JPH0341158A - 架橋シロキサンコポリマー含有製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−１−の利用分野］ 本発明は製品を組み込む特定の架橋シロキサンポリマー
に関する。史に詳細には、本発明は電子および光デバイ
スを組み込む、対人材料および／または屈折率整合材料
としての、特定の架橋シロキサンポリマーに関する。

［従来の抜術コ ポリマー被覆またはポリマ一部分を０°する様々な製品
が製造されている。このような被覆は、腐食または摩耗
から表面を保護するため、製品の強度を高めるため、ま
たは、人気中の成分類の作用から製品の様々な部品（例
えば、電子回路）を保護するためなどのような保護「１
的およびその他の様々な目的に使用することができる。

光学技術の分野では、独特な光学特性および物性をｆｆ
する様々なポリマー材料が求められている。

特に、対人材料として甲ましい特外を全て有し、史に、
低伝達損失特ｖトおよび特定の屈折中などのような望ま
しい光′？特Ｐ１：をｆｌする対人材料が求められてい
る。

光波技術における特に重要な商業的問題は、光ファイバ
と、（１）他の光ファイバ、（２）光導波路。

（３）光桧山本、（４）光源、（５）光′？レンズなど
との間のような、光学構成部品間の接続用の屈折率整合
材料としての１Ｔ７１分子材料の使用である。屈折率の
整合には・股肉に、光ファイバのコアの屈折中に近い屈
折中を有する高分子材料が必要である。

屈折率の不連続による反射損失を避けるために、これら
光学構成部品類の界面で屈折率整合材料を使用する必要
がある。更に、安価であり、安定で、しかも非毒性の材
料を簡単に製造でき、しかも、湿気、腐食性ガスなどの
ような大気中および環境中の汀害な作用から電子構成部
品およびオプトエレクトロニクス構成部品を保；値する
のに必要な材料特性を有することが望ましい。保護する
ことが必要なオプトエレクトロニクス構成部品の特別な
具体例は、光通信で使用される株々なＰＩＮ光検出泰の
ような光検出本である。特に甲ましいものは対人材料で
あり、これは−つの光学構成部品またはデバイスと別の
部品またはデバイス（例えば光ファイバとＰＩＮ光検出
本）の屈折率を整合させるのにもｈ″用である。

シリコン樹脂は、その優れた熱安定性、誘電性￥Ｌ１化
学的安定社、低毒１／Ｌおよび耐人気劣化性により、多
くの用途に使用されている。シリコンの化″゛？的性質
および生産技術に関する優れた概要説明は、ウオルター
・ノル（Ｗａｉｔｅｒ　Ｎｏ１ｌ）の“シリコン類の化
学的性質および生産技術（ｃｈｅｍｌｓｔｒｙ　ａｎｄ
　丁ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　５ｉｌｉｃｏｎｓ）”
　（アカデミツクプレス出版から１９６８年に発行）に
開示されている。シリコン樹脂は、電子工業分野におけ
る封人材および塗料、シーラントおよびグリース、医療
用移植物のような様々な用途および特定のタイプの接触
感応式デイスプレー用の媒体として使用されている。特
に、エラストマーの形のシリコン樹ａｈは、集積釧路（
ＩＣ）構成部品またはデバイスの封入に使用した場合、
強靭な耐久性をりえることが発見された。このようなシ
リコン樹脂は微細接続用の保護を形成するのに１・分に
堅固であり、一方、通常の動作温度サイクル中に膨張お
よび収縮できるほど１分に柔軟である。ＩＣチップ保護
用のシリコンエラスト７−の使用に関する特にｆｒ用な
検品・ｌ論文は、シー・ビー・ワ／グ（ｃ，Ｐ、Ｗｏｎ
ｇ）により発行された“マテリアル　リサーチ　シンポ
ジウム議市録”第１Ｏ８巻、１７５〜ｌ　８７１１（１
９８８年）の論文に含まれている。

［発明が解決しようとする課題］ 米国特許第４６６５１４８号明細書およびその分割の米
国特許１４７１９２７４弓明細ｄには、ビニル側基を有
する第１のシリコンポリマーを水素化物側基を有する第
２のシリコンポリマーと反応させることによりシリコン
ゲルを生成する方法が開示されている。ビニル京は、白
金触媒の作７に下で水素化物と反応し、ポリマーは架橋
し、所望のゲルが生成される。

透明で、光′？技術の様々な用途に適した、オルガノポ
リシロキサンポリマー組成物を含むポリマー組成物に関
する論文は様々な文献に開示されている。米国特許第４
５６０７１１号明細、ｑは６挿のオルガノポリシロキサ
ン組成物を開示している。

米国特許第３９９８１８９号明！Ｉｔ　＃および米Ｎ特
詐第４１１４９９３号明細ｔ’Ｆは、光学用途、特に、
コンタクトレンズおよび眼内し／ズに適した台秤のシリ
コンポリマーを開示している。また、米田特許第３９９
６１８７弓明細−７はソフトコンタクトレンズの製造に
使用される、やすりかけされたポリシロキサンを開示し
ている。

ビニル末端ジメチルジフェニルシロキサンコポリマーは
、米国のペンシルバニア州、ブリストール市、パルトラ
ムロードに所作の、ヒユーズ・アメリカン（ｎｉｌｓ　
Ａｍｅｒｉｃａｎ）社のベトラＪレカ　システムズ　シ
ラン　アンド　シリコンから市販されており、“シリコ
ン化合物−目録およびレビュー”と題するカタログの２
８Ｉｎに記載されている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ＩＭｔ類以１−、の特定の１１金触媒のｎ在
ドで、ビニル末端ジメチルジフェニルシロキサンコポリ
マーを特定の３宜能または４′α能ｔトシランと架橋す
ることにより製造される架橋ンロキサンコポリマーを含
有する製品を提供する。この製品は一般的に、光ファイ
バまたは光導波路と、ポリ７−の屈折率を光ファイバの
コアの屈折率と整合するように調整された組成物を含む
。架橋シロキサンコポリマーの屈折率はフェニル）＆の
含量を変更することにより変えることができる。好まし
いフェニル基含気は１０〜２０モル％（残りはメチル基
）である。この組成によれば、デバイス用途に最も有用
な架橋シロキサンコポリマーの屈折率が得られる。更に
、架橋シロキサンコポリマーは表面保護材として優れた
特許を有する。

本発明を実施するのに重要なことは、高い光学的品質を
有する架橋ポリマーを生成するために、特定の架橋剤お
よび白金触媒を使用することである。特に好ましい架橋
剤は、フェニルトリス（ジメチルシロキシ）シランおよ
び１．３−ジフェニ”　　Ｉｆ　　１１　３＝　３−テ
トラキス（ジメチルシロキシ）ジシロキサンまたはこれ
らの２ＦＩｉ類のシランの混合物からなるＪｊＴから選
択される。奸ましい触媒は、塩化白金酸と環状ビニルメ
チルシロキサンの複合体である。前記の２種類の架橋剤
は、ビニル末端シロキサンコポリマーと極めて混和ｖ１
であり、明澄で均質で、散乱中心がなく、シかも、優れ
た光学特性を打する架橋ポリマー材料を生成するので好
ましい。同様に、前記の触媒は、極めて混和性であり、
（相応なゲル化時間を生じるために）高反応性ではない
ので好ましい。触媒および架橋剤の両方とも沸点が高い
ので、架橋剤および触媒を除去することなく脱気するこ
とができる。

代表的な構造物は、２本以上のファイバ間の接続、ファ
イバと光導波路間の接続、光ファイバと光検出器（例え
ば、ＰＩＮ検出器）間の接続を含むデバイスおよび光フ
ァイバと光源（例えば、レーザまたは発光ダイオード）
間の接続を含むデバイスなどである。

［実施例コ 以ド、図面を参！！６しながら本発明を更に詳細に説明
する。

ビニル末端ジメチルジフェニルシロキサンコポリマーは
特定の触媒の存在ｆで特定の３官能または４官能性シラ
ンと架橋させると、優れた光学的品質と優れた封入特性
（例えば、支足で、使用環境に対して保護できる特ヤヒ
）を汀ｒる架橋シロキサンポリマー材料が生成され、こ
のポリマーの屈折率は光通イ５システムおよび光デバイ
スにおいて反射損失を最小にするのに挿めて有用な架橋
ポリマーを形成するようなものであることが発見された
。本発明はこの発見に基づき）２成された。架橋ポリマ
ーの製造用出発材料は次式で示される、ビニル基を末端
に有するシロキサンコポリマーである。

（式中、Ｒ１およびＲ２は同・であっても、または異な
っていてもよく、メチルまたはフェニル）：（から選択
され、フェニルＪ＾を１０〜２０モル％含有し、残りは
メチルＪ、（である。）ビニル木端非架橋コポリマーの
分子量は極めて広い範囲、例えば、約１０００〜２５０
０００（ｎ＝１０〜２７５０）にわたって変化する。し
かし、８０００〜２５０００　（ｎ　＝　８０〜２７５
　）の範囲内の分子量は優れた機械特Ｖトおよび優れた
１（大竹Ｖ［を与える。例えば、フェニル八とメグ・ル
Ｊ、（の所望の組成を打するコポリマーまたはターポリ
マーを得るために、ジメチルシロキサン、ジフェニルシ
ロキサンわよびメチルフェニルシロキサンからシリコン
エラストマーを製造できる。−膜内に、合成を容易にし
、便利で、しかも、コストを下げる場合、下記の構造を
４−１″するジメチルジフェニルシロキサンコポリマー
を得るために、正に、ジメチルシロキサンとジフェニル
シロキサンが使用される。

（式中、ｙは０．１〜０．２の範囲内である。）ｙの好
ましい範［用は０．１３〜０．１７であり、最も打まし
くは、ｙ＝０．１５±０．０１である。

このような組成ならば、代表的な光ファイバのコアの１
１（折率に近い屈折率が得られる。ここで、前記式にお
けるφはフェニル茫を示す。ジメチルシロキサンモノ７
−およびジフェニルシロキサンモノマーと同様にメチル
フェニルシロキサンモノマーも非架橋コポリマーの製造
に使用できることが認められるとしても、便′ｌ″ｃ的
に、非架橋コポリマーはしばしばビニル末端ジメチルジ
フェニルシロキサンコポリマーとして同定される。また
、非架橋シロキサンコポリマーの同−ＰＬは、コポリマ
ー中にイを在するフェニル基のモル％によって后される
。

本発明の重要な側面は、本発明の架橋ポリマーの製造に
使用された架橋剤の同一・性である。様々な３官能性お
よび４官能性シランを含む各種の架橋剤が本発明の実施
においてｆｒ用である。優れた機械特性と、更に、極め
て優れた封入特性ををし、しかも、優れた光′？特性を
示す架橋ポリマー材料は２秤珀の特別な架橋剤により得
られることが発見された。これらの２秤類の架橋剤は、
フェニルトリス（′、；メチルンロキ７）ンランと１．
　３−ジフェニル−１，１，３，３−テトラキス（ジメ
チルシロキシ）ジンロキサンである。これらの２種角の
架橋剤の混合物も好ましい。本発明を実施するのに、台
秤の白金触媒を使用できる。１つの特別な触媒、すなわ
ち、白金−シクロビニルメチルンロキサン複合体により
優れた結果が得られる。

この触媒は出発物質と混和外であり、反応性が然（“１
１高くなく（相応なゲル化時間を有する）、そして、低
光損失と優れた光学的品質を有する架橋ポリマーを生成
する。一般的に、架橋手順は次のように行われる。触媒
をビニル末端ジメチルジフェニルシロキサンと混合し、
そして脱気する。この混合物に架橋剤を添加し、混合し
、そして再び脱気する。この混合物をデバイスに塗布し
、この混合物を室温で１〜Ｌｏ１１．）間数１ｎするか
、または、短時間加熱（約１００−１５０℃）すること
により硬化させる。　・胴面い温度も使用できるが、般
的に、何の利点も得られない。極めて高い温度（約２５
０〜３００℃）はポリマーを分解するので、避けるべき
である。混合物の組成は架橋ポリマーの機械性ＰＩおよ
び混合物のゲル化時間を決定する１に要な可変要因であ
る。架橋剤とビニル末端シロキサンの混合物の組成は架
橋剤の水素化物ノ、（（Ｓｉ−Ｈ）＾）の数対ビニル大
端シロキサン出発物質のビニルＪ＆の数の比率（水素化
物／ビニル比）に１１１７き換えて示される。この比率
は極めて広い範四にわたって変化することができるが、
最良の結果はＯ，１〜６の範囲内の比率で得られる。０
゜１未満の場合、架橋ポリマーは極めてゲル様（低モジ
ュラス）の外観を留め、また、６よりも大きい場合、架
橋ポリマーは極めて脆くなる。ゲルタイプの生成物の場
合、０．２〜０．８の範囲内の比率が好ましい。固体の
架橋ポリマー生成物の場合、０．８〜２の範■内の比率
が奸ましい。最も好ましい比率は０．８〜１．２の範囲
内である。

更に、これら水素化物／ビニルの比；ドは極めて好都合
ムゲル化ｎ！ｆ間（約１〜１０特問）と優れた機械性ｖ
１三および九′？牛、ｉ性をもたらす。触媒濃度はル化
白金酸−シクロビニルメチルンロキサン複合体の重ｆｄ
をシλ早にして、約５０〜ｉｏ００ｐｐｍの範囲内で変
化した。この複合体は白金含量が約２゜０％であり、従
って、白金に換算して、好ましい白金の濃度範囲は１〜
２０ｐｐ−である。

第１図は、フェニルノ、（のパーセントの関数として、
ビニルジメチル末端ジメーＩ−ルジフェニルシロキサン
の屈折率に関するデータを示すグラフ図である。フェニ
ル基の３瞼を汀意深く調整することにより、架橋ポリマ
ーの屈折率をファイバコアの屈折率（一般的に、２５°
Ｃで、約ｎＤ＝１．４８３）に整合させることができる
。この値は約１５モル％のフェニル話合１Ａに相当する
。

本発明を多数のデバイスを組み込む架橋シロキサンにつ
いて説明することにより例証する。第２閏は完接出奉２
２（通常はＰＩＮ光検出器）に結合された光ファイバ２
１をｆｌする光学副相立体２０を示す。光ファイバ２１
はシリコン基板２４のＶ溝２３中に配設され、光ファイ
バと完接出番２５との間の＋ｍは架橋シロキサンで理め
尽くされてちり、ファイバと検出不との光学的整合を形
成（反射を最小にする）シ、構遺物に、またファイバと
検出木用の封人材としての機械的支持をＦｊ、える。

第３図はＶｉ５Ｓ３２と光ファイバ３３を汀ケるシリコ
ンパ板３１を特徴とするシリコン】λ板Ｌ　Ｅ　ｌ）パ
ッケージ３０を示す。ＬＥＤ３４はレンズ３５を通して
光を放射し、そして、この光はミラー３６で反射され、
ファイバ３３に入る。ＬＥＤ３４、レンズ３５、ミラー
３６および光ファイバ３３の端部を収容する空間３７の
全体は架橋ポリマーで埋め尽くされ、レンズからファイ
バまでの光パ？的整合を形成し、機械的安定性と各種構
成部品の封入を形成する。

第４図は、送信部１’１７＋と受信部品の両方を有する
光通信端太パッケージの斜視図である。パッケージはシ
リコン基板４１上に配設され、そして、ＶｉＩ弯４３内
に配列され、４波路部分４４に接続された光ファイバ４
２が図、ｉ′、されている。また、導波路のエネルギー
出力端をＰＩＮ受光素ｆ’４６に接続するカプラ４５も
図、ｊ；されている。ファイバ４２と４波路４４の間の
゛奈問４７は、導波路とＰＩＮ受光素子４６の間の空間
４８と同様に、架橋シロキサンポリマーで理め尽くされ
ている。このパノう−ジはまた、Ｖｉ＋■５０内に配列
され、光４波路４４に接続されたレーザ光源４９を特徴
とする。

レーザ光源４９と導波路４４の間のカップリング５１も
本発明により架橋ポリマー材料で埋め尽くされている。

レーザからの出力は導波路カブラ４５を介して、ＰＩＮ
受光素子を特徴とするＰＩＮ出力モニタ５３につなげら
れる。ここでまた、導波路５３と受光素子５４の間のカ
ップリング５２も架橋シロキサンで埋め尽くされており
、光反射を軽減または除太する。更に、レーザドライバ
５５のような電ｒ構成部品、受信電ｒ部品５６および受
光素子４６．５４のような光学横１戊部品は架橋シロキ
サンポリマーで封入され、機械的安定ＰＩおよび人気中
の不純物からの保護をＩＪえる。

［発明の効果］ 以１・、説明したように、本発明によれば、ビニル大端
ジメチルジフェニルシロキサンコポリマーを特定の触媒
の１７７Ｅドで特定の３宜能または４官能ｔ’ｌンラン
と架橋させると、優れた光学的品質と優れた封入１、）
性（例えば、安定で、使用環境に対して保；曽てきる特
＋／１三）を＜Ｔｒる架橋シロ＋サンポリマー材料が失
敗され、このポリマーの１−ｔＪ折率は光通伝システム
および光デバイスにおいて反射損失を最小にするのに挿
めてイ１用な架橋ポリマーとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフェニル双含量の関数として、ビニル末端ジメ
チルジフェニルシロキサンコポリマーの屈折申の増加デ
ータをグラフの形で示した特性図である。 第２図はファイバと検出冶の間で架橋シロキサンコポリ
マーの使用を特徴とする、完接出本に接続された光フｙ
（バを組み込んだテ゛バイスの分解斜視図である。 第３図は架橋シロキサンコポリマーの使用を特徴とする
、光ファイバに接続されたＬ　Ｅ　Ｉ）デバイスの部分
透視斜視図である。 第４図は架橋シロキサンコポリマーによる様々な光接続
を特徴とする、 レーザ双方向光通信シス テム用の端太パッケージの概変斜視閏である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）架橋シロキサンコポリマー含有製品であって、前
   記架橋シロキサンコポリマーは白金触媒の存在ドで非架
   橋シロキサンコポリマーを架橋剤で架橋させることによ
   り得られた生成物であり、非架橋シロキサンコポリマー
   は次式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１およびＲ＿２はメチルまたはフェニル基
   であり、同一であっても、あるいは、異なっていてもよ
   く、フェニル基の含量は１０〜２０モル％の範囲内で変
   化する）で示され； 前記架橋剤は１，３−ジフェニル−１，１，３，３−テ
   トラキス（ジメチルシロキシ）ジシロキサンであり； 前記製品は架橋シロキサンコポリマーと接触する少なく
   とも１個の光学構成部品を有し；そして、非架橋シロキ
   サンコポリマー中のフェニル基のモル％は、光学構成部
   品からの光反射を最小にするために光学構成部品に対し
   て架橋シロキサンコポリマーを整合するように調整され
   る； ことを特徴とする架橋シロキサンコポリマー含有製品。 （２）光学構成部品は光ファイバである請求項１の製品
   。 （３）光学構成部品は光導波路である請求項１の製品。 （４）光学構成部品はレーザである請求項１の製品。 （５）光学構成部品は発光ダイオードである請求項１の
   製品。 （６）光学構成部品は受光素子である請求項１の製品。 （７）架橋剤からの水素化物対非架橋シロキサンコポリ
   マー中のビニル基の比率は０．１〜６の間で変化する請
   求項１の製品。 （８）白金触媒は塩化白金酸−シクロビニルメチルシロ
   キサン複合体からなる請求項１の製品。 （９）白金触媒の濃度は、白金のｗｔ％に換算して、１
   〜２０ｐｐｍである請求項８の製品。 （１０）非架橋シロキサンコポリマーはビニル末端ジメ
   チルジフェニルシロキサンコポリマーである請求項１の
   製品。 （１１）架橋シロキサンコポリマー含有デバイスであっ
   て、前記架橋シロキサンコポリマーは、 （ａ）フェニル基を１０〜２０モル％含有するビニル末
   端ジメチルジフェニルシロキサンと白金触媒を混合する
   ことにより触媒−非架橋コポリマー混合物を生成し； （ｂ）触媒−非架橋コポリマー混合物を脱気し；（ｃ）
   触媒−非架橋コポリマー混合物を架橋剤と混合すること
   により触媒−コポリマー架橋混合物を生成し； （ｄ）触媒−コポリマー架橋混合物を脱気する；工程か
   らなる方法により製造されることからなるデバイスの製
   造方法において、 （ｅ）架橋剤は１，３−ジフェニル−１，１，３，３−
   テトラキス（ジメチルシロキシ）ジシロキサンからなり
   、架橋剤中の水素化物基対ビニル末端ジメチルジフェニ
   ルシロキサン中のビニル基の比率は０．１〜６の範囲内
   である； ことを特徴とするデバイスの製造方法。 （１２）水素化物対ビニル基の比率は０．２〜０．６の
   範囲内である請求項１１の製造方法。 （１３）水素化物対ビニル基の比率は０．８〜２の範囲
   内である請求項１１の製造方法。（１４）水素化物対ビ
   ニル基の比率は０．８〜１．２の範囲内である請求項１
   １の製造方法。 （１５）白金触媒は塩化白金酸−シクロビニルメチルシ
   ロキサン複合体である請求項１１の製造方法。 （１６）触媒−コポリマー架橋混合物中の白金触媒の濃
   度は、白金の重量に換算して、１〜２０ｐｐｍの範囲内
   である請求項１５の製造方法。 （１７）触媒−コポリマー架橋混合物を室温以上に加熱
   し、架橋シロキサンコポリマーを生成する請求項１１の
   製造方法。