特開 2024-130264 接合構造体および接合構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130264

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】接合構造体および接合構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/16 20060101AFI20240920BHJP

   B32B 15/08 20060101ALI20240920BHJP

   B23K 26/352 20140101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

B29C65/16

B32B15/08 A

B23K26/352

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039891

(22)【出願日】2023-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100155712

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 尚

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 大輔

【テーマコード（参考）】

4E168

4F100

4F211

【Ｆターム（参考）】

4E168AB01

4E168DA23

4E168DA24

4E168DA25

4E168DA26

4E168DA28

4E168DA43

4E168JA02

4F100AB01A

4F100AK01B

4F100BA02

4F100DA03B

4F100DD01A

4F100EJ17

4F100EJ42

4F100EJ52

4F100JB16B

4F211AA04

4F211AA11

4F211AA13

4F211AA15

4F211AA16

4F211AA17

4F211AA21

4F211AA24

4F211AA28

4F211AA29

4F211AA34

4F211AA40

4F211AD03

4F211AF01

4F211AG07

4F211AH33

4F211AR02

4F211AR07

4F211AR08

4F211AR12

4F211TA01

4F211TC08

4F211TD11

4F211TH24

4F211TN27

4F211TQ01

4F211TW06

(57)【要約】

【課題】金属部材である箱体の寸法公差を十分に吸収できる接合構造体を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る接合構造体（１００）は、開口（１１）を形成する開口縁部面（１２）を備える金属製の箱体（１）と、前記開口縁部面と接合する樹脂製の蓋体（２）と、を備え、前記開口縁部面は、寸法公差の範囲で、場所によって前記蓋体の下面（２１）までの距離に誤差が生じており、前記開口縁部面の開口内側に位置する前記箱体の壁面と、前記蓋体の下面とが接触する位置での、前記開口縁部面と前記蓋体の下面との距離の最大値が、０．２ｍｍ以上である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を形成する開口縁部面を備える金属製の箱体と、
前記開口縁部面と接合して前記箱体の前記開口を密閉する樹脂製の蓋体と、を備え、
前記開口縁部面は、寸法公差の範囲で、場所によって前記蓋体の下面までの距離に誤差が生じており、
前記開口縁部面の開口内側に位置する前記箱体の壁面と、前記蓋体の下面とが接触する位置での、前記開口縁部面と前記蓋体の下面との距離の最大値が、０．２ｍｍ以上である、接合構造体。

【請求項2】

前記開口縁部面に、凹凸表面加工が施されている、請求項１に記載の接合構造体。

【請求項3】

前記開口縁部面に、前記凹凸表面加工として、レーザ照射による複数の穿孔部が形成されている、請求項２に記載の接合構造体。

【請求項4】

開口を形成する開口縁部面を備える金属製の箱体と、
前記開口縁部面と接合して前記箱体の前記開口を密閉する樹脂製の蓋体と、を備え、
前記開口縁部面は、寸法公差の範囲で、場所によって前記蓋体の下面までの距離に誤差が生じている、接合構造体の製造方法であって、
前記開口縁部面に凹凸表面加工を施す凹凸表面加工ステップと、
第１圧力により前記蓋体を前記開口縁部面に押圧した状態で、前記開口縁部面を加熱させることにより、前記開口縁部面に接触する前記蓋体を溶融させて、前記蓋体に含まれる樹脂を前記凹凸表面加工に充填させる充填ステップと、
前記第１圧力より低い第２圧力により前記蓋体を前記開口縁部面に押圧した状態で、前記開口縁部面を加熱させることにより、前記箱体および前記蓋体の歪を除去する歪除去ステップと、を含み、
前記充填ステップにおいて、前記開口縁部面の開口内側に位置する前記箱体の壁面と、前記蓋体の下面とが接触する位置での、前記開口縁部面と前記蓋体の下面との距離の最大値が、０．２ｍｍ以上となるように、前記蓋体を前記開口縁部面に押圧する、接合構造体の製造方法。

【請求項5】

前記第１圧力は、１．６～７．０ＭＰａであり、前記第２圧力は０．５～２．０ＭＰａである、請求項４に記載の接合構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接合構造体および接合構造体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、樹脂部材同士または金属部材と樹脂部材とを入熱により接合する接合技術が知られている。例えば、特許文献１には、レーザを溶着予定領域に沿って照射することにより、樹脂部材同士を溶着予定領域に沿って溶着する方法が開示されている。

【0003】

このような接合技術において、樹脂部材に圧力をかけ、樹脂部材を他の樹脂部材または金属部材に十分に密着させて、樹脂部材を溶融させることにより、接合構造体の密着性を向上させる方法が知られている。特許文献２には、金属部材と樹脂部材とを重ね合わせ、熱および圧力を付与し、樹脂部材を軟化および溶融させた後、固化させて金属部材と樹脂部材とを接合する熱圧式接合方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－０２４９８７号公報

【特許文献2】特開２０２１－１５４５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の接合技術は、例えば、金属部材である箱体を、当該箱体の開口を覆う樹脂部材により密閉する密閉構造において適用され得る。この場合、樹脂部材は、箱体の表面に接合され、蓋体を形成する。

【0006】

しかしながら、上述の密閉構造において、金属部材である箱体の表面は、製造方法（例えば、鋳型による箱体の成型）に起因して、上下方向に波打った形状を有し得る。金属部材である箱体と樹脂部材との接合の際には、このような寸法公差に対して何らかの対処が要求される。

【0007】

本発明の一態様は、金属部材である箱体の寸法公差を十分に吸収できる接合構造体を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る接合構造体は、開口を形成する開口縁部面を備える金属製の箱体と、前記開口縁部面と接合して前記箱体の前記開口を密閉する樹脂製の蓋体と、を備え、前記開口縁部面は、寸法公差の範囲で、場所によって前記蓋体の下面までの距離に誤差が生じており、前記開口縁部面の開口内側に位置する前記箱体の壁面と、前記蓋体の下面とが接触する位置での、前記開口縁部面と前記蓋体の下面との距離の最大値が、０．２ｍｍ以上である。

【0009】

上記の構成によれば、寸法公差が多くとも０．２ｍｍである箱体において、蓋体は、箱体の製造上のばらつきに関わらず、開口縁部面を隙間なく確実に覆うことができる。すなわち、蓋体は、箱体の寸法公差を十分に吸収できる。

【0010】

また、前記開口縁部面に、凹凸表面加工が施されていてもよい。また、前記開口縁部面に、前記凹凸表面加工として、レーザ照射による複数の穿孔部が形成されていてもよい。

【0011】

上記の構成によれば、アンカー効果により箱体と蓋体との接合を強固にすることができる。

【0012】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る接合構造体の製造方法は、開口を形成する開口縁部面を備える金属製の箱体と、前記開口縁部面と接合して前記箱体の前記開口を密閉する樹脂製の蓋体と、を備え、前記開口縁部面は、寸法公差の範囲で、場所によって前記蓋体の下面までの距離に誤差が生じている、接合構造体の製造方法であって、前記開口縁部面に凹凸表面加工を施す凹凸表面加工ステップと、第１圧力により前記蓋体を前記開口縁部面に押圧した状態で、前記開口縁部面を加熱させることにより、前記開口縁部面に接触する前記蓋体を溶融させて、前記蓋体に含まれる樹脂を前記凹凸表面加工に充填させる充填ステップと、前記第１圧力より低い第２圧力により前記蓋体を前記開口縁部面に押圧した状態で、前記開口縁部面を加熱させることにより、前記箱体および前記蓋体の歪を除去する歪除去ステップと、を含み、前記充填ステップにおいて、前記開口縁部面の開口内側に位置する前記箱体の壁面と、前記蓋体の下面とが接触する位置での、前記開口縁部面と前記蓋体の下面との距離の最大値が、０．２ｍｍ以上となるように、前記蓋体を前記開口縁部面に押圧する。

【0013】

上記の構成によれば、充填ステップの後に歪除去ステップを行っている。すなわち、充填ステップの後に、充填ステップよりも加圧力を低くし、開口縁部面を加熱するアニール処理を箱体および蓋体に対して施している。これにより、充填ステップにおいて接合構造体の密着性を向上させつつ、歪除去ステップにおいて接合構造体の耐熱衝撃性を向上させることができる。すなわち、密着性向上および耐熱衝撃性向上の両立を実現している。

【0014】

そのため、本実施形態に係る接合構造体の製造方法により、従来技術では密着性および耐熱衝撃性の観点から実現し得なかった、上記接合構造体を実現できる。したがって、多くとも０．２ｍｍである箱体の寸法公差を蓋体が十分に吸収できるように、蓋体を箱体に接合できる。

【0015】

また、前記第１圧力は、１．６～７．０ＭＰａであり、前記第２圧力は０．５～２．０ＭＰａである。

【0016】

上記の構成によれば、接合構造体の密着性および耐熱衝撃性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一態様によれば、金属部材である箱体の寸法公差を十分に吸収できる接合構造体を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態１に係る接合構造体の一例を示す斜視図である。

【図2】上記接合構造体の断面図である。

【図3】上記接合構造体の断面図の部分拡大図である。

【図4】上記接合構造体を製造するための製造装置の一例を示す概略断面図である。

【図5】上記接合構造体の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【図6】上記製造方法における、樹脂が複数の穿孔部に充填される様子を示す模式図である。

【図7】蓋体の沈み込み量を示す上記接合構造体の断面図の部分拡大図である。

【図8】上記接合構造体の製造条件を決定する方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一側面に係る実施形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。

【0020】

〔実施形態１〕
§１ 適用例
まず、図１および図２を用いて、本発明の一態様に係る接合構造体の概要を説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る接合構造体１００の一例を示す斜視図である。図２は、接合構造体１００の断面図である。

【0021】

図１、図２に示すように、接合構造体１００は、金属製の箱体１と、樹脂製の蓋体２とを備える。箱体１は、開口１１を形成する開口縁部面１２を備える。開口縁部面１２は、寸法公差Δの範囲で、場所によって蓋体２の下面２１までの距離に誤差が生じている。蓋体２は、開口縁部面１２と接合して箱体１の開口１１を密閉する。

【0022】

ここで、開口縁部面１２の開口内側に位置する箱体１の壁面１５と、蓋体２の下面２１とが接触する位置での、開口縁部面１２と蓋体２の下面２１との距離の最大値（沈み込み量Ｈ）は、０．２ｍｍ以上である。このような構成によれば、寸法公差Δが多くとも０．２ｍｍである箱体１において、蓋体２は、箱体１の製造上のばらつきに関わらず、開口縁部面１２を隙間なく確実に覆うことができる。すなわち、蓋体２は、箱体１の寸法公差を十分に吸収できる。

【0023】

なお、従来技術では、密着性および耐熱衝撃性の観点から蓋体２の沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上とすることはできなかった。本実施形態では、詳細は後述するが、箱体１と蓋体２とを接合した後、アニール処理を実施している。これにより、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上とした接合構造体１００において、密着性向上および耐熱衝撃性向上の両立を実現している。

【0024】

§２ 構成例
（１．接合構造体の概略構成）
図１、図２に示すように、接合構造体１００は、金属製の箱体１と、樹脂製の蓋体２とを備える。接合構造体１００において、金属製の箱体１と、樹脂製の蓋体２とが接合されている。以下、箱体１の開口１１が形成されている側を上側、その逆側を下側として説明する。

【0025】

箱体１は、その上端において、開口１１を形成する開口縁部面１２と、開口縁部面１２の開口外側にある外縁部面１３とを備える。外縁部面１３は、開口縁部面１２より下方にある。開口縁部面１２と外縁部面１３とは段差面１４により接続されている。箱体１は、開口縁部面１２と、段差面１４と、開口縁部面１２の開口内側に位置する箱体１の壁面１５と、から形成される外縁凸部１６を有する。

【0026】

箱体１は、金属材料から成型される。金属材料の一例としては、鉄系金属、ステンレス系金属、銅系金属、アルミ系金属、マグネシウム系金属、および、それらの合金が挙げられる。また、金属材料は、金属成型体であってもよく、亜鉛ダイカスト、アルミダイカスト、粉末冶金などであってもよい。

【0027】

蓋体２は、開口縁部面１２と接合して箱体１の開口１１を密閉する部材である。図２に示すように、蓋体２は、開口１１において、開口縁部面１２よりも下方に沈み込んでいる。以下、開口１１における蓋体２の下端を、蓋体２の下面２１と称する。蓋体２の下面２１は、箱体１の底面と平行である。図２に示す一例では、外縁部面１３の上方においても、蓋体２は、開口縁部面１２よりも下方に沈み込んでいる。

【0028】

蓋体２は、外縁凸部１６と嵌合する嵌合凹部２２を備える。接合構造体１００において、外縁凸部１６は、嵌合凹部２２に嵌合され、所定の接合方法により嵌合凹部２２と接合する。このような構造により、蓋体２は、箱体１の開口１１を密閉する。嵌合凹部２２の形成方法、および、外縁凸部１６と嵌合凹部２２との接合方法については、図５を参照し後述する。

【0029】

蓋体２は、例えば熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂の一例としては、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン共重合体）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ｍ－ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳＦ（ポリサルホン）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、および、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）が挙げられる。また、前記熱可塑性樹脂は、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマ）であってもよく、ＴＰＥの一例としては、ＴＰＯ（オレフィン系）、ＴＰＳ（スチレン系）、ＴＰＥＥ（エステル系）、ＴＰＵ（ウレタン系）、ＴＰＡ（ナイロン系）、および、ＴＰＶＣ（塩化ビニル系）が挙げられる。

【0030】

（２．寸法誤差および沈み込み量）
開口縁部面１２は、寸法公差の範囲で、場所によって蓋体２の下面２１までの距離に誤差が生じている。寸法公差とは、開口縁部面１２上の各部における、箱体１の底面までの距離が取り得る値の範囲のことである。

【0031】

開口縁部面１２上の各部における、箱体１の底面までの距離を距離Ｄと称する。開口縁部面１２は、箱体１の成型に起因して、上下方向に波打った形状を有する。そのため、開口縁部面１２は、場所によって距離Ｄに誤差が生じている。距離Ｄの誤差は、この寸法公差Δの範囲内である。また、開口縁部面１２上の各部における、蓋体２の下面２１までの距離を距離Ｄ´と称する。このとき、蓋体２の下面２１は、箱体１の底面と平行であるため、距離Ｄ´の誤差は距離Ｄの誤差に等しい。そのため、距離Ｄ´の誤差も、この寸法公差Δの範囲内であるといえる。

【0032】

開口縁部面１２が備え得る、距離Ｄの（寸法公差の範囲における）最大寸法Ｄ１を有する領域を最大部１２ａと称する。同様に、開口縁部面１２が備え得る、距離Ｄの（寸法公差の範囲における）最小寸法Ｄ２を有する領域を最小部１２ｂと称する。このとき、箱体１の開口縁部面１２における寸法公差Δは、Δ＝Ｄ１－Ｄ２と表される。なお、図２に示す一例では、説明のため、開口縁部面１２が上述の最大部１２ａおよび最小部１２ｂを備えている（すなわち、距離Ｄの誤差が最大である）場合を示している。開口縁部面１２は、上述の最大部１２ａおよび／または最小部１２ｂを備えていなくてもよい。

【0033】

また、箱体１の壁面１５と、蓋体２の下面２１とが接触する位置での、開口縁部面１２と蓋体２の下面２１との距離（距離Ｄ´）の最大値は、０．２ｍｍ以上である。以下、箱体１の壁面１５と、蓋体２の下面２１とが接触する位置での、距離Ｄ´の最大値のことを、蓋体２が箱体１にどれだけ沈み込んでいるかを示す値として、沈み込み量Ｈと称する。すなわち、沈み込み量Ｈは、０．２ｍｍ以上である。

【0034】

沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上とすることにより、距離Ｄの寸法公差Δが多くとも０．２ｍｍである箱体１において、蓋体２は、箱体１の製造上のばらつきに関わらず、開口縁部面１２を隙間なく確実に覆うことができる。すなわち、蓋体２は、箱体１の寸法公差を十分に吸収できる。

【0035】

このような接合構造体１００は、例えば、寸法が数ｃｍのオーダーである光電センサを製造するために、金属筐体（箱体１）と樹脂カバー（蓋体２）とを接合するような場面に適用可能である。当該光電センサにおいて、距離Ｄの寸法公差Δは、多くとも０．２ｍｍである。

【0036】

沈み込み量Ｈは、距離Ｄの寸法公差Δに合わせて設定してもよい。図２に示す一例では、距離Ｄの寸法公差Δが０．２ｍｍ程度である箱体１に対して、蓋体２の沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ程度に設定している。すなわち、沈み込み量Ｈを距離Ｄの寸法公差Δと略等しく設定している。このような構成によれば、最小限の沈み込み量Ｈにより、箱体１の寸法公差を十分に吸収できる。しかしながら、沈み込み量Ｈは、距離Ｄの寸法公差Δより大きく設定してもよい。

【0037】

（３．凹凸表面加工）
図３は、接合構造体１００の断面図の部分拡大図である。図３に示すように、開口縁部面１２において凹凸表面加工が施されている。詳細には、開口縁部面１２に、凹凸表面加工として、レーザ照射による複数の穿孔部１７が形成されている。複数の穿孔部１７には樹脂（蓋体２の一部）が充填されており、これにより、蓋体２は箱体１に接合される。

【0038】

複数の穿孔部１７の開口径は、好ましくは３０～１００μｍである。

【0039】

複数の穿孔部１７は、互いに独立している。つまり、複数の穿孔部１７が形成された表面に垂直な方向から見た場合に、複数の穿孔部１７の開口部が互いに重畳しておらず、複数の穿孔部１７同士の境界線が明確である。よって、複数の穿孔部１７は、連続する溝とは異なる。複数の穿孔部１７が互いに独立していることにより、開口縁部面１２の表面積が拡大する。これにより、開口縁部面１２と、蓋体２との接する面積が拡大されるため、物理的な接合強度が向上するという効果を奏する。

【0040】

複数の穿孔部１７の開口部の形状は、特に限定されず、例えば、円形であってもよく、多角形であってもよい。開口部の形状が円形であれば、穿孔を形成しやすい。また、例えば、複数の穿孔部１７の深さ方向に垂直な断面の径が、開口部から深さ方向に向かって一定であってもよく、開口部から深さ方向に向かって大きくなり、次いで小さくなってもよく、または開口部から深さ方向に小さくなってもよい。好ましくは、前記穿孔の深さ方向に垂直な断面の径が、開口部から深さ方向に向かって大きくなり、次いで小さくなっている。換言すれば、穿孔の形状は、深さ方向にくびれを有することが好ましい。この構成により、蓋体２がロックされる効果が発現する。すなわち、穿孔の深さ方向に平行な力が働いた場合、穿孔内部で硬化した蓋体２が穿孔外部に引き出されづらくなり、物理的な接合強度が向上するという効果を奏する。穿孔の深さ方向に垂直な断面の径の、開口部から深さ方向に向かう変化は、曲線的であってもよく、直線的であってもよい。

【0041】

複数の穿孔部１７のピッチは、特に限定されず、穿孔の開口径、開口縁部面１２の体積等に応じて、適宜変更することができる。ただし、複数の穿孔部１７のピッチの下限値は、穿孔が重畳しない距離とする。例えば、複数の穿孔部１７のピッチは、好ましくは５０～２００μｍ、より好ましくは５０～１５０μｍ、さらに好ましくは５０～８０μｍである。複数の穿孔部１７のピッチは、例えば、後述する加工用レーザによるレーザ照射の照射間隔を制御することによって、調整可能である。

【0042】

複数の穿孔部１７の深さは、特に限定されず、穿孔の開口径、開口縁部面１２の体積等に応じて、適宜変更することができる。例えば、複数の穿孔部１７の深さは、好ましくは３０～１００μｍである。

【0043】

なお、開口縁部面１２に、凹凸表面加工として、連続する溝部を設けてもよい。

【0044】

（４．接合構造体の製造方法）
次に、図４を参照し、接合構造体を製造するための製造装置１０００について説明する。図４は、接合構造体を製造するための製造装置１０００の一例を示す概略断面図である。

【0045】

図４に示すように、製造装置１０００は、可動ステージ３と、加圧部４と、当接部５と、支持部６と、照射部７とを備える。可動ステージ３は、上下方向に移動し、箱体１および蓋体２を載置する。加圧部４は、可動ステージ３に上向きの所定の圧力を加える。加圧部４は、例えばサーボモータおよびバネを備える装置、またはエアシリンダである。当接部５は、可動ステージ３に載置された箱体１および蓋体２の上方において、支持部６に固定される。当接部５は、接合用レーザに対して高い透過性を有する材料からなる。当接部５は、例えばガラス板である。照射部７は、開口縁部面１２に向けて接合用レーザを照射する。

【0046】

次に、図５～図７を参照し、接合構造体１００の製造方法について説明する。図５は、接合構造体１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。図６は、樹脂が複数の穿孔部に充填される様子を示す模式図である。図７は、蓋体２の沈み込み量Ｈを示す接合構造体１００の断面図の部分拡大図である。

【0047】

まず、公知の成型方法により成形された金属製の箱体１および樹脂製の蓋体２を用意する。樹脂製の蓋体２は、平板形状を有する樹脂部材である。そして、箱体１の開口縁部面１２に加工用レーザを照射することにより、複数の穿孔部１７を形成する（図５のＳ１：凹凸表面加工ステップ）。

【0048】

加工用レーザの種類としては、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等を選択することができ、レーザの波長を考慮すると、ファイバレーザ等が好ましい。

【0049】

次に、第１圧力Ｐ１により蓋体２を開口縁部面１２に押圧した状態で、開口縁部面１２を加熱させることにより、開口縁部面１２に接触する蓋体２を溶融させて、蓋体２に含まれる樹脂を複数の穿孔部１７に充填させる（図５のＳ２：充填ステップ）。

【0050】

具体的には、箱体１を可動ステージ３に載置する。そして、箱体１の開口１１を覆うように、蓋体２を開口縁部面１２と当接させる。詳細には、蓋体２を、水平状態で（すなわち箱体１の底面と平行である状態で）、最も上方に突出した開口縁部面１２上の領域（距離Ｄが最大である開口縁部面１２上の領域）と当接させる。その後、可動ステージ３の上下方向の移動により、蓋体２を当接部５の下面に当接させる。そして、加圧部４の上方向の加圧により、蓋体２を当接部５の下面に押圧する。この押圧力の反作用により、蓋体２を開口縁部面１２に押圧する。このときの加圧力（第１圧力Ｐ１）は、例えば１．６～７．０ＭＰａの範囲であるとよい。

【0051】

また、蓋体２を開口縁部面１２に押圧した状態で、接合用レーザを開口縁部面１２に向けて照射することにより、開口縁部面１２を加熱する。詳細には、レーザの照射領域を開口縁部面１２の所定の位置に複数回通過させる。レーザ出力は、例えば約２４Ｗ以上である。走査速度は、例えば約１０ｍｍ／ｓである。

【0052】

このように、蓋体２を開口縁部面１２に押圧した状態で、開口縁部面１２を加熱させることにより、蓋体２が開口縁部面１２に十分に密着した状態で、蓋体２に含まれる樹脂が複数の穿孔部１７に充填される。

【0053】

詳細には、図６の符号６００１に示すように、複数の穿孔部１７が形成された開口縁部面１２に蓋体２を押圧させる。そして、開口縁部面１２にレーザを照射する。これにより、図６の符号６００２に示すように、開口縁部面１２が加熱され、開口縁部面１２に接触する蓋体２が溶融する。そして、蓋体２に含まれる樹脂が複数の穿孔部１７に充填される。図６の符号６００２では溶融された樹脂をハッチングで示している。その後、図６の符号６００３に示すように、溶融された樹脂が固化される。これにより、箱体１と蓋体２とがアンカー効果によって機械的に接合される。

【0054】

また、図７に示すように、蓋体２を開口縁部面１２に押圧することにより、蓋体２が開口縁部面１２に当接した状態から沈み込み量Ｈだけ下方に押し込む。これにより、蓋体２、開口縁部面１２を隙間なく確実に覆う（開口縁部面１２と嵌合する）嵌合凹部２２が形成される。

【0055】

次に、第１圧力Ｐ１より低い第２圧力Ｐ２により蓋体２を開口縁部面１２に押圧した状態で、開口縁部面を加熱することにより、箱体１および蓋体２の歪を除去する（図５のＳ３：歪除去ステップ）。すなわち、箱体１および蓋体２に対してアニール処理を施す。蓋体２を開口縁部面１２に押圧する方法および開口縁部面を加熱する方法は、充填ステップＳ２と同様である。第２圧力Ｐ２は、例えば０．５～２．０ＭＰａの範囲であるとよい。レーザ出力は、例えば約２０Ｗである。走査速度は、例えば約３０ｍｍ／ｓである。

【0056】

（５．作用効果）
従来、密着性を向上させるために樹脂部材に加える加圧力を強くすると、接合後の接合構造体における残留応力が大きくなるため、剥離またはクラックを生じさせる可能性が高くなる（すなわち、耐熱衝撃性が低下する）。特に、沈み込み量を０．２ｍｍ以上とするとき、耐熱衝撃性が低下する。また、耐熱衝撃性を向上させるために加圧力を下げると密着性が低下してしまう。

【0057】

一方、本実施形態では、充填ステップＳ２の後に歪除去ステップＳ３を行っている。すなわち、充填ステップＳ２の後に、充填ステップＳ２よりも加圧力を低くし、開口縁部面を加熱するアニール処理を箱体１および蓋体２に対して施している。これにより、充填ステップＳ２において密着性を向上させつつ、歪除去ステップＳ３において耐熱衝撃性を向上させることができる。すなわち、密着性向上および耐熱衝撃性向上の両立を実現している。

【0058】

そのため、本実施形態に係る接合構造体１００の製造方法により、従来技術では密着性および耐熱衝撃性の観点から実現し得なかった、蓋体２の沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上とする箱体１と蓋体２との接合を実現できる。したがって、多くとも０．２ｍｍである箱体１の寸法公差を蓋体２が十分に吸収できるように、蓋体２を箱体１に接合できる。

【0059】

（６．接合構造体の利用）
接合構造体１００は、例えば、スイッチ、リレー、光電センサおよび近接センサに利用することができる。

【0060】

一般的に、光電センサは、基板等の内部部品が、金属筐体によって封止された構造である。従来、金属筐体によって封止する場合、溶接するか、または表面を加工せずに接着剤によって接合していた。しかし、溶接では、基板等の内部部品が熱によりダメージを受けるおそれがあった。また、表面を加工せずに接着剤によって接合する方法では、はがれやすく、接合強度に改善の余地があった。また、スイッチ、光電センサ、リレー、および近接センサにおいて、金属同士の接合の他に、金属と樹脂の接合を必要とする部分があり、従来、金属と樹脂を直接的に接合していた。しかし、このような方法では、金属と樹脂とがはがれやすい傾向にある。

【0061】

接合構造体１００を備えるスイッチ、リレー、光電センサまたは近接センサでは、高い接合強度を有し、さらに内部部品の受ける熱ダメージが軽減され得る。

【0062】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【実施例0063】

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0064】

（製造条件の決定）
接合構造体１００の最適な製造条件を決定する方法について以下に説明する。ここで、製造条件としては、充填ステップＳ２におけるレーザ出力、加圧力、および加熱時間ならびに、歪除去ステップＳ３におけるレーザ出力、加圧力、および加熱時間等である。図８は、接合構造体１００の製造条件を決定する方法を示すフローチャートである。

【0065】

まず、図５の充填ステップＳ２と同様に、蓋体２に含まれる樹脂を複数の穿孔部１７に充填させ、箱体１と蓋体２とを接合する（Ｓ１１）。次に、複数の穿孔部１７への樹脂の充填は十分か否かを検証する（Ｓ１２）。樹脂の充填が十分であった場合（Ｓ１２におけるＹＥＳ）、Ｓ１６に進む。樹脂の充填が十分でなかった場合（Ｓ１２におけるＮＯ）、製造条件としての充填ステップＳ２における加熱時間、レーザ出力、および／または加圧力を増加させる（Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５）。そして、当該製造条件により、再びＳ１１を実施する。

【0066】

Ｓ１６において、樹脂が変質しているか否かを検証する。例えば、レーザの照射により樹脂が分解温度以上まで加熱されることにより、樹脂は分解や発泡などによって変質することがある。樹脂が変質していなかった場合（Ｓ１６におけるＹＥＳ）、Ｓ１８に進む。樹脂が変質していた場合（Ｓ１６におけるＮＯ）、製造条件としての充填ステップＳ２におけるレーザ出力を低下させる。（Ｓ１７）そして、当該製造条件により、再びＳ１１を実施する。

【0067】

Ｓ１８において、箱体１と蓋体２との接合による気密性（密着性）は十分か否かを検証する。気密性が十分であった場合（Ｓ１８におけるＹＥＳ）、Ｓ２０に進む。気密性が十分でなかった場合（Ｓ１８におけるＮＯ）、製造条件としての充填ステップＳ２における加圧力を増加させる（Ｓ１９）。そして、当該製造条件により、再びＳ１１を実施する。

【0068】

Ｓ２０において、接合後の接合構造体１００の耐熱衝撃性は十分か否かを検証する。耐熱衝撃性が十分であった場合（Ｓ２０におけるＹＥＳ）、処理を終了する。この場合、歪除去ステップＳ３は行わない。耐熱衝撃性が十分でなかった場合（Ｓ２０におけるＮＯ）、Ｓ２１に進む。

【0069】

Ｓ２１において、図５の歪除去ステップＳ３と同様に、箱体１および蓋体２に対してアニール処理を施す。次に、アニール処理後の接合構造体１００の耐熱衝撃性は十分か否かを検証する（Ｓ２２）。耐熱衝撃性が十分であった場合（Ｓ２２におけるＹＥＳ）、処理を終了する。耐熱衝撃性が十分でなかった場合（Ｓ２２におけるＮＯ）、製造条件としての歪除去ステップＳ３における加圧力を低下させる（Ｓ２３）。そして、当該製造条件により、再びＳ２１を実施する。

【0070】

（評価結果）
次に、実施例１～３、比較例１～４における接合構造体１００の密着性および耐熱衝撃性について説明する。沈み込み量Ｈを０．１５ｍｍ（０．２ｍｍ未満）としたときの、接合構造体１００の製造条件および評価結果を表１に示す。また、沈み込み量Ｈを０．３０ｍｍ（０．２ｍｍ以上）としたときの、接合構造体１００の製造条件および評価結果を表２に示す。

【表1】

【0071】

【表2】

箱体１としてＳＵＳ３０４の切削加工品（１２ｍｍ×２４ｍｍ、開口縁部面１２の幅１ｍｍ）、蓋体２としてアクリルキャスト板（１５ｍｍ×３０ｍｍ、厚み１ｍｍ）を用いた。箱体１の長手方向の一端から２ｍｍ×２１ｍｍの範囲に、ファイバレーザマーカ ＭＸ－Ｚ２０００Ｈ（オムロン株式会社製）を用いてパルスレーザ照射を行うことにより、開口縁部面１２に複数の穿孔部１７を、穿孔部のピッチが６５μｍとなるように形成した。複数の穿孔部１７は、開口径４０～６０μｍおよび深さ４０～６０μｍを有する。

【0072】

加圧部４としてタイマー制御で圧力を切り替え可能なエアシリンダを用いた。照射部７として半導体レーザを用いた。照射部７によるレーザ照射条件としては表１および表２に示す通りである。

【0073】

熱衝撃試験前（表１および表２における初期）および熱衝撃試験２００サイクル後の接合構造体１００に対してＩＰ６７試験を実施し、接合構造体１００の接合性を評価した。ここで、熱衝撃試験は、－４０℃で３０分処理した後、７０℃で３０分処理することを１サイクルとし、その他の条件はＪＩＳ Ｃ ６００６８－２－１４に基づき実施した。熱衝撃試験前における「封止」は、接合構造体１００の密着性を示す。また、熱衝撃試験２００サイクル後における「封止（剥離）」および「封止（クラック）」は、接合構造体１００の耐熱衝撃性を示す。

【0074】

実施例１～３における製造条件は、上述の製造条件の決定方法により決定されたものである。実施例１～３は、充填ステップＳ２の後にアニール処理を行う場合を示す。具体的には、実施例１～３の製造条件において、歪除去ステップＳ３における加圧力は、充填ステップＳ２における加圧力より低く設定される。一方、比較例１の製造条件において、充填ステップＳ２における加圧力と歪除去ステップＳ３における加圧力とは共に１．６ＭＰａである。

【0075】

比較例１において、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ未満としたとき、表１に示すように、密着性、外観、および耐熱衝撃性はいずれも良好（〇）と評価された。また、比較例１において、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上としたとき、表２に示すように、密着性、外観、および耐熱衝撃性はいずれも不良（×）と評価された。

【0076】

一方、実施例１において、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ未満としたとき、表１に示すように、密着性、外観、および耐熱衝撃性はいずれも良好（〇）と評価された。また、実施例１において、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上としたときも、表２に示すように、密着性、外観、および耐熱衝撃性はいずれも良好（〇）と評価された。

【0077】

同様に、実施例２，３においても、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ未満としたときも、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上としたときも、密着性、外観、および耐熱衝撃性はいずれも良好（〇）と評価された。

【0078】

したがって、充填ステップＳ２の後にアニール処理を行うことにより、蓋体２の沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上と設定した場合でも、密着性、外観、および耐熱衝撃性の優れた接合構造体１００を製造できることが分かる。

【0079】

なお、比較例２では、充填ステップＳ２における加圧力と歪除去ステップＳ３における加圧力とを共に４．７ＭＰａとしている。比較例２では、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ未満としたときも、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上としたときも、耐熱衝撃性は不良（×）と評価された。

【0080】

また、比較例３では、歪除去ステップＳ３において蓋体２を開口縁部面１２に押圧していない。比較例３では、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ未満としたとき、熱衝撃試験前に外郭に剥離が生じていた（△）。また、比較例３では、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上としたとき、外観および耐熱衝撃性は不良（×）と評価された。

【0081】

また、比較例４では、充填ステップＳ２における加圧力を８．０ＭＰａとしている。比較例４では、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ未満としたときも、沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上としたときも、密着性および外観は不良（×）と評価された。

【0082】

以上のように、充填ステップＳ２の後にアニール処理を行うことにより、従来技術では耐熱衝撃性の観点から実現し得なかった、蓋体２の沈み込み量Ｈを０．２ｍｍ以上とする箱体１と蓋体２との接合が可能であることが分かる。

【符号の説明】

【0083】

１ 箱体
２ 蓋体
１１ 開口
１２ 開口縁部面
１５ 壁面
１７ 穿孔部（凹凸表面加工）
２１ 下面
１００ 接合構造体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】