JP3807601B2

JP3807601B2 - 光ファイバコネクタ用接着剤および光ファイバコネクタ

Info

Publication number: JP3807601B2
Application number: JP2001285993A
Authority: JP
Inventors: 喬福島; 一雅五十嵐; 富士夫北村; 達志伊藤
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JP2003096424A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバコネクタ用接着剤およびこれを用いてなる光ファイバコネクタに関し、詳しくは光ファイバコネクタに用いられる石英系ガラス同士や、光ファイバと石英系導波路との接合などの光路接合に用いることができる光ファイバコネクタ用接着剤、およびそれを用いてなる光ファイバコネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信などにおいて光ファイバ同士の接続に使用される光ファイバコネクタには、光ファイバの先端部同士を光導波路などが利用されており、各種接着剤が用いられている。接着剤を用いた精密な光ファイバコネクタ部品を組み立てるに際して、光が通過する光ファイバの直径が１０μｍ以下という極めて細い光軸を合わせて固定、接合する必要があるので、高精度の位置合わせと固定精度が要求される。
【０００３】
そのために、このような接合に用いる接着剤には、ズレを防止するための短時間硬化や、石英系ガラスや光ファイバに対する優れた接着性が要求されるのである。さらに、使用状態によっては吸湿条件下での耐湿接着性も要求されることがある。
【０００４】
従来から、このような接着剤としては、エポキシ樹脂を用いた接着剤が使用されており、例えば、汎用のエポキシ樹脂を用いたカチオン系光硬化型樹脂が使用されている。これらの樹脂は、比較的接着性に優れるものではあるが、ミクロンオーダーの固定精度を発揮させるために、無機粉末を配合して溶液粘度を調整しており、硬化時に照射する紫外線が樹脂表面で吸収されてしまい、樹脂の内部にまで充分に届かず、硬化性が低下する場合がある。また、加熱硬化型樹脂を用いた場合、含有する硬化剤の種類によっては、接合部の硬化物が褐色に変色することがあり、光伝送損失が大幅に増加する恐れがある。
【０００５】
また、光ファイバコネクタ用接着剤は、硬化後の光屈折率が接合する石英系ガラスなどからなる光ファイバの屈折率に近似することが重要であり、屈折率を制御することができる透明性の良好な光学用接着剤が市販されている。しかしながら、これらの接着剤も石英系ガラスや光ファイバに対して充分な接着性を有するものではなく、各種光学部品の光路部をミクロンオーダーの精度で接着、固定するには問題があり、組み立て工程での歩留りの点でも満足できるものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは上記従来から用いられている光ファイバコネクタ用接着剤が有する問題点を解決するために、石英系ガラスと略同じ光屈折率を有し、かつ石英系ガラスや光ファイバに対しても優れた接着性を有する接着剤を得ることを目的に鋭意検討を重ねた。その結果、フッ化メチレン基を有する特定のジグリシジル化合物、および特定の化合物を併用した光ファイバコネクタ用接着剤を用いることで上記目的を達成することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は下記一般式（２）で表されるフッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物と、下記一般式（１）にて表わされる化合物と、光重合開始剤または硬化剤を含有することを特徴とする光ファイバコネクタ用接着剤を提供するものである。
【０００８】
【化４】

【０００９】
【化５】

【００１０】
特に、シクロヘキサン環を有するエポキシ化合物を含有させることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は上記光ファイバコネクタ用接着剤を用いて、光ファイバの先端部が接着固定されていることを特徴とする光ファイバコネクタを提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバコネクタ用接着剤は、フッ化メチレン基を有する特定のジグリシジル化合物と、特定の化合物と、光重合開始剤または硬化剤を含有することを特徴としており、フッ化メチレン基を有する特定のジグリシジル化合物を含有させることによって、光照射もしくは加熱によって硬化した後の接着剤の光屈折率を石英系ガラスと略同一の値、具体的には１．４４〜１．４９に調整することができるのである。光屈折率がこの範囲を外れた場合には、石英系ガラスとの屈折率の整合が不充分となり、光ファイバや石英系ガラスとの接着接合部での光反射が大きくなって、光透過性が低下し、光伝送損失が増加するようになるのである。
【００１３】
また、フッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物は、石英系ガラスとの接着性を良好にする効果を発揮するのである。さらに、フッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物を含有させることによって、得られる硬化物の吸湿性も小さくすることができ、耐湿接着強度を向上させることができるという特性も付与することができる。
【００１４】
つまり、フッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物を含有させて石英系ガラスとの接着性を強固にし、さらに光屈折率を略同じにすることによって、光ファイバや石英系ガラスとの接合部での光反射を最大限小さくすることができるのである。
【００１５】
上記一般式（２）で表わされるフッ化メチレン基を有するエポキシ化合物は、例えば、パーフルオロアルキレンジアイオダイドにアリルアルコールを付加させ、次いでアルカリ処理を施してエポキシ化することによって、効率的に製造することができる。
【００１６】
本発明の接着剤における上記フッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物の含有量は、得られる光ファイバコネクタ用接着剤全量の３０〜８０重量％、好ましくは４０〜７０重量％の範囲に調整することがよい。含有量が上記範囲を外れると、硬化して得られる硬化物の光屈折率が、上記した石英系ガラスの屈折率に近似する範囲（１．４４〜１．４９）を外れて、接着接合部での光反射が大きくなり、光伝送損失が大きくなるのである。
【００１７】
本発明において上記エポキシ化合物と共に含有させる下記一般式（１）にて表わされる化合物は、得られる光ファイバコネクタ用接着剤において、紫外線照射時の硬化性を向上させる性質を付与するものである。
【００１８】
【化６】

【００１９】
上記した一般式（１）にて表わされる化合物は、得られる光ファイバコネクタ用接着剤全量の１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲に調整することがよい。含有量が上記範囲を外れると、紫外線硬化性が低下すると共に、光屈折率も最適範囲を外れる傾向を示すので好ましくない。
【００２０】
本発明の光ファイバコネクタ用接着剤には上記各成分以外に、必要に応じて分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物を含有させることができる。例えば、汎用のエポキシ樹脂と呼ばれる化合物を用いることができ、具体的には、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、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂などを用いることができる。また、これらのエポキシ樹脂は本発明の接着剤において、粘度調整や硬化性調整の役割を果たすものであり、常温で液状の性状を有するものが好適である。
【００２１】
これらのエポキシ樹脂のうち、紫外線硬化性向上の点から、シクロヘキサン環を有するエポキシ化合物を用いることが好ましい。さらに、シクロヘキサン環を有するエポキシ化合物のうち、低粘度で、しかも紫外線硬化性が良好であるという点から、下記一般式（３）にて表わされる化合物であるエポキシ化合物を用いることが好ましい。
【００２２】
【化７】

【００２３】
上記一般式（３）で表わされるエポキシ化合物において、繰り返し単位であるｎの値は、０または１〜５の整数であるが、０または１〜３の整数とすることが好ましい。ｎが６以上になると、加熱もしくは光照射した場合の硬化性に劣る傾向を示すので好ましくないのである。
【００２４】
このような一般式（３）にて表わされる化合物を用いる場合には、前記フッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物との合計量の２０〜７０重量％、好ましくは３０〜６５重量％の範囲になるように調整することがよい。含有比率が上記範囲を外れると、硬化して得られる硬化物の光屈折率が、上記した石英系ガラスの屈折率に近似する範囲（１．４４〜１．４９）を外れて、接着接合部での光反射が大きくなり、光伝送損失が大きくなったり、石英系ガラスや光ファイバとの接着性が低下する傾向を示すのである。
【００２５】
上記した分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物は、得られる光ファイバコネクタ用接着剤全量の１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲に調整することがよい。含有量が上記範囲を外れると、紫外線硬化性の低下と共に、最適な光屈折率の範囲を外れるという傾向を示すので好ましくない。
【００２６】
本発明の光ファイバコネクタ用接着剤における光重合開始剤または硬化剤は、本発明の接着剤を硬化させるための成分であり、光重合開始剤を含有させた場合には、紫外線などの光を照射し、硬化剤を含有させた場合には、加熱処理を施して硬化させるのである。
【００２７】
上記光重合開始剤としては、芳香族ジアゾニウム塩や、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホキソニウム塩、メタロセン化合物、鉄アレーン系化合物などを用いることができる。これらのうち光硬化性の点から、芳香族スルホニウム塩が好ましく、特に芳香族スルホニウム・ヘキサフルオロアンチモネートを用いることが好ましい。
【００２８】
一方、熱硬化させる場合に用いる上記硬化剤としては、従来からエポキシ樹脂の硬化剤として汎用されている硬化剤を用いることができる。具体的には、ジエチレントリアミンやトリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、１，３，６−トリスアミノメチルシクロヘキサン、ポリエーテルポリアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、イソホロンジアミン、ビス（４−アミノ−３−メチルヘキシル）メタン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、メタキシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、３，９−ビス（５−アミノプロピル）−２，４，６，１０−テトラスピロ［５，５］ウンデカン、ジアミノエチル化ポリアミン、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のアミン類や、フェノールノボラックやｏ−クレゾールノボラック、ポリビニルフェノール、２，２−ビス（４'−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４'−ヒドロキシフェニル）パーフルオロプロパンなどのフェノール類、フタル酸やトリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、マレイン酸、コハク酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、メチルナジック酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸などの酸無水物を用いることができる。
【００２９】
なお、上記硬化剤を本発明の接着剤に含有させる場合には、必要に応じて硬化促進剤を含有させることが好ましい。硬化促進剤としては、例えば、三級アミン類や有機ホスフィン類などの従来からエポキシ樹脂に併用されている硬化促進剤を任意の量で配合することができる。
【００３０】
上記光重合開始剤または硬化剤の含有量は、上記フッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物と分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物との総量１００重量部に対して光重合開始剤の場合には、１〜８重量部％、好ましくは４〜８重量部、熱硬化用の硬化剤の場合には、４〜１０重量部％、好ましくは６〜８重量部の範囲に調整することがよい。含有量が上記範囲を外れると、貯蔵安定性（ポットライフ）が低下する傾向を示すので好ましくない。
【００３１】
本発明の光ファイバコネクタ用接着剤には上記各成分に加えて、接着性をさらに向上させるためのシラン系カップリング剤やチタン系カップリング剤、可撓性付与剤としての合成ゴムやシリコーン化合物、その他各種酸化防止剤や消泡剤などを適宜配合することができる。
【００３２】
本発明の光ファイバコネクタ用接着剤は、光ファイバの先端部が接着固定することによって光ファイバコネクタを構成することができる。特に、光ファイバの先端部が固定されたＶ−グルーブと、光導波路との間を、上記した本発明の光ファイバコネクタ用接着剤で接着固定することによって、本発明の硬化を最大限に発揮することができる光ファイバコネクタが得られるのである。
【００３３】
さらに、上記のようにして得られる光ファイバコネクタは、通常のエポキシ樹脂からなる封止材で封止することによってコネクタ部を強固に、かつ耐湿性良好に封止してなる光モジュールパッケージとすることができるのである。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明を実施例を用いて、さらに具体的に説明する。
【００３５】
実施例１〜３および比較例１、２
表１に示す配合によって光ファイバコネクタ用接着剤を調製した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【化８】

【００３８】
【化９】

【００３９】
【化１０】

【００４０】
光重合開始剤：スルホニウム・ヘキサフルオロフォスフォニウム塩（ユニオンカーバイド社製、ＵＶＩ−６９９０）
【００４１】
【化１１】

【００４２】
硬化促進剤：アミン系硬化促進剤（味の素社製、アミキュアーＭＹ−２４）
【００４３】
酸化防止剤：ＨＣＡ（三光化学社製）
【００４４】
消泡剤：ＫＳ−６８（信越シリコーン社製）
【００４５】
カップリング剤：γ−グリシドキシプロピルトリメチルシラン
【００４６】
上記各実施例および比較例にて調製した光ファイバコネクタ用接着剤を以下の条件で硬化させ、硬化物の屈折率、初期接着強度、耐湿接着強度を測定し、その結果を上記表１に併記した。
【００４７】
＜光重合開始剤を配合した場合＞
５００ＷのＵＶランプ（高圧水銀ランプ）を用い、６０秒間照射。
＜硬化剤を配合した場合＞
１５０℃で３０分間加熱。
【００４８】
＜屈折率＞
２５℃の雰囲気下で、アッベ屈折率計を用いて測定した。
【００４９】
＜初期接着強度および耐湿接着強度＞
石英ガラス板（３．３ｍｍ縦×３．３ｍｍ横×５ｍｍ厚み）に各実施例および比較例にて調製した接着剤０．１ｇを均一に塗布し、同じ大きさの石英ガラス板を貼り合わせて接着片とした。貼り合せ後、室温条件下で１分間経過した際の剪断剥離強度を測定して初期接着強度とした。また、１２１℃、１００％Ｒ．Ｈ．、２気圧のプレッシャークッカードテスト条件下で２４時間放置後、室温で剪断剥離強度を測定して耐湿接着強度とした。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光ファイバコネクタ用接着剤は、硬化性および接着強度が充分であり、しかも得られる硬化物の光屈折率は１．４４〜１．４９の範囲であり、石英系ガラスとの屈折率の整合性に優れているので、石英系精密光学部品における光路接合に用いた場合に光透過性に優れ、光伝送損失が少ないという効果を奏するものである。

Claims

下記一般式（２）で表されるフッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物と、下記一般式（１）にて表される化合物と、光重合開始剤または硬化剤を含有することを特徴とする光ファイバコネクタ用接着剤。
フッ化メチレン基を有するジグリシジル化合物の含有量が、全量の３０〜８０重量％である請求項１記載の光ファイバコネクタ用接着剤。
さらに、シクロヘキサン環を有するエポキシ化合物を含有してなる請求項１記載の光ファイバコネクタ用接着剤。
シクロヘキサン環を有するエポキシ化合物が、下記一般式（３）にて表わされる化合物である請求項３記載の光ファイバコネクタ用接着剤。
光重合開始剤が、芳香族スルホニウム・ヘキサフルオロフォスフォニウム化合物である請求項１記載の光ファイバコネクタ用接着剤。
請求項１〜５の何れかに記載の光ファイバコネクタ用接着剤を用いて、光ファイバの先端部が接着固定されていることを特徴とする光ファイバコネクタ。
光ファイバの先端部が固定されたＶ−グルーブと、光導波路との間を請求項１〜５の何れかに記載の光ファイバコネクタ用接着剤で接着固定してなる請求項６記載の光ファイバコネクタ。
光ファイバコネクタが封止樹脂で封止されている請求項６または７記載の光ファイバコネクタ。