(57)【要約】【課題】本発明の課題は、従来のレーザ溶着構造体の製造方法と比較して、より確実に部材同士をレーザ溶着によって接合することができるレーザ溶着構造体の製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、ケース本体１ａと蓋体１ｂとがレーザ溶着された配線基板収納ケースの製造方法において、リブ５ｂを有するケース本体１ａと、リブ５ｂを介して蓋体１ｂとを接触させる接触工程と、レーザ光Ｌを蓋体１ｂ側からリブ５ｂに照射してこのリブ５ｂを溶融させる溶融工程と、ケース本体１ａと蓋体１ｂとを溶着させる溶着工程とを備えることを特徴とする。【選択図】図４
2008055620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とがレーザ溶着されたレーザ溶着構造体の製造方法において、
突出部を有する前記第１部材と、前記突出部を介して前記第２部材とを接触させる接触工程と、
レーザ光を前記第２部材側から前記突出部に照射してこの突出部を溶融させる溶融工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを溶着させる溶着工程と、
を備えることを特徴とするレーザ溶着構造体の製造方法。
【請求項２】
前記レーザ光の照射幅が、前記突出部の幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶着構造体の製造方法。
【請求項３】
前記溶着工程における前記第１部材と前記第２部材との溶着は、前記第２部材側から前記第１部材にレーザ光が照射されて行われ、この溶着工程におけるレーザ光の照射は、前記溶融工程におけるレーザ光の照射とは別途に行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ溶着構造体の製造方法。
【請求項４】
前記突出部が、前記第２部材に対向する前記第１部材の面上にレール状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザ溶着構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に接触するように配置された２部材がレーザ溶着によって接合されたレーザ溶着構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ溶着構造体としては、樹脂ケースと樹脂ベースとの２部材をレーザ溶着によって相互に接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで参照する図５（ａ）から（ｄ）は、従来のレーザ溶着構造体の製造工程を説明するための模式図である。
この製造方法では、図５（ａ）に示すように、まず、光透過性の樹脂からなる部材１１ａと、光吸収性の樹脂からなる部材１１ｂとが相互に重ね合せられる。次に、図５（ｂ）に示すように、部材１１ａ側から部材１１ｂ側に向かってレーザ光Ｌが照射されると、部材１１ａを透過したレーザ光Ｌは、部材１１ｂで吸収される。その結果、部材１１ｂは発熱して溶融部１２ａを形成する。一方、部材１１ａは、図５（ｃ）に示すように、部材１１ｂから伝わった熱によって溶融部１２ｂを形成する。そして、図５（ｄ）に示すように、レーザ光Ｌの照射を中止することで溶融部１２ａと溶融部１２ｂとが凝固すると、部材１１ａと部材１１ｂとが凝固部１３で相互に接合されたレーザ溶着構造体１０が得られる。
【特許文献１】特許第３７５３０２４号明細書（段落００１５、段落００１６、および図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、このような従来のレーザ溶着構造体１０（例えば、特許文献１参照）の製造方法においては、部材１１ａと部材１１ｂとを重ね合わせる際に（図５（ａ）参照）、部材１１ａと部材１１ｂとを接合しようとする部分で部材１１ａと部材１１ｂとが相互に密着している必要がある。つまり、部材１１ａと部材１１ｂとの間に隙間が生じていると、レーザ光Ｌの照射によって部材１１ｂが発熱したとしても（図５（ｂ）参照）、この熱が部材１１ｂから部材１１ａに効率よく伝わらない。その結果、部材１１ａが充分に溶融しないために、部材１１ａと部材１１ｂとが接合しないか、または接合が不充分となる。そこで、部材１１ａと部材１１ｂとの合わせ面が可能なかぎり平坦となるようにこれらを成形することによって部材１１ａと部材１１ｂとの密着性を高めることも考えられる。
【０００４】
しかしながら、これらの部材１１ａおよび部材１１ｂは、成形した際に生じる微小な反り等の変形によってその平坦性が失われるために、部材１１ａと部材１１ｂとを重ね合わせた際にその合わせ面に隙間が生じてしまう。そして、部材１１ａおよび部材１１ｂ同士の合わせ面が広くなればなるほど部材１１ａと部材１１ｂとの間の隙間は顕著に現れる。
したがって、従来のレーザ溶着構造体の製造方法（例えば、特許文献１参照）では、部材１１ａと部材１１ｂとを接合しようとする部分にレーザ溶着を施したとしても、部材１１ａと部材１１ｂとを確実に接合することが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、従来のレーザ溶着構造体の製造方法と比較して、より確実に部材同士をレーザ溶着によって接合することができるレーザ溶着構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明は、第１部材と第２部材とがレーザ溶着されたレーザ溶着構造体の製造方法において、突出部を有する前記第１部材と、前記突出部を介して前記第２部材とを接触させる接触工程と、レーザ光を前記第２部材側から前記突出部に照射してこの突出部を溶融させる溶融工程と、前記第１部材と前記第２部材とを溶着させる溶着工程とを備えることを特徴とする。
この製造方法では、レーザ光が照射されて突出部が溶融すると、第２部材と接触する突出部は、第２部材の表面形状に応じて変形することによって第２部材と密着する形状となる。つまり、突出部と第２部材との間に隙間が形成されることが回避されるので、第１部材と第２部材とは突出部を介して確実に接合されることとなる。
【０００７】
また、このような製造方法において、前記レーザ光の照射幅が、前記突出部の幅よりも広くなるようにすることが望ましい。
この製造方法では、突出部の幅よりも広い幅でレーザ光が突出部に照射されるので、突出部が良好に溶融する。その結果、突出部と第２部材との間に隙間が形成されることがより確実に回避されるので、第１部材と第２部材とは突出部を介してより確実に接合される。
【０００８】
また、このような製造方法において、前記溶着工程における前記第１部材と前記第２部材との溶着は、前記第２部材側から前記第１部材にレーザ光が照射されて行われ、この溶着工程におけるレーザ光の照射は、前記溶融工程におけるレーザ光の照射とは別途に行われるように構成してもよい。
この製造方法では、突出部と第２部材とを密着させるためのレーザ光の照射と、突出部と第２部材とをレーザ溶着させるためのレーザ光の照射とが別途に行われるので、突出部と第２部材とのレーザ溶着がより確実に行われて第１部材と第２部材とは突出部を介してより一層確実に接合される。
【０００９】
また、このような製造方法において、前記突出部が、前記第２部材に対向する前記第１部材の面上にレール状に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザ溶着構造体の製造方法によれば、従来のレーザ溶着構造体の製造方法と比較して、より確実に部材同士をレーザ溶着によって接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態に係るレーザ溶着構造体の製造方法について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ここではレーザ溶着構造体の製造方法の説明に先立って、レーザ溶着構造体について説明する。参照する図面において、図１（ａ）は、レーザ溶着構造体としての配線基板収納ケースの斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面における部分拡大図である。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、配線基板収納ケース１（レーザ溶着構造体）は、ケース本体１ａと、蓋体１ｂとで構成されている。なお、ケース本体１ａは、特許請求の範囲にいう「第１部材」に相当し、蓋体１ｂは、「第２部材」に相当する。
【００１３】
ケース本体１ａは、開口を有する有底の容器であって、その平面形状が長方形となるように形成されている。そして、ケース本体１ａの開口が蓋体１ｂで閉じられることで、ケース本体１ａの内側には、蓋体１ｂで密閉された略直方体の空間が形成されている。
【００１４】
ケース本体１ａの内側には、図示しない電子部品および配線パターンを備えたプリント配線基板３が収納されるようになっている。ちなみに、このプリント配線基板３には、Ｌ字状に屈曲するコネクタピン２が取り付けられる。このコネクタピン２は、その一端側がプリント配線基板３の図示しない配線パターンと電気的に接続されるとともに、その他端側がケース本体１ａの側壁に設けられた筒状のコネクタ４内に突き出している。このコネクタ４には、図示しないハーネスコネクタが接続されることとなる。
【００１５】
このような配線基板収納ケース１は、図１（ｂ）に示すように、ケース本体１ａと、蓋体１ｂとが接合部５ａを介して相互に接合されている。具体的には、ケース本体１ａ側に形成された後記するリブ５ｂ（図２参照）がレーザ光の照射によって溶融し、そして凝固して形成された接合部５ａを介してケース本体１ａと蓋体１ｂとが接合されている。これらの接合部５ａおよび後記するリブ５ｂは、特許請求の範囲にいう「突出部」に相当する。
【００１６】
ケース本体１ａは、光吸収性の熱可塑性樹脂で形成されており、蓋体１ｂは、光透過性の熱可塑性樹脂で形成されている。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等が挙げられる。そして、光吸収性の熱可塑性樹脂は、光透過性の熱可塑性樹脂に、例えば顔料、染料等の着色材料を配合することによって得ることができる。
【００１７】
次に、本発明の配線基板収納ケース１の製造方法における実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図２は、ケース本体の上部を部分的に拡大した斜視図である。図３（ａ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の接触工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大断面図、図３（ｂ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の溶融工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大断面図、図３（ｃ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の溶融工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大斜視図である。図４（ａ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の溶融工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大断面図、図４（ｂ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の溶着工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大断面図である。
【００１８】
この配線基板収納ケース１の製造方法では、まず、第１部材としてのケース本体１ａ（図１（ａ）参照）が準備される。図２に示すように、ケース本体１ａには、予めコネクタピン２が所定の位置に取り付けられている。このケース本体１ａには、蓋体１ｂ（図１（ａ）参照）側と向き合うこととなる端面、つまりケース本体１ａの側壁の上端面６にリブ５ｂが設けられている。このリブ５ｂは、ケース本体１ａの開口７を囲い込むように側壁の上端面６から上側（図２の紙面上側）に向かって突出することでレール状の形状を呈している。つまり、リブ５ｂは、ケース本体１ａを密閉するために、蓋体１ｂと対向する上端面６上に連続して設けられている。
【００１９】
次に、図１（ａ）に示すように、プリント配線基板３がコネクタピン２と電気的に接続されるようにケース本体１ａの内側に配置された後に、図３（ａ）に示すように、ケース本体１ａに蓋体１ｂが配置される。このとき、ケース本体１ａは、リブ５ｂを介して蓋体１ｂと接触するように配置される。この工程は、特許請求の範囲にいう「接触工程」に相当する。  
【００２０】
そして、この製造方法では、前記した接触工程に次いで、レーザ光を蓋体１ｂ側からリブ５ｂ（突出部）に照射してこのリブ５ｂを溶融させる「溶融工程」が実施される。このレーザ光としては、レーザ溶着に使用される公知のものでよく、例えば、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ等が挙げられる。
【００２１】
この溶融工程では、図３（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌが蓋体１ｂ側からリブ５ｂに向かって照射されると、光透過性の熱可塑性樹脂で形成されている蓋体１ｂは、レーザ光Ｌを透過するとともに、透過したレーザ光Ｌは、ケース本体１ａのリブ５ｂに照射される。本実施形態に係る製造方法では、図３（ｃ）に示すように、レーザ光Ｌが、ケース本体１ａの側壁の上端面６に照射されるように開口７の周りを１周する経路Ｒで移動する。このとき、図３（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの照射幅Ｗ１は、リブ５ｂの幅Ｗ２よりも広い幅となるように設定されている。そして、レーザ光Ｌが照射されたリブ５ｂは、光吸収性の熱可塑性樹脂で形成されているので、レーザ光Ｌを吸収することによって発熱する。その結果、蓋体１ｂ側に位置するリブ５ｂの先端部は、図４（ａ）に示すように、溶融して蓋体１ｂの表面形状に応じて変形する。つまり、例えば蓋体１ｂの表面形状が平面であれば、この平面に応じてリブ５ｂの先端部は平面となり、蓋体１ｂの表面形状が曲面であれば、この曲面に応じてリブ５ｂの先端部は曲面となる。言い換えれば、溶融したリブ５ｂは、蓋体１ｂと密着する形状となった接合部５ａに変形する。
【００２２】
次に、本実施形態での製造方法においては、前記した溶融工程に次いで、ケース本体１ａの接合部５ａと蓋体１ｂとを溶着させる「溶着工程」が実施される。この溶着工程では、レーザ光Ｌが経路Ｒ（図３（ｃ）参照）を更に一周するように移動する。つまり、接合部５ａには、前記した溶融工程におけるレーザ光Ｌの照射とは別途にレーザ光Ｌが再び照射される。そして、図４（ｂ）に示すように、このときのレーザ光Ｌの照射幅Ｗ３は、接合部５ａの幅Ｗ４よりも広い幅となるように設定されている。ちなみに、ここでのレーザ光Ｌの照射が行われる前の接合部５ａは、半溶融状態または凝固状態となっている。そして、この接合部５ａに近接する蓋体１ｂ部分は、接合部５ａから伝わった熱で、予熱されることとなる。そして、このレーザ光Ｌの照射によって接合部５ａは溶融する。このとき、接合部５ａは蓋体１ｂに密着した形状となっているので、蓋体１ｂには溶融した接合部５ａから良好に熱が伝わる。その結果、蓋体１ｂは、前記した溶融工程で予熱されていることとも相俟って良好に溶融する。つまり、溶融した接合部５ａと溶融した蓋体１ｂとが相互に密着することによって、接合部５ａと蓋体１ｂとは一体となる。そして、レーザ光Ｌの照射を中止することで接合部５ａと蓋体１ｂとが凝固すると、図１（ｂ）に示すように、ケース本体１ａと蓋体１ｂとが接合部５ａを介して接合された配線基板収納ケース１（レーザ溶着構造体）が得られる。
【００２３】
以上のような配線基板収納ケース１の製造方法では、前記した溶融工程において、溶融したリブ５ｂが蓋体１ｂと密着する形状の接合部５ａとなって、接合部５ａと蓋体１ｂとの間に隙間が形成されることが回避される。また、この製造方法では、従来のレーザ溶着構造体（例えば、特許文献１参照）の製造方法と異なって、たとえ蓋体１ｂと向き合うケース本体１ａ側の上端面６（図２参照）が広いものであったとしても、その広さに関係なく接合部５ａと蓋体１ｂとの間に隙間が形成されることが回避されることとなる。その結果、この製造方法によれば、前記した溶着工程において、ケース本体１ａの接合部５ａと蓋体１ｂとを確実に接合することができる。
【００２４】
また、この配線基板収納ケース１の製造方法では、前記した溶融工程において、リブ５ｂの幅よりも広い幅でレーザ光Ｌがリブ５ｂに照射されるので、リブ５ｂが良好に溶融して蓋体１ｂと密着する接合部５ａの形状に変形する。その結果、接合部５ａと蓋体１ｂとの間に隙間が形成されることがより確実に回避される。したがって、この製造方法によれば、ケース本体１ａの接合部５ａと蓋体１ｂとをより確実に接合することができる。
【００２５】
また、この配線基板収納ケース１の製造方法では、前記した溶着工程において、接合部５ａの幅よりも広い幅でレーザ光Ｌが接合部５ａに照射されるので、接合部５ａが良好に溶融する。その結果、この製造方法によれば、ケース本体１ａの接合部５ａと蓋体１ｂとをより確実に接合することができる。そして、このような接合に先立って、この製造方法では、前記した溶融工程において、接合部５ａと蓋体１ｂとが密着するので、溶融した接合部５ａから蓋体１ｂに熱が良好に伝わって蓋体１ｂが予熱される。その結果、この製造方法では、蓋体１ｂが予熱されるので、溶着工程における蓋体１ｂの溶融がより良好に進行する。したがって、この製造方法によれば、ケース本体１ａの接合部５ａと蓋体１ｂとをより一層確実に接合することができる。
【００２６】
また、この配線基板収納ケース１の製造方法では、リブ５ｂを溶融させて蓋体１ｂと密着するように接合部５ａに変形するためのレーザ光Ｌの照射（前記した溶融工程でのレーザ光Ｌの照射）と、この接合部５ａと蓋体１ｂとを接合するためのレーザ光Ｌの照射（前記した溶着工程でのレーザ光Ｌの照射）とが別途に行われる。その結果、この製造方法によれば、ケース本体１ａの接合部５ａと蓋体１ｂとの接合が更に確実に行われる。
【００２７】
また、この配線基板収納ケース１の製造方法では、ケース本体１ａの接合部５ａと蓋体１ｂとの接合が良好になるので、ケース本体１ａの内側が蓋体１ｂで良好に封止される。その結果、この製造方法では、ケース本体１ａの内側に収納されるプリント配線基板３を被覆するように樹脂モールドを施す必要がない。その結果、この製造方法によれば、樹脂モールドを施すものと異なって、溶融した樹脂がプリント配線基板３に接触することがないので、プリント配線基板３に対する熱的影響が回避される。また、樹脂モールドを施すものと異なって、簡単な工程でケース本体１ａの開口７を蓋体１ｂで封止することができるので、配線基板収納ケース１の生産効率を向上させることができる。
【００２８】
また、この配線基板収納ケース１の製造方法によれば、ケース本体１ａと蓋体１ｂとがレーザ光Ｌの照射によって接合されるので、接着剤を使用してケース本体１ａと蓋体１ｂと接合するものと異なって、有機物質による環境汚染を防止することができる。
【００２９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、リブ５ｂがケース本体１ａの開口７を環状に取り囲むように形成されているが、本発明はケース本体１ａの上端面６で延びる１本のレール状のものであってもよい。また、前記実施形態では、リブ５ｂが開口７を環状に１重で取り囲むものについて説明したが、本発明はリブ５ｂが複数本並ぶものであってもよい。また、本発明は突出部がリブ５ｂに限定されるものではなく、例えば、突出部が断続的に連なるものであってもよい。
【００３０】
また、前記実施形態では、前記した溶融工程において、リブ５ｂに１周（１回）のレーザ光Ｌの照射を行い、そして前記した溶着工程において、接合部５ａに１周（１回）のレーザ光Ｌの照射を行って、ケース本体１ａの接合部５ａと、蓋体１ｂとを接合したが、本発明はリブ５ｂに１回（１周）のレーザ光Ｌの照射を行って、リブ５ｂを溶融して接合部５ａに変形させるとともに、それと同時に接合部５ａと蓋体１ｂとの接合を行うものであってもよい。また、本発明は、溶融工程におけるレーザ光Ｌの照射が２周以上（２回以上）であってもよいし、溶着工程におけるレーザ光Ｌの照射が２周以上（２回以上）であってもよい。
このような溶融工程および溶着工程におけるレーザ光Ｌの照射回数は、ケース本体１ａおよび蓋体１ｂの材質、形状、ならびに大きさ（厚さ）に応じて接合状態が最良となるように適宜に設定することができる。ちなみに、溶着工程におけるレーザ光Ｌの照射回数が多すぎると接合部分における引張り伸び率が低下する傾向にある。また、溶着工程におけるレーザ光Ｌの照射回数を多くすると、接合部分の引張り強さ（破断強度）は向上するが、多すぎてもその照射回数に見合って引張り強さ（破断強度）が向上しない場合があるとともに、接合部分にボイドが形成される場合がある。そして、前記実施形態のように、ケース本体１ａおよび蓋体１ｂが熱可塑性樹脂で形成されており、突出部がリブ５ｂである場合には、溶融工程におけるレーザ光Ｌの照射回数を１回に設定し、溶着工程における接合部５ａへのレーザ光Ｌの照射回数を１回に設定することが望ましい。
【００３１】
また、前記実施形態では、ケース本体１ａおよび蓋体１ｂが熱可塑性樹脂で形成されたものについて説明したが、本発明はケース本体１ａおよび蓋体１ｂがガラス等の他の熱可塑性部材（または熱溶融性部材）で形成されていてもよい。
【００３２】
また、前記実施形態では、配線基板収納ケース１（レーザ溶着構造体）の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されず、レーザ溶着が可能な２部材を接合したレーザ溶着構造体であればその全ての製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）は、レーザ溶着構造体としての配線基板収納ケースの斜視図、（ｂ）は、（ｂ）のＡ−Ａ断面における部分拡大図である。
【図２】ケース本体の上部を部分的に拡大した斜視図である。
【図３】（ａ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の接触工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大断面図、（ｂ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の溶融工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大断面図、（ｃ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の溶融工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大斜視図である。
【図４】（ａ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の溶融工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大断面図、（ｂ）は、実施形態に係る配線基板収納ケースの製造方法の溶着工程を説明するための模式図であって、配線基板収納ケースの部分拡大断面図である。
【図５】（ａ）から（ｄ）は、従来のレーザ溶着構造体の製造工程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      配線基板収納ケース（レーザ溶着構造体）
１ａ    ケース本体（第１部材）
１ｂ    蓋体（第２部材）
５ａ    接合部（突出部）
５ｂ    リブ（突出部）
Ｌ      レーザ光
【図１】
2008055620.tif 000003
【図２】
2008055620.tif 000004
【図３】
2008055620.tif 000005
【図４】
2008055620.tif 000006
【図５】
2008055620.tif 000007