광학재료용 수지 조성물, 광학재료용 수지필름 및 이것을이용한 광도파로 document_id A220623037806

인터넷이나 LAN(Local Area Network)의 보급에 따른 정보용량의 증대에 대응하기 위해서, 간선이나 액세스계와 같은 통신분야 뿐만 아니라, 라우터나 서버장치내의 보드간 혹은 보드내의 단거리 신호전송에도 광신호를 이용하는 광 인터커넥션 기술의 개발이 진척되고 있다. 구체적으로는, 라우터나 서버장치내의 보드간 혹은 보드내의 단거리 신호전송에 광을 이용하기 위해서, 전기배선판에 광전송로를 복합한 광전기 혼재기판의 개발이 이루어져 있다. 이 경우의 광전송로로서는, 광화이버에 비하여, 배선의 자유도가 높고, 또한 고밀도화가 가능한 광도파로를 이용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도, 가공성이나 경제성이 우수한 폴리머 재료를 이용한 광도파로가 유망하다. 폴리머 광도파로는, 상기와 같이 전기배선판과 공존하는 구조가 되기 위해서, 폴리머 광도파로에는, 고투명성(저전파손실)과 함께 고내열성도 요구되지만, 이와 같은 광도파로재로서, 불소화 폴리이미드(예컨대 특허문헌1 및 비특허문헌1 참조), 중수소화 실리콘 수지(예컨대 비특허문헌2 참조)나, 에폭시 수지(예컨대 특허문헌2 및 비특허문헌3 참조)가 제안되어 있다. 그런데, 상기 용도의 광도파로에는, 광수발 광소자와의 결합 톨러런스를 확보하기 위해서, 일반적으로 50㎛각 정도의 코어의 크기가 요구된다. 이것은 코어층의 두께가 50㎛ 정도 필요한 것을 의미하지만, 예컨대 중수소화 실리콘 수지나 불소화 폴리이미드의 도파로재를 이용한 경우, 수지 자체는 300℃ 정도의 고내열성을 갖지만, 도파로재는 일반적으로 저점도의 용제계 때문에, 50㎛ 정도의 두께를 광전기 혼재기판상에서 실현하는 것이 곤란하거나, 또는 실현할 수 있다고 하더라도 막두께 정밀도가 열세해 버리는 것이 과제였다. 또한, 불소화 폴리이미드의 도파로재를 이용한 경우, 수지 자체는 300℃ 정도의 고내열성을 갖고, 또한 파장 850nm에 있어서 0.3dB/㎝의 고투명성을 갖지만, 성막에는 300℃ 이상에서 몇십분으로부터 몇시간의 가열이 필요하기 때문에, 전기배선판상에서의 제막이 곤란했다. 또한, 불소화 폴리이미드에는 감광성이 없기 때문에, 감광ㆍ현상에 의한 광도파로 제작법을 적용할 수 없고, 생산성ㆍ대면적화에 열세했다. 더욱이, 액상의 재료를 기판상에 도포하여 제막하는 방법을 이용해서 광도파로를 제작하기 때문에, 막두께 관리가 번잡하고, 더구나 기판상에 도포한 수지가, 경화전은 액상이기 때문에, 기판상에서 수지가 흘러 버려, 막두께의 균일성을 유지하는 것이 곤란하다는 등, 재료형태가 액상인 것에 기인한 과제가 있었다. 또한, 코어 매립후의 상부 클래드에는, 그 후의 광수발 광소자의 탑재를 고려하여, 평탄성이 요구되지만, 액상의 도파로재를 상부 클래드에 이용한 경우, 코어의 리지 패턴을 추종한 요철이 발생하기 쉬워 평탄성을 실현하는 것은 곤란했다. 에폭시 수지에 있어서도, 상술의 중수소화 실리콘 수지나 불소화 폴리이미드 광도파로재와 동일하게, 액상이기 때문인 과제가 있었다. 즉, 지금까지, 광도파로 형성용의 에폭시 수지로서는, 실온에서 액상의 에폭시 수지, 또는, 고형의 에폭시 수지를 용제에서 희석한 것이 이용되어 왔다. 이들은, 투명성이 우수하고, 200∼280℃ 정도의 내열성을 갖고 있지만, 스핀 코트법 등에 의해, 액상의 재료를 기판상에 도포하여 제막하는 방법을 이용해서 광도파로를 제작하기 때문에, 막두께 관리가 번잡하고, 더구나 기판상에 도포한 에폭시 수지가, 경화전은 액상이기 때문에, 기판상에서 액이 흘러 버려, 막두께의 균일성을 유지하는 것이 곤란하다는 등, 재료형태가 액상인 것에 기인한 과제가 있었다. 더욱이, 에폭시 수지는, 광중합개시제를 첨가함으로써, 감광ㆍ현상법에 의해 코어 패턴의 형성이 가능하고, 또한 0.1dB/㎝로 높은 투명성을 갖는 것이 보고되어 있지만, 에폭시 수지의 내열성은 일반적으로 200∼280℃이며, 상술의 광전기 혼재기판에 적용가능한 것도 있지만, 높은 신뢰성을 얻기 위해서는, 더욱 높은 내열성이 요구되고 있었다. 이상과 같이, 종래의 광도파로 형성용 수지에는, (1) 고투명성, (2) 고내열성, (3) 고정밀도의 두께막 형성이 가능, (4) 생산성의 장점을 겸비한 것은 없었다. 또한, 전자소자간이나 배선기판간의 고속ㆍ고밀도 신호전송에 있어서, 종래의 전기배선에 의한 전송에서는, 신호의 상호간섭이나 감쇠가 장벽으로 되고, 고속ㆍ고밀도화의 한계가 보이기 시작하고 있다. 이것을 타파하기 위해서 전자소자간이나 배선기판간을 광으로 접속하는 기술, 소위 광 인터 커넥션이 검토되고 있다. 광로로서는, 소자나 기판과의 결합의 용이함, 취급의 용이함의 관점으로부터, 유연성을 구비한 플렉시블 광도파로가 적당하다고 생각된다. 플렉시블 광도파로로서, 예컨대 특허문헌3에 기재된 고분자 필름 광도파로가 나타나 있다. 고분자 필름은 실리콘 등의 기판상에 고분자의 용액 등을 스핀 코트, 베이크에 의해 하부 클래드층을 형성한다. 동일한 방법에 의해 코어층을 형성후, Si함유 포토레지스트 등으로 마스크 패턴을 형성하고, 드라이 에칭에 의해 코어 패턴을 형성한 후, 하부 클래드층을 형성한 방법과 동일한 방법에 의해 상부 클래드층을 형성한다. 최후에 기판으로부터 광도파로를 벗기는 것에 의해 필름화한 광도파로를 제작하고 있다. 특히 벗겨지기 쉽게 하기 위해서 기판으로서 열산화한 실리콘 기판을 이용하고, 광도파로 형성 후, 불산에 침지하는 것에 의해 박리하는 방법을 나타내고 있다. 그러나 상술의 필름 광도파로에서는 하부 클래드, 코어, 상부 클래드의 각 층을 스핀 코트, 베이크에 의해 형성하고 있다. 이 방법에서는 각 층의 형성에 시간이 걸리는 동시에, 액상의 재료를 기판상에 도포하여 제막하는 방법을 이용해서 광도파로를 제작하기 때문에, 막두께 관리가 번잡하고, 더구나 기판상에 도포한 수지가, 경화전은 액상이기 때문에, 기판상에서 수지가 흘러 버려, 막두께의 균일성을 유지하기 곤란하다는 등, 재료형태가 액상인 것에 기인한 과제가 있었다. 또한, 실리콘을 기판에 이용하고 있는 것으로부터 10㎝ 이상의 사이즈의 광도파로를 대량으로 제조하기 위해서는 적합하지 않다다. 더욱이, 상기 제조방법에 고진공 프로세스인 드라이 에칭 공정을 갖고 있어, 코어층이 두꺼운 멀티모드 광도파로를 제작하기 위해서는, 상당히 긴 시간 드라이 에칭을 행할 필요가 있다. 특허문헌1 : 일본국특허 제3085666호 공보 특허문헌2 : 일본국특개평 6-228274호 공보 특허문헌3 : 일본국특개평 7-239422호 공보 비특허문헌1 : 일렉트로닉스실장학회지, Vol.7, No.3, pp.213∼218, 2004년 비특허문헌2 : IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol.16, pp.1049∼1055, 1998 비특허문헌3 : 광학, 31권 2호, pp.81∼83, 2002년