JPH0980251A - 光学部品固定用接着剤 - Google Patents
光学部品固定用接着剤Info
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Landscapes
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- Epoxy Resins (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
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％、１，６−ヘキサンジオー
ル２％、旭電化工業製光カチオン硬化触媒ＳＰ１５０
１．５％、平均粒径６ミクロンで７０ミクロン以上の粗
粒子をカットした溶融球状シリカＡ ５６．５％、平均
粒径１２ミクロンで７０ミクロン以上の粗粒子をカット
した溶融破砕状シリカＢ １０．０％を配合、３本ロー
ルで１０分混練し、接着剤を得た。
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％、１，６−ヘキサンジオー
ル２％、旭電化工業製光カチオン硬化触媒ＳＰ１５０
１．５％、平均粒径６ミクロンで７０ミクロン以上の粗
粒子をカットした溶融球状シリカＡ ５６．５％、平均
粒径１２ミクロンで７０ミクロン以上の粗粒子をカット
した溶融破砕状シリカＢ １０．０％を配合、３本ロー
ルで１０分混練し、接着剤を得た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学部品特に光ファ
イバーを接着固定する接着剤に関するものである。
イバーを接着固定する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も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いる。特に光ファイバーに
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、一般的に硬化収縮を低減するために無機充填材を多
量に入れ、硬くもろい材料となっており、接着力が弱
く、温度サイクル試験でクラックや剥離が発生するなど
の問題点が出ている。
光通信や家電分野においても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いる。特に光ファイバーに
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、一般的に硬化収縮を低減するために無機充填材を多
量に入れ、硬くもろい材料となっており、接着力が弱
く、温度サイクル試験でクラックや剥離が発生するなど
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
従来の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
固定用接着剤に関するものである。
従来の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
固定用接着剤に関するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は接着剤硬化物の
線膨張係数（１／℃）×ヤング率（kgf／mm2）の値が
０．０４以下でかつ線膨張係数が３×１０-5（１／℃）
以下であることを特徴とする光学部品固定用接着剤であ
る。
線膨張係数（１／℃）×ヤング率（kgf／mm2）の値が
０．０４以下でかつ線膨張係数が３×１０-5（１／℃）
以下であることを特徴とする光学部品固定用接着剤であ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】一般に樹脂とインサート（挿入
物、たとえば光ファイバー）の界面にかかる応力をσと
すると、インサートの線膨張係数が樹脂に比べて十分小
さい時、 σ＝∫α*Ｅｄｔ（α：線膨張係数、Ｅ：ヤング率、
ｔ：温度） で定義され、線膨張係数、ヤング率各々単独では一義的
に決まらず、線膨張係数とヤング率の積で決まることに
なる。本発明ではこの事実に着目し、鋭意検討を重ねた
結果、接着剤の硬化物における線膨張係数（１／℃）と
ヤング率（kgf／mm2）の積が ０．０４以下でかつ線膨
張係数が３×１０-5（１／℃）以下の場合に応力が低減
され、温度サイクル試験でクラックや剥離が発生せずま
た温度サイクル試験後の接着力もきわめて高いことが判
明した。
物、たとえば光ファイバー）の界面にかかる応力をσと
すると、インサートの線膨張係数が樹脂に比べて十分小
さい時、 σ＝∫α*Ｅｄｔ（α：線膨張係数、Ｅ：ヤング率、
ｔ：温度） で定義され、線膨張係数、ヤング率各々単独では一義的
に決まらず、線膨張係数とヤング率の積で決まることに
なる。本発明ではこの事実に着目し、鋭意検討を重ねた
結果、接着剤の硬化物における線膨張係数（１／℃）と
ヤング率（kgf／mm2）の積が ０．０４以下でかつ線膨
張係数が３×１０-5（１／℃）以下の場合に応力が低減
され、温度サイクル試験でクラックや剥離が発生せずま
た温度サイクル試験後の接着力もきわめて高いことが判
明した。
【０００６】線膨張係数が３×１０-5（１／℃）をこえ
ると、たとえ線膨張係数×ヤング率が０．０４以下であ
っても温度サイクルなどの冷熱衝撃条件では樹脂中や被
着体との界面に徐々に残留ひずみが蓄積し、不具合が発
生する。また用いる樹脂については接着性や光学部品の
接着において重要な位置合わせの容易さという観点か
ら、短時間に位置固定できる光硬化単独あるいは熱硬化
との併用が可能なエポキシ樹脂、しかもカチオン硬化系
が好ましい。さらにカチオン硬化系の場合、硬化速度が
速い脂環式エポキシがエポキシ樹脂のうち重量分率で６
０％以上含有されていることがより好ましく、このよう
な脂環式エポキシ樹脂としては３，４−エポキシシクロ
ヘキシルメチル（３，４−エポキシシクロヘキサン）カ
ルボキシレートに代表される、シクロアルケンの環内二
重結合を過酸化物で酸化し、エポキシドを導入したもの
を例示することができる。
ると、たとえ線膨張係数×ヤング率が０．０４以下であ
っても温度サイクルなどの冷熱衝撃条件では樹脂中や被
着体との界面に徐々に残留ひずみが蓄積し、不具合が発
生する。また用いる樹脂については接着性や光学部品の
接着において重要な位置合わせの容易さという観点か
ら、短時間に位置固定できる光硬化単独あるいは熱硬化
との併用が可能なエポキシ樹脂、しかもカチオン硬化系
が好ましい。さらにカチオン硬化系の場合、硬化速度が
速い脂環式エポキシがエポキシ樹脂のうち重量分率で６
０％以上含有されていることがより好ましく、このよう
な脂環式エポキシ樹脂としては３，４−エポキシシクロ
ヘキシルメチル（３，４−エポキシシクロヘキサン）カ
ルボキシレートに代表される、シクロアルケンの環内二
重結合を過酸化物で酸化し、エポキシドを導入したもの
を例示することができる。
【０００７】またこの樹脂系には樹脂への柔軟性の付与
や硬化速度の促進などの点で１分子中に水酸基を２個以
上もつ化合物、より好ましくは多価アルコールが含まれ
ていることが好ましい。この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、グリセリンなどが例示される。しかしア
ルコール以外のフェノール樹脂などのフェノール性水酸
基を有するものでも特に問題はない。多価アルコールの
添加量Ａとエポキシ樹脂の添加量Ｂの比率はＡ：Ｂ＝
５：９５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多少脆くなったり、硬化
が遅くなったりする傾向があり、多すぎると硬化不良を
おこす。
や硬化速度の促進などの点で１分子中に水酸基を２個以
上もつ化合物、より好ましくは多価アルコールが含まれ
ていることが好ましい。この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、グリセリンなどが例示される。しかしア
ルコール以外のフェノール樹脂などのフェノール性水酸
基を有するものでも特に問題はない。多価アルコールの
添加量Ａとエポキシ樹脂の添加量Ｂの比率はＡ：Ｂ＝
５：９５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多少脆くなったり、硬化
が遅くなったりする傾向があり、多すぎると硬化不良を
おこす。
【０００８】またカチオン硬化系に用いられる硬化触媒
としては光カチオン硬化触媒としてトリアリールスルホ
ニウム塩が広く使用されているが、他にもヨードニウム
塩、ジアゾニウム塩系の硬化触媒は当業者には公知のも
のである。また熱カチオン硬化触媒は一般のプロトン
酸、ルイス酸、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され
る。しかし光学部品の位置合わせの容易さを考慮すれ
ば、光カチオン硬化触媒を用いることが好ましいが、熱
カチオン硬化触媒を用いても何ら問題はない。
としては光カチオン硬化触媒としてトリアリールスルホ
ニウム塩が広く使用されているが、他にもヨードニウム
塩、ジアゾニウム塩系の硬化触媒は当業者には公知のも
のである。また熱カチオン硬化触媒は一般のプロトン
酸、ルイス酸、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され
る。しかし光学部品の位置合わせの容易さを考慮すれ
ば、光カチオン硬化触媒を用いることが好ましいが、熱
カチオン硬化触媒を用いても何ら問題はない。
【０００９】本接着剤に用いられる充填材は無機充填材
が好ましい。具体的には炭酸カルシウム、結晶シリカ、
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、線膨
張係数を考慮すると溶融シリカが好ましく、その添加量
は接着剤の全重量中に占める比率で４０％以上、８０％
以下であることが好ましい。４０％より少ないと線膨張
係数が大きくなりすぎ、８０％より多いと流動性が著し
く低下し、作業性の低下をまねく。さらに良好な流動性
を発現するために、全溶融シリカ中、重量分率で５０％
以上が球状溶融シリカであることがより好ましい。また
本発明においては可とう性を得るためのエラストマーや
消泡剤、カップリング剤など必要に応じて添加すること
は何らさしつかえない。
が好ましい。具体的には炭酸カルシウム、結晶シリカ、
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、線膨
張係数を考慮すると溶融シリカが好ましく、その添加量
は接着剤の全重量中に占める比率で４０％以上、８０％
以下であることが好ましい。４０％より少ないと線膨張
係数が大きくなりすぎ、８０％より多いと流動性が著し
く低下し、作業性の低下をまねく。さらに良好な流動性
を発現するために、全溶融シリカ中、重量分率で５０％
以上が球状溶融シリカであることがより好ましい。また
本発明においては可とう性を得るためのエラストマーや
消泡剤、カップリング剤など必要に応じて添加すること
は何らさしつかえない。
【００１０】本発明における光学部品固定用接着剤はた
とえば光ファイバーのＶ溝固定に用いる場合、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。この場合影になって光が通らない
ところが生じる場合や、膜厚が厚い場合などは熱カチオ
ン硬化も併用すると有利である。
とえば光ファイバーのＶ溝固定に用いる場合、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。この場合影になって光が通らない
ところが生じる場合や、膜厚が厚い場合などは熱カチオ
ン硬化も併用すると有利である。
【００１１】
（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％、１，６−ヘキサンジオール
２％、旭電化工業製光カチオン硬化触媒ＳＰ１５０
１．５％、平均粒径６ミクロンで７０ミクロン以上の粗
粒子をカットした溶融球状シリカＡ ５６．５％、平均
粒径１２ミクロンで７０ミクロン以上の粗粒子をカット
した溶融破砕状シリカＢ １０．０％を配合、３本ロー
ルで１０分混練し、接着剤を得た。この硬化物の線膨張
係数は熱機械分析装置にて５℃／ｍｉｎの昇温速度で測
定し、ヤング率はテンシロンを用いて常温にて測定し
た。硬化条件は表２に示す。接着力の測定は図１のよう
なガラス製テストピースを作製し、図２に示すような方
法で５０００Ｗ高圧水銀ランプにて光を照射し、テスト
ピースを接着した後、テンシロンを用いて５ｍｍ／ｍｉ
ｎで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５００サイクル実施後の接着
力の変化をみた。またさらに確認のため、石英製１２５
ミクロン径のシングルモード光ファイバーをＶ溝固定
し、前記と同一条件の温度サイクル５００サイクルを行
い、不良の有無をみた。結果を表１および表２に示す。
キサイド２０２１ ３０％、１，６−ヘキサンジオール
２％、旭電化工業製光カチオン硬化触媒ＳＰ１５０
１．５％、平均粒径６ミクロンで７０ミクロン以上の粗
粒子をカットした溶融球状シリカＡ ５６．５％、平均
粒径１２ミクロンで７０ミクロン以上の粗粒子をカット
した溶融破砕状シリカＢ １０．０％を配合、３本ロー
ルで１０分混練し、接着剤を得た。この硬化物の線膨張
係数は熱機械分析装置にて５℃／ｍｉｎの昇温速度で測
定し、ヤング率はテンシロンを用いて常温にて測定し
た。硬化条件は表２に示す。接着力の測定は図１のよう
なガラス製テストピースを作製し、図２に示すような方
法で５０００Ｗ高圧水銀ランプにて光を照射し、テスト
ピースを接着した後、テンシロンを用いて５ｍｍ／ｍｉ
ｎで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５００サイクル実施後の接着
力の変化をみた。またさらに確認のため、石英製１２５
ミクロン径のシングルモード光ファイバーをＶ溝固定
し、前記と同一条件の温度サイクル５００サイクルを行
い、不良の有無をみた。結果を表１および表２に示す。
【００１２】
【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：新日本理化製 水素化ビスフェノールＡ ＊５：住友デュレズ製 フェノールノボラック ＊６：旭電化工業製 光カチオン硬化触媒 ＊７：旭電化工業製 熱カチオン硬化触媒
シ樹脂 ＊４：新日本理化製 水素化ビスフェノールＡ ＊５：住友デュレズ製 フェノールノボラック ＊６：旭電化工業製 光カチオン硬化触媒 ＊７：旭電化工業製 熱カチオン硬化触媒
【００１３】
【表２】
【００１４】（実施例２〜４および比較例１、２）すべ
て配合は表１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２にまとめた。 （比較例３、４）比較例３、４も表１の配合に従い、材
料化し、評価しようとしたが表２のように各々粘度が高
すぎたり、硬化性が悪く、評価中止した。
て配合は表１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２にまとめた。 （比較例３、４）比較例３、４も表１の配合に従い、材
料化し、評価しようとしたが表２のように各々粘度が高
すぎたり、硬化性が悪く、評価中止した。
【００１５】
【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
優れる接着剤である。
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
優れる接着剤である。
【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。なお用いた紫外光のガラス板を透過
した後の光量を実測し、硬化条件を定めた。
した後の光量を実測し、硬化条件を定めた。
１ 図１に示したテストピース ２ 接着剤 ３ ５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚ガラス板 ４ ＵＶ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
Claims (5)
- 【請求項１】 光ファイバーなどの光学部品を接着固定
する接着剤において、当該接着剤硬化物の線膨張係数
（１／℃）×ヤング率（kgf／mm2）の値が０．０４以下
でかつ線膨張係数が３×１０-5（１／℃）以下であるこ
とを特徴とする光学部品固定用接着剤。 - 【請求項２】 前記接着剤が、（ａ）エポキシ樹脂、
（ｂ）１分子中に水酸基を２個以上もつ化合物、（ｃ）
カチオン硬化触媒、（ｄ）無機充填材を必須とする請求
項１記載の光学部品固定用接着剤。 - 【請求項３】 前記接着剤成分（ｄ）の無機充填材が溶
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（以下単に％と略す）以上、８０
％以下である請求項１記載の光学部品固定用接着剤。 - 【請求項４】 請求項３における成分（ｄ）の溶融シリ
カのうち重量分率で５０％以上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。 - 【請求項５】 成分（ａ）のエポキシ樹脂のうち重量分
率で６０％以上が脂環式エポキシ樹脂であり、成分
（ｂ）の１分子中に水酸基を２個以上もつ化合物が多価
アルコールであり、かつ（ｂ）の添加重量をＡとし、エ
ポキシ樹脂の添加重量をＢとすると、Ａ：Ｂ＝５：９５
から ５０：５０の範囲内であり、成分（ｃ）の硬化触
媒が光カチオン硬化触媒である請求項１記載の光学部品
固定用接着剤。
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|---|---|---|---|
| JP07234225A JP3135108B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 光学部品固定用接着剤 |
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|---|---|
| JPH0980251A true JPH0980251A (ja) | 1997-03-28 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1995
- 1995-09-12 JP JP07234225A patent/JP3135108B2/ja not_active Expired - Fee Related
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