平成26年7月1日発行

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イメージセンサー／光ピックアップ向け光硬化性接着剤
はじめに光硬化性接着剤は短時間で硬化することから製造工程の時間短縮が可能なため、幅広い分野で利用されています。スリーボンドでは、お客様の用途に合わせてハードディスクドライブ（HDD）や液晶パネルなどの電気・電子機器向けの光硬化性接着剤の開発・商品化を数多く行って参りました。
近年、電気・電子機器の小型化・軽量化が進み、それに併せてデジタルカメラやスマートフォンのカメラ等に用いるイメージセンサーや、パソコン等に用いる光ピックアップといった光を利用した光学系デバイスも小型化が進んでいます。このようなデバイスに使用される接着剤は、設計の多様化により、様々な材質に対して少ない接着面積で高接着力を発揮することや、硬化前後での光軸ズレの抑制、電子部品の高密度化に起因する発熱への耐性等、いくつもの課題をクリアする必要があります。
本稿では、上記の課題をクリアし、従来の水銀ランプだけでなく、UV-LED 光源に対応したイメージセンサー及び光ピックアップ向け光硬化性接着剤として ThreeBond 3036G, ThreeBond 3038,
ThreeBond 3038B を紹介します。
以下、ThreeBond を TB と略す

目次

はじめに •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1.求められる特性 ••••••••••••••••••••••••••••••••• 24.環境の変化に伴う特性変化 •••••••••••••••••• 55.反応速度、アウトガス、環境特性•••••••••••••• 62.使用部位 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 33.商品紹介（TB3036G,TB3038,TB3038B）•• 46.UV光源 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 7
おわりに•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 811.求められる特性

ら接着剤で固定しますが、目標範囲は数 μm と非常イメージセンサー、 光ピックアップに共通しているに狭い値です。接着剤は硬化時に収縮を伴うので硬のは、『光』を利用していることです。どちらのデバイ化収縮率が大きいと、調整した光軸にズレが生じます

スも、レンズやミラー、プリズムなどの光学部品を用（図− 1）。そのため、 硬 化 収 縮 率の低い接 着 剤がいて、光を正確に受け取ることで機能を発揮します。

求められます。本稿にて紹介する 3 商品は、硬化収そのため、イメージセンサーや光ピックアップの部縮率を 3% 前後に抑えた低収縮タイプです。

品を固定する光硬化性接着剤には、単に特定の被着体への接着力を有するのではなく、以下のような特性が求められます。

③環境による変化が小さいこと
光軸ズレは、硬化時だけではなく、高温高湿下や、急激な温度変化など、周囲の環境条件によっても発生します。 本来の機能を維持するため、 環境による①様々な被着体への接着使用される部 位によって被 着 体はガラス・ 金属・部品の位置ズレや、接着力の低下を抑制することが、プラスチックなど様々であり、異種材質の接着も多くイメージセンサーや光ピックアップの部品固定においなっています。そのため、多様な被着体への接着がて非常に大きなポイントとなります。

求められます。
今 回、 上 記に挙げた特 性を持ち、UV-LED 光 源にも対 応した 光 硬 化 性 接 着 剤として、TB3036G、②光軸ズレの抑制
イメージセンサーや光ピックアップは、光軸（光の経路）が目標範囲内に収まるように調整を行ってか

TB3038、TB3038B を開 発、 上 市 致しましたので、次頁より使用部位と共に紹介します。

光ピックアップのイメージ目標範囲数μm

図−12

位置ズレについて2.使用部位■光ピックアップCD, DVD, BD 等の光学ドライブで、音楽や映像な■イメージセンサー
デジタルカメラやスマートフォンのカメラに搭載されどのデータの記録や再生を行うためのレーザー光源、ている撮像素子のことで、現在は CMOS センサーが受光部及びレンズやミラーなどの光学部品で構成さ主流となっています（図―2）。カメラは、レンズかられるデバイスのことです。このレーザーは LD（レー入ってきた光をイメージセンサーに照射することで像ザーダイオード）から出力され、ミラー、レンズなどとして記録するため、 画質性能を左右する重要な部の部 品を反 射、 透 過し、PD（フォトディテクター）品です。カメラの心臓部ともいえるこの部品の固定にが受け取る事で記録や再生が行われます。レーザーは硬 化 収 縮 率の低い TB3036G や、 金 属 への高いを出力する LD、受光する PD は熱が蓄積しやすいた接着力を有する TB3038B が使用されています。

め耐 熱 性が求められ、また、 正 確なデータの記 録、イメージセンサーは高画質を求めるほど、 大面積再生を行うために位置ズレの抑制が要求されます。になる傾 向があり、それに伴い重 量 が 増えるので、この部分に使用される材質は軽量かつ高耐熱性が固定するにはより高い接着力が求められます。また、求められ、難接着材質の PPS や、アルミニウム、エイメージセンサーに位置ズレが生じてしまった場合、ポキシガラスなどが用いられます。そのため、様々な撮 影する映 像にも影 響が出てしまうため、 位 置ズレ材質に対し高い接着力を有する TB3038 が使用されの抑制が求められます。ています。

ペンタプリズム

ベース周り拡大

PD, LD

イメージセンサー

光学部品周りPD

LD

レンズ
AF センサー

図−2 デジタルカメラと光ピックアップの構造

33.商品紹介（TB3036G、TB3038、TB3038B）
それぞれの特長、物性について紹介します（表−・TB3038B
TTB3038 同様に PPS やポリカーボネートなどのプ1,2、図− 3）。

ラスチックやガラス、 金属に高い接着力を示します。

・TB3036G

加えて、UV 照射により色調が青色から淡黄色に変硬化収縮率が低く、柔軟性があります。また、金属・化するので、照射の有無が外観で判断出来ます。

プラスチックなど様々な被着体への接着が可能です。
そのため、 耐衝撃性と接着力が求められる部位に適商品毎に硬さ、接着力、視認性という特長があるので、用途にあわせた接着剤の選定が可能です。

しています。
・TB3038
難接着材質である PPS をはじめ、ポリカーボネートなどのプラスチックや、ガラス、 金属など様々な被着体に対して高い接着力を示します。 高い接着力と低硬化収縮率、硬さが必要とされる部位に適しています。
表−1
単位

基本物性

TB3036G

TB3038

TB3038B

試験方法

備考

外観−白色

白色

青色

3TS-2100-001−粘度Pa・s

29.0

13.0

12.5

3TS-2F00-007

せん断速度 20.0s-1

比重−

1.53

1.56

1.56

3TS-2500-002

25℃

表−2硬化物特性

TB3036G

TB3038

TB3038B

試験方法

備考

単位

硬さ−

D40

D70

D75

3TS-2B00-004−

硬化収縮率％

2.0

2.2

3.0

3TS-2600-001

−

厚膜硬化性

mm

2.5

2.9

2.8

3TS-3160-001

−

貯蔵弾性率
（E'）

Pa

2.4×108

3.3×109

3.3×1093TS-4730-001

25℃

硬化条件UV-LED（365nm）400mW×17.5sec

引張せん断接着強さ
（MPa）

10

TB3036G
TB3038
TB3038B

864（365nm）
400mW/㎠×17.5sec
斜線効果があるものは、材料破壊を示す

20ガラス/ガラスPPS/ガラスPC/ガラス ガラスエポキシ/ガラス AL/ガラス

図−3 引張せん断接着強さ

4SUS430/ガラス

4.環境の変化に伴う特性変化

この測定結果から、これら 3 商品の温度変化によ先述の通り、イメージセンサー、及び光ピックアッる弾 性 率の変 化は、 一 般 的な光 硬 化 性 接 着剤と比プ 向け接 着 剤には、 環 境 条 件による特 性の変 化が較してなだらかであり、 急激な変化を起こしにくいこ小さいことが求められます。 一般的に物質は加熱すとが見て取れます。

ると柔らかくなり、冷却すると硬くなります。この加熱と冷却による伸縮を繰り返すと接着界面に応力が生■信頼性試験
デジタルカメラや、パソコンは様々な環境で使用さじ、位置ズレが発生しやすくなります。
そのため、イメージセンサー、光ピックアップ向けれるため、それらに使用される接着剤も、 過酷な環接着剤では、環境の変化による特性の変化が小さい境下においても接着力を維持することが求められます。
TB3036G、TB3038、TB3038B は高 温 高 湿 環 境ことが求められます。
本項においては、その特性の変化について測定しや、ヒートサイクルといった環境においても初期からの強 度 変 化が小さいため、 信 頼 性の高い光 硬 化 性た結果を紹介します。

接着剤であるといえます（図− 5、6）。
■動的粘弾性測定

80

デジタルカメラや、パソコンに求められる一般的な70

許容温度範囲としては、およそ -40 〜 80℃です。こ60

行っています。

50

一 般的な光 硬 化 性 接 着剤と今回紹介する商 品 群との測定結果を紹介します（図―4）。
・TB3036G
今 回 紹 介する 3 商 品の中では比 較 的 柔らかいた

接着強度（N）の温度範囲で弾性率の変化が小さくなるよう設計を40
3020め、グラフの波形は低く、なだらかな変化を示してい10ます。そのため、 柔軟性を持ちながら位置ズレの抑0TB3036G制が可能です。
TB3036Gよりも高い Tgと、高い弾性率を有します。

図−5

そのため、グラフの波形の位置は比較的高く、Tg が高いので弾性率はなだらかに変化します。

80

1.0E＋1270

接着強度（N）

弾性率（E ）
Pa60-20

図−4020Temp（℃）

DMA

測定結果

4060

TB3038B
400mW/㎠ 17.5sec

高温高湿試験結果

BLANK
100サイクル200サイクル

5040302010

一般的な光硬化性接着剤（弾性率の変化が大きい）
TB3036G（比較的低い弾性率で変化がなだらか）
TB3038（高い弾性率を維持し変化がなだらか）
TB3038B-40

TB3038

環境条件： 60℃95%RH
硬化条件：
被 着 体： PPS・TB3038、TB3038B

1.0E＋05

BLANK
100h
200h

0TB3036G
80

TB3038

TB3038B

環境条件： -40 ℃〜 80 ℃ 各 30min硬化条件：400mW/㎠ 17.5sec
被 着 体： PPS

図−6 ヒートサイクル試験結果

5今回、接着強度の測定は以下の方法で行いました■アウトガス量近 年の電 気 電 子 製 品は小 型 化・ 薄 型 化が 進み、（図− 7）。

各 部 品同士の距 離が近くなっていることから、 接着mm

剤からガスが発生した場 合、レンズ・ミラーの汚 染mm等に繋がりやすくなります。また、密閉性の高い設計の場合もガスの影響を大きく受けます。そのため、本商品群は低アウトガスの設計にしています。
80℃環境下での重量変化から、アウトガス量が少ないことが分かります（表− 3）。

１. PPS の試験片にワッシャーを乗せる
２. ワッシャーの内側に接着剤を充填し、硬化させる
３. 測定機でワッシャー側面を水平に押し、剥がれた時の強度を接着強度とする

図−7

表−3 アウトガス量

接着強度測定方法

単位 TB3036G TB3038 TB3038B
アウトガス量加熱残分5.反応速度、アウトガス、環境特性
今 回 紹 介した 3 商 品は、 速 硬 化 性、 高 反 応 率、％0.70.50.5

99.399.599.5

試験方法
3TS-4720-001

硬化条件：UV-LED（365nm）400mW/㎠×17.5sec
測定条件：硬化後 80℃ 2h

低アウトガスであり、ハロゲン含有量が少なく、有機スズ化合物は非含有という特長も併せ持っています。
■環境特性
TB3036G、TB3038、TB3038B は塩素量、臭素量、■硬化速度と反応率
工程時間短縮のため短時間での硬化が求められます。また、 未 反 応 成分が多いと位 置ズレやアウトガス及び有機スズ化合物（非含有）が測定下限値以下です。（表− 5）。に繋がるため高反応率が要求されます。本商品群は、

表−4

高反応性を有するため、UV-LED で硬化した場合でTB3036G TB3038 TB3038B

も数秒〜数十秒で硬化します。（図− 8）
硬 化 速 度の測 定には、 官 能 基の特 有ピークの変化から確認出来る FT-IR による方法を用いています。
120

反応率（%）

8060
40
TB3038
TB3038B
TB3038G

0010203040
時間（秒）

5060

光源：UV-LED（365nm）400mW/㎠

図−86

塩素量(ppm)

N.D.

N.D.

N.D.

臭素量(ppm)

N.D.

N.D.

N.D.

有機スズ

N.D.

N.D.

N.D.

N.D. = Not Detected※測定下限値
塩素量 〈 30ppm
臭素量 〈 30ppm〈 30ppm
有機スズ

10020

硬化速度と反応率

環境特性値
測定方法
燃焼法
GC/MS

6.UV光源が短いほど、エネルギーとして高くなります（表− 5）。

今回は UV 光源として、UV-LED を用いています。

また、光源全体の波長分布を考えると UV-LED は他の光源よりもエネルギーは低くなります。

光源の違いについて説明します。

先述のように、UV-LED は光源としてのエネルギーが低く、 従 来の紫 外 線 硬 化 性 接 着 剤では反 応 性に

■波長分布
紫外線を発生させる装置は水銀ランプやメタルハ課題があったため、 高接着力の発揮は難しく、 位置ライドランプなどがありますが、 今回光源として用いズレの抑制が求められるような高い位置精度が必要ている UV-LED の 波 長 分 布は、 他の光 源と比 べてな箇所には用いられてきませんでした。

非常に狭く、特定の波長のみを選択的に放出します。

UV-LED に対応し、高接着力を実現し、位置ズレの（図− 9）。

抑制、 高反応性を可能にしたイメージセンサー及び

1.1
1UV-LED水銀ランプ
メタルハライドランプ

0.90.8出射強度

今 回 紹 介した TB3036G, TB3038, TB3038B は、光ピックアップ向けの光硬化性接着剤です。

0.70.60.50.40.30.20.10250

350450

図−9550波長（nm）

650750光源別の波長分布

UV-LED は 低 発 熱 量 かつ 省 電 力のため、 エコロジーです。また、その他にコンパクトな装 置で高 照度の出力が 可 能というメリットもあります。しかし、光硬化性接着剤の光源として用いるためには、その光源に対応した接着剤の設計が必要になります。それは波長によりエネルギー差があるためです。
■光のエネルギー
光のエネルギーは下記の計算式で求められ、波長c

E＝hν＝
表−5λ

E：エネルギー
h：プランク定数
ν：振動数
C：光速
λ：波長

波長によるエネルギーの違い
200nm 300nm 400nm 500nm

エネルギー(kJ/mol)

2598

398

3012397

おわりに今回、イメージセンサー、及び光ピックアップ向け接着剤として、TB3036G、TB3038、TB3038B について紹介しました。イメージセンサーや光ピックアップは今後もより小型・薄型化が進むことが予想され、接着面積の減少や、硬化時の収縮、熱による影響を受けやすくなるため、光硬化性接着剤に求められるレベルは一層高くなると考えられます。
これからも、スリーボンドは次の時代を見据えた光硬化性接着剤の商品開発を行い、皆様のお役に立てるよう努力して参ります。
< 参考文献 >テクニカルニュース No.45 「可視光硬化性樹脂」
テクニカルニュース No.76 「UV-LED 光源対応光硬化性接着剤」
スリーボンドファインケミカル株式会社

研究開発本部

開発二部

電気開発二課

坂本泰則

開発二部

電気開発二課齊藤聖

スリーボンドファインケミカル株式会社

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神奈川県相模原市緑区大山町1-1
電話 042(774)1333 ㈹