專利名稱：光波導的制作方法
技術領域：
本發明涉及光波導。
背景技術：
例如在通信設備領域，隨著設備的小型化及通信的高速化，在信號傳輸中采用樹脂制光波導的技術備受矚目。專利文獻1中提出了 TFT (薄膜晶體管)的制造工序中作為形成各像素時的填埋材料采用高透明、低介電常數的聚亞芳基樹脂的技術方案。專利文獻2中提出了使聚亞芳基樹脂具備感光性的負型感光性樹脂組合物，但沒有將其用于光波導的例子。專利文獻1 國際公開第2006/137327號文本專利文獻2 國際公開第2007/119384號文本發明的揭示樹脂制光波導容易出現耐熱性方面的問題。另外，因加熱、彎曲、溫度變化等，在核和殼的界面有時會出現剝離或開裂等，因此要求能夠很好地防止這些情況的出現。本發明是鑒于以上情況完成的發明，其目的是提供一種由樹脂材料形成的光波導，該光波導的耐熱性良好，且核和殼的密合性良好。為了解決以上的問題，本發明的光波導包括核和殼，所述核由具備交聯性官能團的含氟聚亞芳基預聚物(A)固化而得，殼由包含分子量為140 5000、具有交聯性官能團、 不含氟原子的化合物(B)和含氟聚亞芳基預聚物(A)的固化性組合物(I)固化而得。較好的是所述固化性組合物(I)中，相對于所述含氟聚亞芳基預聚物(A)和所述化合物(B)的總質量，所述含氟聚亞芳基預聚物(A)的比例為1 97質量％。較好的是所述化合物(B)具有2個以上的交聯性官能團。較好的是所述化合物⑶中的交聯性官能團包含選自乙烯基、烯丙基、乙炔基、乙烯氧基、烯丙氧基、丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基的1種以上的基團。較好的是所述光波導為膜狀。通過本發明，可獲得由樹脂材料形成、耐熱性良好且核和殼的密合性良好的光波導。附圖的簡單說明
圖1是表示本發明的光波導的一種實施方式的剖視圖。圖2是以圖2(a) 圖2(c)按工序依次表示本發明的光波導的制造方法的例子的剖視圖。實施發明的最佳方式本說明書中，JPCA標準是指“高分子光波導的試驗方法 JPCA-PE02-05-01S-2008” (社團法人日本電子電路工業協會發行)。<光波導>
圖1表示本發明的光波導的一種實施方式，是相對于核的長度方向垂直的剖視圖。圖中符號1為核，4為殼。本實施方式的光波導是殼4的厚度(c+d)為20 200μπι左右的膜狀。本實施方式中，核1的剖面形狀為矩形，但并不限定于此，例如也可以是梯形、圓形、橢圓形。核1的剖面形狀為多邊形時，其角可帶圓弧。核1的周圍被殼4包圍。殼4由下殼2和上殼3形成。核1的折射率高于殼4的折射率。即，核1的折射率比下殼2的折射率及上殼3的折射率都要高。下殼2和上殼3 可以是相同材質，也可不同。對于核1的形狀及大小無特別限定，可考慮與光源或受光元件的結合效率等適當設計。結合效率依賴于核直徑和數值孔徑(日文開口數)(ΝΑ)。例如，核1的寬度a及高度b較好是分別約為10 100 μ m。如果小于10 μ m,則與光源或受光元件的結合效率易下降。另一方面，如果假定以例如彎曲半徑R= Imm左右被彎曲，則從減小彎曲損失的角度考慮，核1的寬度a及高度b較好是在100 μ m以下。此外，作為受光元件使用的光電二極管 (PD)的受光部的大小(寬度和高度)通常在100 μ m以下，因此從這點考慮，核1的寬度a 及高度b最好均在100 μ m以下。彎曲損失的測定可采用JPCA標準的4. 6. 4中記載的方法來實施。具體來講，在彎曲半徑為Imm的條件下實施，測定按照b)測定2進行。這里，彎曲方法是選擇360度的彎曲角度、采用所述JPCA標準的圖4. 6. 4-1測定1中的彎曲方法1來實施彎曲。下殼2的厚度c及上殼3的厚度d根據數值孔徑(NA)的值以使光損失減少為條件來設計。可以在不具備下殼2及上殼3的一方或兩者均不具備的條件下以核1與空氣層相接觸的構成來實現光的傳輸，但最好是設有下殼2及上殼3。從核1的保護的角度考慮，下殼2的厚度c較好為5 50 μ m的范圍。從保護的角度考慮，上殼3的厚度d較好為15 150 μ m的范圍。<含氟聚亞芳基預聚物(A) >核1通過使具有交聯性官能團的含氟聚亞芳基預聚物(A)(以下也簡稱為預聚物 (A))固化而形成。用于殼4的形成的固化性組合物⑴也包含預聚物㈧。用于核1的形成的聚合物(A)和用于殼4的形成的預聚物(A)可以相同，也可不同。從粘接性、密合性、抑制開裂或減少膨脹率差異的方面考慮，優選相同。預聚物(A)具備多個芳香環通過單鍵或連接基團結合的聚亞芳基結構的同時具有含氟原子且具有交聯性官能團。聚亞芳基結構中的連接基團可例舉例如醚鍵(-0-)、硫醚鍵(-S-)、羰基(-C0-)、 磺酸基除去了羥基后的二價基團(-SO2-)等。預聚物(A)中特別將具有芳香環之間通過含醚鍵(-0-)的連接基團結合的結構的預聚物稱為含氟聚亞芳基醚預聚物(Al)。本發明中的預聚物(A)是包含含氟聚亞芳基醚預聚物(Al)的概念。作為該含醚鍵的連接基團的具體例，可例示僅由醚性氧原子形成的醚鍵(-0-)、碳鏈中含醚性氧原子的亞烷基等。預聚物(A)的交聯性官能團是在預聚物制備時實質上不引發反應，但通過賦予外部能量而發生反應，并利用預聚物分子間的交聯或鏈延長而實現高分子量化的反應性官能團。作為外部能量，可例舉熱、光、電子射線等。也可并用所述外部能量。作為外部能量使用熱時，優選在40°C 500°C的反應溫度下發生反應的反應性官能團。反應溫度如果過低，則無法確保預聚物或含該預聚物的組合物保存時的穩定性，如果過高，則在反應時發生預聚物本身的熱分解，因此優選反應溫度在所述范圍內。該反應溫度更好為60°C 300°C，進一步更好為70°C 200°C，特好為120°C 250°C。外部能量采用光(化學射線)時，最好在預聚物㈧和感光劑共存的狀態下曝光。 具體來講，較好是調制含預聚物(A)的涂液(固化性組合物)，并使其含有感光劑。曝光工序中如果僅對希望曝光的部分選擇性地照射化學射線，則可僅使曝光部高分子量化，并使未曝光部分溶于顯影液而除去。此外，可根據需要在曝光及顯影工序后也賦予化學射線或熱等外部能量而實現進一步高分子量化。作為交聯性官能團的具體例，可例舉乙烯基、烯丙基、烯丙氧基、甲基丙烯酰(氧) 基、丙烯酰(氧)基、乙烯氧基、三氟乙烯基、三氟乙烯氧基、乙炔基、1-氧代環戊-2，5_ 二烯-3-基、氰基、烷氧基甲硅烷基、二芳基羥基甲基、羥基芴基、環丁烯環(〉々α f々> > 環)、環氧乙烷環等。從反應性高、可獲得高交聯密度的角度考慮，優選乙烯基、甲基丙烯酰 (氧)基、丙烯酰(氧)基、三氟乙烯氧基、乙炔基、環丁烯環、環氧乙烷環，從高分子量化后的耐熱性良好的角度考慮，最好為乙烯基、乙炔基。甲基丙烯酰(氧)基是指甲基丙烯酰基或甲基丙烯酰氧基。丙烯酰(氧)基的含義同樣如此。由于預聚物㈧具有芳香環，因此耐熱性良好。預聚物(A)中，特別是含氟聚亞芳基醚預聚物(Al)含有醚性氧原子，因此分子結構具有柔軟性，固化物的撓性良好，因此優選。預聚物(A)具有氟原子。即，預聚物(A)具有C-H鍵的氫原子被氟原子取代了的 C-F鍵，因此C-H鍵的存在比例減少。C-H鍵在光通信波長區域(1250 1650nm)內會吸收光，因此C-H鍵減少了的預聚物(A)對于光通信波長區域內的光的吸收被抑制。另外，由于預聚物(A)具有氟原子，因此吸水性或吸濕性低，對于高溫高濕的耐性良好，同時化學穩定性高。因此，使用了預聚物(A)的光波導的因外部環境的變化，特別是濕度變化所造成的折射率變化較少，特性穩定，且光通信波長區域內的透明性高。由于預聚物㈧的固化物在波長1310nm附近的透明性高，因此可獲得與現有的光學元件的適應性高的光波導。即，一般使用了石英系光纖的光傳輸裝置大多采用1310nm作為使用波長，因此可大量制造適合于該使用波長的受光元件等光學元件，可靠性也很高。作為預聚物(A)的優選例子，可例舉在碳酸鉀等脫鹵化氫試劑的存在下使下述化合物反應而獲得的預聚物全氟(1，3，5-三苯基苯)、全氟聯苯等含氟芳香族化合物，1，3， 5-三羥基苯、1，1，1_三(4-羥基苯基)乙烷等酚類化合物，五氟苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、 氯甲基苯乙烯等交聯性化合物。本發明的預聚物(A)中的交聯性官能團的含量是，相對于預聚物lg，交聯性官能團較好為0. 1 4毫摩爾，更好為0. 2 3毫摩爾。如果在0. 1毫摩爾以上，則可提高固化物的耐熱性及耐溶劑性，如果在4毫摩爾以下，則可將脆性抑制在較低水平，并可抑制介電常數的上升。
< 化合物(B) >用于殼4的形成的固化性組合物(I)中包含所述預聚物(A)和化合物(B)。預聚物㈧和化合物⑶分別可為1種，也可為2種以上。化合物(B)的分子量為140 5000，具有交聯性官能團，不含氟原子。由于不含氟原子，因此易獲得良好的埋入平坦性。埋入平坦性如果較好，則上殼3的表面易變得平坦。另外，與含氟化合物相比，易于降低成本。化合物(B)的分子量如果在5000以下，則化合物(B)的粘度降低，與預聚物(A)
混合時易獲得均一的組合物。另外，易獲得良好的平坦性。化合物⑶的分子量如果為140以上，則可獲得良好的耐熱性，不易出現加熱導致的分解、揮發。化合物(B)的分子量范圍較好為250 3000，特好為250 2500。化合物(B)的交聯性官能團優選不含氟原子、在與使所述預聚物(A)的交聯性官能團反應的工序相同的工序中發生反應的反應性官能團。化合物(B)的交聯性官能團至少與化合物(B)發生反應引發交聯或鏈延長。化合物(B)的交聯性官能團優選與預聚物(A)及化合物(B)雙方發生反應引起交聯或鏈延長。作為化合物(B)的交聯性官能團，優選碳原子一碳原子的雙鍵或三鍵。但是不包括芳香性雙鍵及三鍵。作為交聯性官能團的雙鍵及三鍵可存在于分子鏈的內部也可存在于末端，從反應性高的角度考慮，優選存在于末端。為雙鍵時，可以是內部烯烴，也可以是末端烯烴，優選末端烯烴。存在于分子鏈的內部也包括像環烯烴類那樣存在于脂肪環的一部分的情況。具體來講，較好是包含選自乙烯基、烯丙基、乙炔基、乙烯氧基、烯丙氧基、丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基的1種以上。其中，從即使沒有感光劑存在通過光照射也會進行反應的角度考慮，優選丙烯酰基、丙烯酰氧基。化合物(B)較好具有2個以上的交聯性官能團，更好具有2 20個，特好具有2 8個。如果具有2個以上的交聯性官能團，則可使分子間交聯，因此可使固化膜的耐熱性提高，能夠很好地抑制固化膜的厚度因加熱而減薄。作為化合物(B)的具體例，可例舉二季戊四醇三丙烯酸酯三(十一烷酸酯)、二季戊四醇五丙烯酸酯單十一酸酯、乙氧基化異氰脲酸三丙烯酸酯、ε -己內酯改性三-(2-丙烯酰氧基乙基)異氰脲酸酯、二季戊四醇多丙烯酸酯、9，9_雙丙烯酰氧基乙氧基) 苯基]芴、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A 二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯、丙氧基化雙酚A 二丙烯酸酯、丙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯、1，10-癸二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6_己二醇二甲基丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，3_ 丁二醇二甲基丙烯酸酯、羥基三甲基乙酸新戊二醇酯二丙烯酸酯、1，9_壬二醇二丙烯酸酯、1， 9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、氰脲酸三烯丙基酯、異氰脲酸三烯丙基酯、三甲代烯丙基異氰脲酸酯、1， 4-丁二醇二乙烯基醚、1，9_壬二醇二乙烯基醚、環己烷二甲醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、三羥甲基丙烷三乙烯基醚、季戊四醇四乙烯基醚、丙烯酸2-(2-羥基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸2-(2-羥基乙氧基)乙酯、三羥甲基丙烷二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、下式(1)表示的乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、下式(2)表示的丙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇甲基丙烯酸酯、下式C3)表示的化合物等。另外， 也可使用聚酯丙烯酸酯(二元醇和二元酸的縮合物的兩末端經丙烯酸修飾的化合物東亞合成株式會社制，商品名7 O “ (M-6100、M-6200、M-6250、M-6500)，多元醇和多元酸的縮合物的羥基末端經丙烯酸修飾的化合物東亞合成株式會社制，商品名m >7卞 (M-7100、M-7300K、M-8030、M-8060、M-8100、M-8530、M-8560、M-9050))。這些化合物可作為市售品獲得。以上所舉的例子中，聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、1，10-癸二醇二丙烯酸酯的固化膜的成形性良好，因此優選。
權利要求
1.光波導，其特征在于，包括核和殼，所述核由具備交聯性官能團的含氟聚亞芳基預聚物(A)固化而得，殼由包含分子量為140 5000、具有交聯性官能團、不含氟原子的化合物 (B)和含氟聚亞芳基預聚物(A)的固化性組合物(I)固化而得。
2.如權利要求1所述的光波導，其特征在于，所述固化性組合物(I)中，相對于所述含氟聚亞芳基預聚物(A)和所述化合物(B)的總質量，所述含氟聚亞芳基預聚物(A)的比例為1 97質量％。
3.如權利要求1或2所述的光波導，其特征在于，所述化合物(B)具有2個以上的交聯性官能團。
4.如權利要求1 3中任一項所述的光波導，其特征在于，所述化合物(B)中的交聯性官能團包含選自乙烯基、烯丙基、乙炔基、乙烯氧基、烯丙氧基、丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基的1種以上的基團。
5.如權利要求1 4中任一項所述的光波導，其特征在于，所述光波導為膜狀。
全文摘要
本發明涉及光波導，該光波導包括核和殼，所述核由具備交聯性官能團的含氟聚亞芳基預聚物(A)固化而得，殼由包含分子量為140～5000、具有交聯性官能團、不含氟原子的化合物(B)和含氟聚亞芳基預聚物(A)的固化性組合物(I)固化而得。
文檔編號C08F290/06GK102301264SQ20108000641
公開日2011年12月28日 申請日期2010年3月15日 優先權日2009年3月18日
發明者橫塚俊亮, 武信省太郎, 江里口武 申請人:旭硝子株式會社