JP2015006803A

JP2015006803A - レーザー光を用いた接合方法及びレーザー接合用中間部材

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Publication number: JP2015006803A
Application number: JP2014180788A
Authority: JP
Inventors: 山田　功作; Kosaku Yamada; 功作山田; 博文村上; Hirobumi Murakami; 藤田　和也; Kazuya Fujita; 和也藤田
Original assignee: Hayakawa Rubber Co Ltd
Current assignee: Hayakawa Rubber Co Ltd
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2030-10-05
Also published as: JP6126563B2

Abstract

【課題】レーザー接合用中間部材の第１部材側、及びレーザー接合用中間部材を第２部材側の両方を確実に軟化又は溶融させることにより、第１部材及び第２部材の接合強度を十分に高める。【解決手段】レーザー光透過性を有する第１部材１と、レーザー光吸収性を有する第２部材２との間に、レーザー光吸収性を有するレーザー接合用中間部材３０を介在させ、第１部材１及び第２部材２をレーザー接合用中間部材３０により接合するレーザー光を用いた接合方法において、レーザー接合用中間部材３０の全体のレーザー光吸収率を４０％以上６０％以下に設定し、第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率を２０％以上に設定し、第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率を２０％以上に設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー光を用いた接合方法及びレーザー接合用中間部材に関するものである。

従来から、例えば家電製品や住宅設備機器等の製造現場において、２つの部材を接合する方法として、レーザー光の照射による接合方法が広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１〜３に開示されている接合方法では、レーザー光を透過する第１部材と第２部材との間に、レーザー光の照射に先立ってレーザー接合用中間部材を介在させる。その後、第１部材側からレーザー光を照射することによってレーザー接合用中間部材を加熱して溶融又は軟化させ、この中間部材によって第１部材及び第２部材を接合するようにしている。

特許文献１のレーザー接合用中間部材は、エラストマーからなるものである。このレーザー接合用中間部材を用いることで、接合界面に生じる応力を低減させることができる点で有効である。

特許文献２のレーザー接合用中間部材は、多層シートからなるものである。このレーザー接合用中間部材を用いることで、種々の材料を簡便に接合できる点で有効である。

特許文献３のレーザー接合用中間部材は、粘着性を有している。このレーザー接合用中間部材を用いることで、接合前における第１及び第２部材の仮固定が可能になるとともに、接合強度を高くすることができる点で有効である。

特開２００８−７５８４号公報特開２００９−１７３０２３号公報国際公開第２００８／０４４３４９号パンフレット

レーザー接合用中間部材を介在させることで、上記のように様々な利点がある。

しかしながら、レーザー光の吸収率が高すぎるレーザー接合用中間部材を介在させた場合、レーザー光の殆ど全部がレーザー接合用中間部材で吸収されることになり、レーザー接合用中間部材の表面（第１部材側に位置する面）の発熱が裏面（第２部材側に位置する面）に比べて大きくなる。こうなると、第１部材側は軟化又は溶融するものの、第２部材側では軟化不良及び溶融不良が起こり、接合強度が十分に得られないことが考えられる。

逆にレーザー光の吸収率が低すぎるレーザー接合用中間部材を介在させた場合、レーザー光のエネルギーを無駄に費やしエネルギー効率が悪く、更に第２部材がレーザー光吸収性を有する場合には第２部材の発熱が高くなり過ぎて、熱により第２部材が損傷する場合もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第１部材と第２部材との間にレーザー接合用中間部材を介在させた状態で第１部材及び第２部材を接合する場合に、レーザー接合用中間部材の第１部材側と、レーザー接合用中間部材の第２部材側との両方を確実に軟化又は溶融させることにより、第１部材及び第２部材の接合強度を十分に高めることにある。

上記目的を達成するために、第１の発明では、レーザー光を用いた接合方法の発明として、当該方法に用いられるレーザー接合用中間部材は、第１部材側に形成される第１レーザー光吸収層と、第２部材側に形成される第２レーザー光吸収層と、これらレーザー光吸収層の間に形成されるレーザー光透過層とを有するものとし、第１レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定し、第２レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定した。

第１の発明は、レーザー光透過性を有する第１部材と、レーザー光透過性又はレーザー光吸収性を有する第２部材との間に、レーザー光吸収性を有するレーザー接合用中間部材を介在させ、上記第１部材及び上記第２部材を上記レーザー接合用中間部材により接合するレーザー光を用いた接合方法において、上記レーザー接合用中間部材は、上記第１部材側に形成されてレーザー光吸収性を有する第１レーザー光吸収層と、上記第２部材側に形成されてレーザー光吸収性を有する第２レーザー光吸収層と、上記第１レーザー光吸収層及び上記第２レーザー光吸収層の間に形成されてレーザー光透過性を有するレーザー光透過層とを有し、上記レーザー接合用中間部材の全体のレーザー光吸収率を４０％以上６０％以下に設定し、かつ、上記第１レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定し、上記第２レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定しておき、その後、上記第１部材及び上記第２部材の間に上記レーザー接合用中間部材を介在させた状態で、上記第１部材、上記レーザー接合用中間部材及び上記第２部材を重ね合わせ、次いで、上記第１部材側からレーザー光を照射することを特徴とするものである。

この構成によれば、第１部材側から照射されたレーザー光は、その殆どが第１部材を透過する。第１部材を透過したレーザー光は、レーザー接合用中間部材に到達し、第１レーザー光吸収層に吸収される。この第１レーザー光吸収層のレーザー光吸収率は２０％以上なので、レーザー光の全てが吸収されるわけではなく、一部が第１レーザー光吸収層に吸収されることになる。そして、残りのレーザー光は、レーザー光透過層を透過して第２レーザー光吸収層に到達する。第２レーザー光吸収層では、レーザー光吸収率が２０％以上なので、残りのレーザー光を十分に吸収する。

従って、レーザー接合用中間部材における第１部材側の発熱量と、第２部材側の発熱量とをうまくバランスさせることが可能になる。これにより、レーザー接合用中間部材の第１部材側及び第２部材側の両方を軟化又は溶融させることが可能になる。

また、上記目的を達成するために、第２の発明では、レーザー接合用中間部材の発明として、第１部材側に形成される第１レーザー光吸収層と、第２部材側に形成される第２レーザー光吸収層と、両レーザー光吸収層の間に形成されるレーザー光透過層とを有するものとし、第１レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定し、第２レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定した。

第２の発明は、レーザー光透過性を有する第１部材と、レーザー光透過性又はレーザー光吸収性を有する第２部材との間に介在するように形成され、上記第１部材及び上記第２部材を接合するためのレーザー接合用中間部材において、上記第１部材側に形成されてレーザー光吸収性を有する第１レーザー光吸収層と、上記第２部材側に形成されてレーザー光吸収性を有する第２レーザー光吸収層と、上記第１レーザー光吸収層及び上記第２レーザー光吸収層の間に形成されてレーザー光透過性を有するレーザー光透過層とを有し、
上記第１レーザー光吸収層、上記第２レーザー光吸収層及びレーザー光透過層の合計のレーザー光吸収率は、４０％以上６０％以下に設定され、上記第１レーザー光吸収層のレーザー光吸収率が２０％以上に設定され、上記第２レーザー光吸収層のレーザー光吸収率が２０％以上に設定されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第１の発明と同様に、レーザー接合用中間部材における第１部材側の発熱量と、第２部材側の発熱量とをうまくバランスさせることが可能になる。

第１の発明によれば、レーザー接合用中間部材は、第１部材側に形成される第１レーザー光吸収層と、第２部材側に形成される第２レーザー光吸収層と、両レーザー光吸収層の間に形成されるレーザー光透過層とを有するものとし、第１レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定し、第２レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定した。これにより、レーザー接合用中間部材の第１部材側及び第２部材側の両方を適度に軟化又は溶融させることができるので、第１部材及び第２部材の接合強度を十分に高めることができる。

第２の発明によれば、第１の発明と同様に、レーザー接合用中間部材の第１部材側及び第２部材側の両方を適度に軟化又は溶融させることができるので、第１部材及び第２部材の接合強度を十分に高めることができる。

参考例にかかる接合品の断面図である。参考例にかかる第１部材、レーザー接合用中間部材及び第２部材を重ねる前の状態を示す図である。実施形態にかかる図１相当図である。実施形態にかかる図２相当図である。実施例の接合工程を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（参考例）
図１は、参考例にかかるレーザー光を用いた接合方法により得られた接合品Ａを示すものである。この接合品Ａは、第１部材１と第２部材２とがレーザー接合用中間部材３により接合されてなるものである。

図２にも示すように、第１部材１は、レーザー光を通すレーザー光透過性を有する樹脂材料で構成された板材である。レーザー光透過性とは、レーザー光を殆ど反射も吸収もせずに透過させるか、レーザー光を一部透過及び／又は反射しても溶融することなく、残りのレーザー光を透過させることのできる性質をいい、レーザー光の全てを透過させるものも含む。第１部材１を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリブデン、塩化ビニル、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂等が挙げられる。参考例では、第１部材１を無色透明としている。

第２部材２は、レーザー光を吸収するレーザー光吸収性を有する材料で構成された板材である。レーザー光吸収性とは、レーザー光を通さないレーザー光非透過性のことであり、レーザー光を一部透過及び／又は反射しても残りを吸収する性質をいう。第２部材２を構成する材料としては、例えば、第１部材１と同様な材料を用いることができる。

第２部材２を構成する材料には、レーザー光の吸収性を付与するためにレーザー光吸収剤が混合されている。レーザー光吸収剤としては、例えば、有機染料や有機顔料、市販のレーザー光吸収材やカーボンブラック等が挙げられる。第２部材２のレーザー光吸収性は、レーザー光吸収剤の種類や配合量によって任意に設定することができる。この参考例では、第２部材２のレーザー光吸収率を６０％以上に設定している。

レーザー接合用中間部材３は、レーザー光で加熱された際に軟化または溶融するホットメルト材で構成されており、常温付近でゴム弾性を示す高分子物質（エラストマー）及びそのアロイであり、熱可塑性を有するものである。レーザー接合用中間部材３を構成する材料としては、例えば、スチレン系、ポリエステル系、ウレタン系、アクリル系のエラストマー等やそのアロイが好ましい。特に、スチレン系のエラストマーとしては、スチレン・ブタジエン、スチレン・イソプレン、スチレン・エチレンブチレン等のジブロックやトリブロックを挙げることができる。

レーザー接合用中間部材３を構成する材料には、レーザー光吸収剤が混合されている。レーザー光吸収剤としては、第２部材２に混合したものと同様なものを用いることができる。レーザー接合用中間部材３のレーザー光吸収性は、レーザー光吸収剤の種類や配合量によって任意に設定することができる。この参考例では、レーザー接合用中間部材３のレーザー光吸収率を４０％以上６０％以下に設定している。

また、レーザー接合用中間部材３の厚みは、例えば１０μｍ以上２０００μｍ以下が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。

次に、上記接合品Ａの製造要領について説明する。まず、第２部材２における第１部材１側の面（接合面）にレーザー接合用中間部材３を置く。

その後、図１に示すように、第１部材１、レーザー接合用中間部材３及び第２部材２を重ねる。第１部材１と第２部材２とは、周知のクランプ用治具（図示せず）を用いて所定の力でクランプする。

しかる後、レーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌの種類としては、例えば、ガスレーザー、固体レーザー、半導体レーザー等のいずれでもよく、レーザー光Ｌの種類は限定されない。レーザー光Ｌの種類は、第１部材１及び第２部材２の材料や、厚さ等に応じて適宜選択できる。また、レーザー光Ｌは、１つの波長からなるものであってもよいし、２つ以上の波長を有するものであってもよい。

第１部材１はレーザー光透過性を有しているので、照射されたレーザー光Ｌの殆ど全部が第１部材１を透過することになる。第１部材１を透過したレーザー光Ｌは、レーザー接合用中間部材３に達する。レーザー接合用中間部材３のレーザー光吸収率は４０％以上６０％以下なので、レーザー光Ｌのうち、４０％以上６０％以下がレーザー接合用中間部材３に吸収される。これにより、レーザー接合用中間部材３の表面（第１部材１側に位置する面）が加熱されて溶融する（溶融範囲の概略を仮想線で示す）。このレーザー接合用中間部材３の表面の熱によって第１部材１の裏面（レーザー接合用中間部材３に位置する面）が溶融する。これにより、第１部材１の樹脂とレーザー接合用中間部材３の樹脂とが混ざる。

レーザー接合用中間部材３を透過した残りのレーザー光Ｌは第２部材２に達する。第２部材２のレーザー光吸収率は６０％以上なので、残りのレーザー光Ｌが殆ど第２部材２に吸収されることになる。これにより、第２部材２におけるレーザー接合用中間部材３に位置する面が溶融する。この第２部材２の熱によってレーザー接合用中間部材３が溶融する。これにより、第２部材２の樹脂とレーザー接合用中間部材３の樹脂とが混ざる。

ここで、本発明者らがレーザー接合用中間部材３のレーザー光吸収率及び第２部材２のレーザー光吸収率を様々な値に変更して接合試験を行った結果について説明する。

レーザー接合用中間部材３のレーザー光吸収率を４０％よりも小さい値にすると、第２部材２の発熱が大きくなり過ぎ、第２部材２側のみが溶融し、第１部材１側が溶融しなくなる。従って、レーザー接合用中間部材３と第１部材１との接合強度が十分に得られない。更に、第２部材２の発熱が大きくなり過ぎ、第２部材２の熱による損傷が発生することがある。

また、レーザー接合用中間部材３のレーザー光吸収率を６０％よりも大きい値にすると、第１部材１側の発熱が大きくなり過ぎ、第１部材１側のみが溶融し、第２部材２側が溶融しなくなる。従って、レーザー接合用中間部材３と第２部材２との接合強度が十分に得られない。

つまり、参考例では、レーザー接合用中間部材３のレーザー光吸収率を４０％以上６０％以下に設定し、第２部材２のレーザー光吸収率を６０％以上に設定したことで、レーザー接合用中間部材３における第１部材１側の発熱量と、第２部材２におけるレーザー接合用中間部材３側の発熱量との差を小さくして、両方の発熱量をうまくバランスさせることが可能になる。これにより、レーザー接合用中間部材３の第１部材１側及び第２部材２側の両方を溶融させることが可能になっている。

レーザー光Ｌの照射後、冷却して樹脂を固化させると、第１部材１と第２部材２とがレーザー接合用中間部材３を介して接合された接合品Ａが得られる。

以上説明したように、この参考例によれば、第２部材２のレーザー光吸収率を６０％以上に設定し、レーザー接合用中間部材３のレーザー光吸収率を４０％以上６０％以下に設定したので、レーザー接合用中間部材３における第１部材１側の発熱量と、第２部材２におけるレーザー接合用中間部材３側の発熱量とをうまくバランスさせることができる。これにより、レーザー接合用中間部材３の第１部材１側及び第２部材２側の両方を適度に溶融させることができるので、第１部材１及び第２部材２の接合強度を十分に高めることができる。

尚、参考例において接合時には、レーザー接合用中間部材３が軟化する程度の強さのレーザー光Ｌを照射してもよい。

（実施形態）
図３は、実施形態にかかるレーザー光を用いた接合方法により得られた接合品Ａを示すものである。実施形態では、参考例で使用したレーザー接合用中間部材３とは異なるレーザー接合用中間部材３０を使用する点と、第２部材２がレーザー光透過性を有していてもよい点とで、参考例とは異なっている。以下、参考例と異なる部分について詳細に説明する。

すなわち、実施形態のレーザー接合用中間部材３０は、図４にも示すように３層構造となっている。レーザー接合用中間部材３は、第１部材１と接する側に形成されてレーザー光吸収性を有する第１レーザー光吸収層３１と、第２部材２と接する側に形成されてレーザー光吸収性を有する第２レーザー光吸収層３２と、第１レーザー光吸収層３１と第２レーザー光吸収層３２との間に形成されてレーザー光を透過する性質を有するレーザー光透過層３３とを備えている。

第１レーザー光吸収層３１、第２レーザー光吸収層３２及びレーザー光透過層３３は、第１部材１や第２部材２を構成する樹脂と同様な樹脂で構成されている。第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２には、レーザー光吸収剤が混合されている。レーザー光吸収材は、参考例のものと同じである。第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率は２０％以上に設定されている。第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率は２０％以上に設定されている。

レーザー光透過層３３は無色透明である。

レーザー接合用中間部材３０全体のレーザー光吸収率は、次のようにして求まる。

便宜上、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２のレーザー吸収率が共に２０％であると仮定する。第１レーザー光吸収層３１側からレーザー光Ｌを照射すると、まず、第１レーザー光吸収層３１によってレーザー光Ｌの２０％が吸収される。その後、残りの８０％のレーザー光Ｌがレーザー光透過層３３を透過した後、第２レーザー光吸収層３２を透過する。第２レーザー光吸収層３２では、更に２０％が吸収される。従って、全レーザー光Ｌのうち、８０％×２０％＝１６％が第２レーザー光吸収層３２で吸収される。レーザー接合用中間部材３０全体では、レーザー光透過層３３の吸収率を考慮しないものとすると、２０％＋１６％＝３６％の吸収率となる。

次に、上記接合品Ａの製造要領について説明する。まず、第２部材２における第１部材１側の面（接合面）にレーザー接合用中間部材３０を置く。

しかる後、レーザー光Ｌを照射する。照射されたレーザー光Ｌの殆ど全部が第１部材１を透過する。第１部材１を透過したレーザー光Ｌは、レーザー接合用中間部材３０の第１レーザー光吸収層３１に達する。

第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率は２０％以上なので、レーザー光Ｌのうち、２０％以上が第１レーザー光吸収層３１に吸収される。これにより、レーザー接合用中間部材３の表面（第１部材１側に位置する面）が加熱されて溶融する（溶融範囲の概略を仮想線で示す）。このレーザー接合用中間部材３の表面の熱によって第１部材１の裏面（レーザー接合用中間部材３に位置する面）が溶融する。これにより、第１部材１の樹脂とレーザー接合用中間部材３の樹脂とが混ざる。

レーザー接合用中間部材３の第１レーザー光吸収層３１を透過した残りのレーザー光Ｌはレーザー光透過層３３を透過して第２レーザー光吸収層３２に達する。第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率は２０％以上なので、残りのレーザー光Ｌの２０％以上が第２レーザー光吸収層３２に吸収されることになる。これにより、第２部材２におけるレーザー接合用中間部材３に位置する面が溶融する。そして、第２部材２の樹脂とレーザー接合用中間部材３の樹脂とが混ざる。

ここで、本発明者らが、第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率及び第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率を様々な値に変更して接合試験を行った結果について説明する。

第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率を２０％よりも小さな値にすると、第１部材１側の発熱が十分でなく、レーザー接合用中間部材３と第１部材１との接合強度が十分に得られない。

また、第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率を２０％よりも小さな値にすると、第２部材２側の発熱が十分でなく、レーザー接合用中間部材３と第２部材２との接合強度が十分に得られない。

つまり、本実施形態では、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率を２０％以上としたことで、レーザー接合用中間部材３における第１部材１側の発熱量と、第２部材２におけるレーザー接合用中間部材３側の発熱量との差を小さくして、両方の発熱量をうまくバランスさせることが可能になる。これにより、レーザー接合用中間部材３の第１部材１側及び第２部材２側の両方を溶融させることが可能になっている。

尚、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率は、２０％以上５０％以下が好ましい。

以上説明したように、この実施形態によれば、レーザー接合用中間部材３０が、第１部材１側に形成された第１レーザー光吸収層３１と、第２部材２側に形成された第２レーザー光吸収層３２と、両レーザー光吸収層３１，３２の間に形成されたレーザー光透過層３３とを有するものとし、第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率を２０％以上に設定し、第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率を２０％以上に設定した。これにより、レーザー接合用中間部材３０の第１部材１側及び第２部材２側の両方を適度に溶融させることができるので、第１部材１及び第２部材２の接合強度を十分に高めることができる。

また、実施形態では、第２部材２がレーザー光吸収性を有するものであってもよいし、レーザー光透過性を有するものであってもよい。レーザー光吸収性を有しないものとしては、例えば、金属材や、金属酸化物、着色樹脂材料等が挙げられ、金属では例えばステンレス鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金等がある。

また、実施形態において、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率の上限は、５０％が好ましい。

また、第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率が３５％で、第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率が４０％の場合には、レーザー接合用中間部材３全体のレーザー光吸収率は、６１％になる。

また、第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率が４０％で、第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率が４０％の場合には、レーザー接合用中間部材３全体のレーザー光吸収率は、６４％になる。

また、第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率が２０％で、第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率が５０％の場合には、レーザー接合用中間部材３全体のレーザー光吸収率は、６０％になる。

第２レーザー光吸収層３２に入射するレーザー光Ｌは、第１レーザー光吸収層３１により減衰しているので、第２レーザー光吸収層３２のレーザー吸収率を第１レーザー光吸収層３１のレーザー吸収率よりも高めるのが好ましい。

尚、実施形態において、接合時には、レーザー接合用中間部材３が軟化する程度の強さのレーザー光Ｌを照射してもよい。

また、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２の厚さは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよく、第１部材１や第２部材２の形状や平面精度によって任意に設定することができる。

また、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２の材料や溶融温度は、第１部材１及び第２部材２の材質に合うように決定すればよい。従って、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２は全く異なる材料であってもよい。また、レーザー光透過層３３の材料は、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２との接着性が得られるものであればよい。また、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２との接着力を向上させるために、レーザー光透過層３３を構成する材料にコロナ放電による表面処理やプライマーの塗布を行ってもよい。

また、本発明は、家電製品や住宅設備機器以外にも適用できる。

以下、本発明の実施形態にかかる実施例について説明する。

（参考例）
第１部材１は、無色透明なポリカーボネート板（三菱樹脂株式会社製）である。第１部材１の長さは７５ｍｍで、幅は２５ｍｍであり、また、厚さは２ｍｍである。

第２部材２は、黒色のポリカーボネート板（三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製）である。第２部材２の長さ、幅、厚さは、第１部材１と同じである。第２部材２のレーザー光吸収率は６０％以上である。

レーザー接合用中間部材３は、アクリル系熱可塑性エラストマー（株式会社クラレ製品番ＬＡ２１４０Ｅ）と、カーボンブラックとで構成されている。カーボンブラックの添加量は、０．００１５重量部である。このカーボンブラックとエラストマーとを樹脂混練ロールを使用して十分に混練してレーザー光吸収性樹脂を得た。このレーザー光吸収性樹脂を２枚のテフロンシートで挟み、熱盤でプレスして厚さ５００μｍのレーザー接合用中間部材３を得た。

このようにして得られたレーザー接合用中間部材３のレーザー吸収率は、９４０ｎｍの吸収波長で５０％であった。

レーザー接合用中間部材３を５ｍｍ幅のリボン状にカットした後、第２部材２の接合面上に第２部材２の短辺方向両端に亘って載置した（図５（ａ）参照）。そして、第１部材１を第２部材２の接合面上に重ねた。このとき第１部材１の短辺近傍と第２部材２の短辺近傍とを重ねる（図５（ｂ）参照）。

第１部材１と第２部材２とは、クランプ治具を用いて０．４ＭＰａのクランプ圧でクランプする。

その後、第１部材１側から波長９４０ｎｍの半導体レーザー光Ｌを、レーザー接合用中間部材３に沿って３０Ｗの出力で、１．２ｍ／ｍｉｎの走査速度で照射した。

レーザー光Ｌの照射後、第１及び第２部材１，２を室温まで冷却した後、接合強度を測定した。接合強度の測定方法は、第１部材１及び第２部材２を剪断方向で、かつ、レーザー光Ｌの走査方向と直交する方向に引張力を加える方法とした。引張速度は５ｍｍ／ｍｉｎである。

その結果、１５００Ｎもの引張力を与えたときに第１部材１が第２部材２から剥離した。剥離の原因は、レーザー接合用中間部材３の凝集破壊であった。つまり、第１部材１と第２部材２との接合強度は、実用上、十分な強度であった。

また、第１部材１及び第２部材２には、焦げや分解等が発生していなかった。

（実施例）
実施例では、第１部材１及び第２部材２は、共に、無色透明なポリカーボネート板（三菱樹脂株式会社製）であり、長さは７５ｍｍで、幅は２５ｍｍで、厚さは２ｍｍである。

レーザー接合用中間部材３は、上記実施形態で説明した３層構造である。すなわち、図４に示すように、第１レーザー光吸収層３１と、第２レーザー光吸収層３２と、レーザー光透過層３３とを備えている。

第１レーザー光吸収層３１と、第２レーザー光吸収層３２とは、同じものであり、アクリル系熱可塑性エラストマーと、カーボンブラックとで構成されている。カーボンブラックの添加量は、０．００３３重量部である。このエラストマー及びカーボンブラックをトルエンに分散及び溶解し、４５重量部の樹脂溶液を得た。

上記樹脂溶液をアクリルフィルム（三菱レーヨン株式会社製アクリプレンＨＢＳ０２７）の両面に塗布し、乾燥させた。アクリルフィルムは、レーザー接合用中間部材３のレーザー光透過層３３に相当するものである。樹脂溶液が乾燥してレーザー光透過層３３の両面に第１レーザー光吸収層３１と、第２レーザー光吸収層３２とが形成された。第１レーザー光吸収層３１と、第２レーザー光吸収層３２とは同じ厚さであり、１００μｍである。

第１レーザー光吸収層３１と、第２レーザー光吸収層３２とのレーザー光吸収率は、共に２５％であった。レーザー接合用中間部材３全体のレーザー光吸収率は、４４％であった。

参考例と同様にレーザー接合用中間部材３を第１部材１及び第２部材２で挟んでクランプし、その後、レーザー光Ｌを照射した。レーザー光Ｌの照射条件は参考例と同じである。

実施例の接合強度を測定すると１６００Ｎであり、実用上、十分な強度であった。

次に、比較例について説明する。

（比較例１）
参考例と同様にしてレーザー接合用中間部材３を得た。但し、カーボンブラックの添加量は０．０００７重量部とし、レーザー光吸収率は上記の条件で３０％とした。比較例１の第１部材１及び第２部材２は参考例と同じである。

参考例と同様にレーザー接合用中間部材３を第１部材１及び第２部材２で挟んでクランプし、その後、参考例と同条件でレーザー光Ｌを照射した。

比較例１の接合強度を測定すると１００Ｎであり、第１部材１が第２部材２から容易に剥離した。また、第２部材２には焦げが発生し劣化していた。

これは、レーザー接合用中間部材３のレーザー透過性が高すぎてレーザー接合用中間部材３の第１部材１側では発熱が少なく、第１部材１とレーザー接合用中間部材３との溶融が不足し、逆にレーザー接合用中間部材３の第２部材２側では、発熱が大き過ぎて第２部材２が熱劣化したためである。

（比較例２）
参考例と同様にしてレーザー接合用中間部材３を得た。但し、カーボンブラックの添加量は０．００２３重量部とし、レーザー光吸収率は上記の条件で７０％とした。比較例１の第１部材１及び第２部材２は参考例と同じである。

参考例と同様にレーザー接合用中間部材３を第１部材１及び第２部材２で挟んでクランプし、その後、実施例１と同条件でレーザー光Ｌを照射した。

比較例２の接合強度を測定すると８０Ｎであり、第１部材１が第２部材２から容易に剥離した。また、第１部材１には焦げが発生し劣化していた。

これは、レーザー接合用中間部材３のレーザー吸収性が高すぎてレーザー接合用中間部材３の第１部材１側では発熱が大き過ぎて、第１部材１とレーザー接合用中間部材３とが熱により劣化し、逆に、レーザー接合用中間部材３の第２部材２側では、発熱が不足してレーザー接合用中間部材３と第２部材２との溶融が不足したためである。

（比較例３）
実施例と同様にしてレーザー接合用中間部材３を得た。但し、カーボンブラックの添加量は０．００１６重量部とし、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率は上記の条件で１５％とした。レーザー接合用中間部材３全体のレーザー光吸収率は、２８％であった。

比較例３の第１部材１及び第２部材２は実施例と同じである。

実施例と同様にレーザー接合用中間部材３を第１部材１及び第２部材２で挟んでクランプし、その後、実施例と同条件でレーザー光Ｌを照射した。

比較例３の接合強度を測定すると１００Ｎであり、第１部材１が第２部材２から容易に剥離した。

これは、レーザー接合用中間部材３のレーザー透過性が高すぎてレーザー接合用中間部材３の発熱が不足し、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２が十分に溶融していなかったことに起因する。

（比較例４）
実施例と同様にしてレーザー接合用中間部材３を得た。但し、第１レーザー光吸収層３１のカーボンブラックの添加量は０．０１０２重量部とし、第２レーザー光吸収層３２のカーボンブラックの添加量は０．００１６重量部とした。

第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率は上記の条件で４０％とした。第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率は上記の条件で１５％とした。レーザー接合用中間部材３全体のレーザー光吸収率は、４９％であった。

比較例４の第１部材１及び第２部材２は実施例と同じである。

比較例４の接合強度を測定すると１２０Ｎであり、第２部材２が第２レーザー光吸収層３２の界面から容易に剥離した。

これは、レーザー接合用中間部材３の第１レーザー光吸収層３１のレーザー吸収性が高すぎて、第２レーザー光吸収層３２まで十分なレーザー光Ｌが届かず、かつ、第２レーザー光吸収層３２のレーザー吸収性が低すぎて第２レーザー光吸収層３２が十分に発熱せず、溶融不足であったことに起因する。

（比較例５）
実施例と同様にしてレーザー接合用中間部材３を得た。但し、第１レーザー光吸収層３１のカーボンブラックの添加量は０．００１６重量部とし、第２レーザー光吸収層３２のカーボンブラックの添加量は０．０１０２重量部とした。

第１レーザー光吸収層３１のレーザー光吸収率は上記の条件で１５％とした。第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率は上記の条件で４０％とした。レーザー接合用中間部材３全体のレーザー光吸収率は、４９％であった。

比較例５の第１部材１及び第２部材２は実施例と同じである。

比較例５の接合強度を測定すると９０Ｎであり、第１部材１が第１レーザー光吸収層３１の界面から容易に剥離した。

これは、レーザー接合用中間部材３の第１レーザー光吸収層３１のレーザー透過性が高すぎて、レーザー光Ｌが殆ど透過してしまい、第１レーザー光吸収層３１の発熱が少なく、十分溶融しなかったことに起因する。

（比較例６）
実施例と同様にしてレーザー接合用中間部材３を得た。但し、カーボンブラックの添加量は０．０１０２重量部とし、第１レーザー光吸収層３１及び第２レーザー光吸収層３２のレーザー光吸収率は上記の条件で４０％とした。レーザー接合用中間部材３全体のレーザー光吸収率は、６４％であった。

比較例６の第１部材１及び第２部材２は実施例と同じである。

比較例６の接合強度を測定すると２００Ｎであり、第２部材２が第２レーザー光吸収層３２の界面から容易に剥離した。

これは、レーザー接合用中間部材３の第１レーザー光吸収層３１のレーザー吸収率が高すぎて第２レーザー光吸収層３２に届くレーザー光Ｌが十分でなく、第２レーザー光吸収層３２の発熱が少なく、十分溶融しなかったことに起因する。

以上説明したように、本発明にかかるレーザー光を用いた接合方法及びレーザー接合用中間部材は、例えば、家電製品や住宅設備機器等の製造現場で使用できる。

１第１部材
２第２部材
３，３０レーザー接合用中間部材
３１第１レーザー光吸収層
３２第２レーザー光吸収層
３３レーザー光透過層
Ａ接合品
Ｌレーザー光

Claims

レーザー光透過性を有する第１部材と、レーザー光透過性又はレーザー光吸収性を有する第２部材との間に、レーザー光吸収性を有するレーザー接合用中間部材を介在させ、上記第１部材及び上記第２部材を上記レーザー接合用中間部材により接合するレーザー光を用いた接合方法において、
上記レーザー接合用中間部材は、上記第１部材側に形成されてレーザー光吸収性を有する第１レーザー光吸収層と、上記第２部材側に形成されてレーザー光吸収性を有する第２レーザー光吸収層と、上記第１レーザー光吸収層及び上記第２レーザー光吸収層の間に形成されてレーザー光透過性を有するレーザー光透過層とを有し、
上記レーザー接合用中間部材の全体のレーザー光吸収率を４０％以上６０％以下に設定し、かつ、上記第１レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定し、上記第２レーザー光吸収層のレーザー光吸収率を２０％以上に設定しておき、
その後、上記第１部材及び上記第２部材の間に上記レーザー接合用中間部材を介在させた状態で、上記第１部材、上記レーザー接合用中間部材及び上記第２部材を重ね合わせ、
次いで、上記第１部材側からレーザー光を照射することを特徴とするレーザー光を用いた接合方法。
レーザー光透過性を有する第１部材と、レーザー光透過性又はレーザー光吸収性を有する第２部材との間に介在するように形成され、上記第１部材及び上記第２部材を接合するためのレーザー接合用中間部材において、
上記第１部材側に形成されてレーザー光吸収性を有する第１レーザー光吸収層と、
上記第２部材側に形成されてレーザー光吸収性を有する第２レーザー光吸収層と、
上記第１レーザー光吸収層及び上記第２レーザー光吸収層の間に形成されてレーザー光透過性を有するレーザー光透過層とを有し、
上記第１レーザー光吸収層、上記第２レーザー光吸収層及びレーザー光透過層の合計のレーザー光吸収率は、４０％以上６０％以下に設定され、
上記第１レーザー光吸収層のレーザー光吸収率が２０％以上に設定され、
上記第２レーザー光吸収層のレーザー光吸収率が２０％以上に設定されていることを特徴とするレーザー接合用中間部材。