JP5465453B2 - 光導波路形成用エポキシ樹脂組成物、光導波路形成用硬化性フィルム、光伝送用フレキシブルプリント配線板、及び電子情報機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子情報機器のヒンジ部等に配設される光導波路を形成するためのエポキシ樹脂組成物、及び該エポキシ樹脂組成物から得られる硬化性フィルム、光伝送用フレキシブルプリント配線板、及び電子情報機器に関する。

電子情報機器において、画像情報のような大量の情報のやり取りに光伝送を採用することにより、電磁ノイズを回避しながら高速処理を実現することが検討されている。このような光伝送においては、ＬＳＩやＩＣ等の素子からの電気信号を光に変換することにより信号伝達を可能にするための光導波路による装置内光インタコネクションが重要な要素技術となる。装置内光インタコネクションにおいては、光導波路の光入出力部と受発光素子との位置合わせを容易にするために３０〜１００μｍのマルチモード導波路が最適である。このようなマルチモード導波路として、光の損失が小さく、量産性に優れ、電気回路基板との一体化が容易なポリマー導波路が注目されている。

ところで、近年、携帯電話やモバイル機器のような情報機器端末の小型化がますます要求されており、このような要求に対応するべく、小型の筐体内の狭いスペースにフレキシブル回路基板を用いて折り曲げて基板を配設したり、ディスプレイ部と本体部とをヒンジを用いて折りたたみ可能に構成したりすることにより小型化を実現している。

このような小型化された情報機器端末にポリマー導波路を用いた装置内光インタコネクションの技術を適用する場合、フレキシブル回路基板（以下単にＦＰＣとも呼ぶ）上に形成されるポリマー導波路に、小さい屈曲半径で繰り返し折り曲げられても破損しないような耐屈曲性が要求される。また、別の要求としては、ポリマー導波路が形成されたＦＰＣに光電変換素子等を表面実装する際に、鉛フリー半田の高温リフロー条件に耐えうる耐熱性も求められる。また、光損失の少ない透明性は当然求められる。

このようなポリマー導波路を形成するためのポリマー材料としては、光ファイバーの製造に広く用いられているアクリル樹脂が知られている。しかしながらアクリル樹脂は耐熱性が低いために、鉛フリー半田の高温リフロー条件に耐えうるものではなかった。そのために、アクリル樹脂を用いて基板上に光導波路を形成し、光導波路の受光または発光部に光電変換素子等を実装しようとした場合、リフロー工程を用いた実装工程を適用できなかった。そのために、光電変換素子等は、予め別の基板等に実装された状態で、数十マイクロメートルオーダーで導波路のコアをアライメントして配置する必要があった。このような実装プロセスは非常に煩雑であり、量産性に乏しい。

一方、耐熱性が高く、層間密着性も良好であるポリマー材料であるエポキシ化合物等の硬化性樹脂を用いて光導波路を形成する方法も知られている。

例えば、下記特許文献１には、オキセタン樹脂、エポキシ樹脂、光重合開始剤を含有する液状の光硬化性樹脂液を基板表面に塗布した後、パターン露光及び現像を行なうことによりクラッドやコアを形成して光導波路を作製する技術が開示されている。

また、下記特許文献２には、多官能の反応性オリゴマーと光重合開始剤を含有する液状の光硬化性エポキシ樹脂をクラッドやコアを形成するためのポリマー材料として用い、この光硬化性エポキシ化合物液をシリコン基板上に塗布した後に、パターン露光、現像を行なって光導波路のコアを形成する技術が開示されている。

また、下記特許文献３には、フェノキシ樹脂や固体エポキシ樹脂を溶媒に溶解して得られるワニスを基材に塗布した後、溶媒を除去することにより得られる光導波路等を形成するための光学材料用樹脂フィルムが開示されている。

しかしながら、エポキシ樹脂はガラス転移温度（Ｔｇ）が高すぎるために本来的に柔軟性に乏しく、特許文献１〜３に開示されたような何れのポリマー材料を用いても、ヒンジ部の光導波路として耐えうるような充分な屈曲性を有するものではなかった。

特開２００１−３４３５３９号公報 特許第３０６３９０３号公報 特開２００７−８４７７２号公報

本発明は、フレキシブルプリント配線板の表面に形成される耐屈曲性に優れた光導波路を提供することを目的とする。

本発明の一局面の光導波路形成用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）液状エポキシ化合物、（Ｂ）固体状エポキシ化合物、及び（Ｃ）カチオン硬化開始剤を含有し、前記液状エポキシ化合物（Ａ）として、下記一般式（Ｉ）：

（一般式（Ｉ）中、Ｒ_１及びＲ_２はそれぞれ水素原子又はメチル基を、Ｒ_３からＲ_６はそれぞれ水素原子、メチル基、塩素原子、又は臭素原子を、Ｒ_７は炭素原子数１〜１５のアルキレンオキシ基又はアルキレン基を示す。ｐは０または１，ｑは１〜２５、ｒ及びｓはｐが０のときは０，ｐが１のときは１であり、ｎは自然数でありその平均は１〜５である）
で表される液状エポキシ化合物（Ａ１）を含有することを特徴とする。このような構成によれば、柔軟性に優れた透明性の硬化物が得られる。従って、このようなエポキシ樹脂組成物を用いることによりフレキシブルプリント配線板の表面に耐屈曲性に優れた光導波路を形成することができる。

また、前記一般式（Ｉ）で表される液状エポキシ化合物は、下記一般式（ＩＩ）：

（一般式（ＩＩ）中、Ｒ_１ 及びＲ_２はそれぞれ水素原子又はメチル基を、Ｒ_３からＲ_６はそれぞれ水素原子、メチル基、塩素原子、又は臭素原子を表す。Ｘはエチレンオキシ基、ジ（エチレンオキシ）エチル基、トリ（エチレンオキシ）エチル基、プロピレンオキシ基、プロピレンオキシプロピル基、ジ（プロピレンオキシ）プロピル基、トリ（プロピレンオキシ）プロピル基又は炭素原子数２〜１５のアルキレン基である。ｎは自然数でありその平均は１．２〜５である）で表される液状樹脂が特に好ましい。このような液状エポキシ化合物を用いた場合には、高い耐熱性を維持しながら充分な耐屈曲性を付与することができる。また、このようなエポキシ樹脂組成物を用いた場合には、塗布工程を用いずに光導波路形成が可能になる、生産性に優れた硬化性フィルムが容易に得られうる。

前記エポキシ化合物（Ａ１）の含有割合としては、樹脂成分全量中５〜３０質量％の範囲であることが、光導波路に要求される他の特性とのバランスに優れる点から好ましい。

また、本発明の他の一局面の光導波路形成用硬化性フィルムは、上記何れかの光導波路形成用エポキシ樹脂組成物をから得られることを特徴とする。このような硬化性フィルムを用いることにより、真空ラミネータのような転写装置を使用した転写工法を用いて基板上に未硬化の樹脂層を形成することができる。このような転写工法によれば、高精度に膜厚が制御された硬化層をＦＰＣ表面に形成することができ、また、塗布工程を要しないために優れた生産性で光導波路を形成することができる。

また、本発明の他の一局面の光伝送用フレキシブルプリント配線板は、上記何れかの光導波路形成用エポキシ樹脂組成物を硬化させて得られたクラッド及び／またはコアから構成される光導波路を備えることを特徴とする。このような構成によれば、得られる光導波路が高い耐屈曲性を有するために、折りたたみタイプの電子情報機器のヒンジ部のように、曲率半径が小さい折れ曲がり部における繰り返しの耐屈曲性が要求されるような部分の光伝送路として用いることができる。

また、本発明の他の一局面の電子情報機器は、ヒンジ部で折りたたみ可能な２つの構成体を備え、前記２つの構成体が前記ヒンジ部を通じて光接続されている電子情報機器であって、前記ヒンジ部に上記光伝送用フレキシブルプリント配線板が配設されていることを特徴とする。このような電子情報機器においては耐屈曲性に優れた光導波路が形成されたフレキシブルプリント配線板をヒンジ部に用いるために、小さい曲率半径で折れ曲がるヒンジ部を有する機器組み込むことができる。その結果、光導波路を組み込んだ折りたたみ型の電子情報機器を小型化することができる。

本発明によれば、ＦＰＣの表面に耐屈曲性に優れた光導波路を形成することができる。

ＦＰＣ表面に光導波路を形成する方法を説明するための断面模式図である。 ２つの構成体がヒンジ部を通じて光接続されている携帯情報端末の側面模式図であり、ヒンジ部周辺は部分断面図で表されている。 ＦＰＣ表面に光導波路を形成する方法を説明するための断面模式図である。

本発明の光導波路形成用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）液状エポキシ化合物、（Ｂ）固体状エポキシ化合物、及び（Ｃ）カチオン硬化開始剤を含有し、前記液状エポキシ化合物（Ａ）として、上記一般式（Ｉ）で表されるエポキシ化合物（Ａ１）を含有する。

液状エポキシ化合物（Ａ）は、常温で液状のエポキシ化合物であり、溶剤除去後の硬化性フィルムにタック性を付与することによりＦＲＰとの密着性を高める成分である。

上記一般式（Ｉ）で表される液状エポキシ化合物は、常温で液状であって、分子鎖の両末端にエポキシ基を有し、分子鎖中には、活性水素または活性水素を形成するような官能基を有さないポリアルキレンオキシ鎖のような分子鎖を有する。このような液状エポキシ化合物（Ａ１）を配合することにより、光導波路に要求される透明性を維持しながら、硬化物の架橋密度を低下させることができる。それにより、硬化物に柔軟性を付与することにより、優れた耐屈曲性を有する光導波路を形成することができる。

一般式（Ｉ）で表される液状エポキシ化合物の具体例としては、例えば、ポリエチレングリコールージグリシジルエーテル，ポリプロピレングリコールージグリシジルエーテル，ポリブチレングリコールージグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル（例えば、日本油脂（株）製の「エピオールＥ−１０００」，「エピオールＥ−４００」，ジャパンエポキシレジン株）製「ＹＬ７４１０」）が挙げられる。また、特に、好ましくは、上記一般式（ＩＩ）で表される構造を有するエポキシ化合物である、ＤＩＣ（株）製の「ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−４８５０シリーズ」等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、特に、一般式（ＩＩ）で表される構造を有するエポキシ化合物は、少量の配合により得られる光導波路に高い耐屈曲性を付与しうる。そのために、光導波路の耐熱性を大幅に低下させずに、高い耐屈曲性を付与しうる。

液状エポキシ化合物（Ａ１）の配合割合は、エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全量に対して５〜４０質量％、さらには５〜３０質量％の範囲であることが好ましい。前記配合割合が多すぎる場合には、Ｔ_ｇが低下しすぎることにより、耐熱性が不充分になる傾向があり、少なすぎる場合には、耐屈曲性の向上効果が不充分になる傾向がある。

（Ａ）液状エポキシ化合物中には、液状エポキシ化合物（Ａ１）以外の液状エポキシ化合物を含有してもよい。このような液状エポキシ化合物の具体例としては、例えば、液状ビスフェノールＡ型エポキシ化合物（例えば、ＤＩＣ（株）製の「エピクロン８５０Ｓ」），液状ビスフェノールＦ型エポキシ化合物（例えば、ＤＩＣ（株）製の「エピクロン８３０Ｓ」），液状ビスフェノールＥ型エポキシ化合物，液状ビスフェノールＳ型エポキシ化合物等の液状ビスフェノール型エポキシ化合物；液状水添ビスフェノールＡ型エポキシ化合物（例えば、ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ８０００」），液状水添ビスフェノールＦ型エポキシ化合物，液状水添ビスフェノールＥ型エポキシ化合物，液状水添ビスフェノールＳ型エポキシ化合物等の液状水添ビスフェノール型エポキシ化合物；液状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（例えば、ダイセル化学工業（株）製「セロキサイド２０２１Ｐ」），液状ε−カプロラクトン変性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サンカルボキシレート（例えば、ダイセル化学工業（株）製「セロキサイド２０８１」）等の液状３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ化合物；等が挙げられる。

固体状エポキシ化合物（Ｂ）は、溶剤除去後のエポキシ樹脂組成物を固体状態にすることにより、硬化性フィルムの形状維持性を高めるとともに、硬化性フィルムのタック性を調整するために配合される成分である。

固体エポキシ化合物（Ｂ）の具体例としては、例えば、固体ビスフェノールＡ型エポキシ化合物（例えば、ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００６ＦＳ」），固体ビスフェノールＦ型エポキシ化合物（例えば、ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート４００７」），固体ビスフェノールＥ型エポキシ化合物，固体ビスフェノールＳ型エポキシ化合物等の固体ビスフェノール型エポキシ化合物；固体水添ビスフェノールＡ型エポキシ化合物（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＬ７１７０」），固体水添ビスフェノールＦ型エポキシ化合物，固体水添ビスフェノールＥ型エポキシ化合物，固体水添ビスフェノールＳ型エポキシ化合物等の固体水添ビスフェノール型エポキシ化合物；固体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）シクロヘキサン付加物（例えば、ダイセル化学工業（株）製「ＥＨＰＥ３１５０」）等が挙げられる。

上述した液状エポキシ化合物（Ａ）及び固体エポキシ化合物（Ｂ）において、エポキシ樹脂組成物のエポキシ化合物全量中に、所定割合で水添ビスフェノール型エポキシ化合物を配合することが好ましい。水添ビスフェノール型エポキシ化合物は、配合割合を増やすことにより屈折率を低くするとともに、透明性を向上させることに寄与し、また、耐熱性を低下させずに柔軟性の付与に寄与する成分である。エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全量中の水添ビスフェノール型エポキシ化合物の配合割合としては、クラッドの形成のためには、４０〜８０質量％の範囲、コアの形成のためには、０〜５０質量％の範囲で配合することが好ましい。

また、上述した液状エポキシ化合物（Ａ）及び固体エポキシ化合物（Ｂ）において、エポキシ樹脂組成物中のエポキシ化合物全量中に、所定割合でビスフェノール型エポキシ化合物を配合することが好ましい。ビスフェノール型エポキシ化合物を配合することにより、光導波路の脆さを抑制して強靭性を高めることができ、また配合割合を増やすことにより屈折率を高くすることに寄与することができる。エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全量中のビスフェノール型エポキシ化合物の配合割合としては、クラッドの形成のためには、０〜５０質量％の範囲、コアの形成のためには、１０〜９０質量％の範囲で配合することが好ましい。

また、液状エポキシ化合物（Ａ）における３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ化合物は、得られる光導波路の透明性を高くして光損失を低減するとともに、硬化性フィルムに高いタック性を付与する成分である。また、硬化過程において速い硬化速度を有する光硬化性フィルムを得ることができるものである。また、光硬化性フィルムをパターン露光・現像して導波路のコアを作製する際に、コアの両側面は現像によって荒れが発生し易く、このコアの両側面で光が散乱してクラッドへと逃げ易くなって光導波損失が一般に生じるが、３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ化合物を配合することによってコアのこの側面の部分の屈折率がコア内部よりも低下する現象がみられ、コアの両側面からクラッドへと逃げる光の量が少なくなって光導波損失を低減することができるものである。エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全量中の３，４−エポキシシクロヘキセニル骨格を有するエポキシ化合物の配合割合としては、クラッドの形成のためには、０〜２０質量％の範囲、コアの形成のためには、５〜２０質量％の範囲で配合することが好ましい。

また、固体エポキシ化合物（Ｂ）における、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）シクロヘキサン付加物は硬化物のＴｇを高くすることにより耐熱性の向上に寄与し、また配合割合を増やすことにより屈折率を低くするとともに透明性を向上させること寄与する成分である。エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全量中の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）シクロヘキサン付加物の配合割合としては、クラッドの形成のためには、３〜１５質量％の範囲、コアの形成のためには、０〜２０質量％の範囲で配合することが好ましい。前記配合割合が多すぎる場合には、硬化物の柔軟性が低下することにより、クラッドの耐屈曲性が低下する傾向がある。

液状エポキシ化合物（Ａ）と固体エポキシ化合物（Ｂ）の配合割合（質量比）は、目的や組み合わせるエポキシ化合物の種類に応じて適宜調整されるが、例えば、固体エポキシ化合物（Ｂ）／液状エポキシ化合物（Ａ）として、３０／７０〜８０／２０の範囲であることが好ましい。

また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、樹脂形成成分として、エポキシ化合物に加えて、フェノキシ樹脂をさらに配合することが好ましい。フェノキシ樹脂は、例えば、エポキシ化合物とエピクロルヒドリンとから合成されるポリヒドロキシポリエーテルであり、分子中の水酸基により架橋可能な熱可塑性樹脂である。フェノキシ樹脂を配合することによって、硬化物の脆さを抑えて硬化物の強靭性を高めることにより、光導波路の耐屈曲性をさらに向上させることができる。また、硬化性フィルムを調製する際にワニスの粘度を高くすることにより、硬化性フィルムの作製を容易にする成分である。フェノキシ樹脂の具体例としては、例えば、東都化成（株）製「ＹＰ５０」等が挙げられる。エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全量中のフェノキシ樹脂の配合割合としては、０〜２５質量％の範囲であることが好ましい。フェノキシ樹脂の配合割合が高すぎる場合には、ワニスのチクソ性が高くなりすぎて硬化性フィルムを作製する際の塗工性が低下する傾向がある。

カチオン硬化剤は、エポキシ化合物のエポキシ基を開環自重合させるための重合開始剤であり、光によってのみ硬化を開始できる光カチオン硬化剤、熱によってのみ硬化を開始できる熱カチオン硬化剤、光によっても熱によっても硬化を開始できる光・熱カチオン硬化剤があるが、これらのいずれのものも使用できる。カチオン硬化剤を配合することにより、クラッドの透明性を高めることができ、光損失を低減することができる。

光カチオン硬化剤の具体例としては、例えば、（株）アデカ製「ＳＬ−１７０」（ＳｂＦ６−系スルホニウム塩）が、熱カチオン硬化剤の具体例としては、例えば、三新化学工業（株）製「ＳＩ−１５０Ｌ」（ＳｂＦ６−系スルホニウム塩）が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

カチオン硬化剤の配合割合としては、例えば、エポキシ樹脂組成物中の樹脂形成成分１００質量部に対して０．５〜２質量部の範囲で配合されることが好ましい。

本発明で用いられるエポキシ樹脂組成物には、上記以外の成分として、本発明の目的を損なわない範囲で、表面調整剤、カップリング剤、流動改質剤、滑剤、着色剤等の添加剤を必要に応じて添加することができる。

エポキシ樹脂組成物は、液状エポキシ化合物（Ａ）と固体状エポキシ化合物（Ｂ）を所定の割合で溶媒に溶解し、さらにカチオン硬化開始剤を配合して得られるワニスを用い、これを乾燥し溶媒を除去することにより常温で固体となるような配合を選択することによって得られる。

ワニスの調製に用いられる溶媒としては、上述した配合成分を溶解できるものであれば特に限定されず、その具体例としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）等が挙げられる。これらは、単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

ワニス中の樹脂成分と溶媒との混合割合は特に限定されず、ＦＰＣ表面にワニスの状態で載置（充填）するのに適当な粘度となるように、適宜調整すればよい。

なお、ＦＰＣ表面に光導波路を形成する場合には、ＦＰＣ表面にワニスを塗布した後、乾燥させる塗工工程を用いて硬化層を形成してもよいが、生産性の観点からは、予め、上述したエポキシ樹脂組成物から形成された硬化性フィルムを用いることが好ましい。このような硬化性フィルムを用いた場合には煩雑な塗工工程を必要とせず、高い生産性で光導波路を製造することができる。また、硬化性フィルムを用いた場合には、均一な厚み精度で光導波路を形成することができる。

このような硬化性フィルムは、離型処理されたＰＥＴフィルム等の離型フィルムの表面にコンマコーターヘッドのマルチコーター等を用いて塗布し、これを乾燥することによって、形成される。

次に、このような本発明に係る硬化性フィルムを用いてＦＰＣ上に光導波路を形成する方法について、図１を参照して、詳しく説明する。

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、予め、それぞれ屈折率が調整されたクラッド用硬化性フィルム及びコア用硬化性フィルムを用いる。なお、クラッド用硬化性フィルムの屈折率は、コア用硬化性フィルムの屈折率よりも低くなるように調整される。

はじめに、図１（ａ）に示すように、電気回路１１が形成されたＦＰＣ１０の表面にクラッド用硬化性フィルム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硬化性フィルム１を硬化させる。なお、ＦＰＣ１０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、ＦＰＣ１０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の表面にコア用硬化性フィルム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、コア用光硬化性フィルム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、コア用光硬化性フィルム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、コア用光硬化性フィルム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硬化性フィルム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硬化性フィルム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、ＦＰＣ１０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ＦＰＣ１０の表面に形成された光導波路Ａは高い耐屈曲性を備える。このような光導波路Ａが形成されたＦＰＣ１０は、光伝送用フレキシブルプリント配線板として好ましく用いられる。特に、図２に示すように、ヒンジ部５で折りたたみ可能な２つの構成体６，７を備え、２つの構成体６，７がヒンジ部５の光電変換素子９が実装されたＦＰＣ１０を通じて光接続されるような、携帯電話や携帯情報端末等に好ましく用いられる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は実施例により何ら限定されるものではない。

はじめに、本実施例におけるエポキシ樹脂組成物の調製に用いた原材料を以下にまとめて示す。

（Ａ）液状エポキシ化合物
・ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル：ジャパンエポキシレジン（株）製の「ＹＬ７４１０」
・ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル：日本油脂（株）製「エピオールＥ−１０００」
・一般式（ＩＩ）で表されるエポキシ化合物：ＤＩＣ（株）製の「ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−４８５０−１５０」
・ビスフェノールＡ型エポキシ化合物：ＤＩＣ（株）製「エピクロン８５０Ｓ」
・水添ビスフェノールＡ型エポキシ化合物：ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ８０００」
・液状ε−カプロラクトン変性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サンカルボキシレート：ダイセル化学工業（株）製「セロキサイド２０８１」
（Ｂ）固体状エポキシ化合物
・ビスフェノールＡ型エポキシ化合物：ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００６ＦＳ」
・水添ビスフェノールＡ型エポキシ化合物：ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＬ７１７０」
・固体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）シクロヘキサン付加物：ダイセル化学工業（株）製「ＥＨＰＥ３１５０」
（Ｃ）カチオン硬化剤
・熱カチオン硬化剤：三新化学工業（株）製「ＳＩ−１５０Ｌ」（ＳｂＦ６−系スルホニウム塩）
・光カチオン硬化剤：（株）アデカ製「ＳＬ−１７０」（ＳｂＦ６−系スルホニウム塩） （Ｄ）フェノキシ樹脂
・東都化成（株）製「ＹＰ５０」
（Ｅ）表面調整剤：ＤＩＣ（株）製「Ｆ４７０」
次に、エポキシ樹脂組成物及び硬化性フィルムの調製について説明する。
表１に記載された実施例１〜１０、参考例１及び比較例１の配合割合に従って、それぞれ各配合成分をガラス容器内で配合した。そして、配合物を６０℃で還流させて溶液を調整した後、目開き１μmのＰＴＦＥ製メンブランフィルタで濾過することによりエポキシ樹脂組成物のワニスを調整した。そして、得られたワニスを離型処理されたＰＥＴフィルム（東洋紡績製の品番「Ａ４１００」）に塗布した。なお、ワニスは、コンマコーターヘッドのマルチコータ（ヒラノテクシード製）を用いて塗布した。そして、塗布されたワニスを１２５℃で乾燥することにより１０μｍ、５０μｍ、８０μｍの各厚みの硬化性フィルムを得た。そして、硬化性フィルムの表面に離型処理されたＰＥＴフィルムを貼りあわせた。なお、表１中、実施例１〜１０及び比較例１はクラッド形成用に屈折率が調整されており、参考例１はコア形成用に屈折率が調整されている。

そして、得られた硬化性フィルムの硬化物の屈折率及びＴｇを以下の方法により測定した。

［屈折率］
屈折率の測定は次のようにして行なった。厚み８０μｍの硬化性フィルムを、３０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み４ｍｍの高屈折率ガラス板（屈折率１．６）の平滑面に、加圧式真空ラミネーター（ニチゴー・モートン（株）製「Ｖ−１３０」）を用いて６０℃、０．２ＭＰａの条件でラミネートし、超高圧水銀灯で２Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射して露光して、離型処理されたＰＥＴフィルムを剥した後、１５０℃で１時間加熱処理を行なった。そしてフィルムの表面を平滑にするために研磨し、アタゴ社製の屈折率測定装置にてフィルムの屈折率を測定した。

［ガラス転移温度（Ｔｇ）］
Ｔｇの測定は次のようにして行なった。厚み８０μｍの硬化性フィルムに、超高圧水銀灯で２Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射して露光し、１００℃で５分間の加熱処理を行なった後、離型処理されたＰＥＴフィルムを剥がし、さらにフィルムのみを１５０℃で１時間加熱処理した。この硬化済みのフィルムを５ｍｍ×５０ｍｍの大きさにカットし、粘弾性スペクトロメータ（セイコー電子工業（株）製「ＤＭＳ２００」）を用いて、複素弾性率（Ｅ”）のピーク温度をＴｇとして測定した。

次に、得られた硬化性フィルムを用いて光伝送用フレキシブルプリント配線板を製造する方法について図３を参照して説明する。なお、以下の光伝送用フレキシブルプリント配線板の製造においては、コア用硬化性フィルム２として参考例１の配合組成により得られたエポキシ樹脂組成物からなる硬化性フィルムを用いた。また、アンダークラッド及びオーバークラッドの形成においては、クラッド用硬化性フィルム１として、実施例１〜１０及び比較例１の配合組成により得られたエポキシ樹脂組成物からなる硬化性フィルムをそれぞれ用いた。

厚み２５μｍのポリイミドフィルムの両面に厚み１２μｍの銅箔を積層したフレキシブル両面銅張積層板（パナソニック電工（株）製「ＦＥＬＩＯＳ（Ｒ−Ｆ７７５）」）の片面の銅箔にパターニングを施して電気回路１１を形成した。一方、他の片面の全面の銅箔はエッチングにより除去した。このようにして、１３０ｍｍ×１３０ｍｍの外形サイズのフレキシブルプリント配線板である、図３（ａ）に示すようなＦＰＣ１０を作製した。

次に、図３（ｂ）に示すように、ガラス板１６（１４０ｍｍ×１４０ｍｍ×厚み２ｍｍ）の全面に再剥離タイプ両面粘着テープ１７（寺岡製作所（株）製「Ｎｏ．７６９２」）の強粘着面を、加圧式真空ラミネーター（ニチゴー・モートン（株）製「Ｖ−１３０」）を用いて６０℃、０．２ＭＰａの条件でラミネートした。そして、両面粘着テープ１７の弱粘着面には、ＦＰＣ１０の回路を形成した面をラミネートすることにより、ガラス板１６にＦＰＣ１０を仮接着した。

次に、図３（ｃ）に示すように、ＦＰＣ１０の電気回路１１を形成していない側の表面に、実施例１〜１０及び比較例１における、厚み１０μｍの各クラッド用硬化性フィルム１を片面のＰＥＴフィルムのみを剥がした後、真空ラミネーターでラミネートした。

次に、クラッド用硬化性フィルム１の表面を超高圧水銀灯で２Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光をし、さらに他の片面のＰＥＴフィルムを剥した後に１５０℃で３０分間熱処理することにより、アンダークラッド３ａが形成された。そして、形成されたアンダークラッド３ａの表面に酸素プラズマ処理を施した。

次に、アンダークラッド３ａの表面に、参考例１における、厚み４０μｍのコア用硬化性フィルム２を片面のＰＥＴフィルムのみを剥がした後、真空ラミネーター「Ｖ−１３０」でラミネートした。そして、図３（ｄ）に示すように、幅４０μｍ、長さ１２０ｍｍの直線パターンのスリット１２を有するネガマスク１３でコア用硬化性フィルム２の表面をマスキングして、超高圧水銀灯で３Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射することによってコア用硬化性フィルム２のスリット１２を通して露光された部分を光硬化させた。

次に、コア用硬化性フィルム２の他の片面のＰＥＴフィルムを剥した後、１４０℃で２分間熱処理を行なった。そして、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り、コア用硬化性フィルム２の未露光部分を溶解除去し、水洗した。そして、表面の水分をエアブローした後、１００℃で１０分間乾燥することにより、図３（ｅ）に示すようなコア４が形成された。

次に、図３（ｆ）に示すように、コア４の両端から１０ｍｍの各箇所に、導波光を９０°偏向させるためのマイクロミラー１９を形成した。マイクロミラー１９の形成は次のようにして行った。

形成されたコア４の両端からそれぞれ１０ｍｍの位置を横切るように回転数１００００ｒｐｍの回転ブレードを移動速度０．１ｍｍ／ｓの条件で移動させることにより、深さ５０μｍのＶ溝２０を形成した。なお、回転ブレードとしては、切削刃の頂角が９０°のディスコ社製「＃５０００」ブレードを用いた。次に、Ｖ溝２０の表面に、実施例１〜１０及び比較例１における、各クラッド用のワニスをトルエン：ＭＥＫ＝３：７の溶剤で５０倍に希釈した溶液をブラシで薄く塗布し、１００℃で３０分間乾燥した。そして、超高圧水銀灯で１Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光を照射して露光し、さらに１２０℃で１０分間熱処理を行なうことにより、Ｖ溝２０の表面を平滑にした。そして、Ｖ溝２０が形成された領域のみが開口されたメタルマスクでマスキングして金を真空蒸着して１０００Å厚の金薄膜を形成することにより、マイクロミラー１９が得られた。

次に、図３（ｇ）に示すように、アンダークラッド３ａ及びコア４を被覆するようにして、実施例１〜１０及び比較例１における、各厚み５０μｍの各クラッド用硬化性フィルム１を片面のＰＥＴフィルムのみを剥がした後、真空ラミネーターで８０℃、０．３ＭＰａの条件でラミネートした。そして、１２０℃で３０分間熱処理した後、超高圧水銀灯で２Ｊ／ｃｍ^２の条件で紫外光をクラッド用硬化性フィルム１に照射し、さらに他の片面のＰＥＴフィルムを剥した後に１５０℃で３０分間熱処理することにより、オーバークラッド３ｂが形成された。そして、形成されたオーバークラッド３ｂの表面に酸素プラズマ処理を施した。

次に、図３（ｈ）に示すように、オーバークラッド３ｂの表面に、カバーレイフィルム２１を真空ラミネーターで１２０℃、０．３ＭＰａの条件でラミネートした後、１６０℃で１時間加熱して硬化させた。なお、カバーレイフィルム２１としては、パナソニック電工（株）製の厚み１２５μｍ、接着層１５μｍ厚のポリイミド製フィルム「ハロゲンフリーカバーレイフィルムＲ−ＣＡＥＳ」を用いた。

そして、図３（ｉ）に示すように、両面粘着テープ１７の弱粘着面からガラス板を剥離した後、幅５ｍｍの短冊状に切断することによって、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が埋入されて形成される光導波路Ａが形成された、実施例１〜１０及び比較例１における、光伝送用ＦＰＣが得られた。なお、光伝送用ＦＰＣにおいて、光導波路Ａに入射して出射される導波光の光路を図３（ｉ）中に矢印で示した。

そして、得られた光伝送用ＦＰＣにおける、光導波路Ａの耐屈曲性及び光損失を以下の方法により評価した。

［光損失の評価］
光損失の測定は次のようにして行なった。光伝送用ＦＰＣの表面に、コア４の一方の端部のマイクロミラー１９に対応する箇所においてコア径１０μｍ、ＮＡ０．２１の光ファイバーの端部をシリコーンオイルのマッチングオイルを介して接続すると共に、コア４の他方の端部のマイクロミラー１９に対応する箇所においてコア径２００μｍ、ＮＡ０．４の光ファイバーの端部をマッチングオイルを介して接続し、８５０ｎｍ波長のＬＥＤ光源からの光をコア径１０μｍ、ＮＡ０．２１の光ファイバーから光導波路Ａに入射させ、コア径２００μｍ、ＮＡ０．４の光ファイバーを通して出射される光のパワー（Ｐ１）をパワーメータで測定した。一方、この両者の光ファイバーの端面同士を突き当てて光導波路Ａが介在しない状態での光のパワー（Ｐ０）をパワーメータで測定した。そして、−１０ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ０）の計算式から、光伝送用ＦＰＣに設けた光導波路Ａの光損失を求めた。

［耐屈曲性］
耐屈曲性の測定は次のようにして行なった。各光伝送用ＦＰＣを曲率半径１ｍｍで、±９０°の角度で繰り返して折り曲げる屈曲試験を１０万回行ない、屈曲試験の前後で上記の「光導波路の損失」と同じ測定を行なって、光損失を測定した。そして屈曲試験の前後で損失増分が１ｄＢ以下であるものを「優」、１ｄＢを超えるものを「劣」と判定した。

表１から、本発明に係る、一般式（Ｉ）で表される液状エポキシ化合物を配合した硬化性フィルムを用いてクラッドを形成した実施例１〜１０の光伝送用ＦＰＣにおいては、何れも高い屈曲性を示していた。また、一般式（ＩＩ）で表される液状エポキシ化合物を用いた実施例７〜１０は、前記液状化合物を比較的高い割合で配合した場合であっても、Ｔｇを大きく低下させることなく高い耐屈曲性を維持していることが分かる。一方、一般式（Ｉ）で表される液状エポキシ化合物を配合しなかった比較例１の光伝送用ＦＰＣにおいては、高いＴｇを維持しているが、耐屈曲性は低かった。

１ クラッド用硬化性フィルム
２ コア用光硬化性フィルム
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
５ ヒンジ部
６，７ 携帯情報端末の構成体
９ 光電変換素子
１０ ＦＰＣ
１１ 電気回路
１２ スリット
１３ ネガマスク
１６ ガラス板
１７ 両面粘着テープ
１９ マイクロミラー
２０ Ｖ溝
２１ カバーレイフィルム

Claims (7)

1. （Ａ）液状エポキシ化合物、（Ｂ）固体状エポキシ化合物、及び（Ｃ）カチオン硬化開始剤を含有し、
   前記液状エポキシ化合物（Ａ）として、下記一般式（ＩＩ）：
   

   

   （一般式（ＩＩ）中、Ｒ _１ 及びＲ _２ はそれぞれ水素原子又はメチル基を、Ｒ _３ からＲ _６ はそれぞれ水素原子、メチル基、塩素原子、又は臭素原子を表す。Ｘはエチレン基、ジ（エチレンオキシ）エチル基、トリ（エチレンオキシ）エチル基、プロピレン基、プロピレンオキシプロピル基、ジ（プロピレンオキシ）プロピル基、トリ（プロピレンオキシ）プロピル基又は炭素原子数２〜１５のアルキレン基である。ｎは自然数でありその平均は１．２〜５である）
   で表される液状エポキシ化合物（Ａ１）を含有することを特徴とする光導波路形成用エポキシ樹脂組成物。
2. 前記エポキシ化合物（Ａ１）の含有割合が、樹脂成分全量中５〜４０質量％の範囲である請求項１に記載の光導波路形成用エポキシ樹脂組成物。
3. さらなる樹脂形成成分として、フェノキシ樹脂を含む、請求項１または２に記載の光導波路形成用エポキシ樹脂組成物。
4. 前記液状エポキシ化合物（Ａ）及び固体エポキシ化合物（Ｂ）において、さらに水添ビスフェノール型エポキシ化合物を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の光導波路形成用エポキシ樹脂組成物。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の光導波路形成用エポキシ樹脂組成物から得られることを特徴とする光導波路形成用硬化性フィルム。
6. 請求項１〜４の何れか１項に記載の光導波路形成用エポキシ樹脂組成物を硬化させて得られたクラッド及び／またはコアから構成される光導波路を備えることを特徴とする光伝送用フレキシブルプリント配線板。
7. ヒンジ部で折りたたみ可能な２つの構成体を備え、前記２つの構成体が前記ヒンジ部を通じて光接続されている電子情報機器であって
   前記ヒンジ部に請求項６に記載の光伝送用フレキシブルプリント配線板が配設されていることを特徴とする電子情報機器。

Images