JP2008166798A

JP2008166798A - 光学的機能を有するプリント回路板の形成方法

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Publication number: JP2008166798A
Application number: JP2007336107A
Authority: JP
Inventors: Edgardo Anzures; エドガルド・アンズレ; Philip D Knudsen; フィリップ・ディー・クヌーセン
Original assignee: Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date: 2006-12-31
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-07-17
Also published as: EP1950587A3; EP1950587A2; CN101287330B; US20080187267A1; CN101287330A; EP1950587B1; KR20080063174A; TWI343226B; TW200843587A; US7583880B2

Abstract

【課題】光学的機能を有するプリント回路板の形成方法の提供。
【解決手段】光学的機能を有するプリント回路板の形成方法が提供される。方法はプリント回路板基体にドライフィルムを施用すること、およびドライフィルム上に光導波路を形成することを含む。本発明は電子および光電子産業に格別の応用性を見出す。
【選択図】なし

Description

本発明は全体的に光電子の分野に関する。詳細には、本発明は光学的機能を有するプリント回路板の形成方法に関する。

光のパルスシーケンスを用いる信号伝達は高速通信およびデータ伝送においてますます重要になっている。例えば、光集積回路は高い帯域幅の光学的相互接続にとって重要性を増してきている。その結果、光部品、例えば、導波路、フィルター、光相互接続、レンズ、回折格子など、の一体化がますます重要になっている。

プリント回路板（ＰＣＢ）中に埋め込まれた光導波路の形で光学層を組み込むことが知られている。例えば、Ｓｈｅｌｎｕｔらの米国特許第６，７３１，８５７号および米国特許出願公開第２００４０１０５６５２号は、プリント回路板基体上にシルセスキオキサンケミストリーで形成された、埋め込み光導波路を開示する。光導波路はコアと、コアを取り囲むクラッドを含み、クラッドに比べてコアの屈折率がより高いため、コア内で光放射伝播性を有する。光導波路は基体上に底部クラッド層をコーティングし、底部クラッド層上に光像形成性コア層をコーティングし、コア層をフォトリソグラフ的にパターン形成してコア構造を形成し、底部クラッド層とコア構造の上に頂部クラッド層を形成することによって形成することができる。
米国特許第６，７３１，８５７号明細書米国特許出願公開第２００４０１０５６５２号明細書

プリント回路板の形成に用いられる基体は、典型的に織布で強化された樹脂から作られる。通常用いられる材料は、例えば、典型的にガラス繊維である織物と共に、エポキシ、ポリイミド、およびシアネートエステルを含む。これらの中で、ガラス繊維強化エポキシ、例えばＦＲ−４プリント回路板基体などが通常用いられる。上述のような光導波路がそれらのプリント回路板基体上に直接形成されるとき、光学性能が悪化することがある。導波路中の光損失は少なくとも部分的にプリント回路板基体の表面形態のばらつきに起因すると考えられる。

したがって、最新技術に伴うそれらの問題に対処するために、当技術分野には光学的機能を有するプリント回路板の形成方法が必要である。本発明は、光学的機能を有するプリント回路板の形成方法を提供する。該方法はプリント回路板基体にドライフィルム層を適用し、ドライフィルム層上に直接光導波路を形成することを含む。光導波路はコアとコアを取り囲むクラッドとを含む。本発明のさらに他の態様によれば、ドライフィルム層は、積層工程、例えば、真空積層、熱ロール積層、またはカットシート積層などによってプリント回路板基体に適用することができる。ドライフィルム層は半田マスクまたは誘電体ドライフィルム層として有用な種類の材料とすることができる。光導波路のコアおよび／またはクラッドは式（ＲＳｉＯ_１．５）の単位を含むことができ、ここでＲは置換または非置換有機基である。ドライフィルム層の表面は、導波路への接着を向上するためにクラッドの形成の前に処理することができる。それらの処理は、例えば、１以上の機械的研磨、またはコロナ放電、火炎、オゾンまたはプラズマによる処理を含むことができる。さらに本発明は、本発明の方法によって形成されるプリント回路板を提供する。本発明の方法およびデバイスは改善された光損失特性を有する光導波路を提供することができる。

本発明の他の目的および利点は、当業者であれば、以下の説明、請求項、および添付図面を読み取ることによって明らかになる。

本発明は、同じ参照数字が同じ特徴を表す以下の図面を参照して論じられる。

本発明は、光学的機能を有するプリント回路板の形成方法を提供する。該方法は、プリント回路板基体にドライフィルム層を適用し、ドライフィルム層上に光導波路を形成することを含む。

図１Ａ〜Ｃは本発明の方法に有用な例示的ドライフィルム１の断面を示す。好適なドライフィルムは、例えば、半田マスクおよび誘電体層の形成に通常用いられるものを含む。それらの好適なドライフィルム材料は、例えば、アクリレート、ウレタン、およびエポキシを含む。好適なドライフィルムは、例えば、ロームアンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ（米国、マサチューセッツ州マールボロ）、Ｎｉｃｈｉｇｏ−Ｍｏｒｔｏｎ（日本）、およびＥｔｅｒｎａｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ（台湾）から商業的に入手可能である。好適な市販材料は、例えば、ロームアンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ、エル、エル、シーから入手可能なＬＡＭＩＮＡＲ（商標）Ｅ９１１２ドライフィルム、Ｎｉｃｈｉｇｏ−Ｍｏｒｔｏｎ（Ｊａｐａｎ）製の商品名Ａｌｐｈｏで販売されているもの、およびＥｔｅｒｎａｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能な、光熱硬化性エポキシアクリル系ドライフィルムＤｙｎａｍａｓｋ（商標）５０１６を含む。

図示したドライフィルム１は、担体基体２、担体基体上のポリマー層４、および任意選択的な保護カバー層６を含む。保護カバー層６は、例えば、図１Ａに示したようにポリマー層４上のドライフィルムの前面に配置することができ、または図１Ｂに示したようにドライフィルムの背面に配置することができる。例えば、複数のドライフィルムシートが積み重なった配置で配置されるとき、またはドライフィルムが例えば図１Ｃに示したようなロール形状８で貯蔵されるとき、背面保護カバー層を使用することが望ましい。保護カバー層６はポリマー層４を保護し、典型的にはドライフィルムの残部から剥離することのできる取り外し可能なフィルム／シートの形である。担体基体２はポリマー層４および任意の他のドライフィルム層の機械的な支持として働く。担体基体２は、典型的には後続の使用においてドライフィルムの残部から取り除かれる。

図２Ａ〜Ｅはその様々な形成段階におけるプリント回路板上の光導波路構造を示す。図２Ａに示すように、プリント回路板基体１０が提供される。プリント回路板基体は、典型的には樹脂、例えば、エポキシ、ポリイミドまたはシアネートエステルから作られ、織布、例えば、ガラス繊維布で強化される。ガラス繊維強化エポキシ基体、例えばＦＲ−４基体、が通常用いられる。

上述のドライフィルム１はプリント回路板基体１０に貼付されてその上に光導波路の底部クラッド層を形成するためのベースを形成する。該ドライフィルムは光導波路を形成するための該回路板基体表面と比べて比較的平坦な表面を提供する。プリント回路板基体に施用された後のドライフィルム表面の典型的な粗さは、スタイラスプロファイラー、例えば、ＶｅｅｃｏＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ（米国、ニューヨーク州）から入手可能なＤｅｋｔａｋ（商標）スタイラスプロファイラーで測定した場合に、１．５μｍ以下である。その上に導波路が形成される表面の平坦性を向上することは光損失を低減すると考えられる。ドライフィルムを基体上に貼付する好適な技術としては、例えば、積層、例えば、真空積層、熱ロール積層、またはカットシート積層が挙げられる。例示的方法において、ドライフィルム１は熱ロールラミネータに設置して、保護カバー層６をポリマー層４から剥離し、ローラー１１を用いて熱と圧力によりポリマー層４をプリント回路板基体１０に接触させ積層化する。特定の材料に応じて条件は変化するが、積層温度は典型的には約２１℃〜１５０℃、例えば、約２５℃〜１１０℃である。圧力は典型的には約０．１〜５ｋｇ／ｃｍ^２、例えば、約０．３〜２ｋｇ／ｃｍ^２である。ローラー１１の速度は、典型的には約１．５〜６００ｃｍ／分、例えば、約３０〜１５０ｃｍ／分である。積層の後、担体基体２はポリマー層４およびプリント回路板基体１０から剥離することにより取り除くことができる。次に、ポリマー層４は熱硬化性組成物の場合、熱処理によって硬化することができる。典型的な硬化温度は約１２０〜２００℃、例えば、約１４５〜１８０℃であり、硬化時間は典型的には約０．５〜５時間、例えば、約１〜３時間である。場合によって、ドライフィルム表面は形成されるべき光導波路との接着を高めるために処理することができる。それらの表面処理は、例えば、１以上の：機械的研磨、コロナ放電、火炎、オゾンもしくはプラズマによる処理、並びに接着促進層の形成を含むことができる。

光導波路構造が次に形成され、典型的には、図示のようにドライフィルムポリマー層４と直接接触する。導波路は、例えば、第１のクラッド層形成、コア層形成、続くコアパターン形成、および第２クラッド層形成を含む多層工程によって形成することができる。図２Ｂを参照すれば、第１のクラッド層１２はドライフィルム層４上に形成される。この層および他の層の好適な組成物は以下に述べる。第１クラッド層（ならびに説明すべき他の導波路層）は、これに制限されるものではないが、スクリーン印刷、カーテンコーティング、ローラーコーティング、スロットコーティング、スピンコーティング、フラッドコーティング、静電スプレー、スプレーコーティング、ディップコーティングをはじめとする既知の技術によって形成することができる。スプレーコーティングを行うとき、場合によって加熱スプレーガンを用いることができる。組成物の粘度は用途の各方法の要求を満足するように、粘度調整剤、チキソトロープ剤、充填材などによって調節することができる。第１クラッド層は典型的には１〜２００μｍ、例えば、１〜１００μｍ、または１０〜５０μｍの乾燥状態での厚さに堆積される。第１クラッド層１２は、例えば、第１クラッド組成物の活性成分の種類に応じて熱的におよび／または光化学的に硬化することができる。熱硬化温度は典型的には９０℃〜３００℃、例えば、９０℃〜２２０℃である。それらの硬化は典型的には５秒〜１時間にわたって起きる。それらの硬化は基体をオーブン中またはホットプレート上で加熱することによって行うことができる。替わりに、導波路クラッドは、フラッド露光（ｆｌｏｏｄ−ｅｘｐｏｓｅｄ）、例えば、１〜２ジュール／ｃｍ^２の化学線照射によるフラッド露光、続いて９０℃〜３００℃、例えば、９０℃〜２２０℃の熱硬化によって行うことができる。

図２Ｃに示したように、次にコア層１４が第１クラッド層１２上に形成される。コア層は典型的には約１〜１００μｍ、例えば、約８〜６０μｍの厚さに被覆される。次いで、被覆された基体は例えばベーキングなどによってソフトキュア（ｓｏｆｔｃｕｒｅ）して、コーティング中の溶媒を除去する。それらの硬化は選択された個々の溶媒に応じて様々な温度で行うことができる。好適な温度は存在する任意の溶媒を実質的に除去するのに十分な任意の温度である。ソフトキュアは、例えば、該基体および熱収支に応じて、典型的には室温（２５℃）〜３００℃で行われる。かかる硬化は、例えば、オーブン中またはホットプレート上で５秒〜６０分間の期間で行うことができる。硬化の後、コア層はパターン形成される。光像形成性材料の場合、コア層は化学線照射に露光することによって像形成することができる。それらの方法は、例えば、接触像形成、投影像形成、および多光子吸収によるレーザー直接描画像形成を含むレーザー直接描画像形成を含む。例えば、図２Ｃのマスク１６によって画定される露光パターンは、導波路コアの幾何形状を画定し、これは典型的には、必ずしもそうではないが、センチメートルからメートルの規模の長さ、およびミクロンから数百ミクロン程度の幅である。

露光に続いて、組成物は典型的には４０℃〜１７０℃の温度で露光後硬化することができる。硬化時間は変化することができるが、一般に約３０秒〜１時間である。未露光領域は、例えば好適な現像剤と接触させることなどによって除去することができ、基体上に露光領域だけが残り、このようにして図２Ｄのコア構造１４’が形成される。

現像に続いて、構造は最終硬化工程を行うことができる。硬化は、例えば、１〜２ジュール／ｃｍ^２の化学線照射によるフラッド露光を含むことができる。さらに、または替わりに、導波路は空気または不活性雰囲気、例えば窒素またはアルゴン中で約１３０℃〜３００℃の温度で加熱することができる。

次に、第２クラッド層１８は、図２Ｅに示すように、第１クラッド層１２およびコア構造１４’上に上述のようにして形成することができる。第２クラッド層材料は第１クラッド層と同じであるかまたは異なっていてもよく、典型的に同じ材料である。第２クラッド層は熱的に活性化されおよび／または光活性化されて、上述のように第１クラッド層に対して導波路を提供することができる。第２クラッド層は典型的に、第１クラッド層からの厚さが典型的に乾燥状態で厚さ１〜２００μｍ、例えば、１〜１００μｍ、または１０〜５０μｍに堆積されるように堆積される。

プリント回路板基体上の光導波路構造の形成に続いて、プリント回路板はさらに加工することができる。例えば、１種以上の誘電体および／または金属層を導波路構造上に形成して信号経路のための金属化構造を形成することができる。例えば光検出器またはレーザー発光デバイス、例えばＶＣＳＥＬチップなどの光電子デバイスの電気的な接続はこの段階で行うこともできる。プリント回路板は、Ｃｏｏｍｂｓ，ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＨａｎｄｂｏｏｋ，第５版，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（２００１）に記載されたような既知の技術を用いて最終加工される。ある用途において、例えば、図３に示したように、光導波路が２以上の導波路層の多重配置構成で形成されるのが望ましい場合がある。図示したように、複数の導波路層は互いの上に積み重ねることができる。それらの場合、上述のドライフィルム層４はベース層として１以上の導波路層の間に提供することができる。

本発明の一例示的態様によれば、導波路材料は式（ＲＳｉＯ_１．５）のシルセスキオキサン単位を含む組成物であってよく、ここでＲはドライフィルムおよび湿式化学組成物と同じであるかまたは異なることができる。他のポリマー系を含む他の材料を用いることができる。ポリマーは組成物中に１〜９９．５重量％、例えば６０〜９８．５重量％の量で存在することができる。Ｒの例示的有機基は置換または非置換アルキル、アリール、およびヘテロ環式基を含む。アルキル基は、例えば、１〜２０炭素原子を含む直鎖、分岐または環状とすることができ、典型的には、１〜２０個の炭素原子を有し、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｔ−ブチル、ｔ−アミル、オクチル、デシル、ドデシル、セチル、ステアリル、シクロヘキシル、および２−エチルヘキシルなどであり得る。アルキル基は、アルキル鎖中でおよび／またはアルキル鎖上でヘテロ原子に置換されてもよく、または、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、ノルボニル、アダマンチル、ピペリジニル、テトラヒドロフラニル、およびテトラヒドロチオフェニル基などの非芳香族環状基であってもよい。例示的アリール基としては、６〜２０個の炭素原子を有するもの、例えば、６〜１５個の炭素原子を有するもの、例えば、フェニル、トリル、ベンジル、１−ナフチル、２−ナフチル、および２−フェナントリルが挙げられ、並びにヘテロ原子、例えば、ヒドロキシおよび／またはアミノで置換されていてもよい。ヘテロ環状基は芳香族、例えば、チオフェン、ピリジン、ピリミジン、ピロール、ホスホール、アルソール、およびフランであってもよい。Ｒの典型は置換または非置換メチル、エチル、プロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ベンジル、フェニル、アダマンチル基、およびその組み合わせである。

ポリマーは、いずれもランダム型またはブロック型の、コポリマーまたはより高分子のポリマーの形を取ることができる。ポリマーは、例えば、各単位が該ポリマー基準で１〜８５重量％、例えば１５〜８０重量％、または２５〜６０重量％、または２５〜５０重量％にわたる割合で、１種以上の追加のケイ素含有単位を含むことができる。追加の単位は、例えば、シルセスキオキサン、ケージ構造シロキサン、シロキサン、およびその組み合わせとして表すことができる。例えば、ポリマーは式（Ｒ^１ＳｉＯ_１．５）の単位をさらに含むことができ、ここでＲ^１はＲに関して上述した置換または非置換有機基である。ＲおよびＲ^１の１つは、例えば、置換または非置換アルキル基から選択することができ、他のＲおよびＲ^１は置換または非置換アリール基から選択することができる。ポリマーは、例えば、アルキルケイ素ポリマー、例えばメチルシルセスキオキサン単位およびブチルシルセスキオキサン単位を含むコポリマー；アリールケイ素ポリマー、例えばフェニルシスセスキオキサン単位及びトリフルオロメチルフェニル−シルセスキオキサン単位を含むコポリマー、または、アラルキルケイ素コポリマー、例えばメチルおよびフェニルシルセスキオキサン単位を含むコポリマーであり得る。

好適なシロキサンは、例えば、式（（Ｒ^２）_２ＳｉＯ）の単位を含み、ここでＲ^２は、置換有機基または非置換有機基、例えば、アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピルなど、またはアリール基、例えば、フェニル、トリルなどである。

上述のように、ポリマーの側鎖基は任意的に置換することができる。「置換された」は１個以上の側鎖上の１個以上の水素原子が他の置換基、例えば、重水素、ハロゲン、例えばフッ素、臭素、塩素、（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキル、（Ｃ_１〜Ｃ_６）ハロアルキル、（Ｃ_１〜Ｃ_１０）アルコキシ、（Ｃ_１〜Ｃ_１０）アルキルカルボニル、（Ｃ_１〜Ｃ_１０）アルコキシカルボニル、（Ｃ_１〜Ｃ_１０）アルキルカルボニルオキシ、アルキルアミン、アルキル硫黄含有材料などで置き換えられることを意味する。ポリマーは広範囲の繰り返し単位を含むことができる。したがって、ポリマーの分子量は広範囲に変化することができる。典型的には、ポリマーは約５００〜１５，０００、さらに典型的には約１０００〜１０，０００の重量平均分子量（Ｍ_ｗ）を有する。

ポリマーは、光活性化の後に組成物中の溶解性を変化させる２個以上の官能性末端基を含むことができる。それらの末端基は、例えば、ヒドロキシ；アルコキシ、例えばエトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ；カルボキシエステル、アミノ、アミド、エポキシ、イミノ、カルボン酸、無水物、オレフィン、アクリル、アセタール、オルソエステル、ビニルエーテル、およびその組み合わせであり得る。官能性末端含有量は、例えば、ポリマーを基準として約０．５〜３５重量％であり得る。

本組成物から形成されるポリマー層は、光像形成可能であってよく、光活性化で層の溶解性を変化させる成分を含むことができる。光活性成分は現像剤中で乾燥状態の層の溶解性を変化させる。典型的に、光活性成分は活性化で酸または塩基を発生する。これらに限られるものではないが、光酸発生剤または光塩基発生剤を含む広範囲の光活性成分を本発明において用いることができる。

本発明において有用な光酸発生剤は、光に露出されると酸を発生する任意の化合物または複数の化合物とすることができる。好適な光酸発生剤は、既知であり、これらに限られるものではないが、ハロゲン化トリアジン、オニウム塩、スルホン酸エステル、置換ヒドロキシイミド、置換ヒドロキシルイミン、アジド、ナフトキノン、例えば、ジアゾナフトキノン、ジアゾ化合物およびその組み合わせが挙げられる。

有用なハロゲン化トリアジンには、例えば、ハロゲン化アルキルトリアジン、例えば、トリハロメチル−ｓ−トリアジンが包含される。ｓ−トリアジン化合物は、ある種のメチル−トリハロメチル−ｓ−トリアジンとある種のアルデヒドまたはアルデヒド誘導体との縮合反応生成物である。それらのｓ−トリアジン化合物は、米国特許第３，９５４，４７５号およびワカバヤシらのＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆｔｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＪａｐａｎ，４２，２９２４−３０（１９６９）に開示された手順に従って調製することができる。本発明に有用な他のトリアジン型光酸発生剤は、例えば、米国特許第５，３６６，８４６号に開示される。

弱い求核アニオンを有するオニウム塩は、本発明において光酸発生剤として用いるのに特に好適である。それらのアニオンの例は、２価〜７価の金属または非金属、例えば、アンチモン、スズ、鉄、ビスマス、アルミニウム、ガリウム、インジウム、チタン、ジルコニウム、スカンジウム、クロム、ハフニウム、銅、ホウ素、リン、およびヒ素のハロゲン錯体アニオンである。好適なオニウム塩の例は、これらに限られるものではないが、ジアゾニウム塩、例えば、ジアリール−ジアゾニウム塩、および周期律表のＶＡおよびＢ、ＩＩＡおよびＢ、およびＩ群のオニウム塩、例えば、ハロニウム塩、例えば、ヨードニウム塩、第四級アンモニウム、ホスホニウムおよびアルソニウム塩、スルホニウム塩、例えば、芳香族スルホニウム塩、スルホオキソニウム塩またはセレニウム塩を含む。好適なオニウム塩の例は、例えば、米国特許第４，４４２，１９７号、第４，６０３，１０１号、および第４，６２４，９１２号に開示される。スルホニウム塩、例えばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェートなど、およびその混合物が典型的である。

本発明において光酸発生剤として有用なスルホン化エステルは、例えば、スルホニルオキシケトンを含む。好適なスルホン化エステルは、これらに限られるわけではないが、ベンゾイントシラート、ｔ−ブチルフェニルアルファ−（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）−アセテート、２，６−ジニトロベンジルトシラート、およびｔ−ブチルアルファ−（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）−アセテートを含む。それらのスルホン化エステルは、例えば、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．４，Ｎｏ．３，３３７，−３４０（１９９１）に開示される。

用いることのできる置換ヒドロキシイミドは、例えば、ｎ−トリフルオロメチルスルホニルオキシ−２，３−ジフェニルマレイミドおよび２−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ−２，３−ジフェニルマレイミドを含む。好適な置換ヒドロキシイミンは、例えば、２−（−ニトリロ−２−メチルベンジリデン）−（５−ヒドロキシイミノブチルスルホニル）−チオフェンを含む。本発明に有用なアジドは、例えば、２，６−（４−アジドベンジリデン）シクロヘキサノンを含む。ナフトキノンは、例えば、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノンの２，１−ジアゾナフトキノン−４−スルホネートエステルを含み得る。ジアゾ化合物の中で、１，７−ビス（４−クロロスルオニルフェニル）−４−ジアゾ−３，５−ヘプタンジオンを用いることができる。

本発明に有用な光塩基発生剤は光に露出すると塩基を放出する任意の化合物または複数の化合物であり得る。好適な光塩基発生剤は、これらに限られるものではないが、ベンジルカルバメート、ベンゾインカルバメート、Ｏ−カルバモイルヒドロキシアミン、Ｏ−カルバモイルオキシム、芳香族スルホンアミド、アルファ−ラクタム、Ｎ−（２−アリルエテニル）アミド、アリールアジド化合物、Ｎ−アリールホルムアミド、４−（オルソ−ニトロフェニル）ジヒドロピリジン、およびその組み合わせを含む。

光活性化合物の量は、ネガ型動作材料の場合、化学線に露出されるとポリマー層の溶解性を変化させて現像剤中で露出部分を非溶解性にするのに十分な任意の量である。光活性成分は組成物中に典型的に０．０１〜２５重量％、例えば、０．１〜２５重量％、または０．１〜１２重量％存在する。

光像形成可能な導波路コアおよび／またはクラッドのための現像剤は、水性または非水性現像溶液、またはその組み合わせとすることができ、場合によって、１種以上の添加剤、例えば、消泡剤、界面活性剤などを含むことができる。典型的な水性現像剤は、例えば、アルカリ金属水酸化物、例えば水中の水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム、ならびにテトラアルキルアンモニウム水酸化物、例えば水中の水酸化テトラメチルアンモニウムを含む。それらの現像剤は典型的には０．１〜２Ｎ、例えば、０．１５〜１Ｎ、または０．２６〜０．７Ｎの濃度で用いられる。

典型的な非水性現像剤は、例えば、ケトン、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２−オクタノン、２−へプタノン、およびメチルイソアミルケトン；アルコール、例えば、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、およびベンジルアルコール；エステル、例えば、エチルアセテート、エチルプロピオネートおよびエチルラクテート；グリコールエーテル、例えば、エチレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル；グリコールエーテルエステル、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテートおよびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート；芳香族、例えば、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなど、およびその組み合わせを含む。

現像は、典型的には２０〜８５℃、例えば、２１〜４９℃の温度で行われる。現像時間は、激しく攪拌しながら１０分間以内、例えば、５分間以内、２分間以内、１分間以内、または３０秒間以内とすることができる。現像は、例えば、静止現像チャンバー中またはスプレーチャンバー中で行うことができる。典型的なスプレー圧力は５〜４０ｐｓｉｇ、例えば、１０〜２５ｐｓｉｇの範囲である。

組成物から形成される構造の柔軟性を向上するために、１種以上の成分が組成物に存在することができる。これらの柔軟性向上材料は、典型的には、ヒドロキシ、アミノ、チオール、スルホン酸エステル、カルボン酸エステル、シリルエステル、無水物、アジリジン、メチロールメチル、シリルエーテル、エポキシド、オキセタン、ビニルエーテル、シラノール、およびその組み合わせから選択される複数の官能基を含有する。柔軟性向上材料において、官能基は典型的には骨格材料に付着する。例示的骨格材料は、置換または非置換アルキルおよびアリール炭化水素、エーテル、アクリレート、ノボラック、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリケトン、フラーレン、ＰＯＳＳケイ素、ナノ粒子、およびその組み合わせを含む。官能基は骨格上の末端基としてもよく、および／または骨格に沿った１つ以上の位置に存在してもよい。

柔軟化成分の例は式Ｒ^３（ＯＨ）_ｘのポリオールであり、ここで、Ｒ^３は、置換または非置換（Ｃ_２〜Ｃ_２５）アルキル、（Ｃ_７〜Ｃ_２５）アリール、（Ｃ_８〜Ｃ_２５）アラルキル、（Ｃ_６〜Ｃ_２５）シクロアルキルおよびその組み合わせから選択される有機基であり、ここで、ｘは２以上であり、炭素原子の数を超えないものである。ｘが２であるとき、柔軟化成分の例は１，２ジオール、例えば、ＨＯＣＨ_２−ＣＨＯＨ−（ＣＨ_２）_ｙ−ＣＨ_３のグリコールを含み、ここで、ｙは、例えば、０〜２２、例えば、プロピレングリコールおよびブチレングリコールとすることができる。他の例は、α，ω−ジオール、例えば、ＨＯ−（ＣＨ_２）_ｚ−ＯＨを含み、ここでｚは、例えば２〜２５、例えばエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、および１，４−ブタンジオールである。ｘが３であるときの例はグリセリンおよびトリメチロールプロパンを含む。

また、Ｒ^３は式−Ｏ−（ＣＲ^４ _２）_ｗ−のポリエーテルとすることができ、ここで、ｗは例えば、１〜１３であり、Ｒ^４は同じであるか異なり、例えば、Ｈ、または式Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル、アリール、アラルキル、またはシクロアルキルの、置換もしくは非置換有機基とすることができる。柔軟化成分の例は、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド、およびポリテトラヒドロフランのポリエーテルジオールを含む。

柔軟性向上成分は、例えば、６２〜５０００、例えば６２〜２０００の重量平均分子量を有することができる。この成分は、活性化の前および後に乾燥状態で組成物の柔軟性を向上するのに有効な量存在する。特定の量は、例えば、骨格、並びに柔軟性向上成分の官能基の種類および数に依存する。この成分は、例えば、組成物中に０．５〜３５重量％、例えば２〜２０重量％の量存在し得る。

前述の柔軟剤に加えて、シロキサンの使用は、例えば式（（Ｒ^２）_２ＳｉＯ）の単位を有するポリマーについて上述したものを用いることができる。

場合によって、これらに限られるものではないが、表面平滑剤、濡れ剤、消泡剤、接着増強剤、チキソトロピック剤、充填剤、粘度調整剤などを含む他の添加剤が組成物中に存在することができる。それらの添加剤はコーティング組成物の技術分野で周知である。表面平滑剤の使用は、例えば、シリコーンベース油、例えばＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＳＩＬＷＥＴＬ−７６０４シリコーンベース油を組成物中に用いることができる。本発明の組成物には１を超える添加剤を組み合わせることができることが理解される。例えば、濡れ剤はチキソトロピック剤と組み合わせることができる。本発明の組成物に用いられるそれらの任意選択的な添加剤の量は、個々の添加剤および所望の効果に依存し、当業者の技術能力の範囲内である。それらの他の添加剤は、典型的には、５重量％未満、例えば、２．５重量％未満の量で組成物中に存在する。

本発明に有用な組成物は、場合によって、１種以上の有機架橋剤を含むことができる。架橋剤には、例えば、組成物の成分を三次元的に架橋する材料が包含される。ケイ素含有ポリマーと反応する芳香族または脂肪族架橋剤は本発明に用いるのに好適である。それらの有機架橋剤は、硬化してケイ素含有ポリマーとともにポリマー化された網目を形成し、現像溶液への溶解性を低下させる。それらの有機架橋剤はモノマーまたはポリマーとすることができる。当業者であれば、本発明において架橋剤の組み合わせを良好に用いることができることを理解する。

本発明に有用な好適な有機架橋剤は、これらに限られるものではないが、アミン含有化合物、エポキシ含有材料、少なくとも２種のビニルエーテル基を含む化合物、アリル置換芳香族化合物、およびその組み合わせを含む。典型的な架橋剤にはアミン含有化合物及びエポキシ含有材料が包含される。

本発明の架橋剤として有用なアミン含有化合物は、これらに限られるものではないが、メラミンモノマー、メラミンポリマー、アルキロールメチルメラミン、ベンゾグアナミン樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、ウレア−ホルムアルデヒド樹脂、グリコールウリル−ホルムアルデヒド樹脂、およびその組み合わせを含む。

当業者であれば、好適な有機架橋剤の濃度は架橋剤の反応性および組成物の特定の用途などの要因に応じて変化することを理解する。使用するとき、架橋剤は組成物中に典型的に０．１〜５０重量％、例えば、０．５〜２５重量％または１〜２０重量％の量で存在する。

１種以上の添加剤はポリマー層、例えば、光導波路の場合にはコアおよび／またはクラッド層の屈折率を調節するのに役立ちうる。

組成物は、典型的には溶剤をさらに含む。広範囲の溶剤、例えば；グリコールエーテル、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテル；エステル、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート；二塩基性エステル；カーボネート、例えば、プロピレンカーボネート；γ−ブチロラクトン；エステル、例えば、エチルラクテート、ｎ−アミルアセテート、およびｎ−ブチルアセテート；アルコール、例えば、ｎ−プロパノール、イソプロパノール；ケトン、例えば、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、および２−ヘプタノン；ラクトン、例えば、γ−ブチロラクトン、およびγ−カプロラクトン；エーテル、例えば、ジフェニルエーテル、およびアニソール；炭化水素、例えば、メシチレン、トルエン、およびキシレン；ヘテロ環状化合物、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア；およびその組み合わせを用いることができる。

以下の実施例は本発明のさらなる様々な態様を例示することを意図するもので、いかなる態様においても本発明の範囲を制限することを意図するものではない。

〔実施例〕
７６２８／１０８０ガラス繊維を有する４つのＦＲ４回路板基体が提供された。各基体の表面粗さがＶｅｅｃｏＩｎｓｔｒｕｍｅｎｎｔｓのＤｅｋｔａｋ（商標）Ｖ２００−Ｓｉスタイラスプロファイラーで測定された。これらの測定の結果が以下の表１に示される。基体はアセトンで洗浄され、圧縮空気で乾燥された。各基体上に４０ミクロン厚さのＤｙｎａｍａｓｋ（商標）５０１６光熱硬化性エポキシアクリルドライフィルム（ＥｔｅｒｎａｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ，台湾）が、ＭｏｒｔｏｎＴｈｉｏｋｏｌＭｏｄｅｌ３００熱ロールラミネーターによって、２３０°Ｆ（１１０℃）、４フィート／分（１２２ｃｍ／分）および４０ｐｓｉ（２７５．８キロパスカル）で熱ロール積層された。ドライフィルム層がＯｌｅｃＡｃｃｕｐｒｉｎｔＡＰ−３０−８００ＳｕｐｅｒＥｉｇｈｔ露光ユニット上で５００ｍＪ／ｃｍ^２のＵＶ放射線により露光された。各ドライフィルムのＰＥＴカバーシートが除去され、ドライフィルム層が追加の３０００ｍＪ／ｃｍ^２で露光された。被覆された回路板が１５０℃の強制空気オーブンに１時間水平に置かれた。被覆されたドライフィルムのそれぞれの表面粗さがスタイラスプロファイラーで測定された。その結果を表１に示す。

表１から理解することができるように、ドライフィルムが被覆された回路基体は、回路板基体のそれに比べて顕著に平滑な表面を提供する。

次に、各回路板のドライフィルム層上に光導波路を形成した。底部クラッド層組成物が各ドライフィルム層上に直接コーティングされた。底部クラッド層の組成物は、５９．０重量％のシルセスキオキサンポリマー、３５．０重量％のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、および６．０重量％の添加剤（可塑剤、光酸発生剤、安定剤、および濡れ／流れ制御剤を含む）を含んでいた。底部クラッド層が９０℃で１５分間ソフトベークされ、Ｔａｍａｒａｋ１６１Ｃ露光ユニットによって３００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線放射に露光され、９０℃で１０分間露光後ベークされた。最終硬化／ハードベークが１４５℃で６０分間行われた。底部クラッド層の乾燥厚さは約４８ミクロンであった。

次に、コア層組成物が各回路板の底部クラッド層上にコーティングされた。コア層の組成物は、５８．４重量％のシルセスキオキサンポリマー、３９．９重量％のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、および１．７重量％の添加剤（光酸発生剤、安定剤、および濡れ／流れ制御剤を含む）を含んでいた。コア層は９０℃で３０分間ソフトベークされ、コアパターン（幅５０ミクロン、長さ１メートル）を画定するアートワークを通して２５０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線放射で露光され、９０℃で１０分間露光後ベークされた。露光されたコア層は水性アルカリ現像溶液を用いて現像されて導波路コア構造を形成した。最終硬化／ハードベークが１４５℃で６０分間行われた。コアの厚さは約４３ミクロンであった。

底部クラッド層で説明したものと同じ組成物および手順を用いて、頂部クラッド層が各回路板のコアおよび底部クラッド層上に形成された。頂部クラッド層の乾燥厚さは約７５ミクロンであった。導波路の光損失はＬａｓｅｒＭａｘＬＡＳ８３０−１００ＳＷダイオードレーザー、およびＳｉダイオード検出器を備えるＧｉｇａｈｅｒｔｚＯｐｔｉｋＫ−９７１０パワーメーターを用いて測定された。光損失は以下の式を用いて計算され、結果が以下の表２に示される。
光損失（ｄｂ／ｃｍ）＝−１０ｌｏｇ（パワー出力／パワー入力）／導波路の長さ

〔比較実施例〕
７６２８／１０８０ガラス繊維布を有する４つのＦＲ４回路板基体がアセトンで洗浄され、圧縮空気で乾燥された。光導波路が各回路板上に直接形成され、上述の実施例で説明した材料と手順を用いて光損失が測定された。光損失測定結果が表２に示される。

表２から理解することができるように、ドライフィルム層上に直接形成された導波路の光損失は、回路板基体上に形成された導波路のものよりも顕著に低かった。

本発明に有用なドライフィルムの実施例を示す図である。本発明に有用なドライフィルムの実施例を示す図である。本発明に有用なドライフィルムの実施例を示す図である。本発明の一態様によるその様々な形成段階における光学的機能を有するプリント回路板を示す図である。本発明の一態様によるその様々な形成段階における光学的機能を有するプリント回路板を示す図である。本発明の一態様によるその様々な形成段階における光学的機能を有するプリント回路板を示す図である。本発明の一態様によるその様々な形成段階における光学的機能を有するプリント回路板を示す図である。本発明の一態様によるその様々な形成段階における光学的機能を有するプリント回路板を示す図である。本発明の他の態様による積み重なった配置の複数の導波路を含むプリント回路板を示す図である。

符号の説明

１ドライフィルム
２担体基体
４ポリマー層
６保護カバー層
８ロール形状
１０プリント回路板基体
１１ローラー
１２第１のクラッド層
１４コア層
１４’ コア構造
１６マスク
１８第２クラッド層

Claims

プリント回路板基体にドライフィルム層を適用し、
光導波路をドライフィルム層上に直接形成すること
を含み、光導波路がコアおよびコアを取り囲むクラッドを含む、
光学的機能を有するプリント回路板の形成方法。
前記ドライフィルム層が、半田マスクまたは誘電体ドライフィルム層として有用な種類のフィルム層である、請求項１記載の方法。
前記導波路コアおよび／またはクラッドが式（ＲＳｉＯ_１．５）の単位を含み、Ｒが置換有機基または非置換有機基である請求項１記載の方法。
前記光導波路の形成が、
ドライフィルム層上に直接第１クラッド層を形成し、
第１クラッド層上にコア層を形成し、
コア層をパターン化してコアを形成し、
第１クラッド層およびコア上に第２クラッド層を形成すること
を含む請求項１記載の方法。
前記光導波路上に第２光導波路を積み重ねた配置で形成することをさらに含む請求項１記載の方法。
前記導波路上に第２ドライフィルム層を適用し、第２光導波路を第２ドライフィルム層上に直接形成することをさらに含む請求項５記載の方法。
前記クラッドの形成の前に、ドライフィルム層の表面を処理して導波路への接着を向上することをさらに含む請求項１記載の方法。
前記処理が、１以上の機械的研磨、またはコロナ放電、火炎、オゾン、もしくはプラズマによる処理を含む請求項７記載の方法。
プリント回路板基体上に電気回路を形成することをさらに含む請求項１記載の方法。
請求項１の方法によって形成されるプリント回路板。