(57)【要約】【課題】気密性に優れた中空成形体の製造方法および中空成形体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を前記蓋３で密閉した状態で、前記側壁の頂部と前記蓋３との接触部にマスク１０７を介してレーザー光Ｂ２を照射し、レーザー溶着する工程を有し、前記頂部における前記レーザー光Ｂ２の照射領域２ｘの幅が前記接触部の幅ＬＡよりも狭く、前記照射領域２ｘの外周が前記接触部の外周と離間している。【選択図】図４
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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を前記蓋で密閉した状態で、前記側壁の頂部と前記蓋との接触部にマスクを介してレーザー光を照射し、レーザー溶着する工程を有し、
前記頂部における前記レーザー光の照射領域の幅が前記接触部の幅よりも狭く、前記照射領域の外周が前記接触部の外周と離間している中空成形体の製造方法。
【請求項２】
前記接触部の外周から前記照射領域までの距離が、前記接触部の幅の１０％以上４０％以下である請求項１に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項３】
前記照射領域の内周が、前記接触部の内周と離間している請求項１または２に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項４】
前記接触部の内周から前記照射領域までの距離が、前記接触部の幅の１０％以上４０％以下である請求項３に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項５】
前記マスクを透過させる前の前記レーザー光のスポット内に、前記マスクが有する光透過部の全領域が含まれ、
前記マスクを透過させた後の前記レーザー光を、前記照射領域に一括して照射する請求項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】
前記熱可塑性樹脂が液晶ポリエステルである請求項１から５のいずれか１項に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項７】
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６のいずれか１項に記載の中空成形体の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の中空成形体の製造方法により製造した中空成形体。
【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中空成形体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。
【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を前記蓋で密閉した状態で、前記側壁の頂部と前記蓋との接触部にマスクを介してレーザー光を照射し、レーザー溶着する工程を有し、前記頂部における前記レーザー光の照射領域の幅が前記接触部の幅よりも狭く、前記照射領域の外周が前記接触部の外周と離間してい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、前記接触部の外周から前記照射領域までの距離が、前記接触部の幅の１０％以上４０％以下であることが望ましい。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記照射領域の内周が、前記接触部の内周と離間していることが望ましい。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記接触部の内周から前記照射領域までの距離が、前記接触部の幅の１０％以上４０％以下であることが望ましい。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記マスクを透過させる前の前記レーザー光のスポット内に、前記マスクが有する光透過部の全領域が含まれ、前記マスクを透過させた後の前記レーザー光を、前記照射領域に一括して照射することが望ましい。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の一態様は、上述の中空成形体の製造方法により製造した中空成形体を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
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提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】レーザー溶着に用いる溶着装置を説明する模式図である。
【図３】レーザー溶着の工程図である。
【図４】容器におけるレーザー光の照射領域を説明する説明図である。
【図５】容器におけるレーザー光の照射領域を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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を前記蓋で密閉した状態で、前記側壁の頂部と前記蓋との接触部にマスクを介してレーザー光を照射し、レーザー溶着する工程を有し、前記頂部における前記レーザー光の照射領域の幅が前記接触部の幅よりも狭く、前記照射領域の外周が前記接触部の外周と離間しているものである。
【００１８】
また、本実施形態の中空成形体は、上述の製造方法により製造されるものである。
以下、順に説明する。
【００１９】
［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、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（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。）
【００３８】
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。
【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。
【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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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）。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
［中空成形体の製造方法］
図２は、本実施形態の中空成形体の製造方法においてレーザー溶着に用いる溶着装置を説明する模式図である。
【００６６】
図に示す溶着装置１００は、レーザー溶着すべき容器２および蓋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１０２と、開口部１０３ａを有しヒートシンク１０２を抑える枠体１０３と、を備えている。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、溶着装置１００は、ヒートシンク１０２と載置台１０１に載置された対象物（容器２および蓋３）との間に、マスク１０７を備えている。マスク１０７は、レーザー光源１０６から射出されるレーザー光を透過させる光透過部１０７ａと、レーザー光を遮蔽する遮蔽部１０７ｂとを有している。
【００７３】
マスク１０７は、例えば、フォトリソグラフィによりパターニングしてエッチングすることにより作製することができる。または、金属等の薄板を打ち抜いたり、またはエッチングしたマスクを用いてもよい。マスク１０７は、複数枚を組み合わせたものであっても構わない。もちろん、マスク１０７において光透過部１０７ａが閉環状となっている場合には、光透過性材料を用いた支持部分を付すなど適宜構成を追加して、光透過部１０７ａの内側の遮蔽部１０７ｂが脱落しないような構成とすることは言うまでもない。
【００７４】
なお、図では、蓋３とマスク１０７とが隣接して配置する構成を示したが、マスク１０７を介したレーザー光が対象物に照射される構成であれば、マスク１０７と対象物との間に他の構成が介在していても構わない。例えば、マスク１０７をヒートシンク１０２の上に配置し、マスク１０７を介したレーザー光がヒートシンク１０２を透過した後に対象物に照射される構成であってもよい。また、レーザー光源１０６とマスク１０７との間や、マスク１０７と対象物との間に、ミラーやレンズなどの光学系を配置しても構わない。
【００７５】
また、図では、ヒートシンク１０２とマスク１０７とを別体の部材として示したが、ヒートシンク１０２がマスク１０７を兼ねる構成であっても構わない。この場合、例えば、ヒートシンク１０２の一部にアルミニウムやクロム等の金属材料、カーボンなどの黒色材料のような、レーザー光を効率的に反射するまたは吸収する材料を用いて膜を形成し、当該膜をパターニングして光透過部および遮蔽部を形成することにより、ヒートシンク１０２にマスク１０７の機能を付与することができる。
【００７６】
また、図に示す溶着装置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。
【００７７】
図３は、レーザー溶着の工程図である。本実施形態の中空成形体の製造方法は、レーザー溶着の対象物である容器および蓋において溶着させる箇所の幅が、レーザー溶着に用いるレーザー光のスポット径よりも小さい小型の中空成形体を製造する際に特に適している。
【００７８】
まず、図３（ａ）に示すように、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および蓋３を重ね合わせ、載置台１０１に載置する。
【００７９】
マスク１０７は、光透過部１０７ａの幅ＭＡが容器２の頂部２４の幅ＬＡよりも狭く、平面視したときに、光透過部１０７ａの外周が頂部２４の外周よりも小さいものを用いる。このようなマスク１０７を、光透過部１０７ａが頂部２４に平面的に重なるように配置しておく。
【００８０】
次いで、昇降機１０４により載置台１０１を上昇させる。載置台１０１の上昇により、蓋３がヒートシンク１０２の下側に配置されたマスク１０７に当接し、容器２および蓋３は載置台１０１とヒートシンク１０２との間に挟持され加圧される。これにより、容器２および蓋３が密着し固定される。この際、載置台１０１の上昇により容器２，蓋３に加わる圧力は、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。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。
【００８１】
次いで、図３（ｂ）に示すように、不図示のレーザー光源から容器２と蓋３との接触部にレーザー光Ｂ１を照射する。レーザー光Ｂ１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、５００Ｗ以下であるとよい。レーザー光の照射は、レーザー光源を走査させて行ってもよく、レーザー光源を走査させることなく一括して行ってもよい。
【００８２】
レーザー光Ｂ１は、マスク１０７で一部遮蔽され、光透過部１０７ａを介したレーザー光Ｂ２のみが蓋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Ｂ２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Ｂ２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。
【００８３】
その際、本実施形態の中空成形体の製造方法においては、レーザー光の照射領域を以下のような領域に設定することで、気密性の高い中空成形体を得ることとしている。
【００８４】
図４は、レーザー光の照射領域を説明する説明図であり、図４（ａ）は概略斜視図、図４（ｂ）は、容器２の頂部２４を平面視した一部拡大図である。
【００８５】
図４（ａ）では、ここでは、マスク１０７を透過させる前のレーザー光Ｂ１のスポットＬＳに、マスク１０７が有する光透過部１０７ａの全領域が含まれる構成を示している。このようなスポット径のレーザー光Ｂ１を照射すると、容器２における照射領域２ｘに対して一括してレーザー光Ｂ２を照射することができ、操作が簡便なものとなる。
【００８６】
図４（ｂ）では、頂部２４の幅を符号ＬＡ、照射領域２ｘの幅を符号Ｌｘ、頂部２４の外側の端部（外周）からレーザー光の照射領域２ｘまでの距離を符号ＬＭ、頂部２４の内側の端部（内周）から照射領域２ｘまでの距離を符号ＬＮ、でそれぞれ示している。なお、「幅」とは、側壁の厚さ方向における距離のことを指す。
【００８７】
上述したように、本実施形態においては、容器２と蓋３との接触部の大きさ・形状は、頂部２４の大きさ・形状と一致することから、頂部２４の幅ＬＡが本発明における「接触部の幅」に該当する。
【００８８】
図に示すように、頂部２４におけるレーザー光Ｂ２の照射領域２ｘの幅Ｌｘは、接触部の幅ＬＡよりも狭く、照射領域２ｘの外周と頂部２４の外周（接触部の外周）とは離間しており（ＬＭ＞０）、照射領域２ｘが接触部に含まれている。また、照射領域２ｘが頂部２４の内周（接触部の内周）と離間している（ＬＮ＞０）と好ましい。
【００８９】
照射領域２ｘが頂部２４の外周や内周と離間していると、照射領域２ｘで溶融する部分が容器の外面または内面に達しにくく、面の形状が乱れにくい。そのため、気密性が十分に出やすくなる。
【００９０】
この際、頂部２４の外周から照射領域２ｘまでの距離ＬＭが、頂部２４の幅ＬＡの１０％以上４０％以下であると好ましく、幅ＬＡの１０％より大きく３０％以下であるとより好ましい。同様に、頂部２４の内周から照射領域２ｘまでの距離ＬＮが、頂部２４の幅ＬＡの１０％以上４０％以下であると好ましく、幅ＬＡの１０％より大きく３０％以下であるとより好ましい。
【００９１】
照射領域２ｘをこのような範囲とすると、照射領域２ｘで溶融した樹脂が頂部２４の外側の端部や内側の端部からはみ出しにくく、バリが生じにくい。そのため、所望の気密性を得やすくなる。
【００９２】
また、距離ＬＭ，ＬＮが上述のような値を示していると、照射領域２ｘで溶融する部分が容器の外側の面または内側の面に達しにくいことから、形状が乱れにくく、気密性が十分に出やすくなる。
【００９３】
照射領域２ｘの幅Ｌｘや位置は、マスク１０７の光透過部１０７ａの大きさ、マスク１０７と容器２との相対位置、マスク１０７の下面と容器２との相対距離、レーザー光の照射角度を調整することで適宜制御することができる。本実施形態のように、マスク１０７と蓋３とを隣接させた状態でレーザー光照射を行う場合には、光透過部１０７ａと容器２とを重ねて平面視したときの光透過部１０７ａの位置を、照射領域２ｘの位置とみなすことができる。
【００９４】
このように、マスク１０７を介してレーザー光を照射すると、設定した通りの照射領域にレーザー光を照射することができ、確実なレーザー溶着が可能となるという利点も生じる。
【００９５】
図５は、容器２の頂部２４を平面視した一部拡大図である。すなわち、図５に示すように、円形のレーザー光のスポットＬＳを矢印方向に走査して、レーザー溶着を行う場合、設定した照射領域（設定照射領域２ｙ）の角にあたる部分で、レーザー光の走査方向を曲げると照射領域２ｘの外周が曲線状になってしまう。そのため、設定照射領域２ｙのうち、角部にあたる符号２ｚで示す領域にレーザー光を照射できない。
【００９６】
一方、本実施形態の製造方法のように、マスク１０７を介してレーザー光を照射すると、照射領域２ｘの形状はマスクの光透過部１０７ａの形状に対応したものとなるため、このようにレーザー光を照射できない領域が発生しない。したがって、設定した通りの照射領域にレーザー光を照射することができ、確実なレーザー溶着が可能となる。
【００９７】
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で密閉された本実施形態の中空成形体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。
【００９８】
以上のような製造方法によれば、気密性に優れた中空成形体を容易に製造することができる。特に、レーザー溶着の対象物である容器および蓋において溶着させる箇所の幅が、レーザー溶着に用いるレーザー光のスポット径よりも小さいような、小型の中空成形体を容易に気密に製造することができる。
【００９９】
また、以上のような構成の中空成形体によれば、気密性に優れた中空成形体を提供することができる。特に、レーザー溶着の対象物である容器および蓋において溶着させる箇所の幅が、レーザー溶着に用いるレーザー光のスポット径よりも小さいような、小型の気密な中空成形体を提供することができる。
【０１００】
なお、本実施形態の中空成形体は、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】
【０１０１】
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。
【０１０２】
［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。
【０１０３】
成形した容器は、外寸２．１ｍｍ×１．７ｍｍ×０．３５ｍｍ、中空部内寸１．７ｍｍ×１．３ｍｍ×０．１７ｍｍであった。すなわち、容器側壁の頂部の幅ＬＡは０．２ｍｍであった。
【０１０４】
また、成形した蓋は、平面視２．１ｍｍ×１．７ｍｍ角、周縁部の幅０．２ｍｍ、周縁部の厚み０．２０ｍｍ、凸部の厚み０．２５ｍｍであった。
【０１０５】
溶着装置の載置台の上に、凸部を容器に嵌合させて容器を蓋で閉じた状態で容器と蓋とを載置し、さらに蓋にガラス板（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。
【０１０６】
ヒートシンクとしては、蓋と接触する側に、厚み０．１μｍのアルミニウム膜が形成され、さらにアルミニウム膜をウエットエッチングしたマスクパターンが形成されたものを用いた。マスクパターンの光透過部の幅は０．１６ｍｍであった。
【０１０７】
ヒートシンクは、マスクパターンと容器の側壁の頂部とを重ねて平面視したとき、頂部の外周から光透過部までの距離が頂部の幅の１０％（０．０２ｍｍ）、頂部の内周から光透過部までの距離が頂部の幅の１０％（０．０２ｍｍ）となるように配置した。
以下、「頂部の幅」に対する「頂部の外周または内周から光透過部までの距離」の割合を「遮蔽率」と称する。実施例１では、外側および内側の遮蔽率がそれぞれ１０％である。
【０１０８】
上記マスクパターンが形成されたヒートシンクを介して、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、レーザー光（波長９４０ｎｍ、焦点におけるレーザー径５ｍｍ、レーザー出力１２０Ｗ、レーザー照射時間０．０５秒）を照射した。
【０１０９】
レーザー光照射時には、レーザー光の焦点の中心が、容器の平面視形状の中心と重なるように照射した。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。
【０１１０】
中空成形体は、以下の方法（バブルリークテスト）で気密性を確認した。
【０１１１】
（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。
【０１１２】
［実施例２］
レーザー光の照射時間を０．１秒とし、光透過部の幅が０．０８ｍｍであるマスクパターンが形成されたヒートシンクを用いて、遮蔽率がそれぞれ３０％（頂部の外周および内周と光透過部との離間距離がそれぞれ０．０６ｍｍ）となるようにレーザー光を照射したこと以外は、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。
【０１１３】
［実施例３］
レーザー光の照射時間を０．２秒とし、光透過部の幅が０．０４ｍｍであるマスクパターンが形成されたヒートシンクを用いて、遮蔽率がそれぞれ４０％（頂部の外周および内周と光透過部との離間距離がそれぞれ０．０８ｍｍ）となるようにレーザー光を照射したこと以外は、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。
【０１１４】
［比較例１］
レーザー光の照射時間を０．０４秒とし、頂部の全面にレーザー光を照射して溶着した（遮蔽率０％）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。
【０１１５】
実施例１〜３および比較例１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の結果を表１に示す。
【０１１６】
【表１】
2013203026.tif 000003
【０１１７】
評価の結果、実施例１〜３のように、頂部全体を溶融させることなく、レーザー溶着させると、得られた中空成形体は気密性が高いものとなった。
【０１１８】
実施例２の中空成形体は、実施例１および実施例３の中空成形体よりも気密性が高くなった。これは、実施例１と比べると、レーザー光の照射領域が容器の外面、内面から離間しているため、溶融部分の影響が成形体の側壁外に現れにくく、また、実施例３と比べると、レーザー光の照射領域が広いため、樹脂が溶融し溶着している部分が広く、溶着強度が相対的に高くなっているためであると考えられる。
【０１１９】
対して、比較例１のように、頂部の幅全体を溶融させてレーザー溶着させると、得られた中空成形体は、気密性が低くなった。
【０１２０】
これらの結果から、本発明の中空成形体は気密性が高いものとなることが確かめられ、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分かった。
【符号の説明】
【０１２１】
１…中空成形体、２…容器、２ｘ…照射領域、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…マスク、１０７ａ…光透過部、Ｂ１，Ｂ２…レーザー光、ＬＡ…頂部の幅（接触部の幅）、ＬＭ…頂部の外側の端部から照射領域までの距離（接触部の外周から照射領域までの距離）、ＬＮ…頂部の内側の端部から照射領域までの距離（接触部の内周から照射領域までの距離）、ＬＳ…スポット、Ｌｘ…照射領域の幅、Ｓ…収容空間
【図１】
2013203026.tif 000004
【図２】
2013203026.tif 000005
【図３】
2013203026.tif 000006
【図４】
2013203026.tif 000007
【図５】
2013203026.tif 000008