在高速通信和数据传输中使用光脉冲序列进行信号传输正变得越来越重要。例如，集成光路(optical integrated circuit)对于高带宽光学互连越来越重要。因此，光学元件如波导、滤光器、光学互连、透镜、衍射光栅等的集成正变得越来越重要。
在印刷电路板中结合呈嵌入式光波导形式的光学层是已知的。例如，Shelnut等的美国专利6,731,857和6,842,577公开了使用倍半硅氧烷化学物质在印刷电路板基材上形成嵌入式光波导。该光波导包括芯和包围该芯的包层，并且由于所述芯与包层相比具有更高的折射率，光辐射在芯中传播。
通常如下形成嵌入式光波导：在基片上涂覆底包层，在该底包层上涂覆芯层，使该芯层形成图案以形成芯结构，并覆盖底包层和芯结构形成顶包层。所述底包层、芯和顶包层可由包括溶剂和聚合物组分、呈液体形式的组合物形成。当波导用来形成印刷电路板的一部分时，通常需要使用印刷电路板制造商所用的专门涂覆工具如辊涂机、幕涂机、槽涂机或旋涂机。一旦涂覆液体组合物，通过干燥方法从涂层中除去溶剂。用于所述液体组合物的溶剂在性质上可以是易燃的和/或易爆的，并可视为环境污染物。因此，印刷电路板制造商必须采取措施以收集或处理所述溶剂，并将其蒸汽浓度维持在安全水平。这些措施包括，例如溶剂收集、用催化转化器或不用催化转化器焚化、以及使用防爆装置。而这些措施所带来的费用是巨大的。因此，对元件制造商而言，理想的是处置呈容易应用的形式并且不含溶剂或溶剂含量极低的光学材料。
已经提出了使用一系列预铸塑(cast)的、或干膜层在印刷电路板上形成光波导。例如，国际公布WO 03/005616公开了形成多级印刷电路板的方法，所述多级印刷电路板集成了与其它板没有电连接的光学数据通信。通过层压印刷电路板的整个顶表面与第一聚合物光导层、折射率更高的第二聚合物层以及所述第一层聚合物材料的第三层，，在该印刷电路板上形成光波导。应明白，所公开的聚合物材料是丙烯酸酯基的。但是，使用丙烯酸酯来形成光学元件有各种缺点。例如，丙烯酸酯通常不适用于高温用途，例如晶片-晶片用途。在接近200℃的温度时，大多数丙烯酸酯材料开始分解并解聚。而且，丙烯酸酯在结构上和光学性质上与玻璃不同，而后者是目前选用的用于光学纤维和尾纤结构(pigtail structure)的材料。
前述美国专利6,731,857公开了可作为干膜涂覆的硅基可光成像的波导组合物。所述可光成像的组合物包括通式为RSiO1.5的倍半硅氧烷单元，式中R是选自羟基苯基和羟基苄基的侧链基团。可光成像组合物可用于制造形成图案的波导芯结构。形成芯结构图案的方法包括：用光化辐射通过光掩模曝光可光成像组合物，然后显影曝光的层并热固化。然而，与曝光设备相关的投资和劳动力可能非常巨大。因此，需要采用一种低成本的替代方法，以及在使用含倍半硅氧烷的聚合物干膜形成波导包层时加工步骤更少的方法。
因此，本领域需要能克服或显著改进现有技术中存在的一个或多个问题的光学干膜以及形成光学元件的方法。

本发明第一个方面提供了适用于形成光学元件的干膜。所述干膜包括具有前表面和后表面的载体基片。在所述载体基片的前表面上设置有非光可成像的可热固化聚合物层。该聚合物层包含热活性成分和通式RSiO1.5的单元，式中R是取代或未取代的有机基团。在所述载体基片的前表面或后表面上设置有保护性覆盖层。
本发明第二方面提供了形成光学器件的方法。该方法包括在第一基片上施加干膜。该干膜包括载体基片和非光可成像的可热固化聚合物层。该聚合物层包含热活性成分和通式RSiO1.5的单元，式中R是取代或未取代的有机基团。然后，将至少一部分所述聚合物层热固化。
本发明第三方面提供了使用所述的干膜和方法形成的光学元件如光波导。所述干膜尤其适用于波导包层。
在本发明的第四方面中，可使用本发明的干膜和方法形成例如呈嵌入式光波导形式的电子元件如印刷电路板，所述电子元件具有光学功能性，。
本文中使用的术语“聚合物”包括低聚物、二聚物、三聚物、四聚物等，并包括均聚物和更高级的聚合物，即，由两个或多个不同单体单元形成的聚合物和杂聚物。术语“一”包括“一个或多个”。术语“在…上”和“…上”可相互交换地使用，用于限定空间关系，并包括存在或不存在插入层或插入结构的情况。除非另有说明，组合物中各组分的量以重量％给出，以不含任何溶剂的组合物计。本文用于描述聚合物层，“非可光成像的可热固化”指可通过热作用而不是通过光化学作用来实现聚合物层的充分交联。
附图说明
将参照以下附图讨论本发明，其中相同的附图标记表示相同的特征，其中：
图1A-1C是本发明的示例性光学干膜的示意图；
图2A-2F是在本发明各个成形阶段具有光学功能性的示例性印刷电路板的示意图。

以下，将参照图1来描述本发明，图1是本发明的示例性的干膜1的截面图。本发明的干膜适用于形成光学元件如光波导、滤光器、光学互连、透镜、衍射光栅等。所示干膜1包括载体基片2，在所述载体基片前表面上的非可光成像的可热固化聚合物层4，以及保护性覆盖层6。如图1A所示，该保护性覆盖层6可例如置于聚合物层6上的干膜的前表面上，或者如图1B所示置于所述干膜的后表面上。例如，当多层干膜片呈堆叠排列或者如果所述干膜以辊压8存储(例如，如图1C所示)时，可能需要使用后表面保护性覆盖层。
所述载体基片2通常用作制造、存储和后续加工干膜的过程中对聚合物层4和任何其它层的机械支撑。载体基片2可在后续的使用中从干膜的残留物中除去，或者可以形成所得器件的最终结构的一部分。当所述载体基片例如通过剥离最终从所述干膜除去时，载体基片与干膜残留物之间的粘着力通常低至适度的水平以使分离变得容易。在所述载体基片用于形成最终器件的一部分的情况下，粘着力通常较高，以防止载体基片的剥离。用于所述载体基片的具体材料可以多种多样。所述材料可以是天然的或合成的，并且可以柔性或硬质膜/片的形式存在。合适的载体基片材料包括，例如：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，通常是光学纯PET，它可用各种方法如树脂涂覆、火焰或静电放电处理或滑动处理(slip-treated)来处理；纸，如聚乙烯醇涂覆的纸、交联的聚酯涂覆的纸、聚乙烯涂覆的纸、纤维素纸；或重纸如石印纸；尼龙；玻璃；醋酸纤维素；合成有机树脂；聚烯烃如聚丙烯；聚酰亚胺；聚氨酯；聚丙烯酸酯如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；纤维板；金属如铜、铝、锡、镁、锌、镍或它们的合金；以及这些及其它材料中的两种或多种的多层结构，例如铜涂覆的纤维板或环氧树脂层压物。所述载体基片的厚度通常例如约为25-250μm。
所述可光成像的聚合物层4是由适用于形成光学元件的材料形成的。例如，在光波导的情况下，所述聚合物层特别适合形成波导包层。所述聚合物层由包括通式RSiO1.5表示的倍半硅氧烷单元的组合物形成，式中R是取代或未取代的有机基团。所述组合物还包含热活性组分，如热致酸形成剂或热致碱形成剂，以及其它任选的组分。用于形成聚合物层4的组合物的更多细节在下文中提供。聚合物层4的厚度通常约为5-150μm。
保护性覆盖层6提供对聚合物层4的保护，并且通常为可去除的膜或片的形式，它可从干膜的残留物中剥离除去的。在图1A例举的干膜中，保护性覆盖层对聚合物层4的粘着力小于载体基片2对该聚合物层的粘着力。这使得所述保护性覆盖层从该聚合物层分离，而不会使聚合物层从载体基片分离。合适的用于所述保护性覆盖层的材料包括，例如聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯、聚乙烯醇和PET。保护性覆盖层6的厚度通常约为10-100μm。任选地，该保护性覆盖层可包括涂覆有与所述聚合物层接触的剥离层的第一层。合适的剥离层材料包括，例如热或光化学固化的硅树脂、聚硬脂酸乙烯酯、聚氨基甲酸乙烯酯、聚N-乙基-全氟乙酰基硫烷酰氨基乙基甲基丙烯酸酯(poly N-ethyl-perfluoroactylsulfanamidoethyl methacrylate)、聚(四氟乙烯)、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷、聚酰胺、以及其它剥离材料，如描述在Satas的“Handbook of PressureSensitive Adhesive Technology”(第二版，Van Nostrand/Reinhold，1989)的那些。如上所述，所述保护性覆盖层6可形成在载体基片2的后表面上，如图1B中例举的干膜所示。上述用于保护性覆盖层和剥离层的相同材料可用于该目的。该保护性覆盖层本身可呈如上所述的剥离层的形式，形成在所述载体基片的后表面上。Shelnut的美国专利6,057,079(其内容在本文中引用作为参考)描述了可用于本发明的光学干膜的合适的后表面释放涂层。该保护性覆盖层可进一步如下形成：对载体基片的后表面进行表面处理，以例如通过改变载体基片后表面的表面状态来产生与聚合物层相关的剥离特性。
本发明的干膜可如下制备：例如通过如弯月涂覆(meniscus coating)、喷涂、辊涂、线材辊涂、刮刀涂覆、幕涂等在载体基片上涂覆用于聚合物层的组合物，干燥厚度通常为5-150μm。该涂覆的载体基片可通过，例如对流干燥、红外干燥、风干等来干燥，通常干燥至溶剂含量为0-10重量％，通常少于重量5％或为2-5重量％，以聚合物层计。
所述载体基片可呈离散片的形式，其通常宽2-150cm，长2-150cm，可进行涂覆和干燥成为片和堆叠物。该载体片还可呈辊的形式，其通常宽2-150cm，长0.5-1000m，可进行涂覆和干燥成卷对卷的形式，即通常所知的卷涂法。该保护性覆盖层可通过，例如用或不用热和/或压力层压来施加。这些片可以是辊压有前表面或后表面保护性覆盖层的堆叠物或卷材或者与卷辊，以分隔片或覆盖物。
本发明还提供了使用上述干膜形成光学器件的方法。简要地说，该方法包括在第一基片上施加干膜，所述干膜包括位于上述载体基片上的聚合物层，并热固化至少一部分、通常是全部的聚合物层。
图2A-2F示出了在各个成形阶段的印刷电路板上的光波导。虽然本发明参照这一例举的实施方式进行说明，但是应该清楚，也可形成除波导以外的其它光学元件，例如滤光器、光学连接器、透镜和衍射光栅。类似地，也可使用除印刷电路板基片以外的其它电子基片如半导体晶片，以及非电子基片。
如图2A所示，提供了印刷电路板基片10。该印刷电路板基片可以是例如层压的片，它包括一系列环氧树脂和铜层(在其一个或两个面上形成了或者将要形成蚀刻的电路、导电轨迹和电子元件)。根据板的设计，可在板制造过程中的较早或较晚阶段将光波导结构加入板中。
上述干膜1固定在印刷电路板基片10上以形成光波导底包层。用于将干膜固定在基片10上的合适的技术包括例如层压技术如热辊层压。在例举的方法中，将干膜1置于热辊层压机中，将保护性覆盖层6从聚合物层4剥离除去，并使用辊子11在热和压力下使聚合物层4与印刷电路板基片10接触并层压在其上。层压温度通常约为21-150℃，例如约25-110℃。压力通常约为0.1-5kg/cm2(1.4-71psi)，例如约0.3-2kg/cm2(4.3-28.5psi)。辊子11的速度通常约为1.5-600cm/分钟，例如约为30-150cm/分钟。接着用热处理将聚合物层4固化。通常固化温度约为120-200℃，例如约145-180℃，固化时间通常约为0.5-5小时，例如约为1-3小时。在热处理中所用的气体不受限制，通常为空气或惰性气体。可在例如炉(如对流炉)中或热板上进行固化。通常在热处理前，如通过剥离将载体基片2从聚合物层4和印刷电路板基片10除去。
接着在底包层上形成波导芯结构。可用可光成像材料形成波导芯，这些材料如美国专利No.6,731,857和6,842,577中所公开的，这些专利的内容纳入作为参考。图2B描述了可光成像干膜1’，它可用于形成波导芯结构。可用上述对于底包层干膜1相同的方式将芯干膜1’固定到底包层4上。芯干膜1’可与底包层干膜1具有相同或相似的构造，不同的是芯聚合物层的可光成像性以及它可在最终的波导结构中提供的折射率大于包层的折射率。
接着，第二聚合物层12如图2C和2D所示形成图案。如所示，可光成像的芯层12可如图2C所示通过光掩模16曝光于光化辐射14中来成像。当采用负性作用材料时，在芯层12曝光区域中的聚合降低了其在显影液中的溶解度。如图2D所示，芯层12的未曝光部分通过显影液除去，留下一个或多个芯结构12’。
在形成芯结构12’之后，如图2E所示，通过在底包层4和芯结构12’上施加另一干膜1”形成顶包层18。在加工底包层聚合物层4的过程中所用的相同材料和步骤可用于顶包层聚合物层18。在最终的波导结构中，顶包层聚合物层18的折射率小于芯结构12’的折射率，并且通常与底包层4的折射率相同。如图2F所示，形成包括底包层4、芯结构12’和顶包层18的波导结构20。
在印刷电路板基片10上形成光波导结构之后，可进一步处理印刷电路板。例如，一层或多层介电层和/或金属层可形成在波导结构上，以形成用于传输信号的金属化结构。类似地，例如可提供一层或多层附加的光学层，以形成附加的光波导结构、光通路或其它光学元件。与光电器件如光探测器或激光发射器件(例如VCSEL晶片)的电连接也可在这一阶段进行。使用已知的技术如描述在Coombs的Printed Circuit Handbook(第五版，McGraw-Hill，2001)中的那些技术来处理印刷电路板直至完成。
如上所述，干膜聚合物层由包含通式RSiO1.5表示的倍半硅氧烷单元的组合物形成，式中R是取代或未取代的有机基团。该组合物中聚合物的量通常为1-99.5重量％，例如60-98.5重量％。对于R的示例性有机基团包括取代或未取代的脂族基团、芳族基团和杂环基团。所述脂族基团可以是直链、支链或环状基团，可以是饱和的或不饱和的。合适的脂族基团包括例如那些具有1-20个碳原子的基团，如甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、叔戊基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、硬脂基、环戊基、环己基、2-乙基己基、(C2-C6)链烯基、降冰片基和金刚烷基。所述脂族基团可以是取代的，例如，其侧链基团上的一个或多个氢原子被杂原子或其它基团取代，所述取代基例如氘，羟基，卤素如氟、溴或氯，(C1-C6)烷基，(C1-C6)卤代烷基，(C1-C10)烷氧基，(C1-C10)烷基羰基，(C1-C10)烷氧基羰基，(C1-C10)烷基羰氧基，烷基胺，含烷基硫的材料等。另外，脂肪链上一个或多个碳原子可被杂原子如氮、氧、硫、磷和砷取代。这些杂原子取代的脂族基团包括例如哌啶基和四氢呋喃基。
可使用的芳族基团包括例如具有6-20个碳原子的那些基团，如苯基、联苯基、甲苯基、1-萘基、2-萘基和2-菲基。为达本发明的目的，包括芳香成分的侧链基团视为芳族基团。因此，含芳基和烷基成分的基团如苄基、苯乙基、甲基苄基和乙基苄基是芳族基团。所述芳族基团可以是取代的，例如，其侧链基团上的一个或多个氢原子被杂原子或其它基团取代，所述取代基例如氘，羟基、卤素如氟、溴或氯，(C1-C6)烷基，(C1-C6)卤代烷基，(C1-C10)烷氧基，(C1-C10)烷基羰基，(C1-C10)烷氧基羰基，(C1-C10)烷基羰氧基，烷基胺，含烷基硫的材料等。另外，芳基中的一个或多个碳原子可被杂原子如氮、氧、硫、磷和砷取代。这些杂原子取代的芳族基团包括例如噻吩、吡啶、嘧啶、吡咯、磷皂(phosphole)、芳族溶剂(arsole)和呋喃。
在某些用途中，还可能需要倍半硅氧烷单元包含式(R1SiO1.5)和(R2SiO1.5)的单元，其中R1是取代或未取代的脂族基团，R2是取代或未取代的芳族基团。据信，对于某些用途，在组合物中同时存在脂族和芳族倍半硅氧烷单元的聚合物比组合物中只含有脂族或只含有芳族倍半硅氧烷单元的聚合物性能更好。例如，据信，脂族基团的存在可提供更高的交联密度和/或提高在显影液中的溶解度，而芳族基团可产生更韧、更耐破裂的聚合物。
对于某些用途，在聚合物的各倍半硅氧烷单元中，R不含有羟基可能是有利的。据信，因为侧链基团不含有羟基，光损耗特性相对于含有羟基的侧链基团可得到改善。在这方面，据信，含有羟基的侧链基团因为光吸收(例如在电光子工业常用的1550nm波长)而导致了光损耗。
所述聚合物可采用共聚物或更高级聚合物的形式，可以是无规型的或嵌段型的。例如，该聚合物可包括一个或多个附加的含硅单元，如一个或多个选自倍半硅氧烷、笼形硅氧烷(cage siloxane)、硅氧烷、以及它们的组合的附加的单元。例如，该聚合物可包括一个或多个通式R3SiO1.5的附加单元，式中R3是取代或未取代的有机基团，并且不含羟基。所述聚合物可包含例如甲基、丁基和苯基倍半硅氧烷单元；乙基、苯基和三氟甲基苯基倍半硅氧烷单元；或者甲基、苄基和苯基倍半硅氧烷单元。合适的硅氧烷包括例如通式(R4)2SiO的单元，式中R4是取代或未取代的有机基团，例如烷基如甲基、乙基、丙基等，或者芳基如苯基、甲苯基等。
所述聚合物含有宽范围的重复单元。因此，所述聚合物的分子量可在宽范围内变化。通常，该聚合物的重均分子量(Mw)约为500-15,000，更好约1000-10,000。
所述聚合物可包含两个或多个官能端基，所述官能端基在光活化之后使其在组合物中的溶解度发生变化。这些端基可以是例如羟基；烷氧基如乙氧基、丙氧基、异丙氧基；羧基酯、氨基、酰胺基、环氧基、亚氨基、羧酸、酐、烯烃、丙烯酸类、缩醛、原酸酯、乙烯基醚、以及它们的组合。以所述聚合物计，所述官能端基的量可以是例如约0.5-35重量％。
组合物和产生的非可光成像的可热固化聚合物层包括在热活化时在聚合物中引起交联反应的成分。热活性成分在活化后可例如产生酸或碱，这些酸或碱引起交联并因此在热活化后固化聚合物。本发明中可采用多种热活性成分，包括但不限于热致酸形成剂和热致碱形成剂。
可用于本发明的热致酸形成剂是通常在约25℃-220℃的温度加热后可释放酸的任何化合物。可用于本发明的合适热致酸形成剂包括例如：2，4，4，6-四溴环己二烯酮；有机磺酸，如二壬基萘二磺酸，二壬基萘磺酸，十二烷基苯磺酸和对甲苯磺酸；有机磺酸的烷基酯，如安息香甲苯磺酸酯和2-硝基苄基甲苯磺酸酯；苄基卤代芳族化合物；单-或双-烷基酸磷酸酯；单-或双-苯基酸磷酸酯；烷基苯基酸磷酸酯，及其组合。热致酸形成剂可被保护，例如，保护的酸酯，如保护的十二烷基磺酸酯和保护的磷酸酯。热致酸形成剂可以是市售的，如NACURE牌的保护的致酸形成剂可从King Industries，Norwalk，Connecticut获得。
可用于本发明的热致碱形成剂是通常在约25℃-220℃的温度加热时可释放碱的任何化合物。可用于本发明的合适的热致碱形成剂包括，例如，日本公开的专利申请No.5-158242中所述的那些，该专利全部内容纳入本文作为参考。
热活性成分的量是在加热后足够实现聚合物层的交联的任意量。组合物中热活性成分的量通常为0.1-10重量％，例如0.1-5重量％。
在所述组合物中可以存在用于提高所述组合物形成的结构物挠性的一种或多种组分。这些提高挠性的材料通常包含许多官能团，所述官能团选自羟基、氨基、硫醇、磺酸酯、羧酸酯、甲硅烷基酯、酐、氮丙啶(aziridine)、羟甲基甲基、甲硅烷基醚、环氧化物、氧杂环丁烷类(oxetane)、乙烯醚类、硅烷醇类及其组合。在提高挠性的材料中，所述官能团通常结合到主链材料上。示例性主链材料包括取代和未取代的烷烃和芳烃、醚、丙烯酸酯类、线型酚醛清漆类、聚酰亚胺类、聚氨酯类、聚酯类、聚砜类、聚酮类、富勒烯类、POSS硅、纳米粒子以及它们的组合。所述官能团可以作为端基存在于主链中，和/或存在于主链的一个或多个位置上。
增韧组分的例子是通式R5(OH)x所示的多元醇，式中，R5是有机基团，所述有机基团选自取代或未取代的(C2-C25)烷基、(C7-C25)芳基、(C8-C25)芳烷基、(C6-C25)环烷基以及它们的组合，式中，x是2或以上，且不超过碳原子数。当x＝2时，增韧组分的例子包括二醇类，它是1，2-二醇类，如HOCH2-CHOH-(CH2)y-CH3，式中，y可以是例如0-22，如丙二醇和丁二醇。其它例子包括α，ω-二醇类，如HO-(CH2)z-OH，式中，z例如是2-25，如乙二醇，1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。当x＝3时，例子包括甘油和三羟甲基丙烷。
R5也可以是通式-O-(CR62)w-的聚醚，w是例如1-13，R6相同或不同，可以是例如H或通式C1-C12烷基、芳基、芳烷基或环烷基的取代或未取代的有机基团。增韧组分的例子包括聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷和聚四氢呋喃的聚醚二醇类。
所述提高挠性的组分的重均分子量例如为62-5000，例如为62-2000。在活化之前和之后，这种组分存在量足以提高干燥状态的组合物的挠性。所述具体的量取决于例如提高挠性的组分的主链以及官能团的类型和数量。这种组分在组合物中的量为0.5-35重量％，例如为2-20重量％。
除了上述增韧剂以外，可以使用硅氧烷类，如具有通式((R4)2SiO)所示单元的聚合物中所述的那些。
在本发明所述组合物中任选存在其它添加剂，所述其它添加剂包括但不限于表面流平剂、润湿剂、消泡剂、促粘剂、触变剂、填料、粘性改进剂等。在涂料组合物的领域中这些添加剂是常规的。在所述组合物中可以使用表面流平剂如硅氧烷基油(silicone base oil)，如SILWET L-7604硅氧烷基油，购自DowChemical Company)。应意识到在本发明的组合物中可以混合一种以上的添加剂。例如，润湿剂可以和触变剂混合。这种用于本发明组合物的任选添加剂的量取决于具体的添加剂和所需的效果，并且对于本领域普通技术人员来说是已知的。在所述组合物中存在的其它添加剂的量通常小于5重量％，例如小于2.5重量％。
本发明方法中所用的组合物可以任选地包含一种或多种有机交联剂。交联剂包括例如以三维方式连接组合物组分的材料。和包含硅的聚合物反应的芳族或脂族交联剂适用于本发明。这种有机交联剂会固化，和包含硅的聚合物一起形成聚合的网络结构。这种有机交联剂可以是单体或聚合物。本领域的普通技术技术人员应理解在本发明中可以成功使用交联剂的组合。
本发明所用合适的有机交联剂包括但不限于包含胺的化合物、包含环氧化物的材料、包含至少两个乙烯醚基团的化合物、烯丙基取代芳族化合物及其组合。典型的交联剂包括包含胺的化合物和包含环氧化物的材料。
用作本发明交联剂的所述包含胺的化合物包括但不限于蜜胺单体、蜜胺聚合物、羟烷基(alkylol)甲基蜜胺类、苯代三聚氰胺树脂、苯代三聚氰胺-甲醛树脂、脲-甲醛树脂、甘脲-甲醛树脂及其组合。
本领域的普通技术人员应理解合适的有机交联剂浓度取决于如交联剂活性以及组合物具体应用的因素。当使用时，所述交联剂在组合物中的量通常为0.1-50重量％，例如为0.5-25重量％或1-20重量％。
所述一种或多种添加剂可用于调节聚合物层(例如在光波导中为包层(clad))的折射率。
所述组合物通常还包含溶剂。可以使用各种溶剂，例如：二醇醚类，如乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚和二丙二醇单甲醚；酯如甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯；二元酯；碳酸酯类如碳酸丙二酯；γ-丁内酯；酯类如乳酸乙酯、乙酸正戊酯和乙酸正丁酯；醇类如正丙醇、异丙醇；酮类如环己酮、甲基异丁酮、二异丁基酮和2-庚酮；内酯如γ-丁内酯和γ-己内酯；醚类如二苯醚和苯甲醚；烃类如均三甲苯、甲苯和二甲苯；以及杂环化合物如N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基丙烯脲，或它们的混合物。
可用上述形成非光可成像组合物和干膜同样的方式形成可光成像聚合物层和含有这种层的干膜，所述可光成像聚合物层和含有这种层的干膜可用于制造形成图案的光学层，不同的是用光活性组分如光致酸形成剂或光致碱形成剂来代替热活性组分。光致酸形成剂可以是暴露在光照下时产生酸的任意化合物。合适的光致酸形成剂是已知的，它包括但不限于卤化三嗪类、鎓盐、磺化酯类、取代的羟基酰亚胺、取代的羟基亚胺、叠氮化合物、萘醌如重氮萘醌、重氮化合物以及组合。
有用的卤化三嗪类包括例如卤化烷基三嗪类如三卤代甲基-s-三嗪类。所述s-三嗪化合物是某种甲基-三卤代甲基-s-三嗪类和某种醛类或醛衍生物的缩合反应产物。这种s-三嗪化合物按照美国专利No.3954475和Wakabayashi等，Bulletin of the Chemical Society of Japan，42，2924-30(1969)中所述的步骤制备。例如，在美国专利No.5366846中公开了本发明有用的其它三嗪类光致酸形成剂。
具有弱亲核阴离子的鎓盐尤其适于用作本发明的光致酸形成剂。这种阴离子的例子是二价到七价金属或非金属(例如，锑、锡、铁、铋、铝、镓、铟、钛、锆、钪、铬、铪、铜、硼、磷和砷)的卤素配合物阴离子。合适鎓盐的例子包括但不限于重氮盐如二芳基重氮盐以及周期表中第VA和B族、IIA和B和I族的鎓盐，例如卤素鎓盐如碘鎓盐、季铵盐、鏻盐和砷盐、锍盐如芳族锍盐、氧化锍盐(sulfoxonium salt)或硒盐。合适的鎓盐例子如美国专利No.4442197、4603101和4624912中所述。通常是锍盐如六氟磷酸三苯基锍及其混合物。
用作光致酸形成剂的磺化酯包括例如磺酰氧基酮类。合适的磺化酯包括但不限于安息香甲苯磺酸酯、α-(对甲苯磺酰氧基)乙酸叔丁基苯酯、甲苯磺酸2，6-二硝基苄酯以及α-(对甲苯磺酰氧基)乙酸叔丁酯。这种磺化酯如Journal ofPhotopolymer Scienceand Technology第4卷，No3，337-340(1991)所述。
可以使用的取代羟基酰亚胺类包括例如N-三氟甲基磺酰氧基-2，3-二苯基马来酰亚胺和2-三氟甲基苯磺酰氧基-2，3-二苯基马来酰亚胺。合适的取代羟基亚胺类包括例如2-(次氮基-2-甲基苯亚甲基)-(5-羟基亚氨基丁基磺酰基)噻吩。叠氮化合物包括例如2，6-(4-叠氮苯亚甲基)环己酮。萘醌类可以包括例如2，3，4-三羟基二苯甲酮的2，1-重氮萘醌-4-磺酸酯。在重氮化合物中，可以使用1，7-二(4-氯代磺酰基苯基)-4-重氮-3，5-庚二酮。
本发明所用光致碱形成剂可以是在暴露到光照下时能释放碱的任何化合物。合适的光致碱形成剂包括但不限于氨基甲酸苄酯类、安息香氨基甲酸酯类、O-氨基甲酰基羟基胺类、O-氨基甲酰基肟类、芳族磺酰胺类、α-内酰胺类、N-(2-烯丙基乙烯基(ethenyl))酰胺类、芳基叠氮化合物、N-芳基甲酰胺类、4-(邻硝基苯基)二氢吡啶类以及它们的组合。
用于可光成像聚合物层的显影剂可以是水性或非水性显影剂溶液，或者它们的组合，并且可以任选包括一种或多种添加剂，例如消泡剂、表面活性剂等。一般的水性显影剂包括例如碱金属氢氧化物，如氢氧化钠和氢氧化钾水溶液，以及在水中的氢氧化四烷基铵，如氢氧化四甲基铵。这种显影剂的浓度通常为0.1-2N，例如0.15-1N，或0.26-0.7N。
一般的非水性显影剂包括例如酮类，如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、2-辛酮、2-庚酮和甲基异戊基酮；醇类如乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇和苄醇；酯类如乙酸乙酯、丙酸乙酯和乳酸乙酯；二醇醚类如乙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲醚；二醇醚酯类如乙二醇单甲醚乙酸酯和丙二醇单甲醚乙酸酯；芳族化合物如甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯等，以及它们的组合。
可光成像聚合物层的显影通常是在20-85℃，例如21-49℃下进行。剧烈搅拌时的显影时间为10分钟以内，例如在5分钟、在2分钟、在1分钟或在30秒内。显影可以在例如静态显影槽或喷雾槽中进行。一般的喷雾压力通常为5-40psi(0.35-2.8kg/cm2)，例如为10-25psi(0.7-1.8kg/cm2)。
以下预知的实施例用于说明本发明的另一示例方面，但是决不是以任何方式限制本发明的范围。对于实施例，所述重量％以包含溶剂的整个组合物计。
1.非可光成像、可热固化光学干膜的制备
实施例1-6
将下列组分组合成混合物以形成各实施例中的组合物。将组合物辊涂到50μm厚的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)载体基片膜上，湿厚度为100μm，并在对流炉中在90℃干燥30分钟至厚度为50μm。用辊子将25μm厚的聚乙烯(PE)保护性覆盖层施涂于涂覆层的表面，以形成干膜。将干膜缠绕成如图1C所示的卷形。
实施例1(实施例7，13)                                 重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                                   45.00
苯基-甲基-三氟甲基倍半硅氧烷(47.5∶47.5∶5.0)        52.99
King Industries NACURE 5225胺保护的十二烷基磺酸      2.00
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油(silicone base oil)       0.01
实施例2(实施例8，14)                                 重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                                   45.00
苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(47.5∶47.5∶5.0)          52.99
King Industries NACURE 1323胺保护的二壬基萘二磺酸    2.00
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                          0.01
实施例3(实施例9，15)                                 重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                                   45.00
苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(48∶48∶2)                52.99
King Industries NACURE XP-386胺保护的对甲苯磺酸      2.00
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                          0.01
实施例4(实施例10，16)                                重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                                   45.00
苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(45∶45∶10)               52.99
King Industries NACURE 4167胺保护的烷基苯基磷酸酯(alkylphenyl acidphosphate)                                               2.00
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                          0.01
实施例5(实施例11，17)                                重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                                   45.00
苯基-甲基-苄基倍半硅氧烷(48∶48∶2)                  42.99
聚四氢呋喃                                           10.00
King Industries NACURE 4167胺保护的烷基苯基磷酸酯    2.00
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油(silicone base oil)       0.01
实施例6(实施例12，18)                                重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                                   45.00
苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(42.5∶42.5∶15)           52.99
King Industries NACURE XP-297胺保护的膦酸酯(phosphonic acid ester)
                                                     2.00
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                          0.01
实施例7-12
重复实施例1-6的步骤和材料，不同的是在滚涂之前，用5μm的聚硅氧烷剥离层代替前表面的PE保护性覆盖层来涂覆PET基片的后表面。
实施例13-18
重复实施例1-6的步骤和材料，不同的是基片是125μm厚的Kraft纸，该纸在其背面用聚乙烯浸透，代替前表面的PE保护性覆盖层。
2.印刷电路板的制备
实施例19-36
a.底包层的形成
将含有线路的30mg/m2铜箔包层印刷电路板置于热的辊压器中。将前表面PE保护性覆盖层(如果有的话)从表1所述的底包层(“包层1”)干膜的剩余物中去除。将干膜的聚合物层向着印刷电路板上的铜表面放置，在热的辊压器中在100℃、30厘米/分钟，20psi(1.4kg/m2)条件下将干膜层压到印刷电路板。将PET薄膜从该结构物上去除，并将印刷电路板在对流炉中在180℃放置60分钟，以将该层热固化，从而在印刷电路板上形成底包层。
b.芯结构的形成
将上述各成分混合形成芯组合物A-F。用表1所述的芯组合物A-F中的一种辊涂到层压有底包层的各印刷电路板上，其厚度为50μm，并在对流炉中在90℃和空气中干燥30分钟。在空气中将印刷电路板退火，以90℃为起始温度，并且以2℃/分钟的速率降低到室温。将聚合物芯层通过包含芯图形的光掩模曝光于500mJ/cm2的光化辐射中，所述光化辐射来自水银卤化物灯，所述光掩模具有2-30厘米的开口以及25-250μm宽。将印刷电路板在对流炉中于90℃放置2分钟，然后放在0.7N NaOH显影液中于室温轻轻搅拌2.5分钟。用去离子水清洗印刷电路板，并用空气刀(air knife)干燥。然后在对流炉中于180℃固化60分钟，在波导底包层上产生多个波导芯。
芯组成A                                          重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                               45
苯基-甲基-三氟甲基倍半硅氧烷(52.5∶52.5∶5.0)    54.84
三苯基锍甲苯磺酸盐                               0.15
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                      0.01
芯组成B                                          重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                               45
苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(55.5∶39.5∶5.0)      54.84
三苯基锍甲苯磺酸盐                               0.15
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                      0.01
芯组成C                                          重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                               45
苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(55∶43∶2)            54.84
三苯基锍甲苯磺酸盐                               0.15
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                      0.01
芯组成D                                       重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                            45
苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(60∶30∶10)        54.84
三苯基锍甲苯磺酸盐                            0.15
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                   0.01
芯组成E                                       重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                            45
苯基-甲基-苄基倍半硅氧烷(48∶48∶2)           44.84
聚四氢呋喃                                    10
三苯基锍甲苯磺酸盐                            0.15
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                   0.01
芯组成F                                       重量％
丙二醇单甲醚乙酸酯                            45
苯基-甲基-二甲基倍半硅氧烷(52.5∶32.5∶15)    54.84
三苯基锍甲苯磺酸盐                            0.15
Dow SILWET L-7604硅氧烷基油                   0.01
c.顶包层的形成
采用与上述形成底包层相同的方法在底包层和芯结构上形成顶包(“包层2”)层，如表1所示。从而在印刷电路板基片上形成波导结构。
表1

虽然参考特定实施方式对本发明做了详细描述，但对本领域技术人员显而易见的是，可对本发明进行各种变化和改造并可采用其等同物，而不脱离权利要求的范围。