JP7268500B2

JP7268500B2 - 接合構造体

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Publication number: JP7268500B2
Application number: JP2019117718A
Authority: JP
Inventors: 大輔佐藤
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2023-05-08
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Description

本発明は接合構造体およびその利用に関する。

特許文献１には、第一成形体である金属成形体の接合面に対して、連続波レーザを使用して２００ｍｍ／ｓｅｃ以上の照射速度でレーザ光を連続照射する工程、前工程においてレーザ光が照射された金属成形体の接合面に接着剤層を形成する工程、前工程において接着剤を塗布した第一成形体である金属成形体の接合面に第二成形体を接着する工程を有する、複合成形体の製造方法が開示されている。

特開２０１５－２１３９６１号公報

特許文献１に係る複合成形体の製造方法によると、接合面に対して平行方向に引っ張ったときの引張強度と、接合面に対して垂直方向に引っ張ったときの引張強度の両方が優れた複合成形体を提供することができるとされている。

しかしながら、特許文献１に係る発明は、第二成形体には加工がされていないため、熱衝撃などによる膨張収縮力が加わった際に、第二成形体側の接合強度が十分得られない可能性がある。また、第一成形体の接合面を連続波レーザで粗面化していることで、第一成形体の接合面は不均一な形状である。それにより、熱衝撃などによる膨張収縮力が加わった際に、第一成形体は応力集中点を有するため、接合強度向上には未だ改善の余地がある。

したがって、本件発明者は、従来の方法では、耐油性、耐薬品性を有する接着剤を用いたとしても、耐熱衝撃性を有する接合強度の優れた複合成形体は、困難であることを見出した。

本発明は、一側面では、このような実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、耐熱衝撃性に優れた、高い接合強度を示す接合構造体を提供することである。

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。

すなわち、本発明の一側面に係る接合構造体は、表面に開口径が３０～１００μｍである複数の穿孔が形成された金属材料である第１部材と、表面に開口径が３０～１００μｍである独立した複数の穿孔が形成された、前記第１部材と同じもしくは異なる金属材料または熱可塑性樹脂である、第３部材と、前記第１部材の穿孔が形成された表面と前記第３部材の穿孔が形成された表面とを接合する硬化性樹脂である、第２部材と、を備える。

硬化性樹脂は、架橋反応により硬化し得る。上記構成では、穿孔が形成された表面同士に硬化性樹脂を塗布、硬化することで、硬化性樹脂が穿孔内に充填され、物理的に強固なアンカー効果が得られる。これにより、耐熱衝撃性に優れた、高い接合強度を示す接合構造体を得ることができる。また、表面に穿孔を形成する表面加工を行うことにより、部材の表面の不純物が除去され、接着強度を向上することができる。また、複数の穿孔が形成されていることにより、接合部に係る応力が分散し、応力集中を回避した接合構造体を提供することができる。前記穿孔の開口径は、金属材料の表面における穿孔の開口部の最大の径として測定することができる。

上記一側面に係る接合構造体において、前記硬化性樹脂は、反応性硬化性樹脂であってよい。反応性硬化性樹脂は、外部からのエネルギーにより架橋構造を形成し、硬化し得る。当該構成により、溶接よりも低い温度で第１部材と第３部材とを接合することができ、接合構造体に含まれる部材への熱ダメージを軽減することができる。

上記一側面に係る接合構造体において、前記反応性硬化性樹脂は、エポキシ樹脂であってよい。当該構成によれば、耐熱衝撃性に加え、耐油性および耐薬品性までも確保することができる。エポキシ樹脂は、少なくとも一つのエポキシ基を含有し得る。

上記一側面に係る接合構造体において、前記硬化性樹脂の硬化前の粘度は、２５℃において、２５，０００～９０，０００ｍＰａ・ｓであってもよい。当該構成によれば、穿孔に硬化性樹脂が充填されやすいため、アンカー効果が発揮されやすく、接合強度が向上するという効果を奏する。

上記一側面に係る接合構造体において、前記硬化性樹脂の硬化後のショアＤ硬度は、３０～９０であってよい。当該構成によれば、耐熱衝撃性に加え、耐油性および耐薬品性までも確保することができる。

上記一側面に係る接合構造体において、前記穿孔の深さ方向に垂直な断面の径が、開口部から深さ方向に向かって大きくなり、次いで小さくなってもよく、または開口部から深さ方向に小さくなってもよい。当該構成によれば、アンカー効果が発揮されやすいため、耐熱衝撃性の安定性が確保される。

上記一側面に係る接合構造体において、前記穿孔のピッチは５０～２００μｍであってよい。ただし、穿孔のピッチの下限は穿孔が重畳しない距離とする。当該構成によれば、穿孔が規則的に並ぶため、接合部に係る応力が均一に分散し、応力集中を回避しやすい。前記穿孔のピッチは、穿孔の中心から、その穿孔に隣り合う穿孔の中心までの距離として測定することができる。

本発明の一側面に係るスイッチは、前記接合構造体を備える。

本発明の一側面に係る光電センサは、前記接合構造体を備える。

本発明の一側面に係る近接センサは、前記接合構造体を備える。

本発明の一態様によれば、耐熱衝撃性に優れた、高い接合強度を有する接合構造体を提供することができる。

図１は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図２は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図３は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図４は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図５は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図６は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図７は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図８は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図９は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図１０は、実施形態に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。図１１は、実施例１における接合構造体の製造工程を模式的に表す。図１２は、比較例１における接合構造体の製造工程を模式的に表す。図１３は、実施例５における接合構造体の製造工程を模式的に表す。図１４は、比較例１における接合構造体の断面を模式的に表す。図１５は、比較例２における接合構造体の断面を模式的に表す。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

§１適用例
まず、図１を用いて、本発明の一態様に係る接合構造体の概要を説明する。図１は、一態様に係る接合構造体の断面の一例を模式的に例示する。

図１では、表面に開口径が３０～１００μｍである複数の穿孔が形成された金属材料である第１部材１と、表面に開口径が３０～１００μｍである複数の穿孔が形成された、前記第１部材と同じもしくは異なる金属材料または熱可塑性樹脂である、第３部材３と、前記第１部材の穿孔が形成された表面と前記第３部材の穿孔が形成された表面とを接合する硬化性樹脂である、第２部材２と、を備える接合構造体が例示されている。換言すれば、第１部材１と第３部材３とは、第２部材２を介して接合されている。なお、図１では、穿孔の深さ方向に平行な断面が示されている。

第１部材１および第３部材３に形成された穿孔内に硬化性樹脂である第２部材２が充填され、硬化するため、物理的に強固なアンカー効果が得られる。これにより、耐熱衝撃性に優れた、高い接合強度を示す接合構造体を得ることができる。また、第１部材１および第３部材３の表面に穿孔を形成する表面加工を行うことにより、表面の不純物が除去され、接着強度を向上することができる。また、第１部材１および第３部材３の表面に複数の穿孔が形成されていることにより、接合部に係る応力が分散し、応力集中を回避した接合構造体を提供することができる。

なお、硬化性樹脂としては、金属には接着しやすいが樹脂には接着しづらい接着剤も存在する。そのため、第１部材および第３部材が異なる材料である場合、化学的な結合のみによる接着では、接着剤の選定に制約が生じ得る。しかし、前記接合構造体では、前記アンカー効果による物理的な結合をさらに有することで、接着剤の選択肢が広がり、耐油性および耐薬品性を有する接着剤を選択することが可能となる。結果として、耐油性・耐薬品性を有し、かつ耐熱衝撃性に優れた、高い接合強度を示す接合構造体を得ることができる。

§２構成例
＜第１部材＞
前記第１部材は、表面に開口径が３０～１００μｍである複数の穿孔が形成された金属材料である。前記金属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、金属材料は、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。

＜第３部材＞
前記第３部材は、表面に開口径が３０～１００μｍである複数の穿孔が形成された前記第１部材と同じもしくは異なる金属材料または熱可塑性樹脂である。前記第３部材として用いられる金属材料の一例としては、第１部材で用いられる金属材料で例示した金属材料が挙げられる。第３部材は、第１部材と同じ金属材料であってもよいし、異なる金属材料であってもよい。

前記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・スチレン共重合体）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、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、前記熱可塑性樹脂は、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。

＜第２部材＞
前記第２部材は、前記第１部材の穿孔が形成された表面と前記第３部材の穿孔が形成された表面とを接合する硬化性樹脂である。

前記硬化性樹脂は反応性硬化性樹脂であってもよい。前記反応性硬化性樹脂としては、例えば、加熱により架橋構造を形成して硬化する熱硬化性樹脂、および光を照射することにより架橋構造を形成して硬化する光硬化性樹脂等が挙げられる。

前記反応性硬化性樹脂の一例としては、エポキシ（ＥＰ）樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）樹脂、ユリアホルムアルデヒド（ＵＦ）樹脂、メラミンホルムアルデヒド（ＭＦ）樹脂、フェノールホルムアルデヒド（ＰＦ）樹脂、不飽和ポリエステル（ＵＰ）樹脂、およびシリコーン（ＳＩ）樹脂、アクリル樹脂が挙げられる。また、反応性硬化性樹脂は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であってもよい。

また、前記硬化性樹脂は、エポキシ樹脂であってもよい。耐油性、耐薬品性および耐熱衝撃性をバランスよく両立させる観点から、前記反応性硬化性樹脂は、エポキシ樹脂が好ましい。

前記第２部材には、充填剤がさらに添加されていてもよい。前記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。

前記硬化性樹脂の硬化前の粘度は、２５℃において、好ましくは１０，０００～３００，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは２５，０００～９０，０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは５０，０００～７５，０００ｍＰａ・ｓである。硬化性樹脂の硬化前の粘度が上記範囲内である場合、穿孔に硬化性樹脂が充填されやすいため、アンカー効果が発揮されやすく、接合強度が向上するという効果を奏する。前記粘度（ｍＰａ・ｓ）は、例えば、２５℃で、回転粘度計（ブルックフィールド計）（英弘精機社製）を用いることにより測定可能である。

前記硬化性樹脂の硬化後のショアＤ硬度は、好ましくは３０～９０、より好ましくは５０～９０、さらに好ましくは７０～９０である。硬化性樹脂の硬化後のショアＤ硬度が上記範囲である場合、耐熱衝撃性に加え、耐油性および耐薬品性までも確保することができる。なお、ショアＤ硬度は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して測定される。

＜穿孔＞
前記穿孔の開口径は、好ましくは３０～１００μｍである。

前記穿孔は、互いに独立している。つまり、穿孔が形成された表面に垂直な方向から見た場合に、穿孔の開口部が重畳しておらず、穿孔同士の境界線が明確である。よって、前記穿孔は、連続する溝とは異なる。前記穿孔が互いに独立していることにより、第１部材および第３部材の表面積が拡大する。これにより、第１部材および第３部材と、第２部材との接する面積が拡大されるため、物理的な接合強度が向上するという効果を奏する。

前記穿孔の開口部の形状は、特に限定されず、例えば、円形であってもよく、多角形であってもよい。開口部の形状が円形であれば、穿孔を形成しやすい。また、例えば、前記穿孔の深さ方向に垂直な断面の径が、開口部から深さ方向に向かって一定であってもよく、開口部から深さ方向に向かって大きくなり、次いで小さくなってもよく、または開口部から深さ方向に小さくなってもよい。好ましくは、前記穿孔の深さ方向に垂直な断面の径が、開口部から深さ方向に向かって大きくなり、次いで小さくなっている。換言すれば、穿孔の形状は、深さ方向にくびれを有することが好ましい。この構成により、第２部材がロックされる効果が発現する。すなわち、穿孔の深さ方向に平行な力が働いた場合、穿孔内部で硬化した第２部材が穿孔外部に引き出されづらくなり、物理的な接合強度が向上するという効果を奏する。穿孔の深さ方向に垂直な断面の径の、開口部から深さ方向に向かう変化は、曲線的であってもよく、直線的であってもよい。

前記穿孔のピッチは、特に限定されず、穿孔の開口径、第１部材および第３部材の体積等に応じて、適宜変更することができる。ただし、前記穿孔のピッチの下限値は、穿孔が重畳しない距離とする。例えば、穿孔のピッチは、好ましくは５０～２００μｍ、より好ましくは５０～１５０μｍ、さらに好ましくは５０～８０μｍである。前記穿孔のピッチは、例えば、レーザ照射の照射間隔を制御することによって、調整可能である。

穿孔の深さは、特に限定されず、穿孔の開口径、第１部材および第３部材の体積等に応じて、適宜変更することができる。例えば、穿孔の深さは、好ましくは３０～１００μｍである。

第１部材と第３部材における穿孔の形状は、同じであってもよい。例えば、上述の図１に示すように、開口部が円形であり、深さ方向に垂直な断面の径が、深さ方向に向かって曲線的に小さくなる形状の穿孔が形成された第１部材１と、第１部材１と同様の開口部が円形であり、深さ方向に垂直な断面の径が、深さ方向に向かって曲線的に小さくなる形状の穿孔が形成された第３部材３とを、第２部材２を介して接合させてもよい。

穿孔は、図２～１０に示す形状であってもよい。図２～１０は、それぞれ、実施形態に係る接合構造体の、穿孔の深さ方向に平行な断面の一例を模式的に示す。

穿孔の形状は、図２に示すように、開口部が円形であり、深さ方向に垂直な断面の径が、深さ方向に向かって曲線的に大きくなり、次いで小さくなる形状であってもよく、図３に示すように円錐形状であってもよい。

あるいは、第１部材と第３部材における穿孔の形状は、異なっていてもよい。例えば、図４に示すように、円錐形状の穿孔が形成された第１部材１と、開口部が円形であり、深さ方向に垂直な断面の径が、深さ方向に向かって曲線的に大きくなり、次いで小さくなる形状の穿孔が形成された第３部材３とを、第２部材２を介して接合させてもよい。

また、第１部材および第３部材における穿孔のピッチは、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。例えば、図５に示すように、第１部材１と第３部材３の線膨張係数が概ね同じであるが、第１部材１の体積が、第３部材３の体積よりも大きい場合、第１部材１における穿孔のピッチが、第３部材３における穿孔のピッチよりも小さくてもよい。線膨張係数が近い材料同士の接着であっても、それらの材料の体積が異なれば、熱衝撃による膨張収縮量の差が大きくなり得る。上記構成によれば、熱衝撃による膨張収縮量の差を小さくすることができ、さらに耐油性、耐薬品性および耐熱衝撃性を両立した、接合構造体を得ることができる。

また、第１部材および第３部材における穿孔の深さは、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。例えば、図６に示すように、第１部材１と第３部材３の線膨張係数が概ね同じであるが、第１部材１の体積が、第３部材３の体積よりも大きい場合、第１部材１における穿孔の深さが、第３部材３における穿孔の深さよりも深くてもよい。上記構成により、熱衝撃による膨張収縮量の差を小さくすることができ、さらに耐油性、耐薬品性および耐熱衝撃性を両立した、接合構造体を得ることができる。

さらに、第１部材および第３部材における穿孔のピッチおよび穿孔の深さの両方が、第１部材と第３部材とで異なっていてもよい。例えば、図７に示すように、第１部材１の体積が、第３部材３の体積よりも大きい場合、第１部材１における穿孔のピッチが、第３部材３における穿孔のピッチよりも小さく、第１部材１における穿孔の深さが、第３部材３における穿孔の深さよりも深くてもよい。

あるいは、図８に示すように、穿孔が形成された表面以外の面でも第１部材１および第３部材３が、第２部材２を介して接合していてもよい。また、図９に示すように、第１部材１に、第３部材に加えて他の部材５が、第２部材２を介して接合していてもよい。この他の部材５の表面にも上述の穿孔が形成され得る。また、他の部材５は、第１部材または第３部材として例示された金属材料または熱可塑性樹脂であってもよい。さらに、図１０に示すように、第３部材３が、第１部材１と接合している面とは別の面で、他の接着剤６を介して、他の部材５と接合していてもよい。第１部材１と接合している面とは別の面にも上述の穿孔が形成され得る。他の接着剤６は、第２部材として例示された硬化性樹脂であってもよい。

＜接合構造体の製造方法＞
前記接合構造体は、例えば、第２部材を介して、前記第１部材の穿孔が形成された表面と前記第３部材の穿孔が形成された表面とを接合する工程を含む製造方法によって製造され得る。

前記穿孔は、レーザ照射によって形成されることが好ましい。前記穿孔を形成するためのレーザの種類としては、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ_４レーザ、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等を選択することができ、レーザの波長を考慮すると、ファイバレーザ等が好ましい。

例えば、第１部材の穿孔が形成された表面、第３部材の穿孔が形成された表面、またはその両方に、第２部材を塗布し、次いで第１部材の穿孔が形成された表面に、第３部材の穿孔が形成された表面が接するように重ね合せる。ここで、第１部材と第３部材とを重ね合せた領域を加圧してもよい。その後、第２部材を硬化させることにより、接合構造体を得ることができる。

また、第２部材を塗布する前に紫外線照射等により、第２部材中のＯＨ基が露出するように処理してもよい。あるいは、第２部材を塗布中および／または塗布した後に、加熱または真空引きを行ってもよい。これらの処理により、穿孔に第２部材が充填される際の表面張力が低減され、穿孔に第２部材が充填されやすくなる。第２部材の硬化の方法は、第２部材が十分に硬化すれば、特に限定されない。

＜接合構造体の利用＞
前記接合構造体は、例えば、スイッチ、光電センサおよび近接センサに利用することができる。

一般的に、光電センサは、基板等の内部部品が、金属筐体によって封止された構造である。従来、金属筐体によって封止する場合、溶接するか、または表面を加工せずに接着剤によって接合していた。しかし、溶接では、基板等の内部部品が熱によりダメージを受けるおそれがあった。また、表面を加工せずに接着剤によって接合する方法では、はがれやすく、接合強度に改善の余地があった。また、スイッチ、光電センサ、および近接センサにおいて、金属同士の接合の他に、金属と樹脂の接合を必要とする部分があり、従来、金属と樹脂を直接的に接合していた。しかし、このような方法では、金属と樹脂とがはがれやすい傾向にある。

前記接合構造体を備えるスイッチ、光電センサまたは近接センサでは、高い接合強度を有し、さらに内部部品の受ける熱ダメージが軽減され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１１は、実施例１における接合構造体の製造工程を表す図である。図１１の工程１００１は、第１部材１および第３部材３の表面に穿孔４を形成する工程を示す。第１部材１としてＳＵＳ３０４（５０ｍｍ×２５ｍｍ、厚み３ｍｍ）、第３部材３としてＳＵＳ３０４（５０ｍｍ×２５ｍｍ、厚み１ｍｍ）、第２部材２として熱硬化性エポキシ接着剤（硬化前の粘度３５，０００ｍＰａ、ショアＤ硬度８０）を用いた。第１部材１の長手方向の一端から２ｍｍ×２１ｍｍの範囲、および第３部材３の長手方向の一端から５ｍｍ×２１ｍｍの範囲に、ファイバレーザマーカＭＸ－Ｚ２０００Ｈ（オムロン株式会社製）を用いてパルスレーザ照射を行うことにより、各部材の表面に複数の穿孔４を、穿孔のピッチが６５μｍとなるように形成した。

図１１の工程１００２は、第１部材１の穿孔が形成された表面と、第３部材３の穿孔が形成された表面を接合する工程を示す。第１部材１の穿孔４が形成された表面に、第２部材２を塗布し、図１１の工程１００２に示すように、第１部材１の穿孔４が形成された表面に、第３部材３の穿孔４が形成された表面が接するように重ね合せて加圧した。次いで、オーブン内で、７０℃で９０分間加熱し、第２部材を硬化させることで、接合構造体を作製した。穿孔を形成する際のパルスレーザ照射条件を表１に示す。実施例１の接合構造体は図１に示す構造であった。

〔実施例２～４〕
穿孔を形成する際のパルスレーザ照射条件をそれぞれ変更したこと以外は、実施例１と同じ方法で３つの接合構造体を作製した。穿孔を形成する際のパルスレーザ照射条件を表１に示す。実施例２～４の接合構造体は、それぞれ図２～４に示す構造であった。

〔比較例１〕
図１２は、比較例１における接合構造体の製造工程を表す図である。図１２の工程１００３は、第１部材１および第３部材３の表面に穿孔を形成する工程を示す。実施例１の穿孔形成に代わり、ＹＡＧレーザＭＬ－２１５０Ａ（ミヤチテクノス製）を用いてレーザ照射を行い、図１２の工程１００３に示すように凹部５の幅が０．４ｍｍ、隣り合う凹部５の間の凸部６の幅が０．１５ｍｍとなるように、連続波加工によって部材の接合表面に凹凸形状を形成した。すなわち、溝形状を形成した。

図２の工程１００４は、第１部材の凹凸形状が形成された表面と、第３部材の凹凸形状が形成された表面を接合する工程を示す。

第１部材１の凹凸形状が形成された表面に、第２部材２を塗布し、図１２の工程１００４に示すように、第１部材１の凹凸形状が形成された表面に、第３部材３の凹凸形状が形成された表面が接するように重ね合せて加圧した。次いで、オーブン内で、７０℃で９０分間加熱し、第２部材を硬化させることで、接合構造体を作製した。レーザ照射の条件を表２に示す。比較例１の接合構造体は図１４に示す構造であった。なお、図１４は、凹部の深さ方向および凹部の長手方向に平行な断面を示す。

〔比較例２〕
実施例１の穿孔形成に代わり、サンドブラストにより表面処理したこと以外は、実施例１と同じ方法で接合構造体を作製した。サンドブラストの条件を表２に示す。ここで、サンドブラストは、表面粗さを表す中心線平均粗さ（Ｒａ）が５～１０μｍとなる条件にて行った。比較例２の接合構造体は図１５に示す構造であった。なお、図１５は、凹部の深さ方向に平行な断面を示す。

〔実施例５〕
図１３は、実施例５における接合構造体の製造工程を表す図である。第１部材１としてＳＵＳ３０４（５０ｍｍ×２５ｍｍ、厚み３ｍｍ）、第３部材３としてガラスフィラーを３０重量％含むＰＢＴ板（５０ｍｍ×２５ｍｍ、厚み３ｍｍ）、第２部材２として熱硬化性エポキシ接着剤（硬化前の粘度３５，０００ｍＰａ、ショアＤ硬度８０）を用いた。ここで、第１部材の線膨張係数は、第２部材および第３部材の２分の１であった。

第１部材１の長手方向の一端から２ｍｍ×２１ｍｍの範囲、および第３部材３の長手方向の一端から５ｍｍ×２１ｍｍの範囲に、ファイバレーザマーカＭＸ－Ｚ２０００Ｈ（オムロン株式会社製）を用いてパルスレーザ照射を行うことにより、各部材の表面に、第１部材では穿孔のピッチが６５μｍとなるように、第３部材では穿孔のピッチが１３０μｍとなるように、複数の穿孔４を形成した。

図１３の工程１００６は、第１部材の穿孔が形成された表面と、第３部材の穿孔が形成された表面を接合する工程を示す。実施例１と同様にして、第１部材１の穿孔４が形成された表面に、第２部材２を塗布し、図１３の工程１００６に示すように、第１部材１の穿孔４が形成された表面に、第３部材３の穿孔４が形成された表面が接するように重ね合せて加圧した。次いで、オーブン内で、７０℃で９０分間加熱し、第２部材を硬化させることで、接合構造体を作製した。穿孔を形成する際のパルスレーザ照射条件を表３に示す。

〔実施例６〕
パルスレーザ照射の条件を変更した以外は、実施例５と同じ方法で接合構造体を作製した。穿孔を形成する際のパルスレーザ照射条件を表３に示す。

〔接合性評価〕
上述の実施例１～６の接合構造体および比較例１～２の接合構造体を用いて、接合性評価を以下の方法で行った。

熱衝撃試験前と熱衝撃試験１００サイクル後に、得られた接合構造体の引張試験を行い、それによる接合部の破壊状態を評価した。ここで、熱衝撃試験は、－４０℃で３０分処理した後、７０℃で３０分処理することを１サイクルとし、その他の条件はＪＩＳＣ６００６８－２－１４に基づき実施した。また、引張試験は、インストロン社製の電気機械式万能試験機５９００を用いて行った。具体的には、せん断方向に引張速度５ｍｍ／ｍｉｎで試験を行い、第２部材の破断した時点、または第１部材および／または第３部材の表面から第２部材が完全に剥離した時点（接合界面が破断した時点）で、試験を終了した。

結果を、表４に示す。表中、○および×は、それぞれ以下の状態を表す。
○：第１部材および／または第３部材の表面から第２部材が剥離せず、第２部材の破壊が生じた場合。
×：第１部材および／または第３部材の表面から第２部材が剥離した場合（第１部材および／または第３部材の表面から第２部材が剥離し、さらに第２部材の破壊も生じた状態を含む）。

実施例１～６の接合構造体は、熱衝撃試験前の引張試験および熱衝撃試験１００サイクル後の引張試験のいずれにおいても、接合表面剥離は観察されなかった。

一方、比較例１の接合構造体は、熱衝撃試験前の引張試験および熱衝撃試験１００サイクル後の引張試験の両方において、接合表面剥離が観察された。比較例２の接合構造体は、熱衝撃試験前の引張試験において、接合表面剥離は観察されなかったが、熱衝撃試験１００サイクル後の引張試験において、接合表面剥離が観察された。

本発明の一態様は、接着剤を用いて金属筐体に封止される製品全般に利用することができる。

１第１部材
２第２部材
３第３部材
４穿孔

Claims

表面に開口径が３０～１００μｍである複数の穿孔が形成された金属材料である第１部材と、
表面に開口径が３０～１００μｍである複数の穿孔が形成された、前記第１部材と同じもしくは異なる金属材料または熱可塑性樹脂である、第３部材と、
前記第１部材の穿孔が形成された表面と前記第３部材の穿孔が形成された表面とを接合する硬化性樹脂である、第２部材と、を備え、
前記硬化性樹脂の硬化後のショアＤ硬度は、３０～９０である、接合構造体。
前記硬化性樹脂が反応性硬化性樹脂である、請求項１に記載の接合構造体。
前記反応性硬化性樹脂がエポキシ樹脂である、請求項２に記載の接合構造体。
前記硬化性樹脂の硬化前の粘度は、２５℃において、２５，０００～９０，０００ｍＰａ・ｓである、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合構造体。
前記穿孔の深さ方向に垂直な断面の径が、開口部から深さ方向に向かって大きくなり、次いで小さくなる、または開口部から深さ方向に小さくなる、請求項１から４のいずれか１項に記載の接合構造体。
前記穿孔のピッチの下限は穿孔が重畳しない距離であり、上限は２００μｍである、請求項１から５のいずれか１項に記載の接合構造体。
請求項１から６のいずれか１項に記載の接合構造体を備える、スイッチ。
請求項１から６のいずれか１項に記載の接合構造体を備える、光電センサ。
請求項１から６のいずれか１項に記載の接合構造体を備える、近接センサ。