光通信用玻璃部件的接合方法

专利名称：：光通信用玻璃部件的接合方法
技术领域：
：本发明涉及光通信用玻璃部件的接合方法。技术背景以往，在光通信用玻璃部件的接合方法领域中，为了提高接合强度，已知以下方法通过刷涂法(7、、，、;/、乂y夕7去)、浸渍法、旋涂法、或喷涂法等方法预先将硅烷偶合剂的百分之几溶液涂覆到玻璃部件上，然后用粘结剂接合该玻璃部件(例如，专利文献1~3)。专利文献1:特开2005-17431号公报专利文献2:特开2002-333550号公4艮专利文献3:特开平5-224108号公报
发明内容发明要解决的问题然而，在上述方法中，由于硅烷偶合剂层的厚度不均，导致接合强度不充分。其结果是，玻璃部件与粘结剂层之间发生剥离。玻璃部件越小，或其表面形状越复杂，这样的问题就会越明显。在光通信用玻璃部件的接合方法领域中，特别是，如果玻璃部件与粘结剂层之间发生剥离时，光路断裂引起的光损失变得明显，不能经受作为光通信用途使用，因此剥离的问题越发严重。本发明的目的在于，提供一种可以达到足够的接合强度、抑制玻璃部件与粘结剂层之间剥离的光通信用玻璃部件的接合方法。解决课题的方法本发明涉及一种光通信用玻璃部件的接合方法，其特征在于，对硅烷偶合剂进行加温使其蒸发，利用硅烷偶合剂蒸气对光通信用玻璃部件进行处理后，用粘结剂接合该玻璃部件。发明效果根据本发明的光通信用玻璃部件的接合方法，由于在用粘结剂进行接合之前，先对硅烷偶合剂加温使其蒸发，利用硅烷偶合剂蒸气对光通信用玻璃部件进行均匀的处理，因此可以达到足够的接合强度，抑制玻璃部件与粘结剂层之间的剥离。另外，由于仅通过加温使硅烷偶合剂蒸发，因此即使光通信用玻璃部件是具有粘结剂层的复合部件，也可以避免粘结剂层的蒸发，防止部件接合面的污染。因此，可以有效抑制玻璃部件与粘结剂层之间的剥离。尤其是硅烷偶合剂的加温处理在IO(TC以上、优选100~200°C、更优选130-200。C进行时，能有效去除玻璃部件表面的吸附水，因此可以明显抑制玻璃部件与粘结剂层之间的剥离。本发明的方法中，由于是用蒸气状态的硅烷偶合剂对玻璃部件进行处理，所以可以实现在比较高的浓度(例如100%)下的均匀处理。因此，其效果比以往的低浓度处理要好。此外使用高浓度的硅烷偶合剂，能够更加有效地防止醋酸等硅烷偶合剂溶剂所引起的粘结剂的水解，能长期实现足够的接合强度，抑制剥离。本发明的方法不仅对玻璃平板有效，对有凹凸的复杂形状的玻璃部件也有效。而且对前一步骤中被粘结的复合部件之间的接合也有效。本发明的方法由于处理简单效率良好，可以导入至部件加工步骤的任何阶段，而且由于不需要昂贵的设备，可以抑制用于提高接合强度以及防止剥离的设备成本。本发明的方法可以一并处理多个部件，因此与其他涂覆法相比具有更高的批量生产性。图1是用于说明实施例1A中的硅烷偶合剂的处理方法的概略图。图2是用于说明实施例1A中的纤维列(77,,—7^,)的制造方法的概略图。图3是用于说明实施例1B中的WDM模块的制造方法的概略图。符号说明1.压板衬底(押S免基板)；2.具有V型沟的衬底；3.硅烷偶合剂；4.密闭容器；5.纤维；6.粘结剂层；10.纤维列；11.纤维列；12.光导波路；13.纤维列；14.滤光片；15、16.粘结剂层；20.WDM模块(乇具体实施方式本发明的光通信用玻璃部件的接合方法中，对硅烷偶合剂进行加温使其蒸发，利用硅烷偶合剂蒸气处理光通信用玻璃部件(本发明说明书中，简称为"玻璃部件")。也就是说，对硅烷偶合剂进行加温使其蒸发变成气体状态，处理玻璃部件表面，由此在玻璃部件表面形成硅烷偶合剂层。由于本发明中利用硅烷偶合剂的蒸气来形成硅烷偶合剂层，因此可以形成均匀的层，提高了接合强度，结果是抑制了玻璃部件与粘结剂层之间的剥离。认为本发明的方法中接合强度的提高这一现象基于下述原理。即，在以往的方法中硅烷偶合剂层是通过涂覆形成的，因此层厚不均。这样该层所受的外部应力集中到厚度小的部分，在该部分，硅烷偶合剂层与玻璃部件或粘结剂层之间会有剪切力起作用，结果会引起剥离，甚至是接合断裂。而本发明形成了比较均匀的硅烷偶合剂层，因此外部应力被适当分散，能够抑制剪切力的作用，并防止剥离。以往，玻璃部件的表面形状复杂的话，粘结剂层的厚度就会不均匀，周围的温度、湿度的变化会使粘结剂层膨胀、收缩，这样会产生内部应力，从而更容易发生剥离。然而，在本发明中，如上所述，至少硅烷偶合剂层是均匀的，可以防止剥离，因此即使表面形状复杂，也可以有效防止剥离。而且在以往技术中，若玻璃部件的接合面包括湿润性各异的2种以上的物质(例如，粘结剂与玻璃)时，就更容易发生剥离。然而，在本发明中，由于硅烷偶合剂层均匀地形成在接合面上，便可以有效防止剥离。本发明中，硅烷偶合剂的蒸发是只通过对硅烷偶合剂进行加温而实现的。如果同时利用加温和体系内减压来实现蒸发时，例如，对由2个以上的玻璃部件预先用粘结剂粘结而成的复合部件进行处理时，粘结剂也会蒸发，还会污染玻璃部件接合面，从而使接合强度下降。本发明仅利用加温来使硅烷偶合剂蒸发，因此可以避免粘结剂的蒸发，有效抑制玻璃部件与粘结剂层之间的剥离。此外，仅通过加温进行蒸发，不会污染腔室(于亇yA—)和泵，设备可以得到反复利用，而且因为不需要减压设备，所以可以降低设备成本。以下是硅烷偶合剂的处理方法优选的一个具体例子如图1所示，在装有玻璃部件(1，2)的密闭容器4内对硅烷偶合剂3进行加温蒸发，利用硅烷偶合剂的蒸气在玻璃部件的接合面上形成硅烷偶合剂层。对硅烷偶合剂的加温可以通过在密闭容器内只对容纳硅烷偶合剂的容器加温来实现，也可以通过对密闭容器整体加温来实现。硅烷偶合剂的处理温度、即加温温度并没有特别限制，只要是能使硅烷偶合剂蒸发的温度就行，优选为IOO'C以上，更优选为100~200°C,更优选为130~200°C。加温温度在100。C以上时，可以除去处理时吸附在玻璃部件表面的吸附水，因此能更有效地抑制玻璃部件与粘结剂层之间的剥离。加温温度在130。C以上时，可以更加有效地去除玻璃部件表面的吸附水，因此能最有效地抑制玻璃部件与粘结剂层之间的剥离。加温温度过高的话，在处理复合部件时，复合部件的粘结剂层会熔化。对于处理时间，并没有特别限制，只要能达到本发明的目的即可，例如，10~600分钟，特别优选30300分钟。对于硅烷偶合剂的处理，可以将玻璃部件置于密闭容器内，在进行接合的2个玻璃部件的接合面中的至少一个接合面上形成硅烷偶合剂层即可。通常玻璃部件被置于密闭容器内，并且玻璃部件要形成硅烷偶合剂层的那一面朝上。对于在玻璃部件的接合面形成的硅烷偶合剂层的厚度，没有特别限制，只要能实现本发明的目的即可。本发明的方法所适用的光通信用玻璃部件，可以包括用于光通信的任何玻璃成分，例如，从成形性和光学特性的角度来看，优选石英、钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、或铅玻璃。净皮接合的玻璃部件可以分别为由1个玻璃部件组成的单体，〗旦优选至少一方为由2个以上的玻璃部件预先通过粘结剂粘结起来形成的复合部件。本发明中，即使在处理这些含有粘结剂层的复合部件时，仅通过加温使硅烷偶合剂蒸发，也可以避免粘结剂层的蒸发，防止部件接合面的污染。硅烷偶合剂为分子内同时具有与有机材料反应结合的官能团以及与无机材料反应结合的官能团的有机硅化合物，只要是玻璃部件的接合方法领域中公知的任何一种硅烷偶合剂都可以使用。优选在上述处理温度中仍不会分解且可蒸发的硅烷偶合剂。作为这样的硅烷偶合剂，可以举出，例如，丙烯酸类、曱基丙烯酸类、环氧类、烷基类、苯乙烯基类、乙烯基类、氨基类、脲基类、巯基类、硫醚类以及异氰酸酯类硅烷偶合剂，并可以使用选自上述物质中的1种或2种以上。从进一步提高接合强度的角度来看，硅烷偶合剂优选丙烯酸类、曱基丙烯酸类、环氧类、烷基类、苯乙烯基类、乙烯基类以及氨基类硅烷偶合剂，更优选丙烯酸类、曱基丙烯酸类、环氧类、苯乙烯基类硅烷偶合剂。硅烷偶合剂可以以原液状态使用，也可以将其溶解在醋酸、曱醇、乙醇等溶剂中以溶液的形态使用。硅烷偶合剂的使用浓度可以是1~100重量%，从进一步提高接合强度的角度来看，优选80~100重量％，更优选IOO重量％。使用的硅烷偶合剂的浓度越高，就越能够有效防止醋酸等溶剂所导致的粘结剂的水解，因此能长期实现足够的接合强度，抑制剥离。硅烷偶合剂作为市面销售产品较容易购得。丙烯酸类硅烷偶合剂可以使用例如信越化学工业社生产的KBM5103等。曱基丙烯酸类硅烷偶合剂可以使用例如信越化学工业社生产的KBM502、KBM503、KBE502、KBE503等。环氧类硅烷偶合剂可以使用例如信越化学工业社生产的KBM303、KBM403、KBE402、KBE403等。烷基类硅烷偶合剂可以使用例如信越化学工业社生产的KBM703等。苯乙烯基类硅烷偶合剂可以使用例如信越化学工业社生产的KBM1403等。乙烯基类硅烷偶合剂可以使用例如信越化学工业社生产的KA1003、KBM1003、KBE1003等。氨基类硅烷偶合剂可以使用例如信越化学工业社生产的KBM602、KBM603、KBE603、KBM903、KBE903、KBE9103、KBM573、KBM575、KBM6123等。通过硅烷偶合剂的处理在玻璃部件上形成硅烷偶合剂层后，用粘结剂对该玻璃部件进行接合。此时，进行接合的2个玻璃部件的接合面中至少1个接合面上形成硅烷偶合剂层，从进一步提高接合强度的角度来看，优选2个接合面上都形成硅烷偶合剂层。粘结剂使用含有树脂的有机类粘结剂。使用有机类粘结剂，可有效提高粘结剂层与硅烷偶合剂层的界面上的接合强度。有机类粘结剂没有特别限制，只要含有树脂即可，但优选含有通过光或热会固化的树脂的反应性粘结剂。使用反应性粘结剂时，所含的树脂在固化的同时，也会与硅烷偶合剂发生反应，因此可更有效实现玻璃部件的接合。从固化速度、固化时的热膨胀、收缩的角度来看，优选的反应性粘结剂是光反应性粘结剂。光反应性粘结剂可选自例如丙烯酸类、甲基丙烯酸类、环氧类、聚氨酯丙烯酸类、以及氧杂环丁烷类光反应性粘结剂中的l种或2种以上。从进一步提高接合强度的角度来看，优选由硅烷偶合剂的种类来决定光反应性粘结剂的种类。例如，使用丙烯酸类、曱基丙烯酸类、苯乙烯基类、乙烯基类硅烷偶合剂时，优选使用丙烯酸类、曱基丙烯酸类光反应性粘结剂。另外，例如，使用环氧类硅烷偶合剂时，优选使用环氧类或氧杂环丁烷类光反应性粘结剂。再例如，使用烷基类、氨基类、丙烯酸类、曱基丙烯酸类的硅烷偶合剂时，优选使用聚氨酯丙烯酸类、丙烯酸类、曱基丙烯酸类光反应性粘结剂。在光通信用玻璃部件的接合方法中，从光学特性与接合强度并存的角度来看，优选使用丙烯酸类、曱基丙烯酸类、环氧类、聚氨酯丙烯酸类、氧杂环丁烷类光反应性粘结剂，尤其优选丙烯酸类、曱基丙烯酸类、环氧类、聚氨酯丙烯酸类光反应性粘结剂。上述光反应性粘结剂不会影响折射率等光学特性，但与无机物的粘结力未必很强。本发明中即使使用这样的光反应性粘结剂，也能保持良好的光学特性，与无机物的粘结力也很充足。包含上述光反应性粘结剂的固化树脂的玻璃化转变点一般在200°C以下。光反应性粘结剂作为市面销售产品较容易购得。丙烯酸类、曱基丙烯酸类、聚氨酯丙烯酸类光反应性粘结剂可以使用例如Ablestik社生产的AbleuxOGR150THTG、林式会社Adell社生产的ES89等。环氧类光反应性粘结剂可以使用例如NTT-AT社生产的AT3925M等。氧杂环丁烷类光反应性粘结剂可以使用例如东亚合成社生产的UX-0110、UX-0120等。接合一般如下进行通过在进行接合的至少1个玻璃部件的接合面上涂覆粘结剂，使之贴合，再进行干燥。尤其是在使用光反应性粘结剂时，优选通过预先在固定的2个玻璃部件的间隙中填充粘结剂，然后在状态下对其照射紫外线等光线使其充分固化来实现接合。可通过刷涂法、浸渍法、旋转涂漆法、或喷射涂漆法等方法涂覆粘结剂。玻璃部件越小，和/或玻璃部件的表面形状越复杂，以上所述的本发明的光通信用玻璃部件的接合方法就越有效。也就是说，如果玻璃部件小，或其表面形状复杂的话，以往技术中，粘结剂层和硅烷偶合剂层的厚度会不均勻，硅烷偶合剂层与玻璃部件或粘结剂层之间更加容易发生剥离，而本发明即使在玻璃部件小，或其表面形状复杂的情况中，也可以有效防止剥离。本发明的光通信用玻璃部件的接合方法具有优异的粘结强度，能够有效防止使光学特性明显降低的剥离现象，因此可以有效获得没有光损失的纤维列、WDM模块、透镜纤维列、光绝缘体等光通信用品。由本发明的光通信用玻璃部件的接合方法所得到的光通信用部件，具有优异的耐湿性，且能长期防止剥离。实施例实-睑例A(实施例1A;纤维列)-部件的硅烷偶合剂处理如图1所示，将玻璃制造的压板村底1和具有V型沟的玻璃制衬底2与装有硅烷偶合剂(信越化学工业社生产；KBE403)3的小瓶一起放入密闭容器4中密封。然后，将内部温度控制在140。C并维持30分钟，进行硅烷偶合剂的处理。-部件的组装如图2所示，取出进行过硅烷偶合剂的处理的压板衬底1和衬底2,在衬底2的V型沟中安装带状纤维5。图示中没有表示硅烷偶合剂层。接着，在将压板衬底1载于其上，同时，向村底1和衬底2之间填充粘结剂(NTT-AT社生产；AT3925M,环氧类)6,通过照射紫外线使其充分固化，得到纤维列10。其中，衬底1的使用方式是，其在密闭容器内，朝上的一面与粘结剂接触。(实施例2A;纤维列)除了在硅烷偶合剂处理中将内部温度控制在ll(TC并维持30分钟外，其余使用和实施例1A相同的方法得到纤维列。(实施例3A;纤维列)除了在硅烷偶合剂处理中将内部温度控制在90°C并维持30分钟外，其余使用和实施例1A相同的方法得到纤维列。(比较例1A;纤维列)除了未形成硅烷偶合剂层以外，其余使用和实施例1A相同的方法得到纤维列。(比较例2A;纤维列)在衬底1与粘结剂的接触面(接合面)以及衬底2的V型沟形成面上，喷涂含有2重量％的硅烷偶合剂的醋酸溶液，在常温下干燥，形成硅烷偶合剂层，除此以外，均使用和实施例1A相同的方法得到纤维列。(评价)在各实施例/比较例中接合20个纤维列后，出现剥离的产品(即使是很微小的部分)评价为剥离，用肉眼确认剥离发生数量。具体地用金属显微镜以10倍倍率进行检验。然后，将样品放入烘箱中，维持表中记载的各加温时间30分钟后确认剥离发生数。剥离发生率用"剥离的个体数/试验个体数"表示。表中记载的加温温度是试验温度，可以看出，温度越高剥离越少，则粘结越好。表1加温实验中的剥离发生率(％)__<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>刚刚接合后，在比较例1A及2A中，衬底1和衬底2之间产生气泡，发生了剥离，而实施例1A3A中完全没有产生气泡。由实施例1A-3A可知，处理时的内部温度越高，越难发生剥离。实-险例B(实施例1B;WDM才莫块)-部件的硅烷偶合剂处理除使用其他的硅烷偶合剂(信越化学工业社制；KBM5103)外，其余以和实施例1A相同的方法，对如图3所示的纤维列11、接合有滤光片14的光导波路12以及纤维列13进行硅烷偶合剂处理。任何一个部件至少与后述的粘结剂接触的面形成硅烷偶合剂层。另外，用粘结剂预先在光导波路12上接合滤光片14。-部件的组装如图3所示，取出进行过硅烷偶合剂处理(14(TC,30分钟)的部件11、12、13，安装以后，在部件11和部件12之间15以及部件12和部件13之间16填充粘结剂(Ablestik社生产；AbleuxOGR150THTG,丙烯酸酯类)，照射紫外线使其充分固化，得到WDM模块20。(实施例2B;WDM模块)除了在硅烷偶合剂处理中将内部温度控制在ll(TC并维持30分钟外，其余使用和实施例1B相同的方法得到WDM;f莫块。(实施例3B;WDM模块)除了在硅烷偶合剂处理中将内部温度控制在9(TC并维持30分钟外，其余使用和实施例1B相同的方法得到WDM模块。(比较例1B;WDM模块)除了未形成硅烷偶合剂层以外，其余使用和实施例1B相同的方法得到WDM模块。(比4交例2B;WDM才莫块)除了在部件ll、12、13与粘结剂的接触面(接合面)上喷涂含有2重量%的硅烷偶合剂的醋酸溶液，并在常温下干燥以形成硅烷偶合剂层外，其余使用和实施例1B相同的方法得到WDM模块。(比较例3B;WDM才莫块)除了在硅烷偶合剂处理中使密闭容器内控制为90°C、O.lMPa的减压状态下并维持30分钟以外，其余使用和实施例1B相同的方法得到WDM模块。(评价)用与实施例A相同的方法进行评价，算出剥离发生率。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>刚刚接合后，在比较例IB~3B中，衬底1和衬底2之间产生气泡，发生了剥离，而实施例1B-3B中完全没有产生气泡。由实施例1B3B可知，处理时的内部温度越高，越难发生剥离。由比较例3B可知，在硅烷偶合剂处理中减压的话，较易发生剥离。比较例3B中，部件的表面出现了挥发性成分所引起的白浊，认为其起因于前一步骤所使用的粘结剂。工业实用性本发明的光通信用玻璃部件的接合方法，对于纤维列、WDM模块、透镜纤维列、光绝缘体等光通信用部件的制造尤其有效，另外对于光束分光今竟(Beamsplitter)、消色差透4竟(achromaticlense)、才各兰-汤姆逊棱4竟(Glan-ThompsonPrism)等需要玻璃接的其他光学部件的制造也很有效。权利要求1.一种光通信用玻璃部件的接合方法，该方法包括，通过加温使硅烷偶合剂蒸发，利用硅烷偶合剂蒸气对光通信用玻璃部件进行处理后，用粘结剂对该玻璃部件进行接合。2.根据权利要求1的光通信用玻璃部件的接合方法，其中，加温处理温度为100~200°C。3.根据权利要求1或2的光通信用玻璃部件的接合方法，其中，仅通过加温使硅烷偶合剂蒸发。4.根据权利要求1的光通信用玻璃部件的接合方法，其中，硅烷偶合剂选自丙烯酸类、曱基丙烯酸类、环氧类、烷基类、苯乙烯基类、乙烯基类以及氨基类硅烷偶合剂。5.根据权利要求1的光通信用玻璃部件的接合方法，其中，使用浓度为80~100重量％的硅烷偶合剂。6.根据权利要求1的光通信用玻璃部件的接合方法，其中，粘结剂选自丙烯酸类、曱基丙烯酸类、环氧类、聚氨酯丙烯酸类、以及氧杂环丁烷类光反应性粘结剂。7.根据权利要求1的光通信用玻璃部件的接合方法，其中，玻璃部件包括石英、钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、或铅玻璃。8.根据权利要求1的光通信用玻璃部件的接合方法，其中，待接合的光通信用玻璃部件的至少之一为通过粘结剂预先将2个以上的玻璃部件粘结而成的复合部件。全文摘要本发明提供一种可以达到足够的接合强度、抑制玻璃部件与粘结剂层之间剥离的光通信用玻璃部件的接合方法。该光通信用玻璃部件的接合方法包括，对硅烷偶合剂3加温使其蒸发，利用硅烷偶合剂蒸气对光通信用玻璃部件(1，2)进行处理后，用粘结剂对该玻璃部件进行接合。文档编号G02B1/04GK101263405SQ20068003370公开日2008年9月10日申请日期2006年11月28日优先权日2005年12月1日发明者中岛诚二,大西正泰,福原智博,波袁申请人:欧姆龙株式会社