KR100894318B1

KR100894318B1 - 열경화형 광학용 접착제와 이 접착제가 적용된 광아이솔레이터 소자 및 광 아이솔레이터

Info

Publication number: KR100894318B1
Application number: KR1020057000591A
Authority: KR
Inventors: 고히나타시게루; 시가다이키
Original assignee: 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2009-04-24
Also published as: JP2004099863A; WO2004009722A1; US20050249446A1; US7162110B2; KR20050025353A; CN1305991C; EP1524307A1; CN1639295A; EP1524307B1; JP4300790B2; EP1524307A4

Abstract

내열내습성이 우수하고 더군다나 투명도가 높은 본 발명에 관한 열경화형 광학용 접착제는, 주제와 경화제를 주성분으로 하는 혼합형 접착제로서, 접착제로서 기능하는 막두께 조건하에 있어서의 열경화 후의 가시광의 투과율이 90%이상인 것을 특징으로 한다. 또, 상기 주제는, 에폭시기 이외의 활성기 부분의 일부 또는 전부가 금속비누에 의해 불활성화 되고 또한 적어도 하나의 에폭시기에 실란커플링제가 결합된 실란변성 에폭시수지에 의해 구성되고, 상기 경화제는, 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

열경화형 광학용 접착제, 광 아이솔레이터 소자, 광 아이솔레이터

Description

열경화형 광학용 접착제와 이 접착제가 적용된 광 아이솔레이터 소자 및 광 아이솔레이터{THERMOSETTING ADHESIVE FOR OPTICAL USE, OPTICAL ISOLATOR ELEMENT MADE WITH THE ADHESIVE, AND OPTICAL ISOLATOR}

본 발명은, 에폭시수지 등의 주제와 아민계 화합물 등의 경화제를 주성분으로 하는 혼합형의 열경화형 광학용 접착제에 관한 것으로, 특히, 내열내습성이 우수하고 또한 투명도가 높은 열경화형 광학용 접착제와 이 접착제가 적용된 광 아이솔레이터 소자 및 광 아이솔레이터에 관한 것이다.

광통신 등에 있어서 반도체 레이저에서 사출한 빛 중, 광파이버 등에 의해 반사된 빛은 다시 반도체 레이저에 되돌아 오지만, 이 반사 복귀 광은, 반도체 레이저의 모드 호핑을 초래하고, 레이저 발진광을 불안정하게 하는 잡음의 큰 발생 원인이 된다. 그 때문에, 이러한 반사 복귀 광을 억제하기 위해서, 패러데이 효과를 이용한 광 아이솔레이터가 사용되고 있다.

도 1에 광 아이솔레이터의 기본구성을 도시한다. 즉, 이 광 아이솔레이터는, 도 1(A)∼(B)에 도시한 바와 같이 광축선상을 따라 배치되어 입사광의 편파면에 그 편파면이 일치하는 제1편광자(1)와, 이 제1편광자(1)의 광출사측 후방에 배치되어 입사광의 편파면을 45도 회전시키는 패러데이 회전자(2)와, 이 패러데이 회 전자(2)의 광출사측 후방에 배치되어 상기 제1편광자(1)에 대하여 45도 기운 편파면을 가지는 제2편광자(3)로 그 주요부가 구성되어 있다.

그리고 상기 패러데이 회전자(2)와 제1편광자(1) 및 제2편광자(3)와의 사이는 광학계 접착제에 의해 붙어 광 아이솔레이터 소자를 구성하고, 또한, 이 광 아이솔레이터 소자와 이 광 아이솔레이터 소자의 패러데이 회전자(2)를 포화자화 시키는 영구자석(4)이 상기 광학계 접착제를 통해 홀더(5)에 접착 고정되어 광 아이솔레이터를 구성하고 있다.

그런데, 종래의 광학계 접착제로서는 주제로서 에폭시수지, 경화제로서 아민계 화합물을 이용한 것이 알려져 있다.

그러나, 이 종류의 종래의 광학계 접착제에는, 경화 후의 온도·습도에 의해 경화물의 변색, 열화가 발생하기 쉬운 결점이 있고, 상기 광 아이솔레이터를 이용한 85℃, 85%RH에서의 2000시간의 항온항습 시험에 있어서 광 아이솔레이터 소자 및 영구자석의 상기 홀더로부터의 탈리가 일어나거나, 패러데이 회전자와 편광자의 박리에 의한 광학적 열화가 일어나는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제에 착안해서 이루어진 것으로, 그 과제로 하는 바는, 내열내습성이 우수하고 또한 투명도가 높은 열경화형 광학용 접착제를 제공하고, 더불어 이 접착제가 적용된 광 아이솔레이터 소자 및 광 아이솔레이터를 제공하는 것에 있다.

그래서, 본 발명자들은 종래에 있어서의 열화 원인에 대해서 예의 구명을 행하였다.

그리고, 경화 후의 온도·습도에 의해 경화물의 변색, 열화가 발생하는 원인은, 주제인 에폭시수지에 대한 아민계 경화제의 배합 비율이 관계하고, 에폭시수지 100중량부에 대하여 아민계 경화제가 45중량부를 넘는 비율로 배합되어 있는 것에 있는 것이 밝혀졌다. 또한, 이 해결책으로서 아민계 경화제의 배합 비율을 적게 하는 방법이 생각되지만, 열경화가 불충분하게 되는 별도의 문제를 발생하기 때문에 45중량부 이하로 설정하는 것은 실제상 곤란하였다.

또, 항온항습 시험에 있어서 광 아이솔레이터 소자 및 영구자석의 홀더로부터의 탈리나 패러데이 회전자와 편광자의 박리에 의한 광학적 열화 등이 일어나는 원인은, 무기계의 광학소자와 유기계의 에폭시수지와의 조합이 관계되어 있는 것이 밝혀졌다. 또한, 이 해결책으로서 에폭시수지의 에폭시기에 실란커플링제를 결합시켜 무기계 광학소자에 대한 친화성을 개선시키는 실란변성처리가 생각되어지나, 에폭시수지에는 에폭시기 이외에 수산기 등의 활성기 부분도 존재하여 에폭시기에만 실란커플링제를 결합시키는 것이 곤란하기 때문에 현실적으로는 해결곤란하였다.

그래서, 이러한 원인 구명을 행한 후, 더욱 연구를 계속한 바, 상기 실란변성처리 시에 금속비누를 병존시켰을 경우, 실란커플링제를 에폭시수지의 에폭시기에 대하여 선택적으로 반응시키는 것이 가능하게 되고, 아울러 경화제의 배합 비율도 45중량부 이하로 저감할 수 있는 것을 발견하기에 이르렀다. 본 발명은 이러한 기술적 발견에 의거하여 완성된 것이다.

즉, 본 발명에 관한 열경화형 광학용 접착제는, 주제와 경화제를 주성분으로 하는 혼합형 접착제로서, 또한, 접착제로서 기능하는 막두께 조건하에 있어서의 열경화 후의 가시광의 투과율이 90%이상인 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고 상기 주제로서, 에폭시기 이외의 활성기 부분의 일부 또는 전부가 금속비누에 의해 불활성화 되고 또한 적어도 하나의 에폭시기에 실란커플링제가 결합된 실란변성 에폭시수지에 의해 그 주성분을 구성하는 것을 적용할 수 있고, 또, 상기 경화제로서, 그 주성분이 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물에 의해 구성되는 것을 적용할 수 있다. 또한, 경화제의 주성분을 구성하는 상기 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물로서는, 에폭시수지와의 반응에 의해 내재 아민어덕트화되어 있는 것이 바람직하다. 또, 주제의 에폭시수지에 대한 경화제의 배합 비율은, 에폭시기 이외의 활성기 부분의 일부 또는 전부가 상기 금속비누에 의해 불활성화되고 또한 적어도 하나의 에폭시기에 실란커플링제가 결합된 실란변성 에폭시수지에 의해 주제의 주성분이 구성되는 것을 전제로 해서, 에폭시수지 100중량부에 대하여 경화제 20∼45중량부의 범위로 설정하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 본 발명에 관한 광 아이솔레이터 소자는, 패러데이 회전자와 이 양측에 배치되는 제1편광자와 제2편광자로 그 주요부가 구성되고, 패러데이 회전자와 제1편광자 및 제2편광자간이 본 발명에 관한 상기 열경화형 광학용 접착제에 의해 붙어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관한 광 아이솔레이터는, 광 아이솔레이터 소자와 이 광 아이솔레이터 소자의 패러데이 회전자를 포화자화시키는 영구자석이 홀더에 고정된 광 아이솔레이터로서, 광 아이솔레이터 소자와 영구자석이 본 발명에 관한 상기 열경화형 광학용 접착제에 의해 홀더에 접착 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1(A)는, 광 아이솔레이터의 상면도, 도 1(B)는 광 아이솔레이터의 측면도이다.

도 2는, 비스페놀A형 에폭시수지의 화학구조식을 도시한 설명도이다.

도 3은, 본 발명에 관한 열경화형 광학용 접착제의 투과 프로필을 도시한 그래프도이다.

도 4(A)는, 광학특성 측정장치의 개략 구성설명도, 도 4(B)는 각 렌즈계간에 각 샘플(실시예 및 비교예에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용해서 얻어진 광 아이솔레이터 소자)이 삽입된 광학특성 측정장치의 개략 구성설명도이다.

도 5는, 실시예1 및 비교예3에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용해서 얻어진 광 아이솔레이터 소자의 온도·습도이력(온도 85℃, 습도 85%)을 가한 후에 있어서의 광학특성(삽입 손실)의 변화를 도시한 그래프도이다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

이하, 첨부 도면을 이용해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하겠다.

우선, 본 발명에 관한 열경화형 광학용 접착제는, 상기한 바와 같이 주제와 경화제를 주성분으로 하는 혼합형 접착제로서, 또한, 접착제로서 기능하는 막두께조건하에 있어서의 열경화 후의 가시광의 투과율이 90%이상인 것을 특징으로 하는 것이다. 여기에서, 접착제로서 기능하는 막두께 조건이란, 깊이 방향의 측정이 가능한 광학현미경(예를 들면, 올림푸스 고우가쿠사제 현미경)에 의해 측정된 상기 접착제층의 막두께가 2.0μm∼3.5㎜의 범위내에 있는 조건을 말한다. 그리고, 상기 막두께가 2.0μm미만이면 내열내습성이 나빠지고, 3.5㎜를 넘으면 가시광의 투과율이 상기 수치조건보다 저하한다.

그리고 상기 주제로서는, 에폭시기 이외의 활성기 부분의 일부 또는 전부가 금속비누에 의해 불활성화 되고 또한 적어도 하나의 에폭시기에 실란커플링제가 결합된 실란변성 에폭시수지를 들 수 있다.

여기에서, 본 발명에 적용할 수 있는 에폭시수지로서는, 1분자 중에 1개 보다 많은 에폭시기를 가지는 것으로, 비스페놀A, 비스페놀AD, 비스페놀F, 수첨비스 페놀A 등이나, 카테콜, 레조르시놀 등의 다가페놀과 에피클로로히드린을 반응시켜서 얻어지는 폴리글리시딜에테르나, p-옥시벤조산, β-옥시나프트산과 같은 히드록시카르복실산과 에피클로로히드린을 반응시켜서 얻어지는 글리시딜에테르에스테르나, 프탈산, 테레프탈산과 같은 폴리카르복실산으로부터 얻어지는 폴리글리시딜에스테르, 또한 노볼락형 에폭시나 에폭시화 폴리올레핀 등이 예시된다. 또, 본 발명에 이용되는 에폭시수지는 액체에 한한 것이 아니고, 고체의 에폭시수지라도 희석제 등과 병용함으로써 적용할 수 있다. 이들은 단독으로도 복수 혼합해서 적당하게 이용하는 것도 가능하고, 상기 에폭시수지에 하기의 실란커플링제를 사전에 반응시켜서 실란변성 에폭시수지로 함으로써 접합 강도의 향상과 상온에서의 보존 안정성을 증가시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 에폭시수지와 실란커플링제를 반응시키기 위해서는, 알코올과 소량의 순수 및 미량의 아세트산 등의 묽은 유기산을 이용해 가온하면서 교반 후, 감압에 의해 여분의 성분을 제거하는 것으로 탈수축합반응을 거쳐서 안정 활성이 얻어지는 올리고머를 얻을 수 있다. 그리고 에폭시수지와 실란커플링제를 반응시킬 때에 금속비누를 병존시킴으로써, 실란커플링제를 에폭시수지의 에폭시기에 대하여 선택적으로 반응시키는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명에서 적용할 수 있는 실란커플링제는, 하기 화학식 1에서 나타나는 유기규소화합물이며, 화학식 1에서, X는 비닐기, 아미노알킬기, 에폭시알킬기, 메타크릴알킬기 등을 나타내고, R은 메톡시기, 에톡시기, 메톡시에톡시기 등의 알콕실기를 나타낸다.

또한, 상기 실란변성 에폭시수지의 바람직한 형태로서는 에폭시수지와의 가열 반응에 의해 에폭시수지의 분자구조의 일부에 금속비누가 미리 결합한 실란변성 에폭시수지, 즉, 에폭시기 이외의 활성기 부분(도 2에 있어서 화살표α로 나타낸 수산기가 예시된다)의 일부 또는 전부가 금속비누에 의해 불활성화된 실란변성 에 폭시수지를 들 수 있다.

그리고, 적용할 수 있는 금속비누로서는, 나트륨, 칼륨 등에 더해 2가 이상 의 금속, 예를 들면 알루미늄, 칼슘, 망간, 납, 주석, 아연 등의 알칼리 토류금속 및 중금속이, 옥틸산, 노닐산, 스테아린산, 나프텐산 등의 유기산과 결합한 유기산염을 들 수 있고, 이들은 단일이라도 복수혼합해서 적용하여도 좋다.

다음으로, 상기 경화제로서는, 지방족 폴리아민, 폴리옥시알킬렌디아민 및, 지방족 폴리아민과 폴리옥시알킬렌디아민 등의 혼합물을 사용할 수 있다. 그러나, 경화제는 이들로 한한 것이 아니고, 경화물의 내열내습성, 투명성을 만족할 수 있으면, 방향족아민, 지환족아민 등의 아민계, 아미드계 경화제의 적용이 가능하다. 여기에서, 아민계, 아미드계 이외의 경화제, 예를 들면 테트라히드로 무수프탈산 등의 산무수물계는 경화 후의 내열내습에 있어서 유리산을 발생하고, BF₃양이온중합형계는 루이스산의 유리가 우려되고, 또한 이미다졸화합물계는 경화물의 착색, 디시안디아미드계는 분해 가스에 의한 보이드의 발생이 있어 바람직하지 못하다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 경화제로서의 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물이, 에폭시수지와의 반응에 의해 내재 아민어덕트화되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물에 있어서의 말단 아미노기의 활성수소의 일부를 사전에 에폭시 화합물과 반응시키는 변성을 행함으로써(즉 내재 아민어덕트화 함으로써), 분자량의 최적화에 의한 보존 안정성과 경화 온도의 저하, 또한 접합 강도의 안정을 부여할 수 있는 이점을 가진다. 그리고 이들의 것은, 에폭시수지 당량이상의 경화제를 포름산, 아세트산 등의 유기산 수용액 중에서 실온으로 반응시키고, 옅은 암모니아가스 등에 접촉시켜서 중화시킨 후, 알코올과 물로 세정을 행하고 감압 건조시킴으로써 얻어진다. 또, 주제의 에폭시수지에 대한 경화제의 배합 비율은, 상기한 바와 같이 에폭시기 이외의 활성기 부분의 일부 또는 전부가 상기 금속비누에 의해 불활성화 되고 또한 적어도 하나의 에폭시기에 실란커플링제가 결합된 실란변성 에폭시수지에 의해 주제의 주성분이 구성되는 것을 전제로 하여, 에폭시수지 100중량부에 대하여 경화제 20∼45중량부의 범위로 설정하는 것이 가능하게 된다.

다음으로 희석제는, 특별히 필수적인 성분은 아니지만, 적당한 작업성을 유지하기 위해서 필요할 경우, 과도하게 가하면 경화물의 내열성을 열화시키고, 경화 시의 보이드(공극), 분리, 스며 나옴을 발생시키므로 취급에 주의를 요한다. 그리고, 희석제의 종류는, 접착제의 사용 용도에 의해 첨가량은 규정하지 않지만, 희석 효율이 높고, 상용성이 우수하며, 흡습성이나 독성이 없는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 용도에 있어서 필요에 따라 아크릴수지, 폴리에스테르수지, 폴리아미드수지, 부티랄수지, 페놀수지 등의 첨가에 의해 투명성, 열팽창계수의 조정, 응력완화성을 가미하는 것도 가능하며, 첨가제의 이용을 방해하는 것은 아니다. 또, 자외선흡수제, 계면활성제, 상용화제, 착색 방지제 등의 소위 아쥬번트도 첨가할 수 있다.

그리고, 본 발명에 관한 열경화형 광학용 접착제는, 예를 들면, 도 1에 도시한 광 아이솔레이터 소자나 광 아이솔레이터의 제조 등에 이용된다. 이 접착제의 도포는, 주제(수지)와 경화제를 지정 비율로 교반 혼합한 후, 디스펜서, 인쇄, 스탬핑 등의 수단을 적당하게 이용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명하겠다. 다만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예1]

주제

에폭시수지(비스페놀A형 「EPIKOTE 823」:쉘사제 에폭시수지 등록상표) 100중량부에 대하여, 메탄올과 미량의 포름산(또는 아세트산)을 가하고, 혼합 교반한 후, 온도 20±5℃의 조건에서 유기용제에 녹인 0.5중량부의 옥틸산 주석을 혼합하였다.

혼합 후, 60℃정도의 조건에서 가온, 교반하고, 그 후, 상온으로 되돌리고 또한 순수를 가하고 진공교반에 의해 알코올(메탄올), 물 및 포름산(또는 아세트산)을 제거한다.

다음으로, γ글리시드옥시트리메톡시실란 5중량부와, 알코올계 용제 및 순수를 약간 가하고, 60±20℃에서 진공교반 탈포를 행한 후, 냉각기를 사용해 서서히 냉각하여, 에폭시기 이외의 활성기 부분의 일부 또는 전부가 금속비누에 의해 불활성화되고 또한 적어도 하나의 에폭시기에 실란커플링제가 결합된 실란변성 에폭시수지를 얻었다.

경화제

비스페놀A형 에폭시수지 100중량부에, 멘텐디아민(MDA) 60중량부를 가하고, 15중량% 아세트산 수용액 중에서 60±5℃으로 혼합 교반한 후, 실온으로 되돌리고, 10중량% 암모니아수로 중화시키고, 또한 물과 메탄올로 세정을 행한 후, 감압증류를 행하고, MDA어덕트를 얻었다.

이 MDA어덕트 40중량부에 폴리옥시알킬렌디아민을 60중량부 혼합하고 질소 가스 중에서 혼합 교반을 행하여 경화제로 하였다.

그리고, 주제:경화제의 중량비율을 100:25로 하여 실시예1에 관한 열경화형 광학용 접착제를 얻었다.

또한, 도 3은, 실시예1에 관한 열경화형 광학용 접착제의 마이크로미터를 사용해서 측정한 막두께3±0.2(㎜)의 열경화막에 있어서의 파장 200∼2600(nm)에 대한 투과 프로필을 도시한다.

그리고, 이 투과 프로필로부터, 실시예1에 관한 열경화형 광학용 접착제의 가시광 투과율이 90%이상인 것이 확인된다.

즉, 도 3의 투과 프로필로부터, 가시광의 파장범위에서는 투과율 90%이상, 광통신에서 사용하는 파장 1310(nm)에서는 투과율 90%정도, 광통신에서 사용하는 파장 1550(nm)에서는 투과율 60%정도를 가지고 있는 것이 확인된다.

또한, 후술하는 내열내습성 시험의 온도·습도이력(온도 85℃, 습도 85%)을 가한 경우라도, 광통신에서 사용하는 파장 1310(nm)에서 90%에 약간 미치지 못하는 투과율을 가지고, 또한 광통신에서 사용하는 파장 1550(nm)에서 약간 저하해서 투과율 50%정도를 가지고 있었다.

또한, 투과 프로필은, 히다치 세이사쿠쇼(주)제 분광광도계(U-4000)를 이용해서 측정하고 있다.

[실시예2]

주제:경화제의 중량비율을 100:40으로 한 것 이외는 실시예1과 동일하게 하여 실시예2에 관한 열경화형 광학용 접착제를 얻었다.

[실시예3]

실시예1의 주제 80중량부에, 비스페놀F형 에폭시수지 20중량부를 가하고, 교반 혼합해서 주제로 하였다.

그리고, 이 주제와 실시예1의 경화제를, 주제:경화제의 중량비율을 100:25로 해서 실시예3에 관한 열경화형 광학용 접착제를 얻었다.

[실시예4]

금속비누로서 「옥틸산 주석」을 대신해 「나프텐산 구리」을 적용한 것 이외는 실시예1과 동일하게 하여 실시예4에 관한 열경화형 광학용 접착제를 얻었다.

[비교예1]

주제:경화제의 중량비율을 100:15로 한 것 이외는 실시예1과 동일하게 하여 비교예1에 관한 열경화형 광학용 접착제를 얻었다.

[비교예2]

주제:경화제의 중량비율을 100:55로 한 것 이외는 실시예1과 동일하게 하여 비교예2에 관한 열경화형 광학용 접착제를 얻었다.

[비교예3]

에폭시수지(비스페놀A형「EPIKOTE 828」:쉘사제 에폭시수지 등록상표)를 주제로 하고, 또한, 내재 아민어덕트화되어 있지 않은 멘텐디아민(MDA)을 경화제로 하는 동시에, 주제:경화제의 중량비율을 100:55로 하여 비교예3에 관한 열경화형 광학용 접착제(즉, 종래예에 관한 열경화형 광학용 접착제)를 얻었다.

[비교예4]

금속비누인 옥틸산 주석을 배합하지 않은 것 이외는 실시예1과 동일하게 하여 비교예4에 관한 열경화형 광학용 접착제를 얻었다.

[비교예5]

실시예1에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용하는 동시에, 광학특성과 내열내습성 시험을 평가하기 위한 이하에 나타나 있는 평가 시료의 접착제층의 막두께가 「5.0±0.1㎜」인 것 이외는 실시예1의 경우와 동일하게 하여 평가 시료를 작성하였다.

[비교예6]

실시예1에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용하는 동시에, 광학특성과 내열내습성 시험을 평가하기 위한 이하에 나타나 있는 평가 시료의 접착제층의 막두께가 「1.0±0.5μm」인 것 이외는 실시예1의 경우와 동일하게 하여 평가 시료를 작성하였다.

(평가 시료의 작성 및 평가시험)

광학특성

도 1에 도시한 광 아이솔레이터 소자 및 광 아이솔레이터를 각 실시예 및 비교예에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용해서 제조하고, 또한, 도 4(A)에 도시한 광원, 광파이버(SMF), 광입사측 렌즈계, 광출사측 렌즈계, 광파이버(SMF) 및 파 워 미터로 그 주요부가 구성되는 광학특성 측정장치를 이용해서 각 실시예 및 비교예에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용해서 제조된 광 아이솔레이터의 삽입 손실 및 아이솔레이션을 측정하였다.

즉, 도 4(B)에 도시한 바와 같이 상기 광입사측 렌즈계와 광출사측 렌즈계의 사이에 샘플(제1편광자(1)/막두께 0.5±0.1㎜의 접착제층/패러데이 회전자(2)/막두께0.5±0.1㎜의 접착제층/제2편광자(3)로 주요부가 구성되는 광 아이솔레이터 소자)을 삽입하고, 삽입 손실 및 아이솔레이션을 측정하고 있다.

그리고, 「ASTM-D-524시험」에 있어서의 수치를 기준으로 하여 광학특성의 양부를 판정하였다. 결과를 이하의 표1과 표2에 나타낸다.

또한, 판정기준은 아래와 같다.

판정기준 ◎:탁월하고 양호

○:실용가능정도

×:실용불가

또한, 실시예1에 관한 열경화형 광학용 접착제와 비교예3에 관한 열경화형 광학용 접착제에 대해서는, 이하에 나타낸 내열내습성 시험의 온도·습도이력(온도 85℃, 습도 85%)을 가한 후에 있어서의 광학특성(삽입 손실), 즉, 항온항습 시험의 광학특성(삽입 손실)도 측정하고 있다. 그 결과를, 도 5에 도시하였다.

내열내습성 시험

홀더(5)와 동일 재질인 SUS기판 위에 각 실시예 및 비교예에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용해서 패러데이 회전자 칩(1.0㎜², 두께 0.5㎜)을 접착 고정하고, 120℃로 가열한 오븐에 2시간 방치해서 열경화시키고, 평가 시료로 하였다. 온도 85℃, 습도 85%, 2000시간의 온도·습도이력을 가한 평가 시료와, 온도·습도이력을 가하지 않은 평가 시료를, 각각, 25℃에 있어서 푸쉬 풀 게이지를 이용해서 수평방향으로 칩을 가압하고, 그 박리강도(N:뉴튼)를 측정하였다. 그리고, 이하의 식(1)에서 얻어지는 값(A)에 의해 판정을 행하였다.

A=[온도·습도이력을 가한 평가 시료의 박리강도(N)]÷

[온도·습도이력을 가하지 않은 평가 시료의 박리강도(N)]×100(%)

식(1)

판정기준 ◎:A=80%이상

○:A=65%이상 80%미만

△:A=50%이상 65%미만

×:A=50%미만

사용 가능 시간의 양부

실온(25℃)에 있어서 주제와 경화제를 혼합하고, 혼합 직후의 점도의 2배까지가 되는 시간을 측정하였다.

판정기준 ◎:3시간이상

○:2시간이상∼3시간미만

△:1시간이상∼2시간미만

×:1시간미만

[확인]

1. 표1과 표2에 기재된 특성의 평가로부터 각 실시예에 관한 열경화형 광학용 접착제는, 비교예에 관한 열경화형 광학용 접착제와 비교해서 광학특성, 내열내습성, 사용 가능 시간의 양부에 대해서 그 우위성이 확인된다.

또한, 비교예1은 「주제:경화제의 중량비율이 100:15」로 설정되어, 경화제의 중량비율이 20중량부 이하인 것으로부터 각 실시예에 비하여 내열내습성에서 어렵고(△), 비교예2는 「주제:경화제의 중량비율이 100:55」로 설정되어, 경화제의 중량비율이 45중량부를 넘는 것으로부터 각 실시예에 비하여 광학특성에서 어려우며(×) 또한 사용 가능 시간도 불량(×)으로 되어 있는 것이 확인된다.

또, 비교예3은 종래예에 관한 열경화형 광학용 접착제이며 경화제의 중량비율이 45중량부를 넘는 것으로부터 각 실시예에 비하여 광학특성에서 어렵고(×), 또한, 무기광학소자(패러데이 회전자 칩)와의 친화성이 뒤떨어져 버려 각 실시예에 비하여 내열내습성에서 어렵게(×) 되어 있다.

또, 비교예4는 금속비누인 옥틸산 주석이 배합되어 있지 않은 것으로부터 에폭시기에 더해 에폭시기 이외의 활성기 부분에도 실란커플링제의 γ글리시드옥시트리메톡시실란이 결합해 버려, 그 결과, 각 실시예에 비하여 내열내습성에서 어렵고(△) 또한 광학특성도 각 실시예에 비하여 뒤떨어져 있는 것이(○) 확인된다.

또, 비교예5와 비교예6은, 실시예1에 관한 열경화형 광학용 접착제를 각각 적용하고 있기 때문에 사용 가능 시간은 모두 각 실시예와 동일한 평가(◎)이지만, 그 접착제층의 막두께가 비교예5에 있어서 「5.0±0.1㎜」, 비교예6에 있어서 「1.0±0.5μm」로 소정의 막두께 조건을 충족하고 있지 않기 때문에, 비교예5에서는 각 실시예에 비해서 광학특성이 뒤떨어지고(○), 비교예6에서는 내열내습성이 뒤떨어져 있는 것이(×) 확인된다.

2. 도 5의 그래프 도면에 도시한 항온항습 시험의 결과로부터 확인되는 것 같이, 실시예1에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용했을 경우, 온도·습도이력(온도 85℃, 습도 85%)을 가한 후에 있어서도 광학특성(삽입 손실)이 열화하기 어려운 것에 비해, 비교예3의 종래예에 관한 열경화형 광학용 접착제를 적용했을 경우, 온도·습도이력(온도 85℃, 습도 85%)을 가한 후에 있어서의 광학특성(삽입 손실)이 현저하게 열화하고 있는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 열경화형 광학용 접착제는, 경화 후에 있어서의 경화물의 내열내습성 및 투명도가 우수하기 때문에, 예를 들면, 이 접착제를 광 아이솔레이터 소자나 광 아이솔레이터에 적용했을 경우, 접착제의 열화에 기인한 광 아이솔레이터 소자 및 영구자석의 홀더로부터의 탈리, 패러데이 회전자와 각 편광자의 박리에 의한 광학적 열화가 일어나기 어려운 효과를 가지는 동시에, 생산 공정의 절력화에 의한 코스트 저감이 도모되는 효과를 가진다. 따라서, 예를 들면 광 아이솔레이터 소자나 광 아이솔레이터 등 광학부품의 제조에 이용되는 광학용 접착제로서 적용하는데에 적합하다.

Claims

주제와 경화제로 이루어지는 혼합형 접착제로서, 상기 접착제는 접착제로서 기능하는 막두께 조건하에 있어서의 열경화 후의 가시광의 투과율이 90% 이상이고, 상기 주제는 에폭시기 이외의 수산기 부분의 일부 또는 전부가 금속비누와 결합되고, 또한 적어도 하나의 에폭시기에 실란커플링제가 결합된 실란변성 에폭시수지로 구성되고, 상기 경화제는 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 열경화형 광학용 접착제.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물이, 에폭시수지와의 반응에 의해 내재 아민어덕트화되어 있는 것을 특징으로 하는 열경화형 광학용 접착제.
제 1 항에 있어서, 주제의 에폭시수지 100중량부에 대한 경화제의 배합 비율이, 경화제 20∼45중량부의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 열경화형 광학용 접착제.
삭제
삭제
제 3 항에 있어서, 주제의 에폭시수지 100중량부에 대한 경화제의 배합 비율이, 경화제 20∼45중량부의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 열경화형 광학용 접착제.
패러데이 회전자와 이 양측에 배치되는 제1편광자와 제2편광자로 그 주요부가 구성되는 광 아이솔레이터 소자에 있어서,

패러데이 회전자와 제1편광자 및 제2편광자 사이가 제 1 항에 기재된 열경화형 광학용 접착제에 의해 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 광 아이솔레이터 소자.
패러데이 회전자와 이 양측에 배치되는 제1편광자와 제2편광자로 그 주요부가 구성되는 광 아이솔레이터 소자에 있어서,

패러데이 회전자와 제1편광자 및 제2편광자 사이가 제 3 항에 기재된 열경화형 광학용 접착제에 의해 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 광 아이솔레이터 소자.
패러데이 회전자와 이 양측에 배치되는 제1편광자와 제2편광자로 그 주요부가 구성되는 광 아이솔레이터 소자에 있어서,

패러데이 회전자와 제1편광자 및 제2편광자 사이가 제 4 항에 기재된 열경화형 광학용 접착제에 의해 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 광 아이솔레이터 소자.
패러데이 회전자와 이 양측에 배치되는 제1편광자와 제2편광자로 그 주요부가 구성되는 광 아이솔레이터 소자에 있어서,

패러데이 회전자와 제1편광자 및 제2편광자 사이가 제 7 항에 기재된 열경화형 광학용 접착제에 의해 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 광 아이솔레이터 소자.
광 아이솔레이터 소자와 이 광 아이솔레이터 소자의 패러데이 회전자를 포화자화시키는 영구자석이 홀더에 고정된 광 아이솔레이터에 있어서,

광 아이솔레이터 소자와 영구자석이 제 1 항에 기재된 열경화형 광학용 접착제에 의해 홀더에 접착 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 아이솔레이터.
광 아이솔레이터 소자와 이 광 아이솔레이터 소자의 패러데이 회전자를 포화자화시키는 영구자석이 홀더에 고정된 광 아이솔레이터에 있어서,

광 아이솔레이터 소자와 영구자석이 제 3 항에 기재된 열경화형 광학용 접착제에 의해 홀더에 접착 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 아이솔레이터.
광 아이솔레이터 소자와 이 광 아이솔레이터 소자의 패러데이 회전자를 포화자화시키는 영구자석이 홀더에 고정된 광 아이솔레이터에 있어서,

광 아이솔레이터 소자와 영구자석이 제 4 항에 기재된 열경화형 광학용 접착제에 의해 홀더에 접착 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 아이솔레이터.
광 아이솔레이터 소자와 이 광 아이솔레이터 소자의 패러데이 회전자를 포화자화시키는 영구자석이 홀더에 고정된 광 아이솔레이터에 있어서,

광 아이솔레이터 소자와 영구자석이 제 7 항에 기재된 열경화형 광학용 접착제에 의해 홀더에 접착 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 아이솔레이터.