(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料と樹脂材料の接合方法において、鉄、アルミニウム、チタン、銅、及びそれらの合金のいずれかから選ばれる金属材料とポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリカーボネイト樹脂のいずれかから選ばれる樹脂材料を合わせてクランプで固定した状態で、接合部の樹脂材料に球相当直径が０．０１ｍｍ〜３ｍｍの気泡が発生し、かつ樹脂の気泡が接合部付近からの移動を伴わないように、レーザ光源を用いて接合部の樹脂材料を加熱することにより、１ＭＰａ以上の引張剪断強度の接合部を得ることを特徴とする金属樹脂接合方法。
【請求項２】
樹脂材料がポリカーボネイト、ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６６、ＰＡ１２系非晶性ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリアリレートのいずれかから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の金属樹脂接合方法。
【請求項３】
５ＭＰａ以上の引張剪断強度の接合部を得ることを特徴とする請求項１に記載の金属樹脂接合方法。
【請求項４】
請求項１に記載の金属樹脂接合方法により金属材料と樹脂材料が接合された接合部を有することを特徴とする金属樹脂複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料と樹脂材料の接合方法、及びかかる方法によって接合された接合部を有する金属樹脂複合体に関し、特に金属材料と樹脂材料の接合部を特定温度まで加熱することによって強固な接合部を形成できる金属材料と樹脂材料の接合方法に関する。また、本発明は、ガラス樹脂接合方法及びガラス樹脂複合体、並びにセラミック樹脂接合方法及びセラミック樹脂複合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属材料と樹脂材料の接合に使用される方法としては、リベット締結や接着剤を用いる方法がある。リベット締結は、金属材料と樹脂材料を貫通するように、数ｍｍから数十ｍｍ程度の直径を有するリベットを打ち込んで固定する物理的な締結方法である。一方、接着は、金属材料と樹脂材料を接着剤によって物理的吸着力及び化学的吸着力により固定する方法である。
【０００３】
また、レーザを用いた接合では、金属材料同士や樹脂材料同士を溶接及び溶着することで接合する方法が実用化されているが、金属材料と樹脂材料との接合は行われていない。ただ、近年、レーザ樹脂接合では，レーザ光の波長に対して透明な材料と不透明な材料を重ね合わせて、レーザ光を透明な材料側から照射し、接合部のみを溶融させ接合する画期的な方法が実用化されている。この方法では、接合面積も広くとれ、さらに加熱時の樹脂の分解に基づくガスの発生を抑えることもできる（特許文献１〜３、非特許文献１参照）。
【０００４】
金属材料と樹脂材料を接合する要望は非常に強い。その理由としては、必要な部分のみ金属材料を使用し、残りを樹脂材料に置き換えることで、樹脂材料の重量やコストが金属材料に比べていずれも半分以下であることから、大幅な重量とコストの削減が期待でき、絶縁体の樹脂材料に優れた電気・熱特性に関する設計自由度の向上、あるいは、それらを組み合わせることで、新しい複合機能性材料の創出など様々なメリットが挙げられる。
【特許文献１】
特開２００３−３２５７１０号公報
【特許文献２】
特開昭６０−２１４９３１号公報
【特許文献３】
特開２００２−６７１６５号公報
【非特許文献１】
第５９回レーザ加工学会論文集，第１〜７頁（２００３年９月）
【０００５】
しかしながら、従来の金属材料と樹脂材料の接合方法であるリベット締結や接着剤を用いる方法では、適用分野が限定されるのが現状である。リベット締結では、締結部にある程度の大きさ・重量があるため、部品の大型化・重量化が避けられず、設計の自由度も低下するので、大型あるいは単純な商品あるいは部品に主に適用されている。一方、接着は、大型化・重量化することはないが、技術的な面で、接着剤が濡れ広がるために精密なピンポイントの接合が難しい点、平面より凸凹表面の方が接着強度は高くなるなど接着表面の制限、生産面では、硬化時間が長いため生産タクトの低下や接着剤の状態維持・管理が難しいなど課題が存在する。また、レーザを用いた接合では、樹脂同士の接合のように、レーザ波長に対して透明な樹脂材料と不透明な樹脂材料を使用しなければならず、材料選択に制限があることや、透明な樹脂材料の方からしかレーザ照射できないことによる生産技術面での課題も存在する。このような課題は、ガラス材料と樹脂材料の接合、及びセラミック材料と樹脂材料の接合においても同様に存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み創案されたものであり、その目的は、適用分野に制限がなく、簡易な方法で強固な接合部を形成することができる、金属材料と樹脂材料の接合方法、ガラス材料と樹脂材料の接合方法、及びセラミック材料と樹脂材料の接合方法、並びにかかる方法によって接合された強固な接合部を有する金属樹脂複合体、ガラス樹脂複合体、及びセラミック樹脂複合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、以下の知見に到達した。
金属樹脂接合方法は、金属材料と樹脂材料を合わせた状態で、接合部の金属材料及び樹脂材料に対し、樹脂材料内部から熱分解されたガスが膨らみ、樹脂内部に気泡を発生させる程度まで加熱する。この時、マイクロサイズ領域ではあるが、気泡発生に伴う爆発的な圧力が接合部にかかり、接合部の金属材料及び樹脂材料の温度が高くなっていることと相まって、気泡周辺部の樹脂材料と金属材料が、アンカー効果などの物理的な接合又は金属酸化物を通した化学的な接合を可能にする条件を満たし接合する。さらに、樹脂材料が冷え固まる際には、気泡の温度も減少するため、気泡内部の圧力が低下し、吸着力も発生する。これらの接合力が複合した形で金属樹脂接合が可能になる。さらに、加熱源としてレーザ光を使用することで、局所的な急激な加熱と急激な冷却が可能になり、気泡発生にともなう圧力・吸着力を増加させることができ、金属材料と樹脂材料の接合を促進させることができる。ガラス樹脂接合方法及びセラミック樹脂接合方法も金属樹脂接合方法と同様である。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記（１）〜（３０）の構成からなる。
（１）  金属材料と樹脂材料の接合方法において、金属材料と樹脂材料を合わせた状態で接合部の樹脂材料に気泡を発生させる温度まで接合部を加熱することにより接合することを特徴とする金属樹脂接合方法。
（２）  加熱温度は樹脂の軟化温度以上でかつ金属の沸点未満であることを特徴とする前記（１）に記載の金属樹脂接合方法。
（３）  加熱温度は接合部において２００℃〜１５００℃であることを特徴とする前記（１）に記載の金属樹脂接合方法。
（４）  加熱温度は樹脂の気泡が接合部付近からの移動を伴わないものであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属樹脂接合方法。
（５）  接合部の樹脂材料に発生される気泡の球相当直径が５ｍｍ以下であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属樹脂接合方法。
（６）  接合部の樹脂材料に発生される気泡の球相当直径が０．０１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属樹脂接合方法。
（７）  樹脂材料が熱可塑性であることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の金属樹脂接合方法。
（８）  接合部を加熱する加熱源にレーザ光源を用いることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載の金属樹脂接合方法。
（９）  前記（１）〜（８）のいずれかに記載の金属樹脂接合方法により金属材料と樹脂材料が接合された接合部を有することを特徴とする金属樹脂複合体。
（１０）  接合部の引張剪断強度が５ＭＰａ以上であることを特徴とする前記（９）に記載の金属樹脂複合体。
（１１）  ガラス材料と樹脂材料の接合方法において、ガラス材料と樹脂材料を合わせた状態で接合部の樹脂材料に気泡を発生させる温度まで接合部を加熱することにより接合することを特徴とするガラス樹脂接合方法。
（１２）  加熱温度は樹脂の軟化温度以上でかつガラスの沸点未満であることを特徴とする前記（１１）に記載のガラス樹脂接合方法。
（１３）  加熱温度は接合部において２００℃〜１５００℃であることを特徴とする前記（１１）に記載のガラス樹脂接合方法。
（１４）  加熱温度は樹脂の気泡が接合部付近からの移動を伴わないものであることを特徴とする前記（１１）〜（１３）のいずれかに記載のガラス樹脂接合方法。
（１５）  接合部の樹脂材料に発生される気泡の球相当直径が５ｍｍ以下であることを特徴とする前記（１１）〜（１４）のいずれかに記載のガラス樹脂接合方法。
（１６）  接合部の樹脂材料に発生される気泡の球相当直径が０．０１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする前記（１１）〜（１４）のいずれかに記載のガラス樹脂接合方法。
（１７）  樹脂材料が熱可塑性であることを特徴とする前記（１１）〜（１６）のいずれかに記載のガラス樹脂接合方法。
（１８）  接合部を加熱する加熱源にレーザ光源を用いることを特徴とする前記（１１）〜（１７）のいずれかに記載のガラス樹脂接合方法。
（１９）  前記（１１）〜（１８）のいずれかに記載のガラス樹脂接合方法によりガラス材料と樹脂材料が接合された接合部を有することを特徴とするガラス樹脂複合体。
（２１）  セラミック材料と樹脂材料の接合方法において、セラミック材料と樹脂材料を合わせた状態で接合部の樹脂材料に気泡を発生させる温度まで接合部を加熱することにより接合することを特徴とするセラミック樹脂接合方法。
（２２）  加熱温度は樹脂の軟化温度以上でかつセラミックの沸点未満であることを特徴とする前記（２１）に記載のセラミック樹脂接合方法。
（２３）  加熱温度は接合部において２００℃〜１５００℃であることを特徴とする前記（２１）に記載のセラミック樹脂接合方法。
（２４）  加熱温度は樹脂の気泡が接合部付近からの移動を伴わないものであることを特徴とする前記（２１）〜（２３）のいずれかに記載のセラミック樹脂接合方法。
（２５）  接合部の樹脂材料に発生される気泡の球相当直径が５ｍｍ以下であることを特徴とする前記（２１）〜（２４）のいずれかに記載のセラミック樹脂接合方法。
（２６）  接合部の樹脂材料に発生される気泡の球相当直径が０．０１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする前記（２１）〜（２４）のいずれかに記載のセラミック樹脂接合方法。
（２７）  樹脂材料が熱可塑性であることを特徴とする前記（２１）〜（２６）のいずれかに記載のセラミック樹脂接合方法。
（２８）  接合部を加熱する加熱源にレーザ光源を用いることを特徴とする前記（２１）〜（２７）のいずれかに記載のセラミック樹脂接合方法。
（２９）  前記（２１）〜（２８）のいずれかに記載のセラミック樹脂接合方法によりセラミック材料と樹脂材料が接合された接合部を有することを特徴とするセラミック樹脂複合体。
（３０）  接合部の引張剪断強度が５ＭＰａ以上であることを特徴とする前記（２９）に記載のセラミック樹脂複合体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の接合方法は、金属材料、ガラス材料、又はセラミック材料と樹脂材料との強固な接合を可能にする。具体的には、加熱源としてレーザ光源や電離性放射線源などを使用し、樹脂材料内部を加熱することで樹脂に微細な気泡を発生させ気泡を包含する構造を持たせることにより、気泡発生にともなう圧力・吸着力を増加させることができ、金属材料、ガラス材料、又はセラミック材料と樹脂材料との強固な接合を促進させることができる。
【００１０】
また、加熱源としてレーザ光源や電離性放射線源などを使用することで、多くの利点が発生する。第一に、レーザ光源や電離性放射線源などは局所的に加熱することができるので小さな接合部を作り出すことができる。従って、リベット締結におけるリベットサイズの接合部やリベット自体が不要になり、接合部の大型化・重量化を防ぐことができる。第二に、接着剤を使用する接合方法では、接着剤が濡れ広がるために精密なピンポイントの接合が難しいが、例えばレーザ光源はミクロンオーダーまでビーム径を絞れるので、精密で微細な接合部も可能である。第三に、樹脂材料が冷え固まる際に発生する吸着力が平面ほど有利に働くので、接合表面の制限も軽減することができる。第四に、接合のために要するレーザ光照射時間は接着剤の硬化にかかる時間よりも短く、生産を律速させる工程にならない。また、レーザ光で接合する場合は接着剤で接合する場合より酸化・劣化を引き起こすことが抑制できる場合があり、維持・管理が比較的容易である。第五に、樹脂材料を透過するレーザ光の波長や電離性放射線源を選択することで、金属材料、ガラス材料、又はセラミック材料側からも樹脂材料側からも加熱することが可能になり、加熱源の加える方向の制約がなくなる。これは、設計自由度・材料選択の自由度も増え、生産技術的な面でも非常に有効である。事実、レーザ光を用いた樹脂材料同士の接合では、片方からしかレーザ光を照射できないという制約が存在する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の接合方法の構成を示す。
【図２】実施例１の接合方法におけるレーザ照射初期での接合プロセスの概略図である。
【図３】実施例１の接合方法における気泡発生時での接合プロセスの概略図である。
【図４】実施例１の接合方法におけるレーザ照射直後での接合プロセスの概略図である。
【図５】実施例１の接合方法で生成した接合部を示す。
【図６】実施例２の接合方法の構成を示す。
【図７】実施例２の接合方法におけるレーザ照射初期での接合プロセスの概略図である。
【図８】実施例２の接合方法における気泡発生時での接合プロセスの概略図である。
【図９】実施例２の接合方法におけるレーザ照射直後での接合プロセスの概略図である。
【図１０】実施例２の接合方法で生成した接合部を示す。
【図１１】実施例３の接合方法における接合部の表面外観を示す。
【図１２】実施例３の接合方法における接合部の引張剪断荷重を表すグラフである。
【図１３】実施例３の接合方法における接合部の引張剪断強度を表すグラフである。
【図１４】実施例４の接合方法における接合部の走査電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００１２】
１  ファイバーレーザ発振器
２  ファイバー
３  レーザ加工ヘッド
４  ファイバーレーザ光
５  集光レンズ
６  被加工物
７  被加工物
８  クランプ
９  熱輸送
１０  被加工物６と７の境界部
１１  気泡
１２  気泡１１の発生にともなう圧力
１３  吸着する力
１４  接合部
１５  ＹＡＧレーザ発振器
１６  加工ヘッド
１７  ＹＡＧレーザ光
１８  集光レンズ
１９  被加工物
２０  被加工物
２１  熱輸送
２２  被加工物１９と被加工物２０の境界部
２３  気泡
２４  気泡２２の発生にともなう圧力
２５  吸着する力
２６  接合部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を具体的に説明する。
本発明の方法で使用する金属材料としては、鉄、アルミニウム、チタン、銅等及びそれらの合金が挙げられるが、特に限定されない。但し、マグネシウム、アルミニウム、及びそれらの合金のように沸点が低い金属材料は接合部に十分な熱を入力できないおそれがあるので好ましくない。本発明においては、接合部を高い温度まで急速加熱できる、炭素鋼、ステンレス鋼、チタン合金等からなる金属材料が特に好ましい。金属材料は、樹脂材料との接合力を高めるための表面処理を行ったものが好ましい。なお、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の場合、表面未研磨の受入れ材で高強度の接合部が得られ、接合される金属材料の表面の粗さは本発明者等の実験の結果、接合部の接合強度に対してほとんど影響しない場合があることが認められた。金属材料の厚さは特に限定されず、０．１ｍｍ以上、さらには１ｍｍ以上、さらには３ｍｍ以上の厚さの金属材料であっても構わない。
【００１４】
本発明の方法で使用するガラス材料としては、化学成分による分類から次のようなものである。即ち、珪酸、ソーダ灰および石灰から作られている「ソーダガラス」、珪酸、炭酸カルシウムおよび酸化鉛からなる「鉛ガラス」、珪酸、硼酸およびソーダ灰からなる「硼珪酸ガラス」などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ガラス材料の厚さは特に限定されず、０．１ｍｍ以上、さらには１ｍｍ以上、さらには３ｍｍ以上の厚さのガラス材料であっても構わない。
【００１５】
本発明の方法で使用するセラミック材料としては、組成の面から次のようなものである。即ち、酸化物系としてアルミナやジルコニヤなど、炭化物系として炭化珪素など、窒化物系として窒化珪素など、およびその他  炭酸塩系、リン酸塩系、水酸化物系、ハロゲン化物系および元素系等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。セラミック材料の厚さは特に限定されず、０．１ｍｍ以上、さらには１ｍｍ以上、さらには３ｍｍ以上のセラミック材料であっても構わない。
【００１６】
本発明の方法で使用する樹脂材料としては、熱源で流動化する樹脂及び／又は樹脂の前駆体であることが必要である。具体的に用いる樹脂の種類としては、例えば、ナイロン６（ＰＡ６）やナイロン６６（ＰＡ６６）等のポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）樹脂、ポリスチレンやＡＢＳ等のスチレン系樹脂、アクリル系樹脂（ＰＭＭＡ等）等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。特に主鎖、側鎖及び／又は末端に極性基ないし金属と反応性を有する基を有する樹脂材料が好ましく、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）や、カルボン酸基やスルホン酸金属塩基などの極性基ないし金属、ガラス又はセラミックと反応性を有する基を側鎖及び／又は末端に有するスチレン系樹脂、アクリル系樹脂等が好ましい。特に主鎖、側鎖及び／又は末端に極性基ないし金属、ガラス又はセラミックと反応性を有する基を有する非晶性樹脂からなる樹脂材料が好ましい。また、樹脂材料は構成原子中に酸素が存在すると金属、ガラス又はセラミックの表面の酸化物と容易に化学結合を形成して高い接合強度が得られるので好ましい。なお、本発明における樹脂材料には必要に応じて、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強繊維や着色材、熱安定剤、光安定剤等を添加したものを用いてもよい。
【００１７】
また、本発明の方法で使用する樹脂材料は、加熱によって、特にレーザ光源や電離性放射線源などによる加熱によって気泡を発生する樹脂材料であることが必要である。例えば、吸湿した樹脂材料中の水分が加熱されることによるガス発生や高温において樹脂材料が分解されることによるガス発生によって気泡を発生する樹脂材料が用いられる。樹脂材料の厚さは特に限定されず、０．１ｍｍ以上、さらには１ｍｍ以上、さらには３ｍｍ以上の厚さの樹脂材料であっても構わない。
【００１８】
本発明の方法では、金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料とを合わせた状態で接合部をレーザ光や電離性放射線などで加熱することにより両材料を強固に接合することができる。接合部の加熱温度は、樹脂材料内部に微細な気泡を発生させる温度であることが必要であり、具体的には樹脂の軟化温度以上で金属、ガラス又はセラミックの沸点未満であり、接合部において２００℃〜１５００℃であることが好ましい。また、加熱温度は、樹脂の気泡が接合部付近からの移動を伴うような高い温度にしないことが好ましい。樹脂中の気泡が移動すると、接合部における気泡発生に伴う圧力と熱による接合が期待できなくなるからである。なお、加熱により接合部の樹脂中に発生する気泡の球相当直径の上限は、接合強度や外観の点から５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、さら好ましくは１ｍｍ以下、特に好ましくは０．５ｍｍ以下である。下限は接合強度の点から０．０００１ｍｍ以上、好ましくは０．００１ｍｍ以上、さら好ましくは０．０１ｍｍ以上である。
【００１９】
本発明の方法で使用する接合部の加熱源としては、レ−ザ光源や電離性放射線源などが好ましい。レーザ光源としては、例えば、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ等を用いることができる。電離性放射線源としては、例えば、電子線、γ線、Ｘ線等を用いることができるが、特に電子線が好ましい。また、これらの加熱源の照射は、連続照射又はパルス照射のいずれでもよい。
なお、レ−ザ光源を使用する場合は、レーザのパワー、パワー密度、加工速度（移動速度）や焦点はずし距離等の照射条件は、目的に応じて適宜設定可能である。例えば、レーザのパワー密度は、１Ｗ／ｍｍ２〜１０ｋＷ／ｍｍ２が好ましい。また、金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料との接合面付近の樹脂材料のみに微細な気泡を発生させる条件を設定することが好ましい。具体的には、レーザのパワーを大きくすると接合部が高温になり、その後の冷却も遅くなり樹脂中に発生する気泡も大きくなり、一方、パワーを小さくすると樹脂中に気泡が発生しないか、気泡が極端に少なくなり、接合強度は小さくなる。接合強度は、適切なサイズの気泡を急速に発生させることにより、溶融した状態の樹脂を金属、ガラス又はセラミックの表面に密着するようにすると、高くなる。また、レーザの焦点はずし距離を大きくすると、パワー密度が小さくなるため、それをカバーする大きなパワーのレーザを照射することができ、その結果広い条件範囲で良好な接合部が得られ、制御が容易である。また、レーザの移動速度を大きくすると、好適な接合が得られるレーザパワーの範囲が広くなるので制御が容易になる。なお、レーザの照射の方向は、金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料とを合わせた状態でいずれの材料側から行っても強固な接合部を形成することができる。
【００２０】
本発明の方法では、金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料とを合わせた状態で、金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料の接合部を加熱することによって、樹脂材料内部から熱分解されたガスが膨らみ、樹脂内部に微細な気泡を発生させる。原理は明確ではないが、この時マイクロサイズ領域で、気泡発生に伴う爆発的な圧力が接合部にかかり、接合部の金属材料、ガラス材料又はセラミック材料及び樹脂材料の温度が高くなっていることと相まって、気泡周辺部の樹脂材料と金属材料、ガラス材料又はセラミック材料が、アンカー効果などの物理的な接合力及び／又は金属、ガラス又はセラミックの酸化物を通した化学的な接合力で金属、ガラス又はセラミックと樹脂とが接合できる条件を満たし接合する。さらに、樹脂材料が冷え固まる際には、気泡の温度も減少するため、気泡内部の圧力が低下し、吸着力も発生する。これらの接合力が複合した形で強固な金属、ガラス又はセラミックと樹脂との接合が可能になる。さらに、加熱源としてレーザ光を使用することで、局所的な急激な加熱と急激な冷却が可能になり、気泡発生に伴う圧力・吸着力を増加させることでき、金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料との接合を促進させることができる。本発明の方法によって金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料とが接合された複合体は、１ＭＰａ以上、さらには５ＭＰａ以上、さらには１０ＭＰａ以上の引張剪断強度を有する強固な接合部を有することができる。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例により本発明の方法を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００２２】
実施例において測定された金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料との接合部の各物性について以下にその測定方法を示す。
１．接合部の温度
接合部の温度は、Ｒ（白金・白金ロジウム：Ｐｔ−Ｐｔ１３％Ｒｈ）またはＫ（アルメル・クロメル）熱電対で接合部の金属、ガラス又はセラミックの側の表面温度を実測することによって得た。
２．接合部の気泡の球相当直径
気泡の観察と計測は、実体顕微鏡で行った。接合部を実体顕微鏡で観察し、写真撮影（コンピュータ画面に取り込んだ）を行った。また、基準寸法（０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ）も観察し、コンピュータ画面に取り込み、気泡と基準寸法との比較により個々の気泡の球相当直径を画像解析することによって測定した。
３．接合部の接合強度（引張剪断強度および破壊状態）
板状の金属材料と樹脂材料（それぞれ長さ７０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚さ（後述参照））を用意し、長さ７０ｍｍのうち２０ｍｍを引張試験用保持部として残し５０ｍｍを重ねて接合したものを引張剪断試験片とした。金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料の試験用保持部のそれぞれ１０ｍｍを引張試験機（最大荷重１トン）の上下のチャックではさみ、速度５ｍｍ／分の速度で互いに引っ張り、荷重−伸び曲線を得るとともに、最大破断荷重を計測し、これを引張剪断強度とした。また、計測時において、破断（破壊）が接合部以外の樹脂材料の母材で起こる（母材破壊）か、または接合部で起こる（接合部破壊）かについても観察した。破壊が接合部以外の母材で起こる母材破壊の場合は、接合強度が極めて高いことを示す。
【００２３】
〔実施例１〕
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１は、実施例１の金属樹脂接合方法の構成を示す図である。図１に示すように、ファイバーレーザ発振器１からファイバー２でレーザ加工ヘッド３に波長１０９０ｎｍのファイバーレーザ光４を導入し、焦点距離８０ｍｍの集光レンズ５で絞り、パワー３０Ｗで焦点位置からレンズから遠ざかる方向に１５ｍｍ離れた位置に、被加工物６の金属材料純チタンと被加工物７の樹脂材料ポリカーボネイト（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ノバフレックス７０２５ＩＲ」、ガラス転移点＝１５０℃、ＤＳＣ法ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１に準拠したＴｍｇの値、カタログ値の荷重撓み温度＝１２９℃（荷重：１．８０ＭＰａ）／１４２℃（荷重：０．４５ＭＰａ）、ＩＳＯ  ７５−１、７５−２に準拠）とを重ね合わせて、クランプ８で固定し、レーザ光４の照射中移動速度３ｍｍ／ｓで移動させた。その際、集光レンズ５側（加熱源側）に被加工物７のポリカーボネイトが位置している。また、被加工物６の純チタンは厚さ１ｍｍの板状であり、被加工物７のポリカーボネイトは厚さ０．５ｍｍの板状である。レーザ光４が被加工物７に照射されると、図２に示すように、レーザ光４は被加工物７を透過し、レーザ光４の波長に対して吸収率が高い被加工物６の純チタンが主に加熱され、被加工物６から被加工物７への熱輸送９により、被加工物５と被加工物６の境界部１０及びその周辺部が熱を持つことになる。その結果、図３に示すように被加工物７のポリカーボネイト内部で、熱分解が生じ、ガスが発生することで、気泡１１が形成される。この時、気泡１１の発生にともなう圧力１２が発生し、被加工物６の金属材料の温度が沸点未満で、被加工物７の樹脂材料の温度が軟化温度以上に加熱されていることと相まって、気泡１１の周辺部において、被加工物７の樹脂材料と被加工物６の金属材料とが、アンカー効果などの物理的な接合、又は金属酸化物を通した化学的な接合を可能にする条件を満たし接合する。さらに、レーザ光４の照射を停止すると急激に気泡１１が冷却され、圧力１２が低下し、図４に示すように被加工物６のチタンを吸着する力１３が発生する。これらの接合力が複合され、図５に示すように金属樹脂接合部１４が形成された。この金属樹脂接合部１４は、接合部に気泡１１（球相当直径約０．０１〜１ｍｍ）を有することを特徴としていた。また、接合部の接合強度及び破壊状態を調べたところ、破断は接合部以外の樹脂材料の母材部分で起こり、引張剪断強度は２３ＭＰａであった。
［００２４］
〔実施例２〕
図６は、実施例２の金属樹脂接合方法の構成を示す図である。図６に示すように、ＹＡＧレーザ発振器１５からファイバー２で加工ヘッド１６に波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ光１７を導入し、焦点距離２００ｍｍの集光レンズ１８で絞り、パワー１０００Ｗで焦点位置からレンズから遠ざかる方向に３０ｍｍ離れた位置に、被加工物１９である金属材料ステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４と被加工物２０である樹脂材料ＰＡ１２系非晶性ポリアミド（東洋紡績社製「Ｔ−７１４Ｈ」、ガラス転移点＝１６０℃、ＤＳＣ法ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１に準拠したＴｍｇの値、荷重撓み温度＝１３０℃（荷重：１．８０ＭＰａ）／１４５℃（荷重：０．４５ＭＰａ）、ＩＳＯ  ７５−１、７５−２に準拠）とを重ね合わせて、クランプ８で固定し、レーザ光照射中移動速度３０ｍｍ／ｓで移動させた。その際、集光レンズ１８側に被加工物１９の金属材料ステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４が位置している。また、被加工物１９のステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４は厚さが３ｍｍの板状であり、被加工物２０のＴ−７１４Ｈは厚さ２ｍｍの板状である。レーザ光１７が被加工物１９に照射されると、図７に示すように、レーザ光１７が被加工物１９のステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４に吸収されて発熱し、熱輸送２１により、被加工物１９と被加工物２０の境界部２２及びその周辺部が熱を持つことになる。その結果、図８に示すように被加工物２０のＴ−７１４Ｈ内部の発生したガスにより気泡２３が発生する。この時、気泡２３の発生にともなう圧力２４が発生し、被加工物１９の金属材料の温度が沸点未満で、被加工物２０の樹脂材料の温度が軟化温度以上に加熱されていることと相まって、気泡２３周辺部の被加工物２０の樹脂材料と被加工物１９の金属材料とが、アンカー効果などの物理的な接合又は金属酸化物を通した化学的な接合を可能にする条件を満たし接合する。さらに、レーザ光１７の照射を停止すると急激に気泡２３が冷却され、圧力２４が低下し、図９に示すように被加工物１９のステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４に吸着する力２５が発生する。これらの接合力が複合され、図１０に示すように金属樹脂接合部２５が形成された。この金属樹脂接合部２５は、接合部に気泡２３（球相当直径約０．０１〜３ｍｍ）を有することを特徴としていた。また、接合部の接合強度及び破壊状態を調べたところ、破断は接合部以外の樹脂材料の母材部分で起こり、引張剪断強度は２１ＭＰａであった。
【００２５】
〔実施例３〕
以下の条件で実施例１と同様の方法で金属材料と樹脂材料の接合部の加熱を行い、レーザパワーを変化した場合の接合部の表面外観と気泡の状態を観察するとともに、接合部の引張剪断荷重と引張剪断強度を測定した。
金属材料：ステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４板（厚さ２ｍｍ）
樹脂材料：ＰＡ１２系非晶性ポリアミド板（前述の東洋紡績社製「Ｔ−７１４Ｈ」）（厚さ２ｍｍ）
加熱源側の材料：樹脂材料
加熱源：ＹＡＧレーザ使用
パワー（０〜１０００Ｗで変化）
焦点はずし距離２０ｍｍ（ビーム径５ｍｍ）
移動速度１０ｍｍ／ｓ
【００２６】
レーザパワーを変更した場合の接合部の表面外観（パワー１１０Ｗ，３００Ｗ，５６０Ｗ，８５０Ｗ）を図１１に示す。図１１から明らかなように、レーザパワー１１０Ｗで樹脂材料の気泡が発生しはじめ、その後パワーを上昇させていくと３００Ｗ以上で０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの球相当直径の気泡が発生し、その後パワーの上昇とともに気泡が肥大化した。気泡が発生した全ての接合部において樹脂材料と金属材料の接合を確認した。
【００２７】
また、レーザパワーを０〜１０００Ｗで変化した場合の接合部の引張剪断荷重及び引張剪断強度をそれぞれ表すグラフを図１２及び図１３に示す。図１２及び図１３から明らかなように、気泡の発生がほとんどない低いレーザパワーでは接合部の引張剪断荷重及び引張剪断強度はいずれも低いが、レーザパワーの上昇とともに適度な大きさの気泡が発生すると接合部において極めて高い引張剪断強度が得られた。しかし、レーザパワーを高くしすぎると、気泡が肥大化してしまい、逆に引張剪断強度が低下した。なお、図１２に示すように、引張剪断強度測定試験では適度な大きさの気泡が発生した接合部は母材破壊を示したが、気泡の発生が不十分である接合部又は気泡が肥大化した接合部は接合部破壊を示した。各レーザパワーにおける接合部の引張剪断強度は表１に示したとおりであった。
【００２８】
次に、金属材料と樹脂材料の接合現象を確認するために、レーザパワーを変化させて接合部の温度を変更した場合の接合部の樹脂材料の状態を金属顕微鏡を用いて撮影した。接合部の表面温度が５７０℃のとき樹脂中にわずかな気泡（球相当直径０．０１〜０．１ｍｍ）が確認でき、７９０℃になると樹脂中に適度な大きさの気泡（球相当直径０．０２〜１．５ｍｍ）が発生し、１２００℃になると樹脂中の気泡がさらに成長し（球相当直径０．０２〜２．０ｍｍ）、ガス放出が確認された。また、これらの温度のうち７９０℃に加熱されたときが最も強固な接合部を形成していた（引張剪断強度２２ＭＰａ）。従って、金属材料と樹脂材料の強固な接合部の形成にはレーザによる高温への急速加熱とプラスチック分解による高圧の発生が必要であり、気泡を肥大化させて減圧状態にしないことも重要であることがわかる。
【００２９】
【表１】
0004666532.tif 000002
【００３０】
〔実施例４〕
以下の条件で実施例１と同様の方法で金属材料と樹脂材料の接合部の加熱を行い、両材料の接合部を走査型電子顕微鏡で撮影した。
金属材料：ステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４板（厚さ２ｍｍ）
樹脂材料：ポリカーボネイト（前述の三菱エンジニアリングプラスチック社製「ノバフレックス７０２５ＩＲ」）（厚さ０．５ｍｍ）
加熱源側の材料：樹脂材料
加熱源：ＹＡＧレーザ使用
パワー７５０Ｗ
焦点はずし距離３０ｍｍ（ビーム径７ｍｍ）
移動速度１０ｍｍ／ｓ
接合部の樹脂の気泡：０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍ（球相当直径）
接合部の引張剪断強度：２０ＭＰａ
接合部の撮影写真を図１４に示す。図１４からわかるように、レーザ光源によって金属材料と樹脂材料の接合部を加熱して樹脂材料内部に気泡を発生させることによって、両材料をミクロンオーダでしっかりと接合することができる。
【００３１】
〔実施例５〕
以下の条件で実施例１と同様の方法で金属材料と樹脂材料の接合部の加熱を行い、両材料の接合部の引張剪断強度を測定した。
金属材料：ステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４板（厚さ２ｍｍ）
樹脂材料：ＰＡ１２系非晶性ポリアミド板（前述の東洋紡績社製「Ｔ−７１４Ｈ」）（厚さ２ｍｍ）
加熱源側の材料：樹脂材料
加熱源：半導体レーザ使用
パワー２００Ｗ
長方ビーム形１ｍｍ×７ｍｍ
移動速度２．５ｍｍ／ｓ（接合部幅が広くなる方向に移動）
接合部の樹脂の気泡：０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍ（球相当直径）
接合部の引張剪断強度：５０ＭＰａ
【００３２】
〔実施例６〕
以下の条件で実施例１と同様の方法で金属材料と樹脂材料の加熱を行い、両材料の接合部の気泡の発生状態と気泡の球相当直径を測定するとともに、接合部の引張剪断強度試験における破壊状態（母材破断又は接合部破断）を観察した。その結果を表２に示した。
金属材料：ステンレス鋼ＳＵＳ  ３０４板（厚さ２ｍｍ）
樹脂材料（厚さ２ｍｍ）は次のものを変更して使用した：
ナイロン６（ＮＹ６）：  東洋紡ナイロン  Ｔ−８００（東洋紡績社製）
ナイロン１２（ＮＹ１２）：  ダイアミドＬ１８０１  （ダイセル・ヒュルス社製）
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）：  タフテックＰＢＴ  Ｎ１０００（三菱レイヨン社製）
ポリアリレート（ＰＡＲ）：  Ｕポリマー  Ｕ１０００  （ユニチカ社製）
加熱源側の材料：樹脂材料
加熱源：ＹＡＧレーザ使用
パワー  ６５０Ｗ
焦点はずし距離２０ｍｍ（ビーム径５ｍｍ）
移動速度１０ｍｍ／ｓ
【００３３】
表２に示したとおり、樹脂材料のナイロン６、ナイロン１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレートはいずれも適度な大きさの気泡が発生し、金属材料との接合強度が強く、接合部の引張剪断強度試験において、接合部ではなく樹脂の母材部分で破壊した。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
〔実施例７〕
実施例７のガラス樹脂接合方法の構成及びプロセスを示す図は実施例１の図１〜５と同様であり、これらの図に基づいて説明する。図１に示すように、ファイバーレーザ発振器１からファイバー２でレーザ加工ヘッド３に波長１０９０ｎｍのファイバーレーザ光４を導入し、焦点距離８０ｍｍの集光レンズ５で絞り、パワー３０Ｗで焦点位置からレンズから遠ざかる方向に５ｍｍ離れた位置に、被加工物６のガラス材料（ソーダガラス製フロートガラス板）と被加工物７の樹脂材料ポリカーボネイト（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ノバフレックス７０２５ＩＲ」、ガラス転移点＝１５０℃、ＤＳＣ法ＪＩＳ Ｋ  ７１２１に準拠したＴｍｇの値、カタログ値の荷重撓み温度＝１２９℃（荷重：１．８０ＭＰａ）／１４２℃（荷重：０．４５ＭＰａ）、ＩＳＯ  ７５−１、７５−２に準拠）とを重ね合わせて、クランプ８で固定し、レーザ光４の照射中移動速度３ｍｍ／ｓで移動させた。その際、集光レンズ５側に被加工物７のポリカーボネイトが位置している。また、被加工物６のガラス材料は厚さ３ｍｍの板状であり、被加工物７のポリカーボネイトは厚さ０．５ｍｍの板状である。レーザ光４が被加工物７に照射されると、図２に示すように、レーザ光４は被加工物７を透過し、レーザ光４の波長に対して吸収率が高い被加工物６のガラス材料が主に加熱され、被加工物６から被加工物７への熱輸送９により、被加工物６と被加工物７の境界部１０およびその周辺部が熱を持つことになる。その結果、図３に示すように被加工物７のポリカーボネイト内部で、熱分解が生じ、ガスが発生することで、気泡１１が形成される。この時、気泡１１の発生にともなう圧力１２が発生し、被加工物６のガラス材料の温度が沸点未満で、被加工物７の樹脂材料の温度が軟化温度以上に加熱されていることと相まって、気泡１１の周辺部において、被加工物７の樹脂材料と被加工物６のガラス材料とが、アンカー効果などの物理的な接合、またはガラス酸化物を通した化学的な接合できる条件を満たし接合する。さらに、レーザ光４の照射を停止すると急激に気泡１１が冷却され、圧力１２が低下し、図４に示すように被加工物６のガラス材料を吸着する力１３が発生する。これらの接合力が複合され、図５に示すようにガラス樹脂接合部１４が形成された。このガラス樹脂接合部１４は、接合部およびその周辺部に気泡１１（球相当直径約０．０１〜１ｍｍ）を有することを特徴としていた。また、接合部の接合強度及び破壊状態を調べたところ、破断は接合部における樹脂材料の母材部分で起こり、引張剪断強度は５ＭＰａ以上であった。
［００３６］
〔実施例８〕
実施例８のガラス樹脂接合方法の構成及びプロセスを示す図は実施例２の図６〜１０と同様であり、これらの図に基づいて説明する。図６に示すように、ＹＡＧレーザ発振器１５からファイバー２で加工ヘッド１６に波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ光１７を導入し、焦点距離２００ｍｍの集光レンズ１８で絞り、パワー１０００Ｗで焦点位置からレンズから遠ざかる方向に１０ｍｍ離れた位置に、被加工物１９であるガラス材料（ソーダガラス製フロートガラス板）と被加工物２０である樹脂材料ＰＡ１２系非晶性ポリアミド（東洋紡績社製Ｔ−７１４Ｈ、ガラス転移点＝１６０℃、ＤＳＣ法ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１に準拠したＴｍｇの値、荷重撓み温度＝１３０℃（荷重：１．８０ＭＰａ）／１４５℃（荷重：０．４５ＭＰａ）、ＩＳＯ  ７５−１、７５−２に準拠）とを重ね合わせて、クランプ８で固定し、レーザ光照射中移動速度３０ｍｍ／ｓで移動させた。その際、集光レンズ１８側に被加工物１９のガラス材料が位置している。また、被加工物１９のガラス材料は厚さが３ｍｍの板状であり、被加工物２０のＴ−７１４Ｈは厚さ２ｍｍの板状である。レーザ光１７が被加工物１９に照射されると、図７に示すように、レーザ光１７が被加工物１９のガラス材料に吸収されて発熱し、熱輸送２１により、被加工物１９と被加工物２０の境界部２２およびその周辺部が熱を持つことになる。その結果、図８に示すように被加工物２０のＴ−７１４Ｈ内部の発生したガスにより気泡２３が発生する。この時、気泡２３の発生にともなう圧力２４が発生し、被加工物１９のガラス材料の温度が沸点未満で、被加工物２０の樹脂材料の温度が軟化温度以上に加熱されていることと相まって、気泡２３周辺部の被加工物２０の樹脂材料と被加工物１９のガラス材料とが、アンカー効果などの物理的な接合またはガラス酸化物を通した化学的な接合できる条件を満たし接合する。さらに、レーザ光１７の照射を停止すると急激に気泡２３が冷却され、圧力２４が低下し、図９に示すように被加工物１９のガラス材料に吸着する力２５が発生する。これらの接合力が複合され、図１０に示すようにガラス樹脂接合部２５が形成された。このガラス樹脂接合部２５は、接合部およびその周辺部に気泡２３（球相当直径約０．０１〜３ｍｍ）を有することを特徴としていた。また、接合部の接合強度及び破壊状態を調べたところ、破断は接合部における樹脂材料の母材部分で起こり、引張剪断強度は５ＭＰａ以上であった。
【００３７】
〔実施例９〕
実施例９のセラミック樹脂接合方法の構成及びプロセスを示す図は実施例１の図１〜５と同様であり、これらの図に基づいて説明する。図１に示すように、ファイバーレーザ発振器１からファイバー２でレーザ加工ヘッド３に波長１０９０ｎｍのファイバーレーザ光４を導入し、焦点距離８０ｍｍの集光レンズ５で絞り、パワー３０Ｗで焦点位置からレンズから遠ざかる方向に２０ｍｍ離れた位置に、被加工物６のセラミック材料として酸化物系のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製板と被加工物７の樹脂材料ポリカーボネイト（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ノバフレックス７０２５ＩＲ」、ガラス転移点＝１５０℃、ＤＳＣ法ＪＩＳ Ｋ  ７１２１に準拠したＴｍｇの値、カタログ値の荷重撓み温度＝１２９℃（荷重：１．８０ＭＰａ）／１４２℃（荷重：０．４５ＭＰａ）、ＩＳＯ  ７５−１、７５−２に準拠）とを重ね合わせて、クランプ８で固定し、レーザ光４の照射中移動速度３ｍｍ／ｓで移動させた。その際、集光レンズ５側に被加工物７のポリカーボネイトが位置している。また、被加工物６のセラミック材料は厚さ１ｍｍの板状であり、被加工物７のポリカーボネイトは厚さ０．５ｍｍの板状である。レーザ光４が被加工物７に照射されると、図２に示すように、レーザ光４は被加工物７を透過し、レーザ光４の波長に対して吸収率が高い被加工物６のセラミック材料が主に加熱され、被加工物６から被加工物７への熱輸送９により、被加工物６と被加工物７の境界部１０およびその周辺部が熱を持つことになる。その結果、図３に示すように被加工物７のポリカーボネイト内部で、熱分解が生じ、ガスが発生することで、気泡１１が形成される。この時、気泡１１の発生にともなう圧力１２が発生し、被加工物６のセラミック材料の温度が沸点未満で、被加工物７の樹脂材料の温度が軟化温度以上に加熱されていることと相まって、気泡１１の周辺部において、被加工物７の樹脂材料と被加工物６のセラミック材料とが、アンカー効果などの物理的な接合、またはセラミック酸化物を通した化学的な接合できる条件を満たし接合する。さらに、レーザ光４の照射を停止すると急激に気泡１１が冷却され、圧力１２が低下し、図４に示すように被加工物６のセラミック材料を吸着する力１３が発生する。これらの接合力が複合され、図５に示すようにセラミック樹脂接合部１４が形成された。このセラミック樹脂接合部１４は、接合部およびその周辺部に気泡１１（球相当直径約０．０１〜１ｍｍ）を有することを特徴としていた。また、接合部の接合強度及び破壊状態を調べたところ、破断は接合部における樹脂材料の母材部分で起こり、引張剪断強度は５ＭＰａ以上であった。
［００３８］
〔実施例１０〕
実施例１０のセクミック樹脂接合方法の構成及びプロセスを示す図は図６〜１０と同様であり、これらの図に基づいて説明する。図６に示すように、ＹＡＧレーザ発振器１５からファイバー２で加工ヘッド１６に波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ光１７を導入し、焦点距離２００ｍｍの集光レンズ１８で絞り、パワー１０００Ｗで焦点位置からレンズから遠ざかる方向に３０ｍｍ離れた位置に、被加工物１９であるセラミック材料として酸化物系のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製板と被加工物２０である樹脂材料ＰＡ１２系非晶性ポリアミド（東洋紡績社製Ｔ−７１４Ｈ、ガラス転移点＝１６０℃、ＤＳＣ法ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１に準拠したＴｍｇの値、荷重撓み温度＝１３０℃（荷重：１．８０ＭＰａ）／１４５℃（荷重：０．４５ＭＰａ）、ＩＳＯ  ７５−１、７５−２に準拠）とを重ね合わせて、クランプ８で固定し、レーザ光照射中移動速度３０ｍｍ／ｓで移動させた。その際、集光レンズ１８側に被加工物１９のセラミック材料が位置している。また、被加工物１９のセラミック材料は厚さが３ｍｍの板状であり、被加工物２０のＴ−７１４Ｈは厚さ２ｍｍの板状である。レーザ光１７が被加工物１９に照射されると、図７に示すように、レーザ光１７が被加工物１９のセラミック材料に吸収されて発熱し、熱輸送２１により、被加工物１９と被加工物２０の境界部２２およびその周辺部が熱を持つことになる。その結果、図８に示すように被加工物２０のＴ−７１４Ｈ内部の発生したガスにより気泡２３が発生する。この時、気泡２３の発生にともなう圧力２４が発生し、被加工物１９のセラミック材料の温度が沸点未満で、被加工物２０の樹脂材料の温度が軟化温度以上に加熱されていることと相まって、気泡２３周辺部の被加工物２０の樹脂材料と被加工物１９のセラミック材料とが、アンカー効果などの物理的な接合またはセラミック酸化物を通した化学的な接合できる条件を満たし接合する。さらに、レーザ光１７の照射を停止すると急激に気泡２３が冷却され、圧力２４が低下し、図９に示すように被加工物１９のセラミック材料に吸着する力２５が発生する。これらの接合力が複合され、図１０に示すようにセラミック樹脂接合部２５が形成された。このセラミック樹脂接合部２５は、接合部およびその周辺部に気泡２３（球相当直径約０．０１〜２ｍｍ）を有することを特徴としていた。また、接合部の接合強度及び破壊状態を調べたところ、破断は接合部における樹脂材料の母材部分で起こり、引張剪断強度は５ＭＰａ以上であった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る接合方法を用いると、金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料との強固な接合を可能にする。また、加熱源としてレーザ光源や電離性放射線源などを使用することによって、（１）小さな接合部を作りだすことができる、（２）ミクロンオーダーの精密で微細な接合ができる、（３）大面積の接合もできる、（４）短時間で接合ができる、（５）接着剤による金属の酸化・劣化が抑制できる場合がある、（６）金属材料、ガラス材料又はセラミック材料の側からも樹脂材料側からも加熱することができる、など有利な点が多く、設計や材料選択の自由度も増え、電子機器分野、自動車分野などで金属、ガラス又はセラミックと樹脂の複合体を製造する上で有用である。特に、本発明の方法を用いると、金属材料、ガラス材料又はセラミック材料と樹脂材料との接合力が高いので、各材料の厚さが１．０ｍｍ以上、さらには３．０ｍｍ以上の厚い材料同士を接合することにも利用できる。
【図１】
0004666532.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004666532.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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