(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化型樹脂と、
粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーとを含み、
前記紫外線硬化型樹脂がエポキシ系樹脂であり、
前記フィラーがガラス製ビーズであり、
前記樹脂組成物全体中の前記フィラーの含有量が１０質量％〜６０質量％の範囲内である
樹脂組成物。
【請求項２】
電子部品又は光学部品と、
前記電子部品又は前記光学部品を、他の部品に固定する接着剤であり、紫外線硬化型樹脂の硬化物中に、粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーを有する接着剤とを含み、
前記紫外線硬化型樹脂がエポキシ系樹脂であり、前記フィラーがガラス製ビーズであり、前記樹脂組成物全体中の前記フィラーの含有量が１０質量％〜６０質量％の範囲内である
電子機器。
【請求項３】
電子部品又は光学部品を有する電子機器を製造する方法であって、
紫外線硬化型樹脂と、粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーとを含む樹脂組成物を接着剤として用いて、前記電子部品又は前記光学部品と他の部品との接続部に前記接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤に紫外線を照射して、前記接着剤を硬化させる工程とを有し、
前記紫外線硬化型樹脂がエポキシ系樹脂であり、前記フィラーがガラス製ビーズであり、前記樹脂組成物全体中の前記フィラーの含有量が１０質量％〜６０質量％の範囲内である
電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線硬化型樹脂及びフィラーを有する樹脂組成物に関わる。また、本発明は、この樹脂組成物を用いて電子部品や光学部品を接着した電子機器、並びにこの電子機器の製造方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク用の光学ヘッド等の機器では、光学部品を位置精度良く固定することが要求される（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。
【０００３】
電子部品や光学部品が小さくなることにより、ビス等の固定部品が使用困難になる。
また、光学部品の位置や傾き等を調整してから固定したいので、接着剤で他の部品（基盤やチップ等）に固定している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０６５６７号公報
【特許文献２】特開２０００−１６３７７４号公報
【特許文献３】特開２００３−５９０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子部品及び光学部品の接着剤による固定において、紫外線硬化型樹脂を用いることがある。
紫外線硬化型樹脂を用いることにより、熱硬化型樹脂を用いた場合と比較して、高速で硬化させることが可能になると共に、熱をかける必要がなく、電子部品や光学部品への負担を軽減することができる。
【０００６】
しかしながら、部品の位置を調整した後に、紫外線硬化型樹脂を硬化させたときに、硬化収縮により、部品の位置に数十μｍのズレが生じる。
【０００７】
このことを、図８の平面図及び図９の断面図を参照して説明する。
図８Ａ及び図９Ａに示すように、光学部品５１を、基盤等の他の部品５２に、紫外線硬化型樹脂による接着剤５３で接着する場合を考える。
光学部品５１と他の部品５２との接合部に接着剤５３を塗布した後に、光学部品５１の位置（前後、左右、高さ、傾き）を調整する。これにより、光学部品５１の中心線が、図８Ａに鎖線６１Ａ及び６１Ｂに示す位置となる。
続いて、ＵＶ（紫外線）照射器５４を使用して、接着剤５３に紫外線５５を照射する。
これにより、接着剤５３の紫外線硬化型樹脂が硬化して硬化物５３Ａとなるが、その際に、紫外線硬化型樹脂に、図９Ｂの矢印５６で示すような収縮を生じるため、光学部品５１が例えば矢印５７に示す方向にズレを生じてしまう。すると、光学部品５１の中心線が本来あるべき位置６１Ａ，６１Ｂから、図８Ｂ中左下の位置６２Ａ，６２Ｂにずれてしまう。
【０００８】
ところで、紫外線硬化型樹脂には、アクリル系樹脂と、エポキシ系樹脂とがある。
エポキシ系樹脂は、アクリル系樹脂の３倍以上の価格である。
これに対して、アクリル系樹脂は硬化収縮が大きく、エポキシ系樹脂の８倍近くの収縮率となる。
従って、紫外線硬化型樹脂を使用した場合に、コスト低減と、良好な位置精度とを両立させることが難しかった。
【０００９】
上述した問題の解決のために、本発明においては、紫外線硬化型樹脂から成り、硬化収縮の少ない樹脂組成物、この樹脂組成物によって電子部品又は光学部品を接着した電子機器、並びに、この電子機器の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の樹脂組成物は、紫外線硬化型樹脂と、粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーとを含み、紫外線硬化型樹脂がエポキシ系樹脂であり、フィラーがガラス製ビーズであり、樹脂組成物全体中のフィラーの含有量が１０質量％〜６０質量％の範囲内であるものである。
【００１１】
本発明の電子機器は、電子部品又は光学部品と、これら電子部品又は光学部品を他の部品に固定する接着剤とを含むものである。そして、接着剤は、紫外線硬化型樹脂の硬化物中に、粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーを有している。さらに、紫外線硬化型樹脂がエポキシ系樹脂であり、フィラーがガラス製ビーズであり、樹脂組成物全体中のフィラーの含有量が１０質量％〜６０質量％の範囲内である。
【００１２】
本発明の電子機器の製造方法は、電子部品又は光学部品を有する電子機器を製造する方法である。
そして、紫外線硬化型樹脂と、粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーとを含む樹脂組成物を接着剤として用いて、電子部品又は光学部品と他の部品との接続部に接着剤を塗布する工程を有する。
また、接着剤に紫外線を照射して接着剤を硬化させる工程を有する。
さらに、紫外線硬化型樹脂がエポキシ系樹脂であり、フィラーがガラス製ビーズであり、樹脂組成物全体中のフィラーの含有量が１０質量％〜６０質量％の範囲内である。
【００１３】
上述の本発明の樹脂組成物によれば、紫外線硬化型樹脂と、球形のフィラーとを含むので、フィラーの充填により紫外線硬化型樹脂の硬化時の収縮量を低減することができる。
また、フィラーの粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、かつフィラーが球形であるため、充填量を多くすることが可能になると共に、フィラー同士の接触により支持することが可能になる。
さらにまた、フィラーが紫外線を透過するため、紫外線を透過しないフィラーを使用した場合と比較して、樹脂全体に紫外線を行き渡らせて、短い時間で効率良く硬化させることが可能になる。
【００１４】
上述の本発明の電子機器によれば、電子部品又は光学部品を他の部品に固定する接着剤が、紫外線硬化型樹脂の硬化物中に、粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーを有している。これにより、製造の際に、接着剤の硬化収縮が少なく、部品の位置精度が良好になる。
【００１５】
上述の本発明の電子機器の製造方法によれば、紫外線硬化型樹脂と、粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーとを含む樹脂組成物を接着剤として用いる。そして、電子部品又は光学部品と他の部品との接続部に接着剤を塗布する工程と、接着剤に紫外線を照射して接着剤を硬化させる工程とを有する。これにより、接着剤の硬化収縮が少なく、収縮による部品のズレを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の樹脂組成物によれば、硬化時の収縮量を低減することができるため、接着剤として用いた場合における、収縮による被接着物のズレを抑制することができる。
また、安価で収縮量の多い紫外線硬化型樹脂を使用することも可能になるので、接着剤のコストを低減することが可能になる。
【００１７】
本発明の電子機器によれば、部品の位置精度が良好になるので、所望の特性を有する電子機器を、安定して製造することが可能になる。
【００１８】
本発明の電子機器の製造方法によれば、接着剤の硬化収縮が少なく、収縮による部品のズレを抑制することができる。これにより、所望の特性を有する電子機器を、安定して歩留まり良く製造することができる。
【００１９】
従って、本発明により、電子部品や光学部品を他の部品（基板や部材、チップ等）に精度良く固定することができるので、電子部品や光学部品を有する電子機器を、安定して歩留まり良く製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
【００２１】
本発明においては、紫外線硬化型樹脂と、粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であり、紫外線を透過する球形のフィラーとを含む、樹脂組成物を構成する。
紫外線硬化型樹脂とフィラーとは、均一に、もしくは、ほぼ均一に、混合されていることが望ましい。
【００２２】
また、本発明においては、電子部品又は光学部品と、これら電子部品又は光学部品を他の部品に固定する接着剤とを含む電子機器を構成し、この接着剤として、紫外線硬化型樹脂の硬化物中に上述のフィラーを有する接着剤を用いる。
さらに、本発明においては、電子部品又は光学部品を有する電子機器を製造する際に、電子部品又は光学部品と他の部品との接続部に上述の樹脂組成物の接着剤と塗布する工程と、その後、紫外線を接着剤に照射する工程とを行う。
【００２３】
紫外線硬化型樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂を使用することができる。
【００２４】
フィラーの材料としては、紫外線を透過する材料を使用する。例えば、ガラス、セラミックス、金属、プラスチックから選ばれる１つ以上の材料を使用することができる。
【００２５】
フィラーが紫外線を透過するので、フィラーの先の紫外線硬化型樹脂にも紫外線を行きわたらせることができる。
これにより、紫外線を樹脂組成物の奥まで入射させて、紫外線硬化型樹脂を短い時間で効率良く硬化させることができる。
【００２６】
紫外線硬化型樹脂に球形のフィラーを充填することにより、紫外線硬化型樹脂の使用量を低減することができるので、硬化の際の収縮量を低減して、収縮を抑制することができる。
また、収縮の際に、球形のフィラー同士が接触して、接触したフィラー同士が互いに支え合う（サポートする）。これによっても、硬化の際の収縮を抑制することができる。
【００２７】
フィラーを球形とし、フィラーの粒子径を１００μｍ〜６００μｍの範囲とすることにより、紫外線硬化型樹脂中に、多くのフィラーを充填することができる。
フィラーの粒子径が大き過ぎると、フィラーとフィラーとの間の隙間が大きくなり、フィラーを多く充填することが難しくなる。
フィラーの粒子径が小さ過ぎると、樹脂と混合したときに粘度が上がりやすくなり、フィラーを多く充填しようとすると樹脂へ均一に混合することが難しくなる。また、紫外線を樹脂組成物の奥まで入射させる作用効果が弱まり、短時間で硬化させることが難しくなる。
フィラーを凹凸の多い形状とすると、単位体積当たりの充填率が下がる。また、フィラーを棒状とすると、樹脂へ均一に混合することが難しくなる。
【００２８】
球形のフィラーの充填量の好ましい範囲は、紫外線硬化型樹脂の種類や、球形のフィラーの材料及び粒子径に依存する。
例えば、紫外線硬化型樹脂がエポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂であり、球形のフィラーがガラス製ビーズである場合には、樹脂組成物全体中の球形のフィラーの含有量が１０質量％〜６０質量％の範囲内とすることが好ましい。
球形のフィラーの充填量が少な過ぎると、硬化収縮を抑制し、高速で硬化させる作用効果が弱くなる。
球形のフィラーの充填量が多過ぎると、紫外線硬化型樹脂と均一に混合することが難しくなる。
なお、硬化の際の収縮量をなるべく少なくするために、ほぼ均一に混合することが可能な限界近くまで、球形のフィラーの充填量を多くすることが望ましい。
【００２９】
樹脂組成物には、紫外線硬化型樹脂及び球形のフィラーの他、必要に応じて、溶剤、添加剤、他のフィラー等を含有していても良い。
なお、他のフィラーとしては、従来から紫外線硬化型樹脂に混合されている、粒子径の小さい（粒子径が数μｍ〜数十μｍ）フィラーを使用することが可能である。ただし、球形のフィラーの混合量を多くして、かつ均一に混合するために、粒子径の小さい他のフィラーの混合量は、従来よりも少なくすることが望ましい。
【００３０】
ここで、図５Ａ及び図５Ｂの模式図を参照して、フィラーによる硬化収縮の抑制を説明する。
図５Ａに示すように、紫外線硬化型樹脂１のみの場合には、前述したように、硬化の際に収縮する。
これに対して、図５Ｂに示すように、紫外線硬化型樹脂１に球形のフィラー２を混合した樹脂組成物１０とすることにより、全体に対する紫外線硬化型樹脂１の使用量が低減される。例えば、球形のフィラー２を４０％充填することにより、紫外線硬化型樹脂１の使用量が６０％に低減される。
このように紫外線硬化型樹脂１の使用量が低減されるので、硬化の際の収縮量を低減して、収縮を抑制することが可能になる。
【００３１】
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、フィラーによるサポートを説明する。
硬化の前の状態では、図６Ａに示すように、紫外線硬化型樹脂１の中に球形のフィラー２が混合されている。球形のフィラー２同士は、くっついている場合もあるが、樹脂１が間に入って離れている場合が多い。
紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂１を硬化させると、図６Ｂに示すように、全体が収縮しようとする。このとき、球形のフィラー２同士が接触して、矢印で示すように接触したフィラー２に対して力を加える。これにより、接触したフィラー２同士が互いに支え合う（サポートする）ようになる。
【００３２】
本発明の電子機器及びその製造方法において、対象となる電子部品又は光学部品は、位置精度をある程度要求されるものであれば良く、本発明の電子機器及びその製造方法は広く適用することが可能である。
電子部品としては、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、抵抗器、コンデンサ、等の各種部品が挙げられる。
光学部品としては、電子部品を兼ねる光電子集積回路（ＯＥＩＣ）の他、光学ヘッド、発光素子（半導体レーザや発光ダイオード等を含む）、受光素子、レンズ、プリズム、ライトガイド、波長板、ビームスプリッタ、光導波路、等が挙げられる。
【００３３】
続いて、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の樹脂組成物の一実施の形態の概略構成図（断面図）を、図１に示す。
この樹脂組成物１０は、紫外線硬化型樹脂１中に、紫外線を透過する球形のフィラー２が混合されて成る。
【００３４】
紫外線硬化型樹脂１には、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂を使用することができる。
【００３５】
球形のフィラー２には、紫外線を透過する材料、例えば、ガラス、セラミックス、金属、プラスチックから選ばれる１つ以上の材料を使用することができる。
球形のフィラー２の粒子径は、１００μｍ〜６００μｍの範囲とする。
【００３６】
なお、樹脂組成物１０には、紫外線硬化型樹脂１及び球形のフィラー２の他、必要に応じて、溶剤、添加剤、他のフィラー等を含有していても良い。
【００３７】
図１に示す樹脂組成物１０は、従来の紫外線硬化型樹脂にフィラーを含有する樹脂組成物と同様にして、製造することができる。
例えば、紫外線硬化型樹脂１を溶剤中に溶かして、その中に球形のフィラー２を添加して、撹拌混合させることにより、樹脂組成物１０を製造することができる。
【００３８】
本実施の形態の樹脂組成物１０を、電子部品や光学部品を有する電子機器に使用することができる。特に、電子部品や光学部品と、他の部品（基板や部材、チップ等）との接着に、樹脂組成物１０を使用することができる。
実際に樹脂組成物１０を使用する場合には、電子部品や光学部品と、他の部品との接続部に、樹脂組成物１０を塗布して、その後、紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂１を硬化させる。これにより、紫外線硬化型樹脂１の硬化物中に、球形のフィラー２を含有する状態となる。
【００３９】
樹脂組成物１０を塗布する際には、図２に示すような塗布装置を用いると良い。
図２に示す塗布装置は、シリンジ２１中に、内容物を押し出すプランジャ２２を有して成る。
球形のフィラー２と紫外線硬化型樹脂１とを混合した樹脂組成物１０を塗布装置の内部に入れる。
そして、プランジャ２２を加圧することにより、樹脂組成物１０を定量吐出することができる。
プランジャ２２への圧力は、例えば、０．１〜０．５ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。
【００４０】
そして、樹脂組成物１０を塗布する際には、例えば、図３Ａに平面図を示すように、光学部品又は電子部品５１と、他の部品（基盤や部材、チップ等）５２との接続部の左右２箇所に、樹脂組成物１０を接着剤として塗布する。
また、図３Ｂに平面図を示すように、光学部品又は電子部品５１と、他の部品５２との接続部の前後左右４箇所に、樹脂組成物１０を接着剤として塗布しても良い。
【００４１】
ここで、本実施の形態の樹脂組成物１０を接着剤として使用した場合における、硬化の状態を、図９と同様の断面図である図４を参照して説明する。
図４Ａに示すように、光学部品又は電子部品５１と他の部品５２との接合部に、接着剤として、紫外線硬化型樹脂１と球形のフィラー２とが混合された樹脂組成物１０を塗布する。
その後、光学部品又は電子部品５１の位置（前後、左右、高さ、傾き）を調整する。
続いて、ＵＶ（紫外線）照射器５４を使用して、樹脂組成物１０に紫外線５５を照射する。
これにより、図４Ｂに示すように、樹脂組成物１０の紫外線硬化型樹脂１が硬化して硬化物３となり、硬化物３中に球形のフィラー２を有する状態となる。この際に、接着剤の樹脂組成物１０が球形フィラー２を有していることによって、硬化の際の収縮の変化量が少なくなるため、光学部品又は電子部品５１のズレを抑制することができる。
【００４２】
上述の本実施の形態によれば、樹脂組成物１０が紫外線硬化型樹脂１中に、紫外線を透過する球形のフィラー２が混合されて成ることにより、フィラー２によって、紫外線硬化型樹脂１の使用量を低減して、硬化時の収縮量を低減することができる。
また、フィラー２同士が接触して、支え合うことによっても、硬化時の収縮量を低減することができる。
また、フィラー２が紫外線を透過するので、フィラー２の先の紫外線硬化型樹脂１にも紫外線を行きわたらせることができ、紫外線を樹脂組成物１０の奥まで入射させて、紫外線硬化型樹脂１を短い時間で効率良く硬化させることができる。
そして、フィラー２が球形で、フィラー２の粒子径が１００μｍ〜６００μｍの範囲であることにより、紫外線硬化型樹脂１中に、球形のフィラー２を多く充填することができる。
【００４３】
さらに、安価で収縮量の多いアクリル系の樹脂を使用しても、硬化の際の収縮量を少なく抑制することが可能になるため、紫外線硬化型樹脂を使用した接着剤のコストの低減を図ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態の樹脂組成物１０を使用して、電子機器の電子部品又は光学部品を他の部品に接着することにより、硬化の際の収縮量が少ないので、電子部品又は光学部品のずれを抑制することができ、部品の位置精度を良好にすることが可能になる。
【００４５】
（実験）
ここで、球形のフィラーの充填量を変えて、接着した部品の変位を調べた。
紫外線硬化型樹脂には、８１５０（協立化学社製変性アクリレート）を使用して、球形のフィラーには、ＵＢ−９１１Ｌ（ユニオン社製ガラスビーズ）を使用した。
球形のフィラーの充填量は、０質量％（フィラーなし）、１０質量％、３０質量％、５０質量％、６０質量％として、それぞれ、紫外線硬化型樹脂とフィラーとを混合して、樹脂組成物を得た。
なお、充填量を７０質量％とした場合も作製を試みたが、樹脂とフィラーを均一に混合することができなかった。
【００４６】
混合した各充填量の樹脂組成物を使用して、基板上に部品を接着した。各充填量の樹脂組成物について、それぞれ、部品を接着した試料を１０個ずつ作製した。
各試料の部品の位置を測定した後に、各試料の接着部に紫外線を照射して、樹脂組成物を硬化させた。
硬化した後の部品の位置を測定し、硬化前の部品の位置からの変位を求めた。さらに、同じ充填量の１０個の試料について、変位の平均値を求めた
【００４７】
得られた結果として、球形のフィラーの充填量と変位の平均値との関係を、図７に示す。
図７からわかるように、球形のフィラーの充填量を増やしていくに従い、変位の平均値が小さくなっていく。
また、この実験で使用した樹脂及びフィラーの組み合わせにおいて、ある程度の収縮抑制効果を得るためには、球形のフィラーの充填量を１０質量％以上とする必要があると考えられる。
なお、前述したように、充填量を７０質量％とした場合には均一に混合することが困難である。
従って、充填量の上限には余裕を見て、充填量を１０質量％〜６０質量％の範囲内とすることが望ましいことがわかる。
【００４８】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の樹脂組成物の一実施の形態の概略構成図（断面図）である。
【図２】樹脂組成物を塗布する塗布装置の概略構成図である。
【図３】Ａ、Ｂ  部品への接着剤の塗布位置を示す平面図である。
【図４】Ａ、Ｂ  図１の樹脂組成物を接着剤として使用した場合の硬化の状態を説明する断面図である。
【図５】Ａ、Ｂ  フィラーによる硬化収縮の抑制を説明する図である。
【図６】Ａ、Ｂ  フィラーによるサポートを説明する図である。
【図７】フィラーの充填量と、部品の変位との関係を示す図である。
【図８】Ａ、Ｂ  紫外線硬化型樹脂を接着剤として使用した場合の硬化の状態を説明する平面図である。
【図９】Ａ、Ｂ  紫外線硬化型樹脂を接着剤として使用した場合の硬化の状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  紫外線硬化型樹脂、２  球形のフィラー、１０  樹脂組成物
【図１】
0005056575.tif 000002
【図２】
0005056575.tif 000003
【図３】
0005056575.tif 000004
【図４】
0005056575.tif 000005
【図５】
0005056575.tif 000006
【図６】
0005056575.tif 000007
【図７】
0005056575.tif 000008
【図８】
0005056575.tif 000009
【図９】
0005056575.tif 000010