CN114127606A - 光学元件保持器和光学部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的光学元件保持器为保持光学元件的光学元件保持器，该光学元件保持器由光学元件保持器用树脂组合物构成，上述光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分，上述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例为20％以上且80％以下。
Description
技术领域
本发明涉及光学元件保持器和光学部件。
本申请要求2019年7月23日提交的日本申请第2019-135671号的优先权，引用上述日本申请中记载的全部内容。
背景技术
近年来，在具有通信单元的各种电子装置中，光纤被广泛使用。用于连接该光纤的光连接器具有如下的光学部件，该光学部件具有透镜和保持透镜且插拔光纤的光学元件保持器。一直以来，使用与透镜不同的材料来构成光学元件保持器，采用在进行了主动校准的基础上利用紫外线固化粘接剂等而将透镜与光学元件保持器组装的方法。
但是，由于该组装要求高精度，所以成本高，此外，在该光学元件保持器和光学元件之间进行双色成型时的粘接性有可能不充分，在环境的影响下透镜与光学元件保持器之间产生偏移、剥离，光学特性受损。因此，为了能够以优异的位置精度量产由不同材料的光学元件和保持器构成的光学部件且提高粘接性，提出了在将光学元件和保持器进行双色成型后进行交联的方法。根据该方法，在另一者进行成型时组装光学元件与光学元件保持器，不需要粘接剂、组装工序。此外，如果使用精度良好的模具，则能够以优异的生产率量产具有高位置精度的光学元件和光学元件保持器的复合体(参照日本特开2007-141416号公报)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-141416号公报。
发明内容
本发明的光学元件保持器是保持光学元件的光学元件保持器，其由光学元件保持器用树脂组合物构成，上述光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分，上述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例为20％以上且80％以下。
本发明的光学部件具有光学元件和通过热熔接来保持上述光学元件的光学元件保持器，上述光学元件保持器由光学元件保持器用树脂组合物构成，上述光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分，上述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例为20％以上且80％以下。
附图说明
图1为示出实施例的通过差示扫描量热分析得到的熔解曲线的一个例子的图。
具体实施方式
[发明要解决的问题]
近年来，伴随着电子部件的表面安装部件化，采用回流焊接方式，在印刷电路板的接合部位印刷焊膏后，在其上贴装电子部件然后送到回流焊炉中，使焊料熔化进行接合。上述光学部件通过回流焊接方式安装于各种电子装置。在该回流焊接方式中，从保护环境的观点出发使用熔点高的无铅焊料。结果，对耐热性的要求变得更高，即使对于光学元件保持器和光学元件，也都要求在回流焊炉内的温度260℃左右保持高刚性的耐热性、即要求对回流焊炉的耐热性。
因此，在该光学元件保持器和光学元件中使用熔点、软化点高的树脂的光学元件保持器。但是，当使用熔点、软化点的差大的热塑性树脂作为在该光学元件保持器和光学元件中使用的树脂来进行双色成型时，透镜、反射镜等光学元件与光学元件保持器的粘接容易变得不充分，特别是在透镜与光学元件保持器之间可能容易产生间隙、容易产生透镜的剥离。
本发明是基于上述情况而完成的，目的在于提供一种光学元件保持器，其能够提高该光学元件保持器和光学元件之间进行双色成型时的粘接性，并且具有能够对应于回流焊炉的高耐热性。
[本发明的效果]
根据本发明，能够提供一种光学元件保持器，其能够提高该光学元件保持器和光学元件之间进行双色成型时的粘接性，并且具有能够对应于回流焊炉的高耐热性。
[本发明的实施方式的说明]
首先，列述本发明的实施方式进行说明。
本发明的光学元件保持器是保持光学元件的光学元件保持器，由光学元件保持器用树脂组合物构成，上述光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分，上述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例为20％以上且80％以下。
通过该光学元件保持器由光学元件保持器用树脂组合物构成，上述光学元件保持器用树脂组合物通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在上述温度范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例在上述范围，在该光学元件保持器和光学元件之间进行双色成型时，在光学元件保持器与光学元件的接触面仅有光学元件保持器的表面熔融。因此，该光学元件保持器和光学元件在维持形状同时还具有良好的粘接力的状态下被热熔接。此外，具有能够对应于回流焊炉的高耐热性。本发明中的上述“光学元件保持器用树脂组合物”表示构成成型后的光学元件保持器的材料。在此，“峰温度”是指在通过差示扫描量热仪(DSC)测定的熔解曲线中表示树脂的熔解而引起的吸热峰的温度。“主要成分”是指含量最多的成分。“总熔解热”是指根据各峰的面积求出的熔解热的值的和。“热熔接”是指将热塑性树脂彼此接合的技术，超声波熔接、高频熔接等在广泛意义上也包含在热熔接中。
此外，本发明的光学部件具有光学元件和通过热熔接来保持上述光学元件的光学元件保持器，上述光学元件保持器由光学元件保持器用树脂组合物构成，上述光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分，上述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例为20％以上且80％以下。
该光学部件具有光学元件和通过热熔接来保持上述光学元件的光学元件保持器，上述光学元件保持器由光学元件保持器用树脂组合物构成，上述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在上述温度范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例在上述范围，由此该光学元件保持器和光学元件能够在维持形状同时还具有良好的粘接力的状态下被热熔接。此外，具有能够对应于回流焊炉的高耐热性。
[本发明的实施方式的详细内容]
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式的光学元件保持器和光学部件进行详细说明。
<光学元件保持器>
光学元件保持器是保持树脂制的透镜、反射镜等光学元件的保持器。该光学元件保持器由光学元件保持器用树脂组合物构成。
(光学元件保持器用树脂组合物)
光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分。此外，上述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰。熔解曲线通过在以下条件进行差示扫描量热分析来求出。使用差示扫描量热仪，在氮环境下、将8mg的试样以升温速度10℃/分钟从-50℃升温至350℃。熔解热通过计算上述2个峰的各自的面积来求出。另外，在峰为多峰的情况下，溶解热通过算出全部峰的面积来求出。
上述光学元件保持器用树脂组合物的在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例的下限为20％，优选为30％。上述在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例的上限为80％，优选为70％。通过使上述在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例在上述范围，在该光学元件保持器和光学元件之间进行双色成型时，在光学元件保持器与光学元件的接触面仅有光学元件保持器的表面熔融。因此该光学元件保持器和光学元件能够在维持形状同时还具有良好的粘接力的状态下被热熔接。此外，具有能够对应于回流焊炉的高耐热性。
<热塑性树脂>
上述光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分。热塑性树脂优选含有通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围具有峰的热塑性树脂和在260℃以上且320℃以下的范围具有峰的热塑性树脂。
作为在160℃以上且230℃以下的范围具有峰的热塑性树脂，可举出例如以尼龙12等商品名市售的将十二烷基内酰胺开环缩聚的聚酰胺(熔点：176℃)、以尼龙11等商品名市售的将十一烷基内酰胺开环缩聚的聚酰胺(熔点187℃)等。
作为260℃以上且320℃以下的范围具有峰的热塑性树脂，可举出例如以尼龙9T等商品名市售的以壬二胺和对苯二甲酸为主要成分的聚酰胺(熔点：308℃)、以尼龙46等商品名市售的以丁二胺和己二酸为主要成分的聚酰胺(熔点：290℃)、以尼龙10T等商品名市售的以癸二胺和对苯二甲酸为主要成分的聚酰胺(熔点：285℃)等。
作为上述热塑性树脂中的在160℃以上且230℃以下的范围具有峰的热塑性树脂的含有比例的下限，优选为20质量％，更优选为30质量％。另一方面，作为上述在160℃以上且230℃以下的范围具有峰的热塑性树脂的含有比例的上限，优选为80质量％，更优选为70质量％。
作为上述光学元件保持器用树脂组合物中的上述热塑性树脂的含量的下限，优选为30质量％，更优选为40质量％。另一方面，作为上述热塑性树脂的含量的上限，例如为99质量％。但是上述热塑性树脂的含量可以为100质量％。在上述热塑性树脂的含量小于上述下限的情况下，该光学元件保持器的尺寸稳定性有可能不充分。
上述光学元件保持器用树脂组合物优选进行交联。通过使上述光学元件保持器用树脂组合物进行交联，能够提高光学元件保持器的耐热性和机械强度。
(添加剂)
光学元件保持器用树脂组合物优选含有填料和交联助剂作为添加剂。光学元件保持器用树脂组合物通过含有填料，能够提高接合了光学元件的该光学元件保持器在回流焊炉内的尺寸稳定性。此外，上述光学元件保持器用树脂组合物通过含有交联助剂，能够促进交联。
作为上述填料，能够举出例如：玻璃纤维、碱性硫酸镁晶须、氧化锌晶须、钛酸钾晶须等无机系晶须；蒙脱石、合成蒙脱石、氧化铝、碳纤维等无机填料；纤维素、洋麻、芳族聚酰胺纤维等有机材料；有机粘土等。这些之中，从提高接合了光学元件的该光学元件保持器在回流焊炉内的尺寸稳定性的观点出发，优选玻璃纤维。
在上述光学元件保持器用树脂组合物含有无机填料的情况下，作为无机填料的含量的下限，相对于100质量份的上述热塑性树脂优选为10质量份，更优选为20质量份。另一方面，作为无机填料的含量的上限，相对于100质量份的上述热塑性树脂优选为100质量份，更优选为80质量份。在无机填料的含量小于上述下限的情况下，接合了光学元件的该光学元件保持器在回流焊炉内的尺寸稳定性有可能不充分。相反，在无机填料的含量超过上述上限的情况下，有可能不易成型成该光学元件保持器。
作为上述交联助剂，可举出例如：对苯醌二肟、p,p’-二苯甲酰对醌二肟等肟类；
乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸/氧化锌混合物、甲基丙烯酸烯丙酯等丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类；
二乙烯基苯等乙烯基单体类；
六亚甲基二烯丙基纳迪克酰亚胺(hexamethylene bis allyl nadi imide)、衣康酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯、二烯丙基单缩水甘油基异氰脲酸酯(DA-MGIC)、三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)等烯丙基化合物类；
N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺、N,N’-(4,4’-亚甲基二亚苯基)双马来酰亚胺等马来酰亚胺化合物类等。从有效促进交联反应的观点出发，作为上述交联助剂，优选TMPTA、DA-MGIC和TAIC。
在上述光学元件保持器用树脂组合物含有上述交联助剂的情况下，作为交联助剂的含量的下限，相对于100质量份的上述热塑性树脂优选为1质量份，更优选为3质量份。另一方面，作为交联助剂的含量的上限，相对于100质量份的上述热塑性树脂优选为15质量份，更优选为10质量份。在上述交联助剂的含量小于上述下限的情况下，该光学元件保持器的交联密度有可能降低，有可能无法得到充分的尺寸稳定性。相反，在上述交联助剂的含量超过上述上限的情况下，有可能无法得到交联反应的进一步促进效果。
在不损害本发明的效果的范围内，上述光学元件保持器用树脂组合物能够含有除无机填料和交联助剂以外的其他添加剂成分，例如、抗氧化剂、紫外线吸收剂、可见光吸收剂、耐候性稳定剂、铜抑制剂、阻燃剂、润滑剂、导电剂、镀敷剂、着色剂等。
在上述光学元件保持器用树脂组合物含有除无机填料和交联助剂以外的其他添加剂的情况下，作为上述其他添加剂的合计含量，相对于100质量份的上述热塑性树脂能够设为例如大于0质量份且为10质量份以下。
[光学元件保持器的制造方法]
上述光学元件保持器的制造方法优选包括以下工序：将含有上述热塑性树脂和填料、交联助剂等任意的添加物的成型用树脂组合物进行成型的工序；以及将成型后的树脂组合物进行交联的工序。以下，对各种工序进行说明。
(进行成型的工序)
在本工序中，将含有上述热塑性树脂和填料、交联助剂等任意的添加物的成型用树脂组合物进行成型。上述光学元件保持器用树脂组合物能够通过使用超级混合机等将上述热塑性树脂和根据需要添加的任意成分进行预混合、然后使用单轴混合机、双轴混合机等进行熔融混炼来制造。作为上述熔融混炼的具体温度，例如为180℃以上且360℃以下。
作为将上述光学元件保持器用树脂组合物进行成型的方法，没有特别限定，可举出例如注射成型法、挤出成型法、压缩成型法等，这些之中，优选注射成型法。在使用注射成型法将上述光学元件保持器用树脂组合物进行成型的情况下，作为成型条件，能够设定成例如料筒温度为200℃以上且300℃以下、注射压力为20kg/cm2以上且3000kg/cm2以下、保压时间为3秒以上且30秒以下、模具温度为30℃以上且100℃以下。
(进行交联的工序)
在本工序中，将上述光学元件保持器用树脂组合物进行交联。作为交联方法，能够举出利用电子射线照射的电子射线交联、利用加热的热交联等。利用电子射线照射的交联由于不受成型时的温度、流动性的限制，容易控制交联，所以优选。从得到耐热性的观点出发，电子射线的照射剂量能够设为例如10kGy以上且1000kGy以下。
根据该光学元件保持器，能够提高该光学元件保持器和光学元件之间进行双色成型时的粘接性，并且具有能够对应于回流焊炉的高耐热性。
<光学部件>
该光学部件具有光学元件和通过热熔接来保持上述光学元件的光学元件保持器。
该光学部件适宜作为用于连结光缆的光连接器使用。该光学部件作为例如光通信装置等搭载了受光发光元件的装置、光记录再生装置中的光拾取器、LED(发光二极管)透镜封装件等的发光元件、受光元件等光学元件，适宜用于各种电子装置，例如汽车导航仪、CD、MD、DVD、图像传感器、照相机模块、IR传感器、运动传感器、遥控器等。
[光学元件]
光学元件可举出例如透镜、反射镜。光学部件所使用的透镜、反射镜要求透明性。在传感器、通信用途的情况下，从波长为650nm、850nm、1300nm等的LED、VCSEL(垂直共振器面发光激光器)、其他激光器、硅光子等发光元件产生的光在厚度1mm的透过率需要为80％以上。此外，如果是摄影、监控的用途，则需要在全可见光区域为80％以上的透过率。因此，作为形成光学元件的树脂，优选选自能够实现该透过率的透明树脂。另外，在此，透过率是表示透明性的指标，其测定使用JIS-K7361(1997)中规定的测定法进行，对于规定波长的光，透过率是以入射光量与通过试验片的总光量之比的百分率表示的值。
作为形成光学元件的树脂，优选例如聚醚酰亚胺、热塑聚酰亚胺、透明聚酰胺、环状聚烯烃、透明氟树脂、透明聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、透明聚丙烯、乙烯系离聚物、氟系离聚物等。
[光学元件保持器]
上述光学元件保持器通过热熔接来保持上述光学元件。上述光学元件保持器的具体结构如上述该光学元件保持器所叙述的，因此省略说明。该光学元件保持器的形状没有特别限定，能够根据所搭载的电子设备而适当变更。
[光学部件的制造方法]
该光学部件通过双色成型来制造。上述双色成型是指在一台成型机中将两种树脂进行热熔接的成型方法，能够得到稳定的产品品质。在双色成型中，通常由一个模具将材质不同的两种材料进行成型。例如在得到了光学元件或光学元件保持器中的任一者的光学元件保持器后，在模具中安装该光学元件保持器，在该模具的空间(模腔)内将构成另一者的树脂熔融并进行注射成型，然后，进行冷却固化等，由此得到光学元件和光学元件保持器的复合体。该光学部件优选在通过双色成型得到该光学元件保持器和光学元件被热熔接而成的部件后，对成为一体的光学元件保持器进行电子射线照射等，由此作为一体来进行树脂的交联。
根据该光学部件，通过具有该光学元件保持器，在该光学元件保持器和光学元件之间具有良好的粘接力，具有能够对应于回流焊炉的高耐热性。
[其他实施方式]
应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示而并非限制性的。本发明的范围并不限定于上述实施方式的构成，而是由权利要求的范围所表示的、包含与权利要求的范围等同的含义和在范围内的所有变更。
实施例
以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
[试验No.1～试验No.10]
(1)光学元件保持器的制作
在按照表1所示配方配制的100质量份的热塑性树脂中，加入5质量份的交联助剂和30质量份的玻璃纤维，制造光学元件保持器用树脂组合物。接下来，将光学元件保持器用树脂组合物进行注射成型，成型成外径10mm、内径6mm的圆筒状的光学元件保持器。
光学元件保持器用树脂组合物所使用的热塑性树脂和交联助剂如下所述。
尼龙9T：Genestar G1300A(KURARAY CO.,LTD制、聚酰胺9T、熔点：308℃)
尼龙46：DSM株式会社制Stanyl TW241、聚酰胺46、熔点：290℃)
尼龙12：UBE尼龙3024U(宇部兴产株式会社制、聚酰胺12、熔点：176℃)
三烯丙基异氰脲酸酯(日本化成株式会社制)
另外，在表1中，“-”表示未使用各材料的情况。
(2)光学部件的制作(双色成型)
在制作上述光学元件保持器后，将模具加热至约80℃，在该模具内的空间注射透镜用热塑性树脂组合物透明聚酰胺。然后，进行冷却，得到外径6mm、中心部厚度1mm的透镜与光学元件保持器成为一体的光学部件。通过对如此得到的光学部件照射600kGy的电子射线进行交联，制作光学部件。
[评价]
对如此得到的试验No.1～试验No.10的光学部件通过下述方法实施评价。将其结果示于表1。
(熔解热的测定)
熔解温度和熔解热在以下条件下进行DSC测定来求出。
使用差示扫描量热仪(商品名：DSC8500、Perkin Elmer,Inc.制)，在氮环境下，将8mg的试样以升温速度10℃/分钟从-50℃升温至350℃。将该升温时所观测到的2个吸热峰出现的温度作为熔解温度而求出。此外，熔解热通过计算上述2个峰的各自的面积来求出。另外，在峰为多峰的情况下，熔解热通过计算全部峰的面积来求出。图1示出试验No.2的熔解曲线的例子。
(粘接性)
目视观察透镜与光学元件保持器的界面，通过有无剥离来判定透镜与光学元件保持器之间的粘接性。
(粘接面的表面性状)
目视观察透镜与光学元件保持器的粘接面的界面，通过光学元件保持器的界面有无变形来判定光学元件保持器的粘接面的表面性状。
(耐热性)
在260℃的回流焊炉中放置10分钟，通过光学元件保持器有无变形来判定光学元件保持器的耐热性。
[表1]
如表1所示，试验No.1～试验No.6的光学元件保持器的粘接性、粘接面的表面性状和耐热性均良好，上述试验No.1～试验No.6的光学元件保持器中，上述光学元件保持器用树脂组合物的通过DSC测定的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例为20％以上且80％以下。另一方面，不满足上述要件的试验No.7～试验No.10的光学元件保持器，其粘接性、粘接面的表面性状和耐热性均差。
根据以上结果，示出了该光学元件保持器能够提高光学元件保持器和光学元件之间进行双色成型时的粘接性，并且具有能够对应于回流焊炉的高耐热性。
Claims (2)
1.一种光学元件保持器，其是保持光学元件的光学元件保持器，
所述光学元件保持器由光学元件保持器用树脂组合物构成，
所述光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分，
所述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例为20％以上且80％以下。
2.一种光学部件，其具有光学元件和通过热熔接来保持所述光学元件的光学元件保持器，
所述光学元件保持器由光学元件保持器用树脂组合物构成，
所述光学元件保持器用树脂组合物以热塑性树脂为主要成分，
所述光学元件保持器用树脂组合物的通过升温速度10℃/分钟的差示扫描量热分析得到的熔解曲线在160℃以上且230℃以下的范围和260℃以上且320℃以下的范围具有2个峰，在160℃以上且230℃以下的范围的熔解热相对于总熔解热的比例为20％以上且80％以下。
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