JP6600853B2

JP6600853B2 - 樹脂部材の製造方法、筐体部材の製造方法及び基板収納容器の製造方法

Info

Publication number: JP6600853B2
Application number: JP2016006306A
Authority: JP
Inventors: 統小川
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2036-01-15
Also published as: JP2017124579A

Description

本発明は、樹脂部材の製造方法、筐体部材の製造方法及び基板収納容器の製造方法に関する。

近年、低吸湿性、滑り性、耐熱性などの各機能を有する樹脂製品が求められており、各機能を必要とする製品部位に対応して、異なる樹脂材料を使用する必要性が増えてきた。

樹脂材料製の部材同士を接合する技術として、溶着や構造による係止や接着などがある。一般的に溶着は、同一の樹脂材料同士か、溶着強度が得られる樹脂材料同士の場合に限られる。樹脂材料同士の溶着強度は、ＳＰ値と称される溶解パラメータ（Solubility Parameter）が参考とされる。２つの異なる樹脂材料のＳＰ値の差が小さいほど、両者間の溶解度が大きくなることが知られている。逆に、ＳＰ値の差が大きいと、溶着が困難となる。

そのため、ＳＰ値の差が大きい樹脂材料同士の場合は、カシメや爪など用いる係止構造が採用されることになる。しかしながら、係止構造の場合、密閉性が必要であると、樹脂製の部材同士の間に、ゴムなどの軟素材からなるパッキンやガスケットなどを挟み込まなければならない。そのため、部品が追加されたり、金型の構造が複雑化したりして、製造コストが増加する。さらに、係止構造を設けるために、穴やヒケなどによって、最終製品の外観に対する影響が懸念される。

溶着や構造による係止には、上述のような短所がそれぞれあるため、各種の機能を有する製品開発における樹脂材料の選定、構造の検討が難しくなっている。

特開２００２−０６７１６６号公報特開２０１５−１７０７５２号公報

特許文献１には、２つの樹脂部材の接合面をヒータプレートで加熱し、熱溶着させる熱溶着装置が記載されている。しかしながら、この場合は、相溶性のある部材の接合にしか使えなかった。

特許文献２には、基板収納容器内に不活性ガスなどの気体を供給する気体パージ装置が記載されている。上記特許文献２に記載の気体パージ装置のような筐体部材は、内部に圧力が加えられるため、気密性及び接合強度が必要とされているが、溶着のみでは接合強度が得られず、製造コストの増加の原因となっており、新たな接合技術が望まれている。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、溶着で強度が得られない樹脂部材同士であっても、加熱して一体化できる、樹脂部材の製造方法、筐体部材の製造方法及び基板収納容器の製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る一つの態様は、第１樹脂部材と、これと相対向する第２樹脂部材とを加熱して一体化する樹脂部材の製造方法であって、前記第１樹脂部材には、第１のリブ及び第１の溝が形成されていて、前記第２樹脂部材には、第２のリブ及び第２の溝が形成されていて、前記第１のリブの先端部と、前記第２のリブの先端部とを加熱板により加熱する工程と、加熱された前記第１のリブと、前記第２の溝とを、また、加熱された前記第２のリブと、前記第１の溝とを、それぞれ突き合わせた後に加圧して、前記第１のリブ及び前記第２のリブのそれぞれの前記先端部を押し広げる工程と、を有し、押し広げられた前記第１のリブの前記先端部と、押し広げられた前記第２のリブの前記先端部とが係合していることを特徴とする。

（２）上記（１）の態様において、前記樹脂部材が、開口を有し、内部に空間を有する容器本体部材と、前記開口を閉鎖するカバー部材とを加熱して一体化する筐体部材であって、前記容器本体部材の前記開口の側には、第１のリブ及び第１の溝が形成されていて、前記カバー部材には、第２のリブ及び第２の溝が形成されていてもよい。

（３）本発明に係る他の一つの態様は、一方に開口を有し、内部に空間を有する容器本体と、前記開口を閉鎖するカバー部材とを加熱して一体化する筐体部材の製造方法であって、前記容器本体部材の前記開口の側には、第１のリブ及び第１の溝が形成されていて、前記カバー部材には、第２のリブ及び第２の溝が形成されていて、前記筐体部材は、前記容器本体部材又は前記カバー部材の一方に、気体を供給可能な給気孔を有し、他方に、気体を噴出する噴出孔を有する、気体パージ用の筐体部材であり、前記第１のリブの先端部と、前記第２のリブの先端部とを加熱板により加熱する工程と、加熱された前記第１のリブと、前記第２の溝とを、また、加熱された前記第２のリブと、前記第１の溝とを、それぞれ突き合わせた後に加圧して、前記第１のリブ及び前記第２のリブのそれぞれの前記先端部を押し広げる工程と、を有し、押し広げられた前記第１のリブの前記先端部と、押し広げられた前記第２のリブの前記先端部とが係合していることを特徴とする。

（４）上記（３）の態様において、第１のリブ又は第２のリブの一方が、複数本のリブを有し、他方が、少なくとも１本のリブを有し、一方の複数のリブの間に、他方のリブが配置されていてもよい。

（５）上記（３）又は（４）の態様において、噴出孔の周縁には、フィルタ部材が溶着されていてもよい。

（６）上記（３）から（５）までのいずれか１つに記載の筐体部材の製造方法により製造された気体パージ用筐体部材を、基板を収納する基板収納容器に配置される給気ユニットに連結可能に取り付ける工程を有することを特徴とする。

（７）本発明に係るさらに他の一つの態様は、上記（１）に記載の樹脂部材の製造方法を用いた基板収納容器の製造方法であって、基板を収納する基板収納容器に樹脂部材を連結可能に取り付けることを特徴とする。

本発明によれば、溶着で強度が得られない樹脂部材同士であっても、加熱して一体化できる、樹脂部材の製造方法、筐体部材の製造方法及び基板収納容器の製造方法を提供することができる。

筐体部材の使用状態の説明図である。容器本体部材の斜視図である。容器本体部材の断面図である。カバー部材の斜視図である。カバー部材の断面図である。本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法の準備工程の説明図である。本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法の加熱準備工程の拡大説明図である。本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法の加熱工程の拡大説明図である。本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法の位置合わせ工程の拡大説明図である。本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法の突合わせ工程の拡大説明図である。本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法の押込み加圧工程の拡大説明図である。本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法の冷却固化工程の拡大説明図である。給気ユニット部材の斜視図である。（ａ）は給気ユニット部材の容器本体部材の斜視図である。（ｂ）は給気ユニット部材のカバー部材の斜視図である。係合前の給気ユニット部材の係合部の拡大説明図である。係合後の給気ユニット部材の係合部の拡大説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。

図１は、筐体部材の使用状態の説明図である。図１に示された筐体部材１０は、本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法により一体化されるものであり、第１の樹脂部材としての容器本体部材２０と、第２の樹脂部材としてのカバー部材３０とからなる。この筐体部材１０は、気体パージ用のものとして、半導体ウエハなどの基板Ｗを収容する基板収納容器１００に配置される給気ユニット部材１１０に連結可能に取り付けられる。

図２は、容器本体部材の斜視図であり、図３は、容器本体部材の断面図である。図２及び３に示された容器本体部材２０は、下方に開口を有し、天板と、円筒状の周壁と、下方開口側の周壁の端部から水平方向外側に張り出したフランジ２１とで内部に空間が形成されている。フランジ２１は、カバー部材３０に相対する面に、１又は複数本の円筒状の第１のリブ２０Ａと、１又は複数本の円形状の第１の溝２０Ｂとが備えられている。なお、内側の第１のリブ２０Ａは、容器本体部材２０の周壁の一部で構成されている。

そして、容器本体部材２０は、射出成形などにより成形され、その樹脂材料は、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、液晶ポリマーといった熱可塑性樹脂やこれらのアロイなどである。

また、容器本体部材２０は、気体を噴出する噴出孔２２を有する。噴出孔２２の周縁には、フィルタ部材２３が溶着されている。

次に、図４は、カバー部材の斜視図であり、図５は、カバー部材の断面図である。図４及び５に示されたカバー部材３０は、容器本体部材２０の開口を閉鎖するものである。カバー部材３０は、容器本体部材２０のフランジ２１に相対する面に、１又は複数本の円筒状の第２のリブ３０Ａと、１又は複数本の円形状の第２の溝３０Ｂとが備えられている。

そして、カバー部材３０は、射出成形などにより成形され、その樹脂材料は、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、液晶ポリマーといった熱可塑性樹脂やこれらのアロイなどである。

また、カバー部材３０は、気体供給チューブが接続され、気体を供給可能な給気孔３１を有する。なお、逆に容器本体部材２０が、気体を供給可能な給気孔３１を有し、カバー部材３０が、気体を噴出する噴出孔２２及びフィルタ部材２３を有してもよい。

容器本体部材２０の第１のリブ２０Ａの径方向の幅は、カバー部材３０の第２の溝３０Ｂの径方向の幅よりも若干小さく、また、カバー部材３０の第２のリブ３０Ａの径方向の幅は、容器本体部材２０の第１の溝２０Ｂの径方向の幅よりも若干小さい。容器本体部材２０の第１のリブ２０Ａ及びカバー部材３０の第２のリブ３０Ａの高さは、略同一である。

加熱板４０は、容器本体部材２０及びカバー部材３０を接触又は非接触で加熱するものであり、図示されない複数のヒータ、温度調節器、温度センサにより、上下の各表面温度を所定の加熱温度にそれぞれ加熱する。

本発明の実施形態に係る樹脂部材の製造方法について、図６〜図１２に基づいて説明する。

（準備工程）
図６に示されるように、開口側を下向きに容器本体部材２０を、図示されない保持手段により保持する。第２のリブ３０Ａ及び第２の溝３０Ｂが形成された面を上向きにカバー部材３０を、図示されない保持手段により保持する。

（加熱準備工程）
図７に示されるように、加熱板４０の上面側に、容器本体部材２０を、加熱板４０の下面側に、カバー部材３０をそれぞれ配置する。

（加熱工程）
加熱板４０を所定の温度に加熱する。加熱板４０の上下の各表面の加熱温度を、容器本体部材２０及びカバー部材３０の各樹脂材料の溶融温度付近に設定する。図８に示されるように、加熱された加熱板４０の上下の各表面に、容器本体部材２０の第１のリブ２０Ａの先端部及びカバー部材３０の第２のリブ３０Ａの先端部をそれぞれ接触させるか、接近させて加熱する。

（位置合わせ工程）
図９に示されるように、加熱板４０を移動させ、あるいは、容器本体部材２０及びカバー部材３０を別の場所に移動させ、容器本体部材２０及びカバー部材３０の位置合わせを行う。位置合わせは、図示されない保持手段により行う。なお、この位置合わせ工程は、加熱工程の前の加熱準備工程と同時に行ってもよい。

（突合わせ工程）
図１０示されるように、容器本体部材２０の第１のリブ２０Ａの先端部をカバー部材３０の第２の溝３０Ｂの底部に、カバー部材３０の第２のリブ３０Ａの先端部を容器本体部材２０の第１の溝２０Ｂの底部に、それぞれ突き合わせる。突合わせは、図示されない保持手段により行う。

（押込み加圧工程）
図１１に示されるように、容器本体部材２０及びカバー部材３０を、突合わせ状態から互いに押し込む方向にさらに加圧する。容器本体部材２０の第１のリブ２０Ａ及びカバー部材３０の第２のリブ３０Ａは、溶融温度付近に加熱されていることにより、容易に変形するため、容器本体部材２０の第１のリブ２０Ａの先端部は、カバー部材３０の第２の溝３０Ｂ内で押し広げられ、カバー部材３０の第２のリブ３０Ａの先端部は、容器本体部材２０の第１の溝２０Ｂ内で押し広げられる。

第１のリブ２０Ａと第２のリブ３０Ａとの間の隙間は、互いの先端部の変形により埋められる。押込み加圧は、図示されない保持手段により行い、押し込み量は、完成後の筐体部材１０の外形寸法に合わせて設定する。

（冷却固化工程）
容器本体部材２０とカバー部材３０とが係合された筐体部材１０は、自然冷却や送風などによる強制冷却により、除熱又は冷却され、係合部分が固化される。

図１２に示されるように、これら各工程により、押し広げられた容器本体部材２０の第１のリブ２０Ａの先端部と、押し広げられたカバー部材３０の第２のリブ３０Ａの先端部とは、係合した状態となり、容器本体部材２０とカバー部材３０とが加熱により一体化された筐体部材１０が製造される。

本発明の実施形態によれば、溶着で強度が得られない樹脂部材同士であっても、加熱されたリブと溝とを、互いに突き合わせた後に加圧して、リブの先端部を溝内で押し広げることで、リブ同士が係合した状態となるから、加熱して一体化できる樹脂部材の製造方法、及び筐体部材の製造方法を提供することができる。

そして、押込み加圧工程により、容器本体部材の第１のリブと、カバー部材の第２のリブとの隙間がなくなり、気密性を得ることができる。また、両者間のガタツキがなくなることにより、強度アップを図ることができる。さらに、リブ及び溝の凹凸を小さくすることにより、外観への影響をなくすことができる。

（変形例）
上記実施形態では、筐体部材は、円筒状のものであったが、円錐台状のものでも、直方体状のものでもよい。また、筐体部材は、容器本体部材とカバー部材とで構成されるものであったが、天板と、中空部材と、底板（カバー部材）とで構成されるものでもよい。この場合は、天板と中空部材との係合にも、実施形態の樹脂部材の製造方法と同様の構成を採用すればよい。

さらに、筐体部材は、図１及び図１３に示されるような細長い円筒状の給気ユニット部材１１０を長手方向に二分割にした部材でもよい。この場合、表面に気体の噴出孔１１１を設ける必要があるので、通常は金型構造が深いキャビ、コア構造となり、成形後の離型が難しくなる。しかしながら、給気ユニット部材１１０を図１４のように長手方向に二分割にすると、金型の製作及び筐体部材の成形が容易になる。

この場合も先ほどと同様に、噴出孔１１１を有する第１の樹脂部材となる容器本体部材１２０と、この容器本体部材１２０の開口部に対向する第２の樹脂部材となるカバー部材１３０とに分割することができる。図１５に示されるように、容器本体部材１２０の開口部の周縁には、第１のリブ１２０Ａと、第１の溝１２０Ｂが形成され、カバー部材１３０の開口部の周縁には、第２のリブ１３０Ａと、第２の溝１３０Ｂが形成されている。

これらを先ほどの実施形態の樹脂部材の製造方法と同様に加熱して加圧することで、図１６に示されるように、容器本体部材１２０とカバー部材１３０とを係合させることができる。また、容器本体部材１２０とカバー部材１３０とをそれぞれ断面半円筒形状としたが、これに限らず容器本体部材１２０が箱形で、カバー部材１３０が平板状であってもよい。なお、給気ユニット部材１１０は、一端側に給気孔１１２を有する。

上記実施形態では、筐体部材は、気体パージ用のものであったが、他の用途に用いられるものでもよい。

あるいは、上記実施形態では、樹脂部材の製造方法を筐体部材の製造方法に適用したが、単に樹脂部材間の接合に適用してもよい。例えば、樹脂製の基板収納容器１００の基板Ｗを支持する支持棚（図示せず）を、滑り性の良い材料から形成して、これを基板収納容器１００に係合させたり、基板収納容器１００の底部に設けられる位置決め部材（図示せず）や固定部材（図示せず）を、基板収納容器１００に係合させたりすることで、基板収納容器の製造方法に適用することもできる。

この場合は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが溶着し難い樹脂であっても加圧して第１のリブの先端と、第２のリブの先端とを変形させて係合させることでしっかりと基板収納容器１００に固着させることができる。

上記実施形態では、加熱板４０は、１台で上下の各表面の加熱温度をそれぞれ設定するものであったが、容器本体部材１２０用とカバー部材１３０用との２台としてもよい。これによれば、加熱温度をより確実に個別に設定することができる。

あるいは、樹脂材料の溶融温度の差が少ない場合は、加熱板４０の加熱温度が１台の温度調節器で設定されてもよい。これによれば、加熱板４０の構造を簡略化することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０筐体部材
２０容器本体部材（第1の樹脂部材）
２０Ａ第１のリブ
２０Ｂ第１の溝
２１フランジ
２２噴出孔
２３フィルタ部材
３０カバー部材（第２の樹脂部材）
３０Ａ第２のリブ
３０Ｂ第２の溝
３１給気孔
４０加熱板
１００基板収納容器
１１０給気ユニット部材
１１１噴出孔
１１２給気孔
１２０容器本体部材（第1の樹脂部材）
１３０カバー部材（第２の樹脂部材）
Ｗ基板

Claims

第１樹脂部材と、前記第１樹脂部材と相対向する第２樹脂部材とを加熱して一体化する樹脂部材の製造方法であって、
前記第１樹脂部材が、開口を有し、内部に空間を有する容器本体部材であり、
前記第２樹脂部材が、前記開口を閉鎖するカバー部材であり、
前記容器本体部材の前記開口の側には、第１のリブ及び第１の溝が形成されていて、
前記カバー部材には、第２のリブ及び第２の溝が形成されていて、
前記第１のリブの先端部と、前記第２のリブの先端部とを加熱板により加熱する工程と、
加熱された前記第１のリブと、前記第２の溝とを、また、加熱された前記第２のリブと、前記第１の溝とを、それぞれ突き合わせた後に加圧して、前記第１のリブ及び前記第２のリブのそれぞれの前記先端部を押し広げる工程と、を有し、
押し広げられた前記第１のリブの前記先端部と、押し広げられた前記第２のリブの前記先端部とが係合している
ことを特徴とする樹脂部材の製造方法。
一方に開口を有し、内部に空間を有する容器本体部材と、前記開口を閉鎖するカバー部材とを加熱して一体化する筐体部材の製造方法であって、
前記容器本体部材の前記開口の側には、第１のリブ及び第１の溝が形成されていて、
前記カバー部材には、第２のリブ及び第２の溝が形成されていて、
前記筐体部材は、前記容器本体部材又は前記カバー部材の一方に、気体を供給可能な給気孔を有し、他方に、気体を噴出する噴出孔を有する、気体パージ用の筐体部材であり、
前記第１のリブの先端部と、前記第２のリブの先端部とを加熱板により加熱する工程と、
加熱された前記第１のリブと、前記第２の溝とを、また、加熱された前記第２のリブと、前記第１の溝とを、それぞれ突き合わせた後に加圧して、前記第１のリブ及び前記第２のリブのそれぞれの前記先端部を押し広げる工程と、を有し、
押し広げられた前記第１のリブの前記先端部と、押し広げられた前記第２のリブの前記先端部とが係合している
ことを特徴とする筐体部材の製造方法。
前記第１のリブ又は前記第２のリブの一方が、複数本のリブを有し、他方が、少なくとも１本のリブを有し、
前記一方のリブ同士の間に、前記他方のリブが配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の筐体部材の製造方法。
前記噴出孔の周縁には、フィルタ部材が溶着されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の筐体部材の製造方法。
請求項２から４までのいずれか１項に記載の筐体部材の製造方法により製造された前記気体パージ用の筐体部材を、基板を収納する基板収納容器に配置される給気ユニット部材に連結可能に取り付ける工程を有する
ことを特徴とする基板収納容器の製造方法。
請求項１に記載の樹脂部材の製造方法を用いた基板収納容器の製造方法であって、
基板を収納する樹脂製の基板収納容器に樹脂部材を連結可能に取り付ける
ことを特徴とする基板収納容器の製造方法。
一方に開口を有し、内部に空間を有する容器本体部材と、前記開口を閉鎖するカバー部材とを加熱して一体化する給気ユニット部材の製造方法であって、
前記容器本体部材の前記開口の側には、第１のリブ及び第１の溝が形成されていて、
前記カバー部材には、第２のリブ及び第２の溝が形成されていて、
前記給気ユニット部材は、基板を収納する基板収納容器内に気体を供給する細長い筒状の給気ユニット部材であり、長手方向の一端側に、気体を供給可能な給気孔を有し、前記細長い筒状を形成する側壁に、気体を噴出する噴出孔を有し、
前記容器本体部材と前記カバー部材とが、前記細長い筒状を長手方向に二分割にした一方の形状と他方の形状とをそれぞれ有し、前記容器本体部材は、断面において開放された側に前記開口を形成し、
前記第１のリブの先端部と、前記第２のリブの先端部とを加熱板により加熱する工程と、
加熱された前記第１のリブと、前記第２の溝とを、また、加熱された前記第２のリブと、前記第１の溝とを、それぞれ突き合わせた後に加圧して、前記第１のリブ及び前記第２のリブのそれぞれの前記先端部を押し広げる工程と、を有し、
押し広げられた前記第１のリブの前記先端部と、押し広げられた前記第２のリブの前記先端部とが係合している
ことを特徴とする給気ユニット部材の製造方法。