(57)【要約】【課題】中間部材を介して異なる部材が接合される場合に、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることが可能な接合構造体の製造方法を提供する。【解決手段】接合構造体１００の製造方法は、中間部材３を溶融させて樹脂部材１に溶着することにより、中間部材３と樹脂部材１とを接合する工程と、中間部材３を溶融させて樹脂部材２に溶着することにより、中間部材３と樹脂部材２とを接合する工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１樹脂部材および第２樹脂部材が樹脂製の中間部材を介して接合された接合構造体の製造方法であって、
前記中間部材を溶融させて前記第１樹脂部材に溶着することにより、前記中間部材と前記第１樹脂部材とを接合する工程、または、前記第１樹脂部材の表面に凹状部を形成し、前記中間部材を溶融させて前記凹状部に充填することにより、前記中間部材と前記第１樹脂部材とをアンカー効果により接合する工程と、
前記中間部材を溶融させて前記第２樹脂部材に溶着することにより、前記中間部材と前記第２樹脂部材とを接合する工程とを備えることを特徴とする接合構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合構造体の製造方法において、
前記中間部材は、熱可塑性樹脂であり、２０℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａを超えていることを特徴とする接合構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の接合構造体の製造方法において、
前記第２樹脂部材がレーザに対して透過性を有し、前記中間部材がレーザに対して吸収性を有し、
前記第２樹脂部材側から前記中間部材に向けてレーザが照射されることにより、前記中間部材が溶融されて前記第２樹脂部材に溶着されることを特徴とする接合構造体の製造方法。
【請求項４】
金属部材および樹脂部材が樹脂製の中間部材を介して接合された接合構造体の製造方法であって、
前記金属部材の表面に凹状部を形成し、前記中間部材を溶融させて前記凹状部に充填することにより、前記中間部材と前記金属部材とをアンカー効果により接合する工程と、
前記中間部材を溶融させて前記樹脂部材に溶着することにより、前記中間部材と前記樹脂部材とを接合する工程とを備えることを特徴とする接合構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の接合構造体の製造方法によって製造されたことを特徴とする接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合構造体の製造方法および接合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異種材料同士を接合する接合方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、レーザに対して透過性を有する第１部材と、第１部材とは異なる材料からなる第２部材との間に、エラストマからなる接着用シートを挟み込み、第１部材側からレーザを照射することにより、接着用シートを溶融させて第１部材と第２部材とを接合する接合方法が記載されている。この接合方法では、第１部材および第２部材の間にエラストマからなる接着用シートを介在させることにより、第１部材および第２部材間に生じる応力を緩和させることができるので、線膨張係数の異なる異種材料同士や親和性の低い材料同士を接合させることが可能である。なお、第１部材が樹脂からなり、第２部材が金属または無機フィラー含有樹脂組成物からなることが好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された接合方法では、第１部材および第２部材がエラストマからなる接着用シートを介して接合されているので、耐熱性、耐油性および耐薬品性が十分ではないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、中間部材を介して異なる部材が接合される場合に、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることが可能な接合構造体の製造方法および接合構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による接合構造体の製造方法は、第１樹脂部材および第２樹脂部材が樹脂製の中間部材を介して接合された接合構造体の製造方法であり、中間部材を溶融させて第１樹脂部材に溶着することにより、中間部材と第１樹脂部材とを接合する工程、または、第１樹脂部材の表面に凹状部を形成し、中間部材を溶融させて凹状部に充填することにより、中間部材と第１樹脂部材とをアンカー効果により接合する工程と、中間部材を溶融させて第２樹脂部材に溶着することにより、中間部材と第２樹脂部材とを接合する工程とを備える。
【０００８】
上記接合構造体の製造方法において、中間部材は、熱可塑性樹脂であり、２０℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａを超えていてもよい。
【０００９】
上記接合構造体の製造方法において、第２樹脂部材がレーザに対して透過性を有し、中間部材がレーザに対して吸収性を有し、第２樹脂部材側から中間部材に向けてレーザが照射されることにより、中間部材が溶融されて第２樹脂部材に溶着されるようにしてもよい。
【００１０】
本発明による接合構造体の製造方法は、金属部材および樹脂部材が樹脂製の中間部材を介して接合された接合構造体の製造方法であり、金属部材の表面に凹状部を形成し、中間部材を溶融させて凹状部に充填することにより、中間部材と金属部材とをアンカー効果により接合する工程と、中間部材を溶融させて樹脂部材に溶着することにより、中間部材と樹脂部材とを接合する工程とを備える。
【００１１】
本発明による接合構造体は、上記したいずれか１つの接合構造体の製造方法によって製造されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の接合構造体の製造方法および接合構造体によれば、中間部材を介して異なる部材が接合される場合に、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による接合構造体を模式的に示した断面図である。
【図２】接合構造体の製造方法を説明するための図であって、樹脂部材に中間部材を溶着する工程を示した図である。
【図３】接合構造体の製造方法を説明するための図であって、樹脂部材に接合された中間部材と他の樹脂部材とを溶着する工程を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態による接合構造体を模式的に示した断面図である。
【図５】接合構造体の製造方法を説明するための図であって、樹脂部材に穿孔部を形成する工程を示した図である。
【図６】接合構造体の製造方法を説明するための図であって、樹脂部材に中間部材を溶着する工程を示した図である。
【図７】接合構造体の製造方法を説明するための図であって、樹脂部材に接合された中間部材と他の樹脂部材とを溶着する工程を示した図である。
【図８】本発明の第３実施形態による接合構造体を模式的に示した断面図である。
【図９】実施例１による接合構造体を示した斜視図である。
【図１０】実施例２による接合構造体を示した斜視図である。
【図１１】実施例２による接合構造体の樹脂部材に対して穿孔部が形成される加工領域を説明するための斜視図である。
【図１２】実施例３による接合構造体を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による接合構造体１００について説明する。
【００１６】
接合構造体１００は、図１に示すように、樹脂部材１および２と、樹脂部材１および２の間に配置される中間部材３とを備えている。なお、図１では、見やすさを考慮して樹脂部材１および２のハッチングを省略した。また、樹脂部材１および２は、それぞれ、本発明の「第１樹脂部材」および「第２樹脂部材」の一例である。
【００１７】
樹脂部材１および２は、異なる材料により形成されており、たとえば親和性が低いもの同士である。このため、樹脂部材１および２は、中間部材３を介して接合されている。樹脂部材１および２の材料は、熱可塑性樹脂である。樹脂部材２は、たとえば後述する接合用のレーザＬ１（図３参照）に対して透過性を有する。
【００１８】
樹脂部材１および２の材料としての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）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、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、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。
【００１９】
なお、樹脂部材１および２には、充填剤が添加されていてもよい。充填剤の一例としては、無機系充填剤（ガラス繊維、無機塩類など）、金属系充填剤、有機系充填剤、および、炭素繊維などが挙げられる。
【００２０】
中間部材３は、熱可塑性樹脂であり、２０℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａを超えている。この中間部材３は、親和性の低い樹脂部材１および２を接合させるために設けられており、樹脂部材１および２の間に介在されている。なお、中間部材３は、樹脂部材１と樹脂部材２との間に全面にわたって設けられていてもよいし、部分的に設けられていてもよい。また、貯蔵弾性率は、温度を２０℃に設定するとともに、周波数を１０Ｈｚに設定して動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）を用いて測定した値である。
【００２１】
中間部材３は、樹脂部材１の表面１１に溶着されている。すなわち、中間部材３は、樹脂部材１に溶着可能な程度に、樹脂部材１と親和性が高いものである。また、中間部材３は、樹脂部材２の表面２１に溶着されている。すなわち、中間部材３は、樹脂部材２に溶着可能な程度に、樹脂部材２と親和性が高いものである。また、中間部材３は、たとえば後述する接合用のレーザＬ１に対して吸収性を有する。また、中間部材３は、線膨張係数が樹脂部材１および２の間であることが好ましい。
【００２２】
中間部材３の材料としての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）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、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。
【００２３】
なお、中間部材３には、充填剤が添加されていてもよい。充填剤の一例としては、無機系充填剤（ガラス繊維、無機塩類など）、金属系充填剤、有機系充填剤、および、炭素繊維などが挙げられる。
【００２４】
−接合構造体の製造方法−
次に、図１〜図３を参照して、第１実施形態による接合構造体１００の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、図２に示すように、樹脂部材１の表面１１に中間部材３が形成される。具体例としては、３Ｄプリンタを用いた熱溶解積層法により、溶融された中間部材３が樹脂部材１の表面１１に積層され、その溶融された中間部材３が固化されることにより、中間部材３が樹脂部材１の表面１１に溶着する。
【００２６】
次に、図３に示すように、中間部材３と樹脂部材２とが隣接配置される。このため、樹脂部材２が中間部材３に対して樹脂部材１とは反対側に配置される。そして、樹脂部材２側から中間部材３に向けて接合用のレーザＬ１が照射される。なお、樹脂部材２はレーザＬ１に対して透過性を有するとともに、中間部材３はレーザＬ１に対して吸収性を有する。
【００２７】
これにより、レーザＬ１が中間部材３で吸収され、中間部材３が加熱される。このため、中間部材３が溶融され、その後固化されることにより、中間部材３が樹脂部材２の表面２１に溶着する。なお、レーザＬ１は、たとえば半導体レーザである。
【００２８】
このようにして、図１に示す接合構造体１００が製造される。すなわち、接合構造体１００では、樹脂部材１と中間部材３とが溶着によって接合され、樹脂部材２と中間部材３とが溶着によって接合されている。
【００２９】
−効果−
第１実施形態では、上記のように、中間部材３を溶融させて樹脂部材１に溶着することにより、中間部材３と樹脂部材１とを接合する工程と、中間部材３を溶融させて樹脂部材２に溶着することにより、中間部材３と樹脂部材２とを接合する工程とが設けられている。このように構成することによって、親和性が低いことにより溶着しにくい樹脂部材１および２を、中間部材３を介して接合することができる。これにより、異種材料同士の接合における材料の組合せ自由度を向上させることができる。また、２０℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａを超える中間部材３を用いることによって、中間部材として軟らかいエラストマなどを用いる場合に比べて、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることができる。
【００３０】
また、第１実施形態では、中間部材３の線膨張係数が樹脂部材１および２の間であることによって、樹脂部材１および２の線膨張係数差に起因する応力を中間部材３により緩和することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態による接合構造体１００ａについて説明する。
【００３２】
接合構造体１００ａは、図４に示すように、樹脂部材１ａおよび２と、樹脂部材１ａおよび２の間に配置される中間部材３とを備えている。なお、図４では、見やすさを考慮して樹脂部材１ａおよび２のハッチングを省略した。また、樹脂部材１ａおよび２は、それぞれ、本発明の「第１樹脂部材」および「第２樹脂部材」の一例である。
【００３３】
樹脂部材１ａおよび２は、異なる材料により形成されており、たとえば親和性が低いもの同士である。このため、樹脂部材１ａおよび２は、中間部材３を介して接合されている。樹脂部材１ａの材料は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である。また、樹脂部材１ａは、中間部材３と溶着可能な程度に中間部材３と親和性が高くてもよいし、中間部材３と溶着しにくく親和性が低いものであってもよい。
【００３４】
樹脂部材１ａの材料としての熱可塑性樹脂の一例は、上記した樹脂部材１と同様である。また、樹脂部材１ａの材料としての熱硬化性樹脂の一例としては、ＥＰ（エポキシ）、ＰＵＲ（ポリウレタン）、ＵＦ（ユリアホルムアルデヒド）、ＭＦ（メラミンホルムアルデヒド）、ＰＦ（フェノールホルムアルデヒド）、ＵＰ（不飽和ポリエステル）、および、ＳＩ（シリコーン）が挙げられる。また、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）であってもよい。
【００３５】
ここで、樹脂部材１ａの表面１１ａには、穿孔部１２ａが形成され、その穿孔部１２ａには、中間部材３が充填されて固化されている。このため、樹脂部材１ａおよび中間部材３は、アンカー効果によって機械的に接合されている。なお、穿孔部１２ａは１つ以上設けられていればよい。また、穿孔部１２ａは、本発明の「凹状部」の一例である。
【００３６】
穿孔部１２ａは、平面的に見てほぼ円形の非貫通孔であり、樹脂部材１ａの表面１１ａに所定の間隔を隔てて複数配置されている。穿孔部１２ａの内周面には、内側に突出する突出部１３ａが形成されている。突出部１３ａは、周方向における全長にわたって形成されており、環状に形成されている。また、穿孔部１２ａの深さは、接合強度を確保するために０．０３ｍｍ以上が好ましい。穿孔部１２ａの直径は、アンカー効果を得られる範囲内において任意に設定可能である。
【００３７】
この穿孔部１２ａは、たとえば加工用のレーザＬ２（図５参照）によって形成されている。なお、レーザＬ２の種類としては、パルス発振が可能なものが好ましく、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、紫外線レーザ、ピコ秒レーザ、フェムト秒レーザを挙げることができる。
【００３８】
このような穿孔部１２ａは、１パルスが複数のサブパルスで構成されるレーザＬ２によって形成される。このレーザＬ２では、エネルギを深さ方向に集中させやすいので、穿孔部１２ａを形成するのに好適である。このようなレーザＬ２の照射装置の一例としては、オムロン製のファイバレーザマーカＭＸ−Ｚ２０００またはＭＸ−Ｚ２０５０を挙げることができる。
【００３９】
上記ファイバレーザマーカによる加工条件としては、サブパルスの１周期が１５ｎｓ以下であることが好ましい。これは、サブパルスの１周期が１５ｎｓを超えると、熱伝導によりエネルギが拡散しやすくなり、穿孔部１２ａを形成しにくくなるためである。なお、サブパルスの１周期は、サブパルスの１回分の照射時間と、そのサブパルスの照射が終了されてから次回のサブパルスの照射が開始されるまでの間隔との合計時間である。
【００４０】
また、１パルスのサブパルス数は、２以上５０以下であることが好ましい。これは、サブパルス数が５０を超えると、サブパルスの単位あたりの出力が小さくなり、穿孔部１２ａを形成しにくくなるためである。
【００４１】
なお、接合構造体１００ａのその他の構成は、上記した接合構造体１００と同様である。
【００４２】
−接合構造体の製造方法−
次に、図４〜図７を参照して、第２実施形態による接合構造体１００ａの製造方法について説明する。
【００４３】
まず、図５に示すように、樹脂部材１ａの表面１１ａに加工用のレーザＬ２が照射されることにより、樹脂部材１ａの表面１１ａに穿孔部１２ａが形成される。加工用のレーザＬ２は、たとえばファイバレーザであり、１パルスが複数のサブパルスで構成されたものである。
【００４４】
次に、図６に示すように、樹脂部材１ａの表面１１ａに中間部材３が形成される。具体例としては、３Ｄプリンタを用いた熱溶解積層法により、溶融された中間部材３が、樹脂部材１ａの穿孔部１２ａに充填されるとともに、樹脂部材１ａの表面１１ａに積層され、その溶融された中間部材３が固化される。これにより、中間部材３が穿孔部１２ａに埋め込まれるため、樹脂部材１ａと中間部材３とがアンカー効果によって機械的に接合される。
【００４５】
次に、図７に示すように、中間部材３と樹脂部材２とが隣接配置される。このため、樹脂部材２が中間部材３に対して樹脂部材１ａとは反対側に配置される。そして、樹脂部材２側から中間部材３に向けて接合用のレーザＬ１が照射される。なお、樹脂部材２はレーザＬ１に対して透過性を有するとともに、中間部材３はレーザＬ１に対して吸収性を有する。
【００４６】
これにより、レーザＬ１が中間部材３で吸収され、中間部材３が加熱される。このため、中間部材３が溶融され、その後固化されることにより、中間部材３が樹脂部材２の表面２１に溶着する。なお、レーザＬ１は、たとえば半導体レーザである。
【００４７】
このようにして、図４に示す接合構造体１００ａが製造される。すなわち、接合構造体１００ａでは、樹脂部材１ａと中間部材３とがアンカー効果によって接合され、樹脂部材２と中間部材３とが溶着によって接合されている。なお、樹脂部材１ａと中間部材３とがアンカー効果に加えて溶着によって接合されていてもよい。
【００４８】
−効果−
第２実施形態では、上記のように、樹脂部材１ａの表面１１ａに穿孔部１２ａを形成し、中間部材３を溶融させて穿孔部１２ａに充填することにより、中間部材３と樹脂部材１ａとをアンカー効果により接合する工程と、中間部材３を溶融させて樹脂部材２に溶着することにより、中間部材３と樹脂部材２とを接合する工程とが設けられている。このように構成することによって、親和性が低いことにより溶着しにくい樹脂部材１および２を、中間部材３を介して接合することができる。これにより、異種材料同士の接合における材料の組合せ自由度を向上させることができる。また、中間部材３と樹脂部材１ａとが溶着しにくい材料同士の組合せであっても、中間部材３と樹脂部材１ａとを接合することができる。さらに、穿孔部１２ａに突出部１３ａを形成することによって、アンカー効果の向上を図ることができる。なお、樹脂部材１ａと中間部材３とが溶着されていてもよく、この場合には、樹脂部材１ａと中間部材３との接合強度の向上を図ることができる。また、２０℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａを超える中間部材３を用いることによって、中間部材として軟らかいエラストマなどを用いる場合に比べて、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることができる。
【００４９】
また、第２実施形態では、中間部材３の線膨張係数が樹脂部材１ａおよび２の間であることによって、樹脂部材１ａおよび２の線膨張係数差に起因する応力を中間部材３により緩和することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態による接合構造体１００ｂについて説明する。
【００５１】
接合構造体１００ｂは、図８に示すように、金属部材１ｂおよび樹脂部材２と、金属部材１ｂおよび樹脂部材２の間に配置される中間部材３とを備えている。なお、図８では、見やすさを考慮して金属部材１ｂおよび樹脂部材２のハッチングを省略した。
【００５２】
金属部材１ｂおよび樹脂部材２は、中間部材３を介して接合されている。金属部材１ｂの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。
【００５３】
金属部材１ｂの表面１１ｂには、穿孔部１２ｂが形成され、その穿孔部１２ｂには、中間部材３が充填されて固化されている。このため、樹脂部材１ｂおよび中間部材３は、アンカー効果によって機械的に接合されている。なお、穿孔部１２ｂは、上記した穿孔部１２ａと同様に構成されている。また、穿孔部１２ｂは、本発明の「凹状部」の一例である。
【００５４】
なお、接合構造体１００ｂのその他の構成は、上記した接合構造体１００ａと同様である。
【００５５】
また、接合構造体１００ｂの製造方法は、第２実施形態と同様である。
【００５６】
−効果−
第３実施形態では、上記のように、金属部材１ｂの表面１１ｂに穿孔部１２ｂを形成し、中間部材３を溶融させて穿孔部１２ｂに充填することにより、中間部材３と金属部材１ｂとをアンカー効果により接合する工程と、中間部材３を溶融させて樹脂部材２に溶着することにより、中間部材３と樹脂部材２とを接合する工程とが設けられている。このように構成することによって、金属部材１ｂおよび樹脂部材２を、中間部材３を介して接合することができる。これにより、異種材料同士の接合における材料の組合せ自由度を向上させることができる。さらに、穿孔部１２ｂに突出部１３ｂを形成することによって、アンカー効果の向上を図ることができる。また、２０℃における貯蔵弾性率が５００ＭＰａを超える中間部材３を用いることによって、中間部材として軟らかいエラストマなどを用いる場合に比べて、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることができる。
【００５７】
また、第３実施形態では、樹脂部材２の材料が金属イオンにより腐食されやすいものである場合には、中間部材３の材料として腐食耐性を有するものを用いることによって、樹脂部材２の劣化を抑制することができる。
【００５８】
また、第３実施形態では、中間部材３の線膨張係数が金属部材１ｂおよび樹脂部材２の間であることによって、金属部材１ｂおよび樹脂部材２の線膨張係数差に起因する応力を中間部材３により緩和することができる。
【００５９】
（実験例）
次に、図９〜図１２を参照して、第１実施形態に対応する実施例１による接合構造体２００（図９参照）と、第２実施形態に対応する実施例２による接合構造体２００ａ（図１０参照）と、第３実施形態に対応する実施例３による接合構造体２００ｂ（図１２参照）とを作製し、その接合構造体２００、２００ａおよび２００ｂに対して行った接合評価について説明する。
【００６０】
まず、実施例１の接合構造体２００の作製方法について説明する。
【００６１】
接合構造体２００では、図９に示すように、樹脂部材２０１としてＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を用いた。樹脂部材２０１は、板状に形成されており、長さが１００ｍｍであり、幅が１７．５ｍｍであり、厚みが２〜３ｍｍである。なお、樹脂部材２０１には、後述する実施例２と異なり、穿孔部が形成されていない。
【００６２】
そして、樹脂部材２０１の表面に中間部材２０３を形成した。この中間部材２０３は、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）であり、３Ｄプリンタを用いて形成した。このため、樹脂部材２０１の表面に中間部材２０３が溶着されている。なお、中間部材２０３は、長さが５ｍｍであり、幅が１５ｍｍであり、厚みが０．５ｍｍである。
【００６３】
その後、中間部材２０３と樹脂部材２０２とを隣接配置した。樹脂部材２０２としてはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用いた。樹脂部材２０２は、板状に形成されており、長さが１００ｍｍであり、幅が１７．５ｍｍであり、厚みが１ｍｍである。
【００６４】
そして、中間部材２０３と樹脂部材２０２との接合領域Ｒ１に接合用のレーザを照射することにより、中間部材２０３および樹脂部材２０２を溶着した。なお、接合領域Ｒ１は、長さが１０ｍｍで幅が１ｍｍの線状領域であり、中間部材２０３の幅方向に延びるように設けられている。ここで、樹脂部材２０２が接合用のレーザに対して透過性を有するとともに、中間部材２０３が接合用のレーザに対して吸収性を有しており、その接合用のレーザは、樹脂部材２０２側から中間部材２０３に向けて照射される。また、接合用のレーザの照射条件は、以下のとおりである。
【００６５】
＜接合用のレーザ照射条件＞
レーザ：半導体レーザ（波長８０８ｎｍ）
発振モード：連続発振
出力：１０Ｗ
焦点径：１ｍｍ
走査速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
密着圧力：０．２ＭＰａ
走査回数：２回
このようにして、実施例１の接合構造体２００を作製した。なお、接合構造体２００では、樹脂部材２０１と中間部材２０３とが中間部材２０３の全面で溶着され、樹脂部材２０２と中間部材２０３とが接合領域Ｒ１で溶着されている。
【００６６】
なお、比較のために、中間部材２０３を介在させることなく、樹脂部材２０１および２０２を積層して半導体レーザを照射したが、接合しなかった。これは、ＰＢＴとＰＭＭＡとでは親和性が低いためであると考えられる。
【００６７】
次に、実施例２の接合構造体２００ａの作製方法について説明する。
【００６８】
接合構造体２００ａでは、図１０に示すように、樹脂部材２０１ａとしてＰＢＴを用いた。樹脂部材２０１ａの形状は、実施例１の樹脂部材２０１と同様である。
【００６９】
そして、図１１に示すように、樹脂部材２０１ａの表面の加工領域Ｒ２に加工用のレーザを照射することにより、その加工領域Ｒ２に複数の穿孔部（図示省略）を形成した。なお、加工領域Ｒ２は、接合用のレーザが照射される領域とほぼ対応する領域である。
【００７０】
その後、実施例１の場合と同様にして、樹脂部材２０１ａの表面に中間部材２０３を溶着し、その中間部材２０３に樹脂部材２０２を溶着した。なお、樹脂部材２０２はＰＭＭＡであり、中間部材はＡＢＳである。
【００７１】
このようにして、実施例２の接合構造体２００ａを作製した。つまり、実施例２では、樹脂部材２０１ａに穿孔部が形成されていることが実施例１と異なっている。なお、接合構造体２００ａでは、樹脂部材２０１ａと中間部材２０３とが中間部材２０３の全面で溶着され、樹脂部材２０２と中間部材２０３とが接合領域Ｒ１で溶着されている。さらに、加工領域Ｒ２に設けられた穿孔部に中間部材２０３が充填されることにより、樹脂部材２０１ａと中間部材２０３とがアンカー効果によって機械的に接合されている。
【００７２】
次に、実施例３の接合構造体２００ｂの作製方法について説明する。
【００７３】
接合構造体２００ｂでは、図１２に示すように、金属部材２０１ｂとしてＳＵＳを用いた。金属部材２０１ｂの形状は、実施例１の樹脂部材２０１と同様である。
【００７４】
そして、実施例２の場合と同様にして、加工領域に複数の穿孔部（図示省略）を形成した。なお、加工領域は、接合用のレーザが照射される領域とほぼ対応する領域である。その後、金属部材２０１ｂの表面に中間部材２０３を形成し、その中間部材２０３に樹脂部材２０２を溶着した。なお、樹脂部材２０２はＰＭＭＡであり、中間部材２０３はＡＢＳである。
【００７５】
このようにして、実施例３の接合構造体２００ｂを作製した。つまり、実施例３では、接合対象の一方を金属部材２０１ｂにしたことが実施例２と異なっている。なお、接合構造体２００ｂでは、加工領域に設けられた穿孔部に中間部材２０３が充填されることにより、金属部材２０１ｂと中間部材２０３とがアンカー効果によって機械的に接合され、樹脂部材２０２と中間部材２０３とが接合領域Ｒ１で溶着されている。
【００７６】
なお、比較のために、中間部材２０３を介在させることなく、穿孔部を形成していない金属部材２０１ｂおよび樹脂部材２０２を積層して半導体レーザを照射したが、接合しなかった。
【００７７】
そして、接合構造体２００、２００ａおよび２００ｂについて接合強度を測定した。具体的には、イマダ製のデジタルフォースゲージを用いて、せん断方向に引張速度５ｍｍ／ｍｉｎで試験を行い、接合界面の剥離で試験を終了した。そして、その試験での最大強度を接合強度として採用した。なお、せん断方向とは、接合界面に沿ってずれる方向（図９などにおける左右方向）である。
【００７８】
その結果、実施例１の接合構造体２００は、接合強度が５．６ＭＰａであった。すなわち、実施例１による接合構造体２００では、中間部材２０３を介在させることにより、溶着しにくい樹脂部材２０１および２０２を接合するとともに、十分な接合強度を確保することができた。
【００７９】
また、実施例２の接合構造体２００ａは、接合強度が７．４ＭＰａであった。すなわち、実施例２による接合構造体２００ａでは、樹脂部材２０１ａに穿孔部を形成することにより、その穿孔部に中間部材２０３を充填してアンカー効果によっても中間部材２０３と樹脂部材２０１ａとを接合することができるので、接合強度の向上を図ることができた。
【００８０】
また、実施例３の接合構造体２００ｂは、接合強度が６．９ＭＰａであった。すなわち、実施例３による接合構造体２００ｂでは、中間部材２０３を介在させることにより、金属部材２０１ｂおよび樹脂部材２０２を接合するとともに、十分な接合強度を確保することができた。
【００８１】
（他の実施形態）
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８２】
たとえば、第１実施形態では、３Ｄプリンタを用いて樹脂部材１の表面１１に中間部材３を溶着する例を示したが、これに限らず、射出成形または熱プレス成形により、樹脂部材１の表面１１に中間部材３を溶着するようにしてもよい。なお、第２および第３実施形態についても同様である。
【００８３】
また、第１実施形態では、レーザＬ１を照射することにより、樹脂部材２の表面２１に中間部材３を溶着する例を示したが、これに限らず、熱プレス成形により、樹脂部材２の表面２１に中間部材３を溶着するようにしてもよい。この場合には、樹脂部材２がレーザＬ１に対して透過性を有していなくてもよいし、中間部材３がレーザＬ１に対して吸収性を有していなくてもよい。なお、第２および第３実施形態についても同様である。
【００８４】
また、第１実施形態では、樹脂部材１と中間部材３とを溶着した後に、樹脂部材２と中間部材３とを溶着する例を示したが、これに限らず、樹脂部材２と中間部材３とを溶着した後に、樹脂部材１と中間部材３とを溶着するようにしてもよい。この場合に、樹脂部材２と中間部材３とを溶着する方法としては、３Ｄプリンティング、射出成形および熱プレス成形が挙げられる。また、樹脂部材２が接合された中間部材３と樹脂部材１とを溶着する方法としては、レーザＬ１の照射および熱プレス成形が挙げられる。なお、第２および第３実施形態についても同様である。
【００８５】
また、樹脂部材１および２を中間部材３に対して同時に溶着するようにしてもよい。この場合の溶着方法としては、レーザＬ１の照射および熱プレス成形が挙げられる。なお、レーザ溶着する場合には、樹脂部材１および２の少なくともいずれか一方がレーザＬ１に対して透過性を有し、中間部材３がレーザＬ１に対して吸収性を有する。また、熱プレス成形による場合には、樹脂部材１、２および中間部材３のレーザ透過性はどのようなものであってもよい。なお、第２および第３実施形態についても同様である。
【００８６】
また、第２実施形態では、樹脂部材１ａの表面１１ａに穿孔部１２ａが形成される例を示したが、これに限らず、樹脂部材の表面に溝状の凹状部が形成されていてもよい。また、穿孔部１２ａに突出部１３ａが形成される例を示したが、これに限らず、穿孔部が円筒状またはすり鉢状に形成されていてもよい。また、加工用のレーザＬ２により穿孔部１２ａを形成する例を示したが、これに限らず、ブラスト加工などのその他の粗面化加工により凹状部を形成するようにしてもよい。なお、第３実施形態についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、中間部材を介して異なる部材が接合された接合構造体の製造方法および接合構造体に利用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１、１ａ        樹脂部材（第１樹脂部材）
１ｂ            金属部材
２              樹脂部材（第２樹脂部材）
３              中間部材
１１ａ、１１ｂ  表面
１２ａ、１２ｂ  穿孔部（凹状部）
１００、１００ａ、１００ｂ  接合構造体
【図１】
2016141092.tif 000003
【図２】
2016141092.tif 000004
【図３】
2016141092.tif 000005
【図４】
2016141092.tif 000006
【図５】
2016141092.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016141092.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016141092.tif 000011
【図１０】
2016141092.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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