JPH09176606A - 光学部品固定用接着剤 - Google Patents

光学部品固定用接着剤

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JPH09176606A
JPH09176606A JP7334468A JP33446895A JPH09176606A JP H09176606 A JPH09176606 A JP H09176606A JP 7334468 A JP7334468 A JP 7334468A JP 33446895 A JP33446895 A JP 33446895A JP H09176606 A JPH09176606 A JP H09176606A
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JP
Japan
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adhesive
fused silica
fixing
molecule
component
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JP7334468A
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Inventor
Shinji Komori
慎司 小森
Sumiya Miyake
澄也 三宅
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の金属接合法や樹脂系接着剤では達成で
きなかった良好な作業性、高い信頼性を有する光学部品
固定用接着剤を提供する。 【解決手段】 ダイセル化学工業製脂環式エポキシ セ
ロキサイド2021 30.0%、1,6―ヘキサンジ
オール 2%、旭電化工業製光カチオン硬化開始剤 S
P−150 1.5%、平均粒径0.5μmである球状
溶融シリカX 10.0%、平均粒径6μmである球状
溶融シリカY 56.5%を配合し、3本ロールで10
分間混練して接着剤を得た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバーなどの
光学部品を接着固定するための接着剤に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、情報化社会の急速な発展に伴い、
光通信や家電分野において光ファイバーや光電変換素子
の需要がますます高まってきている。とくに光ファイバ
ーに関しては導波路と光ファイバー間の接合を従来はレ
ーザー溶接や半田接合などの金属接合法で行っていた
が、固定精度が悪い、高温を嫌う部分には適用できない
などの問題点があった。また最近樹脂系の接着剤も出て
いるが、例えばウレタンアクリレート樹脂やビニルエス
テル樹脂などを主成分としたものは硬化収縮や線膨張率
が大きいため、光学部品の接着固定時の位置ずれや温度
サイクル試験などの耐久性試験で接合部の剥離やクラッ
クが入るなどの問題があった。線膨張率をできる限り小
さくする手段として接着剤への無機充填材の添加が考え
られるが、無機充填材の多量の添加は接着剤の粘度を著
しく増大させ、作業性を非常に悪いものとし、さらには
接着力が弱くなるなどの問題点が出ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述のような
問題点を解決すべく、鋭意検討の結果なされたものであ
り、従来の金属接合法や樹脂系接着剤では達成できなか
った良好な作業性、高い信頼性を有する光学部品固定用
接着剤を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題が解決するための手段】本発明は (a)1分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂、 (b)1分子中に水酸基を2個以上有する化合物、 (c)カチオン硬化開始剤 (d)シリカ を必須成分とすることを特徴とする光学部品固定用接着
剤において、成分(b)の1分子中に水酸基を2個以上
有する化合物の添加量が、成分(a)の1分子内に2個
以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂の添加重量A
と、成分(b)の添加重量Bとの比で、A:B=95:
5から50:50の範囲内であり、さらに、成分(d)
のシリカが溶融シリカであり、その含量が接着剤中に占
める重量分率で40重量パーセント以上、80重量パー
セント以下である点に特徴を有する。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明において光ファイバーなど
の光学部品を接着固定する接着剤に用いられる1分子内
に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂は、接着
性、硬化性および光学部品の接着固定の際の位置合わせ
の容易さなどの点から、光硬化単独あるいは光硬化と熱
硬化との併用が可能な1分子内に2個以上のエポキシ基
を有するエポキシ樹脂であることが好ましい。しかもカ
チオン硬化系が好ましい。このようなのものとしては、
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ブロモ化ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂、フェノール・ノボラック型エポキシ樹脂、
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などを例示
することができる。本接着剤には1分子内に2個以上エ
ポキシ基を有するエポキシ樹脂を単独あるいは2種以上
混合して用いることができる。
【0006】また、本接着剤には柔軟性の付与および硬
化速度の促進などの観点から1分子中に水酸基を2個以
上有する化合物を用いることが好ましい。このような1
分子中に水酸基を2個以上有する化合物としてはフェノ
ール類、アルコール類が数多く例示できるが、多価アル
コールがより好ましい。しかもこの多価アルコールが柔
軟性の付与や硬化速度の観点より、水酸基当量30以
上、15000以下の化合物であることが好ましい。こ
のような多価アルコールとしてはヘキサンジオール、ネ
オペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリ
セリン、水素化ビスフェノールA、ポリエチレングリコ
ール、などが例示できる。しかしビスフェノールAやフ
ェノールノボラック樹脂に代表されるフェノール性水酸
基を有する1分子中に水酸基を2個以上有する化合物で
あっても何ら問題はない。
【0007】1分子内に2個以上のエポキシ基を有する
エポキシ樹脂の添加重量Aと多価アルコールの添加重量
Bの比率はA:B=95:5から50:50の範囲内が
好ましく、多価アルコールが少なすぎると硬化物がもろ
くなったり、硬化速度が遅くなったりする。また多すぎ
ると硬化不良をおこす。
【0008】カチオン硬化開始剤としては例えば光カチ
オン硬化開始剤や熱カチオン硬化開始剤などが例示でき
る。光カチオン硬化開始剤としては、例えばトリアリー
ルスルフォニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩
などが例示できる。また、熱カチオン硬化開始剤として
は一般のプロトン酸、ルイス酸をはじめとし、他の例と
してはトリアルキルオキソニウム塩、カルボニウム塩、
ジアゾニウム塩アルキル化剤、アンモニウム塩、スルホ
ニウム塩、ホスホニウム塩などが例示できる。しかしな
がら光学部品の接着固定の際の位置合わせの容易さを考
慮すると、光カチオン硬化開始剤を用いることが好まし
い。しかし、熱カチオン硬化開始剤を光カチオン硬化開
始剤と併用しても何らさしつかえない。
【0009】光ファイバーなどの光学部品を導波路に接
合する際、接着剤の硬化収縮による光学部品の位置ずれ
がおこる場合がある。また、接合部分が高熱にさらされ
る場合、接着剤の膨張率が大きいと位置ずれがおこる場
合がある。本接着剤には接着剤の膨張率を小さくするた
めに、無機充填材が含まれることが好ましい。無機充填
材としては、例えば炭酸カルシウム、結晶性シリカ、溶
融シリカ、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、セ
ラミック粉末、ガラス繊維などが例示されるが、光学部
品の位置ずれをおこす恐れのある硬化時の接着剤の収縮
や接着剤の膨張率をできる限り小さくするために溶融シ
リカを用いることがより好ましい。溶融シリカ以外を無
機充填材として用いた場合、例えばアルミナなどを用い
た場合は、溶融シリカよりも接着剤の膨張率を小さくす
る効果が乏しい。また溶融シリカの含量が接着剤中に占
める重量分率で40%以上、80%以下であることが好
ましい。40%より少ないと接着剤の硬化収縮や線膨張
率が大きくなり、80%より多いと接着剤の膨張率は小
さくなるが、硬くもろいものとなったり、後述の流動性
の低下を招くこともある。
【0010】一般的に無機充填材を配合した場合に粘度
が増大し、十分な流動性が得られないことがある。そこ
で無機充填材の十分な量の添加と良好な作業性、流動性
を両立するために、溶融シリカの全量を球状溶融シリカ
することが好ましい。その球状溶融シリカの平均粒径が
0.3μm以上、20μm以下であり、さらにはこの球
状溶融シリカの平均粒径が0.3μm以上、2μm以下
の球状溶融シリカXと、平均粒径2μm以上、20μm
以下の球状溶融シリカYからなり、しかも球状溶融シリ
カXの添加重量をx、そして球状溶融シリカYの添加重
量をyとしたとき、その比がx:y=10:90から4
0:60の範囲内であることが好ましい。
【0011】平均粒径が0.3μm以上、2μm以下の
球状溶融シリカと、平均粒径2μm以上、20μm以下
の球状溶融シリカを混合して本接着剤に添加することで
球状溶融シリカが最密充填構造となり接着剤の膨張率の
低減に絶大な効果があり、しかも球状溶融シリカを大量
に本接着剤に配合しても本接着剤の著しい粘度の増大を
おさえることができる。球状溶融シリカの平均粒径が2
0μmより大きい場合樹脂の回り込み性や塗布時にシリ
ンジのノズルつまりなど作業性が悪化する可能性があ
る。また球状溶融シリカの平均粒径が3μmより小さい
場合には球状溶融シリカが凝集し易く、最密充填構造と
なることができず、低粘度化の効果が得られない場合も
ある。
【0012】また本接着剤には例えば可とう性を付与す
るためにポリブタジエンに代表されるエラストマーや、
消泡剤、カップリング剤、希釈剤などの添加剤を必要に
応じて添加することは何らさしつかえない。
【0013】本発明における光学部品固定用接着剤は例
えば光ファイバーなどの光学部品の固定に用いる場合、
位置合わせの後、ディスペンサーなどで本接着剤を塗布
し、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの紫外
光を用いて、硬化、固定する。影になる部分がある場合
や接着剤の膜厚が厚い場合など硬化が進まない場合は熱
カチオン硬化を併用すると有利である。
【0014】
【実施例】
(実施例1)ダイセル化学工業製脂環式エポキシ セロ
キサイド2021 30.0%、1,6―ヘキサンジオ
ール 2%、旭電化工業製光カチオン硬化開始剤 SP
−150 1.5%、平均粒径0.5μmである球状溶
融シリカX 10.0%、平均粒径6.0μmである球
状溶融シリカY 56.5%を配合し、3本ロールで1
0分間混練して接着剤を得た。
【0015】接着力の測定は図1に示したガラス製テス
トピースを作成し、そのテストピースに接着剤を塗布
し、図2に示すようにガラス板に貼り付け5000W高
圧水銀ランプで光を照射し、テストピースを固定した
後、テンシロンを用いて5mm/minの引っ張りモー
ドにて、接着直後および下限−40℃、上限85℃の温
度サイクル試験を500サイクル実施後の接着力の変化
を見た。さらに、石英製125μm径のシングルモード
光ファイバーをV溝固定し、前述の同一条件で温度サイ
クル試験を500サイクル実施し不良の有無を見た。結
果は表3に示す。
【0016】
【表1】 *1:ダイセル化学工業製 脂環式エポキシ樹脂 *2:旭電化工業製 脂環式エポキシ樹脂 *3:エポキシ当量185のビスフェノールA型エポキ
シ樹脂 *4:軟化点65℃、エポキシ当量200のオルソクレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂 *5:新日本理化製 水素化ビスフェノールA *6:住友デュレズ製 フェノールノボラック *7:平均分子量400のポリエチレングリコール *8:旭電化工業製 光カチオン硬化開始剤 *9:旭電化工業製 熱カチオン硬化開始剤 *10:平均粒径0.5μmの球状溶融シリカ *11:平均粒径6μmの球状溶融シリカ
【0017】(実施例2〜6および比較例1、2)すべ
ての配合は表1および表2のように実施し、評価方法も
実施例1と同様に実施した。結果は表3および表4にま
とめた。 (比較例3)比較例3の配合も表2のように実施し、評
価しようとしたが表4に示したように硬化性が悪く評価
を中止した。
【0018】
【表2】 *1:ダイセル・ユーシービー製 芳香族ウレタンアク
リレート樹脂 *2:昭和高分子製 ビニルエステル樹脂 *3:ダイセル・ユーシービー製 光ラジカル開始剤 *4:チバガイギー製 光ラジカル開始剤
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
【発明の効果】本発明の光学部品固定用接着剤は、良好
な作業性と従来にない高い信頼性、特に温度サイクル性
に優れた接着剤である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガラス製テストピースの側面図および上面図
【図2】接着方法。なお、表1に示した硬化条件の光量
は紫外光がガラス板を透過した後の光量を実測したもの
である。
【符号の説明】
1 図1に示したガラス製テストピース 2 接着剤 3 50mm×50mm×3mm厚のガラス板 4 紫外線照射方向 5 接着力測定方向 6 テンシロンチャック取り付け部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 63/00 NKX C08L 63/00 NKX

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)1分子内に2個以上のエポキシ基を
    有するエポキシ樹脂、 (b)1分子中に水酸基を2個以上有する化合物、 (c)カチオン硬化開始剤 (d)シリカ を必須成分とすることを特徴とする光学部品固定用接着
    剤において、成分(b)の1分子中に水酸基を2個以上
    有する化合物の添加量が、成分(a)の1分子内に2個
    以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂の添加重量A
    と、成分(b)の添加重量Bとの比で、A:B=95:
    5から50:50の範囲内であり、さらに、成分(d)
    のシリカが溶融シリカであり、その含量が接着剤中に占
    める重量分率で40重量パーセント以上、80重量パー
    セント以下である請求項1記載の光学部品固定用接着
    剤。
  2. 【請求項2】 成分(b)の1分子中に水酸基を2個以
    上有する化合物が、水酸基当量30以上、15000以
    下の化合物である請求項1記載の光学部品固定用接着
    剤。
  3. 【請求項3】 成分(b)の1分子中に水酸基を2個以
    上有する化合物が多価アルコールである請求項1記載の
    光学部品固定用接着剤。
  4. 【請求項4】 溶融シリカの全量が球状溶融シリカであ
    る請求項1記載の光学部品固定用接着剤。
  5. 【請求項5】 球状溶融シリカの平均粒径が0.3μm
    以上、20μm以下である請求項4記載の光学部品固定
    用接着剤。
  6. 【請求項6】 球状溶融シリカが平均粒径0.3μm以
    上、2μm以下の球状溶融シリカXと、平均粒径2μm
    以上、20μm以下の球状溶融シリカYとからなり、か
    つ球状溶融シリカXの添加重量xと球状溶融シリカYの
    添加重量yとの比がx:y=10:90から40:60
    の範囲内である請求項4又は5記載の光学部品固定用接
    着剤。
  7. 【請求項7】 成分(c)の硬化開始剤が光カチオン硬
    化開始剤である請求項1記載の光学部品固定用接着剤。
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