專利名稱：聚合物光導材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚合物光導材料(polymer lightguide)。更進一步的，本發(fā)明涉及其中波導層(waveguide layer)由具有高耐熱性和高透明度的聚酰亞胺制成并因而具有低傳輸損失(transmission loss)和價格低廉的聚合物光導材料。
背景技術：
近些年來，快速增長的對于光學通信中的重要光學部件的研究的興趣包括光學部件包括光多路傳輸器(optical multiplexer)/信號分離器(demultiplexers)(光學耦合器)、光學分光器(optical splitter)/耦合器、光學絕緣體和光纖信號放大器。但是，近來波導型器件被認為是最具有發(fā)展前景的。雖然目前具有最好性能并且最可靠的被動光導器件(passive lightguidedevices)為玻璃波導器件，但是其具有加工方面的問題，例如因為加工過程包括在1000℃或更高溫度下進行的高溫步驟。
因此，近來更多的研究關注使用聚合物材料作為波導層的聚合物光導材料。具體地，一種含氟的聚酰亞胺樹脂正在引起人們的關注，因其具有優(yōu)異的如透明性、高耐熱性和低吸濕性的性能而用于用作波導層的聚合物材料。各種制備使用這種含氟聚酰亞胺樹脂的聚合物光導材料的方法已見報到(參見專利文獻1-5)。
已經(jīng)提出了使用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、紫外光固化的樹脂等作為波導層的光導材料作為使用非氟化聚酰亞胺的聚合物材料的聚合物光導材料。這些聚合物光導材料中的一部分已實際用作光纖部件領域的小型替代品(compact substitutes)和硅基光導材料領域的廉價替代品。而且，聚合物光導材料正在用作光學通信中的關鍵部件，以利用聚合物的低溫加工性和機械柔韌性(mechanical flexibility)的優(yōu)點，并且聚合物光導材料的應用范圍也在不斷拓展(參見非專利文獻1)。
包括上述提到的聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物材料價格低廉并且易于加工，所以有利于推動領域的增加和成本的降低。另外，期望通過共混這種聚合物材料和功能化合物或將功能性官能團引入聚合物骨架中，以獲得功能性的光導材料。而且，由于聚合物材料具有高于硅材料的熱-光常數(shù)和電-光常數(shù)，期望將這種聚合物材料用在光開關(light switches)中，以實現(xiàn)能耗的降低。
但是，由于聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化轉變溫度(Tg)較低，在100℃左右，因此它有可能在加工過程中因熱而軟化。聚甲基丙烯酸甲酯還存在當單獨使用時，不能控制折射率的問題。另一方面，常規(guī)的氟化聚酰亞胺類在通信波長范圍(1.3μm，1.55μm)具有優(yōu)異的透明度，但是在短波約0.85μm區(qū)域，這些聚酰亞胺材料表現(xiàn)出相當大的吸收，不適合用作波導層的聚合物材料。
另外，由于常規(guī)的氟化聚酰亞胺價格較貴，因此看來對于這些聚酰亞胺材料來說，很難達到未來對于光導材料成本降低的要求。雖然脂肪族聚酰亞胺和脂環(huán)族聚酰亞胺在0.85μm范圍具有透明性，但是存在著耐熱性低于芳香族聚酰亞胺的問題。
專利文獻1JP2-280137A專利文獻2JP4-008734A專利文獻3JP4-009807A專利文獻4JP5-164929A專利文獻5JP6-051146A非專利文獻1Polymer Frontier 2121 Series No.3，The Society ofPolymerScience，Japan(Published by NTS Inc.)編；99-121頁。
發(fā)明概述本發(fā)明是為了克服上述在聚合物光導材料應用領域中的問題而進行的。
因此，本發(fā)明的目的是提供具有傳輸損失低由聚酰亞胺(polyimide)制成的波導層的聚合物光導材料，其具有聚酰亞胺固有的突出的耐熱性，還具有突出的透明性，因而該光導材料能夠以低加工成本制造。
本發(fā)明的其他目的和效果通過下列描述而很清楚。
本發(fā)明提供了包含具有下式(I)代表的重復單元的聚酰亞胺的波導層的聚合物光導材料
此處，R代表二價有機基團。


圖1(A)到1(D)描述為依據(jù)本發(fā)明制備光導材料的步驟的圖。
附圖中的數(shù)字代表的含義分別如下1基材(substrate)2底層包覆層(lower cladding layer)3聚酰亞胺膜4芯層(波導層)5上層包覆層(upper cladding layer)發(fā)明詳述通常，光導材料含有具有高折射率的波導層為芯層和包覆芯層的包覆層。例如，通過在適當?shù)幕纳显O置底層包覆層，在底層包覆層之上形成芯層；然后再形成上層包覆層來包覆芯層和底層包覆層而得到光導材料。
本發(fā)明的光導材料中，波導層由含有通式(I)代表的重復單元的聚酰亞胺制成。該聚酰亞胺可以通過將下式(IV)代表的2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BSAA) 和通式(V)代表的二胺H2N-R-NH2(V)(此處R如前定義)反應得到通式(VI)所示的聚酰胺酸，
(此處R如前定義)并通過熱或化學處理酰亞胺化(imidizing)該聚酰胺酸而得到。
本發(fā)明的二胺可以為脂肪族二胺或芳香族二胺。實例包括2，2’-二甲基-4，4’-二氨基聯(lián)苯、2，2’-二氟-4，4’-二氨基聯(lián)苯、2，2’-二氯-4，4’-二氨基聯(lián)苯、2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基聯(lián)苯、4，4’-(9-亞芴基)聯(lián)苯胺、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基聯(lián)苯、間-苯二胺、鄰-苯二胺、對-苯二胺、間-氨基苯甲胺、對-氨基苯甲胺、4，4’-二氨基二苯醚、3，3’-二氨基二苯醚、3，4’-二氨基二苯醚、二(3-氨基苯基)硫醚、二(4-氨基苯基)硫醚、3-氨基苯基4-氨基苯基硫醚、二(3-氨基苯基)亞砜、二(4-氨基苯基)亞砜、3-氨基苯基4-氨基苯基亞砜、二(3-氨基苯基)砜、二(4-氨基苯基)砜、3-氨基苯基4-氨基苯基砜、3，3’二氨基二苯酮、4，4’-二氨基二苯酮、3，4’-二氨基二苯酮、3，3’二氨基二苯基甲烷、4，4’-二氨基二苯基甲烷、3，4’-二氨基二苯基甲烷、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]甲烷、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]甲烷、1，1-二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]乙烷、1，2-[4-(3-氨基苯氧基)苯基]乙烷、1，1-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]乙烷、1，2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]乙烷、2，2-二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丁烷、2，2-二[3-(3-氨基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟代丙烷、2，2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟代丙烷、1，3-二(3-氨基苯氧基)苯、1，3-二(4-氨基苯氧基)苯、1，4-二(3-氨基苯氧基)苯、1，4-二(4-氨基苯氧基)苯、4，4’-二(3-氨基苯氧基)聯(lián)苯、4，4’-二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]酮、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]酮、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]硫醚、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]硫醚、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]亞砜、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]亞砜、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]醚、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚、1，4-二[4-(3-氨基苯氧基)苯甲酰基]苯、1，3-二[4-(3-氨基苯氧基)苯甲酰基]苯、4，4’-二[3-(4-氨基苯氧基)苯甲?；鵠二苯醚、4，4’-二[3-(3-氨基苯氧基)苯甲?；鵠二苯醚、4，4’-二[4-(4-氨基-α，α-二甲基苯甲基)苯氧基]二苯酮、4，4’-二[4-(4-氨基-α，α-二甲基苯甲基)苯氧基]二苯砜、二[4-{4-(4-氨基苯氧基)苯氧基}苯基]砜、1，4-二[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基-α，α-二甲基苯甲基]苯、1，3-二[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基-α，α-二甲基苯甲基]苯、1，3-二[4-(4-氨基-6-三氟甲基苯氧基)-α，α-二甲基苯甲基]苯、1，3-二[4-(4-氨基-6-氟代苯氧基)-α，α-二甲基苯甲基]苯、1，3-二[4-(4-氨基-6-甲基苯氧基)-α，α-二甲基苯甲基]苯、1，3-二[4-(4-氨基-6-氰基苯氧基)-α，α-二甲基苯甲基]苯、3，3’-二氨基-4，4’-二苯氧基二苯酮、4，4’-二氨基-5，5’-二苯氧基二苯酮、3，4’-二氨基-4，5’-二苯氧基二苯酮、3，3’-二氨基-4-苯氧基二苯酮、4，4’-二氨基-5-苯氧基二苯酮、3，4’-二氨基-4-苯氧基二苯酮、3，4’-二氨基-5-苯氧基二苯酮、3，3’-二氨基-4，4’-雙二苯氧基二苯酮(dibiphenoxybenzophenone)、4，4’-二氨基-5，5’-雙二苯氧基二苯酮、3，4’-二氨基-4，5’-雙二苯氧基二苯酮、3，3’-二氨基-4-二苯氧基二苯酮、4，4’-二氨基-5-二苯氧基二苯酮、3，4’-二氨基-4-二苯氧基二苯酮、3，4’-二氨基-5’-二苯氧基二苯酮、1，3-二(3-氨基-4-苯氧基苯甲?；?苯、1，4-二(3-氨基-4-苯氧基苯甲?；?苯、1，3-二(4-氨基-5-苯氧基苯甲?；?苯、1，4-二(4-氨基-5-苯氧基苯甲酰基)苯、1，3-二(3-氨基-4-二苯氧基苯甲?；?苯、1，4-二(3-氨基-4-二苯氧基苯甲酰基)苯、1，3-二(4-氨基-5-二苯氧基苯甲酰基)苯、1，4-二(4-氨基-5-二苯氧基苯甲?；?苯、2，6-二[4-(4-氨基-α，α-二甲基苯甲基)苯氧基]芐腈、6，6’-二(2-氨基苯氧基)-3，3，3’，3’-四甲基-1，1’-螺二茚(spirobiindane)、6，6’-二(3-氨基苯氧基)-3，3，3’，3’-四甲基-1，1’-螺二茚和6，6’-二(4-氨基苯氧基)-3，3，3’，3’-四甲基-1，1’-螺二茚。這些二胺可以單獨使用，也可兩者或多者混合使用。
本發(fā)明中，從耐熱性角度考慮，優(yōu)選使用芳香族二胺。但是，依據(jù)需要，也可以使用芳香族二胺和脂肪族二胺的混合物。
在通式(V)中代表的二胺中，二價基團R為二胺殘基(residue)，也就是說，二價基團能夠通過消除二胺結構中的兩個氨基形成。依據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選使用上述列舉的二胺中的通式(V)代表的二胺，其中為二胺殘基的二價基團R表示為通式(II) 或通式(III)
也就是，依據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選使用選自下列的至少一種1，3-二(3-氨基苯氧基)苯、1，3-二(4-氨基苯氧基)苯、1，4-二(3-氨基苯氧基)苯、1，4-二(4-氨基苯氧基)苯和2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基聯(lián)苯作為二胺，特別是從透明性的角度考慮，更是如此。依據(jù)本發(fā)明，也優(yōu)選使用脂環(huán)族二胺；也就是說，符合通式(V)的其中二價基團R為脂環(huán)族二胺殘基的二胺，也利于應用。這種脂環(huán)族二胺的實例包括異佛爾酮二胺(isophoronediamine)。
因此，將這種二胺和2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(BSAA)反應獲得的聚酰胺酸，優(yōu)選是其中二價基團R由通式(II)或(III)代表的通式(VI)的一種。進一步，本發(fā)明的具有含有通式(I)代表的聚酰亞胺的波導層的光導材料優(yōu)選是其中構成波導層的聚酰亞胺是類似地由通式(I)代表的且其中二價基團由通式(II)或(III)代表的一種聚酰亞胺，因為這種聚酰亞胺是衍生自具有其前體的聚酰胺酸。
依據(jù)本發(fā)明，只要其他酸酐的使用不影響所獲得的聚酰亞胺的性能，2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(BSAA)也可以和其他一種或多種這些任選的酸酐一起使用。這種酸酐的實例包括苯均四酸二酐(pyromellitic dianhydride)、3，3’，4，4’-二苯酮四酸二酐(benzophenonetetracarboxylic dianhydride)、2，2’，3，3’-二苯酮四酸二酐、3，3’，4，4’-二苯四酸二酐、2，2’，3，3’-二苯四酸二酐、2，2-二(2，3-二羧基苯基)丙烷二酐、二(3，4-二羧基苯基)醚二酐、二(3，4-二羧基苯基)砜二酐、1，1-二(2，3-二羧基苯基)乙烷二酐、二(2，3-二羧基苯基)甲烷二酐、二(3，4-二羧基苯基)甲烷二酐、2，2’-二(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、1，4-二氟苯均四酸二酐、1，4-二(三氟甲基)苯均四酸二酐、1，4-二(3，4-二羧基三氟苯氧基)四氟苯二酐、2，2’-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯]-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、2，3，6，7-萘四酸二酐、1，4，5，8-萘四酸二酐、1，2，5，6-萘四酸二酐、1，2，3，4-苯四酸二酐、3，4，9，10-苝四酸二酐、2，3，6，7-蒽四酸二酐、1，2，7，8-菲四酸二酐、1，2，3，4-丁烷四酸二酐和1，2，3，4-環(huán)丁烷四酸二酐。這些酸酐可以單獨使用，也可以二者或多者混合使用。
上述的聚酰胺酸優(yōu)選在有機溶劑中，由2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(BSAA)和二胺的反應獲得。因此，獲得的聚合物通常以溶液形式存在。
有機溶劑的實例包括N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、N，N-二甲氧基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基己內酰胺、1，2-二甲氧基乙烷、二(2-甲氧基乙基)醚、1，2-二(2-甲氧基乙氧基)乙烷、二[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]醚、四氫呋喃、1，3-二氧雜環(huán)己烷(dioxane)、1，4-二氧雜環(huán)己烷、二氫化吡咯、甲基吡啶、二甲基亞砜、二甲基砜、四甲基脲、六甲基磷酰胺、(苯)酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、間甲苯基酸、對氯苯酚、苯甲醚、苯、甲苯和二甲苯。這些有機溶劑可以單獨使用，也可以兩者或多者混合使用。優(yōu)選使用N，N-二甲基乙酰胺。
2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(BSAA)和二胺在有機溶劑中的反應可以通過在溶劑中攪拌混合酸酐和二胺來實現(xiàn)。例如，可以使用這樣的方法，包括先將二胺溶解在有機溶劑中，然后加入酸酐，并通過攪拌來混合各種組份；或者包括下述步驟的方法同時將二胺和酸酐一起加入到有機溶劑中，然后攪拌混合各種組份。2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(BSAA)和二胺的反應通常在常壓和100℃或更低溫度下進行，優(yōu)選反應溫度為80℃或更低。反應時間通常為4-24小時，但是具體反應時間取決于使用的二胺種類、溶劑和反應溫度。
由此獲得的聚酰胺酸的數(shù)均分子量為1,000-100,000，優(yōu)選數(shù)均分子量范圍為5,000-50,000。
如上所述，由此獲得的聚酰胺酸通過加熱到100-300℃酰亞胺化或采用化學方法加入酰亞胺化試劑如乙酸酐來酰亞胺化，由此獲得聚酰亞胺。也可以通過將2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(BSAA)和二胺分散或溶解在有機溶劑中，然后加熱該懸浮液或溶液以形成聚酰胺酸，并同時進行酰亞胺化處理，獲得聚酰亞胺材料。
本發(fā)明的光導材料含有這種聚酰亞胺制成的波導層。含有此類波導層的光導材料可以通過現(xiàn)有的方法制備。例如，當光導材料為嵌入式光導材料時，可以通過如圖1所示的如下步驟制備首先，如圖1(A)所示，在適當?shù)幕w材料1如合成的硅(silica)玻璃片上，形成作為底層包覆層2的聚酰亞胺膜；隨后，將聚酰胺酸溶液通過如旋涂的方法涂敷在底層包覆層2上，并加熱形成具有高于底層包覆層的折射率的一層聚酰亞胺膜3，如圖1(B)所示。此后，將該聚酰亞胺膜3通過如照相平版印刷(photolithographic)的方法獲得需要的圖案，并進行干蝕刻如RIE(活性離子蝕刻法)，獲得長方形的作為波導層的芯層4，如圖1(C)所示。最后，在芯層4和底層包覆層2之上形成具有低于芯層材料折射率的聚酰亞胺上層包覆層5，如圖1(D)所示。這樣，一個嵌入式的光導材料就形成了。
當然，上層包覆層和底層包覆層材料并不僅限于聚酰亞胺，任何具有低于芯層折射率的聚合物材料都可以被用作形成包覆層。
進一步地，依據(jù)本發(fā)明，各種樹脂組合物中通用的填料，只要其不影響光導材料的性能，都可以被引入到聚酰亞胺中。這樣的填料的實例包括耐磨改進劑(wearing resistance improvers)如石墨、金剛砂(Carborundum)、粉末硅石、二硫化鉬和氟樹脂；補強劑(reinforcements)如玻璃纖維和碳纖維；阻燃劑如三氧化二銻、碳酸鎂、碳酸鈣；導電增強劑如粘土和云母；抗阻劑(anti-tracking agents)如石棉、硅石和石墨；耐酸改進劑如硫酸鋇、硅石和偏硅酸鈣；熱導改進劑如鐵粉、鋅粉、鋁粉和銅粉；其他填料如玻璃珠、玻璃球、滑石、硅藻土、氧化鋁、Shirasu balloons、水化氧化鋁、金屬氧化物和著色劑。
實施例本發(fā)明通過如下實施例來進行更清楚的說明，但是，并不僅限于以下參考實施例1聚酰亞胺的制備在一個裝備有攪拌器、回流冷凝器和氮氣導管的容器中，加入13.0g(0.025mol)2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(BSAA)，8.00g(0.025mol)2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基聯(lián)苯(BTFB)和50g N，N-二甲基乙酰胺。各組份在室溫下攪拌混合24小時，獲得在N，N-二甲基乙酰胺溶劑中的聚酰胺酸溶液。
將獲得的聚酰胺酸溶液涂覆(cast)到合成硅玻璃片上，并在氮氣氣氛下加熱到350℃保持1小時，獲得10μm厚的聚酰亞胺膜。該膜通過棱鏡耦合器(633nm光)測量其折射率為1.6101。采用分光光度計測量其在850nm下的透射比為99％。
參考實施例2聚酰亞胺的制備與參考實施例1相同的方法制得在N，N-二甲基乙酰胺中的聚酰胺酸溶液，不同的是采用的二胺為7.31g(0.025mol)1，3-二(3-氨基苯氧基)苯(APB)。采用的相同的方法由此獲得10μm厚的聚酰亞胺膜。采用和參考實施例1相同的方法測量其折射率和透射比分別為1.6559和96％。
參考實施例3聚酰亞胺的制備在一個裝備有攪拌器、回流冷凝器和氮氣導管的容器中，加入13.0g(0.025mol)BSAA和40g N，N-二甲基乙酰胺，然后在60℃下攪拌混合物。然后在1個小時內向BSAA的N，N-二甲基乙酰胺溶液中逐滴滴加4.26g(0.025mol)異佛爾酮二胺溶解在20g N，N-二甲基乙酰胺中得到的溶液，所得到的混合物在60℃下攪拌混合4小時，然后冷卻到室溫，并進一步攪拌2小時，獲得聚酰胺酸在N，N-二甲基乙酰胺溶劑中的溶液。
將獲得的聚酰胺酸溶液涂覆到合成硅玻璃片上，并在氮氣氣氛下加熱到300℃保持1小時，獲得10μm厚的聚酰亞胺膜。采用和參考實施例1相同的方法測量該聚酰亞胺膜折射率和透射比分別為1.5936和97％。
參考實施例4聚酰亞胺的制備在容量為500mL的可分離燒瓶中，在氮氣氛下，將16.0g(0.05mol)BTFB溶解在153g N，N-二甲基乙酰胺中。向該溶液中，在攪拌下加入22.2g(0.05mol)2，2-二(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)。此外，所得到的混合物在室溫下攪拌24小時，獲得在N，N-二甲基乙酰胺中的聚酰胺酸溶液。
將獲得的聚酰胺酸溶液涂覆到合成硅玻璃片上，并在氮氣氣氛下加熱到350℃保持1小時，獲得10μm厚的聚酰亞胺膜。采用和參考實施例1相同的方法測量該聚酰亞胺膜折射率和透射比分別為1.5535和92％。
參考實施例5聚酰亞胺的制備在容量為500mL的可分離燒瓶中，在氮氣氛下，將7.31g(0.025mol)1，3-二(3-氨基苯氧基)苯(APB)溶解在50g N，N-二甲基乙酰胺中，在30分鐘內往該溶液中加入5.45g(0.025mol)苯均四酸二酐(PMDA)。此后，所得的混合物在室溫下攪拌混合24小時，獲得在N，N-二甲基乙酰胺溶劑中的聚酰胺酸溶液。
將獲得的聚酰胺酸溶液涂覆到合成硅玻璃片上，并在氮氣氣氛下加熱到300℃保持1小時，獲得10μm厚的聚酰亞胺膜。采用和參考實施例1相同的方法測量該聚酰亞胺膜透射比分別為85％。
實施例1在1mm厚的合成硅玻璃基材上，形成厚度為10μm的如參考實施例4所述由6FDA和BTFB反應獲得的聚酰亞胺膜作為底層包覆層。隨后，在底層包覆層上，形成厚度為8μm的采用和參考實施例1相同的方法由BSAA和BTFB反應獲得的聚酰亞胺膜。然后，該聚酰亞胺膜通過照相平版印刷法和干蝕刻技術，形成二維尺寸為8μm×8μm方形的的芯層(波導層)。進一步，使用和底層材料相同的由6FDA和BTFB反應獲得的聚酰亞胺材料，形成厚度為15μm的上層包覆層，包覆芯層和底層包覆層。這樣，就制得了嵌入式的光導材料。采用Cutback方法在0.85μm波長下評價光導材料的損失。結果是，其傳輸損失為1.0dB/cm。
實施例2采用和實施例1相同的方法制備嵌入式的光導材料，所不同的是，二維尺寸為8μm×8μm方形的芯層(波導層)是通過形成和參考實施例2相同的方法由BSAA和APB反應獲得的8μm厚聚酰亞胺膜，將該聚酰亞胺膜經(jīng)過照相平版印刷法和干蝕刻技術獲得的。采用和實施例1相同的評價方法測試該光導材料的傳輸損失為1.4dB/cm。
實施例3采用和實施例1相同的方法制備嵌入式的光導材料，所不同的是，二維尺寸為8μm×8μm方形的芯層(波導層)是通過形成和參考實施例3相同的方法由BSAA和異佛爾酮二胺反應獲得的8μm厚聚酰亞胺膜，將該聚酰亞胺膜經(jīng)過照相平版印刷法和干蝕刻技術獲得的。采用和實施例1相同的評價方法測試該光導材料的信號傳輸損失為1.2dB/cm。
實施例4采用和實施例1相同的方法制備嵌入式的光導材料，所不同的是，底層和上層包覆層是通過以和參考實施例1相同的方法由BSAA和BTFB反應獲得的分別為10μm和15μm厚的聚酰亞胺膜而制成的；還有，二維尺寸為8μm×8μm方形的芯層(波導層)是通過形成和參考實施例2相同的方法由BSAA和APB反應獲得的8μm厚聚酰亞胺膜，將該聚酰亞胺膜經(jīng)過照相平版印刷法和干蝕刻技術獲得的。采用和實施例1相同的評價方法測試該光導材料的傳輸損失為1.5dB/cm。
對比實施例1采用和實施例1相同的方法制備嵌入式的光導材料，所不同的是，二維尺寸為8μm×8μm方形的芯層(波導層)是通過形成以和參考實施例5相同的方法由PMDA和APB反應獲得的8μm厚聚酰亞胺膜，將該聚酰亞胺膜經(jīng)過照相平版印刷法和干蝕刻技術獲得的。采用和實施例1相同的評價方法測試該光導材料的傳輸損失為3.4dB/cm。
本發(fā)明的光導材料具有的波導層包括由2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BSAA)和二胺反應獲得的聚酰亞胺。該聚酰亞胺不僅具有對于聚酰亞胺罕見的物理性能如耐熱性，而且還具有高透明性。因此，只需較低的成本就可以獲得低傳輸損失的光導材料。
雖然對本發(fā)明進行了詳細的描述并且給出了實施方式，但是，對于本領域普通技術人員而言，在不違背本發(fā)明的宗旨和范圍的前提下，很清楚可以對本發(fā)明進行各種改動和改進。
本發(fā)明是以日本專利申請2003-140278(2003.05.19)為基礎的，全文在此作為參考。
權利要求
1.一種聚合物光導材料，其具有波導層，該波導層包含具有通式(I)代表的重復單元的聚酰亞胺 此處R為二價有機基團。
2.如權利要求1所述的聚合物光導材料，其中式(I)中的二價基團R表示為通式(II) 或式(III)
3.如權利要求2所述的聚合物光導材料，其中式(I)中的二價基團R是選自1，3-二(3-氨基苯氧基)苯、1，3-二(4-氨基苯氧基)苯、1，4-二(3-氨基苯氧基)苯、1，4-二(4-氨基苯氧基)苯和2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基聯(lián)苯中的至少一種。
4.如權利要求1所述的聚合物光導材料，其中式(I)中的二價基團R為脂環(huán)族二胺的殘基。
5.如權利要求4所述的聚合物光導材料，其中式(I)中的二價基團R為異佛爾酮二胺的殘基。
6.如權利要求1所述的聚合物光導材料，其中聚酰亞胺的數(shù)均分子量為1,000-100,000。
7.如權利要求6所述的聚合物光導材料，其中數(shù)均分子量為5,000-50,000。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚合物光導材料，該光導材料的波導層含有重復單元為式(I)的聚酰亞胺，此處R為二價有機基團。
文檔編號G02B1/04GK1550801SQ20041004463
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月19日 優(yōu)先權日2003年5月19日
發(fā)明者宗和范, 望月周, 疋田貴巳, 田河憲一, 一, 巳 申請人:日東電工株式會社