JP2019073574A - 接着剤組成物及び光半導体デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】高い接着力を有しつつ、紫外線の照射段階までに生じた熱応力を緩和させ、光学部品の優れた実装性を発現することができる接着剤組成物を提供すること。【解決手段】接着剤組成物は、〔Ａ１〕重量平均分子量が５００未満であり、ビスフェノール骨格を有するジグリシジルエーテル、〔Ａ２〕重量平均分子量が５００以上であり、ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂、〔Ｂ〕脂環式エポキシ化合物を含む希釈性モノマー、〔Ｃ〕スルホニウム塩を含む光カチオン重合開始剤、〔Ｄ〕熱カチオン重合開始剤、〔Ｅ〕シランカップリング剤及び〔Ｆ〕疎水性シリカ粒子を所定の範囲で含有し、〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕の質量比が、３：１〜１：３である。【選択図】なし

Description

本発明は、接着剤組成物及び光半導体デバイスに関する。

従来、レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換又は集光するレンズを備えるレーザモジュールが知られている。従来のレーザモジュールでは、レンズは、レーザ光の入射面及び出射面を露出させた状態で金属製の枠体内に収容され、半田材料によって金属製の枠体を基板に固定することにより、実装されていた。ただし、金属製の枠体は、レーザモジュールの小型化及び低コスト化を実現する上で障害となる。このため、近年では、金属製の枠体を排除し、樹脂接着剤を用いてレンズを基板に接着することが行われている（特許文献１及び２参照）。

特開２００３−１４７３２１号公報 特開２００４−１２６３１９号公報

光学部品を集積密度の高い実装基板上に実装させる場合には、一般的に紫外線硬化型の接着剤を用い、紫外線を照射することによって光学部品の仮固定を行い、その後、加熱工程において、仮固定された光学部品の接着力をアップさせる手法が採用されている。一方、集積密度の高い実装基板の場合、光学部品同士が、極めて近接した位置関係で光学部品の実装を行う必要があり、部品間の実装状況次第では、仮固定に必要な紫外線が接着剤に対して十分に照射されない状況で、光学部品が実装基板等に固定される。その後、当該光学部品を含む実装基板が加熱されることで、紫外線の照射光量が少ない箇所を中心に、熱硬化が急激に進み、光学部品に熱応力を与えることになる。その結果、紫外線照射段階で接着剤の硬化反応が進行していない箇所を中心に、高い実装精度を有していた光学部品にズレが生じることがある。その対策として紫外線の照射光量を増やして、仮固定段階での接着強度を向上させ、熱付与工程を行われることが多い。ところが、一般的には紫外線を照射させた後、加熱工程を設ける場合、付与される熱によって接着剤の硬化反応が進行し、紫外線照射前に行われる光学部品のアライメント調整点から、光学部品の実装位置にズレが生じることになる。

本発明は、高い接着力を有しつつ、紫外線の照射段階までに生じた熱応力を緩和させ、光学部品の優れた実装性を発現することができる接着剤組成物、及び、当該組成物を用いて得られる光半導体デバイスを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく光及び熱硬化性接着剤の樹脂組成物に関して、鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

本発明の一実施形態による接着剤組成物は、〔Ａ１〕重量平均分子量が５００未満であり、ビスフェノール骨格を有するジグリシジルエーテルと、〔Ａ２〕重量平均分子量が５００以上であり、ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂と、〔Ｂ〕脂環式エポキシ化合物を含む希釈性モノマーと、〔Ｃ〕スルホニウム塩を含む光カチオン重合開始剤と、〔Ｄ〕熱カチオン重合開始剤と、〔Ｅ〕シランカップリング剤と、〔Ｆ〕疎水性シリカ粒子とを含有し、〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕の質量比が３：１〜１：３であり、〔Ａ１〕、〔Ａ２〕及び〔Ｂ〕の合計量１００質量部に対して、〔Ｂ〕の含有量が６０〜７０質量部であり、〔Ａ１〕、〔Ａ２〕、〔Ｂ〕、〔Ｃ〕、〔Ｄ〕及び〔Ｅ〕の合計量１００質量部に対して、〔Ｃ〕の含有量が０．２〜０．６質量部、〔Ｄ〕の含有量が０．０５〜０．２５質量部、〔Ｅ〕の含有量が０．３５〜０．８質量部、〔Ｆ〕の含有量が１００〜４００質量部である。

本発明によれば、高い接着力を有しつつ、紫外線の照射段階までに生じた熱応力を緩和させ、光学部品の優れた実装性を発現することができる接着剤組成物、及び、当該組成物を用いて得られる光半導体デバイスを提供することができる。より具体的には、本発明に係る接着剤組成物を、光学部品・電子部品群が高度に密集した状況で、所定箇所に光学部品をアクティブアライメントさせた場合にも、より少ない紫外線光量によって、光学部品の仮固定に必要な硬化反応が進行し、熱硬化によって、当該光学部品が光学部品アライメント調整段階まで回復させることができ、優れた光学特性を有する光通信デバイスを提供できる。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態の接着剤組成物は、〔Ａ１〕重量平均分子量が５００未満であり、ビスフェノール骨格を有するジグリシジルエーテルと、〔Ａ２〕重量平均分子量が５００以上であり、ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂と、〔Ｂ〕脂環式エポキシ化合物を含む希釈性モノマーと、〔Ｃ〕スルホニウム塩を含む光カチオン重合開始剤と、〔Ｄ〕熱カチオン重合開始剤と、〔Ｅ〕シランカップリング剤と、〔Ｆ〕疎水性シリカ粒子とを含有する。当該接着剤組成物において、〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕の質量比が３：１〜１：３であり、〔Ａ１〕、〔Ａ２〕及び〔Ｂ〕の合計量１００質量部に対して〔Ｂ〕の含有量が６０〜７０質量部であり、〔Ａ１〕、〔Ａ２〕、〔Ｂ〕、〔Ｃ〕、〔Ｄ〕及び〔Ｅ〕の合計量１００質量部に対して、〔Ｃ〕の含有量が０．２〜０．６質量部、〔Ｄ〕の含有量が０．０５〜０．２５質量部、〔Ｅ〕の含有量が０．３５〜０．８質量部、〔Ｆ〕の含有量が１００〜４００質量部である。

本実施形態の接着剤組成物は、上記構成を備えることで、高い接着力を有しつつ、紫外線の照射段階までに生じた熱応力を緩和させ、光学部品の優れた実装性を発現することができる。

（１）成分〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕
成分〔Ａ１〕は、重量平均分子量（Ｍｗ）が５００未満であり、ビスフェノール骨格を有するジグリシジルエーテルである。成分〔Ａ２〕は、Ｍｗが５００以上であり、ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂である。すなわち、成分〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕は、ビスフェノール骨格を有するエポキシ化合物である。〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕の質量比は、３：１〜１：３である。〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕が特定の割合で併存することにより、光学部品の固定に必要な機械強度、耐久性等を本実施形態の接着剤組成物に付与することができる。

成分〔Ａ１〕としては、例えば、ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡＤ型ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳ型ジグリシジルエーテル等が挙げられる。これらのジグリシジルエーテルは、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ等のビスフェノール化合物と、エピクロルヒドリンとをアルカリ触媒の存在下で反応して得ることができる。中でも、成分〔Ａ１〕は、ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル又はビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテルを含むことが好ましく、ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテルを含むことがより好ましい。

成分〔Ａ２〕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Ａ型ジグリシジルエーテルが２個以上縮重合したオリゴマー）、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂（ビスフェノールＥ型ジグリシジルエーテルが２個以上縮重合したオリゴマー）、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテルが２個以上縮重合したオリゴマー）等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＥ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物と、エピクロルヒドリンとをアルカリ触媒の存在下で反応して得ることができる。中でも、成分〔Ａ２〕は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含むことが好ましく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。

成分〔Ａ１〕と成分〔Ａ２〕として、例えば、下記式で表されるエポキシ化合物が挙げられる。式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立にメチル基又は水素原子を示し、ｎは０又は１以上の整数を示す。ｎが０の場合、成分〔Ａ１〕となり、ｎが１以上の場合、成分〔Ａ２〕となる。

低分子量成分のエポキシ化合物である〔Ａ１〕と、高分子量成分のエポキシ化合物である〔Ａ２〕とは、同じビスフェノール骨格を有しているため相溶性を示し、液状の低分子量成分中に、高分子量成分を溶解（相溶）させることができる。そして、高分子量成分の〔Ａ２〕は、分子鎖が長く、ゴム弾性的な性質を示すことから、特定の割合で配合することで、特に熱付与段階において、硬化物の応力緩和を促すことができると推定される。

成分〔Ａ１〕のＭｗとしては、接着剤組成物の硬化性及び粘度の観点から、３００〜４５０が好ましく、３００〜４００がより好ましい。成分〔Ａ２〕のＭｗとしては、接着剤組成物の硬化性及び粘度の観点から、５００〜５０００が好ましく、１０００〜３５００がより好ましい。成分〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕のＭｗは、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて測定することができる。

（２）成分〔Ｂ〕
成分〔Ｂ〕は、脂環式エポキシ化合物を含む希釈性モノマーである。ここで、本実施形態における希釈性モノマーとは、接着剤組成物に配合することで、粘度を下げることができ、流動性を向上することができる成分をいう。

脂環式エポキシ化合物は、脂環構造とエポキシ基とを有する化合物である。脂環式エポキシ化合物として、例えば、脂環を構成する隣接する２つの炭素原子と酸素原子とで構成されるエポキシ基（脂環エポキシ基）を有する化合物、脂環にエポキシ基が直接単結合で結合している化合物等が挙げられる。脂環エポキシ基を有する化合物としては、公知のものから任意に選択して使用することができる。脂環エポキシ基としては、シクロヘキセンオキシド基が好ましい。脂環エポキシ基を有する化合物として、例えば、３，４，３’，４’−ジエポキシビシクロヘキサン、下記式（ｂ１）〜（ｂ４）で表される化合物等が挙げられる。脂環式エポキシ化合物としては、例えば、商品名「セロキサイド２０２１Ｐ」、「セロキサイド２０８１（ε−カプロラクトン変性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）」（以上、株式会社ダイセル製）等の市販品を使用することもできる。

成分〔Ｂ〕は、脂環式エポキシ化合物と共に、希釈性モノマーとして機能する他のエポキシ化合物を含んでいてもよい。他のエポキシ化合物としては、例えば、２，２−ビス（４−グリシジルオキシフェニル）プロパン等が挙げられる。

成分〔Ｂ〕の粘度は、２５℃で０．１〜２Ｐａ・ｓが好ましい。

（３）成分〔Ｃ〕
成分〔Ｃ〕は、光重合反応の開始物質である光カチオン重合開始剤でありスルホニウム塩を含む。本実施形態に係る光カチオン重合開始剤は、エネルギー線の照射によってルイス酸を放出するオニウム塩である。

スルホニウム塩は、陽イオンと陰イオンとの塩である。スルホニウム塩の陽イオンは、スルホニオ基を有する化合物である。ビススルホニウム塩の陽イオンは、２個のスルホニオ基を有する化合物である。スルホニオ基を構成する硫黄原子は、芳香環に結合していることが好ましい。芳香環は、フッ素原子、エチレングリコール等によって置換されていてもよい。芳香環として、例えば、ベンゼン環が挙げられる。ビススルホニウム塩の陽イオンとして、例えば、下記式（１）〜（３）で表される化合物が挙げられる。

モノスルホニウム塩の陽イオンは、１個のスルホニオ基を有する化合物である。スルホニオ基を構成する硫黄原子は、芳香環に結合していることが好ましい。芳香環は、フッ素原子等によって置換されていてもよい。芳香環として、例えば、ベンゼン環が挙げられる。モノスルホニウム塩の陽イオンとして、例えば、下記式（４）〜（７）で表される化合物が挙げられる。

成分〔Ｃ〕の陰イオンは、一般式：ＬＭ_ｂ ⁻で表すことができる。Ｌは、金属又は半金属であり、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ等の元素が挙げられる。Ｍは、ハロゲン原子であり、ｂは、３〜７の整数である。

陰イオンとして、感度及び入手容易性の点から、例えば、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、テトラ（３，５−ジフルオロ−４−メトキシフェニル）ボレート、テトラフルオロボレート（ＢＦ_４ ⁻）、ヘキサフルオロフォスフェート（ＰＦ_６ ⁻）、ヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ_６ ⁻）、ヘキサフルオロアルセネート（ＡｓＦ_６ ⁻）及びヘキサクロロアンチモネート（ＳｂＣｌ_６ ⁻）が挙げられる。

ビススルホニウム塩は、芳香族ビススルホニウム塩であることが好ましい。芳香族ビススルホニウム塩として、例えば、下記式（Ｃ１−１）、（Ｃ１−２）、（Ｃ１−３）、（Ｃ１−４）、（Ｃ１−５）及び（Ｃ１−６）で表される化合物が挙げられる。接着剤組成物の液保存安定性の点から、成分〔Ｃ１〕は、下記式（Ｃ１−１）〜（Ｃ１−６）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことがより好ましい。

モノスルホニウム塩は、芳香族モノスルホニウム塩であることが好ましい。芳香族モノスルホニウム塩として、例えば、下記式（Ｃ２−１）、（Ｃ２−２）、（Ｃ２−３）及び（Ｃ２−４）で表される化合物が挙げられる。硬化速度の点から、成分〔Ｃ２〕は、下記式（Ｃ２−１）〜（Ｃ２−４）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことがより好ましい。

光カチオン重合開始剤である成分〔Ｃ〕は、一般的に一定光量の紫外線が照射されない限り、重合反応を開始しないが、ビススルホニウム塩とモノスルホニウム塩を比較した場合、同じ光量の紫外線を照射した場合でも、ビススルホニウム塩の方が開裂量が多い。

ビススルホニウム塩は２個のスルホニオ基を有しているため、下記反応式に示されるように、紫外線照射によりカチオン部（陽イオン）が紫外線を吸収して２つのイオン性ラジカルを発生し、次いで、イオン性ラジカルの水素引抜反応により、光酸が発生する。ビススルホニウム塩から２分子の光酸が生成されるため、硬化速度が速くなる。

モノスルホニウム塩は、１個のスルホニオ基を有しているため、下記反応式に示されるように、紫外線照射によりカチオン部が紫外線を吸収して１つのイオン性ラジカルを発生し、次いで、イオン性ラジカルの水素引抜反応により、光酸が発生する。モノスルホニウム塩から発生するのは１分子の光酸であるため、ビススルホニウム塩に比べると、硬化速度は緩やかとなる。

上記反応式中、Ｘは、アニオン部（陰イオン）を示す。

本実施形態に係る成分〔Ｃ〕として、ビススルホニウム塩又はモノスルホニウム塩を単独で用いてもよいし、ビススルホニウム塩及びモノスルホニウム塩を混合して用いてもよい。紫外線照射段階における硬化速度と接着剤組成物の保存安定性を考慮すると、ビススルホニウム塩とモノスルホニウム塩を一定の配合比率で混合して用いることが好ましい。具体的には、ビススルホニウム塩とモノスルホニウム塩の質量比は、１：１〜１：５００であることが好ましい。ビススルホニウム塩のモノスルホニウム塩に対する比率が１を超える場合、紫外線が存在しない状況でも、接着剤組成物中に含まれるイオン性不純物により、光酸が発生し易くなり、接着剤組成物が増粘して、接着剤組成物の塗布精度が低下する。また、モノスルホニウム塩のビススルホニウム塩に対する比率が５００未満の場合、光酸の発生効率が低いため、光学部品を実装させるのに高い光量の紫外線が必要となり、過剰な紫外線照射による接着剤組成物自体の反応熱により、成分〔Ｄ〕である熱カチオン重合開始剤の一部が開裂し、紫外線硬化の段階で想定外に硬化収縮が進み易くなる。ビススルホニウム塩：モノスルホニウム塩を１：１〜１：５００とすることで、弱い紫外線でも高い硬化速度を示しつつ、一定環境（例えば、低温）に放置した場合でも、接着剤組成物の粘度の上昇が抑制され、安定した塗布性を実現できるようになる。

（４）成分〔Ｄ〕
熱カチオン重合開始剤は、熱酸発生剤、熱硬化剤又は熱カチオン発生剤とも呼ばれ、組成物において硬化温度に到達すれば、硬化剤としての実質的な機能を発揮するものである。

成分〔Ｄ〕としては、比較的低温で硬化剤としての機能を発揮できるものが好適であり、具体的には、１４０℃以下で硬化できるものが好ましい。これにより、接着剤組成物の硬化物と被着体との収縮率の違いに起因する被着体の反りや割れを抑制することができると共に、被着体がガラス等の無機材料と比較して耐熱性の低い樹脂材料からなる場合であっても、熱硬化工程における加熱による被着体への影響を低減することができる。

低温（例えば、８０℃より低い温度）で硬化できる重合開始剤を用いた場合、光硬化段階で発生する樹脂の反応熱によって、仮固定の段階で成分〔Ｄ〕が接着剤組成物の硬化反応を進めてしまい、硬化収縮度合が高まってしまうことがある。そのため、成分〔Ｄ〕としては、１００〜１６０℃で硬化剤として機能するものが望ましい。

成分〔Ｄ〕としては、例えば、ベンジルスルホニウム塩、チオフェニウム塩、チオラニウム塩、ベンジルアンモニウム、ピリジニウム塩、ヒドラジニウム塩、カルボン酸エステル、スルホン酸エステル、アミンイミド等が挙げられる。

成分〔Ｄ〕の市販品としては、例えば、株式会社ＡＤＥＫＡ製のアデカオプトンＣＰ７７、アデカオプトンＣＰ６６；日本曹達株式会社製のＣＩ−２６３９、ＣＩ−２６２４（）；三新化学工業株式会社製のサンエイドＳＩ−６０Ｌ、サンエイドＳＩ−８０Ｌ、サンエイドＳＩ−１００Ｌ等が挙げられる。

なお、成分〔Ｃ〕及び〔Ｄ〕は、成分〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕及び〔Ｂ〕との相溶性を向上させる目的で、アセトニトリル、プロピレンカーボネート等に溶解して使用してもよい。

（４）成分〔Ｅ〕
成分〔Ｅ〕は、基板等との接着性向上を目的として本実施形態の接着剤組成物に配合されるシランカップリング剤である。成分〔Ｄ〕としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも１種のシランカップリング剤が好ましく、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがより好ましい。

（５）成分〔Ｆ〕
成分〔Ｆ〕は、疎水性シリカ粒子である。成分〔Ｆ〕は、樹脂成分との相溶性及び充填率を考えて選択することが好ましい。

成分〔Ｆ〕の形状は、略球であることが好ましい。成分〔Ｆ〕の平均粒子径は、０．１〜１０μｍが好ましく、０．１〜５μｍがより好ましい。成分〔Ｆ〕に相当する市販品として、例えば、日本アエロジル株式会社製のＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ ９７２、９７４、１０４、２０２、８０５、７２００、７１１、旭化成株式会社製のＷＡＣＫＥＲ ＨＤＫ Ｈ１８等が挙げられる。

成分〔Ｆ〕として、シリカ微粒子の外周に有機物が被覆された粒子を用いてもよい。このようなシリカ粒子の粒径は、０．０１〜１０μｍであってもよい。例えば、ステアリン酸で外周を被覆したシリカ粒子の場合、疎水性が高いため、接着剤組成物に含まれるベース樹脂を構成する成分〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕及び〔Ｂ〕の極性度合を低減させることができる。

各シリカ粒子の平均粒子径は、周知技術（レーザー回折法・レーザー散乱法）によって計測することができる。

本実施形態において、接着剤組成物は、成分〔Ａ１〕〜〔Ｆ〕に加え、必要により、充填剤、消泡剤、レベリング剤、溶剤等を含有してもよい。

接着剤組成物中の成分〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕の含有量の合計は、成分〔Ａ１〕、〔Ａ２〕及び〔Ｂ〕の合計量１００質量部に対して、３０〜４０質量部である。

接着剤組成物中の成分〔Ａ１〕の含有量は、成分〔Ａ１〕、〔Ａ２〕及び〔Ｂ〕の合計量１００質量部に対して、１０〜３０質量部が好ましい。成分〔Ａ１〕が１０質量部より少ない場合、接着剤組成物の硬化物の靱性が不足すると共に、ＵＶ照射段階で生じた硬化歪を緩和させることができず、変位した光学部品（レンズ）がほとんど回復し難くなる傾向にある。成分〔Ａ１〕が３０質量部より多い場合、Ｔｇが低下して、耐熱性が低下する傾向にある。

接着剤組成物中の成分〔Ａ２〕の含有量は、成分〔Ａ１〕、〔Ａ２〕及び〔Ｂ〕の合計量１００質量部に対して、１０〜３０質量部が好ましい。成分〔Ａ２〕が１０質量部より少ない場合、単位質量当たりの架橋密度が減少し、接着剤組成物の機械特性（ヤング率、硬度）が不十分な傾向にある。成分〔Ａ２〕が３０質量部より多い場合、単位質量当たりの架橋密度が高くなり、脆くなる傾向にある。

接着剤組成物中の成分〔Ｂ〕の含有量は、成分〔Ａ１〕、〔Ａ２〕及び〔Ｂ〕の合計量１００質量部に対して、６０〜７０質量部である。成分〔Ｂ〕が６０質量部より少ない場合、接着剤組成物の硬化物の機械物性（ヤング率）が得られ難くなると同時に、紫外線照射において、必要な硬化速度を得られ難くなる傾向にある。成分〔Ｂ〕が７０質量部より多い場合、接着剤組成物の硬化物の表面硬度が高くなり、脆くなる傾向にあると共に、硬化物の吸水率を上昇させてしまう虞があり、接着剤組成物の硬化物中に含まれる水分量が増え、水分由来のアウトガス量が増えてしまい、電子部品や光学部品に悪影響を及ぼすことがある。

接着剤組成物中の成分〔Ｃ〕の含有量は、成分〔Ａ１〕、〔Ａ２〕、〔Ｂ〕、〔Ｃ〕、〔Ｄ〕及び〔Ｅ〕（以下、「成分〔Ａ１〕〜〔Ｅ〕」と表記する。）の合計量１００質量部に対して、０．２〜０．６質量部であり、０．２〜０．５質量部が好ましい。成分〔Ｃ〕が０．２質量部より少ない場合、カチオン重合反応の進行が遅くなり、光学部品の仮固定に必要な接着力を得るには、紫外線照射のタクトタイム増を招き、生産性が低下する傾向にある。一方、成分〔Ｃ〕が０．６質量部を超える場合には、紫外線照射により過剰の光酸が発生すると同時に、カウンターアニオンも大量に接着剤中に発生するため、アウトガス発生量が増大し、電子部品や光学部品に影響を及ぼすことがある。

接着剤組成物中の成分〔Ｄ〕の含有量は、成分〔Ａ１〕〜〔Ｅ〕の合計量１００質量部に対して、０．０５〜０．２５質量部であり、０．０５〜０．２質量部が好ましい。成分〔Ｄ〕が０．０５質量部より少ない場合には、熱による硬化反応が十分に進行せず、高密度に光学部品が実装された領域であって、紫外線が全く照射されていない領域では、接着剤組成物が未硬化の状況が維持され、光学部品全体の信頼性が低下することがある。一方、成分〔Ｄ〕が０．２５質量部より多い場合、成分〔Ｃ〕がトリガーとなって硬化反応（架橋反応）が進んだ領域で、更に架橋反応が進行し、硬化物が脆化する傾向にある。

接着剤組成物中の成分〔Ｅ〕の含有量は、成分〔Ａ１〕〜〔Ｅ〕の合計量１００質量部に対して、０．３５〜０．８質量部であり、０．４〜０．７質量部が好ましい。成分〔Ｅ〕が０．３５質量部より少ない場合には、光学部品と当該光学部品を固定する実装基板との間で適切な接着力を生じず、環境試験下に放置した場合、接着剤組成物の剥離が生じることがある。一方で、成分〔Ｅ〕が０．８質量部より多い場合、当該成分〔Ｅ〕同士が凝集し、硬化阻害が生じることがある。

接着剤組成物中の成分〔Ｆ〕の含有量は、成分〔Ａ１〕〜〔Ｅ〕の合計量１００質量部に対し、１００〜４００質量部であり、１５０〜３５０質量部が好ましい。成分〔Ｅ〕が１００質量部より少ない場合、接着剤組成物の硬化物の機械特性（例えば、線膨張係数）が不十分なものとなり、当該接着剤組成物を用いた光半導体デバイスが、所望の光学性能を発揮し難くなる。一方で、成分〔Ｆ〕が４００質量部より多い場合、接着剤組成物中におけるシリカ粒子の占める割合が過剰となり、必要な接着力を生じ難くなる。

本実施形態の接着剤組成物は、常温下（２５℃）における粘度が、１５〜５５Ｐａ・ｓであることが好ましく、１５〜４０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。接着剤組成物の粘度は、粘度計（例えば、東機産業社製のＴＶ−２２型粘度計）を用いて測定することができる。本実施形態の接着剤組成物は、前述の各成分を含有し、且つ上記の様な粘度を有することによってチキソ性（構造粘性）を示す。接着剤組成物のチキソ係数は、塗布時における接着剤組成物の形態安定性の観点から、１．０〜２．０であることが好ましく、１．０〜１．５であることがより好ましい。

光学部品が、光デバイスを構成するパッケージ部材内部の実装基板上の所定箇所に略ズレなく固定されるために、一般的に紫外線照射による硬化する接着剤が使用される。しかし、紫外線照射でのみ硬化反応が進行する接着剤では、光部品同士が高密度に実装される光デバイスでは、当該光デバイスを構成する光学部品に紫外線が十分に照射されることなく、当該光デバイスの信頼性を担保するのに必要な接着強度が得られない虞がある。そこで、紫外線照射とは別に、熱付与により硬化反応を示す熱開始剤を一定量配合することにより、紫外線照射段階では完結していない接着剤の硬化反応を進める手法が採用される。前述の手法により硬化反応が進行した場合、先ず紫外線照射段階での接着剤の収縮が生じ、その後熱付与段階でも収縮が進行することになる。つまり、光学部品を最適な実装位置に合わせた場合であっても、紫外線照射や熱付与により接着剤の収縮が進行し、最適な実装位置からズレが生じることになる。そこで、紫外線照射や熱付与によって実装位置ズレが小さくなる材料が必須となる。

一方、光半導体デバイスを構成する光学部品の高精度実装に対する要求は高くなっている。特に、高度に密集したエリアに光学部品を実装させる場合、紫外線の大部分が光学部品に吸収されると共に、光学部品に厚みや高さがある場合、光学部品の外周に染み出した接着剤のフレット部に対し、紫外線が殆ど到達せず、光学部品を実装させるのに必要な接着反応が進行していないことがある。その様な場合、強い紫外線を照射して接着強度の向上を目指すが、硬化反応の進行が過剰となり、想定を超える接着剤の収縮が発生してしまうことがある。また、紫外線照射だけでは完結しない接着剤の硬化反応を完結させ、光学部品と実装基板との接着強度を向上させる事を目的に、一定温度を付与すること（熱硬化或いは熱養生）になるが、更なる接着剤の収縮を促し、光学部品の高精度実装を維持できなくなる。

上記問題点に鑑み、本発明者らは、ベース樹脂として成分〔Ａ１〕〜〔Ｅ〕を使用し、かつ、成分〔Ａ１〕及び〔Ａ２〕を所定の割合で配合することで、紫外線照射及び熱付与を行うことにより、実装基板との間で高い接着強度を維持しつつも、熱付与段階において、紫外線照射で生じた接着剤収縮を緩和させ、紫外線照射段階で発生した光学部品位置ズレを解消することに成功している。

本実施形態の光半導体デバイスは、実装基板と、上記接着剤組成物の硬化物を介して実装基板上に実装された光学部品と、を備えるものである。このような光半導体デバイスは、具体的には次のようにして作製される。まず、実装基板を準備し、実装基板の所定の位置に対し、接着面に接着剤組成物を塗布した光学部品を載置する。次いで、低照度の紫外線（例えば、２５ｍＷ／ｃｍ^２）を一定時間（例えば、１５〜３０秒間）照射し、光学部品の仮固定を行う。次に、高照度の紫外線（例えば、３００ｍＷ／ｃｍ^２）を一定時間（例えば、１〜２分間）照射し、光学部品の本固定を行う。最後に、紫外線照射による熱歪を解放させ、実装基板と接着剤組成物との接着強度を向上させるべく、所定の熱硬化（例えば、付与温度１００〜１２０℃で放置時間は１〜３時間）を行う。

これにより、実装基板と、紫外線硬化及び熱硬化反応による接着剤組成物の硬化物によって実装基板上に実装された光学部品と、を備える光半導体デバイスを得ることができる。なお、実装基板としては、窒化アルミ、アルミナ、石英、シリコン等が挙げられる。また、光半導体デバイスとしては、ＴＯＳＡ、ＲＯＳＡ等の光送受信モジュール等が挙げられる。

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。

（接着剤組成物の調製）
実施例１
以下の各成分を各々配合し撹拌して、所望の接着剤組成物を調製した。
成分〔Ａ１〕：Ｍｗ３４０のビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテルを１２．５質量部
成分〔Ａ２〕：Ｍｗ３０００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を２５質量部
成分〔Ｂ〕：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（セロキサイド２０２１Ｐ／株式会社ダイセル製）を６２．５質量部
成分〔Ｃ〕：ビス〔４−（ジフェニルスルホニオ）フェニル〕スルフィド ヘキサフルオロアンチモネートと（４−フェニルチオフェニル）ジフェニルスルホニウム ヘキフルオロアンチモネートの混合物を０．３質量部（ＣＰＩ−１０１Ａ／サンアプロ株式会社製）
成分〔Ｄ〕：スルホニウム塩タイプの熱カチオン重合開始剤（ＳＩ−１００Ｌ／三新化学工業株式会社製）を０．１質量部
成分〔Ｅ〕：３−グリシドプロピルトリメトキシシロキサン（ＫＢＭ４０３／信越化学工業株式会社製）を０．６質量部
成分〔Ｆ〕：疎水性シリカ粒子（アエロジルＲ９７２／日本アエロジル株式会社製）を３００質量部

実施例２〜３及び比較例１〜２
各成分を表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして接着剤組成物を調製した。

（各種評価）
各実施例及び比較例で得られた接着剤組成物に対し、以下の評価を行った。評価結果をまとめて表１に示す。

１）組成物の粘度の計測
ＴＶ−２２型粘度計（東機産業株式会社製）を用いて、接着剤組成物の２５℃における粘度（Ｐａ・ｓ）をロータ回転数５ｒｐｍで測定した。

２）光軸変位量
実装基板上の位置決めマークに対し、光源（例：半導体レーザー）を載置して半田等で固定した。そして、実装基板上に実装するコリメートレンズの集光点を考慮にいれ、光源の光出射方向であって、光源から所定の箇所に一定量の接着剤組成物を塗布した。その後、プローブ等を光源に接触させ、微弱な電流を流した状態で、コリメートレンズを調芯設備で把持し、光学レンズを塗布した接着剤組成物上で位置を調整した。この際、レーザ光源の出射端面近傍に配置されている非球面レンズは、レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換し、平行光に変換されたレーザ光を一定距離空間中飛ばし、所定の近赤外ＣＣＤカメラ（Ｃ３０７７−８０／浜松ホトニクス株式会社製）に導いた。近赤外ＣＣＤカメラを介して得られる紫外線照射時における平行光の変化量から、コリメートレンズの変位量を換算した。なお、変位量の換算にあたっては、紫外線照射による接着剤組成物の固定に先立ち、所定の調芯装置を用いてレンズを操作・移動させ、カメラに表示されるコリメート光中心部の変位量を読み取った。この読み取り値の換算量から、紫外線照射時（仮固定、本固定）及び熱硬化後におけるレンズの変位量を算出した。
光学部品が高密度に集積した状態下において、高い光学部品実装精度を有するためには、紫外線照射における仮固定段階での光学部品の位置ズレが０．５μｍ未満、熱硬化（養生）段階における光学部品の位置ズレが０．３μｍ未満であることが好ましい。

３）接着力評価
所定の実装基板（例：アルミナ）上に一定量の接着剤組成物（８０〜１００μｇ）を塗布した後、調心装置（福興システム株式会社製）を用いて、光学部品（１．０×１．０×０．６ｍｍ形状のコリメートレンズ／アルプス電気株式会社製）の底面部（１．０×０．６ｍｍ）と実装基板とを接触させた後、紫外線を照射し、オフライン下で熱硬化を行い、接着力評価用のサンプルを作製した。次に、当該サンプルを所定のダイシアテスタ（ＸＹＺＴＥＣ製／ＣｏｎｄｏｒＥＺシリーズ）を使用して、接着剤組成物の硬化物の破壊強度を温度２５±２℃、湿度５０±１０％の雰囲気下で測定し、その平均値を接着剤組成物の接着力とした。

本発明の接着剤組成物は、光送信デバイスを構成する光学部品を所定の実装基板上に実装するのに好適である。

本発明の接着剤組成物は、光送受信デバイス内に実装される光学部品群を所定の基板上に高精度に固定する際、好適に使用される。

Claims (3)

1. 〔Ａ１〕重量平均分子量が５００未満であり、ビスフェノール骨格を有するジグリシジルエーテルと、
   〔Ａ２〕重量平均分子量が５００以上であり、ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂と、
   〔Ｂ〕脂環式エポキシ化合物を含む希釈性モノマーと、
   〔Ｃ〕スルホニウム塩を含む光カチオン重合開始剤と、
   〔Ｄ〕熱カチオン重合開始剤と、
   〔Ｅ〕シランカップリング剤と、
   〔Ｆ〕疎水性シリカ粒子と、
   を含有し、
   前記〔Ａ１〕及び前記〔Ａ２〕の質量比が、３：１〜１：３であり、
   前記〔Ａ１〕、〔Ａ２〕及び前記〔Ｂ〕の合計量１００質量部に対して、前記〔Ｂ〕の含有量が６０〜７０質量部であり、
   前記〔Ａ１〕、〔Ａ２〕、前記〔Ｂ〕、前記〔Ｃ〕、前記〔Ｄ〕及び前記〔Ｅ〕の合計量１００質量部に対して、前記〔Ｃ〕の含有量が０．２〜０．６質量部、前記〔Ｄ〕の含有量が０．０５〜０．２５質量部、前記〔Ｅ〕の含有量が０．３５〜０．８質量部、前記〔Ｆ〕の含有量が１００〜４００質量部である、接着剤組成物。
2. 前記〔Ａ２〕の重量平均分子量が、５００〜５０００である、請求項１に記載の接着剤組成物。
3. 実装基板と、請求項１又は２に記載の接着剤組成物の硬化物を介して前記実装基板上に実装された光学部品と、を備える光半導体デバイス。