(57)【要約】【課題】光導波路材料において、信号電送が電気の場合の従来の要求性能（高耐熱性、高透明性、低屈折率性、低吸水性）に加え、低誘電率性、感光性、低温処理性などが要求されるが、それを満たす材料がない。【解決手段】繰り返し単位中に、フルオロアルキル基が置換した複素環を含有した含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料および該光導波路用材料を用いて形成された光導波路。含フッ素樹脂を用いることで、低誘電率性、感光性、低温処理性などを満たすことができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し単位中に、フルオロアルキル基が置換した複素環を含有した含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料および該光導波路用材料を用いて形成された光導波路。
【請求項２】
一般式（１）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料。
【化１】
2009128445.tif 000016
（式中Ｒは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の４価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良い。式中Ｘは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の２価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良く、さらには水素の一部がアルキル基、フルオロアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、シアノ基で置換されてもよい）。
【請求項３】
一般式（２）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂前駆体を縮合閉環してなる、一般式（１）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料。
【化２】
2009128445.tif 000017
（式中Ｒは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の４価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良い。式中Ｘは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の２価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良く、さらには水素の一部がアルキル基、フルオロアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、シアノ基で置換されてもよい。式中Ｒ１及びＲ２は水素または１価の有機基を示し、酸不安定性基を含有しても良い）。
【請求項４】
一般式（３）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料。
【化３】
2009128445.tif 000018
（式中Ｒ３は直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の３価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良い。式中Ｘは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の２価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良く、さらには水素の一部がアルキル基、フルオロアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、シアノ基で置換されてもよい）。
【請求項５】
一般式（４）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂前駆体を縮合閉環してなる、一般式（３）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料。
【化４】
2009128445.tif 000019
（式中Ｒ３は直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の３価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良い。式中Ｘは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の２価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良く、さらには水素の一部がアルキル基、フルオロアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、シアノ基で置換されてもよい。式中Ｒ４は水素または１価の有機基を示し、酸不安定性基を含有しても良い）。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料を用いて、コア層、クラッド層のいずれかが形成されたことを特徴とする光導波路。
【請求項７】
請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料を用いてコア層を形成し、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を用いてクラッド層を形成してなることを特徴とする光導波路。
【請求項８】
請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料を用いてクラッド層を形成し、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を用いてコア層を形成してなることを特徴とする光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルオロアルキル基が置換した複素環を含有した含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料および該光導波路用材料を用いて形成された光導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検討されている光導波路材料としては、石英（ガラス）と樹脂に大別される。石英で構成された光導波路は、低光損失、高耐熱性などの利点を有するため、光ファイバーや光通信デバイスなどの分野において利用されている。
【０００３】
一方で、樹脂で構成された光導波路は、石英で構成された光導波路よりも光損失、耐熱性の点で劣るものの、作成および大面積化が容易であるため、樹脂光導波路は複雑な成型加工が必要とされる分野（家庭用、オフィス用）で利用されている。
【０００４】
光導波路用の樹脂材料としては、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリベンズオキサゾールなどが挙げられる。光透過性を高める目的で、フッ素や脂環構造の導入も検討されている。
【０００５】
なかでも脂環構造を導入した含フッ素ポリイミドは、高耐熱（ガラス転移温度２９０℃以上、熱分解温度４８０℃以上）、低屈折率（１．４９以下）、低光透過損失（０．３ｄＢ／ｃｍ、０．８５μｍ帯）であることが報告されている（特許文献１）。
【０００６】
また一方で、含フッ素ポリベンズオキサゾールも光導波路用の樹脂材料として検討されている。ポリベンズオキサゾールはポリイミドとほぼ同等の耐熱性を維持しつつ、ポリイミドに比べて高透明、低屈折、低吸水性を示すことが報告されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３‐３１３２９４号公報
【特許文献２】特開２００４‐５９７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、携帯電話やパソコンなどに用いられる電子材料基板で、信号伝送速度を高める目的で、一部ＬＳＩ間の信号伝送を、従来の電気ではなく光を用いる要求が高まっている。ＬＳＩ間の信号伝送に光導波路を用いる場合、従来の要求性能（高耐熱性、高透明性、低屈折率性、低吸水性）に加え、低誘電率性、感光性、低温処理性なども光導波路材料に要求される。
【０００８】
従来のポリイミド、ポリベンズオキサゾールなどの縮合系材料は耐熱性では優れるものの、それぞれの前駆体樹脂を用いて成型加工後、最終的に３２０‐３５０℃での加熱処理が必要で、前述の電子材料基板用途では、熱応力の緩和、ＬＳＩ素子不良の低減の観点から、２５０‐２８０℃ぐらいが望ましく、既存の樹脂では、全ての要求性能を満たすことが困難になってきている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、本発明は、光導波路材料に、一般式（１）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂を用いるものであり、また該光導波路材料を用いた光導波路である。
【００１０】
【化１】
2009128445.tif 000002
【００１１】
（式中Ｒは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の４価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良い。式中Ｘは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の２価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良く、さらには水素の一部がアルキル基、フルオロアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、シアノ基で置換されてもよい。）
【００１２】
さらに本発明は、一般式（２）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂前駆体を縮合閉環してなる、一般式（１）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂を用いた光導波路用材料であり、また該光導波路材料を用いた光導波路である。
【００１３】
【化２】
2009128445.tif 000003
【００１４】
（式中Ｒは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の４価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良い。式中Ｘは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の２価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良く、さらには水素の一部がアルキル基、フルオロアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、シアノ基で置換されてもよい。式中Ｒ１及びＲ２は水素または１価の有機基を示し、酸不安定性基を含有しても良い。）
【００１５】
さらに、本発明は一般式（３）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料である。
【００１６】
【化３】
2009128445.tif 000004
【００１７】
（式中Ｒ３は直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の３価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良い。式中Ｘは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の２価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良く、さらには水素の一部がアルキル基、フルオロアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、シアノ基で置換されてもよい。）
【００１８】
さらに、本発明は一般式（４）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂前駆体を縮合閉環してなる、一般式（３）で表される繰り返し単位を含む含フッ素樹脂を用いることを特徴とする光導波路用材料である。
【００１９】
【化４】
2009128445.tif 000005
【００２０】
（式中Ｒ３は直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の３価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良い。式中Ｘは直鎖、分岐、脂環、芳香環、複素環から選ばれた一種以上の２価の有機基であり、部分的にフッ素、酸素、窒素、硫黄を含んでも良く、さらには水素の一部がアルキル基、フルオロアルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、シアノ基で置換されてもよい。式中Ｒ４は水素または１価の有機基を示し、酸不安定性基を含有しても良い）。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の複素環含有含フッ素樹脂を用いた光導波路用材料は、耐熱性、低光損失、低誘電率に優れた光導波路を、低温処理で提供することが可能である。また、本発明の光導波路は、光ファイバー、光通信デバイス、および携帯電話やパソコンなどに用いられる光、電気混載型電子材料基板などの有用な用途に使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明について詳述する。
【００２３】
本発明の式（１）で表される含フッ素樹脂は、ヘキサフルオロイソプロパノールが置換したジアミン化合物またはそれらのエステル化合物やエーテル化合物などの誘導体と、２価の基を有するジカルボン酸化合物とから合成される。式（２）で表される含フッ素樹脂前駆体は、酸クロリド法、活性エステル法などで合成される。ポリリン酸法では前駆体を単離することなく直接、式（１）で表される含フッ素樹脂が合成される。
【００２４】
本発明に用いる式（１）および式（２）中のＲで表される有機基としては、［化５］で表されるものを好適に挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
【化５】
2009128445.tif 000006
【００２６】
本発明に用いる式（３）および式（４）中のＲ３で表される有機基としては、［化６］で表されるものを好適に挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
【化６】
2009128445.tif 000007
【００２８】
本発明に用いる式（１）、（２）、（３）および（４）中のＸで表されるジカルボン酸化合物としては、その構造は特に限定されないが、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、３，３’‐ジカルボキシルジフェニルエーテル、３，４’‐ジカルボキシルジフェニルエーテル、４，４’‐ジカルボキシルジフェニルエーテル、３，３’‐ジカルボキシルジフェニルメタン、３，４’‐ジカルボキシルジフェニルメタン、４，４’‐ジカルボキシルジフェニルメタン、３，３’‐ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、３，４’‐ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、４，４’‐ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、３，３’‐ジカルボキシルジフェニルスルホン、３，４’‐ジカルボキシルジフェニルスルホン、４，４’‐ジカルボキシルジフェニルスルホン、３，３’‐ジカルボキシルジフェニルスルフィド、３，４’‐ジカルボキシルジフェニルスルフィド、４，４’‐ジカルボキシルジフェニルスルフィド、３，３’‐ジカルボキシルジフェニルケトン、３，４’‐ジカルボキシルジフェニルケトン、４，４’‐ジカルボキシルジフェニルケトン、２，２‐ビス（３‐カルボキシフェニル）プロパン、２，２‐ビス（３，４’‐ジカルボキシフェニル）プロパン、２，２‐ビス（４‐カルボキシフェニル）プロパン、２，２‐ビス（３‐カルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（３，４’‐ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（４‐カルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３‐ビス（３‐カルボキシフェノキシ）ベンゼン、１，４‐ビス（３‐カルボキシフェノキシ）ベンゼン、１，４‐ビス（４‐カルボキシフェノキシ）ベンゼン、３，３’‐（１，４‐フェニレンビス（１‐メチルエチリデン））ビス安息香酸、３，４’‐（１，４‐フェニレンビス（１‐メチルエチリデン））ビス安息香酸、４，４’‐（１，４‐フェニレンビス（１‐メチルエチリデン））ビス安息香酸、２，２‐ビス（４‐（３‐カルボキシフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２‐ビス（４‐（４‐カルボキシフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２‐ビス（４‐（３‐カルボキシフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（４‐（４‐カルボキシフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビス（４‐（３‐カルボキシフェノキシ）フェニル）スルフィド、ビス（４‐（４‐カルボキシフェノキシ）フェニル）スルフィド、ビス（４‐（３‐カルボキシフェノキシ）フェニル）スルホン、ビス（４‐（４‐カルボキシフェノキシ）フェニル）スルホン、５‐（パーフルオロノネニルオキシ）イソフタル酸、４‐（パーフルオロノネニルオキシ）フタル酸、２‐（パーフルオロノネニルオキシ）テレフタル酸、４‐メトキシ‐５‐（パーフルオロノネニルオキシ）イソフタル酸などのパーフルオロノネニルオキシ基含有のジカルボン酸、５‐（パーフルオロヘキセニルオキシ）イソフタル酸、４‐（パーフルオロヘキセニルオキシ）フタル酸、２‐（パーフルオロヘキセニルオキシ）テレフタル酸、４‐メトキシ‐５‐（パーフルオロヘキセニルオキシ）イソフタル酸などのパーフルオロヘキセニルオキシ基含有のジカルボン酸、等の芳香族ジカルボン酸が例示できる。
【００２９】
本発明に用いる式（２）および式（４）中のＲ１、Ｒ２およびＲ４は水素または１価の有機基を示し、酸不安定性基を含んでも良い。使用できる酸不安定基の例としては、光酸発生剤や加水分解などの効果で脱離が起きる基であれば制限なく使用できる。具体的な例を挙げるとするならば、ｔｅｒｔ‐ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ‐アミルオキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルキコキシカルボニル基、メトキシメチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基、シクロヘキシルオキシエチル基、ベンジルオキシエチル基等のアセタ‐ル基、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、メチルジエチルシリル基、トリエチルシリル基のシリル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基等のアシル基等を挙げることができる。
【００３０】
重合反応の一例として、例えば本発明に用いる式（１）および式（２）中のＲで表されるジアミン化合物と上記のジカルボン酸を反応させると、式（１）および（２）で示される高分子化合物が得られる。
【００３１】
また本発明に用いる式（３）および式（４）中のＲ３で表されるジアミン化合物と上記のジカルボン酸を反応させると、式（３）および（４）で示される高分子化合物が得られる。
【００３２】
上記重合反応の方法、条件については特に制限されない。例えば、前記ジアミン成分と前記ジカルボン酸のアミド形成性誘導体を１５０℃以上で相互に溶解（溶融）させて無溶媒で反応させる方法、また有機溶媒中高温（好ましくは１５０℃以上）で反応させる方法、−２０〜８０℃の温度で有機溶媒中にて反応する方法があげられる。
【００３３】
使用できる有機溶媒としては原料の両成分が溶解すれば特に限定されないが、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド、Ｎ‐メチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン等のアミド系溶媒、ベンゼン、アニソール、ジフェニルエーテル、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル等の芳香族系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、１，２‐ジクロロエタン、１，１，２，２‐テトラクロロエタン等のハロゲン系溶媒、γ‐ブチロラクトン、γ‐バレロラクトン、δ‐バレロラクトン、γ‐カプロラクトン、ε‐カプロラクトン、α‐メチル‐γ‐ブチロラクトン等のラクトン類などを例示することができる。このような有機溶媒とともに、酸受容体、例えば、ピリジン、トリエチルアミンなどを共存させて反応を行うことが効果的である。特に上記のアミド系溶媒を用いるとこれらの溶媒自身が酸受容体となり高重合度のポリアミド樹脂を得ることができる。
【００３４】
本発明に用いる式（１）、（２）中のＲで表されるジアミン化合物および、式（３）、（４）中のＲ３で表されるジアミン化合物は、他のジアミン、ジヒドロキシアミンなどと併用した共重合体とすることも可能である。併用できるジアミン化合物としては、その構造は特に限定されないが、例えば、３，５‐ジアミノベンゾトリフルオリド、２，５‐ジアミノベンゾトリフルオリド、３，３’‐ビストリフルオロメチル‐４，４’‐ジアミノビフェニル、３，３’‐ビストリフルオロメチル‐５，５’‐ジアミノビフェニル、ビス（トリフルオロメチル）‐４，４’‐ジアミノジフェニル、ビス（フッ素化アルキル）‐４，４’‐ジアミノジフェニル、ジクロロ‐４，４’‐ジアミノジフェニル、ジブロモ‐４，４’‐ジアミノジフェニル、ビス（フッ素化アルコキシ）‐４，４’‐ジアミノジフェニル、ジフェニル‐４，４’‐ジアミノジフェニル、４，４’‐ビス（４‐アミノテトラフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、４，４’‐ビス（４‐アミノテトラフルオロフェノキシ）オクタフルオロビフェニル、４，４’‐ビナフチルアミン、ｏ‐、ｍ‐、ｐ‐フェニレンジアミン、２，４‐ジアミノトルエン、２，５‐ジアミノトルエン、２，４‐ジアミノキシレン、２，４‐ジアミノジュレン、ジメチル‐４，４’‐ジアミノジフェニル、ジアルキル‐４，４’‐ジアミノジフェニル、ジメトキシ‐４，４’‐ジアミノジフェニル、ジエトキシ‐４，４’‐ジアミノジフェニル、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ーテル、３，４’‐ジアミノジフェニルエーテル、４，４’‐ジアミノジフェニルスルフォン、３，３’‐ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’‐ジアミノベンゾフェノン、３，３’‐ジアミノベンゾフェノン、１，３‐ビス（３‐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、１，４‐ビス（４‐アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’‐ビス（４‐アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス（４‐（３‐アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、ビス（４‐（４‐アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、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）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（４‐（３‐アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２‐ビス（４‐（３‐アミノフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（４‐（４‐アミノ‐２‐トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（４‐（３‐アミノ‐５‐トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（４‐アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（３‐アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（３‐アミノ‐４‐ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２‐ビス（３‐アミノ‐４‐メチルフェニル）ヘキサフルオロプロパン、４，４’‐ビス（４‐アミノフェノキシ）オクタフルオロビフェニル、４，４’‐ジアミノベンズアニリド等が例示できるが、本発明は、これらに限定されるものではない。これらを２種以上併用することもできる。
【００３５】
本発明に用いる式（１）、（２）、（３）および（４）中のＸで表されるジカルボン酸化合物は、他のテトラカルボン酸二無水物と併用した共重合体とすることも可能である。かかるテトラカルボン酸二無水物としては、その構造は特に限定されないが、例えば、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物（ピロメリット酸ニ無水物；ＰＭＤＡ）、トリフルオロメチルベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ビストリフルオロメチルベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ジフルオロベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水化物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、タ‐フェニルテトラカルボン酸二無水物、ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸二無水物、オキシジフタル酸ニ無水物、ビシクロ（２，２，２）オクト‐７‐エン‐２，３，５，６‐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）フェキサフルオロプロパン酸二無水物（６ＦＤＡ）、２，３，４，５‐チオフェンテトラカルボン酸二無水化物、２，５，６，２’，５’，６’‐  ヘキサフルオロ‐  ３，３’，４，４’‐ビフェニルテトラカルボン酸二無水化物、ビス（３，４‐ジカルボキシフェニル）スルホン酸二無水化物、３，４，９，１０‐ペリレンテトラカルボン酸二無水化物等などが挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００３６】
上述の含フッ素樹脂溶液あるいは含フッ素前駆体樹脂溶液を、シリコン、ポリイミド、石英、ガラスなどの光学用基板上にスピン塗布法や印刷法などにより塗布し、加熱装置により乾燥・硬化することで含フッ素樹脂膜を形成することが可能である。これらの膜は必要に応じ、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチングを用いた公知の方法によりパターニングすることが可能であり、所定の形に形成することで光導波路となる。得られた光導波路は目的に応じて、コア層およびクラッド層に用いることが可能である。
【００３７】
さらに、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂およびアクリレ‐ト樹脂をコア層もしくはクラッド層のどちらか一方に用い、上記の光導波路と組み合わせて用いることも可能である。この場合、屈折率の低い樹脂をクラッド層に、屈折率の高い樹脂をコア層に用いる限り、特に制限はない。
【００３８】
エポキシ樹脂を具体的に例示するならば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ｏ‐クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂および脂環式エポキシ樹脂などが挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。これらの材料は単独、または複数を組み合わせて使用することが出来る。
【００３９】
以下、実施例により説明する。
【００４０】
熱分解温度（重量が１０％減少する温度）は窒素気流下１０℃／分の昇温速度で測定した。フィルムの屈折率および光透過損失はプリズムカップリング式屈折率計（メトリコン社製２０１０型）を用いて測定した。屈折率は２２℃、波長０．８３μｍ、ＴＥモ‐ドで測定した。光透過損失はポリマーフィルムにカプラプリズムを通して波長０．８３μｍのレーザ光を透過させ、このときに発生する散乱光の強度をフィルム面に垂直な方向から測定し、透過経路に沿う散乱光強度の変化から光透過損失を計算し求めた。また、リッジ型直線光導波路の光伝播損失はマルチモ‐ド、波長０．８５μｍでカットバック法により求めた。
【実施例１】
【００４１】
三口フラスコ中に３，３’‐ビス（１‐ヒドロキシ‐１‐トリフルオロメチル‐２，２，２‐トリフルオロエチル）‐４，４’‐オキシジアニリン（１３．３０ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、１，４‐ジカルカルボキシルシクロヘキサン（４．３０ｇ、０．０２５ｍｏｌ）とポリリン酸１００ｇを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、２００℃で５時間攪拌した。得られた混合物溶液を水に投入し、白色沈殿を得た。得られた沈殿を１０％‐炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄後、水で洗浄し、圧力０．１ｋＰａで乾燥し、式（５）の構造のポリマーを得た（１６．１ｇ、９６％収率）。得られた式（５）のポリマーをγ‐ブチロラクトンに溶解し（濃度１５ｗｔ％）、シリコンウェハ上にキャストし、オーブン中、７０℃で１時間、１５０℃で１時間加熱処理し、ポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムの熱分解温度は４７０℃、屈折率は１．４７４、光透過損失は０．３ｄＢ／ｃｍであった。また、ＬＣＲメ‐タ‐で測定した１ＭＨｚでの誘電率は２．３８であった。
【００４２】
【化７】
2009128445.tif 000008
【実施例２】
【００４３】
三口フラスコ中に３，３’‐ビス（１‐ヒドロキシ‐１‐トリフルオロメチル‐２，２，２‐トリフルオロエチル）‐４，４’‐オキシジアニリン（１３．３０ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、シクロヘキサン‐１，４‐ジカルボキシルクロリド（５．２３ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（１０５ｇ）を加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で５時間攪拌した。得られた混合物溶液を水／メタノール混合物（５０／５０）に投入し、白色沈殿を得た。得られた沈殿を圧力０．１ｋＰａで乾燥し、式（６）の構造のポリマーを得た（１６．０ｇ、９６％収率）。得られた式（６）のポリマーをγ‐ブチロラクトンに再溶解し（濃度１５ｗｔ％）、シリコンウェハ上にキャストし、オーブン中、７０℃で１時間、１５０℃で１時間、２５０℃で１時間加熱処理し、式（１５）の構造を有するポリマーフィルムを得た。従来のポリイミド、ポリベンズオキサゾールよりも低温で縮合脱水閉環することを確認した。このポリマーフィルムの熱分解温度は４６８℃、屈折率は１．４７１、光透過損失は０．３ｄＢ／ｃｍであった。１ＭＨｚでの誘電率は２．３９であった。
【００４４】
【化８】
2009128445.tif 000009
【実施例３】
【００４５】
三口フラスコ中に３，３’‐ビス（１‐ヒドロキシ‐１‐トリフルオロメチル‐２，２，２‐トリフルオロエチル）‐４，４’‐オキシジアニリン（１３．３０ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、シクロヘキサン‐１，４‐ジカルボキシルクロリド（２．６２ｇ、０．０１２５ｍｏｌ）、テレフタル酸クロリド（２．５４ｇ、０．０１２５ｍｏｌ）Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（１０５ｇ）を加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で５時間攪拌した。得られた重合溶液をシリコンウェハ上にキャストし、オーブン中、７０℃で１時間、１５０℃で１時間、２５０℃で１時間加熱処理し、式（７）の構造を有するポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムの熱分解温度は４７５℃、屈折率は１．５１、光透過損失は０．４ｄＢ／ｃｍであった。１ＭＨｚでの誘電率は２．４９であった。
【００４６】
【化９】
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【実施例４】
【００４７】
三口フラスコ中に３，３’‐ビス（１‐ヒドロキシ‐１‐トリフルオロメチル‐２，２，２‐トリフルオロエチル）‐４，４’‐オキシジアニリン（６．６５０ｇ、０．０１２５ｍｏｌ）、２，２’‐ビス（３‐アミノ‐４‐ヒドロキシフェニル）‐ヘキサフルオロプロパン（４．５７５ｇ、０．０１２５ｍｏｌ）、シクロヘキサン‐１，４‐ジカルボキシルクロリド（５．２４ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（１０５ｇ）を加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で５時間攪拌した。得られた重合溶液をシリコンウェハ上にキャストし、オーブン中、７０℃で１時間、１５０℃で１時間、２５０℃で１時間、３２０℃で１時間加熱処理し、式（８）の構造を有するポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムの熱分解温度は４８０℃、屈折率は１．５１、光透過損失は０．４ｄＢ／ｃｍであった。１ＭＨｚでの誘電率は２．５２であった。
【００４８】
【化１０】
2009128445.tif 000011
【実施例５】
【００４９】
三口フラスコ中に２，２’‐ビス（１‐ヒドロキシ‐１‐トリフルオロメチル‐２，２，２‐トリフルオロエチル）‐４，４’‐メチレンジアニリン（１３．２６ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、テレフタル酸クロリド（５．０８ｇ、０．０２５ｍｏｌ）Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（１０５ｇ）を加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で５時間攪拌した。得られた重合溶液をシリコンウェハ上にキャストし、オーブン中、７０℃で１時間、１５０℃で１時間、２５０℃で１時間加熱処理し、式（９）の構造を有するポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムの熱分解温度は４７５℃、屈折率は１．５４、光透過損失は０．４ｄＢ／ｃｍであった。１ＭＨｚでの誘電率は２．６０であった。
【００５０】
【化１１】
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【実施例６】
【００５１】
リッジ型直線光導波路を作成した。４インチシリコンウェハに実施例２で得られた式（１６）の構造を有するポリマーのＮ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド溶液（１５ｗｔ％）をキャストし、オーブンオーブン中、７０℃で１時間、１５０℃で１時間、２５０℃で１時間加熱処理し、式（５）の構造を有するポリマーフィルム（４０ミクロン膜厚、下部クラッド層）を製膜した。この下部クラッド層上に、実施例３で得られた重合溶液（Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド溶液）を下部クラッド層と同様に塗布、焼成してコア層を３０ミクロン製膜した。このコア層上にマスク層としてシリコンをマグネトロンスパッタにより１．２ミクロンに製膜した。このマスク層上には更にレジスト層を製膜し、アライナを用いて光導波路パタ‐ンを露光し、パターニングしたレジスト層を形成した。次にレジスト層に保護されていないマスク層のシリコンをＲＩＥ装置を用いて、ＣＦ４ガスを流入させながらエッチングした。引き続いてＯ２ガスを流入させてマスク層のシリコンに保護されていないコア層部分をエッチングにより除去し、長さ７０ｍｍ、幅３０ミクロン、高さ３０ミクロンの直線コアパタ‐ンを形成した。次に、基板を希フッ酸に浸漬しマスク層を除去した。さらに下部クラッド層と同様、実施例２で得られた式（６）の構造を有するポリマーのＮ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド溶液（１５ｗｔ％）を用いて上部クラッド層を４０ミクロン厚で形成した。作成した直線光導波路に０．８５μｍの光を通してカットバック法にて光伝播損失を測定したところ、０．３ｄＢ／ｃｍであり、０．８５μｍ帯用光導波路として低損失で耐熱性のある好適な光導波路が得られた。
【実施例７】
【００５２】
実施例３で得られたＮ，Ｎ‐ジメチルアセトアミドの重合反応溶液に、ジ‐ｔ‐ブチル‐ジ‐カーボネ‐ト（５．４５ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、ピリジン（２．１７ｇ、０．０２８ｍｏｌ）を加え室温で３時間攪拌した。得られた混合物溶液を水／メタノール混合物（５０／５０）に投入し、白色沈殿を得た。得られた沈殿を圧力０．１ｋＰａで乾燥し、式（１０）の構造のポリマーを得た（１８．５ｇ、９６％収率）。
【００５３】
【化１２】
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【００５４】
得られた式（１０）のポリマー、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネ‐ト、９‐アントラセンメタノール（重量比８０／１０／１０）、γ‐ブチロラクトンに再溶解し（固形分濃度１５ｗｔ％）、式（５）の構造を有するポリマーフィルム（４０ミクロン膜厚、下部クラッド層）上に製膜した。フォトマスクを介して波長３６５ｎｍで露光、２．３８ｗｔ％テトラメチルアンモニウム水溶液で現像、水洗後に、７０℃で１時間、１５０℃で１時間、２５０℃で１時間加熱処理することで、実施例６とは異なり、レジストを用いることなく、長さ７０ｍｍ、幅２７ミクロン、高さ２４ミクロンの直線コアパタ‐ンを形成した。さらに下部クラッド層と同様、実施例２で得られた式（６）の構造を有するポリマーのＮ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド溶液（１５ｗｔ％）を用いて上部クラッド層を４０ミクロン厚で形成した。作成した直線光導波路に０．８５μｍの光を通してカットバック法にて光伝播損失を測定したところ、０．４ｄＢ／ｃｍであり、０．８５μｍ帯用光導波路として低損失で耐熱性のある好適な光導波路が得られた。
（比較例１）
三口フラスコ中に２，２‐ビス（３‐アミノ‐４‐ヒドロキシフェニル）‐ヘキサフルオロプロパン（９．１５ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、シクロヘキサン‐１，４‐ジカルボキシルクロリド（５．２４ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（８１ｇ）を加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で５時間攪拌した。得られた重合溶液をシリコンウェハ上にキャストし、オーブン中、７０℃で１時間、１５０℃で１時間、２５０℃で１時間、３２０℃で１時間加熱処理し、式（１１）の構造を有するポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムの熱分解温度は４８０℃、ガラス転移温度は２７５℃、屈折率は１．５３、光透過損失は０．６ｄＢ／ｃｍであった。１ＭＨｚでの誘電率は２．６１であった。
【００５５】
【化１３】
2009128445.tif 000014
【００５６】
（比較例２）
三口フラスコ中に２，２‐ビス（４‐アミノフェニル）‐ヘキサフルオロプロパン（８．３５ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、１，２，３，４‐テトラカルボキキシシクロブタン酸二無水物（４．９０ｇ、０．０２５ｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（７５ｇ）を加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で５時間攪拌した。得られた重合溶液をシリコンウェハ上にキャストし、オーブン中、７０℃で１時間、１５０℃で１時間、２５０℃で１時間、３２０℃で１時間加熱処理し、式（１２）の構造を有するポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムの熱分解温度は４７０℃、屈折率は１．５５、光透過損失は０．９ｄＢ／ｃｍであった。１ＭＨｚでの誘電率は２．７２であった。
【００５７】
【化１４】
2009128445.tif 000015
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、光通信分野における通信システムはもちろん、評価・測定など光伝送の応用分野にも利用できるものである。