(57)【要約】【課題】気密性に優れた中空成形体の製造方法を提供することを目的とする。また、気密性に優れた中空成形体を製造可能な製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】熱可塑性樹脂を含む形成材料を成形してなる容器２と、光透過性材料を成形してなる蓋３とを用い、前記容器２の側壁と底部とで囲まれた空間Ｓに、室温より高く前記熱可塑性樹脂の融点未満の範囲に含まれる温度に加熱された気体Ｇを吹き込む工程と、前記容器２を前記蓋３で密閉して、前記側壁の頂部と前記蓋３との接触部をレーザー溶着し、前記空間Ｓに前記加熱された気体Ｇを封止する工程と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を含む形成材料を成形してなる容器と、光透過性材料を成形してなる蓋とを用い、前記容器の側壁と底部とで囲まれた空間に、室温より高く前記熱可塑性樹脂の融点未満の範囲に含まれる温度に加熱された気体を吹き込む工程と、
前記容器を前記蓋で密閉して、前記側壁の頂部と前記蓋との接触部をレーザー溶着し、前記空間に前記加熱された気体を封止する工程と、を有する中空成形体の製造方法。
【請求項２】
前記気体を吹き込む工程における前記気体の温度が、１００℃以上前記融点未満の範囲に含まれる請求項１に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂が液晶ポリエステルである請求項１または２に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項４】
前記光透過性材料が液晶ポリエステルを含む形成材料である請求項１から３のいずれか１項に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項５】
前記気体が不活性ガスである請求項１から４のいずれか１項に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項６】
レーザー溶着を行う対象物を載置する載置台と、
前記対象物にレーザー光を照射するレーザー光源と、
前記載置台に面し、一部に前記レーザー光を透過させるレーザー光透過部が設けられ、前記載置台との離間距離を相対的に変更可能な対向部材と、
前記対象物に向けて加熱された気体を送風する送風装置と、を有する製造装置。
【請求項７】
前記対向部材は、光透過性材料からなり前記レーザー光透過部に設けられる放熱部材と、前記放熱部材を支持する支持体とを有する請求項６に記載の製造装置。
【請求項８】
前記対向部材は、前記載置台と対向する面に、前記対象物を保持する治具を有する請求項６または７に記載の製造装置。
【請求項９】
前記気体が不活性ガスである請求項６から８のいずれか１項に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空成形体の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部に収容空間を有し、気密に密閉された樹脂製の成形体（以下、中空成形体と称することがある）が知られている。このような成形体の具体例としては、絶縁性を有する容器内部に電子回路などの部品を封入し、キャップ（蓋）で密閉する中空パッケージを挙げることができる。
【０００３】
このような中空成形体を製造する方法としては、容器とキャップとをレーザー溶着で一体化する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３５４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような中空成形体では、大気中の水分や酸素による封入する部品の破損を防ぐために高い気密性が要求されることがある。そのため、気密性の高い中空成形体を製造する方法が求められていた。また、気密性の高い中空成形体を容易に製造可能な製造装置が求められていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、気密性に優れた中空成形体の製造方法を提供することを目的とする。また、気密性に優れた中空成形体を製造可能な製造装置を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、熱可塑性樹脂を含む形成材料を成形してなる容器と、光透過性材料を成形してなる蓋とを用い、前記容器の側壁と底部とで囲まれた空間に、室温より高く前記熱可塑性樹脂の融点未満の範囲に含まれる温度に加熱された気体を吹き込む工程と、前記容器を前記蓋で密閉して、前記側壁の頂部と前記蓋との接触部をレーザー溶着し、前記空間に前記加熱された気体を封止する工程と、を有する中空成形体の製造方法を提供する。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記気体を吹き込む工程における前記気体の温度が、１００℃以上前記融点未満の範囲に含まれることが望ましい。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記熱可塑性樹脂が液晶ポリエステルであることが望ましい。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記光透過性材料が液晶ポリエステルを含む形成材料であることが望ましい。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記気体が不活性ガスであることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の一態様は、レーザー溶着を行う対象物を載置する載置台と、前記対象物にレーザー光を照射するレーザー光源と、前記載置台に面し、一部に前記レーザー光を透過させるレーザー光透過部が設けられ、前記載置台との離間距離を相対的に変更可能な対向部材と、前記対象物に向けて加熱された気体を送風する送風装置と、を有する製造装置を提供する。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記対向部材は、光透過性材料からなり前記レーザー光透過部に設けられる放熱部材と、前記放熱部材を支持する支持体とを有することが望ましい。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記対向部材は、前記載置台と対向する面に、前記対象物を保持する治具を有することが望ましい。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記気体が不活性ガスであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、気密性に優れた中空成形体の製造方法を提供することができる。また、気密性に優れた中空成形体を製造可能な製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の製造方法で製造される中空成形体の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態の製造装置を説明する模式図である。
【図３】本実施形態の中空成形体の製造方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施形態の中空成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂を含む形成材料を成形してなる容器と、光透過性材料を成形してなる蓋とを用い、前記容器の側壁と底部とで囲まれた空間に、室温より高く前記熱可塑性樹脂の融点未満の範囲に含まれる温度に加熱された気体を吹き込む工程と、前記容器を前記蓋で密閉して、前記側壁の頂部と前記蓋との接触部をレーザー溶着し、前記空間に前記加熱された気体を封止する工程と、を有するものである。
【００１９】
また、本実施形態の製造装置は、レーザー溶着を行う対象物を載置する載置台と、前記対象物にレーザー光を照射するレーザー光源と、前記載置台に面し、一部に前記レーザー光を透過させるレーザー光透過部が設けられ、前記載置台との離間距離を相対的に変更可能な対向部材と、前記対象物に向けて加熱された気体を送風する送風装置と、を有するものである。
以下、順に説明する。
【００２０】
［中空成形体］
図１は、本実施形態の製造方法で製造される中空成形体の一例を示す模式図であり、図１（ａ）は分解斜視図、図１（ｂ）は概略断面図である。図１（ａ）（ｂ）に示すように、中空成形体１は、射出成形などの公知の方法で成形された容器２と蓋３とを有している。本実施形態の中空成形体１において、容器２と蓋３とは、レーザー溶着法を用いて接合されるものである。
【００２１】
容器２は、底部２１と、底部２１に交差する側壁２２とで囲まれ、一面に開口部２３が形成された収容空間（空間）Ｓを有する成形体である。容器２の形状は、収容空間Ｓに収容する部品の形状に応じて適宜設定することができる。例えば、一般に直方体の形状を有する半導体素子を収容空間Ｓに収容する場合は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、直方体の底部２１と直交する側壁２２とを有し、収容空間Ｓを直方体形状とすることが好ましい。その他、円柱状の外形や多角柱状の外形を有する中空成形体としてもよい。さらには、円錐台や多角錘台の外形を有する中空成形体としても構わない。
【００２２】
容器２には、レーザー光を吸収しエネルギーを熱に変換する着色剤が含有されている。この着色剤としては、カーボンブラック、モノアゾ染料、アントラキノン染料、ペリレン染料、フタロシアニン染料、ニグロシン染料、チタン黒、黒色酸化鉄、黄色酸化鉄、赤色酸化鉄、カドミウム黄、ニッケルチタン黄、ストロンチウム黄、含水酸化クロム、酸化クロム、アルミン酸コバルト、ウルトラマリン青などが挙げられ、１種または２種以上を使用してもよい。これらの中でも、耐熱性が高いことから、カーボンブラック、チタン黒、黒色酸化鉄が好ましい。
【００２３】
このような着色剤は、容器２の全量（１００質量部）に対して、０．０１質量部以上１０質量部以下含まれていることが好ましく、０．０５質量部以上５質量部以下含まれていることがより好ましい。
【００２４】
また、容器２には、本発明の効果を損なわない範囲で、無機フィラーや種々の添加剤などが含有されていてもよい。
【００２５】
なお、容器２の射出成形時に、収容空間Ｓと容器２の外部とを接続する端子を側壁２２に埋め込むこともできる。例えば、あらかじめ端子形状に加工したリードフレームを金型にインサートした後、射出成形することにより、外部接続端子を有する容器２とすることができる。
【００２６】
蓋３は、平面視で容器２と同じ形状を有し、光透過性材料を形成材料とする板状の成形体である。
【００２７】
ここで、本明細書において「光透過性材料」の「光透過性」とは、レーザー溶着法を用いて容器２と蓋３とを溶着させるという趣旨において、レーザー溶着を行うためのレーザー光を透過させ、容器２にレーザー光を照射可能である程度の光透過率を有することを指す。したがって、ある材料が、全波長領域において光透過率が高い透明な材料ではなくても、用いるレーザー光の波長との関係において、当該波長の光に対して高い光透過率を示し、容器２にレーザー光を照射可能な蓋３を成形可能である場合には、当該材料は本明細書の「光透過性材料」であるとする。
【００２８】
図では、蓋３は、平面視矩形の容器２と同じく、平面視矩形の形状を有している。また、蓋３において容器２と面する側には、中央部に容器２の開口部２３に嵌合する凸部３１が設けられている。図では、容器２の開口部２３の形状に合わせて、凸部３１も平面視矩形の形状を有している。
【００２９】
なお、本実施形態では、蓋３の形状が、容器２の平面視形状や開口部２３の形状に応じて、同じ平面視形状とすることとしているが、容器２と蓋３との平面視形状が異なることとしてもよい。また、蓋３の中央部が上に盛り上がっていてもよく、窪んでいてもよい。もちろん、図で示した蓋３のような凸部３１を有さない、平板状の蓋を用いることとしても構わない。
【００３０】
凸部３１の周囲（周縁部３２）の厚みＴＦは、側壁２２の頂部２４の幅ＬＡに対して、０．２≦ＴＦ／ＬＡ≦１であることが好ましく、０．２≦ＴＦ／ＬＡ≦０．５であることがより好ましい。ＴＦ／ＬＡ≧０．２であると、得られる中空成形体の強度が十分なものとなる。ＴＦ／ＬＡ≦１であると、側壁２２の頂部２４に達する光量の減衰を抑制できる。これは、レーザー溶着時に周縁部３２を透過させるレーザー光は、一部が周縁部３２で散乱しレーザー光の光線軸と交差する方向に照射される成分が増えるところ、ＴＦ／ＬＡ≦１であると、散乱したとしてもレーザー光が広がる前に頂部２４に照射されやすいためである。
【００３１】
なお、蓋３には、本発明の効果を損なわない範囲で、無機フィラーや種々の添加剤などが含有されていてもよい。
【００３２】
容器２と蓋３とは、容器２の開口部２３に蓋３の凸部３１が嵌合した状態で、頂部２４と周縁部３２とを接触させ、接触部がレーザー溶着法を用いて接合されている。すなわち、本実施形態の中空成形体の製造方法では、容器２と蓋３との接触部は、中空成形体１を平面視したときの、頂部２４と周縁部３２との重なり部分である。頂部２４の上面と周縁部３２の下面とがいずれも水平面（互いに平行な面）となっているため、接触部の大きさや形状は、頂部２４の大きさや形状と一致している。
【００３３】
容器２および蓋３の形成材料としては、光透過性を有する樹脂材料であるポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶ポリエステル、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などを例示することができるが、これらの中でも、流動性、耐熱性、剛性およびガスバリア性が良好であることから液晶ポリエステルが好ましい。
【００３４】
（液晶ポリエステル）
本実施形態の中空成形体の形成材料として使用可能な液晶ポリエステルは、溶融状態で液晶性を示す液晶ポリエステルであり、４５０℃以下の温度で溶融するものであることが好ましい。なお、液晶ポリエステルは、液晶ポリエステルアミドであってもよいし、液晶ポリエステルエーテルであってもよいし、液晶ポリエステルカーボネートであってもよいし、液晶ポリエステルイミドであってもよい。液晶ポリエステルは、原料モノマーとして芳香族化合物のみを用いてなる全芳香族液晶ポリエステルであることが好ましい。
【００３５】
液晶ポリエステルの典型的な例としては、
（Ｉ）芳香族ヒドロキシカルボン酸と、芳香族ジカルボン酸と、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物と、を重合（重縮合）させてなるもの
（ＩＩ）複数種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を重合させてなるもの
（ＩＩＩ）芳香族ジカルボン酸と、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物と、を重合させてなるもの
（ＩＶ）ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルと、芳香族ヒドロキシカルボン酸と、を重合させてなるもの
が挙げられる。ここで、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンは、それぞれ独立に、その一部又は全部に代えて、その重合可能な誘導体が用いられてもよい。
【００３６】
芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸のようなカルボキシ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、カルボキシ基をアルコキシカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基に変換してなるもの（エステル）、カルボキシ基をハロホルミル基に変換してなるもの（酸ハロゲン化物）、及びカルボキシ基をアシルオキシカルボニル基に変換してなるもの（酸無水物）が挙げられる。
芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジオール及び芳香族ヒドロキシアミンのようなヒドロキシ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、ヒドロキシ基をアシル化してアシルオキシル基に変換してなるもの（アシル化物）が挙げられる。
芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンのようなアミノ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、アミノ基をアシル化してアシルアミノ基に変換してなるもの（アシル化物）が挙げられる。
【００３７】
液晶ポリエステルは、下記一般式（１）で表される繰返し単位（以下、「繰返し単位（１）」ということがある。）を有することが好ましく、繰返し単位（１）と、下記一般式（２）で表される繰返し単位（以下、「繰返し単位（２）」ということがある。）と、下記一般式（３）で表される繰返し単位（以下、「繰返し単位（３）」ということがある。）と、を有することがより好ましい。
【００３８】
（１）−Ｏ−Ａｒ１−ＣＯ−
（２）−ＣＯ−Ａｒ２−ＣＯ−
（３）−Ｘ−Ａｒ３−Ｙ−
（式中、Ａｒ１は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基であり；Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれ独立にフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記一般式（４）で表される基であり；Ｘ及びＹは、それぞれ独立に酸素原子又はイミノ基であり；前記Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３中の一つ以上の水素原子は、それぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基又はアリール基で置換されていてもよい。）
（４）−Ａｒ４−Ｚ−Ａｒ５−
（式中、Ａｒ４及びＡｒ５は、それぞれ独立にフェニレン基又はナフチレン基であり；Ｚは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基である。）
【００３９】
Ａｒ１、Ａｒ２又はＡｒ３で表される前記基にある水素原子と置換可能なハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
【００４０】
Ａｒ１、Ａｒ２又はＡｒ３で表される前記基にある水素原子と置換可能なアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−へプチル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−オクチル基、ノニル基及びｎ−デシル基等が挙げられ、その炭素数は、１〜１０であることが好ましい。
【００４１】
Ａｒ１、Ａｒ２又はＡｒ３で表される前記基にある水素原子と置換可能なアリール基の例としては、フェニル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基等のような単環式芳香族基、１−ナフチル基及び２−ナフチル基等のような縮環式芳香族基が挙げられ、その炭素数は、６〜２０であることが好ましい。
【００４２】
Ａｒ１、Ａｒ２またはＡｒ３で表される前記基の水素原子がこれらの基で置換されている場合、その数は、Ａｒ１、Ａｒ２又はＡｒ３で表される前記基毎に、それぞれ独立に、好ましくは１個または２個であり、より好ましくは１個である。
【００４３】
前記アルキリデン基の例としては、メチレン基、エチリデン基、イソプロピリデン基、ｎ−ブチリデン基及び２−エチルヘキシリデン基等が挙げられ、その炭素数は１〜１０であることが好ましい。
【００４４】
繰返し単位（１）は、所定の芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する繰返し単位である。繰返し単位（１）としては、Ａｒ１がｐ−フェニレン基であるもの（ｐ−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位）、及びＡｒ１が２，６−ナフチレン基であるもの（６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸に由来する繰返し単位）が好ましい。
【００４５】
繰返し単位（２）は、所定の芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位である。繰返し単位（２）としては、Ａｒ２がｐ−フェニレン基であるもの（テレフタル酸に由来する繰返し単位）、Ａｒ２がｍ−フェニレン基であるもの（イソフタル酸に由来する繰返し単位）、Ａｒ２が２，６−ナフチレン基であるもの（２，６−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位）、及びＡｒ２がジフェニルエ−テル−４，４’−ジイル基であるもの（ジフェニルエ−テル−４，４’−ジカルボン酸に由来する繰返し単位）が好ましい。
【００４６】
繰返し単位（３）は、所定の芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシルアミン又は芳香族ジアミンに由来する繰返し単位である。繰返し単位（３）としては、Ａｒ３がｐ−フェニレン基であるもの（ヒドロキノン、ｐ−アミノフェノール又はｐ−フェニレンジアミンに由来する繰返し単位）、及びＡｒ３が４，４’−ビフェニリレン基であるもの（４，４’−ジヒドロキシビフェニル、４−アミノ−４’−ヒドロキシビフェニル又は４，４’−ジアミノビフェニルに由来する繰返し単位）が好ましい。
【００４７】
繰返し単位（１）の含有量は、液晶ポリエステルを構成する全繰返し単位の合計量（液晶ポリエステルを構成する各繰返し単位の質量をその各繰返し単位の式量で割ることにより、各繰返し単位の物質量相当量（モル）を求め、それらを合計した値）に対して、好ましくは３０モル％以上、より好ましくは３０〜８０モル％、さらに好ましくは４０〜７０モル％、特に好ましくは４５〜６５モル％である。
【００４８】
繰返し単位（２）の含有量は、液晶ポリエステルを構成する全繰返し単位の合計量に対して、好ましくは３５モル％以下、より好ましくは１０〜３５モル％、さらに好ましくは１５〜３０モル％、特に好ましくは１７．５〜２７．５モル％である。
【００４９】
繰返し単位（３）の含有量は、液晶ポリエステルを構成する全繰返し単位の合計量に対して、好ましくは３５モル％以下、より好ましくは１０〜３５モル％、さらに好ましくは１５〜３０モル％、特に好ましくは１７．５〜２７．５モル％である。
【００５０】
例えば、液晶ポリエステルが繰返し単位（１）、繰返し単位（２）および繰返し単位（３）から構成される場合には、繰返し単位（１）の含有率が３０モル％以上８０モル％以下、繰返し単位（２）の含有率が１０モル％以上３５モル％以下、繰返し単位（３）の含有率が１０モル％以上３５モル％以下であることが好ましい。
【００５１】
液晶ポリエステルは、繰返し単位（１）の含有量が多いほど、溶融流動性、耐熱性、強度・剛性が向上し易いが、あまり多いと、溶融温度や溶融粘度が高くなり易く、成形に必要な温度が高くなり易い。
【００５２】
繰返し単位（２）の含有量と繰返し単位（３）の含有量との割合は、［繰返し単位（２）の含有量］／［繰返し単位（３）の含有量］（モル／モル）で表して、好ましくは０．９／１〜１／０．９、より好ましくは０．９５／１〜１／０．９５、さらに好ましくは０．９８／１〜１／０．９８である。
【００５３】
なお、液晶ポリエステルは、繰返し単位（１）〜（３）を、それぞれ独立に２種以上有してもよい。また、液晶ポリエステルは、繰返し単位（１）〜（３）以外の繰返し単位を有してもよいが、その含有量は、液晶ポリエステルを構成する全繰返し単位の合計量に対して、好ましくは１０モル％以下、より好ましくは５モル％以下である。
【００５４】
液晶ポリエステルは、繰返し単位（３）として、Ｘ及びＹがそれぞれ酸素原子であるものを有すること、すなわち、所定の芳香族ジオールに由来する繰返し単位を有することが好ましく、繰返し単位（３）として、Ｘ及びＹがそれぞれ酸素原子であるもののみを有することがより好ましい。このようにすることで、液晶ポリエステルは、溶融粘度が低くなり易い。
【００５５】
液晶ポリエステルは、これを構成する繰返し単位に対応する原料モノマーを溶融重合させ、得られた重合物（プレポリマー）を固相重合させることにより、製造することが好ましい。これにより、耐熱性や強度・剛性が高い高分子量の液晶ポリエステルを操作性良く製造することができる。溶融重合は、触媒の存在下で行ってもよく、この場合の触媒の例としては、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属化合物や、４−（ジメチルアミノ）ピリジン、１−メチルイミダゾール等の含窒素複素環式化合物が挙げられ、含窒素複素環式化合物が好ましく用いられる。
【００５６】
液晶ポリエステルは、その流動開始温度が、好ましくは２７０℃以上、より好ましくは２７０℃以上４００℃以下、さらに好ましくは２８０℃以上３８０℃以下である。流動開始温度が高いほど、耐熱性や強度・剛性が向上し易いが、あまり高いと、溶融させるために高温を要し、成形時に熱劣化しやすくなったり、溶融時の粘度が高くなり、流動性が低下したりする。
【００５７】
なお、流動開始温度は、フロー温度又は流動温度とも呼ばれ、毛細管レオメーターを用いて、９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）の荷重下、４℃／分の速度で昇温しながら、液晶ポリエステルを溶融させ、内径１ｍｍ及び長さ１０ｍｍのノズルから押し出すときに、４８００Ｐａ・ｓ（４８０００ポイズ）の粘度を示す温度であり、液晶ポリエステルの分子量の目安となるものである（小出直之編、「液晶ポリマー−合成・成形・応用−」、株式会社シーエムシー、１９８７年６月５日、ｐ．９５参照）。
【００５８】
その他、蓋３の形成材料としては、光透過性を有する無機材料を用いることもできる。蓋３の形成材料としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、リン珪酸ガラス、フッ化物ガラス、鉛ガラス、ランタンガラス、バリウムガラス、硼珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラスなどのガラスなどが挙げられる。
【００５９】
蓋３の形成材料がガラスのような無機材料である場合、周縁部３２は、本発明の効果を損なわない範囲で、フッ化マグネシウム、ジルコニア、酸化アルミニウムからなる群より選択される１種以上の処理剤によって表面処理されていることが好ましい。表面処理は、例えば、処理剤を適切な溶媒に溶解または分散させた溶液または分散液を調製し、これをスピンコート等により塗布することで行うことができる。また、処理剤を構成する物質からなるターゲットを用い、スパッタ処理や蒸着処理を行うことにより、周縁部３２を表面処理することもできる。
【００６０】
具体的には、フッ化マグネシウムによる表面処理としては、例えば、スパッタガスとしてアルゴンガス、反応ガスとしてアルゴンで希釈したフッ素ガスを用いて、マグネシウムターゲットをスパッタし、スパッタにより発生したガスを周縁部３２の表面に堆積させる方法や、蒸着材料としてフッ化マグネシウムを用い、これに電子線を照射して加熱蒸着させ、蒸発ガスを周縁部３２の表面に蒸着する方法、フッ酸および酢酸マグネシウムで調整したゾル液をスピンコートなどによって周縁部３２の表面に塗工する方法などが挙げられる。
【００６１】
ジルコニアによる表面処理としては、例えば、蒸着材料としてジルコニアを用い、これに電子線を照射して加熱蒸着させ、蒸発ガスを周縁部３２の表面に蒸着する方法、酸化ジルコニウムゾルをスピンコートなどによって塗工する方法などが挙げられる。
【００６２】
酸化アルミニウムによる表面処理としては、例えば、スパッタガスとしてアルゴンガス、反応ガスとして酸素を用い、アルミニウムターゲットをスパッタし、スパッタにより発生したガスを周縁部３２の表面に堆積させる方法、蒸着材料として金属アルミニウムを用い、これに電子線を照射して加熱し、発生する蒸発ガスを酸素ガスとともに周縁部３２の表面に蒸着する方法、酸化アルミニウムゾルを用い、スピンコート等により塗工する方法などが挙げられる。
【００６３】
また、蓋３の形成材料がガラスのような無機材料である場合、周縁部３２は、溶着強度を向上させるための粗化処理を施すこととしてもよい。この粗化処理は、例えば、クロム酸および硫酸の混合水溶液、フッ酸などのエッチング液によりエッチング処理する方法や、サンドブラスト法により、実施することができる。
【００６４】
なお、上述した周縁部３２の表面処理と粗化処理とは、互いに組み合わせて実施することとしても構わない。
【００６５】
レーザー溶着法を用いると、少なくとも容器２を一部溶融させることで、容器２と蓋３とを溶着させるが、より高い溶着強度を得るためには、容器２および蓋３の形成材料がいずれも熱可塑性樹脂であることが好ましい。この場合、容器２および蓋３は、融点または流動開始温度が同一の形成材料を用いることが好ましく、着色剤の添加の有無以外は同じ材料を用いることがより好ましい。
本実施形態の中空成形体は、以上のような構成となっている。
【００６６】
［中空成形体の製造方法］
図２は、本実施形態の製造装置を説明する模式図である。
図に示す製造装置１００は、レーザー溶着すべき容器（対象物）２および蓋（対象物）３を載置する載置台１０１と、容器２および蓋３を載置台１０１との間で挟持するヒートシンク（放熱部材、レーザー光透過部）１０２と、開口部１０３ａを有しヒートシンク１０２を抑える枠体（支持体）１０３と、を備えている。ヒートシンク１０２と枠体１０３は、本発明における対向部材に該当する。枠体１０３の開口部１０３ａには、光透過性材料で形成された透明部材が嵌合していてもよい。
【００６７】
載置台１０１は、金属材料や無機材料などの材料を用いて形成された板状の部材である。
【００６８】
ヒートシンク１０２は、後述するレーザー光の透過率が５０％以上であるとともに、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であるものである。ヒートシンク１０２は、レーザー光の透過率が９０％以上であると好ましい。また、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であると好ましい。このようなヒートシンク１０２の形成材料としては、例えば、透明アルミナ、透明ベリリア、透明マグネシウム、石英ガラス、サファイア、シリコン等を挙げることができる。
【００６９】
載置台１０１は、ばねや油圧シリンダーのような昇降機１０４により昇降自在に設けられており、載置台１０１とヒートシンク１０２および枠体１０３（対向部材）との離間距離を相対的に変更可能な構成となっている。載置台１０１と枠体１０３とは、複数（図では４本）の支柱１０５で接続されている。図では、昇降機１０４が油圧シリンダーであることとして示している。
【００７０】
また、レーザー光を射出するレーザー光源１０６は、水平方向に走査可能に設けられ、載置台１０１の方向（下方向）にレーザー光を射出可能に設けられている。レーザー光源１０６は、光学ミラー、光ファイバー、レンズなどを用いることにより、レーザー光を微小領域に選択的に照射したり、レーザー光の焦点距離をずらして照射したりするなど、用途に応じてレーザー光の伝達経路を変えることができる構成であるとよい。
【００７１】
レーザー光源１０６から照射するレーザー光の種類としては、色素レーザー、エキシマレーザー、アルゴンレーザー、クリプトンレーザー、ヘリウムーネオンレーザーなどの気体レーザー、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザーなどの固体レーザー、半導体レーザー等が挙げられる。これらの中でも、８００〜１２００ｎｍの範囲の波長を有するレーザー光が、容器２および蓋３を劣化させず、容器２と蓋３とを安定的に溶着させることができるため好ましい。
【００７２】
また、製造装置１００は、載置台１０１に載置された容器２および蓋３に向けて加熱された気体（以下、熱風と称することがある）を送風可能な送風装置１０７を備えている。送風装置１０７は、気体を加熱し送風するブロアー１０８と、熱風が通風される配管１０９と、配管１０９の先端に設けられ載置台１０１上に加熱された気体を送り出すノズル１０９ａとを有している。
【００７３】
ブロアー１０８は、例えば、内部に電熱線やセラミックヒーターなどの加熱装置と、送風ファンとを有し、内部で生じさせた熱風を排出することができる。
【００７４】
配管１０９は可撓性を有し、ノズル１０９ａの向きや角度、ノズル１０９ａの位置を自在に変更可能な構成となっている。
【００７５】
なお、図に示す製造装置１００では、昇降機１０４が接続された載置台１０１を昇降する構成としたが、載置台１０１とヒートシンク１０２との離間距離を相対的に変化させることが可能であれば、他の構成も採用できる。例えば、載置台１０１を固定し、ヒートシンク１０２と枠体１０３とを昇降させる構成としても構わない。
【００７６】
また、図に示す製造装置１００では、送風装置１０７を１台備えているが、複数台備えることとしてもよい。また、送風装置１０７は、加熱された気体を送風するノズル１０９ａを１つ備えているが、例えば、送風装置が複数組の配管１０９とノズル１０９ａとを備えることとしても構わない。
【００７７】
このような場合、複数のノズル１０９ａの配置が、加熱された気体の送風方向が同方向となる送風する配置であってもよく、気体の送風方向が互いに交差する方向となる配置であってもよい。
【００７８】
図３は、レーザー溶着の工程図である。
図に示すように、製造装置１００は、ヒートシンク１０２において載置台１０１と対向する面に、蓋３を保持する治具１１０を備えているとよい。治具１１０は、例えば、鈎状に屈曲させた板ばね状の部材であり、蓋３の周縁部を下から支持するとともに、容器２の上昇により容器２が当接すると、容器２から加わる圧力によって装置の外側に待避することで蓋３を解放するような構成のものを採用することができる。また、蓋３の側面を横から支持するような構成であってもよい。
【００７９】
まず、図３（ａ）に示すように、治具１１０に蓋３を保持させた状態で、必要に応じて容器２の収容空間Ｓに半導体素子などを収容した後、容器２を載置台１０１に載置する。その後、送風装置１０７のノズル１０９ａを容器２の収容空間Ｓに向け、送風装置１０７から、室温より高く容器２を構成する熱可塑性樹脂の融点未満の範囲に含まれる温度に加熱された気体Ｇを送風する。これにより、収容空間Ｓ内が加熱された気体Ｇに置き換わる。
【００８０】
なお、本実施形態において「加熱された気体の温度」（気体Ｇの温度）は、送風装置１０７のノズル１０９ａの先端である吹き出し口で測定した温度のことを指す。
【００８１】
気体Ｇの温度は、１００℃以上容器２を構成する熱可塑性樹脂の融点未満が好ましく、１５０℃以上当該融点未満がより好ましく、２５０℃以上当該融点未満がさらに好ましい。
【００８２】
ノズル１０９ａから排出された気体Ｇは、作業環境の気体（例えば空気）と混合されることで、ノズル１０９ａの先端における温度から下がりながら収容空間Ｓに吹き込まれる。そのため、ノズル１０９ａと収容空間Ｓとの離間距離は、収容空間Ｓ内を加熱された気体Ｇに置き換えるという操作の趣旨を満たす距離に設定する。
【００８３】
気体Ｇの種類としては、空気や、窒素、希ガス（アルゴン、ヘリウム）などの不活性ガスを選択することができる。中でも、中空成形体の内部に封入する部品の劣化を抑制することができるため、不活性ガスを用いることが好ましい。
【００８４】
その後、図３（ｂ）に示すように、載置台１０１を上昇させることで、容器２を蓋３で密閉する。すなわち、載置台１０１の上昇により、蓋３がヒートシンク１０２に当接し、容器２および蓋３は載置台１０１と枠体１０３との間に挟持され加圧される。この際、気体Ｇの送風を行いながら載置台１０１を上昇させてもよく、気体Ｇの送風を停止した後に載置台１０１を上昇させてもよい。
【００８５】
これにより、容器２の収容空間Ｓに、加熱された気体Ｇが封入された状態で、容器２および蓋３が密着し固定される。この際の圧力は、容器２および蓋３の形状を損なわないためにも、１０ＭＰａ以下が好ましい。
【００８６】
なお、載置台１０１と容器２の間に、シリコーンゴムなどで形成された弾性部材を挟むこととしてもよい。このような弾性部材を有すると、容器２および蓋３に加わる圧力が高すぎる場合にも、圧力を緩和し、容器２や蓋３の破損を抑制することができる。
【００８７】
次いで、図３（ｂ）に示すように、レーザー光源１０６から容器２と蓋３との接触部にレーザー光ＬＢを照射する。レーザー光ＬＢのエネルギーは、容器２の分解・劣化や変形を抑制するため、１００Ｗ以下であるとよい。また、レーザー光源１０６の走査速度は、２ｍｍ／秒以上が好ましい。
【００８８】
レーザー光ＬＢは、蓋３を透過して容器２に照射される。容器２にはレーザー光ＬＢを吸収し発熱する着色剤が含有されているため、容器２における蓋３との接触部にレーザー光ＬＢが照射されたときに、接触部が加熱され容器２および蓋３が互いに溶融する。
【００８９】
上述のようにしてレーザー光を照射し容器２と蓋３とをレーザー溶着した後、溶融した樹脂が冷却され固化することにより、容器２が蓋３で密閉された中空成形体１を得ることができる。
本実施形態の中空成形体の製造方法は、以上のような構成となっている。
【００９０】
このようにして得られた中空成形体１は、収容空間Ｓ内に加熱された気体が封入された状態で溶着されているため、レーザー光照射により溶融した樹脂が固化するまで（例えば、室温まで）冷却することにより、収容空間Ｓ内の気体が収縮し収容空間Ｓが陰圧となる。すると、収容空間Ｓが減圧されていない中空成形体と比べて、後の製造工程でアニールやリフローなどの加熱処理を行っても、収容空間Ｓが陽圧になりにくく破損しにくい。
【００９１】
また、上述したように、気体Ｇの温度は、１００℃以上容器２を構成する熱可塑性樹脂の融点未満が好ましく、１５０℃以上当該融点未満がより好ましく、２５０℃以上当該融点未満がさらに好ましい。気体Ｇの下限温度が好ましい範囲に含まれると、製造される中空成形体の収容空間Ｓ内の減圧が十分なものとなり、例えば、一般的なリフロー温度の最高温度である２７０℃付近に加熱した場合であっても、蓋が外れる、蓋が膨らむ、といった破損が抑制される。また、気体Ｇの上限温度が好ましい範囲に含まれると、容器２や蓋３の熱変形の発生が抑制され、安定した中空成形体の製造が可能となる。
【００９２】
したがって、以上のような中空成形体の製造方法によれば、気密性に優れ，さらに加熱処理を行っても高い気密性を維持することが可能な中空成形体を容易に製造することができる。
【００９３】
また、以上のような構成の製造装置によれば、気密性に優れた中空成形体を提供することができる。
【００９４】
なお、本実施形態においては、容器２の収容空間Ｓに熱風を送風した後に容器２と蓋３とを重ね合わせることとしたが、容器２および蓋３の接触部分に隙間が生じるような場合には、先に容器２と蓋３とを重ね合わせた上で気体Ｇを送風し、当該隙間から気体Ｇを収容空間Ｓに供給することもできる。
【００９５】
なお、本実施形態の製造方法で製造される中空成形体は、内部の収容空間に半導体素子を封入することにより、半導体素子収納用ケースとして使用することができる。その他、半導体素子以外にも、イメージセンサー、加速度センサーなどのセンサー、振動子などを封入した電子部品収納用ケースとして使用することもできる。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００９７】
［実施例１］
着色剤を含有する液晶ポリエステル（住友化学製、スミカスーパーＬＣＰ  Ｅ６８０８ＴＨＦ  ＢＺ、流動開始温度３０６℃、分解開始温度４９９℃）を射出成形して容器を成形し、着色剤を含有しない液晶ポリエステル（住友化学製、スミカスーパーＬＣＰ  Ｅ６８０８ＴＨＦ  Ｚ、流動開始温度３０６℃、分解開始温度４９９℃）を射出成形して蓋を成形した。容器と蓋との形状は図１に示すものと同様のものである。
【００９８】
成形した容器は、外寸８．６ｍｍ×８．６ｍｍ×１．４４ｍｍ、中空部内寸６．８ｍｍ×６．８ｍｍ×０．９４ｍｍであった。
【００９９】
また、成形した蓋は、平面視９ｍｍ×９ｍｍ角、周縁部の幅１．２ｍｍ、周縁部の厚み０．３ｍｍ、凸部の厚み０．３５ｍｍであった。
【０１００】
ヒートガン（宮本製作所社製、ＭＳ５３４２）に、送風量の調整弁を有する配管と、外形１０ｍｍ内径８ｍｍのノズルとを装着し、本発明における送風装置とした。実施例に用いる送風装置では、配管の調整弁の開度を変更することにより、ノズルから供給される熱風の送風量を制御し、結果として、送風される気体の温度を制御する。ノズル先端における加熱された気体の温度は、熱電対式の温度計を用いて確認した。
【０１０１】
溶着装置の載置台の上に容器を載置し、送風装置のノズルの先端が、容器の載置位置から約１ｃｍの位置となるように配置して、容器の収容空間内に熱風を送風した。この時の、ノズル先端での熱風の温度は４５０℃であった。また、容器を載置した載置台における熱風の温度は４４７℃であり、ノズル先端とほぼ同じであった。
【０１０２】
熱風を吹き込みながら、蓋の凸部を容器に嵌合させるようにして容器を蓋で閉じ、さらに蓋にヒートシンクを載置した状態で、ばねで付勢して容器、蓋、ヒートシンクを互いに密着させた。容器と蓋との接触部に、レーザー発振器（（株）ファインディバイス製、ＦＤ−２００−５０）から、１０ｍｍ／秒の速度で走査させながらレーザー光（波長９４０ｎｍ、焦点におけるレーザー径０．２ｍｍ、レーザー出力９．７Ｗ）を照射した。その際、レーザー光の焦点の中心が、容器の側壁の頂部における中心線を通るように照射しながら走査した。
その後、容器および蓋を冷却し中空成形体を得た。中空成形体は合計１０個作製した。
【０１０３】
中空成形体は、以下のバブルリークテストで気密性を確認した。
また、バブルリークテストを合格した中空成形体について、以下のリフローテストで、加熱後の気密性の変化を確認した。
【０１０４】
（バブルリークテスト）
１２５℃に加温したフロリナート中に、中空成形体を浸漬させ、１分間の間に気泡の発生の有無を確認し、気泡の発生がなければ合格とした。合格数が０〜３のものは「×」、合格数が４〜６のものは「△」、合格数が７〜１０のものは「○」と評価し、「×」のものを不合格と評価した。
【０１０５】
（リフローテスト）
窒素雰囲気下、中空成形体を室温（２３℃）から２８０℃まで２００秒で昇温した後、２８０℃で１０秒間保持し、さらに５０℃まで３３０秒で降温した。その後、上記バブルリークテストを再度行った。
【０１０６】
［実施例２］
ノズル先端での熱風の温度が４００℃であること以外は、実施例１と同様にして中空成形体を作製し、気密性の評価を行った。
【０１０７】
［実施例３］
ノズル先端での熱風の温度が２５０℃であること以外は、実施例１と同様にして中空成形体を作製し、気密性の評価を行った。
【０１０８】
［実施例４］
ノズル先端での熱風の温度が１５０℃であること以外は、実施例１と同様にして中空成形体を作製し、気密性の評価を行った。
【０１０９】
［実施例５］
ノズル先端での熱風の温度が１００℃であること以外は、実施例１と同様にして中空成形体を作製し、気密性の評価を行った。
【０１１０】
［比較例１］
熱風の吹き込みを行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして中空成形体を作製し、気密性の評価を行った。
【０１１１】
［比較例２］
ノズル先端での熱風の温度が５００℃であること以外は、実施例１と同様にして中空成形体を作製した。その結果、容器に熱変形が見られたため、気密性の評価を行わなかった。
【０１１２】
実施例１〜５および比較例１、２において、得られた中空成形体についてのバブルリークテスト、リフローテストの結果を表１に示す。
【０１１３】
【表１】
2013203057.tif 000003
【０１１４】
評価の結果、実施例１〜５の製造方法で得られた、収容空間Ｓが減圧された中空成形体は、加熱前のバブルリークテストを全て合格した上、リフローテストも全て「△」評価以上の結果を示し、加熱後も気密性の低下が抑制されていた。
【０１１５】
なお、実施例４では、リフローテストに合格した中空成形体のうち２つ、実施例５ではリフローテストに合格した中空成形体のうち３つにおいて、蓋がふくれていた。これは、リフローテスト時に内圧が高まった結果、変形したものと考えられる。
【０１１６】
また、実施例１〜４の製造方法で得られた中空成形体は、リフローテストが「○」評価以上の結果を示し、加熱後も気密性の低下が抑制されていた。さらには、実施例１〜３の製造方法で得られた中空成形体は、リフローテストも全て合格し、加熱後も気密が維持されていた。
【０１１７】
対して、比較例１の製造方法で得られた、収容空間Ｓが常圧の中空成形体は、加熱前のバブルリークテストは全て合格したが、リフローテストでは「×」評価となり、加熱後は気密性が低下していた。
【０１１８】
これらの結果から、本発明の中空成形体の製造方法では、気密性が高い中空成形体を提供できることが確かめられた。
【符号の説明】
【０１１９】
１…中空成形体、２…容器、２１…底部、２２…側壁、２３…開口部、２４…頂部、３…蓋、３１…凸部、３２…周縁部、１００…溶着装置、１０１…載置台、１０２…ヒートシンク、１０３ａ…開口部、１０３…枠体、１０４…昇降機、１０５…支柱、１０６…レーザー光源、１０７…送風装置、１０８…ブロアー、１０９…配管、１０９ａ…ノズル、１１０…治具、Ｓ…空間、
【図１】
2013203057.tif 000004
【図２】
2013203057.tif 000005
【図３】
2013203057.tif 000006