JP7298348B2 - 接合品の製造方法及び接合品 - Google Patents

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Description

本開示は、第１の部材を第２の部材に接合した接合品の製造方法及び接合品に関するものである。
従来、第１および第２の部材同士を熱硬化性接着剤により接着するに際し、第１および第２の部材の少なくとも１つが高熱伝導性および高熱容量の部材である場合、一般に、熱処理炉により第１および第２の部材全体を加熱することにより、熱硬化性接着剤を硬化していた。
例えば特許文献１には、熱硬化性接着剤を使用して組み付けられたワークを、過熱水蒸気の連続加熱炉を用いて加熱して、熱硬化性接着剤を硬化する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術では、過熱水蒸気に蓄積した熱が、対流のみならず放射によってワークに伝達されるので、接着剤の熱硬化処理が短時間になる。
また、例えば特許文献２に記載の技術では、光学プリズムをハウジングに接合する場合に、光学プリズムとハウジングとの界面にアクリル系紫外線硬化樹脂を用いていた。
特開２００２－６９３９０号公報 特開２００５－２９８６３８号公報
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ワークにおける熱硬化性接着剤の塗布部の周辺領域の局所加熱が困難である。このため、耐熱性に起因したワークの材料選択の自由度の低下という問題がある。また、熱膨張収縮差によりワークに寸法変化が発生し、ワーク組立て時に位置ずれ等が起こり、ワークや製品の品質が低下してしまう。さらには、接着剤の熱硬化時間が長いことによる生産性低下、連続加熱炉の使用による生産スペースや生産エネルギー効率の低下といった問題が生じる。
本開示の一態様は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性接着剤を熱硬化できる接合品の製造方法及び接合品を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る接合品は、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である第１の部材と、前記第１の部材に接着可能な材料で構成された第２の部材と、前記第１および第２の部材の両方に接触する、熱硬化性接着剤の硬化物からなる接着部と、を備え、前記第１の部材は、前記接着部との接触部分から周縁部分への伝熱を抑制する伝熱抑制構造を有することを特徴としている。
なお、前記第１の部材における「前記接着部と接触する部分」は、接合品の製造方法において、熱硬化性接着剤を熱硬化するための入熱部に相当する。本開示の一態様に係る接合品は、熱硬化性接着剤に接触する前記接触部分を入熱部として、当該接触部分に接触する接着剤を熱硬化して得られる物品である。
上記の構成によれば、前記第１の部材は、前記接着部との接触部分から周縁部分への伝熱を抑制する伝熱抑制構造を有するので、前記接触部分を入熱部として、当該接触部分に接触する接着剤を熱硬化するに際し、接触部分での局所加熱が可能となる。それゆえ、上記の構成によれば、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性の接着剤を熱硬化できる。
本開示の一態様に係る接合品では、前記伝熱抑制構造は、前記第１の部材における、前記接着部との接触部分と前記周縁部分との間に配された凹溝を備えている構成であってもよい。
上記の構成によれば、前記接着部との接触部分と前記周縁部分との間は、凹溝により形成された空間により仕切られている。それゆえ、接合品の製造方法では、前記接着部との接触部分（入熱部）に導入された熱は、周縁部分へ伝達する前に、前記凹溝により構成された空間（空気）へ伝導する。一般的に、熱伝導率は、第１の部材内部よりも空気の方がはるかに低いため、前記接着部との接触部分から伝導し周縁部分へ到達する熱流束が小さくなる。すなわち、第１の部材の周縁部分への熱伝導が抑制される。その結果、熱は、凹溝から周縁部分へ伝導しにくくなり、凹溝よりも前記接触部分側部分に留まりやすくなる。それゆえ、前記接触部分内に留まる熱量が多くなるので、前記接触部分での局所加熱を実現できる。
本開示の一態様に係る接合品では、前記伝熱抑制構造は、前記第１の部材における、前記接着部との接触部分と前記周縁部分との間に配された非貫通穴を備えている構成であってもよい。
上記の構成によれば、前記接着部との接触部分と前記周縁部分との間は、非貫通穴により形成された空間により仕切られている。それゆえ、前記接触部分での局所加熱を実現できる。
本開示の一態様に係る接合品では、前記伝熱抑制構造は、前記第１の部材における前記接着部との接触部分よりも前記周縁部分側に配され、前記接着部との接触部分よりも厚さが小さい薄肉部を備えている構成であってもよい。
上記の構成によれば、前記接着部との接触部分と前記薄肉部との間に段差が形成される。そして、この段差により形成された空間により、前記第１の部材における前記接着部との接触部分と周縁部分との間は仕切られている。それゆえ、前記接触部分での局所加熱を実現できる。
本開示の一態様に係る接合品では、前記伝熱抑制構造は、前記第１の部材における前記接着部との接触部分よりも狭いか、あるいは同等の幅を有する幅狭部を備え、前記幅狭部により第１の部材を貫通する中空部が形成されている構成であってもよい。
上記の構成によれば、前記伝熱抑制構造が幅狭部を備えていることにより、前記第１の部材には、当該第１の部材を貫通する中空部が形成されている。そして、この中空部により、前記第１の部材における前記接着部との接触部分と周縁部分との間は仕切られている。それゆえ、前記接触部分での局所加熱を実現できる。
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る接合品は、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である第１の部材と、前記第１の部材に接着可能な材料で構成された第２の部材と、前記第１および第２の部材の両方に接触する、熱硬化性接着剤の硬化物からなる接着部と、を備え、前記第１の部材は、前記接着部との接触部分を構成する材料が当該接触部分以外の部分を構成する材料よりも伝熱量が小さいことを特徴としている。
上記の構成によれば、前記第１の部材は、前記接着部との接触部分を構成する材料が当該接触部分以外の部分を構成する材料よりも伝熱量が小さい。それゆえ、前記接触部分を入熱部として、当該接触部分に接触する接着剤を熱硬化するに際し、接触部分で熱が滞留し接触部分での局所加熱が可能となる。したがって、上記の構成によれば、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性の接着剤を熱硬化できる。
本開示の一態様に係る接合品では、前記接着部との接触部分と当該接触部分以外の部分とが別部材で構成されており、前記接着部との接触部分は、前記接触部分以外の部分に挿入される入れ子部材として設けられていることが好ましい。
上記の構成によれば、前記接触部分での局所加熱が可能となる。
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る接合品の製造方法は、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である第１の部材と、前記第１の部材に接着可能な材料で構成された第２の部材との接合品の製造方法であって、前記第１および第２の部材の両方に接触するように熱硬化性の接着剤を塗布する塗布工程と、前記第１の部材における前記接着剤の塗布面と別の面から当該接着剤の塗布領域へ向けて熱を導入する入熱工程とを含み、前記第１の部材は、熱が導入される入熱部から周縁部分への伝熱を抑制する伝熱抑制構造を有することを特徴としている。
上記の構成によれば、前記入熱工程にて、前記入熱部に接触する接着剤を熱硬化するに際し、入熱部での局所加熱が可能となる。それゆえ、上記の構成によれば、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性の接着剤を熱硬化できる。
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る接合品の製造方法は、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である第１の部材と、前記第１の部材に接着可能な材料で構成された第２の部材との接合品の製造方法であって、前記第１および第２の部材の両方に接触するように熱硬化性の接着剤を塗布する塗布工程と、前記第１の部材における前記接着剤の塗布面と別の面から当該接着剤の塗布領域へ向けて熱を導入する入熱工程とを含み、前記第１の部材は、熱が導入される入熱部を構成する材料が入熱部以外の部分を構成する材料よりも伝熱量が小さいことを特徴としている。
上記の構成によれば、前記入熱工程にて、前記入熱部に接触する接着剤を熱硬化するに際し、入熱部で熱が滞留し入熱部での局所加熱が可能となる。したがって、上記の構成によれば、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性の接着剤を熱硬化できる。
本発明の一態様によれば、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性接着剤を熱硬化できる。
本開示の一態様における接合品の製造方法を示す断面図である。 ２０１０は、本開示の他の態様における接合品の製造方法を示す断面図であり、２０２０は、本開示の他の態様における接合品の製造方法に使用される被着部材の構成を示す斜視図である。 重ね合せ構成である接合品の概略構成を示す断面図である。 差込構成である接合品の概略構成を示す断面図である。 すみ肉構成の接合品の概略構成を示す断面図である。 ６０１０は、貫通構成の接合品の概略構成を示す断面図であり、６０２０は、６０１０に示された被着部材の概略構成を示す斜視図である。 溝加工構成の伝熱抑制構造の概略構成を示す斜視図である。 穴加工構成の伝熱抑制構造の概略構成を示す平面図である。 ９０１０は、薄肉加工構成の伝熱抑制構造の概略構成を示す断面図であり、９０２０は、９０１０に示される被着部材の概略構成を示す斜視図である。 １００１０は、中空加工構成の伝熱抑制構造の概略構成を示す断面図であり、１００２０は、１００１０に示される被着部材の概略構成を示す斜視図である。 被着部材における入熱部分の一例を示す斜視図である。 入熱方式がレーザ、電子ビームによる集光加熱である場合の、入熱部分の形状を示す平面図である。 実施形態２に係る接合品の製造方法の手順を示す斜視図である。
以下、本開示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。
（適用例）
図１は、本開示の一態様における接合品の製造方法を示す断面図である。
図１に示されるように、本開示の一態様における接合品１０の製造方法は、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である被着部材１（第１の部材）と、被着部材１に接着可能な材料で構成された被着部材２（第２の部材）との接合品１０の製造方法である。接合品１０の製造方法は、被着部材１および２の両方に接触するように熱硬化性の接着剤３を塗布する塗布工程と、被着部材１における接着剤３の塗布部分である凹部３ａとは別の面から接着剤３の塗布領域へ向けて熱Ｈを導入する入熱工程と、を含んでいる。なお、図１に示された製造方法においては、前記塗布工程では、被着部材１に設けられた凹部３ａに接着剤３を注入している。そして、接着剤３が注入された凹部３ａに被着部材２を配置することにより、接着剤３が被着部材１および２の両方に接触する。また、前記入熱工程では、入熱装置２３Ａを用いて、被着部材１における接着剤３の塗布面と反対側の裏面１ａから接着剤３の塗布領域へ向けて熱を導入している。被着部材１における熱Ｈが導入される入熱部１ｃは、接着剤３の真下に配される。
また、前記方法では、被着部材１は、熱Ｈが導入される入熱部１ｃから周縁部分への伝熱を抑制する伝熱抑制構造４を有している。図１に示される構成では、伝熱抑制構造４は、凹溝４ａを有している。凹溝４ａは、被着部材１において、入熱部１ｃと周縁部分との間に配されている。
前記方法によれば、入熱工程にて、被着部材１の入熱部１ｃに熱Ｈが導入されるので、導入された熱Ｈは、入熱部１ｃから周縁部分へ向かって伝導する。ここで、被着部材１には、入熱部１ｃと周縁部分との間に凹溝４ａが形成されている。換言すれば、被着部材１は、入熱部１ｃと入熱部１ｃ以外の部分とが、凹溝４ａにより仕切られた構成となっている。このため、入熱部１ｃに導入された熱Ｈは、周縁部分へ伝達する前に、凹溝４ａにより構成された空間（空気）へ伝導する。一般的に、熱Ｈの伝導率は、被着部材１内（熱伝導率１ｗ／ｍ・Ｋ以上）よりも空気の方がはるかに低い。このため、凹溝４ａにより、入熱部１ｃから伝導し周縁部分へ到達する熱流束が小さくなる。すなわち、被着部材１の周縁部分への熱Ｈの伝導が抑制される。その結果、熱Ｈは、凹溝４ａから周縁部分へ伝導しにくくなり、凹溝４ａよりも入熱部１ｃ側部分に留まりやすくなる。それゆえ、入熱部１ｃ内に留まる熱量が多くなるので、入熱部１ｃでの局所加熱を実現できる。一方、図１に示されるような伝熱抑制構造４が設けられていない場合、入熱部１ｃに導入された熱Ｈは、速やかに被着部材１内を伝導し周縁部分へ到達する。それゆえ、入熱部１ｃでの局所加熱を実現できない。
このような前記入熱工程での入熱部１ｃの局所加熱により、接着剤３は熱硬化する。そして、被着部材１と被着部材２とが接合する。
このように前記方法によれば、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である被着部材１に塗布された接着剤３を硬化するために、入熱部１ｃに熱Ｈを直接入熱して局所加熱できる。それゆえ、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性の接着剤３を熱硬化できる。
前記方法により製造された本開示の一態様における接合品１０は、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である被着部材１と、被着部材１に接着可能な材料で構成された被着部材２と、被着部材１および２の両方に接触する、熱硬化性の接着剤３の硬化物からなる接着部と、を備えた構成である。そして、被着部材１は、前記接着部との接触部分から周縁部分への伝熱を抑制する伝熱抑制構造４を有する。図１に示された構成では、伝熱抑制構造４は、被着部材１における、前記接着部との接触部分と前記周縁部分との間に配された凹溝４ａを備えている。
ここで、接合品１０において、前記接着部の構成成分である接着剤３の硬化物は、被着部材１の入熱部１ｃと接触している。接合品１０の製造方法では、接着剤３と接触する被着部材１の入熱部１ｃに熱を導入して接着剤３を熱硬化している。それゆえ、被着部材１における前記接着部との接触部分は、熱Ｈが導入される入熱部１ｃに対応する。
図２の２０１０は、本開示の他の態様における接合品１０Ａの製造方法を示す断面図であり、図２の２０２０は、本開示の他の態様における接合品１０Ａの製造方法に使用される被着部材１の構成を示す斜視図である。図２の２０２０に示されるように、本開示の他の態様における接合品１０Ａの製造方法は、被着部材１の構成が、図１に示す構成と異なる。
被着部材１は、入れ子部材５が装着部材６に装着された構成となっている。入れ子部材５と装着部材６とは、別部材である。入れ子部材５には、接着剤３が注入される凹部３ａが設けられており、凹部３ａを挟んで２つの入熱部５ａがある。入熱工程では、入熱装置２３Ｂおよび２３Ｃを用いて、入れ子部材５における接着剤３が塗布された側から２つの入熱部５ａへ熱Ｈを入熱している。被着部材１において、入れ子部材５は、熱Ｈが導入される入熱部５ａを構成する。また、装着部材６は、入熱部５ａ以外の部分を構成する。
ここで、図２に示す方法では、被着部材１は、入れ子部材５を構成する材料が装着部材６を構成する部分よりも熱伝導率が小さくなっている。それゆえ、入熱工程では、入れ子部材５に熱が滞留しやすくなり、局所加熱を実現できる。よって、図２に示す方法によれば、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性の接着剤３を熱硬化できる。
なお、図２に示す方法では、入熱工程にて、２つの入熱部５ａに対して２つの入熱装置２３Ｂおよび２３Ｃを用いていた。しかし、入熱装置の数は、入熱方式等に応じて適宜設定可能である。例えば、レーザまたは電子ビームによる入熱方式の入熱装置を用いた場合、一般的には、入熱装置は１つでよい。そして、入熱方法としては、例えば、マスクを併用したビーム形状の調整により設定したビームの照射領域の形状によって複数の入熱部に同時にビームを照射して入熱する方法、１つの入熱装置を走査させて複数の入熱部にビームを照射して入熱する方法が挙げられる。
なお、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ、入れ子部材５の熱伝導率が装着部材６の熱伝導率よりも小さければ、入れ子部材５および装着部材６の材料は、特に限定されない。例えば、装着部材６を構成する材料がアルミニウム（熱伝導率：２３７ｗ／ｍ・Ｋ）である場合、入れ子部材５を構成する材料は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）（熱伝導率：１６ｗ／ｍ・Ｋ）、セラミック、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上の樹脂等が挙げられる。
図１および図２に示された方法によれば、熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である被着部材１の局所加熱により、周辺部材への熱の影響が小さくなる。それゆえ、接合品１０・１０Ａの構成部材として、耐熱温度が低い部材を使用することが可能となる。したがって、部材の設計自由度が高くなり、接合品１０・１０Ａの設計自由度が向上する。
また、被着部材１および２同士の接合部分での接着剤３の硬化物の熱膨張および収縮による寸法変化または位置ずれが小さいので、接合品の品質安定性が高くなる。それゆえ、接合品の生産ばらつきによる検査および管理にかかるコストを低減でき、生産コストを低減できる。
また、熱硬化性の接着剤３を使用しているので、接着剤３の硬化物の膜厚は均一化する。このため、接着剤３の厚膜塗布および硬化が可能になる。それゆえ、３Ｄ形状の被着部材１および２同士の接合および固定が可能となる。なお、ＵＶ硬化性の接着剤を使用した場合、硬化物に膜厚ムラが生じ硬化ムラまたは未硬化部分が発生する。このため、ＵＶ硬化性の接着剤は、３Ｄ形状の被着部材１および２同士の接合に使用されず、シートなどの２Ｄ形状の被着部材同士の接合に使用される。
また、図１および図２に示された方法によれば、入熱工程において、接着剤３に直接熱Ｈを入熱しておらず、被着部材１または入れ子部材５を介して熱Ｈを入熱している。それゆえ、接着剤３の成分および特性（接着剤３の色、配合剤）の制約がなくなる。
本開示の態様に係る接合品１０・１０Ａの製造方法は、光学センサー、ＦＡ向け光学センサー、ロボットビジョン等といった、光学レンズ部品の接合が必要な技術に適用可能である。また、リレー、スイッチといった、接着剤による金属筐体の気密封止が必要な技術にも適用可能である。
（構成例）
〔実施の形態１〕
（接合品の構成）
本実実施形態に係る接合品の構成について説明する。図３は、重ね合せ構成である接合品の概略構成を示す断面図である。図４は、差込構成である接合品の概略構成を示す断面図である。図５は、すみ肉構成の接合品の概略構成を示す断面図である。図６の６０１０は、貫通構成の接合品の概略構成を示す断面図であり、図６の６０２０は、図６の６０１０に示された被着部材１の概略構成を示す斜視図である。
図３に示された重ね合せ構成３０１０は、被着部材１および２が平板状であり、互いに接着剤３を介して接合された構成である。重ね合せ構成３０１０では、被着部材１および２の互いに対向する面に接着剤３が配されている。
また、図３に示された重ね合せ構成３０２０では、被着部材１が上縁に開口を有する容器形状であり、被着部材２は、容器形状の被着部材１を閉塞する蓋形状となっている。被着部材１の上縁には側方に張り出した鍔部１２が形成されている。被着部材２は、この鍔部１２と接着剤３を介して接合している。重ね合せ構成３０２０では、鍔部１２に伝熱抑制構造４が形成されている。それゆえ、入熱工程にて、鍔部１２における接着剤３と反対側の面から入熱すると、接着剤３周辺部分である入熱部１ｃでの局所加熱が可能となる。
なお、重ね合せ構成３０１０および３０２０に対して、ＵＶ硬化性の接着剤を使用した場合、ＵＶ光が接着剤の深部まで届かず未硬化物が生じ、硬化ムラが起きる。本実施形態によれば、このようなＵＶ硬化性の接着剤を使用したときに硬化ムラが起きる重ね合せ構成３０１０および３０２０に対しても、熱硬化性の接着剤３を使用して局所加熱が可能なので、接着剤３の真下から加熱でき均一硬化を実現できる。
図４に示された差し込み構成４０１０は、被着部材１に対して被着部材２が立設した構成である。被着部材１には接着剤３を収容する凹部３ａが形成され、当該凹部３ａに被着部材２が差し込まれている。また、凹部３ａの下部には、伝熱抑制構造４が形成されている。それゆえ、入熱工程にて、被着部材１における接着剤３と反対側の面から入熱すると、凹部３ａの下部である入熱部１ｃでの局所加熱が可能となる。また、差し込み構成４０１０では、凹部３ａの側部が入熱してもよい。
なお、差し込み構成４０１０に対して、ＵＶ硬化性の接着剤を使用した場合、ＵＶ光が接着剤の真下まで届かず未硬化物が生じ、硬化ムラが起きる。本実施形態によれば、このようなＵＶ硬化性の接着剤を使用したときに硬化ムラが起きる差し込み構成４０１０に対しても、熱硬化性の接着剤３を使用して局所加熱が可能なので、接着剤３の真下から加熱でき均一硬化を実現できる。
図５に示されたすみ肉構成５０１０は、平板状の被着部材１および２が平板状であり、被着部材２の隅部分に接着剤３が配された構成である。接着剤３は、被着部材１の上面および被着部材２の側面の両方に接するように配されている。すなわち、接着剤３の硬化物は、被着部材２の隅に形成されたすみ肉として形成されている。すみ肉構成５０１０では、被着部材１における接着剤３の接触部分近傍、および被着部材２の隅部分に伝熱抑制構造４が形成されている。それゆえ、入熱工程にて、被着部材１における接着剤３と反対側の面から熱Ｈ１を入熱すると、接着剤３の下部である入熱部１ｃでの局所加熱が可能となる。また、被着部材２の隅部分の上面から熱Ｈ２を入熱すると、被着部材２の隅部分である入熱部２ｃでの局所加熱が可能となる。このように、すみ肉構成５０１０では、被着部材１に加え被着部材２からも入熱することができる。なお、すみ肉構成５０１０において、被着部材１から入熱する熱Ｈ１の量、および被着部材２から入熱する熱Ｈ２の量は、特に限定されず、被着部材１および２の接合部分の形状、被着部材１および２の周辺部材の耐熱性等に応じて、適宜設定可能である。
また、すみ肉構成５０２０は、被着部材１に対して被着部材２が立設しており、接着剤３は、被着部材１と被着部材２とにより形成された角部分に配されている。伝熱抑制構造４は、被着部材１における被着部材２の立設部分近傍に形成されている。それゆえ、入熱工程にて、被着部材１における接着剤３と反対側の面から熱Ｈを入熱すると、被着部材１における被着部材２の立設部分である入熱部１ｃでの局所加熱が可能となる。
図６の６０１０および６０２０に示されるように、貫通構成は、被着部材１および２それぞれに貫通孔１ｄおよび２ｄが形成された構成である。被着部材２および２は、貫通孔１ｄおよび２ｄが互いに連通するように接合している。そして、接着剤３は、少なくとも貫通孔１ｄおよび２ｄ内部に配されている。また、伝熱抑制構造４は、被着部材１および２それぞれにおける、貫通孔１ｄおよび２ｄ近傍に形成されている。それゆえ、入熱工程にて、被着部材１における被着部材２と反対側の面から熱Ｈ１を入熱すると、貫通孔１ｄ近傍部分の入熱部１ｃでの局所加熱が可能となる。また、被着部材２における被着部材１と反対側の面から熱Ｈ２を入熱すると、貫通孔２ｄ近傍部分の入熱部２ｃでの局所加熱が可能となる。
（伝熱抑制構造）
本実施形態における伝熱抑制構造４は、被着部材１の入熱部１ｃから伝導し周縁部分へ到達する熱流束が小さくなる構造であれば、特に限定されない。特に、伝熱抑制構造４は、被着部材１における入熱部１ｃ（被着部材１における接着剤との接触部分）と入熱部１ｃ以外の部分を空間により仕切る構成であることが好ましい。
図７は、溝加工構成の伝熱抑制構造の概略構成を示す斜視図である。図７に示されるように、伝熱抑制構造４Ａ～４Ｃは、被着部材１における入熱部分４ｂと被着部材１の周縁部分との間に配された凹溝４ａを備えている。換言すると、図７に示された伝熱抑制構造４Ａ～４Ｃでは、被着部材１における入熱部分４ｂと周縁部分との間は、凹溝４ａにより形成された空間により仕切られている。
図７に示された溝加工構成７０１０の伝熱抑制構造４Ａは、複数の円形状の凹溝４ａが入熱部分４ｂを取り囲むように形成された構成である。また、溝加工構成７０２０の伝熱抑制構造４Ｂは、格子状の凹溝４ａが入熱部分４ｂを取り囲むように形成された構成である。また、溝加工構成７０３０の伝熱抑制構造４Ｃでは、凹溝４ａは入熱部分４ｂを取り囲むように形成され、かつ、複数の多角形を構成するように設けられている。
図８は、穴加工構成の伝熱抑制構造の概略構成を示す平面図である。図８に示されるように、伝熱抑制構造４Ｇは、被着部材１における入熱部分４ｂと被着部材１の周縁部分との間に配された複数の穴４ｇを備えている。換言すると、図８に示された伝熱抑制構造４Ｇでは、被着部材１における入熱部分４ｂと周縁部分との間は、複数の穴４ｇにより形成された空間により仕切られている。
穴加工構成８０１０の伝熱抑制構造４Ｇでは、複数の穴４ｇそれぞれは、丸穴である。そして、複数の穴４ｇは、入熱部分４ｂを取り囲むように円状に形成された構成である。穴４ｇは、被着部材１を貫通しない非貫通穴であり、ドリル加工により形成される。なお、伝熱抑制構造４Ｇでは、穴４ｇは丸穴であった。しかし、穴４ｇは、丸穴に限定されず、非貫通穴であれば、任意の穴を採用することができる。
図９の９０１０は、薄肉加工構成の伝熱抑制構造４Ｄの概略構成を示す断面図であり、図９の９０２０は、図９の９０１０に示される被着部材１の概略構成を示す斜視図である。図９の９０１０および９０２０に示されるように、伝熱抑制構造４Ｄは、薄肉部４ｄを備えている。この薄肉部４ｄは、被着部材１における接着剤との入熱部分４ｂよりも周縁部分側に配され、入熱部分４ｂよりも厚さが小さくなっている。入熱部分４ｂと薄肉部４ｄとの間に段差が形成されている。そして、この段差により形成された空間により、被着部材１における入熱部分４ｂと周縁部分との間は仕切られている。このような構成であっても、入熱工程にて、被着部材１における接着剤３と反対の面から入熱部分４ｂに熱Ｈ１を入熱すると、入熱部分４ｂでの局所加熱が可能である。また、伝熱抑制構造４Ｄにおける薄肉部は、被着部材２にも設けられている。それゆえ、被着部材２における接着剤３と反対の面から入熱部分４ｂに熱Ｈ２を入熱しても入熱部分４ｂでの局所加熱が可能である。
図１０の１００１０は、中空加工構成の伝熱抑制構造４Ｅの概略構成を示す断面図であり、図１０の１００２０は、図１０の１００１０に示される被着部材１の概略構成を示す斜視図である。図１０の１００１０および１００２０に示されるように、伝熱抑制構造４Ｅは、幅狭部４ｆを備えている。幅狭部４ｆは、被着部材１における接着剤との入熱部分４ｂよりも狭いか、あるいは同等の幅を有する。図１０の１００２０に示されるように、被着部材１では、このような幅狭部４ｆにより、被着部材１を上下に貫通する中空部４ｅが形成されている。そして、この中空部４ｅにより、被着部材１における入熱部分４ｂと周縁部分との間は仕切られている。このような構成であっても、入熱工程にて、被着部材１における接着剤３と反対の面から入熱部分４ｂに熱Ｈ１を入熱すると、入熱部分４ｂでの局所加熱が可能である。また、伝熱抑制構造４Ｅに対しては、被着部材２における接着剤３と反対の面から入熱部分４ｂに熱Ｈ２を入熱してもよい。なお、図１０に示す構成において、被着部材１から入熱する熱Ｈ１の量、および被着部材２から入熱する熱Ｈ２の量は、特に限定されず、被着部材１および２の接合部分の形状、被着部材１および２の周辺部材の耐熱性等に応じて、適宜設定可能である。
（被着部材１）
被着部材１は、熱伝導率１ｗ／ｍ・Ｋ以上である材料であれば、特に限定されない。被着部材１の材料として、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄といった熱伝導率１０ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属、熱伝導率が１～１０ｗ／ｍ・Ｋの高熱伝導樹脂等が挙げられる。
前記高熱伝導樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ポロブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）、ポリアミド樹脂（ＰＡ樹脂）等が挙げられる。前記ポリカーボネート樹脂として、具体的には、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製のＴＰＮ２３５２、ＴＰＮ２１４０、ＴＰＮ２３５４、ＴＰＮ２１３１、ＴＰＮ１１２２、ＴＣＰ１１４０等が挙げられる。また、前記ポロブチレンテレフタレート樹脂として、具体的には、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製のＴＧＮ５１０、ＴＧＮ５１５Ｕ等が挙げられる。また、前記ポリアミド樹脂として、具体的には、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製のＸＭＴ２００１、２５４７Ｔ、４００１ＴＳ、Ｃ５０９１ＴＳ等が挙げられる。
また、被着部材１の表面は、黒化処理されていることが好ましい。これにより、入熱工程において、熱Ｈの表面吸収率が向上する。それゆえ、被着部材１の局所加熱硬化が増大し、短時間で接着剤３を硬化できる。
（被着部材２）
被着部材２は、被着部材１と接着可能な材料で構成された部材であれば、特に限定されない。被着部材２の材料として、例えば、金属、樹脂、ガラス、セラミック等が挙げられる。
特に、被着部材２は、樹脂レンズであることが好ましい。この場合、被着部材２の材質としては、熱可塑性を有し、レーザ光に対して所定の透過率を有するものであれば特に限定されない。基本的に以下に例示した樹脂材が使用可能である。また、所定の透過率を確保できれば、着色材を混入してもよい。
具体的には、被着部材２の材質としては、例えば、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）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、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）、及びＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を使用することができる。また、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマ）であってもよい。ＴＰＥの一例としては、例えば、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）、及びＴＰＶＣ（塩化ビニル系）が挙げられる。
（接着剤３）
接着剤３に含まれる樹脂は、前記熱により硬化剤と反応して硬化する樹脂であれば特に限定されず、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが好適に挙げられる。接着剤３に含まれる硬化剤は、前記熱により樹脂と反応して硬化する硬化剤であれば特に限定されないが、エポキシ樹脂を低温短時間で硬化させる観点から、アミン系化合物、イミダゾール系化合物、およびチオール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含むことが好ましい。また、接着剤３の前記熱による硬化反応を制御する観点から、前記硬化剤を含有するコアと前記コアを被覆するシェルとを含むカプセル型硬化剤を用いることが好ましい。
接着剤３は、例えば、１００質量部のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、５質量部のエポキシ樹脂イミダゾールアダクト化合物、２０質量部のカプセル型硬化剤、及び２０質量部のシリカが配合された接着剤組成物からなっている。
（入熱工程）
入熱工程における被着部材１に対する入熱方式は、局所加熱可能な方式であれば、特に限定されず、非接触式であってもよいし接触式であってもよい。非接触式の入熱方式としては、例えば、レーザ、電子ビームによる集光加熱、高周波、マイクロ波等による電磁波加熱等が挙げられる。また、接触式の入熱方式としては、例えば、セラミック等のヒータ加熱が挙げられる。
（被着部材１における入熱部分４ｂの構成）
図１１は、被着部材１における入熱部分４ｂの一例を示す斜視図である。図１１に示されるように、入熱部分４ｂは、複数有することが好ましい。そして、入熱方式として、レーザ、電子ビームによる集光加熱を採用する場合、入熱部分４ｂは、レーザ、電子ビームを接着剤へ集光可能なレンズ形状であることが好ましい。これにより、被着部材１への入熱範囲および入熱量を調節でき、短時間で接着剤を硬化できる。さらに、入熱部分４ｂが複数有することにより、レーザの同時多点照射または多点走査照射が可能となる。このため、接着剤の均一硬化を実現できる。
また、被着部材１の入熱部１ｃの形状、または被着部材１の表面熱吸収率が最大となる入熱エネルギー（レーザ、電子ビームのエネルギー）の密度に合わせて、レーザ照射部分である入熱部分４ｂの形状調整が可能である。
図１２は、入熱方式がレーザ、電子ビームによる集光加熱である場合の、入熱部分４ｂの形状を示す平面図である。図１２に示されるように、入熱部分４ｂの形状１２１０は、例えば、円形となっている。この形状は、例えば、図示しないレンズで絞り込むことにより形成される。しかし、入熱部分４ｂの形状は、必ずしも円形に限らず、被着部材２及び熱硬化性の接着剤３に対して同時に通して照射できるように、例えば、形状１２２０、１２３０、１２４０、または１２４１のように、楕円形や、三角形、四角形を含む多角形とすることが可能である。尚、入熱部分４ｂの形状は、例えば、前記形状の開口を有するマスクを使用することにより、所望の形状の照射領域とすることが可能である。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
図１３は、本実施形態に係る接合品の製造方法の手順を示す斜視図である。本実施形態に係る製造方法は、被着部材１にレンズ部品としての被着部材２を接合する方法である。図１３に示されるように、工程１３１０では、ディスペンサー２１を用いて、被着部材１の３つの凹部に熱硬化性の接着剤３を注入する。
次いで、工程１３２０では、被着部材１に被着部材２を設置する。被着部材２は、被着部材１における接着剤３が注入される３つの凹部に挿入可能な３つの凸部を有する。工程１３２０では、接着剤３が注入された３つの凹部にこの凸部を挿入することにより、被着部材２が被着部材１に設置される。
次いで、工程１３３０では、位置調整装置２２を用いて、被着部材１に対する被着部材２の位置を調整する。
そして、工程１３４０では、被着部材１における接着剤３と反対側から接着剤３の塗布領域へ向けて熱Ｈを入熱する。ここで、被着部材１には、熱Ｈの入熱箇所を取り囲むように凹溝４ａ（伝熱抑制構造）が形成されている。それゆえ、熱Ｈの入熱箇所での局所加熱が可能となり、短時間でかつ省エネルギーで熱硬化性の接着剤３を熱硬化できる。
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。
１ 被着部材（第１の部材）
２ 被着部材（第２の部材）
１ａ 裏面
１ｂ 表面
１ｃ、２ｃ、５ｃ 入熱部（接着部との接触部分）
３ 接着剤（熱硬化性接着剤、接着部）
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｇ 伝熱抑制構造
４ａ 凹溝
４ｂ 入熱部分
４ｄ 薄肉部
４ｆ 幅狭部
５ 入り子部材
１０、１０Ａ 接合品

Claims (8)

  1. 熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である、凹部を有する第１の部材と、
    前記第１の部材に接着可能な材料で構成された第２の部材と、
    前記第１および第２の部材の両方に接触する、前記第１の部材の凹部に注入された熱硬化性接着剤の硬化物からなる接着部と、を備え、
    前記第１の部材は、前記接着部との接触部分から周縁部分への伝熱を抑制する伝熱抑制構造を有することを特徴とする接合品。
  2. 前記伝熱抑制構造は、
    前記第１の部材における、前記接着部との接触部分と前記周縁部分との間に配された凹溝を備えていることを特徴とする請求項１に記載の接合品。
  3. 前記伝熱抑制構造は、
    前記第１の部材における、前記接着部との接触部分と前記周縁部分との間に配された非貫通穴を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の接合品。
  4. 前記伝熱抑制構造は、
    前記第１の部材における前記接着部との接触部分よりも前記周縁部分側に配され、前記接着部との接触部分よりも厚さが小さい薄肉部を備えていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の接合品。
  5. 前記伝熱抑制構造は、
    前記第１の部材における前記接着部との接触部分よりも狭いか、あるいは同等の幅を有する幅狭部を備え、前記幅狭部により第１の部材を貫通する中空部が形成されていることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の接合品。
  6. 熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である第１の部材と、
    前記第１の部材に接着可能な材料で構成された第２の部材と、
    前記第１および第２の部材の両方に接触する、熱硬化性接着剤の硬化物からなる接着部と、を備え、
    前記第１の部材は、前記接着部との接触部分を構成する材料が当該接触部分以外の部分を構成する材料よりも伝熱量が小さくなっており、
    前記接着部との接触部分と当該接触部分以外の部分とが別部材で構成されており、
    前記接着部との接触部分は、前記接触部分以外の部分に挿入される入れ子部材として設けられていることを特徴とする接合品。
  7. 熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である、凹部を有する第１の部材と、前記第１の部材に接着可能な材料で構成された第２の部材との接合品の製造方法であって、
    前記第１および第２の部材の両方に接触するように、前記第１の部材の凹部に熱硬化性の接着剤を塗布する塗布工程と、
    前記第１の部材における前記接着剤の塗布面と別の面から当該接着剤の塗布領域へ向けて熱を導入する入熱工程とを含み、
    前記第１の部材は、熱が導入される入熱部から周縁部分への伝熱を抑制する伝熱抑制構造を有することを特徴とする接合品の製造方法。
  8. 熱伝導率が１ｗ／ｍ・Ｋ以上である第１の部材と、前記第１の部材に接着可能な材料で構成された第２の部材との接合品の製造方法であって、
    前記第１および第２の部材の両方に接触するように熱硬化性の接着剤を塗布する塗布工程と、
    前記第１の部材における前記接着剤の塗布面と別の面から当該接着剤の塗布領域へ向けて熱を導入する入熱工程とを含み、
    前記第１の部材は、熱が導入される入熱部を構成する材料が入熱部以外の部分を構成する材料よりも伝熱量が小さくなっており、
    前記接着部との接触部分と当該接触部分以外の部分とを別部材で構成し、
    前記接着部との接触部分は、前記接触部分以外の部分に挿入される入れ子部材として設けることを特徴とする接合品の製造方法。
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