電子部品、電子部品の製造方法および電子体温計
【課題】非金属部品を覆うように金属部品が接合されている電子部品において、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる電子部品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】非金属部品１１と、非金属部品１１の表面上に設けられた被覆領域１１ｂを覆う金属部品１４とを備えている電子部品１０であって、被覆領域１１ｂと、金属部品１４とが、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤が硬化してなる接着剤層１２を介して接着している電子部品１０を提供する。
【解決手段】非金属部品１１と、非金属部品１１の表面上に設けられた被覆領域１１ｂを覆う金属部品１４とを備えている電子部品１０であって、被覆領域１１ｂと、金属部品１４とが、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤が硬化してなる接着剤層１２を介して接着している電子部品１０を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品、電子部品の製造方法、および電子体温計に関するものであり、詳細には、金属部品と非金属部品とが接合されてなる電子部品、当該電子部品の製造方法および当該電子部品を備える電子体温計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器または電子機器の高機能化に伴い、使用される電子部品の構造が精巧になり、電子部品の組立において、高度な組立技術が要求されるようになっている。
【０００３】
従来、電子部品の組立には、例えばネジ止めなどの機械的な接合方法、または接着剤などによる接合方法が用いられている。ただし、ネジ止めは、簡単に接合できる方法であるが、接合部から水が浸入しやすいため、防水性などが必要な（例えば、電子体温計が備える）電子部品の製造には適用できない。
【０００４】
接着剤としては、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、常温湿気硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤など、多種類の接着剤がある（特許文献１〜６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９８１８０号公報（２００６年４月１３日公開）
【特許文献２】特開平３−１１８４３２号公報（１９９１年５月２１日公開）
【特許文献３】特公昭６０−２３７９４号公報（１９８５年６月１０日公開）
【特許文献４】特公昭５８−０１８９６０号公報（１９８３年４月１５日公開）
【特許文献５】特開２００７−２６４７６号公報（２００７年２月１日公開）
【特許文献６】特開平６−２２５４９５号公報（１９９４年８月１２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非金属部品を覆うように金属部品が接合されている電子部品において、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる技術はこれまで存在しない。そのため、例えば、ステンレスキャップ（金属部品）と、樹脂製の本体ケース（非金属部品）とを接合することによって中空部を形成し、当該中空部にセンサなどの機構部品を配置する電子体温計等を好適に製造することができない。
【０００７】
すなわち、紫外線硬化型接着剤では、非金属部品を覆うように金属部品が接合されている場合に、非金属部品と金属部品とを接合することは困難である。
【０００８】
また、特許文献１に記載のような熱硬化型接着剤では、硬化のために高温条件が必要であるため、非金属部品をいためる可能性がある。
【０００９】
また、常温湿気硬化型接着剤は、空気中で短時間放置するだけで硬化するため、可使時間が非常に短く、作業性に劣る。
【００１０】
また、特許文献２に記載のような、常温硬化型接着剤でステンレスキャップの空洞部を充填する方法では、硬化時間が非常にかかる。
【００１１】
また、特許文献３〜６には、紫外線硬化性と、嫌気硬化性とを併せ持つ接着剤を用いて、金属部品同士を接着することが記載されているが、嫌気硬化型接着剤は、非金属部品上では硬化反応を起こさないことが知られている。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、非金属部品を覆うように金属部品が接合されている電子部品において、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる電子部品およびその製造方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電子部品は、非金属部品と、当該非金属部品の表面上に設けられた被覆領域を覆う金属部品とを備えている電子部品であって、上記被覆領域と、上記金属部品とが、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤が硬化してなる接着剤層を介して接着していることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、非金属部品と金属部品とは、紫外線嫌気硬化型接着剤を用いて接着されている。金属部品と非金属部品との隙間から照射した紫外線で発生するラジカルにより、紫外線が照射される入り口付近の接着剤を硬化させ、ラジカル重合反応の連鎖重合性によって光の直接当たらない部分（非金属部品と接する部分）の接着剤を硬化させる。また、紫外線が照射される入り口付近で発生したラジカルをトリガーとして、紫外線嫌気硬化型接着剤の金属部品付近における金属表面と有機過酸化物の反応を促進させ、金属表面と有機過酸化物の反応によって発生するラジカルにより紫外線嫌気硬化型接着剤の金属部品と接する部分を硬化させる。これにより、高温条件を必要とせず、短時間に、非金属部品と金属部品とを接着させることができる。また、後述するように、紫外線嫌気硬化型接着剤は、可使時間が長く、作業性が良好である。
【００１５】
このように、上記構成によれば、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる電子部品を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る電子部品では、上記接着剤層の厚さは、０μｍを超え、４００μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る電子部品は、上記接着剤層の厚さが上記範囲内である場合、効率的に組立を行うことができる。
【００１８】
本発明に係る電子部品では、上記非金属部品の表面において当該被覆領域と隣接する隣接領域との間に、当該隣接領域が上記被覆領域よりも隆起するように段が設けられていてもよく、上記非金属部品と、上記金属部品とが面一であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る電子部品では、非金属部品の表面に上記のような段が設けられ、非金属部品と、金属部品との間の空隙が、Ｌ字型の断面を有する場合であっても、上述したように、嫌気硬化により、金属部品側の接着剤が硬化し、非金属部品と金属部品の隙間から照射された紫外線の反射光による紫外線硬化により、非金属部品側の接着剤が硬化するため、首尾よく、非金属部品と金属部品とを接着することができる。そして、上記の構成によれば、非金属部品と、金属部品とが面一となる電子部品を好適に提供することができる。
【００２０】
本発明に係る電子部品では、上記金属部品は、鉄、銅、または、鉄および銅の少なくとも一方を含む合金から形成されたものであることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、短い硬化時間で上記紫外線嫌気硬化型接着剤を硬化させることができるため、非金属部品と金属部品とをより短時間で接着することができる。
【００２２】
本発明に係る電子部品では、上記非金属部品は、樹脂、セラミック、ガラス、およびゴムからなる群より選ばれる一つ以上の材料から形成されたものであることが好ましい。
【００２３】
樹脂、セラミック、ガラス、およびゴムからなる群より選ばれる一つ以上の材料は、本発明に係る電子部品の非金属部品の材料として好適に用いることができる。
【００２４】
本発明に係る電子部品は、上記金属部品および上記非金属部品によって囲まれた中空部と、上記中空部内に配置されたセンサと、をさらに備えていてもよい。上記センサは、温度を感知するセンサであってもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、例えば、電子体温計が備える電子部品として好適に用いることができる電子部品を提供することができる。
【００２６】
また、本発明に係る電子部品を備えた電子体温計をはじめとする電気機器および電子機器もまた、本発明の範疇に含まれる。
【００２７】
本発明に係る電子部品の製造方法は、非金属部品と、当該非金属部品の表面上に設けられた被覆領域を覆う金属部品とを備えている電子部品の製造方法であって、上記被覆領域と、上記金属部品との間に、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤からなる接着剤層を形成する接着剤層形成工程、および上記非金属部品と上記金属部品との隙間に、紫外線を照射する紫外線照射工程を包含していることを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、非金属部品と金属部品とを紫外線嫌気硬化型接着剤を用いて接着する。紫外線嫌気硬化型接着剤の金属部品と接する部分は、有機過酸化物と金属部品との間の反応から発生するラジカルを利用して硬化させ、紫外線嫌気硬化型接着剤の非金属部品と接する部分は、金属部品と非金属部品との隙間から照射した紫外線によって発生するラジカルにより連鎖的に硬化させる。これにより、高温条件を必要とせず、短時間に、非金属部品と金属部品とを接着させることができる。また、後述するように、紫外線嫌気硬化型接着剤は、可使時間が長く、作業性が良好である。
【００２９】
このように、上記構成によれば、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に電子部品を製造することができる。
【００３０】
本発明に係る電子部品の製造方法では、上記接着剤層の厚さは、０μｍを超え、４００μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、上記接着剤層の硬化を好適に実施することができる。
【００３２】
本発明に係る電子部品の製造方法では、上記被覆領域と、上記非金属部品の表面において当該被覆領域と隣接する隣接領域との間に、当該隣接領域が上記被覆領域よりも隆起するように段が設けられており、上記紫外線照射工程では、当該段と上記金属部品と隙間に紫外線を照射することが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、非金属部品の表面に上記のような段が設けられ、非金属部品と、金属部品との間の空隙が、Ｌ字型の断面を有する場合であっても、上述したように、嫌気硬化により、金属部品側の接着剤が硬化し、当該段と金属部品の隙間から照射された紫外線によって発生するラジカルの連鎖的な硬化反応を利用して、非金属部品側の接着剤が硬化するため、首尾よく、非金属部品と金属部品とを接着することができる。
【００３４】
本発明に係る電子部品の製造方法では、上記金属部品は、鉄、銅、または、鉄および銅の少なくとも一方を含む合金から形成されたものであることが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、上記接着剤層の硬化時間をより短くすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、非金属部品を覆うように金属部品が接合されている電子部品において、当該接合を、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる電子部品およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子部品の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子部品の製造過程を示す図である。
【図３】接着性評価に用いる接着性評価用サンプルの製作過程を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態において用いる接着剤の可使時間を示すグラフである。
【図５】実機を用いた接着強度評価実験の様子を示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係る電子体温計の接着部の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子部品１０の概略構成を示す図である。
【００３９】
図１に示すように、電子部品１０は、非金属部品１１および非金属部品１１の一部を覆う金属部品１４を備えている。非金属部品１１の表面には段１１ａが形成されており、金属部品１４によって覆われる下段領域（被覆領域）１１ｂと上段領域（隣接領域）１１ｃとに分かれている。この下段領域１１ｂと、金属部品１４とが、接着剤層１２を介して接着されている。これにより、非金属部品１１（の上段領域１１ｃ）と、金属部品１４とが面一となるように設計されている。なお、このとき、金属部品１４と、非金属部品１１との間の空隙は、断面がＬ字型となっている。
【００４０】
接着剤層１２は、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａが硬化してなるものである。本明細書において、「紫外線嫌気硬化型接着剤」とは、紫外線硬化するとともに、嫌気硬化する接着剤を指す。なお、嫌気硬化とは、酸素が遮断された状態で、金属と触れ合うことにより硬化することを指す。本実施形態に係る紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａは、光重合開始剤を含んでおり、紫外線を受けて発生するラジカルを起点として、重合反応が開始し、接着剤が硬化する。本実施形態に係る紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａはまた、有機過酸化物を含んでおり、当該有機過酸化物（金属触媒）と金属とのレドックス反応によって発生するラジカルを起点として、重合反応が開始し、接着剤が硬化する。
【００４１】
電子部品１０はまた、上記金属部品および上記非金属部品によって囲まれた中空部１７を有しており、中空部１７内には、温度を感知するセンサ１５が配置されている。センサ１５には信号を伝送するリード線１６がつながっている。これにより、電子部品１０は、例えば、電子体温計の部品として好適に利用することができる。
【００４２】
図２は、電子部品１０の製造方法を説明するための図である。本実施形態に係る電子部品１０の製造方法は、（Ａ）下段領域１１ｂと、金属部品１４との間に、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａからなる接着剤層１２を形成する接着剤層形成工程、および（Ｂ）非金属部品１１と金属部品１４との隙間に、紫外線を照射する紫外線照射工程を包含している。以下、各工程について詳細に説明する。
【００４３】
（接着剤層形成工程）
接着剤層形成工程において、金属部品１４と、非金属部品１１との接合面において、紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａからなる接着剤層１２を形成する。
【００４４】
接着剤層１２を形成する方法は限定されない。例えば、図２（ａ）の左欄に示すように、紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａを、接着剤供給手段３０を用いて非金属部品１１の下段領域１１ｂに塗布、またはスプレーした後、図２（ａ）の中央欄に示すように、金属部品１４をかぶせることにより、接着剤層１２を容易に形成することができる。
【００４５】
（紫外線照射工程）
接着剤層１２を形成した後、紫外線照射工程において、接着剤層１２に対して、非金属部品１１と金属部品１４との隙間から、紫外線を照射する。例えば、図２（ａ）の右欄に示すように、紫外線照射装置４０を用いて紫外線４１を、非金属部品１１の段１１ａと、金属部品１４との隙間から照射する。
【００４６】
ここで、硬化反応のメカニズムについて図２（ｂ）を参照して詳細に説明する。図２（ｂ）は、紫外線照射工程における、非金属部品１１と、金属部品１４との接合部分の詳細を示す図である。図２（ｂ）に示すように、当該接合部分において、非金属部品１１の下段領域１１ｂと、金属部品１４の底面１４ｂとの間に接着剤層１２が形成されている。
【００４７】
紫外線照射装置４０を用いて、非金属部品１１の段１１ａと、金属部品１４の端面１４ａとの隙間から紫外線４１を照射すると、照射された紫外線４１は、まず、４１ａに示す径路をたどり、接着剤層１２の段１１ａ付近が硬化する。その後、紫外線照射によって発生したラジカルの連鎖反応により、下段領域１１ｂの表面付近の紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａが硬化する。
【００４８】
また、金属部品１４の底面１４ｂでは、接着剤中の有機過酸化物と金属表面とのレドックス反応によってラジカルを発生し、金属部品１４の底面１４ｂの表面付近の紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａが硬化する。その後、金属表面で発生したラジカルの連鎖反応により、金属部品１４の底面１４ｂから非金属部品１１の下段領域１１ｂに向かって、紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａを硬化させる。
【００４９】
以上により、接着剤層１２の非金属部品１１側および金属部品１４側の両側を硬化させることができ、首尾よく非金属部品１１と金属部品１４とを接着することができる。ここで、後述する実施例に示すように、本実施形態に係る方法は、従来技術に比べ、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に実施することができる。また、言い換えれば、本実施形態に係る電子部品は、従来技術に比べ、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に非金属部品１１と金属部品１４との接合を行うことができる。
【００５０】
これにより、短時間で組立てることができるため、生産性の向上、生産ラインにおける在庫の低減、および在庫管理の簡易化が見込めるほか、高温加熱が不要であるため、部品に大きな負荷をかけることなく接着させることができ、非金属部品として様々な材料を採用することができる。
【００５１】
（金属部品）
金属部品１４の材料としては、様々な金属を用いることができるが、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、およびこれらの合金を挙げることができる。特に、Ｆｅ、Ｃｕ、またはＦｅもしくはＣｕの少なくともいずれか一方を含む合金（例えば、ステンレス、真鍮）は、後述する実施例に示すように、短時間で硬化させることができ、また、良好な熱伝導性を有するため、好ましい。
【００５２】
（非金属部品）
本明細書において「非金属」とは、金属の性質を持たない、金属以外の材料をいう。本実施形態に係る電子部品では、金属部品１４と非金属部品１１との接合に高温条件が不要であるため、非金属部品１１の材料としては様々なものを用いることができる。例えば、樹脂、セラミック、ガラス、およびゴムからなる群より選ばれる一つ以上の材料を挙げられるが、これらに限定されない。樹脂としては、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＩ（ポリイミド）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等が挙げられる。また、セラミックとしては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ等が挙げられる。
【００５３】
（紫外線嫌気硬化型接着剤）
紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａは、紫外線硬化するとともに、嫌気硬化する接着剤であればよいが、光重合開始剤、有機過酸化物、および樹脂を含有することが好ましい。
【００５４】
硬化反応性を有する樹脂としては、アクリレート系、またはエポキシ系等が挙げられる。紫外線硬化型接着剤として使用する場合、アクリレート系はラジカルで重合し、エポキシ系はカチオン（もしくはアニオン）で重合する。本発明においては紫外線照射および金属表面での反応によって発生するラジカルを樹脂の硬化反応に利用する観点から、アクリレート系樹脂を選択する方が好ましい。例としては、一般的なアクリレート、またはメタクリレートを使用することが可能であるが、これに限定されない。
【００５５】
光重合開始剤としては、紫外線照射された際にラジカルを発生させる物質をいう。例として、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリフォリノプロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン＝オキシド、などを挙げることができるが、これに限定されない。紫外線照射に使用する光源の波長に対して、最適な吸収波長を有する光重合開始剤を使用するのが好ましい。
【００５６】
有機過酸化物としては、例として、金属とのレドックス（酸化還元）反応性が高いハイドロパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイドなどが挙げられるが、これらに限定されない。具体的には、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド（以上、ハイドロパーオキサイド系）、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド（以上、ケトンパーオキサイド系）、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド（以上、ジアルキルパーオキサイド系）、ｔ−ブチルパーオキシピヴァレート、ｔ−ヘキシルパーオキシピヴァレート（以上、パーオキシエステル系）、ジイソブチリルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド（以上、ジアシルパーオキサイド）を挙げることができるが、これらに限定されない。
【実施例】
【００５７】
〔１．接着性評価用サンプルの製作および接着性の評価〕
（接着性評価用サンプルの製作）
実施例および比較例において用いた接着性評価用サンプル１００の製作について、図３を参照して以下に説明する。
【００５８】
図３は、接着性評価用サンプル１００の製作の各段階（１）〜（４）を示す図である。図３において、列（ａ）には、製作途中の接着性評価用サンプル１００を上方から観察した上面図を表し、列（ｂ）には、製作途中の接着性評価用サンプル１００を側方から観察した側面図を表す。また、表１および表２に、それぞれの接着性評価用サンプル１００の製作に用いた条件を示す。
【００５９】
図３の行（１）に示すように、接着性評価用サンプル１００の製作のために用いる非金属部品１０１の上面には、中央付近の段１０１ａによって分割される下段領域（被覆領域）１０１ｂおよび上段領域（隣接領域）１０１ｃを形成した。
【００６０】
非金属部品１０１の材料としては、実施例１〜４、実施例８〜１５および比較例１〜６ではＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン共重合体）を、実施例５ではＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を、実施例６ではＬＣＰ（液晶ポリマー）を、実施例７ではＰＩ（ポリイミド）を、それぞれ使用した。
【００６１】
続いて、図３の行（２）に示すように、非金属部品１０１の下段領域１０１ｂに、接着剤１０２を適量滴下した。
【００６２】
接着剤１０２としては、実施例１〜１２、１４および１５では紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦ（東亞合成、商品名アロニックス（登録商標））を、実施例１３では紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ８１０（東亞合成）を、比較例１では熱硬化型エポキシ系接着剤を、比較例２では湿気硬化型アクリレート系接着剤を、比較例３では常温硬化型シリコーン系接着剤を、比較例４〜６では紫外線硬化型接着剤ＵＶＸ−５４５７（東亞合成）をそれぞれ使用した。
【００６３】
続いて、図３の行（３）に示すように、接着剤１０２を適量滴下した非金属部品１０１の下段領域１０１ｂに、当該接着剤１０２を挟むように、２本のシックネスゲージ１０３を設置した。シックネスゲージ１０３は、所望の膜厚を有する接着剤１０２の層を形成するためのスペーサーであり、上記所望の膜厚と同じ厚さを有する金属片（ＳＵＳ製）を使用した。シックネスゲージ１０３の具体的な厚さは、実施例１、５〜１４および比較例１〜３では１００μｍとし、実施例２では５０μｍとし、実施例３では２００μｍとし、実施例４では４００μｍとし、実施例１５では１０００μｍとし、比較例４では１０μｍとし、比較例５では２０μｍとし、比較例６では３０μｍとした。
【００６４】
続いて、図３の行（４）に示すように、非金属部品１０１の下段領域１０１ｂ上に、シックネスゲージ１０３を介して、金属部品１０４を重ね、接着剤１０２の層を形成し、所定の条件に従って接着剤１０２を硬化させた。実施例１〜１５では、紫外線（ＵＶ）を照射したのち、６０℃の恒温槽内で所定の時間放置することにより、接着剤１０２の硬化を行った。上記所定の時間（硬化時間）としては、実施例１〜３、５〜８、１０および１３では１０分間とした。実施例４では１時間とした。実施例９、１１および１２では３０分間とした。実施例１４では５分間とした。実施例１５では長時間とした。また、比較例１〜３では、所定の温度に調整された恒温槽内で所定の時間放置することにより、接着剤１０２の硬化を行った。比較例１では１００℃にて２時間、比較例２では室温にて数分間、比較例３では室温にて２４時間それぞれ放置した。また、比較例４〜６では、紫外線（ＵＶ）を照射することによって接着剤１０２の硬化を行った。なお、実施例および比較例における紫外線照射は、紫外線照射装置（たけでん）を用いて出力６００ｍＷ／ｃｍ２で２秒間（紫外線照射量としては１２００ｍＪ／ｃｍ２）照射した。
【００６５】
硬化終了後、シックネスゲージ１０３を取り外した。以上により、図３の行（４）に示すように、金属部品１０４と、非金属部品１０１とが、硬化した接着剤１０２の層を介して接着された接着性評価用サンプル１００を製作した。
【００６６】
（接着性の評価）
次に、製作した接着性評価用サンプルのそれぞれについて、接着性の評価を行った。接着性の評価は、接着剤１０２の硬化可否を判定することによって行った。
【００６７】
具体的には、製作した接着性評価用サンプル１００の金属部品１０４を非金属部品１０１から剥がし、金属部品１０４および非金属部品１０１の何れかに残った接着剤を指で触ることにより、接着剤１０２の硬化可否を判定した。その際、未硬化の接着剤が指に付着するか、タック感が残っている場合を「否」と、タックがないものを「可」と判定した。
【００６８】
（接着剤の可使時間（ポットライフ）の評価）
接着剤の可使時間とは、一定条件（一般的には２５℃（室温）条件）において、樹脂の粘度が上昇し始めるまでの時間をいう。可使時間は、ポットライフともいう。可使時間は、作業性の指標として使用され得る。
【００６９】
紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦについて、２５℃条件下、４０℃条件下において、それぞれ可使時間について調べた。その結果を、図４に示す。
【００７０】
図４（ａ）は、２５℃条件下における、紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦの粘度の経時変化を示す。少なくとも２ヶ月以上、接着剤粘度の明らかの上昇は見られなかった。これによれば、２５℃において、上記接着剤の可使時間は２ヶ月以上であることが明らかとなった。また、図４（ｂ）は、４０℃条件下における、紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦの粘度の経時変化を示す。示すように、少なくとも２００時間以上、接着剤粘度の明らかの上昇は見られなかった。これによれば、４０℃において、上記接着剤の可使時間は２００時間以上であることが示された。実施例および比較例で用いた他の接着剤についても同様に可使時間を調べた。
【００７１】
（実機での接着強度の評価）
実施例１で用いたものと同じ接着剤（紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦ、東亞合成、商品名アロニックス（登録商標））を使用して、電子体温計の実機２００を製作した。樹脂製本体ケース（非金属部品）２０１の先端部に紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦを塗布し、ステンレスキャップ（金属部品）２０４をはめ合わせた。接着面における樹脂製本体ケース２０１と、ステンレスキャップ２０４との間の距離は、２５０μｍとした。続いて、紫外線照射装置を使用して、出力６００ｍＷ／ｃｍ２で２秒間（紫外線照射量としては１２００ｍＪ／ｃｍ２）照射した後）、６０℃恒温槽において、１０分間放置した。
【００７２】
上記により製作した実機２００について、接着強度を測定した。図５に、接着強度測定の様子を示している。接着強度測定器４００は、実機２００の樹脂製本体ケース２０１を固定する固定部４０１と、実機２００のステンレスキャップ２０４を固定する固定部４０２とを備えている。そして、負荷発生部４０３により、固定部４０１と固定部４０２とが離れる方向に負荷を掛けた。結果として、樹脂製本体ケース２０１と、ステンレスキャップ２０４との間の接着剤層は完全に硬化しており、１００Ｎ以上の接着強度を有することが実証された。
【００７３】
実施例２〜１５および比較例１〜６についても、同様に、実機での接着強度の評価を行った。
【００７４】
以上の結果を、表１および表２にまとめた。なお、硬化可否の欄では、「可」を「○」、「否」を「×」として表記した。また、硬化条件、硬化時間および可使時間の欄において、当該欄の記載内容が好ましいものである場合には「○」を、若干好ましくないものである場合には「△」を、好ましくないものである場合には「×」をそれぞれ併記した。また、接着強度の欄においては、接着強度が２０Ｎよりも小さい場合を「×」、２０〜８０Ｎの場合を「△」、８０Ｎより大きい場合を「○」とそれぞれ表記した。
【００７５】
【表１】
【００７６】
【表２】
【００７７】
実施例に示すように、紫外線嫌気硬化型接着剤を用いることにより、金属部品と非金属部品とを、比較的低い温度（例えば、６０℃）において、短時間（例えば、１０分）で、作業性よく（可使時間：数ヶ月）接着することができた。また、実施例４に示すように、接着剤の膜厚が厚い（４００μｍ）場合でも首尾よく接着することができた。
【００７８】
一方、比較例１に示すように、熱硬化型エポキシ系接着剤を用いた場合、高温（１００℃）かつ長時間（２時間）の硬化処理が必要であった。また、熱硬化型エポキシ系接着剤の可使時間も５時間と比較的短いものであった。そのため、熱硬化型エポキシ系接着剤を用いる場合には、部品に耐熱性が必要であり、組み立て効率が悪く、作業性も悪いことが示唆された。
【００７９】
また、比較例２に示すように、湿気硬化型アクリレート系接着剤を用いた場合、短時間で接着することができたが、接着剤の可使時間が極めて短いものであった（数分）。そのため、湿気硬化型アクリレート系接着剤を用いる場合には、作業性が非常に悪いことが示唆された。また、接着剤成分が樹脂（ＡＢＳ）の表面を侵食する点も問題であった。
【００８０】
また、比較例３に示すように、常温硬化型シリコーン系接着剤を用いた場合、硬化時間が非常に長時間必要であった（２４時間）。そのため、組み立て効率が非常に悪いことが示唆された。
【００８１】
また、比較例４〜６に示すように、紫外線硬化型接着剤を用いた場合、接着剤の膜厚が厚くなると（２０μｍ以上）接着が不十分であった。
【００８２】
このように、本発明によれば、金属部品と非金属部品とを従来技術に比べ好適に接着し得ることが示された。
【００８３】
また、実施例１および１４の結果を比較することにより、上記紫外線硬化型接着剤を用いれば、１０分間あれば、１００μｍの膜厚の接着剤を好適に硬化させ得ることが示された。
【００８４】
また、実施例１〜４および１５の結果を比較することにより、上記紫外線硬化型接着剤を用いれば、４００μｍの膜厚の接着剤を硬化させ得ることが示された。
【００８５】
また、実施例１および５〜７の結果を比較することにより、接着すべき非金属部品の材料としては、ＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン共重合体）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＩ（ポリイミド）等様々な非金属材料を使用できることが示された。
【００８６】
また、実施例１および８〜１２の結果を比較することにより、接着すべき金属部品の材料としては、ＳＵＳ、Ｆｅ、Ａｌ，Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなど様々な金属材料を使用できることが示された。特に、金属部品がＦｅまたはＣｕからなる場合、硬化時間が短くなることが示された。
【００８７】
（接合部について）
図６は、上述した実機２００における樹脂製本体ケース２０１と、ステンレスキャップ２０４との接着部の拡大写真である。樹脂製本体ケース２０１と、ステンレスキャップ２０４との図６の紙面縦方向の隙間（樹脂製本体ケース２０１の段２０１ａと、ステンレスキャップ２０４の端面２０４ａとの間）Ｌ201-204は、２〜２０μｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、金属部品と非金属部品とをと含む電子部品の製造に利用することが可能であり、電子体温計などの医療機器をはじめ、多くの電気機器と電子機器の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 電子部品
１１ 非金属部品
１１ａ 段
１１ｂ 下段領域（被覆領域）
１１ｃ 上段領域（隣接領域）
１２ 接着剤層
１２ａ 紫外線嫌気硬化型接着剤
１４ 金属部品
１４ａ 端面
１４ｂ 底面
１５ 感温素子
１６ リード線
３０ 接着剤供給手段
４０ 紫外線照射装置
４１ 紫外線
４１ａ 紫外線経路
１００ 評価試験用サンプル
１０１ 非金属部品
１０１ａ 段
１０１ｂ 下段領域（被覆領域）
１０１ｃ 上段領域（隣接領域）
１０２ 接着剤
１０３ シックネスゲージ
１０４ 金属部品
２００ 実機（電子体温計）
２０１ 樹脂製本体ケース（非金属部品）
２０４ ステンレスキャップ（金属部品）
４００ 接着強度測定器
４０１ 固定部
４０２ 固定部
４０３ 負荷発生部
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品、電子部品の製造方法、および電子体温計に関するものであり、詳細には、金属部品と非金属部品とが接合されてなる電子部品、当該電子部品の製造方法および当該電子部品を備える電子体温計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器または電子機器の高機能化に伴い、使用される電子部品の構造が精巧になり、電子部品の組立において、高度な組立技術が要求されるようになっている。
【０００３】
従来、電子部品の組立には、例えばネジ止めなどの機械的な接合方法、または接着剤などによる接合方法が用いられている。ただし、ネジ止めは、簡単に接合できる方法であるが、接合部から水が浸入しやすいため、防水性などが必要な（例えば、電子体温計が備える）電子部品の製造には適用できない。
【０００４】
接着剤としては、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、常温湿気硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤など、多種類の接着剤がある（特許文献１〜６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９８１８０号公報（２００６年４月１３日公開）
【特許文献２】特開平３−１１８４３２号公報（１９９１年５月２１日公開）
【特許文献３】特公昭６０−２３７９４号公報（１９８５年６月１０日公開）
【特許文献４】特公昭５８−０１８９６０号公報（１９８３年４月１５日公開）
【特許文献５】特開２００７−２６４７６号公報（２００７年２月１日公開）
【特許文献６】特開平６−２２５４９５号公報（１９９４年８月１２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非金属部品を覆うように金属部品が接合されている電子部品において、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる技術はこれまで存在しない。そのため、例えば、ステンレスキャップ（金属部品）と、樹脂製の本体ケース（非金属部品）とを接合することによって中空部を形成し、当該中空部にセンサなどの機構部品を配置する電子体温計等を好適に製造することができない。
【０００７】
すなわち、紫外線硬化型接着剤では、非金属部品を覆うように金属部品が接合されている場合に、非金属部品と金属部品とを接合することは困難である。
【０００８】
また、特許文献１に記載のような熱硬化型接着剤では、硬化のために高温条件が必要であるため、非金属部品をいためる可能性がある。
【０００９】
また、常温湿気硬化型接着剤は、空気中で短時間放置するだけで硬化するため、可使時間が非常に短く、作業性に劣る。
【００１０】
また、特許文献２に記載のような、常温硬化型接着剤でステンレスキャップの空洞部を充填する方法では、硬化時間が非常にかかる。
【００１１】
また、特許文献３〜６には、紫外線硬化性と、嫌気硬化性とを併せ持つ接着剤を用いて、金属部品同士を接着することが記載されているが、嫌気硬化型接着剤は、非金属部品上では硬化反応を起こさないことが知られている。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、非金属部品を覆うように金属部品が接合されている電子部品において、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる電子部品およびその製造方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電子部品は、非金属部品と、当該非金属部品の表面上に設けられた被覆領域を覆う金属部品とを備えている電子部品であって、上記被覆領域と、上記金属部品とが、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤が硬化してなる接着剤層を介して接着していることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、非金属部品と金属部品とは、紫外線嫌気硬化型接着剤を用いて接着されている。金属部品と非金属部品との隙間から照射した紫外線で発生するラジカルにより、紫外線が照射される入り口付近の接着剤を硬化させ、ラジカル重合反応の連鎖重合性によって光の直接当たらない部分（非金属部品と接する部分）の接着剤を硬化させる。また、紫外線が照射される入り口付近で発生したラジカルをトリガーとして、紫外線嫌気硬化型接着剤の金属部品付近における金属表面と有機過酸化物の反応を促進させ、金属表面と有機過酸化物の反応によって発生するラジカルにより紫外線嫌気硬化型接着剤の金属部品と接する部分を硬化させる。これにより、高温条件を必要とせず、短時間に、非金属部品と金属部品とを接着させることができる。また、後述するように、紫外線嫌気硬化型接着剤は、可使時間が長く、作業性が良好である。
【００１５】
このように、上記構成によれば、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる電子部品を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る電子部品では、上記接着剤層の厚さは、０μｍを超え、４００μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る電子部品は、上記接着剤層の厚さが上記範囲内である場合、効率的に組立を行うことができる。
【００１８】
本発明に係る電子部品では、上記非金属部品の表面において当該被覆領域と隣接する隣接領域との間に、当該隣接領域が上記被覆領域よりも隆起するように段が設けられていてもよく、上記非金属部品と、上記金属部品とが面一であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る電子部品では、非金属部品の表面に上記のような段が設けられ、非金属部品と、金属部品との間の空隙が、Ｌ字型の断面を有する場合であっても、上述したように、嫌気硬化により、金属部品側の接着剤が硬化し、非金属部品と金属部品の隙間から照射された紫外線の反射光による紫外線硬化により、非金属部品側の接着剤が硬化するため、首尾よく、非金属部品と金属部品とを接着することができる。そして、上記の構成によれば、非金属部品と、金属部品とが面一となる電子部品を好適に提供することができる。
【００２０】
本発明に係る電子部品では、上記金属部品は、鉄、銅、または、鉄および銅の少なくとも一方を含む合金から形成されたものであることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、短い硬化時間で上記紫外線嫌気硬化型接着剤を硬化させることができるため、非金属部品と金属部品とをより短時間で接着することができる。
【００２２】
本発明に係る電子部品では、上記非金属部品は、樹脂、セラミック、ガラス、およびゴムからなる群より選ばれる一つ以上の材料から形成されたものであることが好ましい。
【００２３】
樹脂、セラミック、ガラス、およびゴムからなる群より選ばれる一つ以上の材料は、本発明に係る電子部品の非金属部品の材料として好適に用いることができる。
【００２４】
本発明に係る電子部品は、上記金属部品および上記非金属部品によって囲まれた中空部と、上記中空部内に配置されたセンサと、をさらに備えていてもよい。上記センサは、温度を感知するセンサであってもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、例えば、電子体温計が備える電子部品として好適に用いることができる電子部品を提供することができる。
【００２６】
また、本発明に係る電子部品を備えた電子体温計をはじめとする電気機器および電子機器もまた、本発明の範疇に含まれる。
【００２７】
本発明に係る電子部品の製造方法は、非金属部品と、当該非金属部品の表面上に設けられた被覆領域を覆う金属部品とを備えている電子部品の製造方法であって、上記被覆領域と、上記金属部品との間に、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤からなる接着剤層を形成する接着剤層形成工程、および上記非金属部品と上記金属部品との隙間に、紫外線を照射する紫外線照射工程を包含していることを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、非金属部品と金属部品とを紫外線嫌気硬化型接着剤を用いて接着する。紫外線嫌気硬化型接着剤の金属部品と接する部分は、有機過酸化物と金属部品との間の反応から発生するラジカルを利用して硬化させ、紫外線嫌気硬化型接着剤の非金属部品と接する部分は、金属部品と非金属部品との隙間から照射した紫外線によって発生するラジカルにより連鎖的に硬化させる。これにより、高温条件を必要とせず、短時間に、非金属部品と金属部品とを接着させることができる。また、後述するように、紫外線嫌気硬化型接着剤は、可使時間が長く、作業性が良好である。
【００２９】
このように、上記構成によれば、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に電子部品を製造することができる。
【００３０】
本発明に係る電子部品の製造方法では、上記接着剤層の厚さは、０μｍを超え、４００μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、上記接着剤層の硬化を好適に実施することができる。
【００３２】
本発明に係る電子部品の製造方法では、上記被覆領域と、上記非金属部品の表面において当該被覆領域と隣接する隣接領域との間に、当該隣接領域が上記被覆領域よりも隆起するように段が設けられており、上記紫外線照射工程では、当該段と上記金属部品と隙間に紫外線を照射することが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、非金属部品の表面に上記のような段が設けられ、非金属部品と、金属部品との間の空隙が、Ｌ字型の断面を有する場合であっても、上述したように、嫌気硬化により、金属部品側の接着剤が硬化し、当該段と金属部品の隙間から照射された紫外線によって発生するラジカルの連鎖的な硬化反応を利用して、非金属部品側の接着剤が硬化するため、首尾よく、非金属部品と金属部品とを接着することができる。
【００３４】
本発明に係る電子部品の製造方法では、上記金属部品は、鉄、銅、または、鉄および銅の少なくとも一方を含む合金から形成されたものであることが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、上記接着剤層の硬化時間をより短くすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、非金属部品を覆うように金属部品が接合されている電子部品において、当該接合を、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に組立てることができる電子部品およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子部品の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子部品の製造過程を示す図である。
【図３】接着性評価に用いる接着性評価用サンプルの製作過程を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態において用いる接着剤の可使時間を示すグラフである。
【図５】実機を用いた接着強度評価実験の様子を示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係る電子体温計の接着部の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子部品１０の概略構成を示す図である。
【００３９】
図１に示すように、電子部品１０は、非金属部品１１および非金属部品１１の一部を覆う金属部品１４を備えている。非金属部品１１の表面には段１１ａが形成されており、金属部品１４によって覆われる下段領域（被覆領域）１１ｂと上段領域（隣接領域）１１ｃとに分かれている。この下段領域１１ｂと、金属部品１４とが、接着剤層１２を介して接着されている。これにより、非金属部品１１（の上段領域１１ｃ）と、金属部品１４とが面一となるように設計されている。なお、このとき、金属部品１４と、非金属部品１１との間の空隙は、断面がＬ字型となっている。
【００４０】
接着剤層１２は、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａが硬化してなるものである。本明細書において、「紫外線嫌気硬化型接着剤」とは、紫外線硬化するとともに、嫌気硬化する接着剤を指す。なお、嫌気硬化とは、酸素が遮断された状態で、金属と触れ合うことにより硬化することを指す。本実施形態に係る紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａは、光重合開始剤を含んでおり、紫外線を受けて発生するラジカルを起点として、重合反応が開始し、接着剤が硬化する。本実施形態に係る紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａはまた、有機過酸化物を含んでおり、当該有機過酸化物（金属触媒）と金属とのレドックス反応によって発生するラジカルを起点として、重合反応が開始し、接着剤が硬化する。
【００４１】
電子部品１０はまた、上記金属部品および上記非金属部品によって囲まれた中空部１７を有しており、中空部１７内には、温度を感知するセンサ１５が配置されている。センサ１５には信号を伝送するリード線１６がつながっている。これにより、電子部品１０は、例えば、電子体温計の部品として好適に利用することができる。
【００４２】
図２は、電子部品１０の製造方法を説明するための図である。本実施形態に係る電子部品１０の製造方法は、（Ａ）下段領域１１ｂと、金属部品１４との間に、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａからなる接着剤層１２を形成する接着剤層形成工程、および（Ｂ）非金属部品１１と金属部品１４との隙間に、紫外線を照射する紫外線照射工程を包含している。以下、各工程について詳細に説明する。
【００４３】
（接着剤層形成工程）
接着剤層形成工程において、金属部品１４と、非金属部品１１との接合面において、紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａからなる接着剤層１２を形成する。
【００４４】
接着剤層１２を形成する方法は限定されない。例えば、図２（ａ）の左欄に示すように、紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａを、接着剤供給手段３０を用いて非金属部品１１の下段領域１１ｂに塗布、またはスプレーした後、図２（ａ）の中央欄に示すように、金属部品１４をかぶせることにより、接着剤層１２を容易に形成することができる。
【００４５】
（紫外線照射工程）
接着剤層１２を形成した後、紫外線照射工程において、接着剤層１２に対して、非金属部品１１と金属部品１４との隙間から、紫外線を照射する。例えば、図２（ａ）の右欄に示すように、紫外線照射装置４０を用いて紫外線４１を、非金属部品１１の段１１ａと、金属部品１４との隙間から照射する。
【００４６】
ここで、硬化反応のメカニズムについて図２（ｂ）を参照して詳細に説明する。図２（ｂ）は、紫外線照射工程における、非金属部品１１と、金属部品１４との接合部分の詳細を示す図である。図２（ｂ）に示すように、当該接合部分において、非金属部品１１の下段領域１１ｂと、金属部品１４の底面１４ｂとの間に接着剤層１２が形成されている。
【００４７】
紫外線照射装置４０を用いて、非金属部品１１の段１１ａと、金属部品１４の端面１４ａとの隙間から紫外線４１を照射すると、照射された紫外線４１は、まず、４１ａに示す径路をたどり、接着剤層１２の段１１ａ付近が硬化する。その後、紫外線照射によって発生したラジカルの連鎖反応により、下段領域１１ｂの表面付近の紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａが硬化する。
【００４８】
また、金属部品１４の底面１４ｂでは、接着剤中の有機過酸化物と金属表面とのレドックス反応によってラジカルを発生し、金属部品１４の底面１４ｂの表面付近の紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａが硬化する。その後、金属表面で発生したラジカルの連鎖反応により、金属部品１４の底面１４ｂから非金属部品１１の下段領域１１ｂに向かって、紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａを硬化させる。
【００４９】
以上により、接着剤層１２の非金属部品１１側および金属部品１４側の両側を硬化させることができ、首尾よく非金属部品１１と金属部品１４とを接着することができる。ここで、後述する実施例に示すように、本実施形態に係る方法は、従来技術に比べ、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に実施することができる。また、言い換えれば、本実施形態に係る電子部品は、従来技術に比べ、良好な作業性で、高温条件を必要とせず、短時間に非金属部品１１と金属部品１４との接合を行うことができる。
【００５０】
これにより、短時間で組立てることができるため、生産性の向上、生産ラインにおける在庫の低減、および在庫管理の簡易化が見込めるほか、高温加熱が不要であるため、部品に大きな負荷をかけることなく接着させることができ、非金属部品として様々な材料を採用することができる。
【００５１】
（金属部品）
金属部品１４の材料としては、様々な金属を用いることができるが、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、およびこれらの合金を挙げることができる。特に、Ｆｅ、Ｃｕ、またはＦｅもしくはＣｕの少なくともいずれか一方を含む合金（例えば、ステンレス、真鍮）は、後述する実施例に示すように、短時間で硬化させることができ、また、良好な熱伝導性を有するため、好ましい。
【００５２】
（非金属部品）
本明細書において「非金属」とは、金属の性質を持たない、金属以外の材料をいう。本実施形態に係る電子部品では、金属部品１４と非金属部品１１との接合に高温条件が不要であるため、非金属部品１１の材料としては様々なものを用いることができる。例えば、樹脂、セラミック、ガラス、およびゴムからなる群より選ばれる一つ以上の材料を挙げられるが、これらに限定されない。樹脂としては、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＩ（ポリイミド）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等が挙げられる。また、セラミックとしては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ等が挙げられる。
【００５３】
（紫外線嫌気硬化型接着剤）
紫外線嫌気硬化型接着剤１２ａは、紫外線硬化するとともに、嫌気硬化する接着剤であればよいが、光重合開始剤、有機過酸化物、および樹脂を含有することが好ましい。
【００５４】
硬化反応性を有する樹脂としては、アクリレート系、またはエポキシ系等が挙げられる。紫外線硬化型接着剤として使用する場合、アクリレート系はラジカルで重合し、エポキシ系はカチオン（もしくはアニオン）で重合する。本発明においては紫外線照射および金属表面での反応によって発生するラジカルを樹脂の硬化反応に利用する観点から、アクリレート系樹脂を選択する方が好ましい。例としては、一般的なアクリレート、またはメタクリレートを使用することが可能であるが、これに限定されない。
【００５５】
光重合開始剤としては、紫外線照射された際にラジカルを発生させる物質をいう。例として、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリフォリノプロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン＝オキシド、などを挙げることができるが、これに限定されない。紫外線照射に使用する光源の波長に対して、最適な吸収波長を有する光重合開始剤を使用するのが好ましい。
【００５６】
有機過酸化物としては、例として、金属とのレドックス（酸化還元）反応性が高いハイドロパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイドなどが挙げられるが、これらに限定されない。具体的には、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド（以上、ハイドロパーオキサイド系）、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド（以上、ケトンパーオキサイド系）、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド（以上、ジアルキルパーオキサイド系）、ｔ−ブチルパーオキシピヴァレート、ｔ−ヘキシルパーオキシピヴァレート（以上、パーオキシエステル系）、ジイソブチリルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド（以上、ジアシルパーオキサイド）を挙げることができるが、これらに限定されない。
【実施例】
【００５７】
〔１．接着性評価用サンプルの製作および接着性の評価〕
（接着性評価用サンプルの製作）
実施例および比較例において用いた接着性評価用サンプル１００の製作について、図３を参照して以下に説明する。
【００５８】
図３は、接着性評価用サンプル１００の製作の各段階（１）〜（４）を示す図である。図３において、列（ａ）には、製作途中の接着性評価用サンプル１００を上方から観察した上面図を表し、列（ｂ）には、製作途中の接着性評価用サンプル１００を側方から観察した側面図を表す。また、表１および表２に、それぞれの接着性評価用サンプル１００の製作に用いた条件を示す。
【００５９】
図３の行（１）に示すように、接着性評価用サンプル１００の製作のために用いる非金属部品１０１の上面には、中央付近の段１０１ａによって分割される下段領域（被覆領域）１０１ｂおよび上段領域（隣接領域）１０１ｃを形成した。
【００６０】
非金属部品１０１の材料としては、実施例１〜４、実施例８〜１５および比較例１〜６ではＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン共重合体）を、実施例５ではＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を、実施例６ではＬＣＰ（液晶ポリマー）を、実施例７ではＰＩ（ポリイミド）を、それぞれ使用した。
【００６１】
続いて、図３の行（２）に示すように、非金属部品１０１の下段領域１０１ｂに、接着剤１０２を適量滴下した。
【００６２】
接着剤１０２としては、実施例１〜１２、１４および１５では紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦ（東亞合成、商品名アロニックス（登録商標））を、実施例１３では紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ８１０（東亞合成）を、比較例１では熱硬化型エポキシ系接着剤を、比較例２では湿気硬化型アクリレート系接着剤を、比較例３では常温硬化型シリコーン系接着剤を、比較例４〜６では紫外線硬化型接着剤ＵＶＸ−５４５７（東亞合成）をそれぞれ使用した。
【００６３】
続いて、図３の行（３）に示すように、接着剤１０２を適量滴下した非金属部品１０１の下段領域１０１ｂに、当該接着剤１０２を挟むように、２本のシックネスゲージ１０３を設置した。シックネスゲージ１０３は、所望の膜厚を有する接着剤１０２の層を形成するためのスペーサーであり、上記所望の膜厚と同じ厚さを有する金属片（ＳＵＳ製）を使用した。シックネスゲージ１０３の具体的な厚さは、実施例１、５〜１４および比較例１〜３では１００μｍとし、実施例２では５０μｍとし、実施例３では２００μｍとし、実施例４では４００μｍとし、実施例１５では１０００μｍとし、比較例４では１０μｍとし、比較例５では２０μｍとし、比較例６では３０μｍとした。
【００６４】
続いて、図３の行（４）に示すように、非金属部品１０１の下段領域１０１ｂ上に、シックネスゲージ１０３を介して、金属部品１０４を重ね、接着剤１０２の層を形成し、所定の条件に従って接着剤１０２を硬化させた。実施例１〜１５では、紫外線（ＵＶ）を照射したのち、６０℃の恒温槽内で所定の時間放置することにより、接着剤１０２の硬化を行った。上記所定の時間（硬化時間）としては、実施例１〜３、５〜８、１０および１３では１０分間とした。実施例４では１時間とした。実施例９、１１および１２では３０分間とした。実施例１４では５分間とした。実施例１５では長時間とした。また、比較例１〜３では、所定の温度に調整された恒温槽内で所定の時間放置することにより、接着剤１０２の硬化を行った。比較例１では１００℃にて２時間、比較例２では室温にて数分間、比較例３では室温にて２４時間それぞれ放置した。また、比較例４〜６では、紫外線（ＵＶ）を照射することによって接着剤１０２の硬化を行った。なお、実施例および比較例における紫外線照射は、紫外線照射装置（たけでん）を用いて出力６００ｍＷ／ｃｍ２で２秒間（紫外線照射量としては１２００ｍＪ／ｃｍ２）照射した。
【００６５】
硬化終了後、シックネスゲージ１０３を取り外した。以上により、図３の行（４）に示すように、金属部品１０４と、非金属部品１０１とが、硬化した接着剤１０２の層を介して接着された接着性評価用サンプル１００を製作した。
【００６６】
（接着性の評価）
次に、製作した接着性評価用サンプルのそれぞれについて、接着性の評価を行った。接着性の評価は、接着剤１０２の硬化可否を判定することによって行った。
【００６７】
具体的には、製作した接着性評価用サンプル１００の金属部品１０４を非金属部品１０１から剥がし、金属部品１０４および非金属部品１０１の何れかに残った接着剤を指で触ることにより、接着剤１０２の硬化可否を判定した。その際、未硬化の接着剤が指に付着するか、タック感が残っている場合を「否」と、タックがないものを「可」と判定した。
【００６８】
（接着剤の可使時間（ポットライフ）の評価）
接着剤の可使時間とは、一定条件（一般的には２５℃（室温）条件）において、樹脂の粘度が上昇し始めるまでの時間をいう。可使時間は、ポットライフともいう。可使時間は、作業性の指標として使用され得る。
【００６９】
紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦについて、２５℃条件下、４０℃条件下において、それぞれ可使時間について調べた。その結果を、図４に示す。
【００７０】
図４（ａ）は、２５℃条件下における、紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦの粘度の経時変化を示す。少なくとも２ヶ月以上、接着剤粘度の明らかの上昇は見られなかった。これによれば、２５℃において、上記接着剤の可使時間は２ヶ月以上であることが明らかとなった。また、図４（ｂ）は、４０℃条件下における、紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦの粘度の経時変化を示す。示すように、少なくとも２００時間以上、接着剤粘度の明らかの上昇は見られなかった。これによれば、４０℃において、上記接着剤の可使時間は２００時間以上であることが示された。実施例および比較例で用いた他の接着剤についても同様に可使時間を調べた。
【００７１】
（実機での接着強度の評価）
実施例１で用いたものと同じ接着剤（紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦ、東亞合成、商品名アロニックス（登録商標））を使用して、電子体温計の実機２００を製作した。樹脂製本体ケース（非金属部品）２０１の先端部に紫外線嫌気硬化型接着剤ＢＵ７３０ＵＦを塗布し、ステンレスキャップ（金属部品）２０４をはめ合わせた。接着面における樹脂製本体ケース２０１と、ステンレスキャップ２０４との間の距離は、２５０μｍとした。続いて、紫外線照射装置を使用して、出力６００ｍＷ／ｃｍ２で２秒間（紫外線照射量としては１２００ｍＪ／ｃｍ２）照射した後）、６０℃恒温槽において、１０分間放置した。
【００７２】
上記により製作した実機２００について、接着強度を測定した。図５に、接着強度測定の様子を示している。接着強度測定器４００は、実機２００の樹脂製本体ケース２０１を固定する固定部４０１と、実機２００のステンレスキャップ２０４を固定する固定部４０２とを備えている。そして、負荷発生部４０３により、固定部４０１と固定部４０２とが離れる方向に負荷を掛けた。結果として、樹脂製本体ケース２０１と、ステンレスキャップ２０４との間の接着剤層は完全に硬化しており、１００Ｎ以上の接着強度を有することが実証された。
【００７３】
実施例２〜１５および比較例１〜６についても、同様に、実機での接着強度の評価を行った。
【００７４】
以上の結果を、表１および表２にまとめた。なお、硬化可否の欄では、「可」を「○」、「否」を「×」として表記した。また、硬化条件、硬化時間および可使時間の欄において、当該欄の記載内容が好ましいものである場合には「○」を、若干好ましくないものである場合には「△」を、好ましくないものである場合には「×」をそれぞれ併記した。また、接着強度の欄においては、接着強度が２０Ｎよりも小さい場合を「×」、２０〜８０Ｎの場合を「△」、８０Ｎより大きい場合を「○」とそれぞれ表記した。
【００７５】
【表１】
【００７６】
【表２】
【００７７】
実施例に示すように、紫外線嫌気硬化型接着剤を用いることにより、金属部品と非金属部品とを、比較的低い温度（例えば、６０℃）において、短時間（例えば、１０分）で、作業性よく（可使時間：数ヶ月）接着することができた。また、実施例４に示すように、接着剤の膜厚が厚い（４００μｍ）場合でも首尾よく接着することができた。
【００７８】
一方、比較例１に示すように、熱硬化型エポキシ系接着剤を用いた場合、高温（１００℃）かつ長時間（２時間）の硬化処理が必要であった。また、熱硬化型エポキシ系接着剤の可使時間も５時間と比較的短いものであった。そのため、熱硬化型エポキシ系接着剤を用いる場合には、部品に耐熱性が必要であり、組み立て効率が悪く、作業性も悪いことが示唆された。
【００７９】
また、比較例２に示すように、湿気硬化型アクリレート系接着剤を用いた場合、短時間で接着することができたが、接着剤の可使時間が極めて短いものであった（数分）。そのため、湿気硬化型アクリレート系接着剤を用いる場合には、作業性が非常に悪いことが示唆された。また、接着剤成分が樹脂（ＡＢＳ）の表面を侵食する点も問題であった。
【００８０】
また、比較例３に示すように、常温硬化型シリコーン系接着剤を用いた場合、硬化時間が非常に長時間必要であった（２４時間）。そのため、組み立て効率が非常に悪いことが示唆された。
【００８１】
また、比較例４〜６に示すように、紫外線硬化型接着剤を用いた場合、接着剤の膜厚が厚くなると（２０μｍ以上）接着が不十分であった。
【００８２】
このように、本発明によれば、金属部品と非金属部品とを従来技術に比べ好適に接着し得ることが示された。
【００８３】
また、実施例１および１４の結果を比較することにより、上記紫外線硬化型接着剤を用いれば、１０分間あれば、１００μｍの膜厚の接着剤を好適に硬化させ得ることが示された。
【００８４】
また、実施例１〜４および１５の結果を比較することにより、上記紫外線硬化型接着剤を用いれば、４００μｍの膜厚の接着剤を硬化させ得ることが示された。
【００８５】
また、実施例１および５〜７の結果を比較することにより、接着すべき非金属部品の材料としては、ＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン共重合体）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＩ（ポリイミド）等様々な非金属材料を使用できることが示された。
【００８６】
また、実施例１および８〜１２の結果を比較することにより、接着すべき金属部品の材料としては、ＳＵＳ、Ｆｅ、Ａｌ，Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなど様々な金属材料を使用できることが示された。特に、金属部品がＦｅまたはＣｕからなる場合、硬化時間が短くなることが示された。
【００８７】
（接合部について）
図６は、上述した実機２００における樹脂製本体ケース２０１と、ステンレスキャップ２０４との接着部の拡大写真である。樹脂製本体ケース２０１と、ステンレスキャップ２０４との図６の紙面縦方向の隙間（樹脂製本体ケース２０１の段２０１ａと、ステンレスキャップ２０４の端面２０４ａとの間）Ｌ201-204は、２〜２０μｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、金属部品と非金属部品とをと含む電子部品の製造に利用することが可能であり、電子体温計などの医療機器をはじめ、多くの電気機器と電子機器の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 電子部品
１１ 非金属部品
１１ａ 段
１１ｂ 下段領域（被覆領域）
１１ｃ 上段領域（隣接領域）
１２ 接着剤層
１２ａ 紫外線嫌気硬化型接着剤
１４ 金属部品
１４ａ 端面
１４ｂ 底面
１５ 感温素子
１６ リード線
３０ 接着剤供給手段
４０ 紫外線照射装置
４１ 紫外線
４１ａ 紫外線経路
１００ 評価試験用サンプル
１０１ 非金属部品
１０１ａ 段
１０１ｂ 下段領域（被覆領域）
１０１ｃ 上段領域（隣接領域）
１０２ 接着剤
１０３ シックネスゲージ
１０４ 金属部品
２００ 実機（電子体温計）
２０１ 樹脂製本体ケース（非金属部品）
２０４ ステンレスキャップ（金属部品）
４００ 接着強度測定器
４０１ 固定部
４０２ 固定部
４０３ 負荷発生部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属部品と、当該非金属部品の表面上に設けられた被覆領域を覆う金属部品とを備えている電子部品であって、
上記被覆領域と、上記金属部品とが、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤が硬化してなる接着剤層を介して接着していることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
上記接着剤層の厚さは、０μｍを超え、４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
上記被覆領域と、上記非金属部品の表面において当該被覆領域と隣接する隣接領域との間に、当該隣接領域が上記被覆領域よりも隆起するように段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
上記非金属部品と、上記金属部品とが面一であることを特徴とする請求項３に記載の電子部品。
【請求項５】
上記金属部品は、鉄、銅、または、鉄および銅の少なくとも一方を含む合金から形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項６】
上記非金属部品は、樹脂、セラミック、ガラス、およびゴムからなる群より選ばれる一つ以上の材料から形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項７】
上記金属部品および上記非金属部品によって囲まれた中空部と、
上記中空部内に配置されたセンサとをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項８】
上記センサが、温度を感知するセンサであることを特徴とする請求項７に記載の電子部品。
【請求項９】
請求項８に記載の電子部品を備えていることを特徴とする電子体温計。
【請求項１０】
非金属部品と、当該非金属部品の表面上に設けられた被覆領域を覆う金属部品とを備えている電子部品の製造方法であって、
上記被覆領域と、上記金属部品との間に、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤からなる接着剤層を形成する接着剤層形成工程、および
上記非金属部品と上記金属部品との隙間に、紫外線を照射する紫外線照射工程を包含していることを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項１１】
上記接着剤層の厚さは、０μｍを超え、４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１２】
上記被覆領域と、上記非金属部品の表面において当該被覆領域と隣接する隣接領域との間に、当該隣接領域が上記被覆領域よりも隆起するように段が設けられており、
上記紫外線照射工程では、当該段と上記金属部品と隙間に紫外線を照射することを特徴とする請求項１０に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１３】
上記金属部品は、鉄、銅、または、鉄および銅の少なくとも一方を含む合金から形成されたものであることを特徴とする請求項１０に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１】
非金属部品と、当該非金属部品の表面上に設けられた被覆領域を覆う金属部品とを備えている電子部品であって、
上記被覆領域と、上記金属部品とが、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤が硬化してなる接着剤層を介して接着していることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
上記接着剤層の厚さは、０μｍを超え、４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
上記被覆領域と、上記非金属部品の表面において当該被覆領域と隣接する隣接領域との間に、当該隣接領域が上記被覆領域よりも隆起するように段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
上記非金属部品と、上記金属部品とが面一であることを特徴とする請求項３に記載の電子部品。
【請求項５】
上記金属部品は、鉄、銅、または、鉄および銅の少なくとも一方を含む合金から形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項６】
上記非金属部品は、樹脂、セラミック、ガラス、およびゴムからなる群より選ばれる一つ以上の材料から形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項７】
上記金属部品および上記非金属部品によって囲まれた中空部と、
上記中空部内に配置されたセンサとをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項８】
上記センサが、温度を感知するセンサであることを特徴とする請求項７に記載の電子部品。
【請求項９】
請求項８に記載の電子部品を備えていることを特徴とする電子体温計。
【請求項１０】
非金属部品と、当該非金属部品の表面上に設けられた被覆領域を覆う金属部品とを備えている電子部品の製造方法であって、
上記被覆領域と、上記金属部品との間に、光重合開始剤および有機過酸化物を含有する紫外線嫌気硬化型接着剤からなる接着剤層を形成する接着剤層形成工程、および
上記非金属部品と上記金属部品との隙間に、紫外線を照射する紫外線照射工程を包含していることを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項１１】
上記接着剤層の厚さは、０μｍを超え、４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１２】
上記被覆領域と、上記非金属部品の表面において当該被覆領域と隣接する隣接領域との間に、当該隣接領域が上記被覆領域よりも隆起するように段が設けられており、
上記紫外線照射工程では、当該段と上記金属部品と隙間に紫外線を照射することを特徴とする請求項１０に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１３】
上記金属部品は、鉄、銅、または、鉄および銅の少なくとも一方を含む合金から形成されたものであることを特徴とする請求項１０に記載の電子部品の製造方法。
【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２０１１−１８５８５９（Ｐ２０１１−１８５８５９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３４５５（Ｐ２０１０−５３４５５）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]