光吸収性介在物及びこれを含有する接着剤
【課題】溶着で溶着部分の強度低下をもたらさない光吸収性介在物、接着で接着構造体のそり変形や内部歪の発生を抑制する接着剤、それらを用いた溶着・接着方法、及び溶着・接着構造体を提供すること。
【解決手段】少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材２１、２２を重ね合わせた状態で、光透過性を有する樹脂部材２１の表面からレーザ光３を照射して重ね合わせ部分を溶着させる際に、樹脂部材２１、２２の重ね合わせ部分に介在させる光吸収性介在物１である。光吸収性介在物１は、近赤外線レーザ光３を吸収して発熱する光吸収性物質と、光吸収性物質が発熱した際に帯電及び凝集することを防止する帯電・凝集防止物質とを含有している。光吸収性物質の含有量は質量比にて２０％以上である。
【解決手段】少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材２１、２２を重ね合わせた状態で、光透過性を有する樹脂部材２１の表面からレーザ光３を照射して重ね合わせ部分を溶着させる際に、樹脂部材２１、２２の重ね合わせ部分に介在させる光吸収性介在物１である。光吸収性介在物１は、近赤外線レーザ光３を吸収して発熱する光吸収性物質と、光吸収性物質が発熱した際に帯電及び凝集することを防止する帯電・凝集防止物質とを含有している。光吸収性物質の含有量は質量比にて２０％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外線レーザ光による溶着あるいは接着に使用される、光吸収性介在物及び該光吸収性介在物を含有する接着剤、また、それらを用いた溶着・接着方法、該溶着・接着方法により作製される溶着・接着構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接合方法として、熱風炉等の熱源を用いて、接着剤を加熱硬化あるいは溶融固着させて接着する接着剤接合という技術が報告されている。この接着剤接合では、熱風炉等の熱源を用いるため、コストが高く、エネルギーの消費が大きくなる。
また、樹脂材料の接合に該接着剤接合を用いる場合には、対象物にそり変形や、内部歪が生じる等の問題がある。
【０００３】
そこで、接着剤接合の代替接合手段として、樹脂部品のレーザ溶着技術が挙げられる。この技術は、低コスト、省エネルギーの観点から、優れた接合方法であり、近年、車載部品等の高信頼性を要求される接合にも適用されている。
しかしながら、従来のレーザ溶着技術は、樹脂材料の光透過・吸収特性に依存するため、溶着する樹脂材料の一方は光透過性を有し、もう一方は光透過性を有していないことが必須である。また、上記レーザ溶着技術は、異種材料溶着時の相溶性等に依存するため、生じる溶着部の機械的強度不足や樹脂部品の寸法公差や、そり変形で生じる継手部の隙間により溶着ができない場合が生じる。このように、レーザ溶着技術を適用する場合には、接着可能な樹脂材料の組み合わせ等に多くの制約があるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５０６２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１８７７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、溶着で溶着部分の強度低下をもたらさない光吸収性介在物、接着で接着構造体のそり変形や内部歪の発生を抑制する接着剤、それらを用いた溶着・接着方法、及び溶着・接着構造体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる際に、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に介在させる光吸収性介在物であって、
該光吸収性介在物は、近赤外線レーザ光を吸収して発熱する光吸収性物質と、該光吸収性物質が発熱した際に帯電及び凝集することを防止する帯電・凝集防止物質とを含有しており、
上記光吸収性物質の含有量は質量比にて２０％以上であることを特徴とする光吸収性介在物にある（請求項１）。
【０００７】
上記光吸収性介在物は、まず、上記光吸収性物質を含有するため、近赤外線レーザ光を吸収すると発熱する。
そのため、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を、上記光吸収性介在物を介在して重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面から近赤外線レーザ光を照射すると、重ね合わせ部分で上記光吸収性介在物が近赤外線レーザ光を吸収し発熱源として機能し、上記樹脂部材の溶着を誘発することができる。
また、上記光吸収性介在物は、上記帯電・凝集防止物質を含有する。これにより、上記光吸収性介在物は、樹脂材料の溶融層に分散固溶するため、樹脂溶着終了後に溶着部の強度に悪影響を与えない。
【０００８】
また、上記光吸収性介在物は、上記光吸収性物質を質量比にて２０％以上含有する。
そのため、近赤外線レーザ光の吸収による発熱を効率よく得ることができる。なお、上記光吸収性介在物の含有量の上限は、レーザ溶着部への分散性の確保という理由により６０％以下とすることが好ましい。また、上記光吸収性介在物に含有させる帯電・凝集防止物質としては、上記光吸収性物質の含有量を確保できる範囲であれば特に問題はない。
【０００９】
第２の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる溶着方法において、
上記樹脂部材の重ね合わせ部分に、第１の発明の光吸収性介在物を介在させ、
光透過性を有する上記樹脂部材の表面から上記光吸収性介在物に近赤外線レーザ光の照射を行うことを特徴とする溶着方法にある（請求項５）。
【００１０】
上記接着方法は、第１の発明の光吸収性介在物を用いたうえで上記近赤外線レーザ光を上記光吸収性介在物に照射することにより、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を溶着することができる。
すなわち、上記溶着方法は、上記２つの樹脂部材を、上記光吸収性介在物を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面から近赤外線レーザ光の照射を行うと、上記重ね合わせ部分で、上記光吸収性介在物中の光吸収性物質が発熱を起こすため、上記樹脂部材を溶着することができる。
【００１１】
また、上記光吸収性介在物は、上記のごとく、帯電・凝集防止物質を含有しているため、溶着時に樹脂材料の溶融層に分散固溶し、樹脂溶着終了後に溶着部の強度に影響を与えない。そのため、溶着部の強度を保つことができる溶着構造体を形成することができる。
また、上記接着方法は、光透過性を有する上記部材の表面から近赤外線レーザ光を上記光吸収性介在物に照射する。そのため、省エネルギーや、コストの観点から優れている。
【００１２】
第３の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させてなる溶着部を有する溶着構造体において、
上記溶着部は、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に、第１の発明の光吸収性介在物を介在させ、光透過性を有する上記樹脂部材の表面から上記光吸収性介在物に近赤外線レーザ光の照射を行うことにより形成してあることを特徴とする溶着構造体にある（請求項７）。
【００１３】
上記溶着構造体は、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を第１の発明の光吸収性介在物を介在させた状態で重ね合わせ、その後、光透過を有する上記樹脂部材の表面から近赤外線レーザ光の照射を行い、上記光吸収性介在物中の光吸収性物質を発熱源として重ね合わせ部分の溶着を誘起することで、上記樹脂材料を溶着して形成してある。
また、上記光吸収性介在物は、上記帯電・凝集防止物質を含有しているため、溶着時に樹脂材料の溶融層に分散固溶し、樹脂材料の溶着部の強度に影響を与えることがない。そのため、上記溶着構造体は、上記溶着部の強度を保つことができる。
【００１４】
第４の発明は、ホットメルト型接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有していることを特徴とする接着剤にある（請求項９）。
【００１５】
上記接着剤は、ホットメルト型接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有しているため、光を吸収すると、上記光吸収性介在物中の光吸収性物質が発熱し、その熱によってホットメルト型接着剤成分が溶融固化する。そのため、熱風炉などの熱源を用いなくても、近赤外線レーザ光の照射によって、上記接着剤の溶融固化を引き起こすことができる。
また、上記近赤外線レーザ光を用いて、局所的な加熱を行い、上記接着剤を溶融固化して接着層を形成することで、形成される接着構造体のそり変形や内部歪の発生を抑制し、２つの部材の接着を行うことができる。
【００１６】
また、上記接着剤に含まれる上記光吸収性介在物には、上記帯電・凝集防止物質が含まれている。そのため、樹脂であるホットメルト型接着剤成分中において、上記光吸収性介在物が分散固溶するため、上記接着層の強度に影響を与えることがない。そのため、接着終了後に接着層の強度を保つことができる。
【００１７】
第５の発明は、熱硬化型エポキシ接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有していることを特徴とする接着剤にある（請求項１１）。
【００１８】
上記接着剤は、熱硬化型エポキシ接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有しているため、光を吸収すると、上記光吸収性介在物中の上記光吸収性物質が近赤外線レーザ光を吸収して発熱し、その熱によって熱硬化型エポキシ接着剤成分が加熱硬化する。そのため、熱風炉などの熱源を用いなくても、近赤外線レーザ光の照射によって、上記接着剤の加熱硬化を引き起こすことができる。
また、上記近赤外線レーザ光を用いて、局所的な加熱を行い、上記接着剤を加熱硬化し、接着層を形成することで、上記２つの部材を、そり変形や内部歪の発生を抑制して接着することができる。
【００１９】
また、上記接着剤に含まれる上記光吸収性介在物には、上記帯電・凝集防止物質が含まれている。そのため、樹脂である熱硬化型エポキシ接着剤成分中において、上記光吸収性介在物が分散固溶するため、上記接着層の強度に影響を与えることがない。そのため、接着終了後に接着層の強度を保つことができる。
【００２０】
第６の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面からレーザ光を上記接着剤に照射して接着を接着方法において、
上記部材の重ね合わせ部分に、第４の発明又は第５の発明の接着剤を介在させ、
光透過性を有する上記部材の表面から上記接着剤に近赤外線レーザ光の照射を行うことを特徴とする接着方法にある（請求項１３）。
【００２１】
上記接着方法は、第４の発明又は第５の発明の接着剤を用いたうえで近赤外線レーザ光を照射することにより、少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を接着することができる。
すなわち、上記接着方法は、少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面から近赤外線レーザ光の照射を行う。そのため、熱風炉などの熱源を用いることなく、上記接着剤を溶融固化あるいは加熱硬化し、接着層を形成することができるため、そり変形や内部歪の発生が抑制された接着構造体を形成することができる。また、上記近赤外線レーザ光の照射を用いるため、省エネルギーや、コストの観点から優れている。
【００２２】
第７の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面からレーザ光を上記接着剤に照射して接着させてなる接着部を有する接着構造体において、
上記接着部は、上記部材の重ね合わせ部分に、第４の発明又は第５の発明の接着剤を介在させ、光透過性を有する上記部材の表面から上記接着剤に近赤外線レーザ光の照射を行うことにより形成してあることを特徴とする接着構造体にある（請求項１５）。
【００２３】
上記接着構造体は、上記２つの部材を、第４の発明又は第５の発明の接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面から近赤外線レーザ光を照射することによって、上記接着剤が溶融固化あるいは加熱硬化して接着層を形成し、該接着層が上記２つの部材を接着することで形成される。
また、上記接着剤の溶融固化あるいは加熱硬化には、近赤外線レーザ光の照射が用いられ、局所的な加熱により接着層を形成できるため、上記接着構造体はそり変形や内部歪の発生がなく形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
第１の発明の光吸収性介在物中に含有される、上記光吸収性物質は、ニグロシン系化合物であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、近赤外線レーザ光の照射により、上記樹脂材料の溶着を誘発するという効果を得ることができる。ニグロシン系化合物としては、例えば、ニグロシンの硫酸、又は、リン酸による塩である水不溶性化合物等がある。
なお、上記光吸収性物質は、ニグロシン系化合物以外のものであってもよく、例えば、
カーボンブラック、黒色含金塗料、アジン系染料等が挙げられる。
【００２５】
また、上記帯電・凝集防止物質は、アルキルエーテルであることが好ましい（請求項３）。
光吸収性介在物を部材の片方または両方の溶着界面に均一に塗布するため、溶媒を用いて液状化して塗布し、乾燥後、近赤外線レーザ光を用いて溶着することが望ましい。この場合には、液状であるアルキルエーテルを用いるため、上記光吸収性介在物中における光吸収性物質の分散性向上や、溶融固着部位への均一分散をもたらす効果を得ることができる。なお、上記帯電・凝集防止物質は、アルキルエーテル以外のものであってもよく、例えば、一般的な界面活性剤、スチレン−アクリル系樹脂等が挙げられる。
【００２６】
また、上記光吸収性介在物は、上記光吸収性物質と、上記帯電・凝集防止物質とをイソプロピルアルコールにて希釈して液状としてあることが好ましい（請求項４）。
この場合には、液状であることの特性を生かして、均一な塗布を行うことができる。
【００２７】
また、第２の発明又は第３の発明において、上記樹脂部材は、２つとも光透過性を有する樹脂材料であることが好ましい（請求項６、８）。
近赤外線レーザ光は光透過性を有する樹脂材料を透過するため、従来は、近赤外線レーザ光を用いて光透過性を有する樹脂材料同士を溶着することは困難であった。
これに対し、本発明では、樹脂材料が２つとも光透過性であっても、上記樹脂材料の重ね合わせ部分に上記光吸収性介在物を介在させることにより、近赤外線レーザ光を照射すると、上記光吸収性介在物がレーザ光を吸収することにより発熱し、光透過性の樹脂材料同士の溶着を誘発するため、溶着構造体を得ることができる。
具体的な樹脂材料としては、例えば、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）、ポリカーボネート、ポリアミド等が挙げられる。
【００２８】
また、上記第４の発明の接着剤は、上述したごとく、ホットメルト型接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有している。
そのため、上記接着剤に近赤外線レーザ光を照射すると、上記第１の発明の光吸収性介在物中の光吸収性物質が発熱することにより、上記接着剤が溶融固化し、接着層を形成することにより、部材を接着することができる。
上記ホットメルト型接着成分としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、スチレン系共重合体等が挙げられる。
【００２９】
上記光吸収性介在物の含有量は、照射する近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３〜０．８Ｊ／ｍｍ2の範囲にある場合に、上記ホットメルト型接着剤成分の溶融に必要な発熱量を確保しうる量とすることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、近赤外線レーザ光の照射により上記ホットメルト型接着剤成分の適正な溶融固化を得ることができる。
また、上記近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３Ｊ／ｍｍ2未満の場合には、近赤外線レーザ光の発光源の出力制御性に由来した不安定な照射となる問題があり、一方、上記エネルギーが０．８Ｊ／ｍｍ2を超える場合には、部材への熱的影響、局所的な異常発熱によるホットメルトの変質という問題がある。
【００３０】
また、第５の発明の上記接着剤は、上述したごとく、熱硬化型エポキシ接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有している。
そのため、上記接着剤に近赤外線レーザ光を照射すると、上記第１の発明の光吸収性介在物中の光吸収性物質が発熱することにより、上記接着剤が加熱硬化し、接着層を形成することにより、上記部材を接着することができる。
また、上記熱硬化型エポキシ接着剤成分としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、可撓性エポキシ等が挙げられる。
【００３１】
上記光吸収性介在物の含有量は、照射する近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３〜０．８Ｊ／ｍｍ2の範囲にある場合に、上記熱硬化エポキシ接着剤成分の硬化に必要な発熱量を確保しうる量とすることが好ましい（請求項１２）。
この場合には、近赤外線レーザ光の照射により上記熱硬化型エポキシ接着剤成分の適正な加熱硬化を得ることができる。
また、上記近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３Ｊ／ｍｍ2未満の場合には、近赤外線レーザ光の発光源の出力制御性に由来した不安定な照射となる問題があり、一方、上記エネルギーが０．８Ｊ／ｍｍ2を超える場合には、部材への熱的影響、局所的な異常発熱によるエポキシの変質やボイド発生という問題がある。
【００３２】
第６の発明又は第７の発明において、上記部材は、２つとも光透過性を有する材料よりなることが好ましい（請求項１４、１６）。
上記材料が２つとも光透過性である場合には、上記材料の重ね合わせ部分に上記接着剤を介在させることにより、近赤外線レーザ光を照射した際に、上記光吸収性介在物中の光吸収性物質がレーザ光を吸収することにより発熱し、上記接着剤が溶融固化あるいは加熱硬化し接着層を形成するため、接着構造体を得ることができる。
なお、上記第４、第５の発明における上記部材は、樹脂材料同士に限らず、異種材料同士でも良い。上記部材としては、樹脂材料以外では、例えば、ガラス等が挙げられる。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
本発明の光吸収性介在物及びこれを用いた溶着方法並びに溶着構造体にかかる実施例について、図１、図２を用いて説明する。
本例の光吸収性介在物は、光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材２１、２２を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材２１の表面から近赤外線レーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる際に、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に介在させる光吸収性介在物である。
光吸収性介在物１は、近赤外線レーザ光を吸収して発熱する光吸収性物質と、該光吸収性物質が発熱した際に帯電及び凝集することを防止する帯電・凝集防止物質とを含有しており、上記光吸収性物質の含有量は質量比にて２０％以上である。
以下、これを詳説する。
【００３４】
光吸収性介在物１は、上記光吸収性物質として、ニグロシン系化合物の１種であるニグロシンの硫酸塩を含有していると共に、上記帯電・凝集防止物質として、アルキルエステル系化合物の１種であるポリエチレングリコールアルキルエーテルを含有している。これらの含有量は、光吸収性物質と、帯電・凝集防止物質との合計量を１００％（質量％、以下同様）として、光吸収性物質が５０％、残部の５０％が帯電・凝集防止物質等である。なお、光吸収性物質の配合比は、２０％〜６０％の範囲で変更することが可能である。
このような光吸収性物質と帯電・凝集防止物質とを混合して含有している光吸収性介在物１を実際に使用するに当たって、本例ではイソプロピルアルコールで希釈し、液体化したものを用いた。希釈の割合は、２０〜３０重量％とした。なお、希釈の割合は、適度に液体化する程度でよく、特に限定されるものではない。
【００３５】
次に、希釈した光吸収性介在物を用いて、上記２つの樹脂部材２１、２２の溶着を行った。
図１に示すように、光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材２１、２２を重ね合わせた状態で、上記２つの樹脂部材２１、２２の重ね合わせ部分に光吸収性介在物を介在させ、上記樹脂部材２１の表面から近赤外線レーザ光３を上記光吸収性介在物１に照射して重ね合わせ部分の溶着をおこなった。
【００３６】
上記樹脂部材２１としては、光透過率２７％のＰＰＳ樹脂（ポリプラ製１１６０Ａ）、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１ｍｍの光透過性試験片を用いた。また、上記樹脂部材２２としては、上記樹脂部材２１と同一の材料を用いた。
上記樹脂部材２１及び上記樹脂部材２２の接合すべき接合面に、上記光吸収性介在物１を刷毛又はディスペンサにより幅５ｍｍ、厚さ１０〜４０μｍ塗布し、自然乾燥した。その後、上記樹脂部材２１と上記樹脂部材２２とを、上記光吸収性介在物１が塗布された接合面が対面するように重ね合わせた。図１においては、両者の間の隙間を強調して示している（以下、図４〜６においても同様である）。
【００３７】
この状態において、上記樹脂部材２１の表面側からこれを透過するように、レーザヘッド３１から近赤外線レーザ光３を照射した。近赤外線レーザ光３は、波長９２０ｎｍ、レーザ出力７０ｍＷ、ビーム速度１０ｍｍ／ｓとした。近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物１が発熱し、その熱によって、上記樹脂部材２１と上記樹脂部材２２とが溶着接合した。
【００３８】
図２に示すごとく、得られた溶着構造体２０は、光吸収性介在物を介在させていた位置に溶着部２５が形成され、強固な接合状態が得られた。また、上記光吸収性介在物１には、上記帯電・凝集防止物質が含有されているので、光吸収性物質が凝集して偏った状態になることを防ぎ、健全な溶着部２５が形成されていた。
【００３９】
（実施例２）
本例は、本発明のホットメルト型の接着剤及びこれを用いた接着方法並びに接着構造体にかかる実施例について、図３を用いて説明する。
本例の接着剤１１は、ホットメルト型接着剤成分と、光吸収性介在物とを含有している。
以下、これを詳説する。
【００４０】
接着剤１１は、上記ホットメルト型接着剤成分として、スチレン系ホットメルト材料であるスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体を含有していると共に、上記光吸収性介在物として、上記実施例１と同一の光吸収性介在物１を含有している。
これらの配合比は、ホットメルト型接着剤成分と光吸収性介在物１との合計量を１００％とすると、上記ホットメルト型接着剤が９５％、残部の５％が光吸収性介在物１とした。なお、光吸収性介在物の含有量は１〜１０％の範囲で増減させることができる。
【００４１】
次に、上記接着剤１１を用いて、光透過性を有する樹脂材料よりなる回路保護用のラミネートフィルム５１と上記電子回路基板５２との接着を行った。
即ち、図３に示すように、上記ラミネートフィルム５１と電子回路基板５２との重ね合わせ部分に上記接着剤１１を介在させ、上記ラミネートフィルム５１の表面から近赤外線レーザ光３を上記接着剤１１に照射して重ね合わせ部分の接着を行った。
【００４２】
上記ラミネートフィルム５１としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、東レ製ルミラー）を用いた。
また、上記電子回路基板５２は、基材としてフレキシブルフィルムを用いた。
上記ラミネートフィルム５１と上記電子回路基板５２とを重ね合わせ、接合すべき接合部分５３内に、上記接着剤１１を差し込んだ。
【００４３】
この状態において、光透過性を有する樹脂材料よりなる上記ラミネートフィルム５１の表面側から、これを透過するように、レーザヘッド３１から近赤外線レーザ光３を照射した。該近赤外線レーザ光は、上記実施例１と同一のものを使用した。この場合の近赤外線レーザ光のエネルギーは０．３Ｊ／ｍｍ2である。
近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物が発熱し、その熱によって上記接着剤１１が溶融固化して接着層を形成し、ラミネートフィルム５１と電子回路基板５２とが接着した。
【００４４】
得られた接着構造体は、接着剤１１を介在させていた位置に接着層が形成され、強固な接合状態が得られた。また、上記接着剤１１中に含有される光吸収性介在物１には、帯電・凝集防止物質が含有されているので、光吸収性物質が偏った状態になることを防ぎ、健全な接着層が形成されていた。
【００４５】
（実施例３）
本例は、本発明の熱硬化型の接着剤及びこれを用いた接着方法並びに接着構造体にかかる実施例について、図４を用いて説明する。
本例の接着剤１２は、熱硬化型エポキシ接着剤成分と、光吸収性介在物とを含有している。
以下、これを詳説する。
【００４６】
接着剤１１は、熱硬化型エポキシ接着剤成分として、ビスフェノールAを含有していると共に、光吸収性介在物として上記実施例１と同一の光吸収性介在物１を含有している。
これらの配合比は、熱硬化型エポキシ接着剤成分と光吸収性介在物１との合計量を１００％とすると、上記熱硬化型エポキシ接着剤が９５％、残部の上記接着剤において、上記光吸収性介在物１の含有量は５％である。なお、光吸収性介在物１の含有量は０．５〜１０％の範囲で増減させることができる。
【００４７】
次に、上記接着剤１２を用いて、サイトガラス６１と金属容器６２との接着を行った。
即ち、図４に示すように、サイトガラス６１と金属容器６２とを、上記接着剤１２を介在させて重ね合わせた状態で、上記サイトガラス６１の表面から近赤外線レーザ光３を上記接着剤１２に照射して重ね合わせ部分の接着を行った。
【００４８】
上記サイトガラス６１としては、硼珪酸ガラス（パイレックス（登録商標）ガラス）を用いた。
また、上記金属容器６２は、４２アロイを用いた。該金属容器は円筒状、または矩形筒状金属容器の底面中央部を窓あけしてある。
金属容器６２のサイトガラス６１と接合すべき接合面に、ディスペンサを用いて上記接着剤１２を塗布し、サイトガラス６１を載置した。
【００４９】
この状態において、上記光透過性を有するサイトガラス６１の表面側から、これを透過するように、レーザヘッド３１から近赤外線レーザ光３を照射した。該近赤外線レーザ光は、上記実施例１と同一のものを使用した。この場合の近赤外線レーザ光のエネルギーは
０．６Ｊ／ｍｍ2である。
近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物１中の光吸収性物質が発熱し、その熱によって上記接着剤１２が加熱硬化して接着層を形成し、サイトガラス６１と金属容器６２とが接着した。
【００５０】
得られた接着構造体は、接着剤１２を介在させていた位置に接着層が形成され、強固な接合状態が得られた。また、上記接着剤１２中に含有される光吸収性介在物１には、帯電・凝集防止物質が含有されているので、光吸収性物質が偏った状態になることを防ぎ、健全な接着層が形成されていた。
【００５１】
（実施例４）
本例は、本発明の熱硬化型の接着剤及びこれを用いた接着方法並びに接着構造体にかかる実施例について、図５を用いて説明する。
本例の接着剤１２としては、上記実施例３と同一のものを用いる。
【００５２】
次に、上記接着剤１２を用いて、上記光透過樹脂７１と上記樹脂容器７２との接着を行った。
即ち、図５に示すように、上記光透過樹脂７１と上記樹脂容器７２とを、上記接着剤１２を介在させて重ね合わせた状態で、上記光透過樹脂７１の表面から近赤外線レーザ光３を上記接着剤１２に照射して重ね合わせ部分の接着を行った。
【００５３】
上記光透過樹脂７１としては、ＰＰＳを用いた。
また、上記樹脂容器７２は、ＰＰＳを用いた。
上記樹脂容器７２の上記光透過樹脂７１と接合すべき部分に、ディスペンサを用いて上記接着剤１２を塗布し、上記光透過樹脂７１を載置した。
【００５４】
この状態において、上記光透過樹脂７１の表面側から、これを透過するように、レーザヘッド３１から近赤外線レーザ光３を照射した。該近赤外線レーザ光は、上記実施例１と同一のものを使用した。この場合の近赤外線レーザ光のエネルギーは０．６Ｊ／ｍｍ2である。
近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物１中の光吸収性物質が発熱し、その熱によって上記接着剤１２が加熱硬化して接着層を形成し、上記光透過樹脂７１と上記樹脂容器７２とが接着した。
【００５５】
得られた接着構造体は、上記実施例３と同様に、接着剤１２を介在させていた位置に健全な接着層が形成され、強固な接合状態が得られた。
本例で得られる接着構造体は、例えば半導体部品などを収容する密封構造の樹脂容器として用いられる。熱硬化型の接着剤封じを行う場合には、接着剤の加熱硬化時に、内圧上昇によって接着層の穴あき等、封止不良を引き起こす場合がある。そのため、従来は、ふたに通気穴を設けることにより内圧上昇を回避し、接着剤の加熱硬化後に、局所過熱を行って通気穴を閉じる必要があった。本例では、レーザ光の使用により通気穴を設けることなく内圧上昇を回避できるため、工程の簡略化ができた。
【００５６】
（実施例５）
本例は、図６に示すように、上記実施例２と同様の接着剤１１を用いて、電解コンデンサ等のディスクリート電子部品８１を、車載用電子部品の回路基板８２に固定する例である。
はんだ付け部８３にはんだ付けを施して、上記ディスクリート電子部品８１と上記回路基板８２とを固定した状態で、上記ディスクリート電子部品８１と上記回路基板８２との隙間を埋めるように上記接着剤１１を介在させた。そして、赤外線レーザ光３を接着剤１１に照射して、上記ディスクリート電子部品８１と回路基板８２とを接着することにより固定した。
【００５７】
上記ディスクリート電子部品８１の外周部を構成する材料は、エポキシモールド樹脂
である。
また、上記回路基板８２を構成する材料は、ガラスエポキシである。
【００５８】
上記接着剤１１の表面側から、レーザヘッド３１から照射した近赤外線レーザ光３は、上記実施例１と同一のものを使用した。この場合の近赤外線レーザ光のエネルギーは０．５Ｊ／ｍｍ2である。
近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物１中の光吸収性物質が発熱し、その熱によって上記接着剤１１が加熱硬化して接着層を形成し、上記ディスクリート電子部品８１と回路基板８２とが接着し、固着固定できた。
【００５９】
得られた接着構造体は、上記実施例２と同様に、接着剤１１を介在させていた位置に健全な接着層が形成され、強固な接合状態が得られた。
本例では、重ね合わせ接合でなく、微小部位の固着固定を行う例であるが、これを高精度に行うことが可能であり、高品質の部品を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例１における溶着方法を示す説明図。
【図２】実施例１においる溶着構造体を示す説明図。
【図３】実施例２における接着方法を示す説明図。
【図４】実施例３における接着方法を示す説明図。
【図５】実施例４における接着方法を示す説明図。
【図６】実施例５における接着方法を示す説明図。
【符号の説明】
【００６１】
１ 光吸収性介在物
２１ 樹脂部材
２２ 樹脂部材
３ 近赤外線レーザ光
３１ レーザヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外線レーザ光による溶着あるいは接着に使用される、光吸収性介在物及び該光吸収性介在物を含有する接着剤、また、それらを用いた溶着・接着方法、該溶着・接着方法により作製される溶着・接着構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接合方法として、熱風炉等の熱源を用いて、接着剤を加熱硬化あるいは溶融固着させて接着する接着剤接合という技術が報告されている。この接着剤接合では、熱風炉等の熱源を用いるため、コストが高く、エネルギーの消費が大きくなる。
また、樹脂材料の接合に該接着剤接合を用いる場合には、対象物にそり変形や、内部歪が生じる等の問題がある。
【０００３】
そこで、接着剤接合の代替接合手段として、樹脂部品のレーザ溶着技術が挙げられる。この技術は、低コスト、省エネルギーの観点から、優れた接合方法であり、近年、車載部品等の高信頼性を要求される接合にも適用されている。
しかしながら、従来のレーザ溶着技術は、樹脂材料の光透過・吸収特性に依存するため、溶着する樹脂材料の一方は光透過性を有し、もう一方は光透過性を有していないことが必須である。また、上記レーザ溶着技術は、異種材料溶着時の相溶性等に依存するため、生じる溶着部の機械的強度不足や樹脂部品の寸法公差や、そり変形で生じる継手部の隙間により溶着ができない場合が生じる。このように、レーザ溶着技術を適用する場合には、接着可能な樹脂材料の組み合わせ等に多くの制約があるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５０６２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１８７７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、溶着で溶着部分の強度低下をもたらさない光吸収性介在物、接着で接着構造体のそり変形や内部歪の発生を抑制する接着剤、それらを用いた溶着・接着方法、及び溶着・接着構造体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる際に、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に介在させる光吸収性介在物であって、
該光吸収性介在物は、近赤外線レーザ光を吸収して発熱する光吸収性物質と、該光吸収性物質が発熱した際に帯電及び凝集することを防止する帯電・凝集防止物質とを含有しており、
上記光吸収性物質の含有量は質量比にて２０％以上であることを特徴とする光吸収性介在物にある（請求項１）。
【０００７】
上記光吸収性介在物は、まず、上記光吸収性物質を含有するため、近赤外線レーザ光を吸収すると発熱する。
そのため、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を、上記光吸収性介在物を介在して重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面から近赤外線レーザ光を照射すると、重ね合わせ部分で上記光吸収性介在物が近赤外線レーザ光を吸収し発熱源として機能し、上記樹脂部材の溶着を誘発することができる。
また、上記光吸収性介在物は、上記帯電・凝集防止物質を含有する。これにより、上記光吸収性介在物は、樹脂材料の溶融層に分散固溶するため、樹脂溶着終了後に溶着部の強度に悪影響を与えない。
【０００８】
また、上記光吸収性介在物は、上記光吸収性物質を質量比にて２０％以上含有する。
そのため、近赤外線レーザ光の吸収による発熱を効率よく得ることができる。なお、上記光吸収性介在物の含有量の上限は、レーザ溶着部への分散性の確保という理由により６０％以下とすることが好ましい。また、上記光吸収性介在物に含有させる帯電・凝集防止物質としては、上記光吸収性物質の含有量を確保できる範囲であれば特に問題はない。
【０００９】
第２の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる溶着方法において、
上記樹脂部材の重ね合わせ部分に、第１の発明の光吸収性介在物を介在させ、
光透過性を有する上記樹脂部材の表面から上記光吸収性介在物に近赤外線レーザ光の照射を行うことを特徴とする溶着方法にある（請求項５）。
【００１０】
上記接着方法は、第１の発明の光吸収性介在物を用いたうえで上記近赤外線レーザ光を上記光吸収性介在物に照射することにより、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を溶着することができる。
すなわち、上記溶着方法は、上記２つの樹脂部材を、上記光吸収性介在物を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面から近赤外線レーザ光の照射を行うと、上記重ね合わせ部分で、上記光吸収性介在物中の光吸収性物質が発熱を起こすため、上記樹脂部材を溶着することができる。
【００１１】
また、上記光吸収性介在物は、上記のごとく、帯電・凝集防止物質を含有しているため、溶着時に樹脂材料の溶融層に分散固溶し、樹脂溶着終了後に溶着部の強度に影響を与えない。そのため、溶着部の強度を保つことができる溶着構造体を形成することができる。
また、上記接着方法は、光透過性を有する上記部材の表面から近赤外線レーザ光を上記光吸収性介在物に照射する。そのため、省エネルギーや、コストの観点から優れている。
【００１２】
第３の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させてなる溶着部を有する溶着構造体において、
上記溶着部は、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に、第１の発明の光吸収性介在物を介在させ、光透過性を有する上記樹脂部材の表面から上記光吸収性介在物に近赤外線レーザ光の照射を行うことにより形成してあることを特徴とする溶着構造体にある（請求項７）。
【００１３】
上記溶着構造体は、少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を第１の発明の光吸収性介在物を介在させた状態で重ね合わせ、その後、光透過を有する上記樹脂部材の表面から近赤外線レーザ光の照射を行い、上記光吸収性介在物中の光吸収性物質を発熱源として重ね合わせ部分の溶着を誘起することで、上記樹脂材料を溶着して形成してある。
また、上記光吸収性介在物は、上記帯電・凝集防止物質を含有しているため、溶着時に樹脂材料の溶融層に分散固溶し、樹脂材料の溶着部の強度に影響を与えることがない。そのため、上記溶着構造体は、上記溶着部の強度を保つことができる。
【００１４】
第４の発明は、ホットメルト型接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有していることを特徴とする接着剤にある（請求項９）。
【００１５】
上記接着剤は、ホットメルト型接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有しているため、光を吸収すると、上記光吸収性介在物中の光吸収性物質が発熱し、その熱によってホットメルト型接着剤成分が溶融固化する。そのため、熱風炉などの熱源を用いなくても、近赤外線レーザ光の照射によって、上記接着剤の溶融固化を引き起こすことができる。
また、上記近赤外線レーザ光を用いて、局所的な加熱を行い、上記接着剤を溶融固化して接着層を形成することで、形成される接着構造体のそり変形や内部歪の発生を抑制し、２つの部材の接着を行うことができる。
【００１６】
また、上記接着剤に含まれる上記光吸収性介在物には、上記帯電・凝集防止物質が含まれている。そのため、樹脂であるホットメルト型接着剤成分中において、上記光吸収性介在物が分散固溶するため、上記接着層の強度に影響を与えることがない。そのため、接着終了後に接着層の強度を保つことができる。
【００１７】
第５の発明は、熱硬化型エポキシ接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有していることを特徴とする接着剤にある（請求項１１）。
【００１８】
上記接着剤は、熱硬化型エポキシ接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有しているため、光を吸収すると、上記光吸収性介在物中の上記光吸収性物質が近赤外線レーザ光を吸収して発熱し、その熱によって熱硬化型エポキシ接着剤成分が加熱硬化する。そのため、熱風炉などの熱源を用いなくても、近赤外線レーザ光の照射によって、上記接着剤の加熱硬化を引き起こすことができる。
また、上記近赤外線レーザ光を用いて、局所的な加熱を行い、上記接着剤を加熱硬化し、接着層を形成することで、上記２つの部材を、そり変形や内部歪の発生を抑制して接着することができる。
【００１９】
また、上記接着剤に含まれる上記光吸収性介在物には、上記帯電・凝集防止物質が含まれている。そのため、樹脂である熱硬化型エポキシ接着剤成分中において、上記光吸収性介在物が分散固溶するため、上記接着層の強度に影響を与えることがない。そのため、接着終了後に接着層の強度を保つことができる。
【００２０】
第６の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面からレーザ光を上記接着剤に照射して接着を接着方法において、
上記部材の重ね合わせ部分に、第４の発明又は第５の発明の接着剤を介在させ、
光透過性を有する上記部材の表面から上記接着剤に近赤外線レーザ光の照射を行うことを特徴とする接着方法にある（請求項１３）。
【００２１】
上記接着方法は、第４の発明又は第５の発明の接着剤を用いたうえで近赤外線レーザ光を照射することにより、少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を接着することができる。
すなわち、上記接着方法は、少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面から近赤外線レーザ光の照射を行う。そのため、熱風炉などの熱源を用いることなく、上記接着剤を溶融固化あるいは加熱硬化し、接着層を形成することができるため、そり変形や内部歪の発生が抑制された接着構造体を形成することができる。また、上記近赤外線レーザ光の照射を用いるため、省エネルギーや、コストの観点から優れている。
【００２２】
第７の発明は、少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面からレーザ光を上記接着剤に照射して接着させてなる接着部を有する接着構造体において、
上記接着部は、上記部材の重ね合わせ部分に、第４の発明又は第５の発明の接着剤を介在させ、光透過性を有する上記部材の表面から上記接着剤に近赤外線レーザ光の照射を行うことにより形成してあることを特徴とする接着構造体にある（請求項１５）。
【００２３】
上記接着構造体は、上記２つの部材を、第４の発明又は第５の発明の接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面から近赤外線レーザ光を照射することによって、上記接着剤が溶融固化あるいは加熱硬化して接着層を形成し、該接着層が上記２つの部材を接着することで形成される。
また、上記接着剤の溶融固化あるいは加熱硬化には、近赤外線レーザ光の照射が用いられ、局所的な加熱により接着層を形成できるため、上記接着構造体はそり変形や内部歪の発生がなく形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
第１の発明の光吸収性介在物中に含有される、上記光吸収性物質は、ニグロシン系化合物であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、近赤外線レーザ光の照射により、上記樹脂材料の溶着を誘発するという効果を得ることができる。ニグロシン系化合物としては、例えば、ニグロシンの硫酸、又は、リン酸による塩である水不溶性化合物等がある。
なお、上記光吸収性物質は、ニグロシン系化合物以外のものであってもよく、例えば、
カーボンブラック、黒色含金塗料、アジン系染料等が挙げられる。
【００２５】
また、上記帯電・凝集防止物質は、アルキルエーテルであることが好ましい（請求項３）。
光吸収性介在物を部材の片方または両方の溶着界面に均一に塗布するため、溶媒を用いて液状化して塗布し、乾燥後、近赤外線レーザ光を用いて溶着することが望ましい。この場合には、液状であるアルキルエーテルを用いるため、上記光吸収性介在物中における光吸収性物質の分散性向上や、溶融固着部位への均一分散をもたらす効果を得ることができる。なお、上記帯電・凝集防止物質は、アルキルエーテル以外のものであってもよく、例えば、一般的な界面活性剤、スチレン−アクリル系樹脂等が挙げられる。
【００２６】
また、上記光吸収性介在物は、上記光吸収性物質と、上記帯電・凝集防止物質とをイソプロピルアルコールにて希釈して液状としてあることが好ましい（請求項４）。
この場合には、液状であることの特性を生かして、均一な塗布を行うことができる。
【００２７】
また、第２の発明又は第３の発明において、上記樹脂部材は、２つとも光透過性を有する樹脂材料であることが好ましい（請求項６、８）。
近赤外線レーザ光は光透過性を有する樹脂材料を透過するため、従来は、近赤外線レーザ光を用いて光透過性を有する樹脂材料同士を溶着することは困難であった。
これに対し、本発明では、樹脂材料が２つとも光透過性であっても、上記樹脂材料の重ね合わせ部分に上記光吸収性介在物を介在させることにより、近赤外線レーザ光を照射すると、上記光吸収性介在物がレーザ光を吸収することにより発熱し、光透過性の樹脂材料同士の溶着を誘発するため、溶着構造体を得ることができる。
具体的な樹脂材料としては、例えば、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）、ポリカーボネート、ポリアミド等が挙げられる。
【００２８】
また、上記第４の発明の接着剤は、上述したごとく、ホットメルト型接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有している。
そのため、上記接着剤に近赤外線レーザ光を照射すると、上記第１の発明の光吸収性介在物中の光吸収性物質が発熱することにより、上記接着剤が溶融固化し、接着層を形成することにより、部材を接着することができる。
上記ホットメルト型接着成分としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、スチレン系共重合体等が挙げられる。
【００２９】
上記光吸収性介在物の含有量は、照射する近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３〜０．８Ｊ／ｍｍ2の範囲にある場合に、上記ホットメルト型接着剤成分の溶融に必要な発熱量を確保しうる量とすることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、近赤外線レーザ光の照射により上記ホットメルト型接着剤成分の適正な溶融固化を得ることができる。
また、上記近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３Ｊ／ｍｍ2未満の場合には、近赤外線レーザ光の発光源の出力制御性に由来した不安定な照射となる問題があり、一方、上記エネルギーが０．８Ｊ／ｍｍ2を超える場合には、部材への熱的影響、局所的な異常発熱によるホットメルトの変質という問題がある。
【００３０】
また、第５の発明の上記接着剤は、上述したごとく、熱硬化型エポキシ接着剤成分と、第１の発明の光吸収性介在物とを含有している。
そのため、上記接着剤に近赤外線レーザ光を照射すると、上記第１の発明の光吸収性介在物中の光吸収性物質が発熱することにより、上記接着剤が加熱硬化し、接着層を形成することにより、上記部材を接着することができる。
また、上記熱硬化型エポキシ接着剤成分としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、可撓性エポキシ等が挙げられる。
【００３１】
上記光吸収性介在物の含有量は、照射する近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３〜０．８Ｊ／ｍｍ2の範囲にある場合に、上記熱硬化エポキシ接着剤成分の硬化に必要な発熱量を確保しうる量とすることが好ましい（請求項１２）。
この場合には、近赤外線レーザ光の照射により上記熱硬化型エポキシ接着剤成分の適正な加熱硬化を得ることができる。
また、上記近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３Ｊ／ｍｍ2未満の場合には、近赤外線レーザ光の発光源の出力制御性に由来した不安定な照射となる問題があり、一方、上記エネルギーが０．８Ｊ／ｍｍ2を超える場合には、部材への熱的影響、局所的な異常発熱によるエポキシの変質やボイド発生という問題がある。
【００３２】
第６の発明又は第７の発明において、上記部材は、２つとも光透過性を有する材料よりなることが好ましい（請求項１４、１６）。
上記材料が２つとも光透過性である場合には、上記材料の重ね合わせ部分に上記接着剤を介在させることにより、近赤外線レーザ光を照射した際に、上記光吸収性介在物中の光吸収性物質がレーザ光を吸収することにより発熱し、上記接着剤が溶融固化あるいは加熱硬化し接着層を形成するため、接着構造体を得ることができる。
なお、上記第４、第５の発明における上記部材は、樹脂材料同士に限らず、異種材料同士でも良い。上記部材としては、樹脂材料以外では、例えば、ガラス等が挙げられる。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
本発明の光吸収性介在物及びこれを用いた溶着方法並びに溶着構造体にかかる実施例について、図１、図２を用いて説明する。
本例の光吸収性介在物は、光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材２１、２２を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材２１の表面から近赤外線レーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる際に、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に介在させる光吸収性介在物である。
光吸収性介在物１は、近赤外線レーザ光を吸収して発熱する光吸収性物質と、該光吸収性物質が発熱した際に帯電及び凝集することを防止する帯電・凝集防止物質とを含有しており、上記光吸収性物質の含有量は質量比にて２０％以上である。
以下、これを詳説する。
【００３４】
光吸収性介在物１は、上記光吸収性物質として、ニグロシン系化合物の１種であるニグロシンの硫酸塩を含有していると共に、上記帯電・凝集防止物質として、アルキルエステル系化合物の１種であるポリエチレングリコールアルキルエーテルを含有している。これらの含有量は、光吸収性物質と、帯電・凝集防止物質との合計量を１００％（質量％、以下同様）として、光吸収性物質が５０％、残部の５０％が帯電・凝集防止物質等である。なお、光吸収性物質の配合比は、２０％〜６０％の範囲で変更することが可能である。
このような光吸収性物質と帯電・凝集防止物質とを混合して含有している光吸収性介在物１を実際に使用するに当たって、本例ではイソプロピルアルコールで希釈し、液体化したものを用いた。希釈の割合は、２０〜３０重量％とした。なお、希釈の割合は、適度に液体化する程度でよく、特に限定されるものではない。
【００３５】
次に、希釈した光吸収性介在物を用いて、上記２つの樹脂部材２１、２２の溶着を行った。
図１に示すように、光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材２１、２２を重ね合わせた状態で、上記２つの樹脂部材２１、２２の重ね合わせ部分に光吸収性介在物を介在させ、上記樹脂部材２１の表面から近赤外線レーザ光３を上記光吸収性介在物１に照射して重ね合わせ部分の溶着をおこなった。
【００３６】
上記樹脂部材２１としては、光透過率２７％のＰＰＳ樹脂（ポリプラ製１１６０Ａ）、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１ｍｍの光透過性試験片を用いた。また、上記樹脂部材２２としては、上記樹脂部材２１と同一の材料を用いた。
上記樹脂部材２１及び上記樹脂部材２２の接合すべき接合面に、上記光吸収性介在物１を刷毛又はディスペンサにより幅５ｍｍ、厚さ１０〜４０μｍ塗布し、自然乾燥した。その後、上記樹脂部材２１と上記樹脂部材２２とを、上記光吸収性介在物１が塗布された接合面が対面するように重ね合わせた。図１においては、両者の間の隙間を強調して示している（以下、図４〜６においても同様である）。
【００３７】
この状態において、上記樹脂部材２１の表面側からこれを透過するように、レーザヘッド３１から近赤外線レーザ光３を照射した。近赤外線レーザ光３は、波長９２０ｎｍ、レーザ出力７０ｍＷ、ビーム速度１０ｍｍ／ｓとした。近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物１が発熱し、その熱によって、上記樹脂部材２１と上記樹脂部材２２とが溶着接合した。
【００３８】
図２に示すごとく、得られた溶着構造体２０は、光吸収性介在物を介在させていた位置に溶着部２５が形成され、強固な接合状態が得られた。また、上記光吸収性介在物１には、上記帯電・凝集防止物質が含有されているので、光吸収性物質が凝集して偏った状態になることを防ぎ、健全な溶着部２５が形成されていた。
【００３９】
（実施例２）
本例は、本発明のホットメルト型の接着剤及びこれを用いた接着方法並びに接着構造体にかかる実施例について、図３を用いて説明する。
本例の接着剤１１は、ホットメルト型接着剤成分と、光吸収性介在物とを含有している。
以下、これを詳説する。
【００４０】
接着剤１１は、上記ホットメルト型接着剤成分として、スチレン系ホットメルト材料であるスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体を含有していると共に、上記光吸収性介在物として、上記実施例１と同一の光吸収性介在物１を含有している。
これらの配合比は、ホットメルト型接着剤成分と光吸収性介在物１との合計量を１００％とすると、上記ホットメルト型接着剤が９５％、残部の５％が光吸収性介在物１とした。なお、光吸収性介在物の含有量は１〜１０％の範囲で増減させることができる。
【００４１】
次に、上記接着剤１１を用いて、光透過性を有する樹脂材料よりなる回路保護用のラミネートフィルム５１と上記電子回路基板５２との接着を行った。
即ち、図３に示すように、上記ラミネートフィルム５１と電子回路基板５２との重ね合わせ部分に上記接着剤１１を介在させ、上記ラミネートフィルム５１の表面から近赤外線レーザ光３を上記接着剤１１に照射して重ね合わせ部分の接着を行った。
【００４２】
上記ラミネートフィルム５１としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、東レ製ルミラー）を用いた。
また、上記電子回路基板５２は、基材としてフレキシブルフィルムを用いた。
上記ラミネートフィルム５１と上記電子回路基板５２とを重ね合わせ、接合すべき接合部分５３内に、上記接着剤１１を差し込んだ。
【００４３】
この状態において、光透過性を有する樹脂材料よりなる上記ラミネートフィルム５１の表面側から、これを透過するように、レーザヘッド３１から近赤外線レーザ光３を照射した。該近赤外線レーザ光は、上記実施例１と同一のものを使用した。この場合の近赤外線レーザ光のエネルギーは０．３Ｊ／ｍｍ2である。
近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物が発熱し、その熱によって上記接着剤１１が溶融固化して接着層を形成し、ラミネートフィルム５１と電子回路基板５２とが接着した。
【００４４】
得られた接着構造体は、接着剤１１を介在させていた位置に接着層が形成され、強固な接合状態が得られた。また、上記接着剤１１中に含有される光吸収性介在物１には、帯電・凝集防止物質が含有されているので、光吸収性物質が偏った状態になることを防ぎ、健全な接着層が形成されていた。
【００４５】
（実施例３）
本例は、本発明の熱硬化型の接着剤及びこれを用いた接着方法並びに接着構造体にかかる実施例について、図４を用いて説明する。
本例の接着剤１２は、熱硬化型エポキシ接着剤成分と、光吸収性介在物とを含有している。
以下、これを詳説する。
【００４６】
接着剤１１は、熱硬化型エポキシ接着剤成分として、ビスフェノールAを含有していると共に、光吸収性介在物として上記実施例１と同一の光吸収性介在物１を含有している。
これらの配合比は、熱硬化型エポキシ接着剤成分と光吸収性介在物１との合計量を１００％とすると、上記熱硬化型エポキシ接着剤が９５％、残部の上記接着剤において、上記光吸収性介在物１の含有量は５％である。なお、光吸収性介在物１の含有量は０．５〜１０％の範囲で増減させることができる。
【００４７】
次に、上記接着剤１２を用いて、サイトガラス６１と金属容器６２との接着を行った。
即ち、図４に示すように、サイトガラス６１と金属容器６２とを、上記接着剤１２を介在させて重ね合わせた状態で、上記サイトガラス６１の表面から近赤外線レーザ光３を上記接着剤１２に照射して重ね合わせ部分の接着を行った。
【００４８】
上記サイトガラス６１としては、硼珪酸ガラス（パイレックス（登録商標）ガラス）を用いた。
また、上記金属容器６２は、４２アロイを用いた。該金属容器は円筒状、または矩形筒状金属容器の底面中央部を窓あけしてある。
金属容器６２のサイトガラス６１と接合すべき接合面に、ディスペンサを用いて上記接着剤１２を塗布し、サイトガラス６１を載置した。
【００４９】
この状態において、上記光透過性を有するサイトガラス６１の表面側から、これを透過するように、レーザヘッド３１から近赤外線レーザ光３を照射した。該近赤外線レーザ光は、上記実施例１と同一のものを使用した。この場合の近赤外線レーザ光のエネルギーは
０．６Ｊ／ｍｍ2である。
近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物１中の光吸収性物質が発熱し、その熱によって上記接着剤１２が加熱硬化して接着層を形成し、サイトガラス６１と金属容器６２とが接着した。
【００５０】
得られた接着構造体は、接着剤１２を介在させていた位置に接着層が形成され、強固な接合状態が得られた。また、上記接着剤１２中に含有される光吸収性介在物１には、帯電・凝集防止物質が含有されているので、光吸収性物質が偏った状態になることを防ぎ、健全な接着層が形成されていた。
【００５１】
（実施例４）
本例は、本発明の熱硬化型の接着剤及びこれを用いた接着方法並びに接着構造体にかかる実施例について、図５を用いて説明する。
本例の接着剤１２としては、上記実施例３と同一のものを用いる。
【００５２】
次に、上記接着剤１２を用いて、上記光透過樹脂７１と上記樹脂容器７２との接着を行った。
即ち、図５に示すように、上記光透過樹脂７１と上記樹脂容器７２とを、上記接着剤１２を介在させて重ね合わせた状態で、上記光透過樹脂７１の表面から近赤外線レーザ光３を上記接着剤１２に照射して重ね合わせ部分の接着を行った。
【００５３】
上記光透過樹脂７１としては、ＰＰＳを用いた。
また、上記樹脂容器７２は、ＰＰＳを用いた。
上記樹脂容器７２の上記光透過樹脂７１と接合すべき部分に、ディスペンサを用いて上記接着剤１２を塗布し、上記光透過樹脂７１を載置した。
【００５４】
この状態において、上記光透過樹脂７１の表面側から、これを透過するように、レーザヘッド３１から近赤外線レーザ光３を照射した。該近赤外線レーザ光は、上記実施例１と同一のものを使用した。この場合の近赤外線レーザ光のエネルギーは０．６Ｊ／ｍｍ2である。
近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物１中の光吸収性物質が発熱し、その熱によって上記接着剤１２が加熱硬化して接着層を形成し、上記光透過樹脂７１と上記樹脂容器７２とが接着した。
【００５５】
得られた接着構造体は、上記実施例３と同様に、接着剤１２を介在させていた位置に健全な接着層が形成され、強固な接合状態が得られた。
本例で得られる接着構造体は、例えば半導体部品などを収容する密封構造の樹脂容器として用いられる。熱硬化型の接着剤封じを行う場合には、接着剤の加熱硬化時に、内圧上昇によって接着層の穴あき等、封止不良を引き起こす場合がある。そのため、従来は、ふたに通気穴を設けることにより内圧上昇を回避し、接着剤の加熱硬化後に、局所過熱を行って通気穴を閉じる必要があった。本例では、レーザ光の使用により通気穴を設けることなく内圧上昇を回避できるため、工程の簡略化ができた。
【００５６】
（実施例５）
本例は、図６に示すように、上記実施例２と同様の接着剤１１を用いて、電解コンデンサ等のディスクリート電子部品８１を、車載用電子部品の回路基板８２に固定する例である。
はんだ付け部８３にはんだ付けを施して、上記ディスクリート電子部品８１と上記回路基板８２とを固定した状態で、上記ディスクリート電子部品８１と上記回路基板８２との隙間を埋めるように上記接着剤１１を介在させた。そして、赤外線レーザ光３を接着剤１１に照射して、上記ディスクリート電子部品８１と回路基板８２とを接着することにより固定した。
【００５７】
上記ディスクリート電子部品８１の外周部を構成する材料は、エポキシモールド樹脂
である。
また、上記回路基板８２を構成する材料は、ガラスエポキシである。
【００５８】
上記接着剤１１の表面側から、レーザヘッド３１から照射した近赤外線レーザ光３は、上記実施例１と同一のものを使用した。この場合の近赤外線レーザ光のエネルギーは０．５Ｊ／ｍｍ2である。
近赤外線レーザ光３の照射により、上記光吸収性介在物１中の光吸収性物質が発熱し、その熱によって上記接着剤１１が加熱硬化して接着層を形成し、上記ディスクリート電子部品８１と回路基板８２とが接着し、固着固定できた。
【００５９】
得られた接着構造体は、上記実施例２と同様に、接着剤１１を介在させていた位置に健全な接着層が形成され、強固な接合状態が得られた。
本例では、重ね合わせ接合でなく、微小部位の固着固定を行う例であるが、これを高精度に行うことが可能であり、高品質の部品を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例１における溶着方法を示す説明図。
【図２】実施例１においる溶着構造体を示す説明図。
【図３】実施例２における接着方法を示す説明図。
【図４】実施例３における接着方法を示す説明図。
【図５】実施例４における接着方法を示す説明図。
【図６】実施例５における接着方法を示す説明図。
【符号の説明】
【００６１】
１ 光吸収性介在物
２１ 樹脂部材
２２ 樹脂部材
３ 近赤外線レーザ光
３１ レーザヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる際に、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に介在させる光吸収性介在物であって、
該光吸収性介在物は、近赤外線レーザ光を吸収して発熱する光吸収性物質と、該光吸収性物質が発熱した際に帯電及び凝集することを防止する帯電・凝集防止物質とを含有しており、
上記光吸収性物質の含有量は質量比にて２０％以上であることを特徴とする光吸収性介在物。
【請求項２】
請求項１において、上記光吸収性物質は、ニグロシン系化合物であることを特徴とする光吸収性介在物。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記帯電・凝集防止物質は、アルキルエーテルであることを特徴とする光吸収性介在物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記光吸収性介在物は、上記光吸収性物質と、上記帯電・凝集防止物質とをイソプロピルアルコールにて希釈して液状としてあることを特徴とする光吸収性介在物。
【請求項５】
少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる溶着方法において、
上記樹脂部材の重ね合わせ部分に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光吸収性介在物を介在させ、
光透過性を有する上記樹脂部材の表面から上記光吸収性介在物に近赤外線レーザ光の照射を行うことを特徴とする溶着方法。
【請求項６】
請求項５において、上記樹脂部材は、２つとも光透過性を有する樹脂材料よりなることを特徴とする溶着方法。
【請求項７】
少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させてなる溶着部を有する溶着構造体において、
上記溶着部は、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光吸収性介在物を介在させ、光透過性を有する上記樹脂部材の表面から上記光吸収性介在物に近赤外線レーザ光の照射を行うことにより形成してあることを特徴とする溶着構造体。
【請求項８】
請求項７において、上記樹脂部材は、２つとも光透過性を有する樹脂材料よりなることを特徴とする溶着構造体。
【請求項９】
ホットメルト型接着剤成分と、請求項１〜４に記載の光吸収性介在物とを含有していることを特徴とする接着剤。
【請求項１０】
請求項９において、上記光吸収性介在物の含有量は、照射する近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３〜０．８Ｊ／ｍｍ2の範囲にある場合に、上記ホットメルト型接着剤成分の溶融に必要な発熱量を確保しうる量とすることを特徴とする接着剤。
【請求項１１】
熱硬化型エポキシ接着剤成分と、請求項１〜４に記載の光吸収性介在物とを含有していることを特徴とする接着剤。
【請求項１２】
請求項１１において、上記光吸収性介在物の含有量は、照射する近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３〜０．８Ｊ／ｍｍ2の範囲にある場合に、上記熱硬化型エポキシ接着剤成分の硬化に必要な発熱量を確保しうる量とすることを特徴とする接着剤。
【請求項１３】
少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面からレーザ光を上記接着剤に照射して接着を行う接着方法において、
上記部材の重ね合わせ部分に、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の接着剤を介在させ、
光透過性を有する上記部材の表面から上記接着剤に近赤外線レーザ光の照射を行うことを特徴とする接着方法。
【請求項１４】
請求項１３において、上記部材は、２つとも光透過性を有する材料よりなることを特徴とする接着方法。
【請求項１５】
少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面からレーザ光を上記接着剤に照射して接着させてなる接着部を有する接着構造体において、
上記接着部は、上記部材の重ね合わせ部分に、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の接着剤を介在させ、光透過性を有する上記部材の表面から上記接着剤に近赤外線レーザ光の照射を行うことにより形成してあることを特徴とする接着構造体。
【請求項１６】
請求項１５において、上記部材は、２つとも光透過性を有する樹脂材料よりなることを特徴とする接着構造体。
【請求項１】
少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる際に、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に介在させる光吸収性介在物であって、
該光吸収性介在物は、近赤外線レーザ光を吸収して発熱する光吸収性物質と、該光吸収性物質が発熱した際に帯電及び凝集することを防止する帯電・凝集防止物質とを含有しており、
上記光吸収性物質の含有量は質量比にて２０％以上であることを特徴とする光吸収性介在物。
【請求項２】
請求項１において、上記光吸収性物質は、ニグロシン系化合物であることを特徴とする光吸収性介在物。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記帯電・凝集防止物質は、アルキルエーテルであることを特徴とする光吸収性介在物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記光吸収性介在物は、上記光吸収性物質と、上記帯電・凝集防止物質とをイソプロピルアルコールにて希釈して液状としてあることを特徴とする光吸収性介在物。
【請求項５】
少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させる溶着方法において、
上記樹脂部材の重ね合わせ部分に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光吸収性介在物を介在させ、
光透過性を有する上記樹脂部材の表面から上記光吸収性介在物に近赤外線レーザ光の照射を行うことを特徴とする溶着方法。
【請求項６】
請求項５において、上記樹脂部材は、２つとも光透過性を有する樹脂材料よりなることを特徴とする溶着方法。
【請求項７】
少なくとも一方が光透過性を有する樹脂材料よりなる２つの樹脂部材を重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記樹脂部材の表面からレーザ光を照射して重ね合わせ部分を溶着させてなる溶着部を有する溶着構造体において、
上記溶着部は、上記樹脂部材の重ね合わせ部分に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光吸収性介在物を介在させ、光透過性を有する上記樹脂部材の表面から上記光吸収性介在物に近赤外線レーザ光の照射を行うことにより形成してあることを特徴とする溶着構造体。
【請求項８】
請求項７において、上記樹脂部材は、２つとも光透過性を有する樹脂材料よりなることを特徴とする溶着構造体。
【請求項９】
ホットメルト型接着剤成分と、請求項１〜４に記載の光吸収性介在物とを含有していることを特徴とする接着剤。
【請求項１０】
請求項９において、上記光吸収性介在物の含有量は、照射する近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３〜０．８Ｊ／ｍｍ2の範囲にある場合に、上記ホットメルト型接着剤成分の溶融に必要な発熱量を確保しうる量とすることを特徴とする接着剤。
【請求項１１】
熱硬化型エポキシ接着剤成分と、請求項１〜４に記載の光吸収性介在物とを含有していることを特徴とする接着剤。
【請求項１２】
請求項１１において、上記光吸収性介在物の含有量は、照射する近赤外線レーザ光のエネルギーが０．３〜０．８Ｊ／ｍｍ2の範囲にある場合に、上記熱硬化型エポキシ接着剤成分の硬化に必要な発熱量を確保しうる量とすることを特徴とする接着剤。
【請求項１３】
少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面からレーザ光を上記接着剤に照射して接着を行う接着方法において、
上記部材の重ね合わせ部分に、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の接着剤を介在させ、
光透過性を有する上記部材の表面から上記接着剤に近赤外線レーザ光の照射を行うことを特徴とする接着方法。
【請求項１４】
請求項１３において、上記部材は、２つとも光透過性を有する材料よりなることを特徴とする接着方法。
【請求項１５】
少なくとも一方が光透過性を有する材料よりなる２つの部材を、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で、光透過性を有する上記部材の表面からレーザ光を上記接着剤に照射して接着させてなる接着部を有する接着構造体において、
上記接着部は、上記部材の重ね合わせ部分に、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の接着剤を介在させ、光透過性を有する上記部材の表面から上記接着剤に近赤外線レーザ光の照射を行うことにより形成してあることを特徴とする接着構造体。
【請求項１６】
請求項１５において、上記部材は、２つとも光透過性を有する樹脂材料よりなることを特徴とする接着構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２３１０８８（Ｐ２００７−２３１０８８Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２５８９（Ｐ２００６−５２５８９）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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