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KR20050109628A - 광 도파로, 광전기 혼재 기판 및 이 광전기 혼재 기판의제조 방법 - Google Patents

광 도파로, 광전기 혼재 기판 및 이 광전기 혼재 기판의제조 방법 Download PDF

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KR20050109628A
KR20050109628A KR1020057019895A KR20057019895A KR20050109628A KR 20050109628 A KR20050109628 A KR 20050109628A KR 1020057019895 A KR1020057019895 A KR 1020057019895A KR 20057019895 A KR20057019895 A KR 20057019895A KR 20050109628 A KR20050109628 A KR 20050109628A
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solder resist
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겐 이또가와
히데아끼 고지마
나오끼 요네다
노부히또 이또
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다이요 잉키 세이조 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기재 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지는 광 도파로에 있어서, 상기 클래드부가 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 제공한다.

Description

광 도파로, 광전기 혼재 기판 및 이 광전기 혼재 기판의 제조 방법 {OPTICAL WAVEGUIDE, OPTOELECTRIC HYBRID SUBSTRATE, AND OPTOELECTRIC HYBRID SUBSTRATE PRODUCING METHOD}
본 발명은 광 도파로 및 이 광도파로를 구비한 광전기 혼재 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이고, 상세하게는 통신 파장 약 0.85 ㎛에서 멀티 모드로 이용할 수 있는 도파로로서 특히 유용한 광 도파로에 관한 것이다.
저 손실 광섬유의 개발에 의한 광통신 시스템의 실용화에 따라서, 다양한 광통신용 부품의 개발이 요구됨과 동시에, 이들 광 부품을 고밀도로 실장하는 광 배선 기술, 특히 광 도파로 기술의 확립이 요구되고 있다. 일반적으로 광 도파로에는, (i) 코어와 클래드의 굴절률 차를 제어할 수 있고, (ii) 제조가 용이하며, (iii) 적은 광 손실 등의 조건이 요구된다.
지금까지 폴리스티렌과 같은 투명성이 우수한 고분자를 코어로 하고, 그 코어 재료보다 굴절률이 낮은 고분자를 클래드 재료로 한 코어 클래드 구조로 이루어지는 광 도파로가 제조되고 (예를 들면, 일본 특허 공개 (평)3-188402호 공보 참조.), 이에 대하여 내열성이 높은 투명성 고분자인 폴리이미드를 이용함으로써, 저 손실이면서 또한 내열성이 우수한 광 도파로나 (예를 들면, 일본 특허 공개 (평)4-9807호 공보 참조.), 또한 클래드 재료에 불화 폴리이미드를 이용함으로써, 코어 클래드 사이의 굴절률 차가 큰 광 도파로가 실현되었다 (예를 들면, 일본 특허 공개 제2002-202421호 공보 참조.).
그러나, 이들 방법은 클래드층의 표면에 코어 구조를 형성하는데 있어서, 한장마다 포토레지스트의 패턴을 통해 반응성 이온 에칭 등에 의한 요철 가공이 필요하여 공정이 번잡하였다. 또한, 반응성 이온 에칭은 웨이퍼 크기로 처리되어 큰 크기로 형성할 수 없고, 또한 에칭 속도도 느리기 때문에 양산성이나 저가격화의 관점에서 문제가 있었다. 또한, 불화 폴리이미드에 함유되는 불소는 환경 부하가 되어 폐기가 곤란하다는 문제점도 가지고 있었다.
한편, 중합체 도파로를 대기 중에서 간단한 방법으로 제조하는 방법으로서, 광표백(photobleaching)용 중합체 막을 그보다 저굴절률인 중합체 막이 형성된 기판 상에 형성하고, 이어서 원하는 코어 패턴이 묘화(lithography)된 포토마스크를 광표백용 중합체 막 상에 배치하여 자외선을 조사하고, 자외선 광이 조사된 광표백용 중합체 막의 굴절률을 저하시켜 측면 클래드로 하고, 자외선 광이 조사되지 않은 영역은 굴절률의 저하가 없는 코어층으로 하여, 광표백용 중합체 막을 덮도록 저굴절률의 클래드용 중합체 막을 형성함으로써 중합체 도파로를 실현하는 방법이 개시되어 있다 (예를 들면, 일본 특허 공개 제2002-182052호 공보 참조.).
그러나, 상기 기술에 있어서는, 코어 및 클래드부의 굴절률을 광반응의 정도에 의해 제어하고 있기 때문에, 굴절률이 불안정하여 그의 제어가 용이하지 않고, 목적으로 하는 코어 클래드 사이의 굴절률 차를 안정적으로 확보하는 것이 곤란하였다.
또한, 저 손실이며 높은 굴절률 차의 중합체 도파로의 제조에 있어서, 중합체 재료로서 폴리실란 화합물을 이용하고, 상기 폴리실란 화합물을 포함하는 막을 350 ℃ 이상의 온도에서 열 처리하는 기술이 개시되어 있다 (예를 들면, 일본 특허 공개 2003-35834호 공보, 일본 특허 공개 제2003-57478호 공보 참조.). 상기 기술은 폴리실란 화합물의 막을 350 ℃ 이상의 온도에서 열처리함으로써, 무기화를 진행시켜 저 손실이면서 높은 비굴절률 차를 얻고자 하는 것이지만, 여기서 적용할 수 있는 기판은 적어도 350 ℃의 온도에 견디는 재질의 것을 이용할 필요가 있어, 세라믹 기판이나 Si, GaAs와 같은 반도체 기판, 폴리이미드 등의 내열성 플라스틱 기판 등으로 한정된다는 문제점을 가지고 있었다. 또한, 에너지 절약의 관점에서도 바람직하지 않다.
또한, 통신 시스템 이외에도, IT의 보급에 따라서 컴퓨터, 서버 등의 보다 빠른 신호 처리를 행하는 고속 신호 처리 기술의 개발이 요구되고 있다. 신호의 전파 속도에서 유리한 도파로 기술을 응용한 고속 신호 처리를 행하는 단말 기기에서는, 신호 처리를 행하는 IC가 전기 신호로 작동한다. 또한, 전기에서 광으로 또는 광에서 전기로의 전기로 작동하는 변환기를 필요로 하기 때문에, 광 회로 이외에 전기 회로가 동일 기판 상에 형성된 광전기 혼재 기판의 연구도 진행되고 있고, 구체적으로는 솔더 레지스트층이 형성된 전기 배선 기판 상에 접착제를 이용하여 도파로 필름을 접착한 광전기 혼재 기판이 실현되어 있다 (예를 들면, 일본 특허 공개 2002-236229호 공보 참조). 그러나, 접착시의 위치 어긋남에 의한 광 결합 손실이 발생하기 쉽다는 문제점 이외에, 부자재로서 접착제를 이용하는 도파로부 이외에는 솔더 레지스트를 요구하기 때문에, 양산성, 가격절감 면에서 문제를 가지고 있었다.
도 1은 본 발명의 인쇄 배선판의 한 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 광전기 혼재 기판의 제조 공정의 한 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광전기 혼재 기판의 제조 공정의 다른 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명은 코어부와 클래드부를 갖는 광 도파로에 있어서, 상기 클래드부를 구성하는 재료로서 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물 (이하, 「본 발명의 솔더 레지스트 조성물」이라고도 함)을 이용한 것을 특징으로 하는 것이며, 코어 클래드 사이에 높은 굴절률 차를 안정적으로 제공할 수 있기 때문에, 특히 0.85 ㎛ 부근의 통신 파장을 이용하여 멀티 모드로 이용할 수 있는 광 도파로로서 특히 유용하다.
멀티 모드 도파로에서는 코어의 폭이 넓어질수록, 또한 코어와 클래드 사이의 굴절률의 차가 커질수록 모드수가 많아져 빛의 전파가 향상된다. 굴절률의 차는 하기 식에 의해 구해지는 것이 일반적이고, 멀티 모드 도파로에서는 상기 굴절률 차가 바람직하게는 0.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 1.0 ％ 이상이다. 후술하는 실시예를 보면 명백한 바와 같이, 본 발명에 따르면 2 ％를 초과하는 굴절률 차를 갖는 광 도파로를 안정적으로 제공하는 것이 가능하다.
굴절률 차=(n1-n0)/n1 × 100(％)
(식 중, n1은 코어의 굴절률, n0은 클래드의 굴절률을 나타냄)
코어의 치수는 코어와 클래드의 굴절률 차와 원하는 모드수에 의해 변화하지만, 본 발명의 광 도파로를 0.85 ㎛ 부근의 통신 파장을 이용하여 멀티 모드로 이용하는 경우에는 20 내지 80 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.
다음에 코어 및 클래드에 대한 굴절률의 조정에 대하여 설명한다.
코어 및 클래드 조성물의 굴절률을 조정하여 코어와 클래드의 굴절률 차를 얻는다. 조성물의 굴절률은 반응계를 변화시켜 결합 세그먼트의 분극으로부터 조정하는 방법 이외에, 화합물의 구조를 변화시켜 분자의 굴절률로부터 조정하는 것도 가능하고, 본 발명에서는 어느 수법을 이용하여 조정하여도 좋다.
클래드부를 구성하는 본 발명의 솔더 레지스트 조성물이 필수 성분으로 할 수 있는 카르복실기를 갖는 화합물, (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물, 환상 (티오)에테르기 함유 화합물 및 광중합 개시제를 함유하는 계에서는, 각 반응기의 양을 조정하는 수법보다 각 반응기를 갖는 화합물의 모(母) 골격이나 배합 비율을 변화시켜 조정하는 수법에 의한 굴절률의 조정이 용이하며 유효성이 높다.
유기 화합물의 굴절률을 높이기 위해서는, 분자 굴절을 크게 하거나 분자량을 작게 하는 것이 효과적이고, 구체적으로는 벤젠환 등의 공액 구조, 황, -COO-, -COOH, SO2, CS, 불소 이외의 할로겐의 도입이 효과적이다. 그러나, 브롬, 염소의 도입은 환경 부하 때문에 바람직하지 않다.
유기 화합물의 굴절률을 낮추기 위해서는, 분자 굴절을 작게 하거나 분자량을 크게 하는 것이 효과적이고, 구체적으로는 탄소수 3 내지 6개의 지방환, -OH, -O-, -C=C-, NH2, 불소를 도입하는 것이 효과적이지만, 불소 함유 중합체는 폐기 처리에 문제가 있고, 아울러 재료비의 비용도 상승하므로 불소의 도입은 그다지 바람직하지 않다.
클래드 조성물(본 발명의 솔더 레지스트 조성물) 및 코어 조성물에 대하여 이하에 구체적으로 설명한다.
<클래드 조성물>
<<카르복실기 함유 화합물>>
카르복실기 함유 화합물 (A)로서는 분자 중에 1개 이상의 카르복실기를 갖는 화합물이며, 카르복실기만 함유하는 카르복실기 함유 화합물, 또한 그 자체에 감광성의 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 카르복실기 함유 감광성 수지가 모두 사용 가능하고, 특정한 것으로 한정되지 않지만, 특히 이하에 열거하는 것과 같은 수지 (올리고머 및 중합체 중 어느 것일 수도 있음)를 바람직하게 사용할 수 있다.
(1) (a) 불포화 카르복실산과 (b) 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합에 의해서 얻어지는 카르복실기 함유 수지,
(2) (a) 불포화 카르복실산과 (b) 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합체에 에틸렌성 불포화기(b')를 부속기로서 부가시켜 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지,
(3) (c) 1 분자 중에 에폭시기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물과 (b) 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합체에 (d) 불포화 모노카르복실산을 반응시키고, 생성된 2급 수산기에 (e) 포화 또는 불포화 다염기산 무수물을 반응시켜 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지,
(4) (f) 불포화 이중 결합을 갖는 산 무수물과 (b) 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합체에 (g) 1 분자 중에 수산기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지,
(5) (h) 다관능 에폭시 화합물과 (d) 불포화 모노카르복실산을 반응시키고, 생성된 수산기에 (e) 포화 또는 불포화 다염기산 무수물을 반응시켜 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지,
(6) (i) 수산기 함유 중합체에 (e) 포화 또는 불포화 다염기산 무수물을 반응시킨 후, 생성된 카르복실산에 (c) 1 분자 중에 에폭시기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 수산기 및 카르복실기 함유 감광성 수지,
(7) (h) 다관능 에폭시 화합물과, (d) 불포화 모노카르복실산과, (j) 1 분자 중에 1개 이상의 알코올성 수산기와, 에폭시기와 반응하는 알코올성 수산기 이외의 1개의 반응성 기를 갖는 화합물의 반응 생성물에 (e) 포화 또는 불포화 다염기산 무수물을 반응시켜 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지, 및
(8) (k) 1 분자 중에 2개 이상의 옥세탄환을 갖는 다관능 옥세탄 화합물에 (d) 불포화 모노카르복실산을 반응시키고, 얻어진 변성 옥세탄 수지 중의 1급 수산기에 대하여 (e) 포화 또는 불포화 다염기산 무수물을 반응시켜 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 1 분자 중에 감광성의 불포화 이중 결합을 2개 이상 갖는 카르복실기 함유 감광성 수지, 특히 상기 (5)의 카르복실기 함유 감광성 수지가 바람직하다.
상기와 같은 카르복실기 함유 화합물 (A)는 골격ㆍ중합체의 측쇄에 다수의 유리 카르복실기를 갖기 때문에, 묽은 알칼리 수용액에 의한 현상이 가능해진다.
또한, 상기 카르복실기 함유 화합물 (A)의 산가는 통상 45 내지 200 mg KOH/g의 범위에 있는 것이 바람직하다. 카르복실기 함유 화합물의 산가가 45 mg KOH/g 미만이면 알칼리 현상이 곤란해지고, 한편 200 mg KOH/g을 초과하면 현상액에 의한 노광부의 용해가 진행되기 때문에 필요 이상으로 라인이 가늘어지거나, 경우에 따라서는 노광부와 미노광부가 구별없이 현상액으로 용해 박리되어, 정상적인 레지스트 패턴의 묘화가 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다.
상기 (1)의 카르복실기 함유 수지는 (a) 불포화 카르복실산과 (b) 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합에 의해서 얻어지는 것이며, 카르복실기를 함유하기 때문에 알칼리 수용액에 대하여 가용성이다.
상기 불포화 카르복실산 (a)의 구체적인 예로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산, 또는 이들의 산 무수물, 또한 무수 말레산, 무수 이타콘산, 무수 피로멜리트산 등의 산 무수물과 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메트)아크릴레이트류 등의 수산기를 갖는 불포화 화합물의 반응 생성물, 또한 이들 불포화 카르복실산에 ε-카프로락톤을 부가하여 제조할 수 있는 ω-카르복시-폴리카프로락톤 모노(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도 아크릴산 및(또는) 메타크릴산이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서 (메트)아크릴레이트란 아크릴레이트와 메타크릴레이트를 총칭하는 용어이고, 다른 유사한 표현에 대해서도 동일하다.
상기 불포화 이중 결합을 갖는 화합물 (b)의 구체예로서는, 스티렌, 클로로스티렌, α-메틸스티렌; 치환기로서 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, 아밀, 2-에틸헥실, 옥틸, 카프릴, 노닐, 도데실, 헥사데실, 옥타데실, 시클로헥실, 이소보르닐, 메톡시에틸, 부톡시에틸, 2-히드록시에틸, 2-히드록시프로필, 3-클로로-2-히드록시프로필 등을 갖는 (메트)아크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜의 모노(메트)아크릴레이트 또는 폴리프로필렌글리콜의 모노(메트)아크릴레이트; 아세트산비닐, 부티르산비닐, 벤조산비닐; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, N-메톡시메틸아크릴아미드, N-에톡시메틸아크릴아미드, N-부톡시메틸아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 비닐에테르류 또는 이소부틸렌 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 화합물 중에서도, 바람직하게는 스티렌, α-메틸스티렌, 저급 알킬(메트)아크릴레이트, 이소부틸렌이 사용된다.
상기 (2)의 카르복실기 함유 감광성 수지는 상기 불포화 카르복실산 (a)와 상기 불포화 이중 결합을 갖는 화합물 (b)의 공중합체의 카르복실기의 일부에, 에틸렌성 불포화기 (b')를 부속기로서 부가시켜, 감광성의 에틸렌성 불포화기 (b')를 측쇄에 도입한 수지이다. 공중합체의 카르복실기의 일부는 미반응 상태로 잔존하기 때문에, 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지는 알칼리 수용액에 대하여 가용성이다. 그 때문에, 이러한 수지를 함유하는 감광성 수지 조성물로부터 형성된 피막은 선택적 노광 후에 알칼리 수용액에 의해 안정한 현상이 가능해진다.
상기 부속기로서 부가하는 에틸렌성 불포화기 (b')로서는, 비닐기, 알릴기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 등이 있다. 이러한 에틸렌성 불포화기를 상기 공중합체에 부가시키는 방법은 공중합체의 카르복실기에 에폭시기를 갖는 에틸렌성 불포화 화합물이나 (메트)아크릴산 클로라이드를 부가 반응시키는 방법 등이 있다.
여기서 말하는 에폭시기를 갖는 에틸렌성 불포화 화합물이나 (메트)아크릴산 클로라이드로서는, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 알릴글리시딜에테르, β-메틸글리시딜(메트)아크릴레이트, 크로톤산 글리시딜에테르, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메트)아크릴레이트나, (메트)아크릴산 클로라이드, 크로톤산 클로라이드 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 글리시딜(메트)아크릴레이트가 바람직하다.
상기 (3)의 카르복실기 함유 감광성 수지는 (c) 1 분자 중에 에폭시기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물과 상기 불포화 이중 결합을 갖는 화합물 (b)의 공중합체의 에폭시기에 충분한 광 경화 심도가 얻어지는 정도까지 광경화성을 향상시키는 비율로, (d) 불포화 모노카르복실산의 카르복실기를 반응시켜 상기 불포화 모노카르복실산의 불포화 이중 결합을 측쇄에 도입함과 동시에, 상기 부가 반응으로 생성된 2급 수산기에 (e) 포화 또는 불포화 다염기산 무수물을 부가 반응시켜 측쇄에 카르복실기를 도입한 수지이다.
상기 1 분자 중에 에폭시기와 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물 (c)의 구체예로서는, 글리시딜(메트)아크릴레이트, β-메틸글리시딜(메트)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 불포화 모노카르복실산 (d)의 구체예로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 신남산, α-시아노신남산, ω-카르복시-폴리카프로락톤 모노(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
한편, 포화 또는 불포화 다염기산 무수물 (e)의 구체예로서는, 무수 숙신산, 무수 말레산, 무수 프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산, 무수 이타콘산, 메틸엔도메틸렌 테트라히드로무수프탈산, 무수 트리멜리트산, 무수 피로멜리트산 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 (4)의 카르복실기 함유 감광성 수지는 (f) 불포화 이중 결합을 갖는 산 무수물과 상기 불포화 이중 결합을 갖는 화합물 (b)의 공중합체의 산 무수물기에 (g) 1 분자 중에 수산기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 수산기를 반응시켜 하프에스테르로 하여, 상기 화합물 (g)의 불포화 이중 결합을 측쇄에 도입한 수지이다.
상기 불포화 이중 결합을 갖는 산 무수물 (f)의 구체적인 예로서는, 무수 말레산, 무수 이타콘산, 또한 무수 피로멜리트산과 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메트)아크릴레이트류 등의 수산기를 갖는 불포화 화합물의 부분 반응 생성물 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 중합체를 안정적으로 합성할 수 있는 무수 말레산이 바람직하다.
상기 1 분자 중에 수산기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물 (g)의 구체예로서는, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메트)아크릴레이트류; 락톤 변성 히드록시에틸(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기한 바와 같은 카르복실기 함유 감광성 수지 (2) 내지 (4)는 광경화성이 우수함과 동시에, 조성물의 지촉(指觸) 건조성에 기여한다.
상기 (5)의 카르복실기 함유 감광성 수지는 (h) 다관능 에폭시 화합물의 에폭시기에 상기 불포화 모노카르복실산 (d)의 카르복실기를 반응시켜 에폭시 아크릴레이트를 생성시킴과 동시에, 상기 부가 반응으로 생성된 2급 수산기에 상기 포화 또는 불포화 다염기산 무수물 (e)를 부가 반응시켜, 측쇄에 카르복실기를 도입한 수지이다.
상기 다관능 에폭시 화합물 (h)로서는, 모든 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 대표적인 예로서는, 비스페놀 A형, 수소 첨가 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 페놀 노볼락형, 크레졸 노볼락형, 비스페놀 A의 노볼락형, 비페놀형, 비크실레놀형, N-글리시딜형 등의 공지 관용의 에폭시 화합물이나 시판품으로서 바람직한 것으로서는 다이셀사 제조 EHPE-3150 등을 들 수 있다. 또한, 고형의 비스페놀형 에폭시 수지의 수산기에 에피클로로히드린 등의 에피할로히드린을 반응시켜, 다관능화한 다관능 비스페놀형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 특히 에폭시기가 많고 고형인 페놀 노볼락형, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지나 다관능 비스페놀형 에폭시 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 다관능 에폭시 화합물 (h)는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 다관능 에폭시 화합물 (h)와 불포화 모노카르복실산 (d)의 반응은 에폭시기의 당량수/카르복실기의 당량수가 0.8 내지 1.2, 바람직하게는 0.9 내지 1.05인 비율로 행하는 것이 바람직하다. 에폭시기의 당량수/카르복실기의 당량수가 0.8 미만이면, 불포화 모노카르복실산 (d)가 남기 때문에 악취의 문제가 있고, 한편 상기 당량수가 1.2를 초과하는 경우, 에폭시기가 많이 남기 때문에 포화 또는 불포화 다염기산 무수물(e)를 반응시키는 단계에서 겔화되기 쉬우므로 바람직하지 않다. 또한, 생성된 2급 수산기에 대한 포화 또는 불포화 다염기산 무수물 (e)의 반응 비율은 최종적으로 얻어지는 수지의 산가가 바람직하게는 45 내지 160 mg KOH /g의 범위 이내가 되도록 조정한다. 일반적으로는, 다관능 에폭시 화합물 (h)와 불포화 모노카르복실산 (d)의 반응으로 생성되는 수산기 1 당량에 대하여 산 무수물기가 0.3 내지 0.9 당량, 바람직하게는 0.5 내지 0.7 당량이다.
상기 (6)의 수산기 및 카르복실기 함유 화합물은 (i) 수산기 함유 중합체에 상기 포화 또는 불포화 다염기산 무수물 (e)를 반응시키고, 생성된 카르복실산의 일부에 1 분자 중에 에폭시기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물 (c)를 반응시켜 감광기를 도입한 수지이다. 수산기 함유 중합체 (i)로서는 폴리비닐아세탈이나 셀룰로오스 등이 이용되고, 포화 또는 불포화 다염기산 무수물 (e)의 반응량을 조정함으로써, 조성물의 희석제에 물을 사용할 수 있고, 현상액은 묽은 알칼리 수용액 이외에 물을 사용하는 것이 가능하다.
상기 (7)의 카르복실기 함유 감광성 수지의 합성 반응은 상기 다관능 에폭시 화합물 (h)에 상기 불포화 모노카르복실산 (d) (또는 1 분자 중에 1개 이상의 알코올성 수산기와, 에폭시기와 반응하는 알코올성 수산기 이외의 1개의 반응성 기를 갖는 화합물 (j))를 반응시키고, 계속해서 1 분자 중에 1개 이상의 알코올성 수산기와, 에폭시기와 반응하는 알코올성 수산기 이외의 1개의 반응성 기를 갖는 화합물 (j) (또는 불포화 모노카르복실산 (d))를 반응시키고, 또한 포화 또는 불포화 다염기산 무수물 (e)를 반응시키는 제1 방법과 다관능 에폭시 화합물 (g)와 불포화 모노카르복실산 (h)와 1 분자 중에 1개 이상의 알코올성 수산기와, 에폭시기와 반응하는 알코올성 수산기 이외의 1개의 반응성 기를 갖는 화합물 (j)를 동시에 반응시키고, 또한 포화 또는 불포화 다염기산 무수물 (e)를 반응시키는 제2 방법이 있다. 어느 방법도 좋지만, 제2 방법이 바람직하다.
상기 1 분자 중에 1개 이상의 수산기와, 에폭시기와 반응하는 알코올성 수산기 이외의 1개의 반응성 기 (예를 들면, 카르복실기, 페놀성 수산기, 2급 아미노기 등)를 갖는 화합물 (j)의 구체예로서는, 예를 들면 글리콜산, 디메틸올프로피온산, 디메틸올아세트산, 디메틸올부티르산, 디메틸올발레르산, 디메틸올카프로산 등의 히드록시모노카르복실산; (비스)히드록시메틸페놀, (비스)히드록시메틸크레졸, p-히드록시페닐-2-메탄올, p-히드록시페닐-3-프로판올, p-히드록시페네틸알코올 등의 알코올성 수산기 함유 페놀류; 디에탄올아민, 디이소프로판올아민 등의 디알칸올 아민류 등을 들 수 있다.
상기 (8)의 카르복실기 함유 감광성 수지는 상기 (5)의 카르복실기 함유 감광성 수지의 출발 원료인 다관능 에폭시 수지 (h) 대신에, (k) 다관능 옥세탄 화합물을 이용한 수지이다.
즉, 다관능 옥세탄 화합물 (k)에 불포화 모노카르복실산 (d)를 반응시키고, 생성된 주로 1급 수산기에 대하여 포화 또는 불포화 다염기산 무수물 (d)를 더 반응시킨 카르복실기 함유 감광성 수지이다. 이와 같이 1급 수산기와 산 무수물의 결합 부위는 열적으로 절단되기 어렵고, 열안정성이 우수한 수지로 된 것이어서 이 카르복실기 함유 감광성 수지를 이용함으로써 내열성, 열안정성이 우수한 알칼리 현상형의 광경화성ㆍ열 경화성 수지 조성물을 제조할 수 있다.
<<(메트)아크릴로일기 함유 화합물>>
(메트)아크릴로일기 함유 화합물로서는, 단관능 (메트)아크릴레이트류 및(또는) 다관능 (메트)아크릴레이트류 등의 공지된 반응성 희석제가 사용 가능하다. 구체적인 예로서는, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 트리데실(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메트)아크릴레이트, 이소보로닐(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 글리세린 디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라 (메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 및 이염기산 무수물과 1 분자 중에 적어도 1개 이상의 불포화기를 갖는 알코올의 반응물을 들 수 있다.
이들 (메트)아크릴로일기 함유 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용되고, 그의 배합량은 상기 카르복실기 함유 화합물 100 질량부에 대하여 100 질량부 이하, 보다 바람직하게는 10 내지 70 질량부의 비율이다. 상기 (메트)아크릴로일기 함유 화합물의 배합량이 100 질량부를 초과한 경우, 접촉 노광에 필요한 지촉 건조성을 얻기 어려워지고, 또한 내열성 등의 도막 특성이 저하되기때문에 바람직하지 않다.
<<환상 (티오)에테르기 함유 화합물>>
환상 (티오)에테르기 함유 화합물로서는, 상기 카르복실기 함유 화합물과 개환 부가 중합하는 옥시란환, 옥세탄환, 티이란환 등을 갖는 화합물을 들 수 있다.
또한, 본 명세서 내에 있어서, 환상 (티오)에테르기 함유 화합물이란 환상 에테르기 함유 화합물, 환상 티오에테르기 함유 및 이들의 혼합물을 총칭하는 용어이다.
옥시란환을 갖는 화합물로서는, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지 등의 폴리페놀류, 테레프탈산 등의 폴리카르복실산류, 디아미노디페닐메탄 등의 폴리아민류 등의 활성 수소 함유 화합물과 에피클로로히드린 및(또는) 메틸에피클로로히드린을 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르류, 글리시딜에스테르류, 글리시딜아민류를 들 수 있다. 또한, 폴리부타디엔 등의 올레핀 화합물이나 시클로헥센 유도체 등의 환상 올레핀 화합물에 과아세트산 등을 반응시켜 얻어지는 고무 에폭시 화합물이나 지환식 에폭시 화합물 등을 들 수 있다.
옥세탄환을 갖는 화합물로서는, 옥세탄 알코올류와, 테레프탈산 등의 폴리카르복실산류, 또는 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지 등의 폴리페놀류의 에스테르화물을 들 수 있다.
티이란환을 갖는 화합물로서는, β-에피티오프로필머캅탄 등의 티이란환을 갖는 화합물과 다관능 티오시아네이트 화합물의 반응물 등을 들 수 있다.
이들 환상 (티오)에테르기 함유 화합물은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 이용되고, 그의 배합량은 상기 카르복실기 함유 화합물의 카르복실기 1 당량에 대하여 바람직하게는 0.5 내지 4.0 당량, 보다 바람직하게는 1.2 내지 1.6 당량이다.
<<광중합 개시제>>
상기 광중합 개시제로서는, 벤조페논계, 아세토페논계, 벤조인 에테르, 벤질케탈, 모노아크릴포스핀옥시드, 퍼에스테르, 티타노센계 등의 라디칼 광중합 개시제이다. 예를 들면, 다른 광중합 개시제의 구체예로서는, 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르 등의 벤조인과 벤조인 알킬에테르류; 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 1,1-디클로로아세토페논 등의 아세토페논류; 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논-1 등의 아미노아세토페논류; 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-터셔리부틸안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논 등의 안트라퀴논류; 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 티오크산톤류; 아세토페논디메틸케탈, 벤질디메틸케탈 등의 케탈류; 벤조페논 등의 벤조페논류; 또는 크산톤류; (2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-펜틸포스핀옥시드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥시드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 에틸-2,4,6-트리메틸벤조일페닐포스피네이트 등의 포스핀옥시드; 각종 퍼옥시드류 등을 들 수 있고, 이들 공지 관용의 광중합 개시제를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 광중합 개시제의 배합 비율은 상기 카르복실기 함유 화합물 100 질량부당 0.1 내지 20 질량부의 범위가 바람직하다.
임의 성분
(증감제 등)
상기와 같은 광중합 개시제와 함께, N,N-디메틸아미노벤조산 에틸에스테르, N,N-디메틸아미노벤조산 이소아밀에스테르, 펜틸-4-디메틸아미노벤조에이트, 트리에틸아민, 트리에탄올아민 등의 3급 아민류와 같은 광증감제를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 가시 영역에서 라디칼 중합을 개시하는 시바ㆍ스페셜티ㆍ케미칼즈사 제조 이루가큐어 784 등의 티타노센계 광중합 개시제, 로이코 염료 등을 경화 보조제로서 조합하여 사용할 수 있다.
단, 1 ㎛ 이상의 입자가 클래드 조성물 중에 존재하면, 코어 구조의 불균일성에 기인하는 산란 손실이 현저하게 발생하기 때문에, 1 ㎛ 이상의 입자는 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 솔더 레지스트 조성물에는 또한 응력 완화, 헐레이션 방지, 밀착성 부여, 도포성 등의 특성을 향상시킬 목적으로, 예를 들면 엘라스토머, 염료, 밀착성 부여제, 소포제, 레벨링제, 용제, 칙소트로피 조정제, 유기 나노 입자, 무기 나노 입자, 중합 금지제, 산화 방지제, 계면활성제, 고분자 분산제, 상용화제, 열경화제, 열경화 촉매 등의 또다른 임의 성분을 배합할 수도 있다.
또한, 굴절률의 조정을 목적으로 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 정도로 카르복실기, (메트)아크릴로일기 및 환상 (티오)에테르기를 갖지 않는 유기 화합물을 배합할 수도 있다.
또한, 본 발명의 솔더 레지스트 조성물은 상기 카르복실기 함유 화합물, (메트)아크릴로일기 함유 화합물, 환상 (티오)에테르기 함유 화합물 및 광중합 개시제를 필수 성분으로서 함유할 수 있지만, 카르복실기 및 (메트)아크릴로일기 둘 다를 함유하는 화합물, 및(또는) 환상 (티오)에테르기 및 (메트)아크릴로일기 둘 다를 함유하는 화합물을 함유하는 것일 수도 있다.
<코어 조성물>
코어가 되는 조성물은 그의 굴절률이 클래드부의 굴절률보다 낮은 것을 만족시키면, 열가소성 수지 조성물, 열 경화성 수지 조성물, 광경화성 수지 조성물, 광경화성ㆍ열 경화성 수지 조성물, 현상성 수지 조성물 중 어느 것도 좋지만, 프리즘 커플러로 측정한 굴절률에 있어서 0.5 ％ 이상 낮은 것을 만족시키는 조성물을 이용하는 것이 바람직하다.
열가소성 수지로서는, 예를 들면 폴리카르보네이트 수지, 폴리티오카르보네이트 수지, 폴리디티오카르보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리티오에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 폴리술피드 수지, 폴리디술피드 수지, 폴리술폰 수지, 폴리술폭시드 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리케톤 수지, 폴리우레아 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리실란 수지, 폴리실록산 수지, 아크릴 유도체 수지, 비닐 유도체 수지, 벤조시클로부텐을 포함하는 수지, 트리시클로데칸, 시클로헥사디엔계 수지, 노르보르넨계 수지, 폴리올레핀계 수지, 불소 함유 수지를 들 수 있다.
열 경화성 수지 조성물로서는, 예를 들면 에폭시와 페놀류, 티오페놀류, 카르복실산류, 아민류, 활성 에스테르류의 반응계를 포함하는 수지 조성물; 옥세탄과 페놀류, 티오페놀류, 카르복실산류, 아민류, 활성 에스테르류와의 반응계를 포함하는 수지 조성물; 티이란과 페놀류, 티오페놀류, 카르복실산류, 아민류, 활성 에스테르류의 반응계 및 티에탄과 페놀류, 티오페놀류, 카르복실산류, 아민류, 활성 에스테르류의 반응계를 포함하는 수지 조성물을 들 수 있다.
광경화성 수지 조성물은, 예를 들면 (메트)아크릴레이트류의 라디칼 중합성 조성물, 에폭시류, 비닐에테르류, 옥세탄류, 스피로오르토에스테르류, 티이란류, 티에탄류의 양이온 중합성 조성물을 들 수 있다.
광경화성ㆍ열 경화성 수지 조성물은 상술한 광경화성 조성물과 열 경화성 조성물을 병용한 계를 들 수 있다.
현상성 수지 조성물은 활성 에너지선을 조사한 감광 부위와 비감광 부위의 용해도 차를 이용하여, 알칼리 수용액 또는 유기 용제로 현상하여 패턴 형성을 행할 수 있는 수지 조성물을 들 수 있고, 그의 굴절률이 클래드부의 굴절률보다 낮은 것 (바람직하게는, 프리즘 커플러로 측정한 굴절률에 있어서 0.5 ％ 이상 낮은 것)을 만족시키면, 클래드 조성물과 조성이 다른 솔더 레지스트 조성물을 사용할 수 있다.
또한, 상술한 열가소성 수지 조성물, 열 경화성 수지 조성물, 광경화성 수지 조성물, 광경화성ㆍ열 경화성 수지 조성물, 현상성 수지 조성물에 포함되는 골격으로서는, 비스페놀 A 골격, 비스페놀 F 골격, 비스페놀 S 골격, 및 그의 수소 첨가물, 불소 함유 골격, 비페닐 골격, 노볼락 골격, 플루오렌 골격, 메틸트리페닐 골격, 지환식 탄화수소 골격, 지방족 탄화수소 골격, 및 그의 수소 첨가물, 불소 함유 골격, 이소시아누르산, 트리아진환, 벤조옥사진환 등의 황 함유, 질소 복소환 골격, 하이퍼브랜치 중합체, 덴드리머, 칼릭스 아렌 골격, 및 그의 수소 첨가물, 불소 함유물, 황 함유, 질소 복소환 골격을 들 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 인쇄 배선판의 한 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 표면에 도체 패드 (101a), (101b)를 갖는 기재 (인쇄 배선판) (100) 상에 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물을 이용하여 형성된 솔더 레지스트층 (110a), (110b)와, 상기 솔더 레지스트 조성물을 이용하여 형성된 클래드부 (102a), (102b), (102c)와 상기 클래드부보다 높은 굴절률을 갖는 코어부 (103)을 갖는 광 도파로 (104)가 형성되어 있다.
도 2는 본 발명의 광전기 혼재 기판의 제조 공정의 한 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 표면에 도체 패드 (201)을 갖는 기재 (200) 상에, 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물을 기재 (200) 상에 적층한 후(도 2(b) 참조), 필요 부분에 활성 에너지선을 조사하고 (도 2(c) 참조), 상기 활성 에너지선이 조사되지 않은 부분 (불필요 부분)을 알칼리 수용액으로 현상 제거하여, 하층 클래드 (202a) 및 솔더 레지스트층 (210)을 형성한다 (도 2(d) 참조). 계속해서, 상기 하층 클래드 (202a)가 형성된 기재 상에 상기 솔더 레지스트 조성물을 적층한 후, 필요 부분에 활성 에너지선을 조사하고 (도 2(e) 참조), 상기 활성 에너지선이 조사되지 않은 부분 (불필요 부분)을 알칼리 현상 제거하여 열에 의해 경화시키고, 오목 홈 (203')가 형성된 중층 클래드 (202b)를 형성한다 (도 2 (f) 참조). 상기 중층 클래드 (202b)에 형성된 오목 홈 (203')에 상기 클래드층보다 굴절률이 높은 코어 (203)을 매립한다 (도 2(g) 참조). 계속해서 코어 (203)을 덮도록 상기 코어 (203) 상과 필요 부분에 상기 솔더 레지스트 조성물을 적층한 후 (도 2(h) 참조), 필요 부분에 활성 에너지선을 조사하고 상기 활성 에너지선이 조사되지 않은 부분 (불필요 부분)을 알칼리 수용액으로 현상 제거하고, 열에 의해 경화시켜 상층 클래드 (202c)를 형성하여, 본 발명의 광전기 혼재 기판 (230)이 얻어진다 (도 2(i) 참조). 도 2 중, (204)는 광 도파로이다.
또한, 상층 클래드 (202c)는 노광 현상하지 않고 패턴 인쇄되고, 활성 에너지선 조사 또는 열에 의해 경화시켜 형성할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 솔더 레지스트 조성물을 적층한다는 것은 액상 또는 필름상으로 제공하는 것을 의미하고, 액상의 경우에는 코팅시 또는 코팅 후, 필요에 따라서 탈포, 건조, 압착, 평탄화를 행하고, 필름상의 경우에는 이것을 적층 후, 열 압착하고, 필요에 따라서 진공 압착을 행한다. 또한, 노광은 활성 에너지선을 마스크를 통해 또는 직접 묘화하고 필요 부분을 경화시킴으로써 행할 수 있다. 또한, 현상은 염기성 화합물을 0.1 내지 30 질량％ 함유하는 수용액을 이용하여 10 내지 50 ℃에서 행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 광전기 혼재 기판의 제조 공정의 다른 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 표면에 도체 패드 (301)을 갖는 기재 (300) 상에 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물을 기재 (300) 상에 적층한 후 (도 3(b) 참조), 필요 부분에 활성 에너지선을 조사하고 (도 3(c) 참조), 상기 활성 에너지선이 조사되지 않은 부분 (불필요 부분)을 알칼리 수용액으로 현상 제거하여 하층 클래드 (302a) 및 솔더 레지스트층 (310)을 형성한다 (도 3(d) 참조). 계속해서, 상기 하층 클래드 (302a)가 형성된 기재 상에 코어를 형성하는 조성물 (예를 들면 광ㆍ열경화형 알칼리 현상 조성물)을 적층한 후, 코어 패턴에 활성 에너지선을 조사하고 (도 3(e) 참조), 코어를 남기고 (알칼리) 현상 제거하고, 열에 의해 경화시켜 코어 (303)을 형성한다 (도 3(f) 참조). 이 코어 패턴 상에 상기 솔더 레지스트 조성물을 코어 (303)을 덮도록 적층한 후, 필요 부분에 활성 에너지선을 조사하고 (도 3(g) 참조), 상기 활성 에너지선이 조사되지 않은 부분 (불필요 부분)을 알칼리 현상 제거하며, 열에 의해 경화시켜, 중층 및 상층이 되는 클래드층 (302d)를 형성함으로써 본 발명의 광전기 혼재 기판 (330)을 얻는다 (도 3(h) 참조). 도 3 중, (304)는 광 도파로이다. 또한, 이 클래드층 (302d)는 현상하지 않고 패턴 인쇄되고, 활성 에너지선 조사 또는 열에 의해 경화시켜 형성할 수 있다.
이하에, 솔더 레지스트 조성물을 클래드에 이용함으로써 얻을 수 있는 효과를 열거한다.
(1) 클래드와 솔더 레지스트의 2 부재, 또는 클래드와 접착제와 솔더 레지스트의 3 부재를 솔더 레지스트인 클래드의 1 부재로 형성할 수 있다.
(2) 솔더 레지스트 조성물은 광 및 열경화에 의해 3 차원 가교하고 있기 때문에, 폴리이미드 등의 고가이며 Tg가 높은 열가소성 중합체를 이용하지 않고 내열성을 실현할 수 있으며, 250 ℃ 전후의 열 처리에 의해서도 굴절률은 변화하지 않는다.
(3) 솔더 레지스트 조성물은 조성이나 조성비를 변화시킴으로써, 굴절률을 폭넓게 조정 (예를 들면, 1.523 내지 1.559) 할 수 있고 더구나 얻어진 굴절률은 광 도파로의 제조 공정에서의 화학 반응에 영향받지 않아 안정하다.
(4) 기판 상에 광 도파로를 형성할 때, 기판에 있는 솔더 접속용 도체 등을 타겟 마크에 이용하여 위치 정렬을 행하여 포트리소 형성할 수 있기 때문에 땜납 접속용 도체에 표면 실장하는 전기로부터 광 또는 광으로부터 전기로의 변환기와 광 도파로와의 위치 정밀도가 높아 광 결합 손실을 억제할 수 있다.
(5) 기존 인쇄 배선판 제조 설비를 이용하여 형성할 수 있다.
(6) 반응성 이온 에칭과 다르고, 인쇄 배선판과 같은 큰 크기로 형성할 수 있으며, 설계 자유도가 높고 또한 생산성도 우수하다.
(7) 에칭 속도가 빠른 알칼리 현상 때문에 반응성 이온 에칭과 비교하여 생산성이 높다 (예를 들면, 5 미크론/h의 반응성 이온 에칭 속도에 대하여 1 미크론/s).
(8) 솔더 레지스트 조성물의 일반적인 열경화 온도는 150 ℃ 정도이고, 카르복실기와 환상 (티오)에테르는 100 내지 250 ℃에서 열경화하기 때문에 폴리실란 화합물과 같이 기판에 고내열성을 요구하지 않아, 이용할 수 있는 기판의 선택 범위가 넓다.
또한, 본 발명은 상기 (각) 실시양태에 한정되지 않고, 실시 단계에서는 그의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 또한, 상기실시양태에는 여러 단계의 발명이 포함되어 있고, 개시되는 복수의 구성 요건에 있어서의 적당한 조합에 의해 다양한 발명을 추출할 수 있다. 예를 들면, 실시양태에 나타낸 전체 구성 요건으로부터 몇몇 구성 요건이 삭제되더라도, 발명이 이루고자 하는 기술적 과제 난에서 서술한 과제 중 하나 이상을 해결할 수 있고, 발명의 효과 난에서 서술되고 있는 효과 중 하나 이상이 얻어지는 경우에는, 이 구성 요건이 삭제된 구성을 발명으로서 추출할 수 있다.
<발명의 개시>
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것이며, 코어 클래드 사이의 굴절률 차의 조정이 용이하고, 목적하는 높은 굴절률 차를 안정적으로 확보할 수 있는 광 도파로를 제공하고, 이 광도파로를 구비한 광전기 혼재 기판을 저가이면서 또한 간편하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자 등이 예의 검토한 결과, 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물을 클래드 재료로서 이용함으로써 상기 과제가 해결되는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 의해, 기재 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지고, 클래드부의 굴절률이 코어부의 굴절률보다 낮은 광 도파로에 있어서, 상기 클래드부가 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로가 제공된다.
또한, 본 발명에 의해, 표면에 땜납 접속용 도체를 갖는 기재 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지고, 클래드부의 굴절률이 코어부의 굴절률보다 낮은 광 도파로에 있어서, 상기 클래드부가 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로가 제공된다.
또한, 본 발명에 의해, 표면에 솔더 레지스트층과 땜납 접속용 도체를 갖는 인쇄 배선판 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지고, 클래드부의 굴절률이 코어부의 굴절률보다 낮은 광 도파로를 구비한 광전기 혼재 기판에 있어서, 상기 클래드부가 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전기 혼재 기판이 제공된다.
또한, 본 발명에 의해, 표면에 솔더 레지스트층과 솔더 접속용 도체를 갖는 인쇄 배선판 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지는 광 도파로를 구비한 광전기 혼재 기판의 제조 방법이며, 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물을 이용하여 상기 솔더 레지스트층과 클래드부를 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 광전기 혼재 기판의 제조 방법이 제공된다.
상기 제조 방법에 있어서는, 클래드부가 하층, 중층 및 상층 클래드를 구비하는 경우에 있어서, 중층 클래드부의 소정 부분에 코어부 매립용 홈부를 형성하고, 이 홈부에 코어부를 매립한 후, 상층 클래드부를 설치하여 광 도파로를 형성할 수 있다. 또는, 하층 클래드부 표면의 소정 부분에 코어부를 배치한 후, 중층 및 상층 클래드부를 설치하여 광 도파로를 형성할 수도 있다.
본 발명에 있어서 상기 클래드부의 굴절률은 코어부의 굴절률보다 프리즘 커플러로 측정한 값에 있어서 0.5 ％ 이상 낮은 것이 바람직하다.
또한, 상기 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물은 카르복실기 함유 화합물, (메트)아크릴로일기 함유 화합물, 환상 에테르 및 광중합 개시제를 함유할 수 있다.
상기 솔더 레지스트 조성물을 클래드부의 구성 재료로서 이용함으로써, 저온경화가 가능해지고, 또한 코어 클래드 사이에 높은 굴절률 차를 갖는 광 도파로를 안정적으로 제공하는 것이 가능해졌다. 또한, 클래드부의 구성 재료로서 상기 솔더 레지스트 조성물을 이용함으로써, 솔더 레지스트층과 클래드부를 동시에 형성하는 것이 가능해져, 광전기 혼재 기판의 제조 공정의 간소화 및 저비용화가 가능해졌다.
또한, 본 발명에 따르면, 카르복실기 함유 화합물, 환상 (티오)에테르기 함유 화합물을 갖는 솔더 레지스트 조성물을 이용하고 있기 때문에, 카르복실기와 환상 (티오)에테르기와의 반응에 의해 생긴 -OH기, -SH기에서 기인하여 기재와의 밀착성이 향상되어, 접착층 없이 기재로의 고착이 가능해진다.
이하에 실시예를 나타내어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이하의 실시예로 한정되지 않는 것은 물론이다. 또한, 이하에 있어서 「부」 및 「％」는 특별히 언급이 없는 한 모두 「질량부」 및 「질량％」를 나타낸다.
(합성예 1)
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 깔때기 및 질소 도입관을 구비한 2 리터의 분리형 플라스크에 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 325 g을 투입하여 110 ℃로 승온한 후, 공기/질소 혼합 분위기하에서 ω-카르복시-폴리카르로락톤 모노아크릴레이트 (락톤 n=2, 도아 고세이사 제조 M-5300) 157.5 g, 메타크릴산 112.7 g, 메틸메타크릴레이트 80.8 g, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 154 g, t-부틸퍼옥시 2-에틸헥사노에이트 (닛본 유시사 퍼부틸 O) 9.8 g을 모두 3 시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 후 3 시간 교반하여, 카르복실기 함유 중합체를 합성하였다. 다음에 상기 중합체에 3,4-에폭시시클로헥실메틸아크릴레이트 (다이셀 가가꾸 고교사 제조 A 200) 238.4 g, 트리페닐포스핀 1.8 g, 메틸하이드로퀴논 1.2 g을 첨가하여 100 ℃에서 10 시간 반응시켰다. 이에 의해, 고형 산가 63.6 mg KOH/g, 아크릴로일 당량 450, 중량 평균 분자량(Mw) 24000, 고형분 55.2 ％의 현상성을 갖는 광 및 열 경화성 수지 용액인 수지 A를 얻었다.
(합성예 2)
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 깔때기 및 질소 도입관을 구비한 2 리터의 분리형 플라스크에 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 325 g을 투입하여 110 ℃로 승온한 후, 공기/질소 혼합 분위기하에서 메타크릴산 166.4 g, 메틸메타크릴레이트 121.4 g, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 265 g, t-부틸퍼옥시 2-에틸헥사노에이트 (닛본 유시사 제조 퍼부틸 O) 8.1 g을 모두 3 시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 후 3 시간 교반하여 카르복실기 함유 중합체를 합성하였다. 다음에 상기 중합체에 3,4-에폭시시클로헥실메틸아크릴레이트 (다이셀 가가꾸 고교사 제조 A 200) 242.7 g, 트리페닐포스핀 1.6 g, 메틸하이드로퀴논 1.1 g을 첨가하여 100 ℃에서 10 시간 반응시켰다. 이에 의해, 고형 산가 75.7 mg KOH/g, 아크릴로일 당량 380, Mw 16000, 고형분 47.4 ％의 현상성을 갖는 광 및 열 경화성 수지 용액인 수지 B를 얻었다.
(합성예 3)
온도계, 교반기, 적하 로트 및 환류 냉각기를 구비한 플라스크에 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 (에피크론 N-680, 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사 제조, 에폭시당량=210) 210 부와 카르비톨 아세테이트 96.4 부를 칭량하여 넣고, 가열 용해시켰다. 다음에, 중합 금지제로서 하이드로퀴논 0.1 부와 반응 촉매로서 트리페닐포스핀 2.0 부를 첨가하였다. 이 혼합물을 95 내지 105 ℃로 가열하여 아크릴산 72 부를 서서히 적하하고, 산가가 3.0 mg KOH/g 이하가 될 때까지 약 16 시간 반응시켰다. 이 반응 생성물을 80 내지 90 ℃까지 냉각시키고, 테트라히드로프탈산 무수물76.1 부를 첨가하여, 적외 흡광 분석에 의해 산 무수물의 흡수 피크 (1780 cm-1)가 없어질 때까지 약 6 시간 반응시켰다. 이 반응액에 이데미쓰 세끼유 가가꾸사 제조의 방향족계 용제 이프졸 #150 96.4 부를 첨가하여 희석한 후 추출하였다. 이와 같이 얻어진 2개 이상의 아크릴로일기와 카르복실기를 함께 갖는 수지 화합물 (A)는 불휘발분 65 ％, 고형물의 산가 78 mg KOH/g의 현상성을 갖는 광 및 열 경화성 수지 용액인 수지 C를 얻었다.
실시예 1
<클래드 조성물>
합성예 1에서 얻은 카르복실기 및 아크릴로일기를 갖는 수지 A를 130 g, 합성예 2에서 얻은 카르복실기 및 아크릴로일기를 갖는 수지 B를 62.5 g, 시바 스페셜티 케미칼사 제조 이루가큐어 907을 5 g, 닛본 가야꾸사 제조 DETX-S를 1 g, 빅케미 재팬사 제조 BYK 310을 0.3 g, 다우 케미칼사 제조 PMA를 10 g, 미리 카르비톨아세테이트를 첨가하여 고형분 75 ％의 수지 용액으로 만든 닛본 가야꾸사 제조 P201을 10.8 g, 미리 카르비톨아세테이트를 첨가하여 고형분 90 ％의 수지 용액으로 만든 재팬 에폭시 레진사 제조 EP834를 35.5 g, 닛본 가야꾸사 제조 DPHA를 20 g을 칭량 혼합하고, 분산시키고, 여과하여 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 클래드로서 이용하는 솔더 레지스트 조성물을 얻었다.
또한, 웨이퍼 상에 10 ㎛의 막 두께로 형성한 솔더 레지스트 조성물의 메트리콘사 제조 PC-2010 프리즘 커플러를 이용하여 25 ℃, 파장 830 nm, 결합 압력 30 PSI에서 측정한 굴절률은 하기 표 1에 나타내는 수치였다.
<코어 조성물>
합성예 3에서 얻은 카르복실기 및 아크릴로일기를 갖는 수지 C를 154 g, 시바 스페셜티 케미칼사 제조 이루가큐어 907을 5 g, 신에츠 가가꾸사 제조 KF96-100CS를 3 g, 다우 케미칼사 제조 PMA를 5 g, 미리 카르비톨아세테이트를 첨가하여 고형분 75 ％의 수지 용액으로 만든 닛본 가야꾸사 제조 P201을 10.8 g, 미리 카르비톨아세테이트를 첨가하여 고형분 90 ％의 수지 용액으로 만든 재팬 에폭시 레진사 제조 EP834를 35.5 g, 닛본 가야꾸사 제조 DPHA를 20 g 칭량 혼합하고, 분산시키고, 여과하여 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 코어 조성물 1을 얻었다.
또한, 웨이퍼 상에 10 ㎛의 막 두께로 형성한 코어 조성물 1의 메트리콘사 제조 PC-2010 프리즘 커플러를 이용하여 25 ℃, 파장 830 nm, 결합 압력 30 PSI에서 측정한 굴절률은 하기 표 1에 나타내는 수치였다.
<제조>
PET 필름 상에 상기 솔더 레지스트 조성물을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시켜 얻은 30 ㎛의 필름을 18 ㎛의 도체 패드가 표면에 형성된 인쇄 배선판 상에 진공 적층기를 이용하여 70 ℃에서, 60 초간 적층하였다. 그 후, 도체 패드부를 차광한 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2를 UV 조사하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 현상하고, 180 ℃에서, 60 분간 열경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 도체 패드부의 솔더 레지스트가 현상 제거된 평활한 하층 클래드를 형성하였다.
PET 필름 상에 솔더 레지스트 조성물을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시켜 얻은 50 ㎛의 필름을 하층 클래드 상에 진공 적층기를 이용하여 70 ℃에서, 60 초간 적층하고, 50 ㎛ 라인을 차광하는 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 150 mJ/cm2로 UV 조사하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 현상하고, 180 ℃에서, 60 분간 열경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 X 방향 및 Y 방향으로 50 ㎛의 코어용 오목 홈이 형성된 중층 클래드를 하층 클래드 상에 형성하였다.
얻어진 중층 클래드의 코어용 오목 홈에 코어 조성물 1을 스퀴지를 이용하여 매립하고 80 ℃에서, 30 분간 건조를 행하였다. 이후에, 매립 및 건조의 조작을 2회 더 반복한 후, 50 ㎛ 라인을 노광하는 필름을 이용하여 코어 오목 홈 상에 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2의 UV 조사를 행하였다. 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 코어부를 남겨 현상하고, 그 후 180 ℃에서, 60 분간 열경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 코어 조성물 1을 경화하였다.
중층 클래드 및 코어 상에 솔더 레지스트 조성물을 건조 후 20 ㎛가 되도록 인쇄하고, 불필요부를 차광하는 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2로 노광하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 코어 주변부가 아닌 불필요부를 현상 제거하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후, 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여, 클래드에 솔더 레지스트를 이용하여 도체 패드부의 클래드가 현상 제거된 도파로가 인쇄 배선판에 형성된 광전기 혼재 기판을 얻었다.
<평가>
얻어진 광전기 혼재 기판에 로진 플럭스를 도포 건조시키고, 260 ℃의 땜납에 10 초간 플로우팅(floating)하고, 냉각 후 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 또한, 도체 패드로의 땜납 부착을 확인하였다.
얻어진 광전기 혼재 기판을 최대 온도 275 ℃로 설정한 리플로우 로(爐)에 1회 통과시킨 후, 냉각 후 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 얻어진 광전기 혼재 기판을 무전해 니켈 도금 후 무전해 금 도금 처리하여 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 또한, 도체 패드로의 도금 부착을 확인하였다.
기재를 웨이퍼로 대체하고, 상기 순서로 형성한 도파로를 컷트 백법을 이용하여 측정한 결과, 손실은 0.81 dB/cm였다.
또한, 코어 클래드 사이의 굴절률 차는 2.1 ％였다.
실시예 2
<클래드 조성물>
실시예 1에서 얻어진 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 레지스트 조성물.
<코어 조성물>
재팬 에폭시 레진사 제조 EP828을 100 g, 시코쿠 가세이 고교사 제조 2E4MZ를 3 g 칭량 혼합하고, 분산시키고, 여과하여 열 경화성 조성물인 코어 조성물 2를 얻었다. 또한, 웨이퍼 상에 10 ㎛의 막 두께로 형성하여 150 ℃에서, 60 분간 열경화 반응을 행한 코어 조성물 2의, 메트리콘사 제조 PC-2010 프리즘 커플러를 이용하여 25 ℃에서, 파장 830 nm, 결합 압력 30 PSI에서 측정한 굴절률은 1.577이었다.
<제조>
PET 필름 상에 상기 솔더 레지스트 조성물을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시켜 얻은 30 ㎛의 필름을 18 ㎛의 도체 패드가 표면에 형성된 인쇄 배선판 상에 진공 적층기를 이용하여 70 ℃에서, 60 초간 적층하였다. 그 후, 도체 패드부를 차광한 네가 필름을 통해, 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2를 UV 조사하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 현상하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 도체 패드부의 솔더 레지스트가 현상 제거된 평활한 하층 클래드를 형성하였다.
PET 필름 상에 솔더 레지스트 조성물을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시켜 얻은 50 ㎛의 필름을 하층 클래드 상에 진공 적층기를 이용하여 70 ℃에서, 60 초간 적층하고, 50 ㎛ 라인을 차광하는 네가 필름을 통해, 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 150 mJ/cm2로 UV 조사하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 현상하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 X 방향 및 Y 방향으로 50 ㎛의 코어용 오목 홈이 형성된 중층 클래드를 하층 클래드 상에 형성하였다.
얻어진 중층 클래드의 코어용 오목 홈에 코어 조성물 2를 스퀴지를 이용하여 매립하고 150 ℃에서, 60 분간 열경화 반응을 행하여 코어 조성물 2를 경화하였다.
중층 클래드 및 코어 상에 솔더 레지스트 조성물을 건조 후 20 ㎛가 되도록 인쇄하고, 불필요부를 차광하는 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2로 노광하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 코어 주변부가 아닌 불필요부를 현상 제거하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후, 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여, 클래드에 솔더 레지스트를 이용하여 도체 패드부의 클래드가 현상 제거된 도파로가 인쇄 배선판에 형성된 광전기 혼재 기판을 얻었다.
<평가>
얻어진 광전기 혼재 기판에 로진 플럭스를 도포 건조시키고, 260 ℃의 땜납에 10 초간 플로우팅하고, 냉각 후 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 또한, 도체 패드로의 땜납 부착을 확인하였다.
얻어진 광전기 혼재 기판을 최대 온도 275 ℃로 설정한 리플로우 로에 1회 통과시킨 후, 냉각 후 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 얻어진 광전기 혼재 기판을 무전해 니켈 도금 후 무전해 금 도금 처리하여 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 또한, 도체 패드로의 도금 부착을 확인하였다.
기재를 웨이퍼로 대체하고, 상기 순서로 형성한 도파로를 컷트 백법을 이용하여 측정한 결과, 손실은 0.43 dB/cm였다.
또한, 코어 클래드 사이의 굴절률 차는 3.3 ％였다.
실시예 3
<클래드 조성물>
실시예 1에서 얻어진 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 레지스트 조성물.
<코어 조성물>
알드리치사 제조의 Mw 2만의 폴리카르보네이트 20 g, 클로로포름 80 g을 칭량 혼합하고, 분산시키고, 여과하여 열 건조성을 갖는 열가소성 조성물인 코어 조성물 3을 얻었다. 또한, 웨이퍼 상에 10 ㎛의 건조 막 두께로 형성한 코어 조성물 3의 메트리콘사 제조 PC-2010 프리즘 커플러를 이용하여 25 ℃에서, 파장 830 nm, 결합 압력 30 PSI에서 측정한 굴절률은 1.585였다.
<제조>
PET 필름 상에 상기 솔더 레지스트 조성물을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시켜 얻은 30 ㎛의 필름을 18 ㎛의 도체 패드가 표면에 형성된 인쇄 배선판 상에 진공 적층기를 이용하여 70 ℃에서, 60 초간 적층하였다. 그 후, 도체 패드부를 차광한 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2를 UV 조사하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 현상하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 도체 패드부의 솔더 레지스트가 현상 제거된 평활한 하층 클래드를 형성하였다.
PET 필름 상에 솔더 레지스트 조성물을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시켜 얻은 50 ㎛의 필름을 하층 클래드 상에 진공 적층기를 이용하여 70 ℃에서, 60 초간 적층하고, 50 ㎛ 라인을 차광하는 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 150 mJ/cm2로 UV 조사하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 현상하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 X 방향 및 Y 방향으로 50 ㎛의 코어용 오목 홈이 형성된 중층 클래드를 하층 클래드 상에 형성하였다.
얻어진 중층 클래드의 코어용 오목 홈에 코어 조성물 3을 스퀴지를 이용하여 매립하고, 80 ℃에서, 30 분간 건조시켰다. 매립ㆍ건조를 반복 행하여 코어 조성물 3의 고형분을 홈에 충전하였다.
중층 클래드 및 코어 상에 솔더 레지스트 조성물을 건조 후 20 ㎛가 되도록 인쇄하고, 불필요부를 차광하는 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2로 노광하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 코어 주변부가 아닌 불필요부를 현상 제거하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후, 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 클래드에 솔더 레지스트를 이용한, 도체 패드부의 클래드가 현상 제거된 도파로가 인쇄 배선판에 형성된 광전기 혼재 기판을 얻었다.
<평가>
얻어진 광전기 혼재 기판에 로진 플럭스를 도포 건조시키고, 260 ℃의 땜납에 10 초간 플로우팅하고, 냉각 후 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 또한, 도체 패드로의 땜납 부착을 확인하였다.
얻어진 광전기 혼재 기판을 최대 온도 275 ℃로 설정한 리플로우 로에 1회 통과시킨 후, 냉각 후 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 얻어진 광전기 혼재 기판을 무전해 니켈 도금 후 무전해 금 도금 처리하여 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 또한, 도체 패드로의 도금 부착을 확인하였다.
기재를 웨이퍼로 대체하고 상기 순서로 형성한 도파로를 컷트 백법을 이용하여 측정한 결과, 손실은 0.47 dB/cm였다.
또한, 코어 클래드 사이의 굴절률 차는 3.9 ％였다.
실시예 4
<클래드 조성물>
실시예 1에서 얻어진 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 레지스트 조성물.
<코어 조성물>
실시예 1에서 얻어진 코어 조성물 1.
<제조>
PET 필름 상에 상기 솔더 레지스트 조성물을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시켜 얻은 30 ㎛의 필름을 18 ㎛의 도체 패드가 표면에 형성된 인쇄 배선판 상에 진공 적층기를 이용하여 70 ℃, 60 초간 적층하였다. 그 후, 도체 패드부를 차광한 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2를 UV 조사하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 현상하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 도체 패드부의 솔더 레지스트가 현상 제거된 평활한 하층 클래드를 형성하였다.
PET 필름 상에 코어 조성물 1을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시킨 후, 50 ㎛의 필름을 얻었다. 얻어진 하층 클래드 상에 코어 조성물 1의 필름을 진공 적층기를 이용하여 70 ℃에서, 60 초간 적층하였다. 50 ㎛ 라인을 노광하는 네가 필름을 통해, 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 200 mJ/cm2로 조사하고, 1 ％ Na2CO3를, 30 ℃에서, 0.2 Mpa로 60 초간 현상한 후, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여, 폭 50 ㎛의 코어 패턴을 얻었다.
PET 필름 상에 솔더 레지스트 조성물을 도포하고, 80 ℃에서, 60 분간 건조시켜 얻은 70 ㎛의 필름을 코어 패턴 상에 진공 적층기를 이용하여 70 ℃에서, 60 초간 적층하였다. 불필요부를 차광하는 네가 필름을 통해 금속 할라이드를 광원으로 이용하여 600 mJ/cm2로 노광하고, 30 ℃의 1 ％ Na2CO3 수용액을 0.2 Mpa의 압력으로 60 초간 분무하여 코어 주변부가 아닌 불필요부를 현상 제거하고, 180 ℃에서, 60 분간 경화 반응을 행한 후, 고압 수은 등을 광원으로 이용하여 UV를 1000 mJ/cm2 조사하여 클래드에 솔더 레지스트를 이용한, 도체 패드부의 클래드가 현상 제거된 도파로가 인쇄 배선판에 형성된 광전기 혼재 기판을 얻었다.
<평가>
얻어진 광전기 혼재 기판에 로진 플럭스를 도포 건조시키고, 260 ℃의 땜납에 10 초간 플로우팅하고, 냉각 후 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 또한, 도체 패드로의 땜납 부착을 확인하였다. 얻어진 광전기 혼재 기판을, 최대 온도 275 ℃로 설정한 리플로우 로에 1회 통과시킨 후, 냉각 후 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 얻어진 광전기 혼재 기판을 무전해 니켈 도금 후 무전해 금 도금 처리하여, 테이프 필링을 행하였지만 도파로의 박리는 확인되지 않았다. 또한, 도체 패드로의 도금 부착을 확인하였다.
기재를 웨이퍼로 대체하고 상기 순서로 형성한 도파로를 컷트 백법을 이용하여 측정한 결과, 손실은 0.86 dB/cm였다.
또한, 코어 클래드 사이의 굴절률 차는 2.1 ％였다.

Claims (10)

  1. 기재 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지며, 클래드부의 굴절률이 코어부의 굴절률보다 낮은 광 도파로에 있어서, 상기 클래드부가 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  2. 표면에 땜납 접속용 도체를 갖는 기재 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지며, 클래드부의 굴절률이 코어부의 굴절률보다 낮은 광 도파로에 있어서, 상기 클래드부가 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 클래드부의 굴절률이 코어부의 굴절률보다 프리즘 커플러로 측정한 값에 있어서 0.5 ％ 이상 낮은 광 도파로.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 솔더 레지스트 조성물이 카르복실기 함유 화합물, (메트)아크릴로일기 함유 화합물, 환상 (티오)에테르기 함유 화합물 및 광중합 개시제를 함유하는 광 도파로.
  5. 표면에 솔더 레지스트층과 땜납 접속용 도체를 갖는 인쇄 배선판 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지며, 클래드부의 굴절률이 코어부의 굴절률보다 낮은 광 도파로를 구비한 광전기 혼재 기판에 있어서, 상기 솔더 레지스트층의 적어도 일부가 코어부와 클래드부를 갖는 광 도파로의 클래드부를 구성하고, 상기 솔더 레지스트층이 알칼리 현상성을 갖는 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전기 혼재 기판.
  6. 제5항에 있어서, 클래드부의 굴절률이 코어부의 굴절률보다 프리즘 커플러로 측정한 값에 있어서 0.5 ％ 이상 낮은 광전기 혼재 기판.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 솔더 레지스트 조성물이 카르복실기 함유 화합물, (메트)아크릴로일기 함유 화합물, 환상 (티오)에테르기 함유 화합물 및 광중합 개시제를 함유하는 광전기 혼재 기판.
  8. 표면에 솔더 레지스트층과 땜납 접속용 도체를 갖는 인쇄 배선판 상에 코어부와 클래드부를 형성하여 이루어지는 광 도파로를 구비한 광전기 혼재 기판의 제조 방법이며, 활성 에너지선 경화성ㆍ열 경화성의 솔더 레지스트 조성물을 이용하여 상기 솔더 레지스트층과 클래드부를 동시에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전기 혼재 기판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 클래드부가 하층, 중층 및 상층 클래드를 구비하고, 중층 클래드부의 소정 부분에 코어부 매립용 홈부를 형성하여 이 홈부에 코어부를 매립한 후, 상층 클래드부를 설치하여 광 도파로를 형성하는 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 클래드부가 하층, 중층 및 상층 클래드를 구비하고, 하층 클래드부 표면의 소정 부분에 코어부를 배치한 후, 중층 및 상층 클래드부를 설치하여 광 도파로를 형성하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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