JP3879109B2 - Optical adhesive and optical component using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部品の接着に好適な、耐熱性の高い光学接着剤及びこの光学接着剤を用いた光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システム、光伝送技術の発達に伴い種々の光デバイスが開発されている。例えば、特開平８ー１９００２６号公報及び特開平９ー１０５８２４号公報には、平面基板上に形成された光導波路に光学フィルタを挿入した形態の平面導波路型光送受信モジュールについての記載がある。このような光デバイスに用いられる光ファイバ、光導波路、レンズ、プリズム、光学フィルタなどの光学部品の接着に適する光学接着剤への要求が高まっている。
【０００３】
光デバイスには受発光素子などの半導体素子が使用されている。これらの半導体素子の固定・配線方法として、一般にはんだ付けなどの高温工程が採用されている。また、光通信の設備は様々な環境で使用されるため、光デバイスの特性としては、温度などの環境の変化に対する信頼性が最も重視される。したがって、光デバイスの製造に用いられる光学接着剤には、透明性、接着性とともに耐熱性が要求される。
【０００４】
これまで光学接着剤として、エポキシ系、アクリル系、シリコン系など種々の材料が用いられてきた。例えば、特開平６−７３３５８号公報及び特開平６−７３３５９号公報では、フッ素含有エポキシ系化合物を使用することにより、石英ガラスと同じ屈折率を有し精密接着が可能な接着剤が提案されている。このように、従来の光学接着剤は屈折率整合、精密接着を重視したものが多く、耐熱性を重視したものはなく、これらの接着剤を使用した場合、光デバイスの製造工程中、あるいは高温環境試験中に、接着層が発泡あるいは剥離して光信号の伝送損失が低下してしまう問題があった。
【０００５】
光導波路型光学部品の高温・高湿下での特性を長期にわたって保護する方法として、特開平７−２７９４６号公報には、光導波路基板と光ファイバを接着した後に接着剤表面をＳｉＯ2膜で被覆する方法が提案されている。この方法は、接着層を保護する方法としては効果が高いものの、接着した後にＳｉＯ2膜を形成する工程が必要になるため、生産性が低下するため、接着剤そのものに耐熱性を持たせることが強く望まれている。
【０００６】
また、特開平７−１４０３４８号公報には、光導波路素子あるいは光ファイバの接触面の少なくとも１カ所にシランカップリング処理を施した後、接着固定する方法が提案されている。しかし、この方法もシランカップリング処理の工程が必要で、生産性が低下するため、やはり接着剤そのものに耐熱性を持たせることが望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、これまでは光学的に透明であり、かつ接着性、耐熱性に優れた光学接着剤がなく、信頼性の高い光学部品を作製することが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、信頼性の高い光学部品を製造するために必要な、透明性、接着性及び耐熱性に優れた光学接着剤及びこの接着剤を用いた信頼性の高い光学部品を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エステル部分に炭素数５〜２２の脂環式炭化水素基を有する（メタ）アクリル酸エステル１５〜９５重量部、化２〔一般式（Ｉ）〕で表されるアルキレンオキサイド基を有する単量体５〜８０重量部、これらと共重合可能で沸点が１８０℃以上のビニル系単量体０〜８５重量部を、全体が１００重量部になるように配合してなる重合性単量体に、重合開始剤を配合してなる光学接着剤及びこれを用いた光学部品に関する。
【化２】
Ｒ1-Ｏ-（Ｒ2Ｏ）n−Ｒ3 （Ｉ）
〔ただし、一般式（Ｉ）において、Ｒ1及びＲ3はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基であり、Ｒ2は炭素数１〜５であるアルキレン基であり、ｎは９〜５０の整数である〕。
【００１０】
本発明においては、重合開始剤が光重合開始剤である光学接着剤であることが好ましい。また本発明においては、有機シラン化合物及び水酸基含有ビニル化合物を含む光学接着剤であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の光学接着剤は、エステル部分に炭素数５〜２２の脂環式炭化水素基を有する（メタ）アクリル酸エステルを含有しているため、エステル部分に直鎖状あるいは分枝状炭化水素基を有する（メタ）アクリル酸エステルを使用した場合と比較して耐熱性に優れる。
【００１２】
エステル部分に炭素数５〜２２の脂環式炭化水素基を有する（メタ）アクリル酸エステルのうち単官能性のものとしては、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロデシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ノルボルニル（メタ）アクリレート、ノルボルニルメチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエニルオキシエチル（メタ）アクリレート、トリシクロ［５．２．１．０2,6］デカ−８−イル（メタ）アクリレートなどが挙げられ、これらは１種でまたは２種以上を組み合わせて使用されることが好ましい。
【００１３】
エステル部分に炭素数５〜２２の脂環式炭化水素基を有する（メタ）アクリル酸エステルのうち多官能性のものとしては、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどの脂環式多価アルコールの（メタ）アクリル酸エステルが挙げられ、これらは１種でまたは２種以上を組み合わせて使用される。
【００１４】
エステル部分に炭素数５〜２２の脂環式炭化水素基を有する（メタ）アクリル酸エステルの使用量は、全重合性単量体１００重量部に対して１５〜９５重量部である。１５重量部未満では、耐熱性が低下し、接着層の発泡や被着体の位置ずれが起こりやすい。９５重量部を越えると、硬化した接着層がもろくなり、接着層の割れ、剥離が生じやすい。
【００１５】
本発明の光学接着剤は、化３〔一般式（Ｉ）〕で表されるアルキレンオキサイド基を含有する単量体を使用しているため、硬化後の接着層が適度な柔軟性を持つ。そのため、温度変化などの環境変化による接着層の割れ、剥離が発生しなくなる。
【化３】
Ｒ1-Ｏ-（Ｒ2Ｏ）n−Ｒ3 （Ｉ）
〔ただし、一般式（Ｉ）において、Ｒ1及びＲ3はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基であり、Ｒ2は炭素数１〜５であるアルキレン基であり、ｎは９〜５０の整数である〕。
【００１６】
一般式（Ｉ）で表されるアルキレンオキサイド基を有する単量体において、ｎは９〜５０の整数であり、好ましくは９〜２０の整数である。ｎが８以下の場合、硬化後の接着層の柔軟性が低くなり、またｎが５０を越えると、透明性、耐熱性が低下する。
【００１７】
一般式（Ｉ）で表されるアルキレンオキサイド基を有する単量体としては、ノナエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、デカエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ドデカエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラデカエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、オクタデカエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ノナプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、デカプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ドデカプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラデカプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、オクタデカプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートなどが挙げられ、これらは１種でまたは２種以上を組み合わせて使用される。
【００１８】
一般式（Ｉ）で表されるアルキレンオキサイド基を有する単量体の使用量は、全単量体１００重量部に対して５〜８０重量部であり、好ましくは１０〜４０重量部である。５重量部未満では、硬化した接着層がもろくなり、接着層の割れ、剥離が生じやすく、また８０重量部を越えると耐熱性が低下する。
【００１９】
本発明の光学接着剤においては、粘度調整、接着性向上、屈折率調整などの目的で、他の共重合可能な単量体を添加することができる。この単量体に沸点が１８０℃未満のものを用いた場合、光学部品を製造するときの高温工程などの高温環境下で未反応の単量体成分が揮発する。これによって、接着層が発泡あるいは剥離して、接着層中を通過する光信号の伝送損失が低下してしまう。したがって、本発明の光学接着剤に使用する単量体成分は沸点が１８０℃以上とされる。
【００２０】
本発明において、上記の単量体と共重合可能な沸点が１８０℃以上のビニル系単量体のうち単官能性単量体の具体例としては、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステル、ｔｅｒｔ−ブチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミドなどのマレイミド類、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートなどの水酸基含有ビニル化合物、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシリル基含有ビニル化合物、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、こはく酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられ、これらは１種でまたは２種以上を組み合わせて使用される。
【００２１】
本発明において、上記の単量体と共重合可能な沸点１８０℃以上のビニル系単量体のうち多官能性単量体の具体例としては、１，６−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、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールの（メタ）アクリル酸エステル、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどのポリイソシアネート化合物とヒドロキシル基含有ビニル化合物の付加反応物、２，２−ビス（（メタ）アクリロキシエトキシフェニル）プロパンなどのビスフェノール化合物誘導体が挙げられ、これらは１種でまたは２種以上を組み合わせて使用される。
【００２２】
上記の単量体と共重合可能な沸点１８０℃以上のビニル系単量体の使用量は、全単量体１００重量部に対して０〜８５重量部であり、好ましくは５〜２０重量部である。このビニル系単量体の使用量が８５重量部を越えると耐熱性及び接着層の柔軟性が不足し、接着層の発泡、割れ、剥離、被着体の位置ずれが生じやすい。
【００２３】
本発明の光学用接着剤に用いる重合開始剤としては、一般にビニル系単量体の重合に用いられるものを使用できる。重合開始剤には大きく分けて、ラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤及びアニオン重合開始剤があるが、光学用接着剤に用いる重合開始剤としては、硬化速度の点からラジカル重合開始剤が好ましい。
【００２４】
上記のラジカル重合開始剤としては、（ａ）過酸化ベンゾイル、クメンヒドロパーオキサイド等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物などの熱重合開始剤、（ｂ）ベンゾインメチルエーテルなどのベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、チオキサントン等の芳香族ケトン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等の光重合開始剤が挙げられる。これらの重合開始剤の中でも、硬化速度が速く常温硬化が可能であることから、光重合開始剤を用いることがより好ましい。これらの重合開始剤は２種以上を併用しても良く、硬化速度を向上するため、助触媒、増感剤を添加しても良い。
【００２５】
重合開始剤は、全単量体１００重量部に対して０．０１〜１０重量部の範囲で使用するのが好ましく、硬化時間や得られる硬化物の耐熱性などを考慮すると、０．１〜５重量部使用するのがより好ましい。０．０１重量部未満では、硬化が不十分になり、高温下で接着層の発泡を招く傾向があり、また１０重量部を超えると、接着性、耐熱性などの性能が低下する傾向がある。
【００２６】
光学用接着剤に有機シラン化合物を添加することは、石英、ガラスなどの光学材料に対する接着性向上の効果を得る上で好ましい。有機シラン化合物の具体例としては、前記アルコキシシリル基含有ビニル化合物の他に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（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などのエポキシシラン、フェニルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００２７】
光学用接着剤に水酸基含有ビニル化合物を添加することは、石英、ガラスなどの光学材料に対する濡れ性向上の効果を得る上で好ましい。被着材に対する濡れ性向上によって、狭い隙間に接着剤が入り込みやすくなり、接着性が向上する。水酸基含有ビニル化合物の具体例としては、前記した２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００２８】
本発明における光学接着剤は、重合収縮率を低減する目的で、例えば重合反応性オリゴマー、エポキシ（メタ）アクリレート樹脂、ウレタン（メタ）アクリレート樹脂、ブタジエン（メタ）アクリレート樹脂などの（メタ）アクリレート変性樹脂、無機フィラーなどを含有していても良い。また、本発明における光学接着剤は、劣化防止、熱的安定性などの観点から、ホスファイト系、フェノール系、チオエーテル系などの酸化防止剤、帯電防止剤などを添加してもよい。
【００２９】
本発明における光学部品は、上記光学接着剤を使用して作られるものである。上記光学接着剤は耐熱性に優れるため、光学部品製造中の高温工程や光学部品使用時の温度変化による硬化後の接着層の発泡、剥離、割れが無い。したがって、本発明の光学部品は環境変化による損失の変動が少なく、環境信頼性に優れる。また、上記光学接着剤は透明性に優れるため、接着層が光路途中に存在する形態の光学部品においても光の損失を増加させない。
【００３０】
本発明における光学部品の形態としては、光導波路型光学部品、光ファイバ型光学部品、光学フィルタなどの積層構造体、複合レンズ、光学シート及びこれらを組み合わせたものが挙げられる。特に、受光素子、発光素子などの光半導体素子や他の光学要素を組み合わせてなる光導波路型光学部品の場合、製造時に半導体素子の固定、あるいは配線などの高温工程が必要なため、本発明の光学接着剤を使用することによって、製造時の損失の変動を抑えることができる。
【００３１】
光導波路型光学部品の具体例としては、光スイッチ、光変調器、光結合器、光増幅器、光偏向器、光送受信モジュールなどの光電気混載マルチチップモジュールが挙げられる。
【００３２】
光学部品における光学接着剤の使用方法の例としては、光学要素同士を貼り合わせる、光路中に挿入した光学フィルタを固定する、光学要素を被覆するなどが挙げられる。また、光学要素をコネクタ、基板などに固定するような、光が接着層を通過しない形態での使用にも適する。ここで光学要素とは、光ファイバ、光導波路、光学フィルタ、レンズ、ミラー、プリズムなどのほか、レーザーダイオード、フォトダイオードなどの受発光素子、光スイッチング素子、光変調素子も含むものである。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより制限されるものではない。
【００３４】
実施例１〜３及び比較例１〜５
Ｙ分岐型光導波路の分岐点に溝を切り、光学フィルタを挿入する。この溝に、表１に示した配合の光学接着剤を流し込み、紫外線（１０ｍＷ／ｃｍ2）を１分間照射して接着した。図１は光学フィルタ２を挿入し、光学接着剤３で接着した後の平面導波路１の概略図である。この光導波路について、紫外線照射直後、耐熱試験後の接着層の状態を実体顕微鏡により観察した。また、高温高湿試験、ヒートサイクル試験を行った後の伝送損失の変化を測定した。なお、耐熱試験、高温高湿試験、ヒートサイクル試験、伝送損失の測定の方法は以下の通りである。
耐熱試験：光導波路を２５０℃のホットプレート上に１０秒間放置した。
高温高湿試験：光導波路を８５℃、９５％ＲＨの高温高湿雰囲気下に５０００時間放置した。
ヒートサイクル試験：光導波路を７０℃で３０分放置した後、−４０℃まで冷却し３０分放置した後、再び７０℃まで昇温した。このサイクルを５００回繰り返した。
伝送損失の測定：光導波路に光ファイバを結合し、波長１．３μｍのレーザー光を通過させて、このときの入射光と出射光の強度を測定して伝送損失を求めた（単位：ｄＢ）。
【００３５】
【表１】
ＴＣＤＭＡ：トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカ−８−イル（メタ）アクリレート（製品名：ＦＡ−５１３Ｍ、日立化成工業社製）
ＢｕＡ：ブチルアクリレート（日本触媒社製）
１４ＥＧＤＭ：ポリエチレングリコール＃６００ジメタクリレート（製品名： ＮＫエステル１４Ｇ、新中村化学工業製）
１ＥＧＤＭ：エチレングリコールジメタクリレート（製品名：ＮＫエステル１Ｇ、新中村化学工業製）
ＨＤＭ：１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート（製品名：ＮＫエステル ＨＤ、新中村化学工業製）
ＨＥＭＡ：２−ヒドロキシエチルメタクリレート（旭化成工業製）
ＭＰＴＭＳ：γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（製品名：ＳＺ６０３０、東レダウコーニングシリコーン社製）
Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１：２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（製品名：Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１、チバガイギー社製）
を表す。また、表１中の単位は全て重量部である。
【００３６】
【表２】
【発明の効果】
本発明における光学接着剤は、透明性、接着性、耐熱性に優れることから、種々の光デバイスに用いられる光学部品用の光学接着剤として有用である。また、この光学接着剤を用いた光学部品はすぐれた環境信頼性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】は光学フィルタを挿入・接着した後の光導波路の概略図である。
１：平面導波路
２：光学フィルタ
３：光学接着剤[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical adhesive having high heat resistance suitable for bonding optical parts and an optical part using the optical adhesive.
[0002]
[Prior art]
With the development of optical communication systems and optical transmission technologies, various optical devices have been developed. For example, JP-A-8-190026 and JP-A-9-105824 describe a planar waveguide type optical transceiver module in which an optical filter is inserted into an optical waveguide formed on a planar substrate. There is a growing demand for optical adhesives suitable for bonding optical components such as optical fibers, optical waveguides, lenses, prisms, and optical filters used in such optical devices.
[0003]
Semiconductor elements such as light emitting / receiving elements are used for optical devices. As a method for fixing and wiring these semiconductor elements, a high temperature process such as soldering is generally employed. In addition, since optical communication equipment is used in various environments, reliability with respect to environmental changes such as temperature is most important as the characteristics of optical devices. Therefore, the optical adhesive used for manufacturing the optical device is required to have heat resistance as well as transparency and adhesiveness.
[0004]
Until now, various materials such as epoxy, acrylic and silicon have been used as optical adhesives. For example, in JP-A-6-73358 and JP-A-6-73359, an adhesive having the same refractive index as quartz glass and capable of precise bonding is proposed by using a fluorine-containing epoxy compound. Yes. As described above, many conventional optical adhesives emphasize refractive index matching and precision bonding, and none prioritize heat resistance. When these adhesives are used, they are used during the optical device manufacturing process or at high temperatures. During the environmental test, there is a problem that the transmission loss of the optical signal is reduced due to foaming or peeling of the adhesive layer.
[0005]
As a method for protecting the characteristics of an optical waveguide type optical component under high temperature and high humidity for a long period of time, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-27946 discloses that an optical waveguide substrate and an optical fiber are bonded to each other with an SiO 2 film on the surface of the adhesive. A method of coating has been proposed. Although this method is highly effective as a method for protecting the adhesive layer, it requires a step of forming a SiO 2 film after bonding, which reduces productivity, so that the adhesive itself has heat resistance. Is strongly desired.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-140348 proposes a method in which at least one contact surface of an optical waveguide element or optical fiber is subjected to silane coupling treatment and then bonded and fixed. However, this method also requires a silane coupling treatment step, and the productivity is lowered. Therefore, it is desired that the adhesive itself has heat resistance.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it has heretofore been difficult to produce an optical component that is optically transparent and does not have an optical adhesive excellent in adhesiveness and heat resistance, and has high reliability.
[0008]
An object of the present invention is to provide an optical adhesive excellent in transparency, adhesiveness and heat resistance necessary for producing a highly reliable optical component, and a highly reliable optical component using this adhesive. There is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, 15 to 95 parts by weight of a (meth) acrylic acid ester having an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 22 carbon atoms in the ester portion, and an alkylene oxide group represented by Chemical Formula 2 [General Formula (I)] 5 to 80 parts by weight of a monomer, and 0 to 85 parts by weight of a vinyl monomer having a boiling point of 180 ° C. or higher that can be copolymerized with these monomers so that the total amount is 100 parts by weight. The present invention relates to an optical adhesive obtained by blending a polymer with a polymerization initiator and an optical component using the same.
[Chemical 2]
R 1 —O— (R 2 O) n —R 3 (I)
[In the general formula (I), R 1 and R 3 are each independently an acryloyl group or a methacryloyl group, R 2 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and n is an integer of 9 to 50. is there〕.
[0010]
In the present invention, the polymerization initiator is preferably an optical adhesive that is a photopolymerization initiator. Moreover, in this invention, it is preferable that it is an optical adhesive agent containing an organosilane compound and a hydroxyl-containing vinyl compound.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Since the optical adhesive of the present invention contains (meth) acrylic acid ester having an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 22 carbon atoms in the ester portion, the ester portion has a linear or branched hydrocarbon. Compared to the case where a (meth) acrylic acid ester having a group is used, the heat resistance is excellent.
[0012]
Among the (meth) acrylic acid esters having an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 22 carbon atoms in the ester portion, cyclohexyl (meth) acrylate, cyclodecyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate , Norbornyl (meth) acrylate, norbornylmethyl (meth) acrylate, dicyclopentadienyl (meth) acrylate, dicyclopentadienyloxyethyl (meth) acrylate, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] Deca-8-yl (meth) acrylate etc. are mentioned, These are preferably used alone or in combination of two or more.
[0013]
Among the (meth) acrylic acid esters having an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 22 carbon atoms in the ester portion, polyfunctional ones of cycloaliphatic polyhydric alcohols such as cyclohexanediol and cyclohexanedimethanol (meta ) Acrylic acid esters are used, and these are used alone or in combination of two or more.
[0014]
The usage-amount of the (meth) acrylic acid ester which has a C5-C22 alicyclic hydrocarbon group in an ester part is 15-95 weight part with respect to 100 weight part of all the polymerizable monomers. When the amount is less than 15 parts by weight, the heat resistance is lowered, and foaming of the adhesive layer and misalignment of the adherend are likely to occur. If it exceeds 95 parts by weight, the cured adhesive layer becomes brittle, and the adhesive layer is liable to crack and peel.
[0015]
Since the optical adhesive of the present invention uses a monomer containing an alkylene oxide group represented by Chemical Formula 3 [General Formula (I)], the cured adhesive layer has an appropriate flexibility. For this reason, the adhesive layer is not cracked or peeled off due to environmental changes such as temperature changes.
[Chemical 3]
R 1 —O— (R 2 O) n —R 3 (I)
[In the general formula (I), R 1 and R 3 are each independently an acryloyl group or a methacryloyl group, R 2 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and n is an integer of 9 to 50. is there〕.
[0016]
In the monomer having an alkylene oxide group represented by the general formula (I), n is an integer of 9 to 50, preferably an integer of 9 to 20. When n is 8 or less, the flexibility of the adhesive layer after curing becomes low, and when n exceeds 50, the transparency and heat resistance are lowered.
[0017]
Examples of the monomer having an alkylene oxide group represented by the general formula (I) include nonaethylene glycol di (meth) acrylate, decaethylene glycol di (meth) acrylate, dodecaethylene glycol di (meth) acrylate, and tetradecaethylene. Glycol di (meth) acrylate, octadecaethylene glycol di (meth) acrylate, nonapropylene glycol di (meth) acrylate, decapropylene glycol di (meth) acrylate, dodecapropylene glycol di (meth) acrylate, tetradecapropylene glycol di ( (Meth) acrylate, octadecapropylene glycol di (meth) acrylate, etc. are mentioned, These are used individually or in combination of 2 or more types.
[0018]
The usage-amount of the monomer which has an alkylene oxide group represented by general formula (I) is 5-80 weight part with respect to 100 weight part of all the monomers, Preferably it is 10-40 weight part. If the amount is less than 5 parts by weight, the cured adhesive layer becomes brittle, and the adhesive layer is liable to crack or peel off. If the amount exceeds 80 parts by weight, the heat resistance decreases.
[0019]
In the optical adhesive of the present invention, other copolymerizable monomers can be added for the purpose of adjusting viscosity, improving adhesiveness, adjusting refractive index, and the like. When a monomer having a boiling point of less than 180 ° C. is used, the unreacted monomer component volatilizes under a high temperature environment such as a high temperature process when manufacturing an optical component. As a result, the adhesive layer is foamed or peeled off, and the transmission loss of the optical signal passing through the adhesive layer is reduced. Therefore, the monomer component used in the optical adhesive of the present invention has a boiling point of 180 ° C. or higher.
[0020]
In the present invention, specific examples of the monofunctional monomer among the vinyl monomers having a boiling point of 180 ° C. or higher that can be copolymerized with the above monomers include n-hexyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl. (Meth) acrylic acid esters such as (meth) acrylate, aromatic vinyl compounds such as tert-butylstyrene, maleimides such as phenylmaleimide and cyclohexylmaleimide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) Hydroxyl group-containing vinyl compounds such as acrylate and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, alkoxysilyl group-containing vinyl compounds such as vinyltriethoxysilane and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, (meth) acrylic acid, maleic acid, and succinic acid Such as unsaturated carboxylic acids And the like, which are used in combination with at least one, or two or.
[0021]
In the present invention, specific examples of the polyfunctional monomer among the vinyl monomers having a boiling point of 180 ° C. or higher that can be copolymerized with the above monomer include 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, (Meth) acrylic acid esters of polyhydric alcohols such as methylolpropane and pentaerythritol, addition reaction products of polyisocyanate compounds such as 1,6-hexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and hydroxyl group-containing vinyl compounds, Examples include bisphenol compound derivatives such as 2-bis ((meth) acryloxyethoxyphenyl) propane, and these are used alone or in combination of two or more.
[0022]
The amount of vinyl monomer having a boiling point of 180 ° C. or higher that can be copolymerized with the above monomer is 0 to 85 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of all monomers. It is. When the amount of the vinyl monomer used exceeds 85 parts by weight, the heat resistance and the flexibility of the adhesive layer are insufficient, and the adhesive layer is likely to foam, crack, peel, and be displaced.
[0023]
As the polymerization initiator used in the optical adhesive of the present invention, those generally used for polymerization of vinyl monomers can be used. The polymerization initiators are roughly classified into radical polymerization initiators, cationic polymerization initiators and anionic polymerization initiators. As polymerization initiators used for optical adhesives, radical polymerization initiators are preferable from the viewpoint of curing speed. .
[0024]
Examples of the radical polymerization initiator include: (a) peroxides such as benzoyl peroxide and cumene hydroperoxide; thermal polymerization initiators such as azo compounds such as azobisisobutyronitrile; and (b) benzoin methyl ether. Photopolymerization initiators such as aromatic ketones such as benzoin ether, benzophenone, and thioxanthone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, and hydroxycyclohexyl phenyl ketone. Among these polymerization initiators, it is more preferable to use a photopolymerization initiator because the curing speed is high and normal temperature curing is possible. Two or more of these polymerization initiators may be used in combination, and a co-catalyst and a sensitizer may be added to improve the curing rate.
[0025]
The polymerization initiator is preferably used in the range of 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total monomers, and in consideration of the curing time and the heat resistance of the resulting cured product, 0.1 to It is more preferable to use 5 parts by weight. If it is less than 0.01 part by weight, curing tends to be insufficient and the adhesive layer tends to be foamed at a high temperature, and if it exceeds 10 parts by weight, the performance such as adhesion and heat resistance tends to decrease. .
[0026]
It is preferable to add an organosilane compound to the optical adhesive in order to obtain an effect of improving the adhesion to optical materials such as quartz and glass. Specific examples of the organic silane compound include, in addition to the alkoxysilyl group-containing vinyl compound, epoxy silane such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, phenyl Examples include trimethoxysilane.
[0027]
It is preferable to add a hydroxyl group-containing vinyl compound to the optical adhesive in order to obtain the effect of improving the wettability with respect to optical materials such as quartz and glass. By improving the wettability with respect to the adherend, it becomes easier for the adhesive to enter the narrow gap, and the adhesion is improved. Specific examples of the hydroxyl group-containing vinyl compound include the aforementioned 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, and the like. .
[0028]
The optical adhesive in the present invention is for the purpose of reducing polymerization shrinkage, for example, (meth) acrylate modification such as polymerization reactive oligomer, epoxy (meth) acrylate resin, urethane (meth) acrylate resin, butadiene (meth) acrylate resin, etc. It may contain a resin, an inorganic filler, or the like. In addition, the optical adhesive in the present invention may contain an antioxidant such as phosphite, phenol or thioether, an antistatic agent or the like from the viewpoints of prevention of deterioration and thermal stability.
[0029]
The optical component in the present invention is made using the above optical adhesive. Since the optical adhesive is excellent in heat resistance, there is no foaming, peeling, or cracking of the adhesive layer after curing due to a high-temperature process during optical component production or a temperature change during use of the optical component. Therefore, the optical component of the present invention has little fluctuation in loss due to environmental changes and is excellent in environmental reliability. Moreover, since the optical adhesive is excellent in transparency, the loss of light is not increased even in an optical component having an adhesive layer in the middle of the optical path.
[0030]
Examples of the form of the optical component in the present invention include optical waveguide type optical components, optical fiber type optical components, laminated structures such as optical filters, composite lenses, optical sheets, and combinations thereof. In particular, in the case of an optical waveguide type optical component formed by combining an optical semiconductor element such as a light receiving element or a light emitting element or other optical elements, a high temperature process such as fixing of the semiconductor element or wiring is required at the time of manufacture. By using an optical adhesive, it is possible to suppress fluctuations in loss during manufacturing.
[0031]
Specific examples of the optical waveguide type optical component include an opto-electric hybrid multichip module such as an optical switch, an optical modulator, an optical coupler, an optical amplifier, an optical deflector, and an optical transceiver module.
[0032]
Examples of the method of using the optical adhesive in the optical component include bonding the optical elements together, fixing the optical filter inserted in the optical path, and covering the optical elements. It is also suitable for use in a form in which light does not pass through the adhesive layer, such as fixing an optical element to a connector, a substrate or the like. Here, the optical element includes not only an optical fiber, an optical waveguide, an optical filter, a lens, a mirror, and a prism, but also a light emitting / receiving element such as a laser diode and a photodiode, an optical switching element, and an optical modulation element.
[0033]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0034]
Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5
A groove is cut at the branch point of the Y-branch optical waveguide, and an optical filter is inserted. An optical adhesive having the composition shown in Table 1 was poured into the groove, and ultraviolet rays (10 mW / cm 2 ) were irradiated for 1 minute for adhesion. FIG. 1 is a schematic view of a planar waveguide 1 after an optical filter 2 is inserted and bonded with an
Heat resistance test: The optical waveguide was left on a hot plate at 250 ° C. for 10 seconds.
High temperature and high humidity test: The optical waveguide was left in a high temperature and high humidity atmosphere of 85 ° C. and 95% RH for 5000 hours.
Heat cycle test: The optical waveguide was allowed to stand at 70 ° C. for 30 minutes, then cooled to −40 ° C., allowed to stand for 30 minutes, and then heated to 70 ° C. again. This cycle was repeated 500 times.
Measurement of transmission loss: An optical fiber was coupled to an optical waveguide, a laser beam having a wavelength of 1.3 μm was allowed to pass through, and the intensity of incident light and outgoing light at this time was measured to determine the transmission loss (unit: dB). .
[0035]
[Table 1]
TCDMA: Tricyclo [5.2.1.02,6] dec-8-yl (meth) acrylate (Product name: FA-513M, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
BuA: butyl acrylate (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
14EGDM: Polyethylene glycol # 600 dimethacrylate (Product name: NK ester 14G, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
1EGDM: ethylene glycol dimethacrylate (product name: NK ester 1G, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
HDM: 1,6-hexanediol dimethacrylate (Product name: NK Ester HD, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
HEMA: 2-hydroxyethyl methacrylate (manufactured by Asahi Kasei Kogyo)
MPTMS: γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (product name: SZ6030, manufactured by Toray Dow Corning Silicone)
Irgacure 651: 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (Product name: Irgacure 651, manufactured by Ciba Geigy)
Represents. All units in Table 1 are parts by weight.
[0036]
[Table 2]
【The invention's effect】
The optical adhesive in the present invention is useful as an optical adhesive for optical components used in various optical devices because it is excellent in transparency, adhesiveness, and heat resistance. In addition, optical components using this optical adhesive exhibit excellent environmental reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an optical waveguide after an optical filter is inserted and bonded.
1: Planar waveguide 2: Optical filter 3: Optical adhesive
Claims (6)
【化１】
Ｒ1-Ｏ-（Ｒ2Ｏ）n−Ｒ3 （Ｉ）
〔ただし、一般式（Ｉ）において、Ｒ1及びＲ3はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基であり、Ｒ2は炭素数１〜５であるアルキレン基であり、ｎは９〜５０の整数である〕。Monomer having an alkylene oxide group represented by 15 to 95 parts by weight of a (meth) acrylic acid ester having an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 22 carbon atoms in the ester moiety, and Chemical Formula 1 [General Formula (I)] 5 to 80 parts by weight, a polymerizable monomer obtained by blending 0 to 85 parts by weight of a vinyl monomer copolymerizable with these and having a boiling point of 180 ° C. or higher so that the whole becomes 100 parts by weight ( however, , the boiling point is not included in the vinyl monomer of less than 180 ° C.), optical adhesive obtained by blending a polymerization initiator 0.01 to 10 parts by weight relative to the polymerizable monomer 100 parts by weight.
[Chemical 1]
R 1 —O— (R 2 O) n —R 3 (I)
[In the general formula (I), R 1 and R 3 are each independently an acryloyl group or a methacryloyl group, R 2 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and n is an integer of 9 to 50. is there〕.
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