专利名称：光波导的制作方法
技术领域：
本发明涉及光波导。
背景技术：
例如在通信设备领域，随着设备的小型化及通信的高速化，在信号传输中采用树脂制光波导的技术备受瞩目。专利文献1中提出了 TFT (薄膜晶体管)的制造工序中作为形成各像素时的填埋材料采用高透明、低介电常数的聚亚芳基树脂的技术方案。专利文献2中提出了使聚亚芳基树脂具备感光性的负型感光性树脂组合物，但没有将其用于光波导的例子。专利文献1 国际公开第2006/137327号文本专利文献2 国际公开第2007/119384号文本发明的揭示树脂制光波导容易出现耐热性方面的问题。另外，因加热、弯曲、温度变化等，在核和壳的界面有时会出现剥离或开裂等，因此要求能够很好地防止这些情况的出现。本发明是鉴于以上情况完成的发明，其目的是提供一种由树脂材料形成的光波导，该光波导的耐热性良好，且核和壳的密合性良好。为了解决以上的问题，本发明的光波导包括核和壳，所述核由具备交联性官能团的含氟聚亚芳基预聚物(A)固化而得，壳由包含分子量为140 5000、具有交联性官能团、 不含氟原子的化合物(B)和含氟聚亚芳基预聚物(A)的固化性组合物(I)固化而得。较好的是所述固化性组合物(I)中，相对于所述含氟聚亚芳基预聚物(A)和所述化合物(B)的总质量，所述含氟聚亚芳基预聚物(A)的比例为1 97质量％。较好的是所述化合物(B)具有2个以上的交联性官能团。较好的是所述化合物⑶中的交联性官能团包含选自乙烯基、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种以上的基团。较好的是所述光波导为膜状。通过本发明，可获得由树脂材料形成、耐热性良好且核和壳的密合性良好的光波导。附图的简单说明
图1是表示本发明的光波导的一种实施方式的剖视图。图2是以图2(a) 图2(c)按工序依次表示本发明的光波导的制造方法的例子的剖视图。实施发明的最佳方式本说明书中，JPCA标准是指“高分子光波导的试验方法 JPCA-PE02-05-01S-2008” (社团法人日本电子电路工业协会发行)。<光波导>
图1表示本发明的光波导的一种实施方式，是相对于核的长度方向垂直的剖视图。图中符号1为核，4为壳。本实施方式的光波导是壳4的厚度(c+d)为20 200μπι左右的膜状。本实施方式中，核1的剖面形状为矩形，但并不限定于此，例如也可以是梯形、圆形、椭圆形。核1的剖面形状为多边形时，其角可带圆弧。核1的周围被壳4包围。壳4由下壳2和上壳3形成。核1的折射率高于壳4的折射率。即，核1的折射率比下壳2的折射率及上壳3的折射率都要高。下壳2和上壳3 可以是相同材质，也可不同。对于核1的形状及大小无特别限定，可考虑与光源或受光元件的结合效率等适当设计。结合效率依赖于核直径和数值孔径(日文開口数)(ΝΑ)。例如，核1的宽度a及高度b较好是分别约为10 100 μ m。如果小于10 μ m,则与光源或受光元件的结合效率易下降。另一方面，如果假定以例如弯曲半径R= Imm左右被弯曲，则从减小弯曲损失的角度考虑，核1的宽度a及高度b较好是在100 μ m以下。此外，作为受光元件使用的光电二极管 (PD)的受光部的大小(宽度和高度)通常在100 μ m以下，因此从这点考虑，核1的宽度a 及高度b最好均在100 μ m以下。弯曲损失的测定可采用JPCA标准的4. 6. 4中记载的方法来实施。具体来讲，在弯曲半径为Imm的条件下实施，测定按照b)测定2进行。这里，弯曲方法是选择360度的弯曲角度、采用所述JPCA标准的图4. 6. 4-1测定1中的弯曲方法1来实施弯曲。下壳2的厚度c及上壳3的厚度d根据数值孔径(NA)的值以使光损失减少为条件来设计。可以在不具备下壳2及上壳3的一方或两者均不具备的条件下以核1与空气层相接触的构成来实现光的传输，但最好是设有下壳2及上壳3。从核1的保护的角度考虑，下壳2的厚度c较好为5 50 μ m的范围。从保护的角度考虑，上壳3的厚度d较好为15 150 μ m的范围。<含氟聚亚芳基预聚物(A) >核1通过使具有交联性官能团的含氟聚亚芳基预聚物(A)(以下也简称为预聚物 (A))固化而形成。用于壳4的形成的固化性组合物⑴也包含预聚物㈧。用于核1的形成的聚合物(A)和用于壳4的形成的预聚物(A)可以相同，也可不同。从粘接性、密合性、抑制开裂或减少膨胀率差异的方面考虑，优选相同。预聚物(A)具备多个芳香环通过单键或连接基团结合的聚亚芳基结构的同时具有含氟原子且具有交联性官能团。聚亚芳基结构中的连接基团可例举例如醚键(-0-)、硫醚键(-S-)、羰基(-C0-)、 磺酸基除去了羟基后的二价基团(-SO2-)等。预聚物(A)中特别将具有芳香环之间通过含醚键(-0-)的连接基团结合的结构的预聚物称为含氟聚亚芳基醚预聚物(Al)。本发明中的预聚物(A)是包含含氟聚亚芳基醚预聚物(Al)的概念。作为该含醚键的连接基团的具体例，可例示仅由醚性氧原子形成的醚键(-0-)、碳链中含醚性氧原子的亚烷基等。预聚物(A)的交联性官能团是在预聚物制备时实质上不引发反应，但通过赋予外部能量而发生反应，并利用预聚物分子间的交联或链延长而实现高分子量化的反应性官能团。作为外部能量，可例举热、光、电子射线等。也可并用所述外部能量。作为外部能量使用热时，优选在40°C 500°C的反应温度下发生反应的反应性官能团。反应温度如果过低，则无法确保预聚物或含该预聚物的组合物保存时的稳定性，如果过高，则在反应时发生预聚物本身的热分解，因此优选反应温度在所述范围内。该反应温度更好为60°C 300°C，进一步更好为70°C 200°C，特好为120°C 250°C。外部能量采用光(化学射线)时，最好在预聚物㈧和感光剂共存的状态下曝光。 具体来讲，较好是调制含预聚物(A)的涂液(固化性组合物)，并使其含有感光剂。曝光工序中如果仅对希望曝光的部分选择性地照射化学射线，则可仅使曝光部高分子量化，并使未曝光部分溶于显影液而除去。此外，可根据需要在曝光及显影工序后也赋予化学射线或热等外部能量而实现进一步高分子量化。作为交联性官能团的具体例，可例举乙烯基、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-氧代环戊-2，5_ 二烯-3-基、氰基、烷氧基甲硅烷基、二芳基羟基甲基、羟基芴基、环丁烯环(〉々α f々> > 環)、环氧乙烷环等。从反应性高、可获得高交联密度的角度考虑，优选乙烯基、甲基丙烯酰 (氧)基、丙烯酰(氧)基、三氟乙烯氧基、乙炔基、环丁烯环、环氧乙烷环，从高分子量化后的耐热性良好的角度考虑，最好为乙烯基、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)基的含义同样如此。由于预聚物㈧具有芳香环，因此耐热性良好。预聚物(A)中，特别是含氟聚亚芳基醚预聚物(Al)含有醚性氧原子，因此分子结构具有柔软性，固化物的挠性良好，因此优选。预聚物(A)具有氟原子。即，预聚物(A)具有C-H键的氢原子被氟原子取代了的 C-F键，因此C-H键的存在比例减少。C-H键在光通信波长区域(1250 1650nm)内会吸收光，因此C-H键减少了的预聚物(A)对于光通信波长区域内的光的吸收被抑制。另外，由于预聚物(A)具有氟原子，因此吸水性或吸湿性低，对于高温高湿的耐性良好，同时化学稳定性高。因此，使用了预聚物(A)的光波导的因外部环境的变化，特别是湿度变化所造成的折射率变化较少，特性稳定，且光通信波长区域内的透明性高。由于预聚物㈧的固化物在波长1310nm附近的透明性高，因此可获得与现有的光学元件的适应性高的光波导。即，一般使用了石英系光纤的光传输装置大多采用1310nm作为使用波长，因此可大量制造适合于该使用波长的受光元件等光学元件，可靠性也很高。作为预聚物(A)的优选例子，可例举在碳酸钾等脱卤化氢试剂的存在下使下述化合物反应而获得的预聚物全氟(1，3，5-三苯基苯)、全氟联苯等含氟芳香族化合物，1，3， 5-三羟基苯、1，1，1_三(4-羟基苯基)乙烷等酚类化合物，五氟苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、 氯甲基苯乙烯等交联性化合物。本发明的预聚物(A)中的交联性官能团的含量是，相对于预聚物lg，交联性官能团较好为0. 1 4毫摩尔，更好为0. 2 3毫摩尔。如果在0. 1毫摩尔以上，则可提高固化物的耐热性及耐溶剂性，如果在4毫摩尔以下，则可将脆性抑制在较低水平，并可抑制介电常数的上升。
< 化合物(B) >用于壳4的形成的固化性组合物(I)中包含所述预聚物(A)和化合物(B)。预聚物㈧和化合物⑶分别可为1种，也可为2种以上。化合物(B)的分子量为140 5000，具有交联性官能团，不含氟原子。由于不含氟原子，因此易获得良好的埋入平坦性。埋入平坦性如果较好，则上壳3的表面易变得平坦。另外，与含氟化合物相比，易于降低成本。化合物(B)的分子量如果在5000以下，则化合物(B)的粘度降低，与预聚物(A)
混合时易获得均一的组合物。另外，易获得良好的平坦性。化合物⑶的分子量如果为140以上，则可获得良好的耐热性，不易出现加热导致的分解、挥发。化合物(B)的分子量范围较好为250 3000，特好为250 2500。化合物(B)的交联性官能团优选不含氟原子、在与使所述预聚物(A)的交联性官能团反应的工序相同的工序中发生反应的反应性官能团。化合物(B)的交联性官能团至少与化合物(B)发生反应引发交联或链延长。化合物(B)的交联性官能团优选与预聚物(A)及化合物(B)双方发生反应引起交联或链延长。作为化合物(B)的交联性官能团，优选碳原子一碳原子的双键或三键。但是不包括芳香性双键及三键。作为交联性官能团的双键及三键可存在于分子链的内部也可存在于末端，从反应性高的角度考虑，优选存在于末端。为双键时，可以是内部烯烃，也可以是末端烯烃，优选末端烯烃。存在于分子链的内部也包括像环烯烃类那样存在于脂肪环的一部分的情况。具体来讲，较好是包含选自乙烯基、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种以上。其中，从即使没有感光剂存在通过光照射也会进行反应的角度考虑，优选丙烯酰基、丙烯酰氧基。化合物(B)较好具有2个以上的交联性官能团，更好具有2 20个，特好具有2 8个。如果具有2个以上的交联性官能团，则可使分子间交联，因此可使固化膜的耐热性提高，能够很好地抑制固化膜的厚度因加热而减薄。作为化合物(B)的具体例，可例举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单十一酸酯、乙氧基化异氰脲酸三丙烯酸酯、ε -己内酯改性三-(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、二季戊四醇多丙烯酸酯、9，9_双丙烯酰氧基乙氧基) 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、乙氧基化双酚A 二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A 二甲基丙烯酸酯、丙氧基化双酚A 二丙烯酸酯、丙氧基化双酚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、羟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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、氰脲酸三烯丙基酯、异氰脲酸三烯丙基酯、三甲代烯丙基异氰脲酸酯、1， 4-丁二醇二乙烯基醚、1，9_壬二醇二乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、季戊四醇四乙烯基醚、丙烯酸2-(2-羟基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸2-(2-羟基乙氧基)乙酯、三羟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(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三环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(二元醇和二元酸的缩合物的两末端经丙烯酸修饰的化合物东亚合成株式会社制，商品名7 O “ (M-6100、M-6200、M-6250、M-6500)，多元醇和多元酸的缩合物的羟基末端经丙烯酸修饰的化合物东亚合成株式会社制，商品名m >7卞 (M-7100、M-7300K、M-8030、M-8060、M-8100、M-8530、M-8560、M-9050))。这些化合物可作为市售品获得。以上所举的例子中，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，因此优选。
权利要求
1.光波导，其特征在于，包括核和壳，所述核由具备交联性官能团的含氟聚亚芳基预聚物(A)固化而得，壳由包含分子量为140 5000、具有交联性官能团、不含氟原子的化合物 (B)和含氟聚亚芳基预聚物(A)的固化性组合物(I)固化而得。
2.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述固化性组合物(I)中，相对于所述含氟聚亚芳基预聚物(A)和所述化合物(B)的总质量，所述含氟聚亚芳基预聚物(A)的比例为1 97质量％。
3.如权利要求1或2所述的光波导，其特征在于，所述化合物(B)具有2个以上的交联性官能团。
4.如权利要求1 3中任一项所述的光波导，其特征在于，所述化合物(B)中的交联性官能团包含选自乙烯基、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种以上的基团。
5.如权利要求1 4中任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导为膜状。
全文摘要
本发明涉及光波导，该光波导包括核和壳，所述核由具备交联性官能团的含氟聚亚芳基预聚物(A)固化而得，壳由包含分子量为140～5000、具有交联性官能团、不含氟原子的化合物(B)和含氟聚亚芳基预聚物(A)的固化性组合物(I)固化而得。
文档编号C08F290/06GK102301264SQ20108000641
公开日2011年12月28日 申请日期2010年3月15日 优先权日2009年3月18日
发明者横塚俊亮, 武信省太郎, 江里口武 申请人:旭硝子株式会社