JP4939301B2

JP4939301B2 - 光導波路

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Publication number: JP4939301B2
Application number: JP2007131992A
Authority: JP
Inventors: 貴巳疋田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-05-17
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Description

本発明は、主要な構成部分が、ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を用いた形成材料により成形されてなる光導波路に関するものである。

近年、光導波路が、光導波路デバイス、光集積回路、光配線基板等に組み込まれ、光通信、光情報処理、その他一般光学の分野で広く用いられている。そして、上記光導波路の構成部分の形成材料として、光開始カチオン重合または硬化が可能な樹脂化合物が用いられ、多くの単官能性および多官能性の紫外線硬化型樹脂組成物が開発されており、光導波路のクラッド層形成材料に使用されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１７９４０公報

しかしながら、上記紫外線硬化型樹脂組成物等は耐湿性に劣るものが多く、例えば、これを光導波路形成材料として用い光導波路を作製すると、吸湿しやすいという欠点を有している。したがって、上記吸湿により、光導波路の寸法が変化し、結果、光損失が増加するという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐湿性に優れた光導波路の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の光導波路は、基板と、その基板上に形成されたクラッド層とを備え、上記クラッド層中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア部が形成されてなる光導波路であって、上記クラッド層およびコア部の少なくとも一方が、下記の一般式（１）で表されるジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を含有する樹脂組成物によって形成されているという構成をとる。

本発明者は、耐湿性に優れた光導波路の形成材料として有用となる重合物として、オキセタン化合物に着目し、耐湿性に関して優れた特性を発揮するオキセタン化合物を求め、鋭意検討を重ねた。そして、特殊な構造を有する様々なオキセタン化合物に関して実験を重ねた結果、上記一般式（１）で表されるジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を用いると、上記のような所期の目的が達成されることを突き止め、本発明に到達した。すなわち、上記特殊な構造を有する多官能オキセタン化合物は、１分子中に複数のオキセタン環を有するため、速硬化性を有し、かつ硬化物が高密度なネットワーク構造を形成することから優れた耐湿性を有することとなる。また、上記多官能オキセタン化合物は、ある程度高い分子量を有することから、高粘度となり、厚膜形成する際に有利となり、光導波路（クラッド層やコア部）の形成材料に用いたときに、安定して同一の形状に硬化作製しやすくなるため、光導波路特性が安定する等の作用効果が得られることとなる。

このように、本発明は、クラッド層およびコア部の少なくとも一方が、上記一般式（１）で表されるジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を含有する樹脂組成物によって形成されている光導波路である。このため、上記特殊な構造を有する多官能オキセタン化合物を含有する樹脂組成物からなるクラッド層およびコア部の少なくとも一方が低吸湿性を示すようになり、結果、光導波路として光損失の増加が抑制された、優れた導波路特性を備えた光導波路が得られる。

つぎに、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の光導波路は、詳しくは、その一例として、図１に示すような構造を備えたものがあげられる。すなわち、基板１と、その基板１上に形成されたクラッド層２とを備え、上記クラッド層２中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア部３が形成されている。そして、上記クラッド層２は、基板１上に形成されるアンダークラッド層２ａと、アンダークラッド層２ａ上に形成されてなる所定パターンのコア部３を包含するよう形成されるオーバークラッド層２ｂからなる。そして、本発明の光導波路においては、上記クラッド層２およびコア部３の少なくとも一方を、特殊な構造を有する、ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を含有する樹脂組成物によって形成されている。なお、上記クラッド層２は、コア部３よりも屈折率を小さくすることが必要である。

上記基板１形成材料としては、特に限定するものではなく従来公知のもの、例えば、ポリエチレンナフタレート、石英ガラス板、シリコンウエハ、セラミック基板、ガラスエポキシ樹脂基板、ポリイミドフィルム、銅箔やステンレス箔等の金属箔等があげられる。その厚みも、適宜に設定されるが、通常、１０μｍ〜５ｍｍの範囲内に設定される。

本発明の光導波路では、上記クラッド層２およびコア部３の少なくとも一方が、特殊な構造を有する、ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を含有する樹脂組成物によって形成されている。

上記ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物は、下記の一般式（１）で表される化合物であり、１分子中に２個（ｎ＝０の場合）〜７個（ｎ＝５の場合）のオキセタン環を有する構造を備えている。なお、一般式（１）において、Ｒ₁は、下記に示すように、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等があげられるが、好ましくは、メチル基、エチル基である。

上記一般式（１）で表されるジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物は、下記の一般式（２）で表されるフェノール類と、下記の一般式（３）で表される３−アルキル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルと、塩基とを合成原料とし、これらを合成反応に用いることにより製造することができる。

ここで、上記塩基としては、従来公知のアルカリ金属（水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等）を用いることが考えられるが、本発明では、特に、上記塩基としてセシウム塩を用いた場合に、上記一般式（１）で表される化合物を、煩雑な操作を伴うことなく高収率で合成することができることから、上記セシウム塩が好適に用いられる。この場合、各原料を用いてなる合成反応は、例えば、(i) フェノール類を、セシウム塩によりセシウムフェノラート化し、次いで、オキセタンスルホン酸エステルと反応させる合成反応があげられる。あるいは、(ii)オキセタンスルホン酸エステルとフェノール類とを、セシウム塩存在下で反応させることにより行う合成反応があげられる。なかでも、上記(ii)の手順に従って行うことが好ましい。そして、上記合成は、通常、有機溶媒（反応溶媒）中で行われ、上記合成反応の反応終了後、その反応液中に有機溶媒と水を加え、水相と有機相とに分離し、その有機相からの抽出により、目的とするジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を得ることができる。

上記セシウム塩としては、例えば、炭酸セシウム、水酸化セシウム、フッ化セシウム、蟻酸セシウム等があげられる。なかでも、目的とするジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を、より高収率で得ることができる点から、炭酸セシウムが好ましく用いられる。

そして、上記セシウム塩の使用量は、上記一般式（２）で表されるフェノール類のフェノール性水酸基１モルに対して０．８〜２．０モルに設定することが好ましく、より好ましくは１．０〜１．５モルの範囲である。

上記一般式（２）で表されるフェノール類は、いわゆる、ジシクロペンタジエン骨格を有する多官能フェノールである。

そして、上記のようなフェノール類とともに用いられる、前記一般式（３）で表される３−アルキル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルにおいて、式（３）中のＲ₁は、炭素数１〜６のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等があげれらるが、好ましくはメチル基、エチル基である。そして、その具体例としては、２−（３−オキセタニル）プロピルメシレート、２−（３−オキセタニル）プロピルフェニルスルホニレート、２−（３−オキセタニル）プロピルトシレート、２−（３−オキセタニル）ブチルメシレート、２−（３−オキセタニル）ブチルトシレート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

なお、上記一般式（３）で表される３−アルキル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルは、例えば、オーガニックシンセシス vol.1〔Organic Synthesis ，Collective vol.1，pp.145（1941）〕に記載の方法に準じて合成することができる。

そして、上記一般式（３）で表される３−アルキル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルの使用量は、上記一般式（２）で表されるフェノール類のフェノール性水酸基１モルに対して１．５〜２．０モルに設定することが好ましく、より好ましくは１．０〜１．５モルの範囲である。

そして、本発明のオキセタン環を有するジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物の製造時において、その合成の際の反応温度は、０〜１２０℃に設定することが好ましく、より好ましくは６０〜１００℃の範囲である。また、セシウム塩により予めフェノール類をセシウムフェノラート化する場合、そのセシウムフェノラート化の際の反応温度は、０〜１２０℃に設定することが好ましく、より好ましくは４０〜１００℃の範囲である。そして、これら反応の際の圧力は、特に限定するものではなく、常圧、加圧、減圧のいずれでもよい。また、反応雰囲気も窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下等、特に制限されない。

なお、上記ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を合成する際に、必要に応じて、ナトリウム，カリウム等のアルカリ金属、水素化リチウム，水素化ナトリウム等のアルカリ金属水素化物、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩等を、合成原料として適宜に加えてもよい。

また、必要に応じて、水相−有機相間の相間移動触媒として、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩等を加えてもよい。上記四級アンモニウム塩としては、特に限定されるものではなく、例えば、テトラブチルアンモニウムブロミド（ＴＢＡＢ），テトラエチルアンモニウムブロミド等のテトラアルキルアンモニウムハライドや、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド等のアラルキルトリアルキルアンモニウムハライド等があげられる。また、上記四級ホスホニウム塩も、特に限定されるものではなく、例えば、テトラフェニルホスホニウムブロミド等のテトラアリールホスホニウムハライド等があげられる。

さらに、上記ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を製造する際には、前述のように、通常、反応溶媒が用いられる。この反応溶媒は、特に限定はないが、例えば、芳香族炭化水素（トルエン、キシレン等）、エーテル（テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル等）、非プロトン性極性溶媒（Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等）等が好適に用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

これらの各原料により合成し得られたジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物は、前述のように、通常、その反応液中に水と有機溶媒（酢酸エチル等）を加え、水相と有機相とに分液し、その有機相をさらに水と食塩水等にて洗浄して、無水硫酸マグネシウム等で乾燥した後、硫酸マグネシウムを濾別し、溶媒を留去することにより、得ることができる。

本発明の光導波路では、前記クラッド層２およびコア部３の少なくとも一方を、上記ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物とともに、エポキシ基またはビニルエーテル基を有する化合物を含有する樹脂組成物によって形成することが、耐湿性とともに耐熱性に優れた硬化物を得ることができ、また、露光感度の向上も図られるため、好ましい。ここで、上記エポキシ基を有する化合物としては、前記一般式（１）で表されるジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物と相溶性を示すものであればいずれも使用することができる。具体的には、エポキシ基を１個有するエポキシ化合物としては、フェニルグリシジルエーテル及びブチルグリシジルエーテル等があり、エポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物としては、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ビスフェノールフルオレンテトラグリシジルエーテル、脂環式エポキシ基を有する化合物として３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサンの付加物等が好ましく用いられる。また、上記ビニルエーテル基を有する化合物としては、前記一般式（１）で表される化合物と相溶性を示すものであればいずれも使用することができる。具体的には、ビニルエーテル基を１個有する化合物としては、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル等があげられる。ビニルエーテル基を２個以上有する化合物としては、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル及びノボラック型ジビニルエーテル等が好ましく用いられる。そして、これら化合物は、単独であるいは２種以上併せて用いられる。

本発明の光導波路において、例えば、クラッド層２の形成材料として、上記ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物とともに、エポキシ基またはビニルエーテル基を有する化合物を含有する樹脂組成物を用い、一方、コア部３の形成材料として、上記ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物以外のオキセタン化合物とともに、エポキシ基またはビニルエーテル基を有する化合物を含有する樹脂組成物を用いた組み合わせがあげられる。上記ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物以外のオキセタン化合物としては、例えば、１，３，３−トリス（４−（２−（３−オキセタニル）ブトキシフェニル）ブタン）等の３官能オキセタン化合物等があげられる。なお、クラッド層２形成材料において、好ましくは、オーバークラッド層２ｂ形成材料とアンダークラッド層２ａ形成材料とは同じものが用いられる。

上記ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物の含有割合は、樹脂組成物中、１０〜６０重量％の割合に設定することが好ましい。

これら樹脂組成物には、紫外線硬化性を付与するために光酸発生剤が適宜配合される。さらに、必要に応じて他の添加剤が配合される。

上記光酸発生剤としては、例えば、特に限定するものではなく従来公知のもの、例えば、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホキソニウム塩、メタロセン化合物、鉄アレーン系化合物等があげられる。その中でも、光硬化性という観点から、芳香族スルホニウム塩を用いることが好ましく、特に、４，４−ビス〔ジ（β−ヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート等の芳香族スルホニウム・ヘキサフルオロアンチモネート化合物、芳香族スルホニウム・ヘキサフルオロホスホニウム化合物、またはその両者の併用が、硬化性および接着性等の観点から好ましい。さらに、上記光酸発生剤以外に、光増感剤や酸増殖剤等の添加剤を必要に応じて適宜添加することができる。上記光酸発生剤の含有量は、ポリマー成分１００重量部に対して０．１〜１０重量部、より好ましくは１〜５重量部の範囲に設定することが好ましい。

上記他の添加剤としては、接着性を高めるためにシラン系あるいはチタン系のカップリング剤、オレフィン系オリゴマーやノルボルネン系ポリマー等のシクロオレフィン系オリゴマーやポリマー、合成ゴム、シリコーン化合物等の可撓性付与剤等の化合物、あるいは酸化防止剤、消泡剤等があげられる。

つぎに、前記基板および各層形成材料を用いた、本発明の光導波路の製造工程について、一例をあげて説明する。

本発明の光導波路は、例えば、図２（ａ）〜（ｆ）に示すような工程により製造することができる。まず、図２（ａ）に示すように、基板１を準備し、図２（ｂ）に示すように、その基板１面にアンダークラッド層形成材料を用いて、乾燥後の膜厚が好ましくは５〜１００μｍとなるよう塗布し、乾燥させることによりアンダークラッド層２ａ（クラッド層２の下方部分）を形成する。また、上記アンダークラッド層２ａ形成材料が紫外線硬化型樹脂組成物の場合は、紫外線照射を行うことによりアンダークラッド層２ａを形成する。そして、乾燥後あるいは紫外線照射後、さらに必要に応じて加熱等のキュアを行なう。

上記アンダークラッド層２ａ形成材料を用いての塗布方法としては、スピンコート、コーター、円コーター、バーコーター等の塗工による方法や、スクリーン印刷、スペーサを用いてギャップを形成し、そのなかに毛細管現象により注入する方法、マルチコーター等の塗工機によりロール・トゥ・ロール（roll to roll）で連続的に塗工する方法等を用いることができる。

なお、上記アンダークラッド層２ａと基板１との密着性を向上させるために、基板１のアンダークラッド層２ａ形成面をシランカップリング剤やアルミニウムキレート剤を用いて表面処理してもよい。

つぎに、図２（ｃ）に示すように、上記アンダークラッド層２ａ上に、コア部３形成用の樹脂組成物からなる層３′を形成する。この層３′の形成方法としては、上記アンダークラッド層２ａ形成材料を用いた場合の塗布方法と同様の方法があげられる。

そして、図２（ｄ）に示すように、上記層３′面上に、所定パターン（光導波路パターン）を露光させるためのフォトマスク９を配設し、このフォトマスク９を介して紫外線露光等の光照射を行ない、さらに加熱処理を行なう。上記露光に際しては、特に限定するものではなく、コンタクト露光、マスク９を層３′から僅かに離して行うプロキシミティ露光、投影露光法等があげられるが、より精度の向上を図る点から、コンタクト露光やプロキシミティ露光を採用することが好ましい。また、上記紫外線の露光に際しては、フィルター等を使用して平行光を用いることが好ましい。

つぎに、露光した後、現像液を用いて、層３′の未露光部分を溶解除去することによって、図２（ｅ）に示すように所定パターンのコア部３を形成する。上記現像法としては、パドル現像、ディップ法、スプレー法等の公知の技術を用いることができる。なお、現像を行った後、必要により、さらに洗浄を行ってもよい。上記洗浄には、例えば、イソプロピルアルコール等のアルコールや蒸留水等を用いることができる。さらに、形成されたコア部３の硬化をより完全とするために加熱等によるポストキュアを行ってもよい。

ついで、図２（ｆ）に示すように、上記所定パターンのコア層３が形成されたアンダークラッド層２ａ上に、オーバークラッド層２ｂ形成材料を用いてオーバークラッド層２ｂを形成する。上記オーバークラッド層２ｂの形成方法としては、先に述べたアンダークラッド層２ａの形成方法と同様の方法があげられる。また、前述のとおり、上記オーバークラッド層２ｂ形成材料とアンダークラッド層２ａ形成材料とは同じ材料を用いることが好ましい。このようにして、基板１上にアンダークラッド層２ａが積層形成され、さらに上記アンダークラッド層２ａ上に所定パターンのコア部３が形成され、このコア部３を包含するようオーバークラッド層２ａが形成された光導波路が製造される。

なお、上記光導波路は、上記基板１を剥離除去することにより、フィルム状光導波路とすることも可能である。このような構成とした場合、可撓性に優れたものとなる。

このようにして得られた光導波路は、例えば、直線光導波路、曲がり光導波路、交差光導波路、Ｙ分岐光導波路、スラブ光導波路、マッハツェンダー型光導波路、ＡＷＧ型光導波路、グレーティング、光導波路レンズ等として用いることができる。また、これら光導波路を用いた光素子としては、波長フィルタ，光スイッチ，光分岐器，光合波器，光合分波器，光アンプ，波長変換器，波長分割器，光スプリッタ，方向性結合器、さらにはレーザダイオードやフォトダイオードをハイブリッド集積した、光伝送モジュール等があげられる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

まず、実施例に先立ち、３−アルキル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルである、２−（３−オキセタニル）ブチルトシレートを、以下のようにして合成した。

〔２−（３−オキセタニル）ブチルトシレートの合成〕
温度計、冷却器、攪拌装置及び滴下漏斗を備えた２０００ｍｌの三つ口フラスコに、ｐ−トルエンスルホン酸クロライド１９０．６５ｇ（１．０ｍｏｌ）、テトラメチルアンモニウムブロミド３２．２４ｇ（０．１ｍｏｌ）及びトルエン４００ｍｌを加え、氷浴中で攪拌しながら５℃まで冷却した。これに３−エチル−ヒドロキシメチルオキセタン１１６．１６ｇ（１．０ｍｍｏｌ）を加えた後、３５重量％水酸化ナトリウム水溶液１３０ｍｌを滴下漏斗により３０分間かけて滴下した。滴下終了後、そのまま同温で上記フラスコを１時間攪拌した後、さらに室温（２５℃）で１６時間攪拌した。反応終了後、上記フラスコ内に水８００ｍｌを加えて激しく攪拌し、その後、放置して、水相と有機相に分離した。この有機相を水４００ｍｌでさらに洗浄し、無水硫酸マグネシウムで一晩乾燥した。その後、硫酸マグネシウムを濾別し、濾液を濃縮した。このようにして得られた粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：ヘキサン／酢酸エチル）により分離精製し、目的物である無色液体である、２−（３−オキセタニル）ブチルトシレートを２４３．３ｇ（収率９０％）を合成した。

〔多官能オキセタン化合物の合成１〕
温度計、冷却管及び攪拌装置を備えた２００ｍｌの三つ口フラスコに、下記の構造式（ａ）で表されるジシクロペンタジエン骨格を有する多官能フェノール（新日本石油社製、ＤＰＰ−６０９５Ｈ）１９．５ｇ（５０．０ｍｍｏｌ）および溶剤としてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド９０ｍｌを投入し、窒素雰囲気下８０℃で３０分間攪拌した。これに、炭酸セシウム４５．１ｇ（１３８．５ｍｍｏｌ）を加え、さらに窒素雰囲気下８０℃で３０分間攪拌した。そこに、先に合成した２−（３−オキセタニル）ブチルトシレート３４．３ｇ（１２６．９ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下８０℃で２０時間攪拌した。反応終了後、室温（２５℃）まで冷却したのち、酢酸エチル１００ｍｌと蒸留水７０ｍｌとを加え、有機相と水相とに分離した。ついで、有機相をさらに水と飽和食塩水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて一晩乾燥させた。つぎに、硫酸マグネシウムを濾別した後、溶媒を留去することにより、反応粗生成物を得た。

このようにして得られた粗生成物は、薄層クロマトグラフィーで分析したところ、１つのスポットのみ確認された。これをシリカゲルクロマトグラフィー（溶離液：ｎ−ヘキサン／アセトン）にて精製することにより、黄色固体２７．７ｇ（収率９０％）を得た。そして、その化合物の純度を液体クロマトグラフィーにより調べたところ、９９％以上の純度であった。

そして、このようにして得られた化合物を、赤外吸収スペクトル（日本分光社製）を用いて分析した結果、原料フェノール基に由来する３４００ｃｍ^-1の吸収が完全に消失し、新たにオキセタニル基に由来する９８０ｃｍ^-1の吸収が出現した。このことより、下記の構造式（Ａ）で表されるオキセタニル基が導入された、ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物であることを確認した。なお、構造式（Ａ）中の繰り返し数ｎの平均値は０．３であった。

〔多官能オキセタン化合物の合成２〕
温度計、冷却管及び攪拌装置を備えた５００ｍｌの三つ口フラスコに、下記の構造式（ｂ）で表されるジシクロペンタジエン骨格を有する多官能フェノール３０．０ｇ（５０．０ｍｍｏｌ）（新日本石油社製、ＤＰＰ−６１２５）、および溶剤としてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１１５ｍｌを投入し、窒素雰囲気下８０℃で３０分間攪拌した。これに、炭酸セシウム６３．４ｇ（１９４．６ｍｍｏｌ）を加え、さらに窒素雰囲気下８０℃で３０分間攪拌した。そこに、先に合成した２−（３−オキセタニル）ブチルトシレート４８．２ｇ（１７８．４ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下８０℃で２０時間攪拌した。反応終了後、室温（２５℃）まで冷却したのち、酢酸エチル１４０ｍｌと蒸留水１００ｍｌとを加え、有機相と水相とに分離した。ついで、有機相をさらに水と飽和食塩水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて一晩乾燥させた。つぎに、硫酸マグネシウムを濾別した後、溶媒を留去することにより、反応粗生成物を得た。

このようにして得られた粗生成物は、薄層クロマトグラフィーで分析したところ、１つのスポットのみ確認された。これをシリカゲルクロマトグラフィー（溶離液：ｎ−ヘキサン／アセトン）にて精製することにより、黄色固体４２．３ｇ（収率９３％）を得た。そして、その化合物の純度を液体クロマトグラフィーにより調べたところ、９９％以上の純度であった。

そして、このようにして得られた化合物を、赤外吸収スペクトル（日本分光社製）を用いて分析した結果、原料フェノール基に由来する３４００ｃｍ^-1の吸収が完全に消失し、新たにオキセタニル基に由来する９８０ｃｍ^-1の吸収が出現した。このことより、下記の構造式（Ｂ）で表されるオキセタニル基が導入された、ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物であることを確認した。なお、構造式（Ｂ）中の繰り返し数ｎの平均値は１．２であった。

以下のようにして、アンダークラッド層，コア部およびアンダークラッド層を形成し、光導波路を作製した（図２参照）。そして、その光導波路に対する評価を、以下のようにして行った。

〔アンダークラッド層の形成〕
まず、２官能性芳香族エポキシ（ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル）（成分Ａ）３０重量部と、シクロヘキセンオキシド骨格を有する脂環式エポキシ樹脂である３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート（ダイセル化学工業社製、セロキサイド２０２１Ｐ）（成分Ｂ）５０重量部と、実施例１で作製した前記構造式（Ａ）で表される多官能オキセタン化合物（成分Ｃ）２０重量部と、光酸発生剤として、４，４−ビス〔ジ（β−ヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの５０％プロピオンカーバイド溶液（成分Ｇ）２重量部とを混合し、クラッド層（アンダークラッド層／オーバークラッド層）形成用樹脂組成物（ワニスＡ）を調製した。

つぎに、ポリエチレンナフタレート基材（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×厚み１８８μｍ）を準備し（図２（ａ）参照）、その表面に、上記ワニスＡをスピンコート法により塗布した。そして、２０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて全面に紫外線を照射した後、１００℃にて１５分加熱処理することにより、アンダークラッド層を形成した（図２（ｂ）参照）。このアンダークラッド層の厚みを接触式膜厚計にて測定したところ、２５μｍであった。また、上記アンダークラッド層の屈折率は波長８３０ｎｍにおいて１．５４５であった。

〔コア部の形成〕
つぎに、２官能性芳香族エポキシ（ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル）（成分Ａ）５０重量部と、３官能オキセタン化合物である（１，３，３−トリス（４−（２−（３−オキセタニル）ブトキシフェニル）ブタン）（成分Ｄ）２２重量部と、光酸発生剤として、４，４−ビス〔ジ（β−ヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの５０％プロピオンカーバイド溶液（成分Ｇ）１重量部を、乳酸エチル（成分Ｆ）２８重量部に溶解し、コア部形成用樹脂組成物（ワニスＢ）を調製した。

そして、スピンコート法により、上記ワニスＢを前記アンダークラッド層上に塗布し、１００℃で１０分間乾燥させることによりコア部前躯体層を形成した（図２（ｃ）参照）。さらに、その上に、５０μｍ幅の帯状光導波路パターンが描画された合成石英系のクロムマスク（フォトマスク）を設置し（図２（ｄ）参照）、このクロムマスクを介してコンタクト露光法にて４０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量の紫外線を照射し、さらに、１２０℃にて１５分間加熱処理を行った。その後、未照射部を除去するため、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像を行い、さらに１２０℃で３０分間加熱することにより、コアパターンを形成した（図２（ｅ）参照）。電子顕微鏡（キーエンス社製、ＶＥ−７８００）によりコア形状を測定したところ、幅５０μｍ、高さ５０μｍの方形の断面形状を有するコアパターンが形成された。また、このようにして形成されたコア部の屈折率は、波長８３０ｎｍにおいて１．５９４であった。

〔オーバークラッド層の形成〕
アンダークラッド層形成時に調製したワニスＡと同じものを、上記アンダークラッド層およびコア部上にスピンコート法により塗布した。つぎに、上記アンダークラッド層形成時と同様、２０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて全面に紫外線を照射し、引き続き１５０℃にて６０分間加熱処理することにより、オーバークラッド層を形成した（図２（ｆ）参照）。このようにして、比屈折率Δ＝３．０％の光導波路（図１参照）を作製した。

クラッド層形成材料であるワニスＡの、成分Ｂの配合量を３０重量部に、成分Ｃの配合量を４０重量部に変えた。それ以外は、実施例１と同様にして、ワニスＡを用いてアンダークラッド層およびオーバークラッド層を形成するとともに、ワニスＢを用いてコア部を形成して、光導波路を作製した（図１参照）。

クラッド層形成材料であるワニスＡの、成分Ｂの配合量を２０重量部に、成分Ｃの配合量を５０重量部に変えた。それ以外は、実施例１と同様にして、ワニスＡを用いてアンダークラッド層およびオーバークラッド層を形成するとともに、ワニスＢを用いてコア部を形成して、光導波路を作製した（図１参照）。

クラッド層形成材料であるワニスＡの、成分Ｃに代えて、上記〔多官能オキセタン化合物の合成２〕で合成した構造式（Ｂ）で表されるオキセタニル基が導入された、ジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物（成分Ｃ′）を２０重量部用いた。それ以外は、実施例１と同様にして、ワニスＡを用いてアンダークラッド層およびオーバークラッド層を形成するとともに、ワニスＢを用いてコア部を形成して、光導波路を作製した（図１参照）。

クラッド層形成材料であるワニスＡの、成分Ａの配合量を３５重量部に、成分Ｂの配合量を２０重量部に、成分Ｃの配合量を１０重量部に、成分Ｇの配合量を１重量部に変えるとともに、新たに成分Ｃ″として〔１−エチル（３−オキセタニル）〕メチルエーテル（東亞合成社製、アロンオキセタンＤＸＴ−２２１）３５重量部を用いた。それ以外は、実施例１と同様にして、ワニスＡを用いてアンダークラッド層およびオーバークラッド層を形成するとともに、ワニスＢを用いてコア部を形成して、光導波路を作製した（図１参照）。

〔比較例〕
クラッド層形成材料であるワニスＡの、成分Ｃ（多官能オキセタン化合物）に代えて、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ−３２１）（成分Ｅ）を２０重量部用いた。それ以外は、実施例１と同様にして、ワニスＡを用いてアンダークラッド層およびオーバークラッド層を形成するとともに、ワニスＢを用いてコア部を形成して、光導波路を作製した（図１参照）。

〔評価〕
上記作製した光導波路を、ダイシング装置を用いて、１ｃｍの長さに切り出し、これを８５℃×８５％（相対湿度）の雰囲気下、１００時間放置した。放置後の光導波路の吸湿率を下記に示すカールフィッシャー法にて評価した。これらの結果を、実施例および比較例のワニスＡ，Ｂの構成成分とともに下記の表１に併せて示す。

〔吸湿率の測定〕
実施例１で得られた紫外線照射による硬化フィルムを、８５℃×８５％Ｒ．Ｈ．にて１００時間放置した後、微量水分測定器（平沼水分測定装置アクアカウンターＡＱ−２１００、平沼産業社製）にて吸湿率を測定した。

上記結果から、実施例品の光導波路は、比較例品に比べて吸湿率が小さく、耐湿性に優れていることがわかる。

本発明の光導波路としては、例えば、直線光導波路、曲がり光導波路、交差光導波路、Ｙ分岐光導波路、スラブ光導波路、マッハツェンダー型光導波路、ＡＷＧ型光導波路、グレーティング、光導波路レンズ等があげられる。そして、上記光導波路を用いてなる光素子としては、波長フィルタ，光スイッチ，光分岐器，光合波器，光合分波器，光アンプ，波長変換器，波長分割器，光スプリッタ，方向性結合器、さらにはレーザダイオードやフォトダイオードをハイブリッド集積した、光伝送モジュール等があげられる。

本発明の光導波路の一例を示す横断面図である。（ａ）〜（ｆ）は本発明の光導波路の製造工程を示す説明図である。

符号の説明

１基板
２クラッド層
３コア部

Claims

基板と、その基板上に形成されたクラッド層とを備え、上記クラッド層中に所定パターンで、光信号を伝搬するコア部が形成されてなる光導波路であって、上記クラッド層およびコア部の少なくとも一方が、下記の一般式（１）で表されるジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物を含有する樹脂組成物によって形成されていることを特徴とする光導波路。
上記クラッド層およびコア部の少なくとも一方が、請求項１記載のジシクロペンタジエン環を有する多官能オキセタン化合物と、エポキシ基またはビニルエーテル基を有する化合物とを含有する樹脂組成物によって形成されている請求項１記載の光導波路。