JP2004027140A

JP2004027140A - Optical adhesive composition and optical instrument

Info

Publication number: JP2004027140A
Application number: JP2002189193A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hori; 堀　雅宏; Hiroko Yomo; 四方　寛子; Koichiro Nakamura; 中村　浩一郎
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adhesive which excels in moisture resistance and heat resistance, reduces formation of bubbles in curing, does not cause a defect such as cloudiness due to bubbles, and can be applied to assembly and bonding of optical parts. <P>SOLUTION: The adhesive composition for bonding optical parts comprises 0.1 mass% to less than 3 mass% epoxysilane or its hydrolysis polycondensate (A), more than 77 mass% to not more than 94.9 mass% bisphenol-type epoxy resin (B) having a viscosity of 2,000-5,000 mPas, 5-20 mass% novolac-type epoxy resin (C), 3-30 mass%, based on 100 mass% sum of (A)+(B)+(C), curing agent composed of an amine, and water and an alcohol by the molarity of their sum in an amount 0 to 0.75 time the molarity of the hydrolyzable group or atom of the above epoxysilane. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着剤組成物およびそれを用いて光学的に透明な接着層で光部品を接着してなる光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムに用いられる光部品や光学素子の組立に用いられる接合技術には、高い信頼性が必要とされている。これまで光部品の組立については、半田付け、レーザ溶接、アクリルやエポキシ樹脂などの有機接着剤が用いられてきた。（ｉ）特開平６−０７３３５８号公報、特開平６−０７３３５９号公報には、屈折率整合精密接着剤について、また（ｉｉ）Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｎ−ＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｏｌｉｄｓ　８０巻、５５７頁〜５６３頁、１９８６年および（ｉｉｉ）Ｉｎｔｌ．　Ｃｏｎｇｒ．　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ４２９頁〜４３６頁、１９８６年には、ゾルゲル法による有機無機接着剤について記載されている。（ｉｖ）特許登録番号１８２９９１４（特開昭６２−２９７３６９号）には、アルコキシドと金属塩からなるゾルゲル接着剤を用いた光学素子について、また（ｖ）特許登録番号２７８６９９６（特開平７−５３０７号）には、珪酸塩とアルコキシドからなる接着剤を用いたプリズムについて開示されている。（ｖｉ）米国特許４９９１４９３には有機無機複合接着剤について開示されている。
【０００３】
また、（ｖｉｉ）特開平１１−３４３４７４号公報にはエポキシ樹脂とオルガノアルコキシシランとアルミニウムキレート化合物を配合した接着剤組成物について開示されている。そして（ｖｉｉｉ）特開平９−２４３８７０号公報にはビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、光酸発生剤およびカップリング剤としてのエポキシシランを含む光硬化性樹脂組成材料を用いて光部品を封止することが記載されている。さらに（ｉｘ）特開２０００−１０９７８０号公報には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、光カチオン開始剤およびγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを含む光部品用紫外線硬化型接着剤組成物が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこのような光部品用の接合技術や接着剤については、次のような問題点が挙げられていた。半田付け、レーザ溶接などの方法については、固定位置精度が不十分であったり、レーザ光源や高度な技術が必要であった。またエポキシ接着剤やアクリル接着剤（ｉ）については、２５０℃以上の耐熱性（半田耐熱）や耐湿度性に劣っていた。アルコキシドや金属塩を用いる接着剤（ｉｉ〜ｖｉｉ）については、加水分解反応で生じるアルコールや脱水反応で生成する水が加熱硬化の最中にガス化するため、レンズなどの光部品の接合で泡が残ったり、白濁したり、十分な接着が得られないという課題があった。またエポキシ樹脂を用いる接着剤（ｖｉｉｉ、ｉｘ）では、接着層の耐熱性が十分ではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記のような不具合点を改善し、耐湿度性および耐熱性に優れ、硬化における泡の発生が少なく、泡などによる白濁などの欠点を生じない、光部品の組立、接合に適用できる接着剤組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、本発明の接着剤組成物により接着した光学的に透明な光部品を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（Ａ）下記化学式１で表されるエポキシシラン、またはその加水分解重縮合物
【化２】
Ｒ_ｎＳｉＸ_４−ｎ　　　・・・（１）
ここでＲは、エポキシ結合を有する有機基またはエポキシ結合を有しない有機基であり、Ｘは加水分解可能な基または原子でありそしてｎは１または２である、ただし、Ｒは、ｎが１のときエポキシ結合を有する有機基であり、ｎが２のときには少なくとも１つのＲはエポキシ結合を有する有機基であるものとする、
（Ｂ）２，０００〜５，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するビスフェノール型エポキシ樹脂
（Ｃ）ノボラック型エポキシ樹脂
（Ｄ）アミン類からなる硬化剤および
（Ｅ）水およびアルコールの少なくともいずれか一方、
を含有してなり、上記（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分および（Ｄ）成分は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の合計質量に基づいて、それぞれ
０．１質量％以上で３質量％未満、７７質量％を超え９４．９質量％以下、５質量％〜２０質量％および３〜３０質量％であり、そして上記（Ｅ）成分は（Ａ）成分中の加水分解可能な基または原子に対して０〜０．７５モル倍である、
ことを特徴とする、光部品を接合するための接着剤組成物である。
【０００７】
また本発明は、少なくとも２個の光学的に透明な光部品およびこれらの光部品を、上記接着剤組成物を硬化させてなる光学的に透明な接着層からなる光学装置であって、互いに隣接する２個の前記光部品の屈折率をそれぞれｎ_１およびｎ_２　（ただしｎ_１≧ｎ_２　）としたとき、その隣接する光部品の間の前記接着層が下記数式１
【数３】
√（ｎ_１・ｎ_２）−（（√（ｎ_１・ｎ_２）−ｎ_２）／３）−０．０５≦ｎ_３≦√（ｎ_１・ｎ_２）＋（（ｎ_１−√（ｎ_１・ｎ_２））／３）＋０．０５　・・（１）
で表される屈折率ｎ_３を有する光学装置である。
【０００８】
本発明に用いられる接着剤組成物は、成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、成分（Ｄ）および成分（Ｅ）からなる。成分（Ａ）は被接着体の表面と接着剤の結合を強くする成分であり、そして耐湿度性の向上にも寄与する。成分（Ａ）として用いられる化合物は、上記化学式１で表すように、ｎが１の場合には、エポキシ結合を有する有機基を１個と加水分解可能な基または原子を３個有するシラン化合物、その加水分解物、または重縮合物である。ｎが２の場合には、エポキシ結合を有する有機基を１個または２個と、加水分解可能な基または原子を２個と、エポキシ結合を有する有機基が１個のときにはエポキシ結合を有しない有機基例えばアルキル基、アリール基またはアルケニル基を１個を有するシラン化合物、その加水分解物、または重縮合物が用いられる。上記化学式１のｎが１であるエポキシシラン、またはその加水分解重縮合物が、優れた耐熱性および優れた耐湿度性が得られるので好ましく用いられる。エポキシ結合を有する有機基としては、グリシドキシプロピル基、３，４−エポキシシクロヘキシル基などを挙げることができる。グリシドキシプロピル基および３，４−エポキシシクロヘキシル基は入手が容易なので好ましく用いられる。加水分解可能な基としては、例えばアルコキシル基を挙げることができる。これらの中で炭素数が１〜４個のアルコキシル基が好ましく用いられる。加水分解可能な原子としては、ハロゲン原子を挙げることができる。これらの中で塩素原子が好ましく用いられる。上記化学式１で表されるシラン化合物として、例えば３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ジ（３−グルシドキシプロピル）ジエトキシシラン、ジ（３−グルシドキシプロピル）ジメトキシシランおよびこれらの加水分解、重縮合物を好ましいものとして挙げることができる。
【０００９】
成分（Ａ）は前記化学式１で表されるシラン化合物であってもよく、またその加水分解・重縮合物であってもよい。加水分解・重縮合物を使用する場合はその反応の際に副生するアルコールおよび水を留出させながら反応を進行させて、接着剤組成物中に水およびアルコールが実質的に含有しないようにすることが好ましい。成分（Ａ）が前記化学式１で表されるシラン化合物である場合、その量が多すぎると、接着剤組成物の粘度が小さくなり過ぎて塗布性が悪くなる。一方その量が少なすぎると、その耐湿度性を改善する効果が十分に得られない。成分（Ａ）が前記化学式１で表されるシラン化合物の加水分解・重縮合物の場合、その量が多すぎると、組成物の粘度が大きくなりすぎたり、加水分解によって副生するアルコールや水の量が相対的に大きくなって、硬化物がポーラスになったり、白濁を生じるので好ましくない。一方その量が少なすぎると、その耐湿度性を改善する効果が十分に得られない。したがって、成分（Ａ）の含有量は、成分（Ａ）＋成分（Ｂ）＋成分（Ｃ）の合計１００質量％に対して、０．１質量％以上で３質量％未満であり、０．１質量％〜２．９質量％であることが好ましく、０．２質量％〜２．０質量％がより好ましい。
【００１０】
成分（Ｂ）であるビスフェノール型エポキシ樹脂は接着層の基本骨格を形成する成分であり、その分子量、従ってその化学構造を制御することにより、成分（Ｂ）の粘度を２，０００〜５，０００ｍＰａ・ｓとする。これにより接着剤組成物の粘度を塗布が容易な２０〜２０００ｍＰａ・ｓにすることができる。成分（Ｂ）としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂が用いられる。これらの中でビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。成分（Ｂ）が多すぎると、耐熱性、耐湿度性が低下し、少なすぎると他成分の相溶性が低下する。成分（Ｂ）の含有量は成分（Ａ）＋成分（Ｂ）＋成分（Ｃ）の合計１００質量％に対して、７７質量％を超え９４．９質量％以下であり、７７．１質量％〜９４質量％が好ましく、７８質量％〜９０質量％がより好ましい。
【００１１】
成分（Ｃ）は接着層の耐熱性を改善する成分であり、その成分が多すぎると、接着剤組成物の粘度が大きくなりすぎ、少なすぎると耐熱性が十分に改善されない。従って、成分（Ｃ）の含有量は成分（Ａ）＋成分（Ｂ）＋成分（Ｃ）の合計１００質量％に対して、５質量％〜３５質量％であり、８質量％〜３０質量％が好ましく、１２質量％〜２８質量％がより好ましい。
【００１２】
成分（Ｄ）であるアミン類は成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）のエポキシ結合を重合させるための硬化触媒であり、しかも成分（Ａ）の加水分解触媒としても働く。成分（Ｄ）としては、１級アミン類、２級アミン類または３級アミン類が用いられる。例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ポリメチレンジアミン、メタフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールなどを挙げることができる。これらの中でイミダゾール類、すなわちイミダゾール、２−メチルイミダゾールおよび２−エチル−４−メチルイミダゾールが、反応活性が優れているので、好ましく用いられる。成分（Ｄ）の含有量は、成分（Ａ）＋成分（Ｂ）＋成分（Ｃ）の合計１００質量％に対して、３質量％〜３０質量％であり、４質量％〜２５質量％がより好ましく、５質量％〜２０質量％が最も好ましい。
【００１３】
本発明の接着剤組成物は、アルコールや水などの揮発性成分を多く含まないことが好ましい。揮発性成分を含有すると、硬化物がポーラスになったり、白濁を生じることがあるからである。成分（Ａ）としてエポキシシランの加水分解・重縮合物を用いる場合については、その加水分解・重縮合物の調製に際して、副生するアルコールおよび水を留出させながら、反応を進行させて、成分（Ａ）中の、従って接着剤組成物中の水およびアルコールの含有量をできるだけ小さくすることが好ましい。成分（Ａ）として加水分解されていないエポキシシランを使用する場合には、接着剤組成物中にはこのエポキシシランを加水分解させるための水が必要である。従って接着剤組成物中に水を、モル数で表して、エポキシシランの加水分解性の基または原子のモル数に対して０．５〜０．７５倍含有させることが好ましい。この水は特別に添加しなくても、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）中に不純物として含まれている水分で十分である。接着剤組成物中でエポキシシランの加水分解および脱水反応が生じると、含まれていた水の一部がアルコールに変化する。従って接着剤組成物中には、成分（Ｅ）である水および／またはアルコールが、その合計モル数で表して、前記エポキシシランの加水分解性の基または原子のモル数（基および原子の両方が含まれる場合はそのモル数の合計）に対して０〜０．７５倍含有される。具体的には接着剤組成物中のアルコールおよび水の合計含有量が１質量％以下、より好ましくは０．１質量％以下に保つことが好ましい。
【００１４】
本発明において、接着剤組成物中の前記エポキシシラン、前記ビスフェノール型エポキシ樹脂、および前記ノボラック型エポキシ樹脂の各含有量を、前記接着層の屈折率の値が前記少なくとも２個の光学的に透明な光部品の屈折率の値に近似するように調節されるが、具体的には、互いに隣接する２個の前記光部品の屈折率をそれぞれｎ_１およびｎ_２　（ただしｎ_１≧ｎ_２　）とすれば、その隣接する光部品の間の前記接着層が前記数式１で表される屈折率ｎ_３を有することが好ましい。更に好ましくは、この接着層が下記数式２で表される屈折率ｎ_３を有することが好ましい。
【数４】
√（ｎ_１・ｎ_２）−（（√（ｎ_１・ｎ_２）−ｎ_２）／１０）−０．０１≦ｎ_３≦√（ｎ_１・ｎ_２）＋（（ｎ_１−√（ｎ_１・ｎ_２））／１０）＋０．０１　・・（２）
【００１５】
例えば、１．４６の屈折率（ｎ_２）を有する光ファイバと１．５９の屈折率（ｎ_１）を有するマイクロレンズを接合する場合、上記数式１では、１．４５２≦ｎ_３≦１．５９６となり、上記数式２では１．５０７≦ｎ_３≦１．５４０となる。このように屈折率を整合することにより、光伝搬損失の少ない光学装置が得られる。また光ファイバ、レンズ、フィルタ、光導波路、回折格子、光アクティブ素子の接合についても、同様に屈折率を整合することにより、光伝搬損失の少ない光学装置が提供される。
【００１６】
次に光部品について説明する。本発明で使用される光部品としては、例えば光ファイバ、レンズ、フィルタ、光導波路、回折格子、光アクティブ素子を挙げることができる。光ファイバとしては、例えばシングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバが挙げられる。レンズとしては、例えば屈折率分布レンズ、球面レンズ、非球面レンズ、平凸レンズなどが挙げられる。また光フィルタとしては、例えば誘電体多層膜からなる狭帯域フィルタ、バンドパスフィルタ、偏光フィルタなどが挙げられる。光導波路としては、例えばシングルモード光導波路、マルチモード光導波路などが挙げられる。これらの光導波路には、周期的に屈折率を変調させたブラッグ回折格子を有していてもよい。これらの光部品を構成する材料については、ガラス材料、プラスチック材料、有機無機複合材料が挙げられる。
【００１７】
上記光部品を構成する材料として１．５×１０^−５／℃以下の線膨張率を有することが好ましい。材料の線膨張率が１．５×１０^−５／℃を超えると、例えばポリプロピレン（９〜１５×１０^−５／℃）のような高い熱膨張係数を有するプラスチックス製光部品の場合、接着剤付与後の加熱過程において光部品と接着層との界面で剥離したり、接着層に亀裂を生じるからである。通常の無機ガラスは１．５×１０^−５／℃以下の線膨張率を有する。また光部品の少なくとも接着すべき表面は酸化物であることが好ましい。もしこの被接着表面が酸化物でない場合、接着層の成形過程において付着強度が下がり、場合によっては被接着表面と接着層が界面で剥離を生じるからである。好ましい光部品の材質の例として、珪酸塩系ガラス、ホウ酸系ガラス、リン酸系ガラス等の酸化物ガラス、石英、セラミックス、エポキシ樹脂、ガラス繊維強化ポリスチレンなどを挙げることができる。これらの中で酸化物ガラスおよび石英が、１．４０〜１．５５の屈折率、高透明性および低膨張係数を有しているので好ましく用いられる。金属はそのままでは本発明の接着層が接合しないが、予め金属の表面を酸化剤で処理しておけば被接着部品として使用することができる。
【００１８】
これらの光部品を組み立てる場合、第１の光部品と第２の光部品の間に、光学的に透明な本発明の接着剤組成物を塗布して充填または展開したのち、硬化させて所定の強度を有する結合部を形成することができる。接着剤の硬化については、成分（Ｄ）である硬化剤の量を増やすことにより、数分で硬化する接着剤組成物が得られ、また、硬化剤の量を減らすことにより、数時間のポットライフを有する接着剤組成物を得ることができる。また必要に応じて、加熱処理することにより、硬化時間を短縮することができる。また反応遅延剤、硬化促進剤などを必要に応じて、全量の４０％以下、好ましくは３０％以下添加してもよい。反応遅延剤、硬化促進剤を添加することにより、硬化時間を自由にコントロールできる。接着剤組成物を塗布した後、通常は室温〜２５０℃で数秒〜数時間保持することにより硬化する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［実施例］
［原料の作製］
（主剤１）
２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランを０．０１２ｇ、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（東都化成、ＹＤＦ−１７０，エポキシ当量１６０〜１８０ｇ／ｅｑ、粘度：２，０００〜５，０００ｍＰａ・ｓ）を２．９８９ｇ、ノボラック型エポキシ樹脂（東都化成、ＹＤＰＮ−６３８，エポキシ当量１７０〜１９０ｇ／ｅｑ、水分含有率１％以下）を０．２９９ｇ加えて攪拌して主剤１を得た。
【００２０】
（主剤２）
主剤１の調製に用いた２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランの使用量０．０１２ｇに代えて０．０２４ｇ用いた以外は、主剤１と同様にして作製して主剤２を得た。
（主剤３）
主剤１の調製に用いた２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランの使用量０．０１２ｇに代えて０．０４８ｇ用いた以外は、主剤１と同様にして作製して主剤３を得た。
【００２１】
（主剤４）
２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランを０．１ｇ、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を０．７５ｇ、ノボラック型エポキシ樹脂（東都化成、ＹＤＰＮ−６３８，エポキシ当量１７０〜１９０ｇ／ｅｑ、水分含有率１％以下）を０．２５ｇ加えて攪拌して主剤４を得た。
（主剤５）
主剤１の調製に用いた２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランを使用しないで、それ以外は主剤１と同様にして主剤５を得た。
【００２２】
（硬化剤）
２−エチル−４−メチルイミダゾール１．１ｇとイミダゾール０．６８ｇを混合し、１００℃で１時間加熱して硬化剤を得た。
【００２３】
（接着剤組成物１〜５）
１００ｍｇの主剤１と１０ｍｇの硬化剤を混合して、接着剤組成物１を得た。同様に１００ｍｇの主剤２〜５のそれぞれと１０ｍｇの硬化剤をそれぞれ混合し、接着剤組成物２〜５を得た。
【００２４】
［実施例１〜３］
前記接着剤組成物１〜３を第１のスライドガラス板（２５ｍｍ×５０ｍｍ×１．２ｍｍ）上に１０ｍｇ滴下し、直ちに同寸法の第２のスライドガラスをその上に重ねて、２枚のスライドガラス板の間に接着剤組成物を２５ｍｍ×２５ｍｍの広さに延ばした状態で挟み込み、２００℃のホットプレート上で１５分加熱して、接着層の外観を観察して気泡の発生の有無および白濁の有無を調査した。また容積が３ｍｌのガラス製サンプル瓶に１ｇの接着剤組成物を入れ、２００℃で３０分間加熱処理して、加熱処理前後の体積を測定し、１００×（加熱前体積−加熱後体積）／（加熱前体積）で表される体積収縮率（％）を評価した。
直径２ｍｍで長さが１ｍｍの石英ガラス棒２個の一方端面同士を接着剤組成物１〜３を用いて１５０℃で３０分の硬化条件で接着して、接着強度試験のための試料とした。
【００２５】
この試料について耐湿試験と耐熱試験を行った後に接着強度を測定した。耐湿試験は８５℃、相対湿度８５％の恒温槽中に試料を５００時間保持した。そして耐湿度試験前および後において、接着した石英ガラス棒の両側端部をつかんで１０Ｎの荷重および１Ｎの荷重の引っ張り試験を行って、接着した石英ガラス棒の接着面が剥がれるかどうかを評価した。また、耐熱試験は３５０℃１分間の処理を行い、同様の接着強度テストを行い、評価した。前記接着剤組成物１〜３を使用した試料をそれぞれ実施例１〜３とした。
【００２６】
上記試験の結果、実施例１〜３では、いづれについても熱処理中に泡の発生が認められず、体積の収縮は２％未満であった。また耐湿試験前、耐湿試験の後および耐熱試験の後の接着強度については、実施例１〜３のいずれも、１０Ｎ以上の接着強度を示した。表１の接着強度の欄には、接着強度が１０Ｎ以上の場合に「○」印を、接着強度が１０Ｎ未満で１Ｎ以上の場合に「△」印を、そして接着強度が１Ｎ未満の場合に「×」印をそれぞれ付している。
【００２７】
［比較例１〜２］
接着剤組成物４〜５について、実施例１〜３と同様にして、接着層外観の観察、体積収縮率の評価ならびに耐湿試験前後および耐熱試験前後の接着強度を測定した。接着剤組成物４〜５を使用した試料をそれぞれ比較例１〜２とした。比較例１〜２では、いずれについても熱処理中に泡の発生が認められず、体積収縮は３％未満であった。また比較例１は、耐湿試験前、耐湿試験の後および耐熱試験の後の接着強度については、表１に示すように、耐湿試験前後ではいずれも１０Ｎ以上の接着強度を有していたが、耐熱試験後の接着強度は、１Ｎ未満であった。一方、比較例２は、耐湿度試験後、耐熱試験後ともに接着強度が、１Ｎ未満であった。
【００２８】
【表１】

【００２９】
［実施例４〜６］
（光ファイバ）
長さが約５０ｃｍのガラス製シングルモード光ファイバ（クラッド直径１２０μｍ、コアの直径：１０μｍ、コアの屈折率：１．４６、クラッドの屈折率：１．４４）を光部品として用意した。
【００３０】
（レンズ）
ガラス製マイクロレンズ（日本板硝子株式会社製「セルフォックマイクロレンズＳＭＣ１８」、直径：１．８ｍｍ、長さ：４．４３ｍｍ（０．２３ピッチ、中心部の屈折率：１．５９０、分布係数ｇ＝０．３２６、１ピッチ（＝２π／ｇ）＝１９．２７ｍｍ）を光部品として用意した。
【００３１】
上記の光ファイバ（コア）およびレンズ（中心部）の屈折率の値ならびに前記接着剤組成物１〜３の硬化後の屈折率の値を表２および表３にまとめて示す。
【００３２】
【表２】
────────────────
光部品　　　　　　　　屈折率
────────────────
光ファイバ（コア）　１．４６
レンズ（中心部）　　１．５９
────────────────
【００３３】
【表３】
─────────────────
接着剤硬化物　　　　　屈折率
─────────────────
接着剤組成物１　　　１．５２７
接着剤組成物２　　　１．５２５
接着剤組成物３　　　１．５２３
─────────────────
【００３４】
［光部品の接合］
（レンズ−光ファイバの接合、コリメータモジュールの作製）
前記光ファイバの一端を、長さ４ｍｍ、外径１．８ｍｍ、内径１３０μｍの円筒状ガラス製フェルールに挿入し、その隙間を前記接着剤組成物１〜３で埋めて、１５０℃で３０分間加熱して接着剤組成物を硬化させ、光ファイバとフェルールを固定した。このファイバ付きフェルールと前記ガラス製マイクロレンズ（ＳＭＣ１８）を光学ベンチ上で調芯して、光ファイバの他端から１５５０ｎｍのレーザ光を入射させて光ファイバのフェルール側端を通過させ、約２５０μｍのエアーギャップを介して、前記レンズに結合し、損失値が最低になるように、レンズの配置を調節して第１のコリメータ系を構成した。第１のコリメータ系のレンズの反対側にレンズを向かい合わせるようにして、第１のコリメータ系と同じ仕様の第２のコリメータ系を配置した。第１のコリメータ系のレンズとフェルールの間に、前記接着剤組成物１〜３（ただし光ファイバとフェルールの接着に用いたと同じ接着剤組成物）を塗布し、損失値が最低になるように再調芯して、室温で２時間もしくは、１１０℃の熱風をドライヤーで約２０分間吹き当て加熱硬化し、コリメータモジュールを作製した。レンズとフェルールを接着せずに空隙を設けた状態の初期の光出力値と接着剤による接合、硬化後の光出力値を測定し、表４に示した。接着剤組成物１〜３を使用して得られたコリメータモジュールをその接着剤組成物の番号に応じて、それぞれ実施例４〜６とする。表４から、レンズとフェルールの間を接着剤組成物１〜３を用いて接合することにより得られた各コリメータモジュール（実施例４〜６）の光損失は非常に小さいことがわかる。
【００３５】
【表４】
──────────────────────────
実施例
番号　　接着剤　　空隙時の出力　　接着硬化後の出力
──────────────────────────
４　　　　１　　　１１．７ｄＢ・ｍ　　　１１．３ｄＢ・ｍ
５　　　　２　　　１１．７ｄＢ・ｍ　　　１１．２ｄＢ・ｍ
６　　　　３　　　１１．７ｄＢ・ｍ　　　１１．４ｄＢ・ｍ
──────────────────────────
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、接着硬化過程における泡発生および収縮を防止しながら、接着強度に優れ、光透過損失が少なく、耐湿度性、耐熱性に優れた接着剤組成物、およびこれにより光学部品を接合された光学装置が得られる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an adhesive composition and an optical device formed by bonding optical components with an optically transparent adhesive layer using the same.
[0002]
[Prior art]
High reliability is required for a joining technique used for assembling optical components and optical elements used in an optical fiber communication system. Heretofore, in the assembly of optical components, soldering, laser welding, and organic adhesives such as acrylic and epoxy resins have been used. (I) JP-A-6-073358 and JP-A-6-073359 disclose refractive index matching precision adhesives and (ii) Journal of Non-Crystalline Solids, Vol. 80, pp. 557-563, 1986 and (Iii) Intl. Congr. On Glass, pp. 429-436, 1986, describe an organic-inorganic adhesive by a sol-gel method. (Iv) Patent No. 1829914 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-297369) discloses an optical element using a sol-gel adhesive composed of an alkoxide and a metal salt, and (v) Patent No. 2786996 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-5307). ) Discloses a prism using an adhesive composed of a silicate and an alkoxide. (Vi) U.S. Pat. No. 4,991,493 discloses an organic-inorganic composite adhesive.
[0003]
Also, (vii) JP-A-11-343474 discloses an adhesive composition comprising an epoxy resin, an organoalkoxysilane and an aluminum chelate compound. (Viii) JP-A-9-243870 discloses that an optical component is sealed using a photocurable resin composition material containing a bisphenol-type epoxy resin, a novolak-type epoxy resin, a photoacid generator and epoxysilane as a coupling agent. It is described to stop. (Ix) JP-A-2000-109780 discloses an ultraviolet-curable adhesive for optical components containing a bisphenol A type epoxy resin, an alicyclic epoxy resin, a photocationic initiator and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane. A composition is described.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, such bonding techniques and adhesives for optical components have the following problems. For methods such as soldering and laser welding, fixed position accuracy was insufficient, and a laser light source and advanced technology were required. Further, the epoxy adhesive and the acrylic adhesive (i) were inferior in heat resistance (heat resistance to soldering) of 250 ° C. or more and humidity resistance. In the case of adhesives (ii to vii) using alkoxides or metal salts, since alcohol generated in the hydrolysis reaction and water generated in the dehydration reaction are gasified during heat curing, bubbles are generated by joining optical components such as lenses. However, there were problems such as remaining, cloudy, and insufficient adhesion. In addition, the adhesive (viii, ix) using an epoxy resin did not have sufficient heat resistance of the adhesive layer.
[0005]
An object of the present invention is to assemble and join optical components that improve the above-mentioned disadvantages, have excellent moisture resistance and heat resistance, generate less bubbles during curing, and do not cause defects such as cloudiness due to bubbles. An object of the present invention is to provide an adhesive composition which can be applied to the adhesive.
Another object of the present invention is to provide an optically transparent optical component bonded by the adhesive composition of the present invention.
Still other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention
(A) Epoxysilane represented by the following chemical formula 1, or a hydrolyzed polycondensate thereof:
R _n SiX _4-n (1)
Here, R is an organic group having an epoxy bond or an organic group having no epoxy bond, X is a hydrolyzable group or atom, and n is 1 or 2, provided that R is 1 or 2. Is an organic group having an epoxy bond, and when n is 2, at least one R is an organic group having an epoxy bond.
(B) a bisphenol type epoxy resin having a viscosity of 2,000 to 5,000 mPa · s (C) a novolak type epoxy resin (D) a curing agent comprising amines and (E) at least one of water and an alcohol,
Wherein the components (A), (B), (C) and (D) are based on the total mass of the components (A), (B) and (C), respectively. 0.1% by mass or more and less than 3% by mass, more than 77% by mass and 94.9% by mass or less, 5% by mass to 20% by mass and 3 to 30% by mass, and the component (E) is (A) 0 to 0.75 mole times with respect to the hydrolyzable group or atom in the component,
An adhesive composition for bonding optical components, characterized in that:
[0007]
Further, the present invention provides an optical device comprising at least two optically transparent optical components and an optically transparent adhesive layer obtained by curing the adhesive composition, wherein the optical devices are adjacent to each other. When the refractive indices of the two optical components are n ₁ and n ₂ (where n ₁ ≧ n ₂ ), the adhesive layer between the adjacent optical components is expressed by the following formula 1.
[Equation 3]
√ (n ₁ · n ₂ ) − ((√ (n ₁ · n ₂ ) −n ₂ ) / 3) −0.05 ≦ n ₃ ≦ √ (n ₁ · n ₂ ) + ((n ₁ −√ ( n ₁・ n ₂ )) / 3) +0.05 ・・ (1)
In an optical device having a refractive index n ₃ represented.
[0008]
The adhesive composition used in the present invention comprises component (A), component (B), component (C), component (D) and component (E). The component (A) is a component that strengthens the bond between the surface of the adherend and the adhesive, and also contributes to improving the humidity resistance. When n is 1, the compound used as the component (A) is a silane compound having one organic group having an epoxy bond and three hydrolyzable groups or three atoms, as represented by the above Chemical Formula 1. It is a hydrolyzate or polycondensate. When n is 2, one or two organic groups having an epoxy bond, two hydrolyzable groups or atoms, and one organic group having an epoxy bond have no epoxy bond. A silane compound having one organic group such as an alkyl group, an aryl group or an alkenyl group, a hydrolyzate thereof, or a polycondensate thereof is used. Epoxysilane in which n in Chemical Formula 1 is 1 or a hydrolyzed polycondensate thereof is preferably used because excellent heat resistance and excellent humidity resistance can be obtained. Examples of the organic group having an epoxy bond include a glycidoxypropyl group and a 3,4-epoxycyclohexyl group. Glycidoxypropyl and 3,4-epoxycyclohexyl are preferably used because they are easily available. Examples of the hydrolyzable group include, for example, an alkoxyl group. Of these, alkoxyl groups having 1 to 4 carbon atoms are preferably used. Examples of the hydrolyzable atom include a halogen atom. Among these, a chlorine atom is preferably used. Examples of the silane compound represented by Chemical Formula 1 include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and 2- ( 3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, di (3-glucidoxypropyl) diethoxysilane, di (3- Glucidoxypropyl) dimethoxysilane and their hydrolysis and polycondensates can be mentioned as preferred.
[0009]
The component (A) may be a silane compound represented by the above chemical formula 1, or may be a hydrolyzed / polycondensed product thereof. When a hydrolysis / polycondensate is used, the reaction is allowed to proceed while distilling off alcohol and water by-produced during the reaction, so that water and alcohol are not substantially contained in the adhesive composition. Is preferred. When the component (A) is a silane compound represented by the above-mentioned chemical formula 1, if the amount is too large, the viscosity of the adhesive composition becomes too small, and the coatability deteriorates. On the other hand, if the amount is too small, the effect of improving the humidity resistance cannot be sufficiently obtained. When the component (A) is a hydrolyzed / polycondensed product of the silane compound represented by Chemical Formula 1, if the amount is too large, the viscosity of the composition becomes too large, or alcohol or water produced as a by-product of the hydrolysis is produced. Is relatively large, and the cured product becomes porous or cloudy, which is not preferable. On the other hand, if the amount is too small, the effect of improving the humidity resistance cannot be sufficiently obtained. Therefore, the content of the component (A) is 0.1% by mass or more and less than 3% by mass with respect to the total of 100% by mass of the component (A) + the component (B) + the component (C). It is preferably from 1% by mass to 2.9% by mass, more preferably from 0.2% by mass to 2.0% by mass.
[0010]
The bisphenol-type epoxy resin as the component (B) is a component that forms the basic skeleton of the adhesive layer. By controlling the molecular weight, and thus the chemical structure, the viscosity of the component (B) is increased to 2,000 to 5,000 mPa.・ It is s. Thereby, the viscosity of the adhesive composition can be set to 20 to 2000 mPa · s, which is easy to apply. As the component (B), for example, a bisphenol A epoxy resin, a bisphenol F epoxy resin, and a bisphenol S epoxy resin are used. Of these, bisphenol F type epoxy resins are preferably used. If the amount of the component (B) is too large, the heat resistance and the humidity resistance are reduced. If the amount is too small, the compatibility of the other components is reduced. The content of the component (B) is more than 77% by mass and 94.9% by mass or less based on 100% by mass of the total of the component (A) + the component (B) + the component (C), and 77.1% by mass. To 94% by mass, more preferably 78% to 90% by mass.
[0011]
Component (C) is a component that improves the heat resistance of the adhesive layer. If the component is too large, the viscosity of the adhesive composition will be too large, and if it is too small, the heat resistance will not be sufficiently improved. Therefore, the content of the component (C) is 5% by mass to 35% by mass, and 8% by mass to 30% by mass based on 100% by mass of the total of the component (A) + the component (B) + the component (C). Is preferable, and 12 mass%-28 mass% is more preferable.
[0012]
The amine as the component (D) is a curing catalyst for polymerizing the epoxy bonds of the components (A), (B) and (C), and also functions as a hydrolysis catalyst for the component (A). As the component (D), primary amines, secondary amines or tertiary amines are used. For example, diethylenetriamine, triethylenetetramine, polymethylenediamine, metaphenylenediamine, metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole and the like can be mentioned. Among these, imidazoles, that is, imidazole, 2-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole are preferably used because of their excellent reaction activity. The content of the component (D) is 3% by mass to 30% by mass relative to 100% by mass of the total of the component (A) + the component (B) + the component (C), and 4% by mass to 25% by mass. More preferably, it is most preferably 5% by mass to 20% by mass.
[0013]
It is preferable that the adhesive composition of the present invention does not contain much volatile components such as alcohol and water. If a volatile component is contained, the cured product may become porous or cloudy. When a hydrolysis / polycondensate of epoxysilane is used as the component (A), the reaction proceeds while distilling off by-product alcohol and water during the preparation of the hydrolysis / polycondensate. It is preferable to minimize the content of water and alcohol in (A), and therefore in the adhesive composition. When an unhydrolyzed epoxysilane is used as the component (A), water is required in the adhesive composition to hydrolyze the epoxysilane. Therefore, it is preferable that water is contained in the adhesive composition in a molar number of 0.5 to 0.75 times the molar number of the hydrolyzable group or atom of the epoxysilane. Even if this water is not particularly added, the water contained as an impurity in the component (B) and the component (C) is sufficient. When the hydrolysis and dehydration reaction of epoxysilane occurs in the adhesive composition, a part of the contained water changes to alcohol. Therefore, in the adhesive composition, water and / or alcohol which is the component (E) is represented by the total number of moles, and the number of moles of the hydrolyzable group or atom of the epoxysilane (both the group and the atom) Is contained in an amount of 0 to 0.75 times the total number of moles. Specifically, the total content of alcohol and water in the adhesive composition is preferably maintained at 1% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less.
[0014]
In the present invention, the content of each of the epoxy silane, the bisphenol type epoxy resin, and the novolak type epoxy resin in the adhesive composition is determined by adjusting the refractive index of the adhesive layer to at least two optically transparent components. The refractive index of the optical component is adjusted to approximate the value of the refractive index of the optical component. Specifically, the refractive indices of two optical components adjacent to each other are set to n ₁ and n ₂ (where n ₁ ≧ n ₂ ). if, preferably has a refractive index n ₃ of the adhesive layer between the adjacent optical parts are expressed by equation 1. More preferably, it is preferable to have a refractive index n ₃ of the adhesive layer is represented by Equation 2 below.
(Equation 4)
√ (n ₁ · n ₂ ) − ((√ (n ₁ · n ₂ ) −n ₂ ) / 10) −0.01 ≦ n ₃ ≦ √ (n ₁ · n ₂ ) + ((n ₁ −√ ( n ₁・ n ₂ )) / 10) +0.01 ・・ (2)
[0015]
For example, when joining an optical fiber having a refractive index (n ₂ ) of 1.46 and a microlens having a refractive index (n ₁ ) of 1.59, in the above formula 1, 1.452 ≦ n ₃ ≦ 1. 596, and 1.507 ≦ n ₃ ≦ 1.540 in the equation (2). By matching the refractive indices in this way, an optical device with small light propagation loss can be obtained. In addition, by adjusting the refractive index of the optical fiber, lens, filter, optical waveguide, diffraction grating, and optical active element in the same manner, an optical device with a small optical propagation loss is provided.
[0016]
Next, the optical component will be described. Examples of the optical component used in the present invention include an optical fiber, a lens, a filter, an optical waveguide, a diffraction grating, and an optical active element. Examples of the optical fiber include a single mode optical fiber and a multimode optical fiber. Examples of the lens include a gradient index lens, a spherical lens, an aspheric lens, and a plano-convex lens. As the optical filter, for example, a narrow band filter made of a dielectric multilayer film, a band pass filter, a polarization filter, and the like can be mentioned. Examples of the optical waveguide include a single-mode optical waveguide and a multi-mode optical waveguide. These optical waveguides may have a Bragg diffraction grating whose refractive index is periodically modulated. Examples of a material constituting these optical components include a glass material, a plastic material, and an organic-inorganic composite material.
[0017]
The material constituting the optical component preferably has a linear expansion coefficient of 1.5 × 10 ⁻⁵ / ° C. or less. When the coefficient of linear expansion of the material exceeds 1.5 × 10 ⁻⁵ / ° C., in the case of an optical component made of plastics having a high coefficient of thermal expansion such as polypropylene (9 to 15 × 10 ⁻⁵ / ° C.), the bonding becomes This is because, in the heating process after the agent is applied, the adhesive is peeled off at the interface between the optical component and the adhesive layer, or the adhesive layer is cracked. Ordinary inorganic glass has a linear expansion coefficient of 1.5 × 10 ⁻⁵ / ° C. or less. It is preferable that at least the surface of the optical component to be bonded is an oxide. If the surface to be bonded is not an oxide, the adhesive strength is reduced in the process of forming the adhesive layer, and in some cases, the surface to be bonded and the adhesive layer are separated at the interface. Examples of preferable optical component materials include oxide glass such as silicate glass, borate glass, and phosphate glass, quartz, ceramics, epoxy resin, and glass fiber reinforced polystyrene. Among these, oxide glass and quartz are preferably used because they have a refractive index of 1.40 to 1.55, high transparency, and a low coefficient of expansion. Although the metal does not bond the adhesive layer of the present invention as it is, it can be used as a part to be bonded if the surface of the metal is treated in advance with an oxidizing agent.
[0018]
When assembling these optical components, an optically transparent adhesive composition of the present invention is applied between the first optical component and the second optical component, filled or developed, and then cured to a predetermined level. A strong joint can be formed. As for the curing of the adhesive, an adhesive composition which cures in a few minutes can be obtained by increasing the amount of the curing agent as the component (D), and a pot of several hours can be obtained by decreasing the amount of the curing agent. An adhesive composition having a life can be obtained. If necessary, the curing time can be reduced by performing a heat treatment. If necessary, a reaction retarder, a curing accelerator and the like may be added in an amount of 40% or less, preferably 30% or less of the total amount. The curing time can be freely controlled by adding a reaction retarder and a curing accelerator. After applying the adhesive composition, it is usually cured by holding it at room temperature to 250 ° C. for several seconds to several hours.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Example]
[Preparation of raw materials]
(Main agent 1)
0.012 g of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, bisphenol F type epoxy resin (Toto Kasei, YDF-170, epoxy equivalent 160 to 180 g / eq, viscosity: 2,000 to 5,000 mPa · 2.989 g of s) and 0.299 g of novolak type epoxy resin (Toto Kasei, YDPN-638, epoxy equivalent of 170 to 190 g / eq, water content of 1% or less) were added thereto, followed by stirring to obtain main agent 1.
[0020]
(Main agent 2)
Main agent 2 was prepared in the same manner as main agent 1 except that 0.024 g was used instead of 0.012 g of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane used in preparation of main agent 1. Obtained.
(Main agent 3)
Main agent 3 was prepared in the same manner as main agent 1 except that 0.048 g of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane used in preparation of main agent 1 was used instead of 0.012 g. Obtained.
[0021]
(Main agent 4)
0.1 g of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 0.75 g of bisphenol F type epoxy resin, novolak type epoxy resin (Toto Kasei, YDPN-638, epoxy equivalent 170 to 190 g / eq, water content) (Content of 1% or less) was added and stirred to obtain a main agent 4.
(Main agent 5)
Main agent 5 was obtained in the same manner as main agent 1 except that 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane used in preparation of main agent 1 was not used.
[0022]
(Curing agent)
1.1 g of 2-ethyl-4-methylimidazole and 0.68 g of imidazole were mixed and heated at 100 ° C. for 1 hour to obtain a curing agent.
[0023]
(Adhesive compositions 1 to 5)
The adhesive composition 1 was obtained by mixing 100 mg of the base material 1 and 10 mg of the curing agent. Similarly, 100 mg of each of the main ingredients 2 to 5 and 10 mg of the curing agent were mixed to obtain adhesive compositions 2 to 5, respectively.
[0024]
[Examples 1 to 3]
10 mg of each of the adhesive compositions 1 to 3 was dropped on a first slide glass plate (25 mm × 50 mm × 1.2 mm), and a second slide glass having the same dimensions was immediately superimposed thereon, and two slides were formed. The adhesive composition was sandwiched between glass plates while being stretched to a size of 25 mm × 25 mm, and heated on a hot plate at 200 ° C. for 15 minutes. The presence or absence was investigated. Further, 1 g of the adhesive composition was placed in a glass sample bottle having a volume of 3 ml, and heat-treated at 200 ° C. for 30 minutes. The volume before and after the heat treatment was measured, and 100 × (volume before heating−volume after heating) / The volume shrinkage (%) represented by (volume before heating) was evaluated.
One end surfaces of two quartz glass rods having a diameter of 2 mm and a length of 1 mm were adhered to each other under the curing conditions of 150 ° C. for 30 minutes using adhesive compositions 1 to 3 to obtain a sample for an adhesive strength test. .
[0025]
After performing a moisture resistance test and a heat resistance test on this sample, the adhesive strength was measured. In the humidity resistance test, the sample was held for 500 hours in a thermostat at 85 ° C. and a relative humidity of 85%. Before and after the humidity resistance test, a tensile test with a load of 10 N and a load of 1 N was performed by grasping both side ends of the bonded quartz glass rod to evaluate whether or not the bonded surface of the bonded quartz glass rod was peeled off. . The heat resistance test was performed at 350 ° C. for 1 minute, and the same adhesive strength test was performed for evaluation. Samples using the adhesive compositions 1 to 3 were referred to as Examples 1 to 3, respectively.
[0026]
As a result of the above test, in Examples 1 to 3, no bubbles were generated during the heat treatment in any case, and the volume shrinkage was less than 2%. In addition, as for the adhesive strength before the moisture resistance test, after the moisture resistance test, and after the heat resistance test, all of Examples 1 to 3 showed an adhesive strength of 10 N or more. In the column of the adhesive strength in Table 1, a mark “」 ”indicates that the adhesive strength is 10 N or more, a mark“ △ ”indicates that the adhesive strength is less than 10 N and 1 N or more, and a mark indicating that the adhesive strength is less than 1 N. "X" mark is attached.
[0027]
[Comparative Examples 1-2]
For the adhesive compositions 4 to 5, the appearance of the adhesive layer, the evaluation of the volumetric shrinkage, and the adhesive strength before and after the moisture resistance test and before and after the heat resistance test were measured in the same manner as in Examples 1 to 3. Samples using the adhesive compositions 4 to 5 were Comparative Examples 1 and 2, respectively. In Comparative Examples 1 and 2, no bubbles were generated during the heat treatment, and the volume shrinkage was less than 3%. In Comparative Example 1, the adhesive strength before and after the moisture resistance test, after the moisture resistance test, and after the heat resistance test, as shown in Table 1, before and after the moisture resistance test had an adhesive strength of 10 N or more, The adhesive strength after the heat test was less than 1N. On the other hand, Comparative Example 2 had an adhesive strength of less than 1 N both after the humidity resistance test and after the heat resistance test.
[0028]
[Table 1]

[0029]
[Examples 4 to 6]
(Optical fiber)
A glass single-mode optical fiber having a length of about 50 cm (cladding diameter: 120 μm, core diameter: 10 μm, core refractive index: 1.46, cladding refractive index: 1.44) was prepared as an optical component.
[0030]
(lens)
Glass microlens (“Selfoc Microlens SMC18” manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., diameter: 1.8 mm, length: 4.43 mm (0.23 pitch, refractive index at center: 1.590, distribution coefficient g = 0.326 and one pitch (= 2π / g) = 19.27 mm) were prepared as optical components.
[0031]
Tables 2 and 3 collectively show the refractive index values of the optical fiber (core) and the lens (center portion) and the refractive index values of the adhesive compositions 1 to 3 after curing.
[0032]
[Table 2]
────────────────
Optical components Refractive index────────────────
Optical fiber (core) 1.46
Lens (center) 1.59
────────────────
[0033]
[Table 3]
─────────────────
Adhesive cured product Refractive index─────────────────
Adhesive composition 1 1.527
Adhesive composition 2 1.525
Adhesive composition 3 1.523
─────────────────
[0034]
[Joining optical components]
(Joint of lens and optical fiber, fabrication of collimator module)
One end of the optical fiber is inserted into a cylindrical glass ferrule having a length of 4 mm, an outer diameter of 1.8 mm, and an inner diameter of 130 μm, filling the gap with the adhesive composition 1 to 3, and heating at 150 ° C. for 30 minutes. The adhesive composition was cured to fix the optical fiber and the ferrule. The ferrule with a fiber and the glass microlens (SMC18) are aligned on an optical bench, and a laser beam of 1550 nm is made incident from the other end of the optical fiber to pass through the ferrule-side end of the optical fiber, and to have a diameter of about 250 μm. The first collimator system was configured by coupling to the lens via an air gap and adjusting the arrangement of the lens so as to minimize the loss value. A second collimator system having the same specifications as the first collimator system was arranged so that the lens faced the opposite side of the lens of the first collimator system. The above-mentioned adhesive compositions 1 to 3 (however, the same adhesive composition used for bonding the optical fiber and the ferrule) are applied between the first collimator lens and the ferrule, so that the loss value is minimized. After realignment, a hot air at 110 ° C. was blown with a dryer for about 20 minutes at room temperature or for about 20 minutes to be heated and cured to produce a collimator module. The initial light output value in a state where a gap was provided without bonding the lens and the ferrule, and the light output value after bonding and curing with an adhesive were measured. The collimator modules obtained using the adhesive compositions 1 to 3 are referred to as Examples 4 to 6, respectively, according to the numbers of the adhesive compositions. Table 4 shows that the light loss of each collimator module (Examples 4 to 6) obtained by joining the lens and the ferrule with the adhesive compositions 1 to 3 is very small.
[0035]
[Table 4]
──────────────────────────
Example No.Adhesive Output when voids Output after adhesive curing
4 1 11.7dB ・ m 11.3dB ・ m
5 2 11.7dB ・ m 11.2dB ・ m
6 3 11.7dB ・ m 11.4dB ・ m
──────────────────────────
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, while preventing foaming and shrinkage during the adhesive curing process, the adhesive composition has excellent adhesive strength, low light transmission loss, humidity resistance, and excellent heat resistance, and Thus, an optical device in which the optical components are joined can be obtained.

Claims

(A) Epoxysilane represented by the following chemical formula 1, or a hydrolyzed polycondensate thereof

Here, R is an organic group having an epoxy bond or an organic group having no epoxy bond, X is a hydrolyzable group or atom, and n is 1 or 2, provided that R is 1 or 2. Is an organic group having an epoxy bond, and when n is 2, at least one R is an organic group having an epoxy bond.
(B) a bisphenol type epoxy resin having a viscosity of 2,000 to 5,000 mPa · s (C) a novolak type epoxy resin (D) a curing agent comprising amines and (E) at least one of water and an alcohol,
Wherein the components (A), (B), (C) and (D) are based on the total mass of the components (A), (B) and (C), respectively. 0.1% by mass or more and less than 3% by mass, more than 77% by mass and 94.9% by mass or less, 5% by mass to 20% by mass and 3 to 30% by mass, and the component (E) is (A) 0 to 0.75 mole times with respect to the hydrolyzable group or atom in the component,
An adhesive composition for joining optical components, characterized by comprising:

The adhesive composition according to claim 1, wherein the component (A) is an epoxysilane in which n = 1 in the formula (1).

The adhesive composition according to claim 1, wherein the component (B) is a bisphenol F epoxy resin.

The adhesive composition according to claim 1, wherein the component (D) is an imidazole.

An optical device comprising at least two optically transparent optical components and an optically transparent adhesive layer obtained by curing the adhesive composition according to claim 1. When the refractive indices of two optical components adjacent to each other are respectively n ₁ and n ₂ (where n ₁ ≧ n ₂ ), the adhesive layer between the adjacent optical components is expressed by the following formula 1.

In optical devices having a refractive index n ₃ represented.

An optical device comprising at least two optically transparent optical components and an optically transparent adhesive layer obtained by curing the adhesive composition according to claim 1. When the refractive indices of two optical components adjacent to each other are respectively n ₁ and n ₂ (where n ₁ ≧ n ₂ ), the adhesive layer between the adjacent optical components is expressed by the following equation (2).

In optical devices having a refractive index n ₃ represented.

The optical device according to claim 5, wherein each of the optical components is an optical fiber, a lens, a filter, an optical waveguide, a diffraction grating, or an optical active element.