JPH02266918A - プラスチックの接合方法 - Google Patents
プラスチックの接合方法Info
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- B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
プラスチック部材同士の接合方法に関し、位置精度がよ
く、また強い接着強度の接合を行うことを目的とし、 レーザ光の吸収が少ない第1のプラスチックよりなる成
形体と該第1のプラスチックに較べて格段に吸収が大き
な第2のプラスチックよりなる成形体とを当接し、レー
ザ光を第1のプラスチック成形体を通して第2のプラス
チック成形体を照射して照射位置のプラスチックを溶融
させると共に、該溶融熱により第1のプラスチックをも
溶融せしめ、両者を融着する接合方法において、該融着
をカライドスコープを通したレーザ光を使用してプラス
チックの接合方法を構成する。
く、また強い接着強度の接合を行うことを目的とし、 レーザ光の吸収が少ない第1のプラスチックよりなる成
形体と該第1のプラスチックに較べて格段に吸収が大き
な第2のプラスチックよりなる成形体とを当接し、レー
ザ光を第1のプラスチック成形体を通して第2のプラス
チック成形体を照射して照射位置のプラスチックを溶融
させると共に、該溶融熱により第1のプラスチックをも
溶融せしめ、両者を融着する接合方法において、該融着
をカライドスコープを通したレーザ光を使用してプラス
チックの接合方法を構成する。
本発明はプラスチック成形体同士の接合方法に関する。
現在、合成樹脂には熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とがあ
り、殆どあらゆる分野に使用されているが、熱硬化性樹
脂については、圧縮成形法(Collpression
−moldingL )ランスファ成形法(Tran
afer−mo1dingL射出成形法(Inject
ion−+wolding) を注型性(Castin
s)など各種の成形法により成形品が作られて使用され
ている。
り、殆どあらゆる分野に使用されているが、熱硬化性樹
脂については、圧縮成形法(Collpression
−moldingL )ランスファ成形法(Tran
afer−mo1dingL射出成形法(Inject
ion−+wolding) を注型性(Castin
s)など各種の成形法により成形品が作られて使用され
ている。
こ−で、プラスチックは当初は耐熱性や耐湿性が劣るた
め高い信頼性を必要とする電子部品の構成材として使用
されなかったが、材料の改良によってセラミックスや金
属材料に置き代わって使用されるようになった。
め高い信頼性を必要とする電子部品の構成材として使用
されなかったが、材料の改良によってセラミックスや金
属材料に置き代わって使用されるようになった。
例えば、高信頼性を必要とする回路部品や半導体部品の
パッケージングは当初、ガラス端子と金属ケースを用い
るハーメチックシール構造がとられていたが、現在では
殆どのものが樹脂モールド外装に置き代わっている。
パッケージングは当初、ガラス端子と金属ケースを用い
るハーメチックシール構造がとられていたが、現在では
殆どのものが樹脂モールド外装に置き代わっている。
また、合成樹脂は大部分の材料が透明体であることから
、ガラスに代わって成形体として使用されている場合が
多い。
、ガラスに代わって成形体として使用されている場合が
多い。
例えば、光ディスクがこれに当たり、ガラスよりなるデ
ィスク基板の上に樹脂成形して案内溝(プリグループ)
を作り、この上に記録媒体を膜形成して製造する場合も
あるが、ポリメチルメタクリレート(略称PMMA)や
ポリカーボネート(略称PC)のように光吸収の少ない
透明樹脂を用いで案内溝の付いたディスク基板を注型法
により作り、この上に記録媒体を膜形成することが行わ
れている。
ィスク基板の上に樹脂成形して案内溝(プリグループ)
を作り、この上に記録媒体を膜形成して製造する場合も
あるが、ポリメチルメタクリレート(略称PMMA)や
ポリカーボネート(略称PC)のように光吸収の少ない
透明樹脂を用いで案内溝の付いたディスク基板を注型法
により作り、この上に記録媒体を膜形成することが行わ
れている。
こ−で、光ディスクへの情報の記録と再生は透明なディ
スク基板を通して記録媒体にレーザ光を照射して行われ
るが、サンドインチ・タイプのものについては二枚のデ
ィスク基板を基板面を外側とし、プラスチックよりなる
セパレータを介し、一定の間隙をおいて位置精度よ(張
り合わせることが行われている。
スク基板を通して記録媒体にレーザ光を照射して行われ
るが、サンドインチ・タイプのものについては二枚のデ
ィスク基板を基板面を外側とし、プラスチックよりなる
セパレータを介し、一定の間隙をおいて位置精度よ(張
り合わせることが行われている。
このように二つのプラスチック成形品を位置精度よく接
合することは各種の分野で行われている。
合することは各種の分野で行われている。
プラスチック成形品の接合には溶着、接着、超音波融着
などの方法が知られている。
などの方法が知られている。
ニーで、溶着は被接合部材を溶剤を用いて溶解させるも
ので、接合部の寸法精度が正確でな(、また残留した溶
剤によって母材が溶ける場合がある。
ので、接合部の寸法精度が正確でな(、また残留した溶
剤によって母材が溶ける場合がある。
また、溶剤の揮発を伴うために作業環境を悪(すると云
う問題もある。
う問題もある。
また、接着は接着剤を使用するもので、光ディスクの場
合はテルル(Te)などの記録媒体が接着剤によって腐
蝕されることがあり、また、一般に接着強度が弱く、湿
潤雰囲気中に置くと接着強度が急速に低下すると云う問
題がある。
合はテルル(Te)などの記録媒体が接着剤によって腐
蝕されることがあり、また、一般に接着強度が弱く、湿
潤雰囲気中に置くと接着強度が急速に低下すると云う問
題がある。
また、超音波融着は接合面が大きな場合は均一な接合を
行うことができず、光ディスクの場合は直径5インチ程
度が限界となっている。
行うことができず、光ディスクの場合は直径5インチ程
度が限界となっている。
更に、この方法は振動を対象物に与えるために位置精度
が低下しやすい。
が低下しやすい。
これらの問題を解決する方法として発明者はレーザ光を
用いてプラスチック成形体同士を溶着する方法を提案し
ている。
用いてプラスチック成形体同士を溶着する方法を提案し
ている。
(特開昭62−216729.昭和62年9月24日公
開)この方法は光吸収率の低いプラスチックスよりなる
第1のプラスチック成形体と光吸収率の高い第2のプラ
スチック成形体とを当接しておき、光吸収率の低い第1
のプラスチック成形体を通して光吸収率の高い第2のプ
ラスチック成形体との接合部をレーザ照射するものであ
る。
開)この方法は光吸収率の低いプラスチックスよりなる
第1のプラスチック成形体と光吸収率の高い第2のプラ
スチック成形体とを当接しておき、光吸収率の低い第1
のプラスチック成形体を通して光吸収率の高い第2のプ
ラスチック成形体との接合部をレーザ照射するものであ
る。
このようにすると、第2のプラスチック成形体はレーザ
光を吸収して発熱し、溶融するが、この発熱により接合
している第1のプラスチック成形体の表面の温度も上昇
して溶融することから接合が進行するものである。
光を吸収して発熱し、溶融するが、この発熱により接合
している第1のプラスチック成形体の表面の温度も上昇
して溶融することから接合が進行するものである。
この方法によると、溶剤や接着剤など他の材料を使用せ
ず、また短時間に行われるため位置精度のよい接合を行
うことができる。
ず、また短時間に行われるため位置精度のよい接合を行
うことができる。
然し、この方法を実施する場合には、かなり大きなレー
ザスポット(例えば直径が18.4鵬)を接合部に当て
一走査するが、この際にレーザスポット内のエネルギー
分布が均一でなく、中心が最もエネルギー密度が高いガ
ウス分布をとるために、接合部の中央の温度が高まり、
急激に蒸発するプラスチックによって中央部に気泡が生
じ易いことが問題であった。
ザスポット(例えば直径が18.4鵬)を接合部に当て
一走査するが、この際にレーザスポット内のエネルギー
分布が均一でなく、中心が最もエネルギー密度が高いガ
ウス分布をとるために、接合部の中央の温度が高まり、
急激に蒸発するプラスチックによって中央部に気泡が生
じ易いことが問題であった。
以上記したように発明者が提案しているレーザ溶着法は
プラスチック成形体を位置精度よく、且つ腐蝕など化学
的な影響を与えずに接合できるため優れた方法であるが
、レーザスポット内のエネルギー分布が均一でないため
に、照射位置の中心が極度に加熱され、そのため気泡の
発生を伴いやすいことが解決を要する問題である。
プラスチック成形体を位置精度よく、且つ腐蝕など化学
的な影響を与えずに接合できるため優れた方法であるが
、レーザスポット内のエネルギー分布が均一でないため
に、照射位置の中心が極度に加熱され、そのため気泡の
発生を伴いやすいことが解決を要する問題である。
上記の!iBはレーザ光の吸収が少ない第1のプラスチ
ックよりなる成形体と、第1のプラスチックに較べて格
段に吸収が大きな第2のプラスチックよりなる成形体と
を当接し、レーザ光を第1のプラスチック成形体を通し
て第2のプラスチック成形体を照射して照射位置のプラ
スチックを溶融させると共に、この溶融熱により第1の
プラスチックをも溶融せしめ、両者を融着する接合方法
において、融着をカライドスコープを通したレーザ光を
使用して行うことにより解決することができる。
ックよりなる成形体と、第1のプラスチックに較べて格
段に吸収が大きな第2のプラスチックよりなる成形体と
を当接し、レーザ光を第1のプラスチック成形体を通し
て第2のプラスチック成形体を照射して照射位置のプラ
スチックを溶融させると共に、この溶融熱により第1の
プラスチックをも溶融せしめ、両者を融着する接合方法
において、融着をカライドスコープを通したレーザ光を
使用して行うことにより解決することができる。
本発明はレーザスポット内のエネルギー分布を均一にす
る方法として第1図に示すようなカライドスコープ(K
aleidoscope)をレーザ照射装置に導入する
ものである。
る方法として第1図に示すようなカライドスコープ(K
aleidoscope)をレーザ照射装置に導入する
ものである。
こ\で、 カライドスコープ1は円筒状の金属体の中央
部にレーザが通過する穴2を有し、穴2の壁面は金(^
U)などの鍍金を施して鏡面になっているもので、入射
したレーザ光3を内部で多重反射をさせて均一なエネル
ギー分布とする装、置である。
部にレーザが通過する穴2を有し、穴2の壁面は金(^
U)などの鍍金を施して鏡面になっているもので、入射
したレーザ光3を内部で多重反射をさせて均一なエネル
ギー分布とする装、置である。
第2図はこのカライドスコープ1を導入した本発明に係
るプラスチックの接合方法を示す斜視図である。
るプラスチックの接合方法を示す斜視図である。
図において、低吸収率のプラスチック成形体4を上に、
また高吸収率プラスチック成形体5を下にして正しく位
置決めして当接する。
また高吸収率プラスチック成形体5を下にして正しく位
置決めして当接する。
こ−で、大部分のプラスチック材料は透明であって光吸
収率は低いのが通常であることから、光吸収率を高める
には色素や顔料とくに黒色或いは褐色のものを混入する
と効果的である。
収率は低いのが通常であることから、光吸収率を高める
には色素や顔料とくに黒色或いは褐色のものを混入する
と効果的である。
そして、レーザ光1eから出射したレーザ光7はミラー
8で反射させた後、ビームエキスパンダとして働く凹レ
ンズ9と凸レンズ10で整形し、平行光とした状態で本
発明にか−るカライドスコープ1に入射させてエネルギ
ー分布を均一にして後、対物レンズ11により所定のス
ポット径として高吸収率プラスチック成形体5を照射す
るものであって、位置決めをした二枚の成形体4,5が
載置しである支持台を移行させて接合部をレーザ走査さ
せれば両者を溶着することができる。
8で反射させた後、ビームエキスパンダとして働く凹レ
ンズ9と凸レンズ10で整形し、平行光とした状態で本
発明にか−るカライドスコープ1に入射させてエネルギ
ー分布を均一にして後、対物レンズ11により所定のス
ポット径として高吸収率プラスチック成形体5を照射す
るものであって、位置決めをした二枚の成形体4,5が
載置しである支持台を移行させて接合部をレーザ走査さ
せれば両者を溶着することができる。
すなわち、先に記したようにレーザ光は吸収が少ない低
吸収率プラスチック成形体4を通して高吸収率プラスチ
ック成形体5に所定のレーザスポットを当てると発熱に
より照射部のプラスチックが溶融し、この熱によりこれ
と接する低吸収率プラスチック成形体4も溶け、結果と
して両者が溶着すること−なる。
吸収率プラスチック成形体4を通して高吸収率プラスチ
ック成形体5に所定のレーザスポットを当てると発熱に
より照射部のプラスチックが溶融し、この熱によりこれ
と接する低吸収率プラスチック成形体4も溶け、結果と
して両者が溶着すること−なる。
低吸収率プラスチック成形体4として透明なアクリル板
を用い、また高吸収率プラスチック成形体5としてカー
ボンブラックを混入して黒色にしたアクリル板を使用し
た。
を用い、また高吸収率プラスチック成形体5としてカー
ボンブラックを混入して黒色にしたアクリル板を使用し
た。
また、レーザ光源としてはパルスNd−YAGレーザを
用い、パルス幅1鴎3.平均出力400 W、パルスレ
ート140 pps、スポット径18.5ms、溶接速
度2.8−7分の条件で照射を行い、両者を接合させた
。
用い、パルス幅1鴎3.平均出力400 W、パルスレ
ート140 pps、スポット径18.5ms、溶接速
度2.8−7分の条件で照射を行い、両者を接合させた
。
溶接部をR微鏡で観察したところ、溶接部の総てに亙っ
て良好な溶接が行われており、気泡が発生していないこ
とが確認できた。
て良好な溶接が行われており、気泡が発生していないこ
とが確認できた。
次に、溶接部の気密性をヘリウム(Ile>リークディ
テクタにより測定したところI Xl0−”atm I
CC/S以下の高い気密性を有しており、また接合の
強さも母材と同程度であった。
テクタにより測定したところI Xl0−”atm I
CC/S以下の高い気密性を有しており、また接合の
強さも母材と同程度であった。
本発明の実施によりレーザ光を走査してプラスチック成
形体の溶接を行う場合に気泡の発生を無くすることがで
き、これにより位置精度が良く且つ、母材と同程度の接
合強さをもつ接合を行ことが可能となる。
形体の溶接を行う場合に気泡の発生を無くすることがで
き、これにより位置精度が良く且つ、母材と同程度の接
合強さをもつ接合を行ことが可能となる。
第1図はカライドスコープの断面図(A)面図(B)、
第2図は本発明の実施法を示す斜視図、である。
図において、
1はカライドスコープ、 2は穴、
3はレーザ光、
4は低吸収率プラスチック成形体、
5は高吸収率プラスチック成形体、
である。
と
Claims (1)
- レーザ光の吸収が少ない第1のプラスチックよりなる成
形体と該第1のプラスチックに較べて格段に吸収が大き
な第2のプラスチックよりなる成形体とを当接し、レー
ザ光を第1のプラスチック成形体を通して第2のプラス
チック成形体を照射して照射位置のプラスチックを溶融
させると共に、該溶融熱により第1のプラスチックをも
溶融せしめ、両者を融着する接合方法において、該融着
をカライドスコープを通したレーザ光を用いて行うこと
を特徴とするプラスチックの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090027A JPH02266918A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | プラスチックの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090027A JPH02266918A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | プラスチックの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02266918A true JPH02266918A (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=13987196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1090027A Pending JPH02266918A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | プラスチックの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02266918A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000294012A (ja) * | 1999-04-12 | 2000-10-20 | Koito Mfg Co Ltd | 車両用標識灯 |
| JP2002067164A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-05 | Japan Science & Technology Corp | レーザによる樹脂フィルムの接着方法 |
| JP2004195829A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ溶接方法及び被溶接部材 |
| JP2005104132A (ja) * | 2003-09-10 | 2005-04-21 | Fine Device:Kk | フッ素樹脂材間の接合方法 |
| EP1524096A3 (en) * | 2003-10-14 | 2008-03-19 | Denso Corporation | Resin mold and method for manufacturing the same |
| CN102107530A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-06-29 | 东莞市创普光电技术有限公司 | 一种采用金属激光焊接机焊接塑料的新方法 |
| CN115782194A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-03-14 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种采用机械腔体匀化激光应用于塑料焊接的装置 |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1090027A patent/JPH02266918A/ja active Pending
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