TW201718230A - 接合結構體的製造方法及接合結構體 - Google Patents

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Wataru Kamioka
Kazuyoshi Nishikawa
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Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

本發明提供一種能夠一方面抑制在樹脂構件產生熱變形應變、一方面實現樹脂構件對穿孔部的填充率的提高的接合結構體的製造。接合結構體的製造方法包括下述步驟：於金屬構件1的表面11設置突部12，於突部12的接合區域R形成具有開口的穿孔部14；於使樹脂構件2與金屬構件1的表面11隔開的狀態下，使樹脂構件2加壓接觸至金屬構件1的突部12的接合區域R；使與金屬構件1的接合區域R接觸的樹脂構件2熔融，使所述熔融的樹脂構件2於填充至穿孔部14後固化。

Description

接合結構體的製造方法及接合結構體
本發明是有關於一種接合結構體的製造方法及接合結構體。
先前，已知將包含樹脂材料的第1構件與包含金屬材料的第2構件接合的接合方法（例如，參照專利文獻1）。
專利文獻1的接合方法中，在第2構件的表面形成凹凸面，於使第1構件與該凹凸面接觸的狀態下，自第1構件側朝向凹凸面照射雷射光。藉此，在第1構件及第2構件的邊界面附近第1構件熔融，該熔融的第1構件陷入於凹凸面，因而藉由錨定效應（anchor effect）將第1構件及第2構件接合。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-15405號公報
[發明所欲解決之課題] 此處，如所述接合方法般，於藉由錨定效應將第1構件及第2構件接合的情況下，一般而言，為了使第1構件及第2構件的邊界面（接合面）密接而自外部施力。而且，若增大自外部施加的力，則熔融的第1構件容易進入至凹凸面，但有於包含樹脂材料的第1構件產生熱變形應變而誘發應力裂紋（stress crack）之虞。
本發明是為了解決所述課題而完成者，本發明的目的在於提供一種能夠一方面抑制在樹脂構件產生熱變形應變，一方面實現樹脂構件對穿孔部的填充率的提高的接合結構體的製造方法及接合結構體。 [解決課題之手段]
本發明的接合結構體的製造方法為接合有金屬構件及樹脂構件的接合結構體的製造方法，包括下述步驟：於金屬構件的表面設置突部，於突部的接合區域形成具有開口的穿孔部；於使樹脂構件與金屬構件的表面隔開的狀態下，使樹脂構件加壓接觸至金屬構件的突部的接合區域；以及使與金屬構件的接合區域接觸的樹脂構件熔融，使該熔融的樹脂構件於填充至穿孔部後固化。
藉由如此構成，與金屬構件及樹脂構件平坦且該些整個面接觸的情況相比，可抑制施加至樹脂構件的力被分散。即，可使施加至樹脂構件的力集中於包含接合區域的金屬構件及樹脂構件的接觸面。藉此，可一方面抑制自外部施加至樹脂構件的力增大，一方面有效率地使加壓力作用於包含接合區域的接觸面。因此，可一方面抑制在樹脂構件產生熱變形應變，一方面實現樹脂構件對穿孔部的填充率的提高。
所述接合結構體的製造方法中，亦可於樹脂構件的表面設置突部，使樹脂構件的突部加壓接觸至金屬構件的突部的接合區域。
所述接合結構體的製造方法中，亦可於樹脂構件的表面設置凹部，使樹脂構件的凹部加壓接觸至金屬構件的突部的接合區域。
所述接合結構體的製造方法中，金屬構件的突部亦可形成為俯視時呈環狀。
所述接合結構體的製造方法中，金屬構件的突部亦可設置著多個，且各突部分離。
本發明的接合結構體的製造方法是接合有金屬構件及樹脂構件的接合結構體的製造方法，且包括下述步驟：於金屬構件的接合區域形成具有開口的穿孔部；於樹脂構件的表面設置突部，於使樹脂構件的突部以外的部分與金屬構件的表面隔開的狀態下，使樹脂構件的突部加壓接觸至金屬構件的接合區域；使與金屬構件的接合區域接觸的樹脂構件熔融，使該熔融的樹脂構件於填充至穿孔部後固化。
在所述樹脂構件設置著突部的接合結構體的製造方法中，亦可於金屬構件的表面設置凹部，於該凹部設置接合區域。
在所述樹脂構件設置著突部的接合結構體的製造方法中，樹脂構件的突部亦可形成為俯視時呈環狀。
在所述樹脂構件設置著突部的接合結構體的製造方法中，樹脂構件的突部亦可設置著多個，且各突部分離。
所述接合結構體的製造方法中，亦可藉由對金屬構件照射第1雷射光，而使樹脂構件熔融。
該情況下，亦可多次掃描第1雷射光。
所述接合結構體的製造方法中，亦可藉由對金屬構件的接合區域照射第2雷射光，而形成穿孔部。
該情況下，第2雷射光的一個脈衝亦可包含多個次脈衝（sub pulse）。
本發明的接合結構體為接合有金屬構件及樹脂構件的接合結構體。於金屬構件及樹脂構件中的至少一者的表面設置著突部，於在金屬構件設置著突部的情況下，於該突部設置著接合區域，於在樹脂構件設置著突部的情況下，在與該突部相向的位置的金屬構件設置著接合區域。於金屬構件的接合區域形成著具有開口的穿孔部，金屬構件的穿孔部內填充著樹脂構件。樹脂構件的一部分與金屬構件隔開，並且樹脂構件與金屬構件的接合區域接觸。 [發明的效果]
根據本發明的接合結構體的製造方法及接合結構體，可一方面抑制在樹脂構件產生熱變形應變，一方面實現樹脂構件對穿孔部的填充率的提高。
以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。
（第1實施形態） 首先，參照圖1～圖3對本發明的第1實施形態的接合結構體100進行說明。
接合結構體100如圖1所示，具備金屬構件1及樹脂構件2，且將金屬構件1及樹脂構件2接合。
金屬構件1如圖2所示，具有平坦的表面11，並且具有自該表面11突出的突部12。突部12的剖面為矩形狀，其端面（上端面）13設置著接合有樹脂構件2的接合區域R。該突部12形成為俯視時呈矩形的環狀，以包圍其內部空間S的方式設置。即，金屬構件1中，接合區域R設置成俯視時呈矩形的環狀。另外，接合區域R設置於例如端面13的整個區域。
另外，突部12的寬度較佳為0.1 mm～4.0 mm。其原因在於，若突部12的寬度低於0.1 mm，則有接合面積不足而無法獲得接合強度之虞，若突部12的寬度高於4 mm，則超過接合用的雷射光L2（參照圖5）的照射徑，因而端面13容易產生未接合部位。而且，突部12的高度較佳為0.05 mm以上。若突部12的高度低於0.05 mm，則有引起面精度不均之虞。
如圖1所示，在金屬構件1的接合區域R形成著多個穿孔部14，在該穿孔部14中填充樹脂構件2並固化。藉此，金屬構件1與樹脂構件2藉由錨定效應而機械接合。
穿孔部14為俯視時呈大致圓形的非貫通孔，內周面形成著向內側突出的突出部141。突出部141遍及周方向上的全長而形成，且形成為環狀。
具體而言，穿孔部14以深度方向上自端面13側朝向底部而開口徑減小的第1縮徑部、深度方向上自端面13側朝向底部而開口徑增大的擴徑部、及深度方向上自端面13側朝向底部而開口徑減小的第2縮徑部相連的方式形成。第1縮徑部配置於端面13側，以呈直線狀縮徑的方式形成。擴徑部配置於第1縮徑部及第2縮徑部之間，以呈曲線狀擴徑的方式形成。第2縮徑部配置於底部側，以呈曲線狀縮徑的方式形成。即，藉由第1縮徑部及擴徑部而構成突出部141。
穿孔部14的開放端的開口徑較佳為30 μm以上且100 μm以下。其原因在於，若開口徑低於30 μm，則存在樹脂構件2的填充性劣化而錨定效應降低的情況。另一方面原因在於，若開口徑高於100 μm，則存在每單位面積的穿孔部14的數量減少而錨定效應降低的情況。
而且，穿孔部14的間隔（規定的穿孔部14的中心、和與規定的穿孔部14鄰接的穿孔部14的中心的距離）較佳為200 μm以下。其原因在於，若穿孔部14的間隔高於200 μm，則存在每單位面積的穿孔部14的數量減少而錨定效應降低的情況。
該穿孔部14例如藉由加工用的雷射光L1（參照圖4）而形成。另外，作為射出雷射光L1的雷射裝置，較佳為能夠進行脈衝振盪的裝置，可選擇光纖雷射、YAG雷射、YVO4 雷射、半導體雷射、碳酸氣體雷射、準分子雷射，若考慮波長，則較佳為光纖雷射、YAG雷射、YAG雷射的第2諧波、YVO4 雷射、半導體雷射。
此種穿孔部14藉由一個脈衝包含多個次脈衝的雷射光L1而形成。該雷射光L1中，因容易使能量向深度方向集中，故適合於形成穿孔部14。作為能夠照射此種雷射光L1的雷射裝置的一例，可列舉歐姆龍（Omron）製造的光纖雷射刻印機MX-Z2000或MX-Z2050。
作為所述光纖雷射刻印機的加工條件，次脈衝的1週期較佳為15 ns以下。其原因在於，若次脈衝的1週期超過15 ns，則能量容易因導熱而擴散，難以形成穿孔部14。另外，次脈衝的1週期為次脈衝的1次照射時間、與該次脈衝的照射結束後到開始下一次的次脈衝的照射為止的間隔的合計時間。
而且，一個脈衝的次脈衝數較佳為2以上且50以下。其原因在於，若次脈衝數超過50，則次脈衝的每單位的輸出減小，難以形成穿孔部14。
作為金屬構件1的材料的一例，可列舉鐵系金屬、不鏽鋼系金屬、銅系金屬、鋁系金屬、鎂系金屬、以及該些金屬的合金。而且，可為金屬成型體，亦可為鋅鑄件、鋁鑄件、粉末冶金等。
樹脂構件2如圖3所示，具有平坦的表面21。該樹脂構件2例如藉由對接合用的雷射光L2（參照圖5）具有透過性的材料而形成。另外，作為射出雷射光L2的雷射裝置，可列舉光纖雷射、YAG雷射、YVO4 雷射、半導體雷射、碳酸氣體雷射、準分子雷射。
作為樹脂構件2的材料的一例，可列舉聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate，PMMA）、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、聚苯乙烯（Polystyrene，PS）、聚芳酯（Polyallylate，PAR）、聚醚碸（Polyethersulfone，PES）、聚醚醯亞胺（Polyetherimide，PEI）、環烯烴共聚物（Cycloolefincopolymer，COC）、環烯烴聚合物（Cycloolefin Polymer，COP）、茀（Fluorene）衍生物，乙烯-四氟乙烯共聚合物（Ethylenetetrafluoroethylene，EFEP）、聚碸（Polysulfone，PSU）、聚苯基碸（Polyphenyl Sulfone，PPSU）、丙烯腈-苯乙烯（Acrylonitrile Styrene，AS）、低密度聚乙烯（Low-density Polyethylene，LDPE）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚乙烯（Polyethylene，PE）、聚對苯二甲酸丁二酯（Polybutylene Terephthalate，PBT）、聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene Terephthalate，PET）、聚醯胺（Polyamide，PA）、聚醯胺6（PA6）、聚醯胺66（PA66）、聚縮醛（Polyacetal，POM）、聚苯硫醚（Polyphenylene sulfide，PPS）、聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）、聚偏二氯乙烯（Polyvinylidene Chloride，PVDC）、以及聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）。而且，樹脂構件2亦可為熱塑性彈性體（Thermoelastomer，TPE），作為TPE的一例，可列舉熱塑性聚烯烴（Thermoplastic Polyolefin，TPO）（烯烴系）、熱塑性苯乙烯（Thermoplastic Styrene，TPS）（苯乙烯系）、熱塑性聚酯彈性體（Thermoplastic Polyester Elastomer，TPEE）（酯系）、熱塑性聚胺基甲酸酯（Thermoplastic Polyurethane，TPU）（胺基甲酸酯系）、熱塑性壓克力（Thermoplastic Acrylics，TPA）（尼龍系）、以及熱塑性氯乙烯（Thermoplastic Vinyl Chloride，TPVC）（氯乙烯系）。
另外，樹脂構件2中亦可添加填充劑。作為填充劑的一例，可列舉無機系填充劑（玻璃纖維、無機鹽類等）、金屬系填充劑、有機系填充劑、以及碳纖維等。
而且，接合結構體100中，如圖1所示，樹脂構件2對接於金屬構件1的突部12的端面13，於其端面13的接合區域R接合有金屬構件1及樹脂構件2。因此，接合結構體100中，金屬構件1的表面11與樹脂構件2的表面21隔開。即，金屬構件1中的未形成突部12的部分與樹脂構件2隔開。即，僅設置著接合區域R的突部12的端面13與樹脂構件2接觸。
－接合結構體的製造方法－ 其次，參照圖1～圖5，對第1實施形態的接合結構體100的製造方法進行說明。
首先，在平坦的表面11形成具有突部12的金屬構件1（參照圖2），並且形成具有平坦表面21的樹脂構件2（參照圖3）。而且，如圖4所示，對金屬構件1的突部12的接合區域R照射加工用的雷射光L1，藉此在內周面形成具有突出部141的穿孔部14。另外，該雷射光L1的一個脈衝包含多個次脈衝。而且，雷射光L1為本發明的「第2雷射光」的一例。
而且，如圖5所示，積層金屬構件1與樹脂構件2。此時，金屬構件1的突部12的端面13與樹脂構件2接觸，並且樹脂構件2與金屬構件1的表面11隔開。即，金屬構件1的接合區域R與樹脂構件2接觸，金屬構件1的其他外的部分不與樹脂構件2接觸。
而且，以與金屬構件1之間夾入樹脂構件2的方式配置加壓構件5。該加壓構件5遍及樹脂構件2的整個面而配置，包含相對於接合用的雷射光L2具有高透過性的材料（具體而言，透過率為90%以上的玻璃或樹脂等）。而且，藉由加壓構件5，將樹脂構件2向金屬構件1側加壓。另外，為了抑制在樹脂構件2產生熱變形應變，此時的加壓力例如為數MPa以下。
如此，於使樹脂構件2加壓接觸至金屬構件1的接合區域R的狀態下，自樹脂構件2側（加壓構件5側）朝向接合區域R照射接合用的雷射光L2。另外，雷射光L2沿著環狀的突部12照射，其照射徑設定為例如與突部12的寬度相同。而且，多次（例如3次）掃描雷射光L2。因此，金屬構件1及樹脂構件2的接觸面附近的金屬構件1變得高溫，接觸面附近的樹脂構件2熔融。而且，該熔融的樹脂構件2填充於穿孔部14，然後，熔融的樹脂構件2固化。藉此，金屬構件1與樹脂構件2藉由錨定效應而機械接合。另外，雷射光L2為本發明的「第1雷射光」的一例。
如此，製造圖1所示的接合結構體100。
－效果－ 第1實施形態中，如所述般，將金屬構件1的突部12作為接合區域R而在該接合區域R形成穿孔部14，於使樹脂構件2與金屬構件1的表面11隔開的狀態下使樹脂構件2加壓接觸至接合區域R，使樹脂構件2熔融而填充於穿孔部14中並固化。藉由如此構成，與金屬構件及樹脂構件平坦且該些整個面接觸的情況相比，可抑制自加壓構件5施加至樹脂構件2的力於接觸面分散。即，可使自加壓構件5施加至樹脂構件2的力集中於接合區域R（金屬構件1及樹脂構件2的接觸面）。藉此，可一方面抑制自加壓構件5施加至樹脂構件2的力增大，一方面使加壓力有效率地作用於接合區域R（接觸面）。因此，可一方面抑制在樹脂構件2產生熱變形應變，一方面實現樹脂構件2對穿孔部14的填充率的提高。其結果，可實現接合結構體100的接合強度的提高，並且可實現熱循環環境下的耐久性的提高。
而且，第1實施形態中，藉由使突部12形成為俯視時呈環狀，而可將內部空間S（參照圖2）密封。
而且，第1實施形態中，藉由在穿孔部14的內周面形成突出部141，而可進一步提高錨定效應。
而且，第1實施形態中，藉由多次掃描雷射光L2，而可進一步提高樹脂構件2對穿孔部14的填充率。
而且，第1實施形態中，藉由在突部12設置接合區域R，可抑制接合用的雷射照射時熱擴散。因此，可效率佳地將雷射能量用於接合中，並且抑制熱擴散引起的接合的不均。
（第2實施形態） 其次，參照圖6及圖7，對本發明的第2實施形態的接合結構體100a進行說明。
接合結構體100a如圖6所示，具備金屬構件1及樹脂構件2a，且將金屬構件1及樹脂構件2a接合。
樹脂構件2a如圖7所示，具有平坦的表面21a，並且具有自該表面21a突出的突部22a。突部22a的剖面為矩形狀，以與金屬構件1的突部12對應的方式形成為俯視時呈環狀。
另外，樹脂構件2a的其他構成與所述樹脂構件2相同。
而且，接合結構體100a中，如圖6所示，將金屬構件1的突部12與樹脂構件2a的突部22a對接，以該對接的接合區域R將金屬構件1及樹脂構件2a接合。因此，接合結構體100a中，金屬構件1的表面11與樹脂構件2a的表面21a隔開。
另外，接合結構體100a的製造方法除使樹脂構件2a的突部22a加壓接觸至金屬構件1的突部12的接合區域R以外，與第1實施形態相同。
第2實施形態中，如所述般，藉由在樹脂構件2a設置突部22a，而樹脂構件2a的厚度小，由此即便在樹脂構件2a接合時容易熱變形的情況下，亦可藉由突部22a確保厚度而抑制熱變形。即，第2實施形態中，即便在樹脂構件2a的厚度小情況（例如，厚度低於1.0 mm的情況）下，亦可獲得接合結構體100a。
另外，第2實施形態的其他效果與第1實施形態相同。
（第3實施形態） 其次，參照圖8及圖9對本發明的第3實施形態的接合結構體100b進行說明。
接合結構體100b如圖8所示，具備金屬構件1及樹脂構件2b，且將金屬構件1及樹脂構件2b接合。
樹脂構件2b如圖9所示，具有平坦的表面21b，並且具有自該表面21b凹陷的槽部22b。另外，槽部22b為本發明的「凹部」的一例。槽部22b的剖面為矩形狀，以與金屬構件1的突部12對應的方式形成為俯視時呈環狀。該槽部22b嵌合有金屬構件1的突部12。具體而言，如圖8所示，槽部22b的深度小於突部12的高度，且槽部22b的寬度大於突部12的寬度。
另外，樹脂構件2b的其他構成與所述樹脂構件2相同。
而且，接合結構體100b中，金屬構件1的突部12與樹脂構件2b的槽部22b嵌合，以該嵌合的接合區域R將金屬構件1及樹脂構件2b接合。因此，接合結構體100b中，金屬構件1的表面11與樹脂構件2b的表面21b隔開。
另外，接合結構體100b的製造方法除使樹脂構件2b的槽部22b加壓接觸至金屬構件1的突部12的接合區域R以外，與第1實施形態相同。
第3實施形態中，如所述般，藉由在樹脂構件2b設置槽部22b，可減小與接合區域R對應的部分的樹脂構件2b的厚度，因而即便在樹脂構件2b的厚度大且接合用的雷射光L2的透過率低的情況下，亦可容易透過雷射光L2。即，第3實施形態中，即便在樹脂構件2b的厚度大且雷射光L2的透過率低的情況（例如，厚度高於1.0 mm、透過率低於30%的情況）下，亦可獲得接合結構體100b。
而且，第3實施形態中，藉由使金屬構件1的突部12與樹脂構件2b的槽部22b嵌合，而可容易地進行接合時的定位。
另外，第3實施形態的其他效果與第1實施形態相同。
（第4實施形態） 其次，參照圖10及圖11對本發明的第4實施形態的接合結構體100c進行說明。
接合結構體100c如圖10所示，具備金屬構件1c及樹脂構件2a，且將金屬構件1c及樹脂構件2a接合。
金屬構件1c如圖11所示，具有平坦的表面11c，在其表面11c設置著接合區域R。該接合區域R配置於與樹脂構件2a的突部22a對應的位置，且設置成俯視時呈環狀。在接合區域R形成著多個具有突出部141的穿孔部14（參照圖10）。即，與第1實施形態不同，未在金屬構件1c設置突部12（參照圖2）。
另外，金屬構件1c的其他構成與所述金屬構件1相同。
而且，接合結構體100c中，如圖10所示，樹脂構件2a的突部22a對接於金屬構件1c的接合區域R，以該對接的接合區域R將金屬構件1c及樹脂構件2a接合。因此，接合結構體100c中，金屬構件1c的表面11c與樹脂構件2a的表面21a隔開。
另外，接合結構體100c的製造方法除於使樹脂構件2a的突部22a以外的部分與金屬構件1c的表面11c隔開的狀態下，使樹脂構件2a的突部22a加壓接觸至金屬構件1c的接合區域R以外，與第1實施形態相同。
而且，第4實施形態的效果與第1實施形態相同。
（第5實施形態） 其次，參照圖12及圖13，對本發明的第5實施形態的接合結構體100d進行說明。
接合結構體100d如圖12所示，具備金屬構件1d及樹脂構件2a，且將金屬構件1d及樹脂構件2a接合。
金屬構件1d如圖13所示，具有平坦的表面11d，並且具有自該表面11d凹陷的槽部12d。另外，槽部12d為本發明的「凹部」的一例。槽部12d的剖面為矩形狀，以與樹脂構件2a的突部22a對應的方式形成為俯視時呈環狀。該槽部12d嵌合有樹脂構件2a的突部22a。具體而言，如圖12所示，槽部12d的深度小於突部22a的高度，槽部12d的寬度大於突部22a的寬度。而且，在槽部12d的底面設置著接合區域R，該接合區域R為俯視時呈環狀。在接合區域R形成著多個具有突出部141的穿孔部14。
另外，金屬構件1d的其他構成與所述金屬構件1相同。
而且，接合結構體100d中，金屬構件1d的槽部12d與樹脂構件2a的突部22a嵌合，以該嵌合的接合區域R將金屬構件1d及樹脂構件2a接合。因此，接合結構體100d中，金屬構件1d的表面11d與樹脂構件2a的表面21a隔開。
接合結構體100d的製造方法除使樹脂構件2a的突部22a加壓接觸至金屬構件1d的槽部12d的接合區域R以外，與第4實施形態相同。
第5實施形態中，如所述般，藉由使金屬構件1d的槽部12d與樹脂構件2a的突部22a嵌合，而可容易地進行接合時的定位。
另外，第5實施形態的其他效果與第1實施形態相同。
（第6實施形態） 其次，參照圖14及圖15，對本發明的第6實施形態的接合結構體100e進行說明。
接合結構體100e如圖14所示，具備金屬構件1及樹脂構件2e，且將金屬構件1及樹脂構件2e接合。
樹脂構件2e可藉由相對於接合用的雷射光L2（參照圖15）透過性低的材料而形成。因此，作為樹脂構件2e的材料，除第1實施形態中列舉的材料之外，亦可列舉丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS）、改性聚苯基醚（modified Polyphenylene Ether，m-PPE）、聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）、聚醯胺醯亞胺（Polyamideimide，PAI）、液晶聚合物（Liquid-crystal Polymer，LCP）、聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，PTFE）、以及聚氯三氟乙烯（Polychloro trifluoroethylene，PCTFE）。
另外，樹脂構件2e的其他構成與所述樹脂構件2相同。
接合結構體100e中，樹脂構件2e對接於金屬構件1的突部12的端面13，以該端面13的接合區域R將金屬構件1及樹脂構件2e接合。因此，接合結構體100e中，金屬構件1的表面11與樹脂構件2e的表面21e隔開。
接合結構體100e的製造方法如圖15所示，以在與樹脂構件2e之間夾入金屬構件1的方式配置加壓構件5，自樹脂構件2e的相反側對金屬構件1照射雷射光L2而加熱金屬構件1，除此以外與第1實施形態相同。
第6實施形態中，如所述般，藉由自樹脂構件2e的相反側照射雷射光L2，即便在樹脂構件2e相對於雷射光L2不具有透過性的情況下，或不易自樹脂構件2e側照射雷射光L2的情況下，亦可獲得接合結構體100e。
另外，第6實施形態的其他效果與第1實施形態相同。
（第7實施形態） 其次，參照圖16及圖17，對本發明的第7實施形態的接合結構體100f進行說明。
接合結構體100f如圖16所示，具備金屬構件1f及樹脂構件2，且將金屬構件1f及樹脂構件2接合。
金屬構件1f如圖17所示，具有平坦的表面11f，並且具有自該表面11f突出的多個突部12f。各突部12f的剖面為矩形狀，於其端面（上端面）13f設置著接合樹脂構件2的接合區域R。該突部12f與第1實施形態不同，未形成為俯視時呈環狀。即，各突部12f分離（獨立）。接合區域R形成著多個具有突出部141的穿孔部14。
另外，金屬構件1f的其他構成與所述金屬構件1相同。
接合結構體100f中，如圖16所示，樹脂構件2對接於金屬構件1f的突部12f的端面13f，以該端面13f的接合區域R將金屬構件1f及樹脂構件2接合。因此，接合結構體100f中，金屬構件1f的表面11f與樹脂構件2的表面21隔開。
接合結構體100f的製造方法與第1實施形態相同。
第7實施形態中，如所述般，藉由使多個突部12f分離，可進一步減小金屬構件1f與樹脂構件2的接觸面，因而可更有效率地使加壓力作用於接合區域R。
另外，第7實施形態的其他效果與第1實施形態相同。
（實驗例1） 其次，參照圖18～圖21，對為了確認所述各實施形態的效果而進行的實驗例1進行說明。
該實驗例1中，製作與第1實施形態～第7實施形態對應的實施例1～實施例7的接合結構體、及比較例的接合結構體，並進行關於他們的接合評價。另外，關於接合評價，對未進行熱衝擊試驗者測定接合強度，並且對熱衝擊試驗後者測定接合強度，基於該測定結果進行是否合格判定。
－各接合結構體的製作方法－ 首先，對實施例1的接合結構體的製作方法進行說明。
實施例1的接合結構體中，使用SUS304作為金屬構件510的材料。該金屬構件510如圖18所示，形成為板狀，長度為40 mm，寬度為20 mm，厚度為1 mm。在該金屬構件510的表面511形成著突部512。突部512形成為俯視時呈矩形環狀，寬度為0.8 mm，高度為0.5 mm。另一方面，使用PMMA作為樹脂構件520的材料。該樹脂構件520如圖19所示，形成為板狀，長度為40 mm，寬度為20 mm，厚度為1 mm。
而且，對金屬構件510的突部512的接合區域照射加工用的雷射光而形成穿孔部。該雷射光的照射使用歐姆龍製造的光纖雷射刻印機MX-Z2000來進行。雷射光的照射條件為以下所示。
＜加工用的雷射照射條件＞ 雷射：光纖雷射（波長1062 nm） 頻率：10 kHz 掃描速度：650 mm/sec 掃描次數：20次 照射間隔：65 μm 次脈衝數：20 另外，頻率為包含多個（該例中為20個）次脈衝的脈衝的頻率。即，該照射條件下，在1秒內移動650 mm，同時以65 μm的間隔照射1萬次雷射光（脈衝），該脈衝包含20個次脈衝。另外，掃描次數為雷射光對同一部位重覆照射的次數。
如此，藉由照射一個脈衝包含多個次脈衝的雷射光，而在金屬構件510的接合區域形成穿孔部，並且在該穿孔部的內周面形成突出部。
然後，金屬構件510的表面511與樹脂構件520的表面521隔開，並且在使樹脂構件520加壓接觸至設置於金屬構件510的突部512的接合區域的狀態下，自樹脂構件520側對接合區域照射接合用的雷射光，藉此將金屬構件510與樹脂構件520接合。具體而言，藉由雷射光的照射將金屬構件510加熱，利用其熱使樹脂構件520熔融。因此，該熔融的樹脂構件520填充於穿孔部，然後樹脂構件520固化。而且，接合用的雷射光的照射條件為以下所示。另外，為了包含接合區域，而焦點徑大於突部的寬度。
＜接合用的雷射照射條件＞ 雷射：半導體雷射（波長808 nm） 振盪模式：連續振盪 輸出：18 W 焦點徑：1 mm 掃描速度：3 mm/sec 加壓力：0.3 MPa 掃描次數：3次 如此，製作實施例1的接合結構體。
其次，對實施例2～實施例7以及比較例的接合結構體的製作方法進行說明。
實施例2的接合結構體中，將樹脂構件的形狀設為與所述金屬構件510相同。即，在樹脂構件的表面設置突部，並且使該突部對接而接合於金屬構件的突部。另外，關於實施例2的其他方面，與實施例1相同。
實施例3的接合結構體中，樹脂構件530如圖20所示，形成為板狀，長度為40 mm，寬度為20 mm，厚度為1 mm。在該樹脂構件530的表面531形成著槽部（凹部）532。槽部532形成為俯視時呈矩形環狀，寬度為1.0 mm，深度為0.3 mm。即，槽部532的寬度大於突部512的寬度，槽部532的深度小於突部512的高度。而且，實施例3的接合結構體中，使金屬構件510的突部512與樹脂構件530的槽部532嵌合而接合。另外，關於實施例3的其他方面，與實施例1相同。
實施例4的接合結構體中，將樹脂構件的形狀設為與所述金屬構件510相同，並且將金屬構件的形狀設為與所述樹脂構件520相同。即，實施例4中，設為與實施例1的情況相反的形狀，在金屬構件的平坦的表面設置矩形環狀的接合區域。另外，關於實施例4的其他方面，與實施例1相同。
實施例5的接合結構體中，將樹脂構件的形狀設為與所述金屬構件510相同，並且將金屬構件的形狀設為與所述樹脂構件530相同。即，實施例5中，設為與實施例3的情況相反的形狀，在金屬構件的槽部設置矩形環狀的接合區域。另外，關於實施例5的其他方面與實施例1相同。
實施例6的接合結構體中，自金屬構件側照射接合用的雷射光。另外，關於實施例6的其他方面與實施例1相同。
實施例7的接合結構體中，如圖21所示，在金屬構件540的表面541設置多個突部542。該突部542的長度為2 mm、寬度為0.8 mm、高度為0.5 mm。即，突部542未形成為俯視時呈環狀。另外，關於實施例7的其他方面與實施例1相同。
比較例的接合結構體中，將金屬構件的形狀設為與所述樹脂構件520相同，在金屬構件的平坦的表面設置接合區域。即，比較例中，金屬構件及樹脂構件的兩方平坦，未設置突部及槽部。另外，比較例的其他方面與實施例1相同。
－接合評價－ 而且，進行關於實施例1～實施例7的接合結構體以及比較例的接合結構體的接合評價，將其結果示於表1。
[表1]
另外，關於樹脂填充率，觀察穿孔部的剖面，測量穿孔部的剖面的面積，並且測量填充於該穿孔部的樹脂構件的剖面的面積，計算樹脂構件佔據穿孔部的面積的比例。
而且，接合強度是使用英斯特朗（Instron）製造的電性機械式萬能試驗機5900進行測定。具體而言，於剪切方向及剝離方向（垂直方向）以拉伸速度5 mm/min進行試驗，以樹脂構件的斷裂或接合界面的斷裂結束試驗。而且，採用該試驗中的最大強度作為接合強度。另外，剪切方向是沿著接合界面偏離的方向。
而且，熱衝擊試驗中，將-40℃的低溫中暴露30分鐘、70℃的高溫中暴露30分鐘重覆進行500次。
而且，為了判斷熱循環環境下的可靠性，按照以下的基準進行是否合格判定。
合格（○）：「熱衝擊試驗後的接合強度」/「熱衝擊試驗前的接合強度」≧90% 不合格（×）：「熱衝擊試驗後的接合強度」/「熱衝擊試驗前的接合強度」＜90% 所述表1所示，實施例1～實施例7的接合結構體中，樹脂填充率高於90%，與此相對，比較例的接合結構體中，樹脂填充率低於80%。認為其原因在於，實施例1～實施例7的接合結構體中，藉由在金屬構件及樹脂構件中的至少一者設置突部，可使雷射接合時的加壓力集中於包含接合區域的接觸面。
而且，實施例1～實施例7的接合結構體中，即便在熱衝擊試驗後亦可將熱衝擊試驗前的接合強度維持90%以上，與此相對，比較例的接合結構體中，接合強度維持率低於70%。因此，實施例1～實施例7的接合結構體中，實現樹脂填充率的提高，藉此錨定效應不易降低，因而可實現熱循環環境下的耐久性的提高。
（實驗例2） 其次，對為了確認接合用的雷射光的掃描次數與樹脂填充率的關係而進行的實驗例2進行說明。
該實驗例2中，製作實施例8及實施例9的接合結構體。實施例8中，將接合用的雷射光的掃描次數設為1次，實施例9中，接合用的雷射光的掃描次數設為2次。另外，實施例8及實施例9的其他方面與實施例1相同。而且，如所述般實施例1的掃描次數為3次。而且，進行關於該些的接合評價，將其結果示於表2。
[表2]
如所述表1及表2所示，實施例1、實施例8及實施例9中，可增加接合用的雷射光的掃描次數，樹脂填充率提高，並且提高接合強度維持率。另外，即便掃描次數為1次，樹脂填充率亦高於90%，並且接合強度維持率亦高於90%。
（其他實施形態） 另外，此次揭示的實施形態的所有方面均為例示，並非為限定性解釋的根據。因此，本發明的技術範圍並非僅由所述實施形態解釋，而且基於申請專利範圍的記載而劃定。而且，本發明的技術範圍內包括與申請專利範圍均等的含義及範圍內的所有變更。
例如，第1實施形態中，示出在穿孔部14形成突出部141的例子，但不限定於此，穿孔部亦可形成為圓筒狀或研缽狀。而且，示出藉由雷射光L1形成穿孔部14的例子，但不限定於此，亦可藉由噴砂處理、砂紙處理、陽極氧化處理、放電加工處理、蝕刻處理或壓製加工處理等形成穿孔部。
而且，第1實施形態中，示出藉由接合用的雷射光L2將金屬構件1與樹脂構件2接合的例子，但不限於此，亦可藉由熱壓製接合或超音波接合而將金屬構件及樹脂構件接合。該情況下，作為樹脂構件的材料，除第1實施形態中列舉的材料之外，亦可使用第6實施形態中列舉的材料。
而且，第1實施形態中，示出多次掃描接合用的雷射光L2的例子，但不限於此，接合用的雷射光的掃描次數亦可為1次。
而且，第1實施形態中，示出在金屬構件1的表面11設置突部12的例子，但不限於此，亦可如圖22所示的第1變形例的金屬構件1g般，在平坦的表面11g設置突部12g，並且在該突部12g的側方設置自表面11g凹陷的凹部15g。若如此構成，則在接合用的雷射照射時，藉由凹部15g可進一步抑制熱擴散。
而且，第1實施形態中，示出在金屬構件1的表面11設置剖面為矩形狀的突部12，但不限於此，亦可如圖23所示的第2變形例的金屬構件1h般，在表面11h設置剖面為圓弧狀的突部12h。而且，亦可如圖24所示的第3變形例的金屬構件1i般，在表面11i設置剖面為梯形狀的突部12i。
而且，第1實施形態中，示出金屬構件1的表面11及樹脂構件2的表面21平坦的例子，但不限於此，金屬構件的表面及樹脂構件的表面亦可彎曲。
而且，第1實施形態中，示出加壓構件5遍及樹脂構件2的整個面配置的例子，但不限於此，亦可僅在接合用的雷射光不通過的區域配置加壓構件。該情況下，加壓構件亦可相對於接合用的雷射光不具有透過性。
而且，第1實施形態中，示出在端面13的整個區域設置接合區域R的例子，但不限於此，亦可在端面的一部分區域設置接合區域。
而且，第1實施形態中，示出突部12形成為俯視時呈矩形環狀的例子，但不限於此，突部亦可形成為俯視時呈圓環狀。
另外，亦可將所述各實施形態適當組合。例如，亦可將第4實施形態與第7實施形態組合，設置多個樹脂構件的突部，且各突部分離。 [產業上之可利用性]
本發明能夠用於接合有金屬構件及樹脂構件的接合結構體的製造方法及接合結構體中。
1、1c、1d、1f、1g、1h、1i、510、540‧‧‧金屬構件
2、2a、2b、2e、520、530‧‧‧樹脂構件
5‧‧‧加壓構件
11、11c、11d、11f、11g、11h、11i、21、21a、21b、21e、511、521、531、541‧‧‧表面
12、12f、12g、12h、12i、22a、512、542‧‧‧突部
12d、22b、532‧‧‧槽部（凹部）
13、13f‧‧‧端面（上端面）
14‧‧‧穿孔部
141‧‧‧突出部
15g‧‧‧凹部
100、100a、100b、100c、100d、100e、100f‧‧‧接合結構體
L1、L2‧‧‧雷射光
R‧‧‧接合區域
S‧‧‧內部空間
圖1是將本發明的第1實施形態的接合結構體的接合部放大而表示的示意性剖面圖。 圖2是表示圖1的接合結構體的金屬構件的立體圖。 圖3是表示圖1的接合結構體的樹脂構件的立體圖。 圖4是用以說明第1實施形態的接合結構體的製造方法中，在金屬構件形成穿孔部的步驟的圖。 圖5是用以說明第1實施形態的接合結構體的製造方法中，將金屬構件與樹脂構件接合的步驟的圖。 圖6是將本發明的第2實施形態的接合結構體的接合部放大而表示的示意性剖面圖。 圖7是表示圖6的接合結構體的樹脂構件的立體圖。 圖8是將本發明的第3實施形態的接合結構體的接合部放大而表示的示意性剖面圖。 圖9是表示圖8的接合結構體的樹脂構件的立體圖。 圖10是將本發明的第4實施形態的接合結構體的接合部放大而表示的示意性剖面圖。 圖11是表示圖10的接合結構體的金屬構件的立體圖。 圖12是將本發明的第5實施形態的接合結構體的接合部放大而表示的示意性剖面圖。 圖13是表示圖12的接合結構體的金屬構件的立體圖。 圖14是將本發明的第6實施形態的接合結構體的接合部放大而表示的示意性剖面圖。 圖15是用以說明第6實施形態的接合結構體的製造方法中，將金屬構件與樹脂構件接合的步驟的圖。 圖16是將本發明的第7實施形態的接合結構體的接合部放大而表示的示意性剖面圖。 圖17是表示圖16的接合結構體的金屬構件的立體圖。 圖18是表示實施例1的接合結構體的金屬構件的立體圖。 圖19是表示實施例1的接合結構體的樹脂構件的立體圖。 圖20是表示實施例3的接合結構體的樹脂構件的立體圖。 圖21是表示實施例7的接合結構體的金屬構件的立體圖。 圖22是表示第1實施形態的第1變形例的金屬構件的示意性剖面圖。 圖23是表示第1實施形態的第2變形例的金屬構件的示意性剖面圖。 圖24是表示第1實施形態的第3變形例的金屬構件的示意性剖面圖。
1‧‧‧金屬構件
2‧‧‧樹脂構件
5‧‧‧加壓構件
11、21‧‧‧表面
12‧‧‧突部
13‧‧‧端面(上端面)
14‧‧‧穿孔部
141‧‧‧突出部
L2‧‧‧雷射光
R‧‧‧接合區域

Claims (14)

  1. 一種接合結構體的製造方法，所述接合結構體接合有金屬構件及樹脂構件，所述接合結構體的製造方法的特徵在於包括下述步驟： 於所述金屬構件的表面設置突部，於所述突部的接合區域形成具有開口的穿孔部； 於使所述樹脂構件與所述金屬構件的表面隔開的狀態下，使所述樹脂構件加壓接觸至所述金屬構件的突部的接合區域；以及 使與所述金屬構件的接合區域接觸的所述樹脂構件熔融，使所述熔融的所述樹脂構件於填充至所述穿孔部後固化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的接合結構體的製造方法，其中 於所述樹脂構件的表面設置突部，使所述樹脂構件的突部加壓接觸至所述金屬構件的突部的接合區域。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的接合結構體的製造方法，其中 於所述樹脂構件的表面設置凹部，使所述樹脂構件的凹部加壓接觸至所述金屬構件的突部的接合區域。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的接合結構體的製造方法，其中 所述金屬構件的突部形成為俯視時呈環狀。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的接合結構體的製造方法，其中 所述金屬構件的突部設置著多個，各突部分離。
  6. 一種接合結構體的製造方法，所述接合結構體接合有金屬構件及樹脂構件，所述接合結構體的製造方法的特徵在於包括下述步驟： 於所述金屬構件的接合區域形成具有開口的穿孔部； 於所述樹脂構件的表面設置突部，於使所述樹脂構件的突部以外的部分與所述金屬構件的表面隔開的狀態下，使所述樹脂構件的突部加壓接觸至所述金屬構件的接合區域； 使與所述金屬構件的接合區域接觸的所述樹脂構件熔融，使所述熔融的所述樹脂構件於填充至所述穿孔部後固化。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的接合結構體的製造方法，其中 於所述金屬構件的表面設置凹部，於所述凹部設置接合區域。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述的接合結構體的製造方法，其中 所述樹脂構件的突部形成為俯視時呈環狀。
  9. 如申請專利範圍第6項或第7項所述的接合結構體的製造方法，其中 所述樹脂構件的突部設置著多個，各突部分離。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的接合結構體的製造方法，其中 藉由對所述金屬構件照射第1雷射光，而使所述樹脂構件熔融。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的接合結構體的製造方法，其中 多次掃描所述第1雷射光。
  12. 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的接合結構體的製造方法，其中 藉由對所述金屬構件的接合區域照射第2雷射光，而形成所述穿孔部。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的接合結構體的製造方法，其中 所述第2雷射光的一個脈衝包含多個次脈衝。
  14. 一種接合結構體，接合有金屬構件及樹脂構件，所述接合結構體的特徵在於： 於所述金屬構件及所述樹脂構件中的至少一者的表面設置突部，於在所述金屬構件設置突部的情況下，於所述突部設置著接合區域，於在所述樹脂構件設置突部的情況下，於與所述突部相向的位置的所述金屬構件設置著接合區域， 於所述金屬構件的接合區域形成著具有開口的穿孔部， 所述金屬構件的穿孔部內填充著所述樹脂構件， 所述樹脂構件的一部分與所述金屬構件隔開，並且所述樹脂構件與所述金屬構件的接合區域接觸。
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