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WO2025105092A1 - 光導波路用樹脂組成物、並びに、それを用いたドライフィルム、光導波路及び半導体パッケージ基板 - Google Patents

光導波路用樹脂組成物、並びに、それを用いたドライフィルム、光導波路及び半導体パッケージ基板 Download PDF

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Publication number
WO2025105092A1
WO2025105092A1 PCT/JP2024/036576 JP2024036576W WO2025105092A1 WO 2025105092 A1 WO2025105092 A1 WO 2025105092A1 JP 2024036576 W JP2024036576 W JP 2024036576W WO 2025105092 A1 WO2025105092 A1 WO 2025105092A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resin composition
mass
optical waveguide
curing catalyst
epoxy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/036576
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
麻稀 黒田
祐輔 浦岡
津 金
潤子 栗副
敦史 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of WO2025105092A1 publication Critical patent/WO2025105092A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind

Definitions

  • the present invention relates to a resin composition for optical waveguides, as well as a dry film, optical waveguide, and semiconductor package substrate that use the same.
  • Optical fiber has traditionally been the mainstream transmission medium in the fields of long-distance and medium-distance communications in the FTTH (Fiber to the Home) and in-vehicle fields.
  • FTTH Fiber to the Home
  • high-speed transmission using light has become necessary even over short distances of less than 1m.
  • optical waveguide-type optical wiring boards are suitable because they allow high-density wiring (narrow pitch, branching, crossing, multi-layering, etc.), surface mounting, integration with electrical boards, and small-diameter bending, which are not possible with optical fiber.
  • optical waveguides are formed by forming a cladding layer, a core layer, etc., using a highly transparent resin material, exposing the layer to ultraviolet (UV) radiation, developing the layer, and then curing the resin. It has also been reported that a resin composition containing an epoxy compound, which has excellent light resistance, and a curing agent is used as the resin material for such optical waveguides (Patent Document 1).
  • the resin composition described in Patent Document 2 has excellent photocurability and light resistance, but is not a composition for optical waveguides.
  • the epoxy group-containing polyorganosiloxane compound contained in the resin composition does not have UV curability by itself, and the hydrogenated epoxy resin contained in the resin composition contains a large amount of aliphatic units, so when used for optical waveguides, there is a problem that the optical loss at a wavelength of 1310 nm becomes large.
  • the main objective of the present invention is to improve the above problems and provide a resin composition for optical waveguides that has low optical loss and is excellent in light resistance, developability, film handling properties, patterning properties, and curing properties, as well as a dry film and optical waveguide using the same.
  • the resin composition for optical waveguide contains an epoxy compound (A) and a cationic curing catalyst (B), the epoxy compound (A) contains an epoxy group-containing polyorganosiloxane compound (a1), the content of the polyorganosiloxane compound (a1) is 40 mass% or more relative to 100 mass% of the epoxy compound (A), and the cationic curing catalyst (B) is characterized by containing a curing catalyst (b1) having an anion species whose conjugated acid strength is equal to or greater than that of HSbF6 , and a curing catalyst (b2) having an anion species whose conjugated acid strength is lower than that of HSbF6 .
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating one embodiment of a method for forming an optical waveguide using the resin composition of the present embodiment.
  • the resin composition for optical waveguide of this embodiment contains an epoxy compound (A) and a cationic curing catalyst (B).
  • the epoxy compound (A) contains an epoxy group-containing polyorganosiloxane compound (a1).
  • the content of the polyorganosiloxane compound (a1) is 40 mass% or more with respect to 100 mass% of the epoxy compound (A).
  • the cationic curing catalyst (B) contains a curing catalyst (b1) having an anion species whose conjugated acid strength is equal to or greater than that of HSbF6 , and a curing catalyst (b2) having an anion species whose conjugated acid strength is lower than that of HSbF6 .
  • the resin composition of this embodiment can suppress light loss (particularly light loss at a wavelength of 1310 nm) in the cured product. In addition, it is also excellent in light resistance, patterning properties, developability, film handling properties, and curing properties, making it extremely useful for industrial use.
  • a semiconductor package substrate that includes the optical waveguide.
  • the resin composition of this embodiment is for optical waveguides and can be used for both clad layers and core layers. However, because optical loss at a wavelength of 1310 nm occurs in the core, using the resin composition of this embodiment for the core layer can be more effective.
  • Epoxy compound (A) The epoxy compound (A) of this embodiment contains an epoxy group-containing polyorganosiloxane compound (a1). Furthermore, the epoxy compound (A) may contain an epoxy compound (a2) other than the polyorganosiloxane compound (a1). Each epoxy compound will be described below.
  • Epoxy group-containing polyorganosiloxane compound (a1) The epoxy group-containing polyorganosiloxane compound (a1) of the present embodiment is a compound having a siloxane bond as the main chain and containing an epoxy group.By using such an epoxy group-containing compound having a siloxane bond, it is possible to obtain a resin composition having excellent light resistance, patterning properties, developability, film handling properties, etc.
  • the epoxy group-containing polyorganosiloxane compound (a1) of the present embodiment may be, for example, a compound represented by the following formula (1).
  • R 1 to R 5 each independently represent a hydrogen atom, a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, a group represented by the following formula (2), or a group represented by the following formula (3).
  • R 1 to R 5 may be the same group or different groups, but at least one of R 1 to R 5 is a group represented by the following formula (2) or (3).
  • R7 is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
  • R 8 is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
  • examples of the "monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent" include linear alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, branched alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, alkyl groups containing a cyclic structure having 1 to 20 carbon atoms, aromatic hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, and heterocyclic groups having 1 to 20 carbon atoms.
  • alkyl groups such as methyl groups, ethyl groups, propyl groups, isopropyl groups, butyl groups, sec-butyl groups, tert-butyl groups, octyl groups, and cyclohexyl groups
  • aromatic functional groups such as phenyl groups, naphthyl groups, carbazole groups, and phenethyl groups
  • ether groups such as furanyl groups, and polyethylene glycol groups.
  • R 1 to R 5 are a hydrogen atom, a methyl group, a phenyl group, or the like.
  • examples of the "monovalent organic group having 1 to 7 carbon atoms" include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a cyclohexyl group, and a phenyl group.
  • R 6 in the formula (1) is preferably a methyl group or a phenyl group.
  • the "divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms" includes a methylene group, an ethylene group, a propylene group, an isopropylene group, and a butylene group.
  • R 7 in the formula (2) is preferably a methylene group.
  • R 8 in the formula (3) is preferably a methylene group.
  • the epoxy equivalent of the epoxy group-containing polyorganosiloxane compound (a1) is not particularly limited, but is preferably 100 g/equivalent or more and 5000 g/equivalent or less. By having the epoxy equivalent within the above range, it is possible to create a uniform cured film and improve the crosslinking density.
  • a more preferable lower limit of the epoxy equivalent is 150 g/equivalent or more, more preferably 200 g/equivalent or more.
  • a more preferable upper limit is 2000 g/equivalent or less, and more preferably 1000 g/equivalent or less.
  • the "epoxy equivalent” is defined as "the mass of an epoxy resin (in this invention, an epoxy group-containing polyorganosiloxane) containing one equivalent of epoxy groups" and can be measured in accordance with JIS K7236.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1) of this embodiment is not particularly limited, but is preferably 300 or more and 10,000 or less. Having a weight average molecular weight (Mw) within the above range has the advantage of excellent handleability.
  • a more preferred lower limit of the weight average molecular weight is 500 or more, and more preferably 700 or more. Also, a more preferred upper limit is 7,500 or less, and more preferably 5,000 or less.
  • the number average molecular weight (Mn) of the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1) of the present invention is not particularly limited, but is preferably 150 or more and 9000 or less. Having a number average molecular weight (Mn) within the above range has the advantage of excellent handleability.
  • a more preferred lower limit of the number average molecular weight is 250 or more, and even more preferred is 600 or more.
  • a more preferred upper limit is 6500 or less, and especially preferred is 4000 or less.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the epoxy group-containing polyorganosiloxane can be measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • epoxy group-containing polyorganosiloxanes (a1) may be used alone or in combination of two or more.
  • the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1) used in this embodiment is preferably solid at room temperature.
  • a polyorganosiloxane (a1) with a melting point of 50°C or higher This is thought to result in better film performance when made into a film.
  • the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1) of the present invention is not particularly limited as long as it is a polyorganosiloxane containing an epoxy group, but it is preferable that it has a cyclic siloxane structure in the polyorganosiloxane skeleton. It is believed that the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1) having a cyclic siloxane structure has the advantage of improving the impact resistance of the cured product.
  • the content of the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1) in the resin composition of this embodiment is 40% by mass or more relative to 100% by mass of the epoxy compound (A). If the content is less than 40% by mass, there is a risk that the suppression of light loss will be insufficient or that the heat resistance will decrease. A more preferred range of the content is 80% by mass or more.
  • the upper limit of the content of the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1) there is no particular limit to the upper limit of the content of the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1), and it may be 100% by mass, but from the viewpoints of the curability of the resin composition and the film performance (tackiness) when made into a film, it is preferably 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or less.
  • Epoxy compound (a2) other than polyorganosiloxane compound (a1) may contain an epoxy compound (a2) other than the epoxy group-containing polyorganosiloxane (a1) as the epoxy compound (A).
  • an epoxy compound (a2) include bisphenol A type epoxy compounds, hydrogenated bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol AF type epoxy compounds, polyfunctional epoxy compounds, alicyclic epoxy compounds, novolac type epoxy compounds, and aliphatic type epoxy compounds.
  • the use of an epoxy compound that is solid at room temperature i.e., an epoxy compound with a melting point of about 50°C or higher
  • the use of an alicyclic epoxy compound or a polyfunctional epoxy compound has the advantage that the curing property is good.
  • the epoxy compound (a2) is preferably an epoxy compound having a weight average molecular weight of 1000 or more. This has the advantage of improving the film performance when made into a film. There is no particular upper limit to the weight average molecular weight, but from the viewpoint of compatibility with the polyorganosiloxane compound, it is preferably 4000 or less.
  • the bisphenol A type epoxy compound used in this embodiment may be a solid bisphenol A type epoxy compound or a liquid bisphenol A type epoxy compound.
  • the bisphenol A type epoxy compound may be prepared by a known method, but commercially available products can also be used.
  • solid products include Mitsubishi Chemical Corporation's: 1001, 1002, 1003, 1055, 1004, 1004AF, 1003F, 1004F, 1005F, 1004FS, 1006FS, and 1007FS.
  • Liquid products include DIC Corporation's "Epicron 850S” and Mitsubishi Chemical Corporation's "JER (registered trademark) 825.”
  • the hydrogenated bisphenol A epoxy compound used in this embodiment may be prepared by a known method, but commercially available products can also be used. Examples of commercially available products that can be used include "JER (registered trademark) YX8040” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and "JER (registered trademark) YX8034” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
  • the bisphenol AF type epoxy compound used in this embodiment is a fluorine-containing epoxy subclass, and may be prepared by a known method, but a commercially available product may also be used.
  • a commercially available product may also be used.
  • "YX7760” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation may be used as a commercially available product.
  • the polyfunctional epoxy compound used in this embodiment is not particularly limited, but examples include aromatic epoxy compounds having two or more epoxy groups.
  • the polyfunctional epoxy compound may be prepared by a known method, but a commercially available product can also be used.
  • "VG3101" manufactured by Printec Co., Ltd. can be used as a commercially available product.
  • the alicyclic epoxy compound used in this embodiment is not particularly limited, but commercially available products can be used.
  • "EHPE-3150" manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. can be used as a commercially available product.
  • the above-mentioned epoxy compounds (a2) may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the epoxy compound (a2) in the resin composition of this embodiment is preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less, based on 100% by mass of the epoxy compound (A).
  • a more preferred range for the content is 5% by mass or more and 20% by mass or less.
  • the resin composition of the present embodiment contains a cationic curing catalyst (B).
  • the cationic curing catalyst (B) contains a curing catalyst (b1) having an anion species whose conjugate acid strength is equal to or greater than that of HSbF6 , and a curing catalyst (b2) having an anion species whose conjugate acid strength is lower than that of HSbF6 .
  • the resin composition of the present embodiment has sufficient curability (uniform UV curing is possible) and patterning properties.
  • the curing catalyst (b1) preferably contains an ionic photoacid generator having an anion species whose conjugate acid strength is equal to or greater than that of HSbF6 .
  • the curing catalyst (b2) preferably contains an ionic photoacid generator having an anion species whose conjugate acid strength is lower than that of HSbF6 , and more preferably contains an ionic photoacid generator having an anion species whose conjugate acid strength is equal to or less than that of HPF6 .
  • the curing catalyst (b1) contains at least one ionic photoacid generator selected from the group consisting of, for example, an ionic photoacid generator having (Rf) n PF 6-n - , an ionic photoacid generator having (Rx) n BX 4-n - , and an ionic photoacid generator having (Rx) n GaX 4 -n - .
  • the curing catalyst (b2) contains at least one ionic photoacid generator selected from the group consisting of, for example, an ionic photoacid generator having PF 6 - , an ionic photoacid generator having BF 4 - , an ionic photoacid generator having (Rf)SO 3 - , and an ionic photoacid generator having a sulfite ion.
  • Rf in (Rf) n PF 6-n - and (Rf)SO 3 - is a perfluoroalkyl group, and n in (Rf) n PF 6-n - is any number from 1 to 5.
  • the number of carbon atoms in Rf in (Rf) n PF 6-n - is, for example, 1 to 3, and when there are multiple Rfs, they may be the same or different.
  • the number of carbon atoms in Rf in (Rf)SO 3 - is, for example, 1 to 8.
  • Rx is a phenyl group in which some of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms or electron-withdrawing substituents.
  • the halogen atoms are fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, etc.
  • the electron-withdrawing substituents are, for example, trifluoromethyl groups, nitro groups, cyano groups, etc.
  • X is a halogen atom, and preferably a fluorine atom.
  • n is any number from 1 to 4.
  • the Rx may be the same or different from each other.
  • Rx is , for example , C6F5 , ( CF3 ) 2C6H3 , CF3C6H4 , or C6H3F2 , etc.
  • (Rx) nBX4 -n- is , for example, ( C6F5 ) 4B- , ( ( CF3 ) 2C6H3 ) 4B- , ( CF3C6H4 ) 4B- , ( C6F5 ) 2BF2- , C6F5BF3- or ( C6H3F2 ) 4B- , etc.
  • the cationic species in the ionic photoacid generator contained in the curing catalyst (b1) and the cationic species in the ionic photoacid generator contained in the curing catalyst (b2) include at least one selected from the group consisting of various aromatic oniums, more specifically, various aromatic diazoniums, aromatic haloniums, and aromatic sulfoniums.
  • the content of the curing catalyst (B) is preferably 1% by mass or more and 4% by mass or less relative to 100% by mass of the epoxy compound (A). It is believed that such a content makes it possible to more reliably obtain the effects described above (curability, patterning properties). A more preferred range for the content is 1% by mass or more and 2% by mass or less.
  • the content ratio of the curing catalyst (b1) to the curing catalyst (b2) is preferably 0.25 parts by mass or more and 2 parts by mass or less of the curing catalyst (b2) per part by mass of the curing catalyst (b1). This is believed to make it possible to more reliably obtain the effects (curability, patterning ability) described above.
  • the resin composition of the present embodiment may also contain additives such as an antioxidant, a leveling agent, a coupling agent (silane coupling agent), a flame retardant, and an inorganic filler.
  • additives such as an antioxidant, a leveling agent, a coupling agent (silane coupling agent), a flame retardant, and an inorganic filler.
  • the resin composition of this embodiment contains an antioxidant.
  • the antioxidant is not particularly limited, and phenol-based antioxidants, phosphite-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, and the like can be used. Among these, phenol-based antioxidants are preferable.
  • Specific phenol-based antioxidants are not particularly limited, and commercially available products can be used. Examples include AO-20, AO-30, AO-40, AO-50, AO-60, and AO-80 manufactured by Adeka Corporation, and SUMILIZER GA-80 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • the content of the antioxidant is preferably 5% by mass or less based on the total amount of the epoxy compound.
  • the antioxidant since the antioxidant does not have to be contained, it is preferably 0% by mass or more.
  • the content of the antioxidant is preferably 0% by mass or more and 5% by mass or less based on the total amount of the epoxy compound.
  • the resin composition according to this embodiment has excellent light resistance, patterning properties, developability and curing properties, and also has excellent film performance (film handling properties) when made into a film.
  • the optical loss in the cured product is small, making it extremely useful as a material for optical waveguides.
  • the resin composition for an optical waveguide can be used as a material for a dry film used in producing an optical waveguide.
  • the dry film for optical waveguide according to another embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it includes a layer made of the resin composition.
  • the dry film for optical waveguide includes a layer made of a semi-cured or cured product of the resin composition (hereinafter also simply referred to as a resin composition layer).
  • the dry film of this embodiment may also include a substrate film laminated on at least one surface of the resin composition layer.
  • a protective film may be laminated on the other surface of the resin composition layer.
  • the dry film for optical waveguides of this embodiment only needs to include the resin composition layer, and may include other layers in addition to the film substrate and protective film, and the film substrate and protective film are not essential.
  • the film substrate is not particularly limited, but examples include polyethylene terephthalate (PET) film, biaxially oriented polypropylene film, polyethylene naphthalate film, and polyimide film. Among these, PET film is preferably used.
  • the protective film is not particularly limited, but examples include polypropylene film.
  • the method for producing the dry film for optical waveguides of this embodiment is not particularly limited, but examples thereof include the following methods. First, a solvent or the like is added to the resin composition for optical waveguides described above to form a varnish, and the varnish is applied to the film substrate. This application can be performed using a comma coater or the like. Then, the varnish is dried to form a resin composition layer on the film substrate. Furthermore, a protective film is laminated on the resin composition layer. Examples of the lamination method include a thermal lamination method.
  • the resin composition layer in this dry film for optical waveguides is used as a material for the optical waveguide.
  • the dry film for optical waveguides may be used when manufacturing the core of an optical waveguide or when manufacturing the clad, but is preferably used for the core because it can further suppress optical loss at a wavelength of 1310 nm.
  • the dry film of this embodiment has excellent light resistance, curing properties, and developability, and is also easy to handle.
  • the resin composition for optical waveguides according to this embodiment does not necessarily have to be used as a dry film, and may be used in the form of a varnish, for example.
  • This composition for optical waveguides may be used when manufacturing the core of an optical waveguide, as with a dry film for optical waveguides, or may be used when manufacturing a clad. In this way, when an optical waveguide is manufactured using the resin composition for optical waveguides and the dry film for optical waveguides, it is possible to obtain an optical waveguide that is unlikely to cause end face deformation even when subjected to heat treatment and has high connection reliability.
  • the present invention also includes an optical waveguide formed from the above-mentioned resin composition for optical waveguides and the dry film for optical waveguides. That is, the optical waveguide of this embodiment is an optical waveguide having a core layer and a clad layer having a lower refractive index than the core layer, and is characterized in that the clad layer and/or the core layer are formed from the above-mentioned resin composition for optical waveguides or dry film. In a preferred embodiment, the core layer is formed from the above-mentioned resin composition for optical waveguides or dry film.
  • the optical waveguide of this embodiment is highly useful for industrial use because it is less likely to cause end face deformation even at high temperatures and has high connection reliability.
  • a clad dry film and a core dry film are used to form the core and clad, respectively. Note that in the embodiment described below, the optical waveguide dry film described above is used as the core dry film.
  • a clad dry film 1 is laminated onto the surface of a substrate 10 on which an electric circuit 11 is formed, and then the clad dry film 1 is cured by irradiating it with light such as ultraviolet light or by heating.
  • the above-mentioned optical waveguide dry film may be used as the clad dry film 1, but it is preferable to use a dry film with a lower refractive index than the core dry film 2.
  • the core dry film 2 is laminated onto the surface of the undercladding 3a, and then a mask with slits of the core pattern is placed over it, and light capable of photocuring, such as ultraviolet light, is irradiated through the slits to expose the core dry film 2 to the core pattern.
  • the exposure method may be a selective exposure method using a mask, or a direct writing method in which a laser beam is scanned and irradiated along the pattern shape.
  • the core dry film 2 is developed using a developer such as an aqueous flux cleaner to remove the resin from the unexposed and uncured parts of the core dry film 2.
  • a core 4 with a predetermined core pattern is formed on the surface of the underclad 3a, as shown in Figure 1(d).
  • the clad dry film 1 is laminated so as to cover the underclad 3a and the core 4. Then, the clad dry film 1 is cured by irradiation with light or heating to form the overclad 3b as shown in FIG. 1(f). In this way, an optical waveguide A is formed on the surface of the substrate 10, in which the core 4 is embedded in the clad 3 consisting of the underclad 3a and the overclad 3b.
  • the optical waveguide A thus obtained has the above-mentioned configuration, and thus has excellent light resistance and suppresses optical loss (particularly optical loss at a wavelength of 1310 nm). Therefore, the substrate 10 on which such an optical waveguide A is formed is preferably used as a printed wiring board for optical transmission, and is preferably used for applications such as CPO (Co-Packed-Optics) and optical transceivers.
  • CPO Co-Packed-Optics
  • the present invention also includes a semiconductor package substrate having the optical waveguide described above.
  • the resin composition for optical waveguide according to the second aspect of the present invention is the resin composition for optical waveguide according to the first aspect, in which the polyorganosiloxane compound (a1) has a structure represented by the following formula (1).
  • R7 is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
  • R 8 is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
  • the resin composition for optical waveguides according to the third aspect of the present invention is the resin composition for optical waveguides according to the first or second aspect, in which the content of the curing catalyst (B) is 1% by mass or more and 4% by mass or less relative to 100% by mass of the epoxy compound (A).
  • the resin composition for optical waveguide according to the fourth aspect of the present invention is a resin composition for optical waveguide according to any one of the first to third aspects, in which the content ratio of the hard curing catalyst (b1) to the curing catalyst (b2) is 0.25 parts by mass or more and 2 parts by mass or less of the curing catalyst (b2) per 1 part by mass of the curing catalyst (b1).
  • the fifth aspect of the present invention relates to a resin composition for an optical waveguide, which is any one of the first to fourth aspects of the resin composition for an optical waveguide, in which the epoxy compound (A) further contains an epoxy compound (a2) different from the polyorganosiloxane compound (a1).
  • the dry film according to the sixth aspect of the present invention is formed using the resin composition for optical waveguide according to any one of the first to fifth aspects.
  • the optical waveguide according to the seventh aspect of the present invention is formed using the resin composition for optical waveguide according to any one of the first to fifth aspects.
  • the semiconductor package substrate according to the eighth aspect of the present invention includes the optical waveguide according to the seventh aspect.
  • epoxy group-containing polyorganosiloxanes 1 to 3 were synthesized, and their epoxy equivalent, molecular weight, and 29Si -NMR were measured.
  • the respective measurement methods are as follows.
  • epoxy equivalent (epoxy equivalent) The epoxy equivalent was measured based on JIS K 7236.
  • This epoxy group-containing polyorganosiloxane 1 is a polyorganosiloxane having an alicyclic epoxy group represented by the formula (3) (wherein R 8 is a methyl group) as a cyclic siloxane structure, and containing a branched structure in the polysiloxane skeleton.
  • Epoxy Group-Containing Polyorganosiloxane 2 (Evaluation Results of Epoxy Group-Containing Polyorganosiloxane 2)
  • the epoxy group-containing polyorganosiloxane 2 thus obtained had a number average molecular weight of 1,300, a weight average molecular weight of 2,500, and an epoxy equivalent of 325 g/equivalent.
  • This epoxy group-containing polyorganosiloxane 2 is a polyorganosiloxane that has a glycidyl epoxy group represented by the following formula (4) as a cyclic siloxane structure and contains a branched structure in the polysiloxane skeleton.
  • Epoxy Group-Containing Polyorganosiloxane 3 (Evaluation Results of Epoxy Group-Containing Polyorganosiloxane 3)
  • the epoxy group-containing polyorganosiloxane 3 thus obtained had a number average molecular weight of 1,300, a weight average molecular weight of 2,500, and an epoxy equivalent of 325 g/equivalent.
  • This epoxy group-containing polyorganosiloxane 3 is a polyorganosiloxane that has, as a cyclic siloxane structure, a glycidyl epoxy group represented by the formula (4) and an alicyclic epoxy group represented by the formula (3) (wherein R8 is a methyl group), and that contains a branched structure in the polysiloxane skeleton.
  • ⁇ Curing catalyst (B)> (Curing catalyst (b1)) "CPI-310B”: San-Apro Co., Ltd., triarylsulfonium salt type photoacid generator, anion species B(C 6 F 5 ) 4 - "CPI-210S”: a triarylsulfonium salt type photoacid generator manufactured by San-Apro Co., Ltd., anion species (Rf) n PF 6-n - (Curing catalyst (b2)) "CPI-110P”: San-Apro Co., Ltd., triarylsulfonium salt type photoacid generator, anion species PF 6 - "IRGACURE250”: photoacid generator of diaryliodonium salt type, manufactured by BASF, anion species PF 6 -
  • Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 9 ⁇ Preparation of Resin Composition for Optical Waveguide>
  • the components were blended according to the blending compositions (parts by mass) shown in Tables 1 and 2 below, and the mixed solvent of MEK and toluene was adjusted to 55 parts by mass per 100 parts by mass of the resin, and mixed while heating to 50 to 80° C. Next, the mixture was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m and then degassed to prepare resin varnishes of the resin compositions for optical waveguides of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 9.
  • a curable resin composition was prepared by mixing 2 parts by mass (solid content) of the curing catalyst (B) in total with 100 parts by mass of the epoxy resin component of each of the examples and comparative examples, and thoroughly mixing them.
  • the curable resin composition of each of the examples and comparative examples was applied to a thickness of 50 ⁇ m on a glass plate having a thickness of 2 mm using a film applicator, and a coating film was produced by irradiating UV of 2000 mJ/ cm2 at an illuminance of 700 mW/ cm2 using an electrodeless H bulb manufactured by Heraeus Co., Ltd., and a light resistance test was performed on this coating film under the following conditions.
  • the YI value (ASTM E313) after the light resistance test was measured. Since the smaller the YI value, the better the light resistance, the evaluation was performed according to the following criteria. 1 or less: Excellent More than 1, 2 or less: Good More than 2: Fail
  • the step tablets used were Stouffer Transmission Step Wedge PART #T2115.
  • an optical waveguide was formed using the dry films of each Example and Comparative Example.
  • the dry films of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 9 were used as core dry films, and dry films having a smaller refractive index than the optical waveguides of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 9 were prepared and used for the cladding layers.
  • the dry film for cladding was laminated onto a substrate that had been subjected to oxygen plasma treatment at 65°C and 0.3 MPa using a vacuum laminator "V-130.”
  • the curable film for cladding was then irradiated with ultraviolet light at 2 J/ cm2 using an ultra-high pressure mercury lamp, and after the release film was peeled off, the film was heat-treated at 140°C for 30 minutes to form an undercladding in which the dry film for cladding was cured.
  • a core dry film was used, and this core dry film was laminated on the surface of the underclad using a vacuum laminator "V-130" under the same conditions as above. After peeling off the release film, the film was heat-treated at 100°C for 15 minutes, and exposed to a light amount of 2 J/ cm2 from an ultra-high pressure mercury lamp with a 7 ⁇ m wide mask placed on it, and then heat-treated at 140°C for 13 minutes.
  • the unexposed portion of the dry film was dissolved and removed by developing using a water-based flux cleaner ("Pine Alpha ST-100SX” manufactured by Arakawa Chemical Industries Co., Ltd.) adjusted to 55°C as a developer, and then finished washing with water and air blowing, followed by drying at 120°C for 15 minutes to form a core, and an optical waveguide for evaluation test was obtained.
  • a water-based flux cleaner (Pine Alpha ST-100SX" manufactured by Arakawa Chemical Industries Co., Ltd.) adjusted to 55°C as a developer, and then finished washing with water and air blowing, followed by drying at 120°C for 15 minutes to form a core, and an optical waveguide for evaluation test was obtained.
  • a dry film for cladding was laminated thereon using a vacuum laminator "V-130" at 80°C and 0.3 MPa. After the release film was peeled off and heat treatment was performed at 140°C for 20 minutes, the curable film for cladding was irradiated with ultraviolet light at 2 J/ cm2 from an ultra-high pressure mercury lamp and heat treatment was performed at 140°C for 30 minutes, forming an overcladding in which the dry film for cladding was cured, and an optical waveguide for evaluation testing was obtained.
  • V-130 vacuum laminator
  • the optical waveguide sample was cut to a size of 50 mm x 50 mm using a DAC552 manufactured by Disco Corporation at 0.3 mm/sec so that the core was exposed.
  • the optical loss at a wavelength of 1310 nm was measured using the optical waveguide sample manufactured above in the following manner.
  • Light from a 1310 nm LED light source was passed through an optical fiber with a core diameter of 9 ⁇ m and NA of 0.12, and silicone oil was injected into the end of the manufactured optical waveguide sample via matching oil (refractive index 1.505).
  • an optical fiber with a core diameter of 50 ⁇ m and NA of 0.21 was passed through the same matching oil, and the other side of the optical waveguide sample was connected to a power meter to measure the power (P1) when an optical circuit was inserted.
  • the power (P0) was measured by butting two similar optical fibers together in a state without an optical circuit.
  • the optical loss (1310 nm) was calculated from the measured value using the formula -10 log (P1/Po).
  • the comparative examples using resin compositions that do not satisfy the provisions of the present invention showed results inferior to those of the examples in at least some of the evaluation tests. Specifically, the patterning properties were inferior in comparative example 1, in which the curing catalyst (b2) was not used, and the light resistance, curing properties, developability, and film performance were not sufficient in comparative example 2, in which the curing catalyst (b1) was not used. Furthermore, comparative examples 3 to 8, in which the content of polyorganosiloxane compound (a1) was low, and comparative example 9, in which the polyorganosiloxane compound (a1) was not used, showed inferior light resistance and film performance, and also had large light loss.
  • the present invention has wide industrial applicability in technical fields related to optical waveguides, various optical devices, and the like.

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Abstract

本発明の一局面は、エポキシ化合物(A)とカチオン硬化触媒(B)とを含有し、エポキシ化合物(A)は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)を含有し、ポリオルガノシロキサン化合物(a1)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して、40質量%以上であり、カチオン硬化触媒(B)は、共役酸の強度がHSbFの強度以上であるアニオン種を有する硬化触媒(b1)と、共役酸の強度がHSbFの強度よりも低いアニオン種を有する硬化触媒(b2)とを含有する、光導波路用樹脂組成物に関する。

Description

光導波路用樹脂組成物、並びに、それを用いたドライフィルム、光導波路及び半導体パッケージ基板
 本発明は、光導波路用樹脂組成物、並びに、それを用いたドライフィルム、光導波路及び半導体パッケージ基板に関する。
 従来、FTTH(Fiber to the Home)や車載分野の長距離、中距離通信の分野で伝送媒体として光ファイバーが主流であった。近年、1m以内の短距離においても光を用いた高速伝送が必要となってきている。この領域には、光ファイバーではできない、高密度配線(狭ピッチ、分岐、交差、多層化等)、表面実装性、電気基板との一体化、小径での曲げが可能な光導波路型の光配線板が適している。
 光導波路は、透明性の高い樹脂材料を用いてクラッド層及びコア層等を形成し、紫外線(UV)照射などによって露光し、現像を行い、その後樹脂を硬化させることによって形成することが知られている。また、このような光導波路に用いられる樹脂材料としては、耐光性等に優れるエポキシ化合物と硬化剤を含む樹脂組成物を用いることが報告されている(特許文献1)。
 しかしながら、近年では、さらに高性能な光導波路用材料が求められている。具体的には、光導波路用材料には、より光損失が小さく、耐光性、耐光性や現像性、フィルム取り扱い性、パターニング性や硬化性等にも優れることが要求されつつある。これに対し、耐光性などに優れる材料として、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物と水添型エポキシ樹脂とを含む硬化性樹脂組成物が報告されている(特許文献2)。
 特許文献2記載の樹脂組成物は、光硬化性と耐光性に優れているが、光導波路用組成物ではない。当該樹脂組成物に含まれているエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物は単独では紫外線硬化性を有さず、また、当該樹脂組成物に含まれる水添型エポキシ樹脂は脂肪族を多く含むため、光導波路用に用いた場合、波長1310nmでの光損失が大きくなってしまうという問題がある。
 そこで、本発明は上記問題を改善し、光損失が小さく、耐光性、現像性、フィルム取り扱い性、パターニング性、及び、硬化性にも優れる光導波路用樹脂組成物、並びに、それを用いたドライフィルムおよび光導波路を提供することを主な目的とする。
特開2017-134319号公報 特開2022-100721号公報
 本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により前記課題を解決できることを見出した。
 すなわち、本発明の一局面に係る光導波路用樹脂組成物は、エポキシ化合物(A)とカチオン硬化触媒(B)とを含有し、エポキシ化合物(A)は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)を含有し、ポリオルガノシロキサン化合物(a1)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して、40質量%以上であり、カチオン硬化触媒(B)は、共役酸の強度がHSbFの強度以上であるアニオン種を有する硬化触媒(b1)と、共役酸の強度がHSbFの強度よりも低いアニオン種を有する硬化触媒(b2)とを含有することを特徴とする。
図1は、本実施形態の樹脂組成物を用いて、光導波路を形成する方法の一実施態様を説明するための断面模式図である。
 以下に、本発明を実施するための実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
 [光導波路用樹脂組成物]
 本実施形態の光導波路用樹脂組成物(以下、単に樹脂組成物と呼ぶこともある)は、エポキシ化合物(A)とカチオン硬化触媒(B)とを含有する。エポキシ化合物(A)は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)を含有している。そのポリオルガノシロキサン化合物(a1)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して、40質量%以上である。また、カチオン硬化触媒(B)は、共役酸の強度がHSbFの強度以上であるアニオン種を有する硬化触媒(b1)と、共役酸の強度がHSbFの強度よりも低いアニオン種を有する硬化触媒(b2)とを含有している。
 このような構成によって、本実施形態の樹脂組成物は、その硬化物において、光損失(特に、波長1310nmにおける光損失)を抑制することができる。また、耐光性、パターニング性、現像性、フィルム取り扱い性及び硬化性にも優れているため、産業利用上非常に有用である。すなわち、本発明によれば、光損失が小さく、耐光性、現像性、フィルム取り扱い性、パターニング性、及び、硬化性にも優れる光導波路用樹脂組成物、並びに、それを用いたドライフィルムおよび光導波路を提供することができる。さらには、前記光導波路を備える半導体パッケージ基板を提供することができる。
 本実施形態の樹脂組成物は、光導波路用であり、クラッド層用としてもコア層用としても使用することが可能である。ただし、波長1310nmでの光損失はコアにおいて起こるため、本実施形態の樹脂組成物をコア層用として用いることにより、より効果を発揮することができる。
 (エポキシ化合物(A))
 本実施形態のエポキシ化合物(A)は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)を含有している。さらに、エポキシ化合物(A)は、ポリオルガノシロキサン化合物(a1)以外のエポキシ化合物(a2)を含有していてもよい。以下に各エポキシ化合物について説明する。
 ・エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)
 本実施形態のエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)は、シロキサン結合を主鎖とし、エポキシ基を含有する化合物である。このようなシロキサン結合を有するエポキシ基含有化合物を用いることによって、耐光性、パターニング性、現像性、フィルム取り扱い性等に優れる樹脂組成物を得ることができる。
 より具体的には、本実施形態のエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)として、例えば、以下の式(1)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式(1)中、R~Rはそれぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20の一価の有機基、下記式(2)で表される基、または、下記式(3)で表される基である。
 R~Rはそれぞれ同一の基であっても、異なる基であってもよいが、R~Rのうち少なくとも一つは下記式(2)または下記式(3)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式(2)中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1~20の二価の有機基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式(3)中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1~20の二価の有機基である。
 また、Rは炭素数1~7の一価の有機基であり、a~dはa+b+c=1および0≦d<4を満足する整数である。
 本実施形態において、「置換基を有していてもよい炭素数1~20の一価の有機基」としては、炭素数1~20の直鎖アルキル基、炭素数1~20の分岐アルキル基、炭素数1~20の環状構造を含むアルキル基、炭素数1~20の芳香族炭化水素基、及び、炭素数1~20の複素環基などが挙げられる。より具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、オクチル基、シクロヘキシル基などのアルキル基、フェニル基、ナフチル基、カルバゾール基、フェネチル基などの芳香族性官能基、フラニル基、及び、ポリエチレングリコール基などのエーテル基等が挙げられる。
 好ましい態様において、R~Rは、水素原子、メチル基、または、フェニル基等である。
 また、本実施形態において、「炭素数1~7の一価の有機基」とは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、および、フェニル基等が挙げられるが、前記式(1)中のRはこれらの中でも、メチル基、または、フェニル基であることが好ましい。
 本実施形態において、「炭素数1~20の二価の有機基」とは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、および、ブチレン基が挙げられる。前記式(2)のRはこれらの中でも、メチレン基であることが好ましい。また、前記式(3)のRはこれらの中でも、メチレン基であることが好ましい。
 なお、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)のエポキシ当量は特に限定はされないが、通常100g/当量以上、5000g/当量以下であることが好ましい。エポキシ当量が前記範囲内にあることにより、均一な硬化膜を作成することができ、架橋密度を向上させることができるといった利点がある。前記エポキシ当量のより好ましい下限値は、150g/当量以上、より好ましくは200g/当量以上である。また、より好ましい上限値は、2000g/当量以下であり、1000g/当量以下であることがより好ましい。なお、本明細書において「エポキシ当量」とは、「1当量のエポキシ基を含むエポキシ樹脂(本発明ではエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン)の質量」と定義され、JIS K7236に準じて測定することができる。
 本実施形態のエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、300以上、10000以下であることが好ましい。重量平均分子量(Mw)が前記範囲内にあることにより、ハンドリング性に優れるといった利点がある。前記重量平均分子量のより好ましい下限値は、500以上であり、700以上がより好ましい。また、より好ましい上限値は7500以下であり、5000以下であることがより好ましい。
 本発明のエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)の数平均分子量(Mn)は特に限定されないが、150以上9000以下であることが好ましい。数平均分子量(Mn)が前記範囲内にあることにより、ハンドリング性に優れるといった利点がある。前記数平均分子量のより好ましい下限値は250以上であり、600以上であることがさらに好ましい。また、より好ましい上限値は6500以下であり、4000以下であることが特に好ましい。
 なお、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの重量平均分子量(Mw)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)により測定することができる。
 これらのエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)は、1種のみで用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 また、本実施形態で使用するエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)は、室温で固形状であることが好ましい。つまり、融点が50℃以上であるポリオルガノシロキサン(a1)を用いることが好ましい。それにより、フィルムにした際のフィルム性能がより良好になると考えられる。
 本発明のエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)はエポキシ基を含むポリオルガノシロキサンであれば特段限定されないが、ポリオルガノシロキサン骨格中に環状シロキサン構造を有するものであることが好ましい。エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)が環状シロキサン構造を有することで硬化物の耐衝撃性が向上するといった利点があると考えられる。
 本実施形態の樹脂組成物におけるエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して40質量%以上である。前記含有率が40質量%未満となると、光損失の抑制が不十分になったり、耐熱性が低下するおそれがある。前記含有率のより好ましい範囲は80質量%以上である。エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)の含有率の上限値については特に限定はなく、100質量%であってもよいが樹脂組成物の硬化性、フィルムにした際のフィルム性能(タック性)等の観点から、100質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましい。
 ・ポリオルガノシロキサン化合物(a1)以外のエポキシ化合物(a2)
 本実施形態の樹脂組成物は、エポキシ化合物(A)として、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(a1)以外のエポキシ化合物(a2)を含有していてもよい。そのようなエポキシ化合物(a2)としては、ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールAF型エポキシ化合物、多官能エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物、および、脂肪族型エポキシ化合物等のエポキシ化合物が挙げられる。
 これらの中でも、エポキシ化合物(a2)として、室温で固形状のエポキシ化合物(つまり、融点が50℃以上程度のエポキシ化合物)を用いることにより、フィルムにした際のフィルム性能が良好となるという利点がある。また、脂環式エポキシ化合物または多官能エポキシ化合物を用いる場合は、硬化性が良好になるという利点がある。
 エポキシ化合物(a2)は、重量平均分子量1000以上のエポキシ化合物であることが好ましい。それにより、フィルムにした際のフィルム性能がより良好になるといった利点がある。前記重量平均分子量の上限値は特に限定はされないが、ポリオルガノシロキサン化合物との相溶性という観点から、4000以下であることが好ましい。
 本実施形態で使用するビスフェノールA型エポキシ化合物は、固形状ビスフェノールA型エポキシ化合物であっても液状ビスフェノールA型エポキシ化合物であってもよい。ビスフェノールA型エポキシ化合物は、公知の方法で調製してもよいが、市販のものを使用することもでき、例えば、固形状であれば、三菱化学株式会社製の:1001、1002、1003,1055、1004、1004AF、1003F、1004F、1005F、1004FS、1006FS、及び1007FS等が挙げられる。また、液状であれば、DIC株式会社製の「エピクロン850S」、三菱ケミカル株式会社製の「JER(登録商標)825」等が挙げられる。
 本実施形態で使用する水添ビスフェノールA型エポキシ化合物は、公知の方法で調製してもよいが、市販のものを使用することもできる。市販品としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製の「JER(登録商標)YX8040」、三菱ケミカル株式会社製の「JER(登録商標)YX8034」等を使用することができる。
 本実施形態で使用するビスフェノールAF型エポキシ化合物は、フッ素含有エポキシ亜号物であり、公知の方法で調製してもよいが、市販のものを使用することもできる。市販品としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製の「YX7760」等を使用することができる。
 本実施形態で使用する多官能エポキシ化合物は、特に限定はされないが、例えば、2つまたは3つ以上のエポキシ基を有する芳香族エポキシ化合物などが挙げられる。多官能エポキシ化合物は、公知の方法で調製してもよいが、市販のものを使用することもできる。市販品としては、例えば、株式会社プリンテック製の「VG3101」等を使用することができる。
 本実施形態で使用する脂環式エポキシ化合物は、特に限定はされないが、市販のものを使用することができる。市販品としては、例えば、ダイセル化学工業株式会社製の「EHPE-3150」等を使用することができる。
 上述したようなエポキシ化合物(a2)は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本実施形態の樹脂組成物におけるエポキシ化合物(a2)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して5質量%以上60質量%以下であることが好ましい。前記含有率のより好ましい範囲は、5質量%以上20質量%以下である。
 (カチオン硬化触媒(B))
 本実施形態の樹脂組成物は、カチオン硬化触媒(B)を含む。カチオン硬化触媒(B)は、共役酸の強度がHSbFの強度以上であるアニオン種を有する硬化触媒(b1)と、共役酸の強度がHSbFの強度よりも低いアニオン種を有する硬化触媒(b2)とを含有する。このようなカチオン硬化触媒(B)を含むことにより、本実施形態の樹脂組成物は十分な硬化性(均一なUV硬化が可能となること)とパターニング性を備える。
 硬化触媒(b1)は、特に共役酸の強度がHSbFの強度以上であるアニオン種を有するイオン性光酸発生剤を含むことが好ましい。また、硬化触媒(b2)は、特に共役酸の強度がHSbFの強度よりも低いアニオン種を有するイオン性光酸発生剤を含むことが好ましく、HPFの強度以下のアニオン種を有するイオン性光酸発生剤を含むことが更に好ましい。
 硬化触媒(b1)は、例えば(Rf)PF6-n を有するイオン性光酸発生剤、(Rx)BX4-n を有するイオン性光酸発生剤、及び(Rx)GaX4-n を有するイオン性光酸発生剤等からなる群から選択される少なくとも一種のイオン性光酸発生剤を含有する。また、硬化触媒(b2)は、例えばPF を有するイオン性光酸発生剤、BF を有するイオン性光酸発生剤、(Rf)SO を有するイオン性光酸発生剤及び亜硫酸イオンを有するイオン性光酸発生剤等からなる群から選択される少なくとも一種のイオン性光酸発生剤を含有する。
 なお、(Rf)PF6-n 及び(Rf)SO におけるRfはパーフルオロアルキル基であり、(Rf)PF6-n におけるnは1から5までのいずれかの数である。(Rf)PF6-n におけるRfの炭素数は例えば1以上3以下であり、Rfが複数の場合はRfは互いに同一であっても異なっていてもよい。(Rf)SO におけるRfの炭素数は例えば1以上8以下である。
 (Rx)BX4-n 及び(Rx)GaX4-n の各々におけるRxは、水素原子の一部がハロゲン原子又は電子吸引性置換基で置換されたフェニル基である。前記ハロゲン原子はフッ素原子、塩素原子又は臭素原子等である。電子吸引性置換基は、例えばトリフルオロメチル基、ニトロ基又はシアノ基等である。(Rx)BX4-n 及び(Rx)GaX4-n のそれぞれにおけるXはハロゲン原子であり、フッ素原子が好ましい。(Rx)BX4-n 及び(Rx)GaX4-n のそれぞれにおけるnは、1から4までのいずれかの数である。Rxが複数の場合は、Rxは互いに同一であっても異なっていてもよい。Rxは、例えば、C、(CF、CF、又はC等である。(Rx)BX4-n は、例えば、(C、((CF、(CF、(CBF 、CBF 又は(C等である。
 硬化触媒(b1)に含まれるイオン性光酸発生剤におけるカチオン種、及び、硬化触媒(b2)に含まれるイオン性酸発生剤におけるカチオン種に特に制限はなく、例えば各種の芳香族オニウム、より具体的には各種の芳香族ジアゾニウム、芳香族ハロニウム、及び芳香族スルホニウム等からなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。
 硬化触媒(B)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して、1質量%以上4質量%以下であることが好ましい。このような含有率であることによって、上述したような効果(硬化性、パターニング性)をより確実に得ることができると考えられる。前記含有率のより好ましい範囲は、1質量%以上2質量%以下である。
 また、硬化触媒(B)において、硬化触媒(b1)と硬化触媒(b2)との含有比は、硬化触媒(b1)1質量部に対して、硬化触媒(b2)0.25質量部以上2質量部以下であることが好ましい。それにより、上述したような効果(硬化性、パターニング性)をより確実に得ることができると考えられる。
 (その他の成分)
 また本実施形態の樹脂組成物には、上記以外にも、酸化防止剤、レベリング剤、カップリング剤(シランカップリング剤)、難燃剤、無機フィラー等の添加剤を配合することもできる。
 耐熱性をより高めるという点では、本実施形態の樹脂組成物は酸化防止剤を含むことが好ましい。前記酸化防止剤は、特に限定されず、フェノール系の酸化防止剤、ホスファイト系の酸化防止剤、及び硫黄系の酸化防止剤等を用いることができる。中でも、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
 具体的なフェノール系の酸化防止剤としては特に限定はされず、市販されているものを使用できる。例えば、株式会社アデカ製の、AO-20、AO-30、AO-40、AO-50、AO-60、AO-80、住友化学株式会社製のSUMILIZER GA-80等が挙げられる。
 前記酸化防止剤の含有量は、エポキシ化合物全量に対して、5質量%以下であることが好ましい。また、前記酸化防止剤は、含有していなくてもよいので、0質量%以上であることが好ましい。すなわち、前記酸化防止剤の含有量は、エポキシ化合物全量に対して、0質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
 以上に説明したような、本実施形態に係る樹脂組成物は、耐光性、パターニング性、現像性および硬化性に優れ、フィルムにした際のフィルム性能(フィルム取り扱い性)にも優れ、かつその硬化物における光損失が小さいため、光導波路用材料として非常に有用である。
 [光導波路用ドライフィルム]
 前記光導波路用樹脂組成物は、光導波路を製造する際に用いるドライフィルムの材料として用いることができる。
 本発明の他の一実施形態に係る光導波路用ドライフィルムは、前記樹脂組成物からなる層を備えるものであれば、特に限定されない。具体的には、光導波路用ドライフィルムは、前記樹脂組成物の半硬化物又は硬化物からなる層(以下、単に樹脂組成物層とも称す)を含む。また、本実施形態のドライフィルムは、前記樹脂組成物層の少なくとも一方の面上に積層された基材フィルムを含んでいてもよい。さらに、前記樹脂組成物層の他方の面上に、保護フィルムが積層されていてもよい。
 本実施形態の光導波路用ドライフィルムは、前記樹脂組成物層を備えていればよく、フィルム基材及び保護フィルムだけではなく他の層を備えていてもよいし、フィルム基材及び保護フィルムも必須ではない。
 前記フィルム基材としてはは、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、及びポリイミドフィルム等が挙げられる。この中でも、PETフィルムが好ましく用いられる。
 また、前記保護フィルムとしては、特に限定されないが、例えば、ポリプロピレンフィルム等が挙げられる。
 本実施形態の光導波路用ドライフィルムの製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法等が挙げられる。まず、上述した光導波路用樹脂組成物に溶媒等を加えて、ワニス状にし、そのワニスを、フィルム基材上に塗布する。この塗布は、コンマコーター等を用いる塗布等が挙げられる。そして、このワニスを乾燥させることにより、フィルム基材上に、樹脂組成物層を形成する。さらに、この樹脂組成物層上に、保護フィルムを積層する。その積層方法としては、例えば、熱ラミネート法等が挙げられる。
 この光導波路用ドライフィルムにおける前記樹脂組成物層が、光導波路の材料として用いられる。光導波路用ドライフィルムは、光導波路のコアを製造する際に用いてもよいし、クラッドを製造する際に用いてもよいが、波長1310nmにおける光損失をより抑制できるという理由からコア用として使用することが好ましい。本実施形態のドライフィルムは、耐光性、硬化性、現像性に優れ、かつ、フィルム取り扱い性にも優れている。
 また、本実施形態に係る光導波路用樹脂組成物は、必ずしもドライフィルムとして用いる必要はなく、例えば、ワニス状にして用いてもよい。この光導波路用組成物は、光導波路用ドライフィルムと同様、光導波路のコアを製造する際に用いてもよいし、クラッドを製造する際に用いてもよい。このように、前記光導波路用樹脂組成物及び前記光導波路用ドライフィルムを用いて光導波路を製造すると、熱処理に供しても端面変形などを起こしにくく、接続信頼性の高い光導波路が得られる。
 なお、本発明には、上述した光導波路用樹脂組成物及び前記光導波路用ドライフィルムから形成される光導波路も包含される。すなわち、本実施形態の光導波路は、コア層及び前記コア層よりも屈折率の低いクラッド層を備える光導波路であり、前記クラッド層及び/又は前記コア層が、上述の光導波路用樹脂組成物またドライフィルムで形成されていることを特徴とする。好ましい実施形態では、前記コア層が、上述の光導波路用樹脂組成物またドライフィルムで形成されている。本実施形態の光導波路は、高温下においても端面変形を起こしにくく、接続信頼性が高いため、産業利用上非常に有用である。
 以下に、本実施形態のドライフィルムを用いて基板上に光導波路を形成する一実施態様について、図1を参照しながら説明する。図中における各符号は、以下を示す:1 クラッド用ドライフィルム、2 コア用ドライフィルム、3 クラッド、3a アンダークラッド、3b オーバークラッド、4 コア。
 本実施形態の光導波路の形成には、コア及びクラッドを形成するために、それぞれクラッド用ドライフィルム及びコア用ドライフィルムを用いる。なお、以下に示す実施形態ではコア用ドライフィルムとして、上述の光導波路用ドライフィルムを用いる。
 はじめに、図1(a)に示すように、電気回路11が形成された基板10の表面にクラッド用ドライフィルム1をラミネートした後、紫外線などの光照射や加熱をすることによりクラッド用ドライフィルム1を硬化させる。クラッド用ドライフィルム1としては、上述の光導波路用ドライフィルムを使用してもよいが、コア用ドライフィルム2より屈折率の低いドライフィルムを使用することが好ましい。
 なお、基板10としては、例えば、ポリイミドフィルムのような透明基材の片面に電気回路が形成されたフレキシブルプリント配線板やガラスエポキシのようなプリント配線板等が用いられる。このような工程により、図1(b)に示すような、基板10の表面にアンダークラッド3aが積層形成される。
 次に、図1(c)に示すように、アンダークラッド3aの表面にコア用ドライフィルム2をラミネートした後、コアパターンのスリットが形成されたマスクを重ね、スリットを通して紫外線など光硬化が可能な光を照射することによって、コア用ドライフィルム2にコアパターンで露光する。なお、露光方法としては、マスクを用いて選択露光する方法の他、パターン形状に沿ってレーザ光を走査して照射する直接描画方式で行ってもよい。
 次に、露光の後、コア用ドライフィルム2を水性フラックス洗浄剤等の現像液を用いて現像処理することにより、コア用ドライフィルム2の露光されていない未硬化の部分の樹脂を除去する。それにより、図1(d)に示すように、アンダークラッド3aの表面に所定のコアパターンのコア4が形成される。
 次に、図1(e)に示すように、アンダークラッド3a及びコア4を被覆するようにクラッド用ドライフィルム1をラミネートして積層する。そして、光照射や加熱をしてクラッド用ドライフィルム1を硬化させることにより、図1(f)に示すようなオーバークラッド3bが形成される。このようにして、基板10の表面に、アンダークラッド3aとオーバークラッド3bからなるクラッド3内にコア4が埋入されてなる光導波路Aが形成される。
 このようにして得られる光導波路Aは、上述した構成を備えることにより、耐光性等に優れ、光損失(特に、波長1310nmでの光損失)が抑制されている。よってこのような光導波路Aが形成された基板10は、光伝送用プリント配線板として好ましく用いられ、例えば、CPO(Co-Packged-Optics)や光トランシーバー等の用途に好ましく用いられる。
 さらに、本発明には、上述した光導波路を備える半導体パッケージ基板も包含される。
 本明細書は、上述したように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下にまとめる。
 本発明の第1の態様に係る光導波路用樹脂組成物は、エポキシ化合物(A)とカチオン硬化触媒(B)とを含有しており、エポキシ化合物(A)は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)を含有し、ポリオルガノシロキサン化合物(a1)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して、40質量%以上であり、カチオン硬化触媒(B)は、共役酸の強度がHSbFの強度以上であるアニオン種を有する硬化触媒(b1)と、共役酸の強度がHSbFの強度よりも低いアニオン種を有する硬化触媒(b2)とを含有する。
 本発明の第2の態様に係る光導波路用樹脂組成物は、ポリオルガノシロキサン化合物(a1)が下記式(1)で表される構造を有する、第1の態様の光導波路用樹脂組成物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
[式(1)中、R~Rはそれぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20の一価の有機基、下記式(2)で表される基、または、下記式(3)で表される基であり;R~Rのうち少なくとも一つは下記式(2)または下記式(3)で表される基であり;Rは炭素数1~7の一価の有機基であり;a~dはa+b+c=1および0≦d<4を満足する整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式(2)中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1~20の二価の有機基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式(3)中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1~20の二価の有機基である。)]
 本発明の第3の態様に係る光導波路用樹脂組成物は、硬化触媒(B)の含有率が、エポキシ化合物(A)100質量%に対して、1質量%以上4質量%以下である、第1または第2の態様の光導波路用樹脂組成物である。
 本発明の第4の態様に係る光導波路用樹脂組成物は、硬硬化触媒(b1)と硬化触媒(b2)との含有比が、硬化触媒(b1)1質量部に対して、硬化触媒(b2)0.25質量部以上2質量部以下である、第1~第3のいずれかの態様の光導波路用樹脂組成物である。
 本発明の第5の態様に係る光導波路用樹脂組成物は、エポキシ化合物(A)が、ポリオルガノシロキサン化合物(a1)とは異なるエポキシ化合物(a2)をさらに含有する、第1~第4のいずれかの態様の光導波路用樹脂組成物である。
 本発明の第6の態様に係るドライフィルムは、第1~第5のいずれかの態様の光導波路用樹脂組成物を用いて形成される。
 本発明の第7の態様に係る光導波路は、第1~第5のいずれかの態様の光導波路用樹脂組成物を用いて形成される。
 本発明の第8の態様に係る半導体パッケージ基板は、第7の態様の光導波路を備える。
 以下に、本発明について、実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
 <エポキシ化合物(a1)>
 まず、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン1~3を合成し、エポキシ当量、分子量、および29Si-NMRを測定した。それぞれの測定方法は以下の通りである。
 (エポキシ当量)
 JIS K 7236に基づいてエポキシ当量を測定した。
 (数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw))
 ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、重量平均分子量及び数平均分子量を測定した。GPCの測定に用いた装置及び測定条件は以下の通りである。
装置:GPC
機種:HLC-8220GPC(東ソー製)
カラム:KF-G、KF-401HQ、KF-402HQ、KF-402.5HQ(昭和電工(株)製)
検出器:UV-8420(東ソー製)、254nm
溶離液:THF(0.3mL/分、40℃)
サンプル:10%テトラヒドロフラン溶液(10μインジェクション)検量線:標準ポリスチレン(東ソー製)
 (29Si-NMRの測定方法)
 以下の装置、測定条件、試料の調製方法で測定した。
装置:日本電子株式会社製JNM-ECS400、TUNABLE(10)、Siフリー、AT10プローブ
測定条件:Relaxation Delay/15秒、SCAN回数/1024回、測定モード/非ゲーテッドデカップルパルス法(NNE)、スピン/なし、測定温度/25℃
試料の調製:重クロロホルムにトリス(2,4-ペンタジオナト)クロム(1種のみで用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。)が0.5重量%になるよう添加し、29Si-NMR測定用溶媒を得た。測定対象のエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンを1.5g秤量し、上記29Si-NMR測定用溶媒を2.5ml入れて溶解し、10mmφテフロン(登録商標)製NMR試料管へ入れた。
 <合成例>
 まず、各合成例に使用した原料、触媒、溶媒は以下の通りである:
・ヘキサメチルジシロキサン(NuSil Technology社製、製品名:S-7205)
・1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(NuSil Technology社製)
・メチルシリケートMS51(三菱ケミカル株式会社製)
・1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン(株式会社ダイセル製)
・1-アリル-2,3-エポキシプロパン(株式会社大阪ソーダ製)
・1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン(株式会社ダイセル製)
・テトラヒドロフラン(キシダ化学株式会社製)
・トルエン(株式会社ゴードー製)
・メタノール(キシダ化学株式会社製)
・ヘプタン(キシダ化学株式会社製)
・1N塩酸(キシダ化学株式会社製)
・白金(0)-[1,3-ビス(シクロヘキシル)イミダゾール-2-イリデン][1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン]錯体(ユミコアジャパン株式会社製、製品名:Umicore HS432)
・活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製 精製白鷺)
 <合成例1:エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン1> 
 (エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン1の合成)
 原料として、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン744重量部、ヘキサメチルジシロキサン599重量部、メチルシリケートMS51を500重量部、溶媒として、テトラヒドロフラン1148重量部、触媒および水として、1N塩酸140重量部とメタノール140重量部の混合物を使用し、30℃で加水分解縮合した。ヘプタン500重量部を加え、脱塩水による洗浄で塩酸を除去した後、76~120℃、圧力10~20torrの減圧下で13時間加熱し、ポリオルガノシロキサン前駆体1を804重量部得た。
 上記で得られたポリオルガノシロキサン前駆体1について560重量部をヘプタン531重量部に溶解させた後、白金(0)-[1,3-ビス(シクロヘキシル)イミダゾール-2-イリデン][1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン]錯体10.5重量部を加えて撹拌した。70℃まで加熱した後、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン503重量部を5時間かけて滴下した。さらに活性炭840重量部を加えて2時間撹拌後に濾過する工程を3回繰り返し、70℃、圧力40torrの減圧下で10時間加熱し、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン1を791重量部得た。
 (エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン1の評価結果)
 得られたエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン1の数平均分子量は1300、重量平均分子量は2500、エポキシ当量は325g/当量であり、全ケイ素に対するM単位、D単位、T単位、Q単位はそれぞれ順に65mol%(a=0.65)、2mol%(b=0.02)、0mol%(c=0)、33mol%(d=0.33)であった。このエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン1は、環状シロキサン構造として前記式(3)(式中、Rはメチル基)で表される脂環式エポキシ基を有し、かつポリシロキサン骨格中に分岐構造を含むポリオルガノシロキサンである。
 <合成例2:エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン2>
 (エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン2の合成)
 原料として、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン744重量部、ヘキサメチルジシロキサン599重量部、メチルシリケートMS51を500重量部、溶媒として、テトラヒドロフラン1148重量部、触媒および水として、1N塩酸140重量部とメタノール140重量部の混合物を使用し、30℃で加水分解縮合した。ヘプタン500重量部を加え、脱塩水による洗浄で塩酸を除去した後、76~120℃、圧力10~20torrの減圧下で13時間加熱し、ポリオルガノシロキサン前駆体2を804重量部得た。
 上記で得られたポリオルガノシロキサン前駆体2について560重量部をヘプタン531重量部に溶解させた後、白金(0)-[1,3-ビス(シクロヘキシル)イミダゾール-2-イリデン][1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン]錯体10.5重量部を加えて撹拌した。70℃まで加熱した後、1-アリル-2,3-エポキシプロパン503重量部を5時間かけて滴下した。さらに活性炭840重量部を加えて2時間撹拌後に濾過する工程を3回繰り返し、70℃、圧力40torrの減圧下で10時間加熱し、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン2を791重量部得た。
 (エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン2の評価結果)
 得られたエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン2の数平均分子量は1300、重量平均分子量は2500、エポキシ当量は325g/当量であり、全ケイ素に対するM単位、D単位、T単位、Q単位はそれぞれ順に65mol%(a=0.65)、2mol%(b=0.02)、0mol%(c=0)、33mol%(d=0.33)であった。
 このエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン2は、環状シロキサン構造として下記式(4)で表されるグリシジルエポキシ基を有し、かつポリシロキサン骨格中に分岐構造を含むポリオルガノシロキサンである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 <合成例3:エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン3>
 (エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン3の合成)
 原料として、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン744重量部、ヘキサメチルジシロキサン599重量部、メチルシリケートMS51を500重量部、溶媒として、テトラヒドロフラン1148重量部、触媒および水として、1N塩酸140重量部とメタノール140重量部の混合物を使用し、30℃で加水分解縮合した。ヘプタン500重量部を加え、脱塩水による洗浄で塩酸を除去した後、76~120℃、圧力10~20torrの減圧下で13時間加熱し、ポリオルガノシロキサン前駆体3を804重量部得た。
 上記で得られたポリオルガノシロキサン前駆体3について560重量部をヘプタン531重量部に溶解させた後、白金(0)-[1,3-ビス(シクロヘキシル)イミダゾール-2-イリデン][1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン]錯体10.5重量部を加えて撹拌した。70℃まで加熱した後、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン(株式会社ダイセル製)251重量部、1-アリル-2,3-エポキシプロパン251を5時間かけて滴下した。さらに活性炭840重量部を加えて2時間撹拌後に濾過する工程を3回繰り返し、70℃、圧力40torrの減圧下で10時間加熱し、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン3を791重量部得た。
 (エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン3の評価結果)
 得られたエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン3の数平均分子量は1300、重量平均分子量は2500、エポキシ当量は325g/当量であり、全ケイ素に対するM単位、D単位、T単位、Q単位はそれぞれ順に65mol%(a=0.65)、2mol%(b=0.02)、0mol%(c=0)、33mol%(d=0.33)であった。
 このエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン3は、環状シロキサン構造として前記式(4)で表されるグリシジルエポキシ基と、前記式(3)(式中、Rはメチル基)表される脂環式エポキシ基を有し、かつポリシロキサン骨格中に分岐構造を含むポリオルガノシロキサンである。
 次に、本実施例における樹脂組成物の調製に用いた上記エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン以外の原材料を以下にまとめて示す。
 <エポキシ化合物(a2)>
・「JER(登録商標)YX8040」:水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、三菱ケミカル株式会社製
・「エピコート1006」:ビスフェノールA型エポキシ化合物、三菱ケミカル株式会社製
・「EHPE-3150」:脂環式エポキシ化合物、ダイセル化学工業株式会社製
・「YX7760」:ビスフェノールAF型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製)
・「VG3101」:多官能エポキシ化合物、株式会社プリンテック製(エポキシ基3個)
 <硬化触媒(B)>
 (硬化触媒(b1))
・「CPI-310B」:サンアプロ社製、トリアリールスルホニウム塩タイプの光酸発生剤、アニオン種B(C
・「CPI-210S」:サンアプロ社製のトリアリールスルホニウム塩タイプ光酸発生剤、アニオン種(Rf)PF6-n
 (硬化触媒(b2))
・「CPI-110P」:サンアプロ社製、トリアリールスルホニウム塩タイプの光酸発生剤、アニオン種PF
・「IRGACURE250」:BASF社製、ジアリールヨードニウム塩タイプの光酸発生剤、アニオン種PF
 <酸化防止剤>
・「AO-60」:フェノール系酸化防止剤、株式会社ADEKA製
 (実施例1~13および比較例1~9)
 <光導波路用樹脂組成物の調製>
 下記表1および2に示したような配合組成(質量部)で成分を配合し、MEKとトルエンの混合溶媒が樹脂100質量部に対して、55質量部になるように調整し、50~80℃に加熱しながら混合した。次に、孔径0.5μmのメンブランフィルタで濾過した後、脱泡することによって、実施例1~13および比較例1~9の光導波路用樹脂組成物の樹脂ワニスを調整した。
 <ドライフィルムの形成>
 各実施例および比較例の光導波路用樹脂組成物ワニスを、ヒラノテクシード製のコンマコータヘッドのマルチコーターを用いて東洋紡績製PETフィルム(品番A4100)に塗布、乾燥して所定厚みとし離型フィルムである王子特殊紙製OPP-MA420を熱ラミネートすることで、樹脂層の厚みが7μmの用ドライフィルムを得た。
 <評価方法>
 (耐光性)
 耐光性については、上記樹脂ワニスではなく、実施例及び比較例のエポキシ樹脂成分100質量部に対し、それぞれ硬化触媒(B)を合計で2質量部(固形分)配合して十分に混合した硬化性樹脂組成物を用意した。各実施例および比較例の硬化性樹脂組成物を、フィルムアプリケーターを用いて、2mm厚みのガラス板に厚み50μmとなるよう塗布し、へレウス株式会社製無電極Hバルブを用いて700mW/cmの照度で2000mJ/cmのUV照射を行って塗膜を作製し、この塗膜について以下条件で耐光性試験を行った。
装置:スガ試験機株式会社製メタリングウェザーメーターMV3000
放射照度:0.4kW/m
ブラックパネル温度:63℃
湿度:50%
試験時間:72時間
 そして、耐光性試験後のYI値(ASTM E313)を測定し、YI値が小さいほど耐光性に優れることから、下記基準で評価した。
  1以下:優良
  1超、2以下:良
  2超:不合格
 (硬化性)
 各実施例および各比較例のドライフィルムに紫外線を照射させ、硬化性の評価を行った。紫外線硬化させた後、各フィルムの表面に指で触れ、以下の基準でタックの有無を確認した。
  A:タックを感じない
  B:指への付着はないが、タックを感じた
  C:タックを感じ、かつ、指にフィルムの一部が付着した
 (現像性)
 実施例および各比較例のドライフィルムをシリコンウエハにラミネートし、ステップタブレットを置き、2000mJ相当の超高圧水銀ランプを照射した。その後、150℃30分加熱し、水系フラックス洗浄剤(荒川化学工業(株)製「パインアルファST-100SX」)を用いて現像を行った。現像後、ステップタブレットの何番まで現像可能であるかを観察した。この数値が大きいほど、現像性が良好であることを意味する。
 なお、ステップタブレットはStouffer Transmission Step Wedge PART#T2115を使用した。
 (フィルム性能)
 各実施例および比較例の光導波路用樹脂組成物ワニスを、PETフィルム上に塗布し、130℃で10分間乾燥させたフィルム(樹脂層厚み7μm)に対し、以下の評価を行った。
1.90度折り曲げたときの折り目に樹脂割れが発生していないか
2.カッターでフィルムを切断したときに、端部の割れ目または粉落ちが発生していないか
 そして、上記1および2ともに発生しなかった場合をA、1または2のいずれかが発生していた場合をB、1および2について両方発生していた場合をCとして判定した。
 (光損失)
 まず、各実施例および各比較例のドライフィルムを用いて、光導波路を形成した。実施例1~13及び比較例1~9の光導波路については、それぞれ実施例1~13及び比較例1~9のドライフィルムをコア用ドライフィルムとし、クラッド層用としては実施例1~13及び比較例1~9の光導波路よりも屈折率の小さいドライフィルムをそれぞれ調製・作製し使用した。
 クラッド用ドライフィルムを用い、真空ラミネーター「V-130」で65℃、0.3MPaの条件で酸素プラズマ処理を施した基板にラミネートした。そして超高圧水銀灯で2J/cmの条件で紫外光をクラッド用硬化性フィルムに照射し、さらに離型フィルムを剥した後に140℃で30分間熱処理し、クラッド用ドライフィルムが硬化したアンダークラッドを形成した。
 次に、コア用ドライフィルムを用い、このコア用ドライフィルムをアンダークラッドの表面に、真空ラミネーター「V-130」で上記と同条件でラミネートした。離型フィルムを剥がした後に100℃15分間熱処理し、7μm幅のマスクを載せて超高圧水銀灯で2J/cmの光量で露光し、140℃で13分間熱処理を行なった。次いで、現像液として55℃に調整した水系フラックス洗浄剤(荒川化学工業(株)製「パインアルファST-100SX」)を用いて現像処理することによって、ドライフィルムの未露光部分を溶解除去し、さらに水で仕上げ洗浄してエアブローした後、120℃で15分間乾燥することによって、コアを形成し、評価試験用の光導波路を得た。
 さらに、その上にクラッド用ドライフィルムを、真空ラミネーター「V-130」で80℃、0.3MPaの条件でラミネートした。そして、離型フィルムを剥した後に140℃で20分間熱処理後、超高圧水銀灯で2J/cmの条件で紫外光をクラッド用硬化性フィルムに照射し、140℃で30分間熱処理し、クラッド用ドライフィルムが硬化したオーバークラッドを形成し、評価試験用の光導波路を得た。
 その後、光導波路サンプルを、株式会社ディスコ製のDAC552を用いて0.3mm/秒でコアが露出するように50mm×50mmのサイズに切断した。
 上記で製造した光導波路サンプルを用いて、次の方法で波長1310nmの光損失を測定した。1310nmのLED光源からの光をコア径9μm、NA0.12の光ファイバーを通して、製造した光導波路サンプルの端部にマッチングオイル(屈折率1.505)を介してシリコーンオイルを入射した。さらに、同じマッチングオイルを介してコア径50μm、NA0.21の光ファイバーを通して、光導波路サンプルの反対側をパワーメータに接続して、光回路を挿入した場合のパワー(P1)を測定した。また、光回路の無い状態における、同様の2つの光ファイバーを突き当てて測定したパワー(P0)を測定した。測定された値から、-10log(P1/Po)の計算式で、光損失(1310nm)を算出した。
 (パターニング性)
 上記の通り、7μm幅のマスクを用いてコアを作成した後、コアの形状を共焦点顕微鏡(レーザーテック社製)で観察した。そして、硬化後のコア幅が、±2μm以下であれば合格、±2μmを超えていた場合は不合格と判定した。
 以上の結果を表1および2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 <評価・考察>
 表1および2の結果から、実施例で使用した本発明の光導波路用樹脂組成物は、耐光性、現像性、硬化性に優れていた。また、これら本発明に係る光導波路用樹脂組成物を用いて作製したフィルムにおける性能も良好であり、光損失が小さく、パターニング性にも優れていることが確認できた。
 一方、本発明の規定を満たしていない樹脂組成物を使用した比較例では、少なくともいずれかの評価試験において実施例より劣る結果となった。具体的には、硬化触媒(b2)を使用しなかった比較例1ではパターニング性が劣っており、硬化触媒(b1)を使用しなかった比較例2では十分な耐光性、硬化性、現像性、およびフィルム性能を得ることができなかった。また、ポリオルガノシロキサン化合物(a1)の含有率が低かった比較例3~8およびポリオルガノシロキサン化合物(a1)を使用しなかった比較例9では、耐光性、フィルム性能に劣っており、また光損失も大きくなってしまった。
 この出願は、2023年11月17日に出願された日本国特許出願特願2023-196035を基礎とし、その内容は本願に含まれる。
 本発明を表現するために、前述において具体例や図面等を参照しながら実施形態を通して本発明を適切かつ十分に説明したが、当業者であれば前述の実施形態を変更及び/又は改良することは容易になし得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
 本発明は、光導波路や各種光学デバイス等に関する技術分野において、広範な産業上の利用可能性を有する。
 

Claims (8)

  1.  エポキシ化合物(A)とカチオン硬化触媒(B)とを含有し、
     エポキシ化合物(A)は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン化合物(a1)を含有し、
     ポリオルガノシロキサン化合物(a1)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して、40質量%以上であり、
     カチオン硬化触媒(B)は、共役酸の強度がHSbFの強度以上であるアニオン種を有する硬化触媒(b1)と、共役酸の強度がHSbFの強度よりも低いアニオン種を有する硬化触媒(b2)とを含有する、
     光導波路用樹脂組成物。
  2.  ポリオルガノシロキサン化合物(a1)は、下記式(1)で表される構造を有する、請求項1に記載の光導波路用樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(1)中、R~Rはそれぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20の一価の有機基、下記式(2)で表される基、または、下記式(3)で表される基であり;R~Rのうち少なくとも一つは下記式(2)または下記式(3)で表される基であり;Rは炭素数1~7の一価の有機基であり;a~dはa+b+c=1および0≦d<4を満足する整数である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1~20の二価の有機基である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(3)中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1~20の二価の有機基である。)]
  3.  硬化触媒(B)の含有率は、エポキシ化合物(A)100質量%に対して、1質量%以上4質量%以下である、請求項1に記載の光導波路用樹脂組成物。
  4.  硬化触媒(b1)と硬化触媒(b2)との含有比は、硬化触媒(b1)1質量部に対して、硬化触媒(b2)0.25質量部以上2質量部以下である、請求項1に記載の光導波路用樹脂組成物。
  5.  エポキシ化合物(A)が、ポリオルガノシロキサン化合物(a1)とは異なるエポキシ化合物(a2)をさらに含有する、請求項1に記載の光導波路用樹脂組成物。
  6.  請求項1から5のいずれかに記載の光導波路用樹脂組成物を用いて形成される、ドライフィルム。
  7.  請求項1から5のいずれかに記載の光導波路用樹脂組成物を用いて形成される、光導波路。
  8.  請求項7に記載の光導波路を備える、半導体パッケージ基板。
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