例２
ＹＤＦを１０質量％、ＥＸＡを７０質量％、２０２１を２０質量％、ＳＰ１７０を１ｐｈｒ含有する光導波路コア用材料を有機溶媒に溶解して調整した。
【００９９】
この材料をクラッド層上にスピンコートにて塗布し、マスクを介して紫外線を露光した。露光後に有機溶媒により未露光部の材料を除去し、光導波路コアを得た。得られたコア形状は矩形であり、平滑な壁面であった。
【０１００】
このコアに上部のクラッド層を設け、埋め込み形の光導波路とし、ポストベークを１７０℃、１時間行った。
【０１０１】
この導波路の光損失を測定したところ、波長８５０ｎｍで０．１３ｄＢ／ｃｍと良好な値であった。
【０１０２】
実施例３
ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテルを構成材料として含む有機無機ハイブリッド材料を作製し、その評価を行った。ＥＸＡを３５質量％、２０２１を１５質量％、ＧＴＭＳを５０質量％含む溶液を３０分間撹拌し、１６時間放置した。この溶液に、ジラウリル酸ジブチル錫と水と触媒を加え、１５０℃で４時間加熱させた。加熱中、縮合され発生する水とメタノールは系外に放出した。加熱終了後の溶液に１ｐｈｒのＳＰ１７０を添加し、また有機溶媒を加えて粘度を調整することで光導波路コア用材料とした。
【０１０３】
この材料をクラッド層上にスピンコートし、フォトマスクを介して紫外線を露光した。露光後に有機溶媒で未露光部の材料を除去し、光導波路コアを作製した。得られたコア形状は矩形であり、平滑な壁面であった。
【０１０４】
上部のクラッド層を設け、ポストベークを２００℃で１時間行い、埋め込み型の光導波路とした。
【０１０５】
この光導波路の光損失は波長８５０ｎｍで０．１０ｄＢ／ｃｍであった。
【０１０６】
実施例４
８１２５を２５質量％、ＥＸＡを１５質量％、２０２１を１０質量％、ＧＴＭＳを５０質量％含む溶液を３０分間撹拌し、１６時間放置した。この溶液に、ジラウリル酸ジブチル錫と水を触媒を加え、１５０℃で４時間加熱させた。加熱中、縮合され発生する水とメタノールは系外に放出した。加熱終了後の溶液に１ｐｈｒのＳＰ１７０を添加し、また有機溶媒を加えて粘度を調整することで光導波路コア用材料とした。
【０１０７】
この材料をクラッド層上にスピンコートし、フォトマスクを介して紫外線を露光した。露光後に有機溶媒で未露光部の材料を除去し、光導波路コアを作製した。得られたコア形状は矩形であり、平滑な壁面であった。
【０１０８】
上部のクラッド層を設け、ポストベークを２００℃で１時間行い、埋め込み型の光導波路とした。
【０１０９】
この光導波路の光損失は波長８５０ｎｍで０．０９ｄＢ／ｃｍであった。
【０１１０】
実施例５
実施例３と４の光導波路コア用材料について、はんだリフロー試験を行った。はんだリフロー試験では光導波路コア用材料を用いてファイバ状に作製し、ファイバ状で光損失を測定することで評価を行った。
【０１１１】
作製したファイバは、はんだリフロー炉に空気中で３回通すことで加熱した。代表的なはんだリフロー試験の温度プロファイルを図２に示す。
【０１１２】
１５０〜２００℃を約１５０〜１６０秒、ピーク温度の２５０℃で約２０〜３０秒保つ温度プロファイルとなっている。
【０１１３】
はんだリフロー炉を３回通した後のファイバの波長８５０ｎｍにおける光損失は、実施例３及び実施例４の光導波路コア用材料で、それぞれ、０．１２ｄＢ／ｃｍ、０．１０ｄＢ／ｃｍであった。試験後のファイバの光損失の増加は０．０１〜０．０２ｄＢ／ｃｍ程度であり、良好なはんだリフロー耐熱性をもつ光導波路用材料であった。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の光導波路材料を用いて、直接露光法により光導波路コアを作製するまでの工程を示す図である。
【図２】本発明の光導波路材料に対してはんだリフロー試験を行うときのはんだリフロー炉温度プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１  基板
２  下部クラッド層
６  光導波路コア
７  上部クラッド層
【図１】
2009198959.tif 000006
【図２】
2009198959.tif 000007