光酸発生剤（PAG）とは｜仕組み・種類・用途をわかりやすく解説

• 光カチオン重合開始剤を探しているが、ラジカル型との違いや使い分けが分からない
• スルホニウム塩・ヨードニウム塩など種類が多く、自社用途に何が適合するか判断できない

このような課題を持つ技術者向けに、本記事では光酸発生剤（PAG）の光酸発生メカニズム・主要な種類・ラジカル型光開始剤との違い、そしてAGCがPAGの原料であるPF-4LiMを提供できる理由を整理します。

光酸発生剤（PAG）とは

光酸発生剤（PAG：Photo Acid Generator、フォトアシッドジェネレーター）とは、光を照射することにより酸を発生させる化合物です。UV光やi線・g線・h線などの特定波長を照射すると化合物内でイオン対の解離（光開裂）が起き、ブレンステッド酸が生成します※1。この酸が触媒として機能することで、次の反応が進行します。

• カチオン重合：エポキシ樹脂・ビニルエーテル・オキセタン等の開環重合を開始
• 架橋反応：フェノール樹脂などの熱・光硬化系で架橋を促進

これらの反応は、UV硬化コーティング・光学接着剤・3Dプリンティング樹脂・半導体リソグラフィーなど、幅広い用途で活用されています。

 

光酸発生剤の種類と特徴

PAGはカチオン（光吸収部位）の構造から大きく3種類に分類されます。それぞれ光の吸収波長・感度・熱安定性・溶解性が異なり、用途に応じた選定が必要です。

スルホニウム塩タイプ

トリアリールスルホニウム塩（[Ar₃S]⁺）をカチオン部位とするPAGです。UV全般に対して感度が高く、熱安定性に優れるため、UV硬化コーティング・接着剤・インク分野のカチオン重合開始剤として広く使用されます。gh線（436 nm）への対応グレードもあります。

ヨードニウム塩タイプ

ジアリールヨードニウム塩（[Ar₂I]⁺）をカチオン部位とするPAGです。増感剤を組み合わせることで長波長（可視光域）への対応が可能になります。高温加熱時の着色が少なく、透明性が求められる用途（光学部品・ディスプレイ封止等）に向いています※1。

アンモニウム塩タイプ（アニリニウム型含む）

アンモニウムカチオン（[R₄N]⁺またはアニリニウム型 [ArNHR₂]⁺）をカチオン部位とするタイプです。同種の化合物は主に熱酸発生剤（TAG）として使われており、光酸発生剤への適用例は限定的です。

アニオンの種類と酸強度

PAGの性能はカチオン部位だけでなく、酸を発生するアニオン部位によっても決まります。

アニオン	酸強度	特徴
BF₄⁻	中低	PF₆⁻より求核性が高くカチオン活性を低下させやすい。PAGへの採用例は少ない
PF₆⁻	中	汎用・低コスト
SbF₆⁻	高	Sb含有（中国産・価格高騰傾向）。加水分解によりフッ酸が発生し、周辺金属部材（設備）を腐食するリスクがある
(Rf)SO₃⁻	高	パーフルオロアルキルスルホン酸系（例：CF₃SO₃⁻ トリフラート）。フォトレジスト・半導体リソグラフィー分野での採用例あり
B(C₆F₅)₄⁻	高	非求核性・弱配位性。AGC製PF-4LiMから合成可能
Ga(C₆F₅)₄⁻	高	高活性。Gaがレアメタル（中国の禁輸措置対象）で入手性に課題あり

B(C₆F₅)₄⁻アニオンは求核性が極めて低く、発生した酸の活性を高水準に保てるため、高いカチオン重合性を実現できます。

 

ラジカル型とカチオン型の光酸発生剤の違い

UV硬化分野では「ラジカル型光開始剤」と「カチオン型光開始剤（光酸発生剤：PAG）」の2つのアプローチがあります。対応できる樹脂・硬化特性・プロセス条件が異なるため、用途に応じた使い分けが重要です。

比較項目	ラジカル型光開始剤	カチオン型光開始剤（PAG）
主な対応樹脂	アクリル系モノマー・オリゴマー	エポキシ・ビニルエーテル・オキセタン
酸素阻害	あり（酸素がラジカルを捕捉）	なし
暗反応（ダークキュア）	なし（照射停止と同時に停止）	あり（照射後も重合が継続）
硬化収縮	大きい（付加重合）	小さい（開環重合）
基材密着性	樹脂系による	エポキシ開環による高接着力
プロセス上の留意点	窒素パージ・高出力UV照射が必要な場合あり	水分・塩基性成分による硬化阻害に注意

カチオン型（PAG）の大きな優位点は、酸素阻害を受けないことと、ダークキュア（暗反応）によって膜内部や遮光部分まで硬化が進行する点です。一方で、水分や塩基性成分が混入すると硬化反応が阻害されることがあるため、配合設計と保管環境の管理が必要です。

AGCが提供できるもの

AGCは有機合成による製造経験を活かし、光酸発生剤（PAG）の合成に使用される中間体「PF-4LiM」を製造しています。PF-4LiMはペンタフルオロフェニルボレートアニオンのリチウム塩（[Li][B(C₆F₅)₄]）であり、対アニオン交換反応を経て各種PAGとなります。B(C₆F₅)₄⁻アニオンは非求核性・弱配位性のため、発生した酸の活性を高水準に維持できます。

AGCはPF-4LiMをベースとした光酸発生剤の受託製造にも対応しています。スルホニウム塩型・ヨードニウム塩型を含む各種PAGについて、受託製造のご相談に応じます。

主な適用用途

• UV硬化コーティング・インク・接着剤
• 半導体後工程のUV硬化膜
• 有機EL素子封止

製造体制と供給実績

項目	内容
製造拠点	小浜工場（福井県小浜市・AGC若狭化学株式会社）
製造規模	数kg〜約100MT（製品・用途に応じて対応）
従業員数	164名（2025年末時点）
サステナビリティ認証	EcoVadis Gold・Together for Sustainability（TfS）
供給実績	30年以上、世界各国のお客様へ継続供給

AGC若狭化学株式会社はAGCの100%子会社として1998年に設立。フッ素化学の技術基盤と一貫した国内製造体制が強みです。

関連記事：PF-4LiM 製品詳細 ｜ 光酸発生剤・熱酸発生剤 中間体

まとめ

スルホニウム塩・ヨードニウム塩のカチオン構造とアニオン種の組み合わせによって感度・熱安定性・溶解性を調整できます。ラジカル型光開始剤との最大の違いは酸素阻害がない点とダークキュア特性にあり、エポキシ系やビニルエーテル系樹脂のUV硬化・封止・レジスト用途での活用が広がっています。

AGCはB(C₆F₅)₄⁻アニオンを持つPF-4LiMの製造から、これをベースとした光酸発生剤の受託製造まで対応しています。用途・スペック・スケールのご要件は、アグロ事業部担当者へお問い合わせください。

参考文献

※1 Crivello, J. V. “Cationic polymerization — Iodonium and sulfonium salt photoinitiators.” Advances in Polymer Science, Springer. DOI: 10.1007/bfb0024034