(57)【要約】【課題】レーザー光による樹脂部材同士の溶着部の目視による確認を容易にして、溶着の良否を判定し易くすることができるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びそれを用いて得られたレーザー光溶着体を提供する。【解決手段】樹脂部材であるカバー２に形成した覗き用の目視部１４を通して、レーザー光吸収性樹脂部材から成るハウジング１とレーザー光透過性樹脂部材であるカバー２との接合面からレーザー光の照射によって流れ出た光吸収性樹脂部材の溶融樹脂がバリ１５として現れているのを目視にて確認することができる。したがって、接合面から溶融した樹脂が一部流れ出ているのを目視することによって、両樹脂の溶着部で樹脂が溶けて両樹脂部材を溶着していることを簡単に確認することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光透過性樹脂部材を透過させたレーザー光をレーザー光吸収性樹脂部材に照射し、前記レーザー光が照射されて溶融した前記レーザー光吸収性樹脂部材を前記レーザー光透過性樹脂部材に溶着させるレーザー光を用いた溶着方法において、
前記樹脂部材に形成された覗き用の目視部を通して、前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材との接合面から溶融した前記レーザー光吸収性樹脂部材が流れ出てバリとして出現することの有無を確認可能としたことを特徴とするレーザー光を用いた溶着方法。
【請求項２】
前記目視部は、前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材のうち外側に位置するいずれか一方の樹脂部材に貫通して形成された窓又は切り欠いて形成された切欠きであることを特徴とする請求項１に記載のレーザー光を用いた溶着方法。
【請求項３】
前記目視部は、前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材とが突当てて組み合わせられた前記突当て面から前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材との間を外側に向かって広がるテーパ面で形成された覗き用の窓又は切欠きであることを特徴とする請求項１に記載のレーザー光を用いた溶着方法。
【請求項４】
前記レーザー光吸収性樹脂部材は開口部を有し且つ内部にセンサや回路基板を収容するハウジングであり、前記レーザー光透過性樹脂材料は前記ハウジングの前記開口部を閉鎖するカバーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザー光を用いた溶着方法。
【請求項５】
レーザー光透過性樹脂部材を透過させたレーザー光をレーザー光吸収性樹脂部材に照射し、前記レーザー光が照射されて溶融した前記レーザー光吸収性樹脂部材を前記レーザー光透過性樹脂部材に溶着させたレーザー光溶着体において、
前記樹脂部材は、前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材との接合面を摺り切り状に臨む態様で形成された覗き用の目視部を備えており、溶融した前記レーザー光吸収性樹脂部材が前記接合面から流れ出てバリとして出現することの有無を確認可能としたことを特徴とするレーザー光溶着体。
【請求項６】
前記目視部は、前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材のうち外側に位置するいずれか一方の樹脂部材に貫通して形成された窓又は切り欠いて形成された切欠きであることを特徴とする請求項５に記載のレーザー光溶着体。
【請求項７】
前記目視部は、前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材とが突当てて組み合わせられた前記突当て面から前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材との間を外側に向かって広がるテーパ面で形成された覗き用の窓又は切欠きであることを特徴とする請求項５に記載のレーザー光溶着体。
【請求項８】
前記レーザー光吸収性樹脂部材は開口部を有し且つ内部にセンサや回路基板を収容するハウジングであり、前記レーザー光透過性樹脂材料は前記ハウジングの前記開口部を閉鎖するカバーであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のレーザー光溶着体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザー光を用いて樹脂部材を溶着する方法及びそれを用いて得られたレーザー光溶着体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂の溶着方法としては、超音波溶着、高周波溶着、熱溶着、レーザー溶着などが知られている。これらの中で、レーザー溶着方法は、バリの発生量が少ない、振動や騒音の程度が低い、局所的な加熱が可能である等、溶着時の作業性が良い、また溶着後の外観に優れるなどの有利な特徴を備えており、近年、注目されている溶着方法である。
【０００３】
レーザー溶着法は、当接する樹脂同士の界面にレーザー光を照射して界面で吸収されるエネルギーにより相互に熱溶融して溶着する方法である。レーザー光のエネルギーを吸収する必要があることから、レーザー溶着法は、光透過性樹脂材料と光吸収性樹脂材料との組合せが必要であり、従来から種々の提案がなされている。例えば、所定のレーザー光を当接面に照射させながら、これら当接面が溶融状態となったところで、直ちに所定の圧着手段にて両者を圧接したものなどがある。レーザー溶着法では、半導体レーザーやＹＡＧレーザー等の７８０〜１２００ｎｍの波長が使用されている。
【０００４】
レーザー溶着法の適用例として、樹脂製部材同士、例えば内部にセンサや回路基板等を収容する熱可塑性樹脂製のハウジングと当該ハウジングの開口部を閉塞する樹脂製のカバーとの溶着がある。
【０００５】
図７は、レーザー光によるハウジングとカバーとの従来の溶着方法の一例を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。ハウジング７１は、内部にセンサや回路基板等を収容する空間７３が形成されたボックス状の部材である。この空間７３は一方向に開いており、ハウジング７１の内部空間は、開口部７５を覆うカバー７２をハウジング７１に溶着することによって閉鎖されている。ハウジング７１はレーザーヘッド（図示せず）から照射される所定波長のレーザー光Ｌに対して吸収特性を有する熱可塑性樹脂によって形成されており、カバー７２はレーザー光Ｌに対して透過特性を有する熱可塑性樹脂によって形成されている。
【０００６】
溶着の際には、ハウジング７１の側壁端部７４とカバー７２とを互いに接触させた状態で、透過特性を有するカバー７２の側からレーザー光Ｌが照射される。カバー７２を透過したレーザー光Ｌは側壁端部７４側の接触面を加熱して当該側壁端部７４を溶融し、固化する際に側壁端部７４とカバー７２とが溶着される。レーザーヘッドが、レーザー光Ｌを照射しつつ、ハウジング７１の開口部７５を取り巻く側壁端部７４に沿ってカバー７２の上方を一巡する。一周するレーザー光照射で側壁端部７４とカバー７２とをハウジング７１の開口部の全周に渡って溶着することができる。
【０００７】
一方、溶着部は通常、樹脂部材それ自身によって覆われているため、溶着部の目視ができない。共に樹脂製のハウジングとカバーとをレーザー照射によって溶着させる場合、樹脂の溶け具合について確認等をする場合には、一方の部品であるカバーを剥がさなければならないが、それでは溶着した意味が無くなるので、結局、溶着部の目視による確認は事実上、不可能である。また、図７（ｄ）に拡大して示すように、ハウジング７１の側壁端部７４は、段部７６に形成して溶着幅ｄを１ｍｍ程度にして溶着面の面積を少なくして済むようにしているが、レーザー光の一部が段部７６の露出した端面７７に直接に照射されることがある。このような場合には、端面７７が溶融して変形・変質する、或いは発火する等の現象が発生し、外観上の見栄えも悪くなり歩留りを低下させることがある。
【０００８】
このように、レーザー透過性樹脂とレーザー吸収性樹脂により樹脂を溶着するレーザー溶着では、接合部の界面を溶融させることになるために、溶着の状況を目視によって確認することができない。そのため、気密封止が必要な製品においては、溶着中のトラブルが発生し、首尾良く溶着されなかった場合には、気密性の確保が困難となる。また、十分に溶着しないまま溶融した樹脂が間違って流動しても気づかないという問題がある。
【０００９】
レーザー溶着方法及び溶着装置に関して、筐体部材の開口部の内側にある筐体部材と蓋部材との接触面をレーザー光によって接合することで、蓋部材の中央部分が大きく浮き上がることを防止し、その後、筐体部材の側壁部と蓋部材との接触面を溶着することで当該接触面に隙間が生じにくくしたレーザー光による樹脂の溶着方法及び溶着装置が提供されている（特許文献１）。この方法及び装置は、側壁部と蓋部材の接触面積が低下すること及び溶融した樹脂が隙間に沿って接触面から流出することを防止し、結果として溶着性の低下を防止することを図っている。また、接圧治具が蓋部材の外縁部を押圧することで、レーザー照射装置と接圧治具の支持機構との干渉が生じず、溶着装置の複雑化を回避している。
【００１０】
回路ケースに取り付けられている回路基板の四隅に穴を開けておき、当該穴において、嵌合部が嵌合されて押圧部の先端の接合部と当接させておき、また、穴の周りで回路基板を突起と台座との間で挟み込んだ状態で、嵌合部と接合部が接している部分を蓋側から照射されるレーザー光の照射によって溶着するとともに、蓋の外周部と本体の上部との接している部分もレーザー光によって溶着することにより、同一の溶着工程によって回路基板と蓋とを本体に取り付けて、低コストで簡易に回路基板を筐体に取り付けることが提案されている（特許文献２参照）。
【００１１】
また、本出願人は、セラミック接着剤層を介してシリコンセンサチップのリム部をセラミック基板に接着し、或いはフィラー含有ゴム接着剤を用い樹脂基板又は金属基板に接着し、接着の際、マス部の下方にスペーサーを設け、接着後このスペーサーを除去することで、熱ヒステリシス特性を改善し歩留りを向上させることを図った半導体加速度センサ及びその製造方法を提案している（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００７−２１０１６５号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５３５１号公報
【特許文献３】特開平７−２０１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、レーザー光を用いて樹脂部材同士を溶着する方法及びそれを用いて得られたレーザー光溶着体において、レーザー光による樹脂部材同士の溶着の確認を容易にする点で解決すべき課題がある。また、樹脂部材同士の溶着の際に、変形・変質、或いは発火の現象が発生する可能性がある段部にレーザー光が直接照射されないように当該段部を覆っても、樹脂部材同士の溶着を確認可能にする点で解決すべき課題がある。
【００１３】
この発明の目的は、レーザー光による樹脂部材同士の溶着部の目視による確認を容易にして、溶着の良否を判定し易くすることができるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びそれを用いて得られたレーザー光溶着体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、この発明によるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法は、レーザー光透過性樹脂部材を透過させたレーザー光をレーザー光吸収性樹脂部材に照射し、前記レーザー光が照射されて溶融した前記レーザー光吸収性樹脂部材を前記レーザー光透過性樹脂部材に溶着させるレーザー光を用いた溶着方法であって、前記樹脂部材に形成された覗き用の目視部を通して、前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材との接合面から溶融した前記レーザー光吸収性樹脂部材が流れ出てバリとして出現することの有無を確認可能としたことを特徴としている。
【００１５】
このレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法によれば、樹脂部材に形成した覗き用の目視部を通して、レーザー光の照射によって接合面から溶融した樹脂が接合面から一部流れ出てバリを形成しているのを見ることができ、バリの存在を確認することによって、溶着部で樹脂が確りと溶けて両樹脂部材を溶着していることを簡単に確認することができる。
【００１６】
また、この発明によるレーザー光溶着体は、レーザー光透過性樹脂部材を透過させたレーザー光をレーザー光吸収性樹脂部材に照射し、前記レーザー光が照射されて溶融した前記レーザー光吸収性樹脂部材を前記レーザー光透過性樹脂部材に溶着させたレーザー光溶着体であって、前記樹脂部材は、前記レーザー光吸収性樹脂部材と前記レーザー光透過性樹脂部材との接合面を摺り切り状に臨む態様で形成された覗き用の目視部を備えており、溶融した前記レーザー光吸収性樹脂部材が前記接合面から流れ出てバリとして出現することの有無を確認可能としたことを特徴としている。
【００１７】
このレーザー光溶着体によれば、樹脂部材に形成した覗き用の目視部を通して、レーザー光吸収性樹脂部材とレーザー光透過性樹脂部材との接合面から、レーザー光の照射によって溶融したレーザー光吸収性樹脂部材の一部が流れ出て、バリとなって出現しているのを見ることができる。したがって、当該レーザー光溶着体は、レーザー光の照射によって溶着部の樹脂が確りと溶けて、両樹脂部材が確実に溶着した溶着体となっていることを、たやすく確認することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びレーザー光溶着体は、上記のように構成されているので、溶着後、覗き用の目視部から接合面を目視しバリを確認することにより、瞬時に、溶着の有無及び溶着具合を確認することができる。そのため、不良を後工程に流してしまうことを防止することができる。また、覗き穴が形成されるようにカバーに設けた端縁部は、ハウジングの側壁端部に形成されている段部を覆っているので、レーザー光はその吸収材であるハウジングの側壁端部に直接照射されないので、レーザー照射時にハウジングを焦がすことを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付した図面に基づいて、この発明によるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びレーザー光溶着体の実施例を説明する。図１は、この発明によるレーザー光溶着体の一実施例を示す図であり、図２はこの発明による溶着方法を説明するために、要部を断面で示した説明図である。
【００２０】
まず図２を参照すると、図２（ａ）はレーザー光で溶着される前の二つの樹脂部材であるハウジングとカバーとの状態を示す図であり、同（ｂ）はハウジングとカバーとが溶着された後の状態を示している。ハウジング１はレーザー光吸収性の樹脂材料で形成されており、カバー２はレーザー光透過性の樹脂材料で形成されている。樹脂材料はＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンポリマ）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等とし、カーボンブラック等の補助材料を添加することでレーザー光吸収性を備えることができる。ハウジング１の溶着すべき側壁３の開口部４の全体形状は、開口部４を正面で見て略矩形である。この材料についての説明は本発明による各実施例で共通である。
【００２１】
開口部４の周囲を取り巻く端部５は、その幅の約半分外側を低くした端面７及び高く残された端面８を持つ段部６に形成されている。カバー２は、ハウジング１の端部５に対応する部分である周縁部１０において、段部６に対して相補的な形状を有する形状に形成されている。即ち、周縁部１０は、ハウジング１の段部６の高い端面８に形成された部分を収容する溝１１が形成されており、溝１１の底面１２が後述するようにレーザー光によって段部６の端面８に溶着される接合面となっている。溝１１の外側では、段部６の低い端面７に対応した周面１３となっている。カバー２の周縁部１０には、溝１１の底面１２が摺り切り状に臨む位置に、目視部としての覗き窓１４が形成されている。即ち、覗き窓１４を通した覗き方向が底面１２の面内方向と一致するように、覗き窓１４の位置が設定されている。
【００２２】
レーザー光Ｌを照射するレーザーヘッドは図２（ａ）（ｂ）においてそれぞれ右側に配置されており、カバー２越しにハウジング１の段部６の端面８に向かって照射される。照射されたレーザー光Ｌは、透過性のカバー２を透過してハウジング１の段部６のうち高く残された端面８に照射されて吸収され、ハウジング１の端面８とその近傍が溶融する。溶融した樹脂材が溝１１の底面１２に付着し、その状態で冷却されて固化することでハウジング１とカバー２とが溶着される。端面８と底面１２との溶着状態では、端面７と周面１３との間には隙間が残されていても構わない。
【００２３】
溶着が行われる際、溶融樹脂は溝１１の底面１２に沿って流動し、流動した溶融樹脂はバリ１５として覗き窓１４側に現れるので、この溶融樹脂の出現によって、レーザー光による樹脂部材同士が溶着されていることを目視によって確認することができ、溶着の良否を判定することができる。なお、カバー２の内面には、開口部４に嵌合するリブ１６が形成されている。リブ１６は、端面８と底面１２の内周端縁部からハウジング１の内部に至るまでに距離を生じさせているので、バリがハウジング１の内部に流れ出るのを防止している。
【００２４】
図１には、ハウジング１とカバー２とがレーザー光Ｌによる溶着法で接合されたレーザー光溶着体Ｐが示されている。図１（ａ）はかかるレーザー光溶着体Ｐの上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ平面で切断した断面図である。覗き窓１４は、ハウジング１の開口部４を覆うカバー２の周縁部１０の全周にわたって所定の間隔を置いて形成されている。したがって、レーザー光Ｌによる溶着の良否をカバー２の周縁部１０の全周にわたって確認することができる。なお、レーザー光溶着体Ｐは、固着部１８において、ビス、ねじ等の固着具によってフレームに固着される。また、ハウジング１の内部に収容されているセンサや回路基板と外部と間での信号送受信や電力の供給は、接続されるコネクタ１９を通じて行われる。
【００２５】
図３は、本発明による第２実施例を示す図であり、図１に示す実施例において、カバーに形成される覗き窓に代えて覗き用の切欠きを形成したものである。図３に示す実施例において、図１に示した実施例における構成要素及び部位と同等のものについては、図１に用いた符号と同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。この例では、カバー２２には、覗き窓に代えて複数の半円形の切欠き２３が、所定の間隔を置いて形成されている。各切欠き２３を通して、接合面から流れ出たバリ１５を見ることで溶着部の目視による確認ができる。
【００２６】
図４は、本発明による第３実施例を示す図であり、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）はハウジングの側方から見た図である。第３実施例は、目視部としての覗き窓をハウジング側に形成した実施例である。第３実施例では、ハウジング３１の開口部３４の周囲を取り巻く端部３５は、その幅の約半分外側を高くした端面３７及び低く残された端面３８を持つ段部３６に形成されている。カバー３２は、ハウジング３１の端部３５に対応する部分である周縁部４０において、段部３６に対して相補的な形状を有する形状に形成されている。即ち、カバー３２の周縁部４０はハウジング３１の段部３６に対応しており、周縁部４０の内面４１はハウジング３１の低い端面（溶着面となる）３８に対応し、カバー３２の周端面４２は、段部３６の端面３７と端面３８間の垂直な段差面３９に対応している。カバー３２の内側には、開口部３４の内周面に対応したリブ部４３が形成されている。
【００２７】
ハウジング３１の端部３５には、低い端面（溶着面となる）３８を臨む位置に覗き窓４４が形成されている。即ち、接合面となる段部３６の低い端面３８が覗き窓４４の孔内で摺り切り状に臨み、覗き窓４４を通した覗き方向が端面３８の面内方向と一致するように、覗き窓４４の位置が設定されている。
【００２８】
カバー３２の外側から、ハウジング３１の端面３８に向けてレーザー光Ｌが照射される。カバー３２を透過したレーザー光Ｌは端面３８に照射され、端面３８とその近傍の樹脂が溶融される。溶融樹脂は、冷却固化されたときに、カバー３２の接合面である周縁部４０の内面４１に溶着される。溶融樹脂が内面４１に沿って外側に流れ出たバリ１５（図４（ｂ））を、覗き窓４４を通して見ることで、溶着部の目視による確認をすることができる。リブ部４３は、図２に示す例の場合と同様にして、バリがハウジング３１の内部に流動するのを防止する。
【００２９】
図４（ｂ）に示すように、覗き窓４４は、接合面に沿って複数個が隔置して形成されており、溶着による接合部を所定の位置毎に覗くことができる。
【００３０】
図５はこの発明による第４実施例を示す要部の断面図である。この例では、ハウジング５１とカバー５２との接合面が断面で見て側方にテーパ状に広がっている。テーパ状の部分については、ハウジング５１の開口端周囲を一巡するように設けても良いが、部分的に設けたものであってもよい。レーザー光Ｌによる溶着面は、ハウジング５１側の端面５３であり、テーパ面５４とされた以外の面である。カバー５２側にも、テーパ面５４と対向してテーパ面５６が形成されている。端面５３を外れたレーザー光Ｌはテーパ面５６によってレーザー光の進路向きが変更されるので、テーパ面５４の焦げが防止される。テーパ面５４，５６の奥端は接合面に繋がっているから、接合面からバリ１５として溢れ出た溶融樹脂を目視にて確認することで、溶着部の溶着の良否を瞬時に判定することができる。
【００３１】
図６はこの発明による第５実施例を示す要部の断面図である。この例では、ハウジング６１とカバー６２とは、斜面で嵌合している。即ち、ハウジング６１の凹状のテーパ面６３とカバー６２側の凸状のテーパ面６４とが対向しており、ハウジング６１のテーパ面６３が、カバー６２を透過したレーザー光Ｌの照射を受けて溶融し、接合面であるカバー６２側のテーパ面６４に溶着される。レーザー光Ｌの照射方向はこの斜面に直交する方向とされる。ハウジング６１とカバー６２との接合面は、第４実施例と同様に、外側に対して更にテーパ状となって開いている。ハウジング６１側が斜面となっているので、カバー６２側を切り欠くことによって、テーパ状の開口を形成するのが好ましい。レーザー光の進路向きの変更による焦げの防止やテーパ面の奥端に現れたバリ１５としての溶融樹脂を目視にて確認することによる溶着部の確認についての作用・効果は第４実施例の場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びレーザー光溶着体の第１実施例を示す図である。
【図２】図１に示すレーザー光溶着の要部を示す説明図である。
【図３】本発明によるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びレーザー光溶着体の第２実施例を示す図である。
【図４】本発明によるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びレーザー光溶着体の第３実施例を示す図である。
【図５】本発明によるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びレーザー光溶着体の第４実施例を示す図である。
【図６】本発明によるレーザー光を用いた樹脂部材の溶着方法及びレーザー光溶着体の第５実施例を示す図である。
【図７】従来のレーザー光溶着を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ハウジング                      ２  カバー
３  側壁                            ４  開口部
５  端部                            ６  段部
７  端面                            ８  端面
１０  周縁部                        １１  溝
１２  底面                          １３  周面
１４  覗き窓（目視部）              １５  バリ
１６  リブ                          １８  固着部
１９  コネクタ
２２  カバー                        ２３  切欠き
３１  ハウジング                    ３２  カバー
３４  開口部                        ３５  端部
３６  段部                          ３７  端面
３８  端面                          ３９  段差面
４０  周縁部                        ４１  内面４１
５１  ハウジング                    ５２  カバー
５３  端面                          ５４  テーパ面
５６  テーパ面
６１  ハウジング                    ６２  カバー
６３  テーパ面                      ６４  テーパ面
Ｌ  レーザー光                      Ｐ  レーザー光溶着体
【図１】
2009234070.tif 000003
【図２】
2009234070.tif 000004
【図３】
2009234070.tif 000005
【図４】
2009234070.tif 000006
【図５】
2009234070.tif 000007
【図６】
2009234070.tif 000008
【図７】
2009234070.tif 000009