[发明专利]激光接合装置及激光接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过激光将树脂和金属加热接合的装置及方法。

背景技术

由于热塑性树脂具有优异的加工性且其形状的自由度大，广泛地用于汽车、电机设备、医疗生物设备等一般产业用途，已普及到可以说不存在没有使用热塑性树脂的领域的程度，成为人们身边的材料。随着近年来的CO₂排放限制、低成本化的潮流，正逐渐进行热塑性树脂的高功能化以及对金属的替代，在对金属的替代中，含有碳纤维的热固性树脂也正在普及。然而，热塑性树脂和热固性树脂有与一般的金属相比耐热温度、机械强度低的倾向。此外，由于一般使用的热塑性树脂、热固性树脂相比于金属，具有热膨胀系数大、容易变形、分解、容易溶于有机溶剂、容易由于水分而导致溶胀等缺点，因此处于难以完全替代的情况。

特别是，近年来由于产品结构复杂化，因此在进行发挥热塑性树脂以及热固性树脂和金属各自的特长的设计，其二次加工技术变得越来越重要。其中，由于半导体激光的普及，越来越多地探讨使用激光将树脂和金属接合的方式。

专利文献1中记载了通过加热将树脂和金属接合的方法，其中，一边将树脂和金属的接合界面加热至某一温度范围，同时将其相反侧的面冷却来进行接合。记载了由此能够得到充分的接合强度。

专利文献2中示出了，在将由热塑性树脂形成的成型体与金属叠合的状态下，通过从金属侧照射激光，即使在成型体不透过激光的情况下也能够牢固地接合。此外还记载了，对金属的接合面侧的表面进行表面处理对提高接合强度有效。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2010-46831号公报

专利文献2：日本国特开2008-21356号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1所公开的技术中，采用了在将树脂和金属加热至特定的温度范围进行接合时，为了防止接合面的温度的过度升高而从相反侧的面同时进行冷却的方式，其构成复杂，难以进行节能化。尤其在该技术中，记载了替代为点焊机构成、将加热体形成为辊状来进行板状物的接合的方法等，因此，存在的课题是难以应用于在接合面的形状为复杂且小型的情况。

此外，还公开了利用激光的加热方式，但其是从透明树脂侧进行入光，在非透明的热塑性树脂的情况下无法应用。由以上可知，存在难以在接合面是复杂的形状的情况下应用这些构成的课题。

在专利文献2所公开的技术中示出了从金属侧照射激光，另外将用于加热的激光同时照射至接合面，将热塑性树脂和金属接合的方案，但没有记载关于在接合面的加压方法。此外记载了，在接合面热塑性树脂到达热分解温度，产生大量的气泡，从而实现接合强度的提高。然而，接合面的气泡对于需要长期可靠性的产品而言，有可能成为弱点。尤其是，存在的课题是难以在优先确保气密性的产品中应用。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明的激光接合装置是将树脂筐体和金属材料进行加热接合的接合装置，其特征在于，具备：

从所述金属材料的与所述树脂筐体的接合面相反侧的面对所述金属材料照射激光的加热接合用激光照射机构、用于将所述树脂筐体以及所述金属材料定位并进行加压的加压固定模和加热该加压固定模的加热机构，

所述加压固定模由可动模及固定模构成，在所述可动模和所述固定模之间，将所述树脂筐体和所述金属材料夹入规定的位置，利用所述加热机构加热所述可动模，并且通过所述可动模向着所述树脂筐体给所述金属材料加压，通过所述激光照射机构照射激光来进行所述树脂筐体和所述金属材料的接合。

进而，本发明的激光接合装置的特征在于，由激光照射机构对要进行接合的所述金属材直接照射激光。

进而，本发明的激光接合装置的特征在于，在所述激光照射机构和所述金属材料之间，配置由与金属材料不同的另一种材料形成的加压材料，以与所述金属材料密合，对所述加压材料的表面照射激光，通过向所述金属材料热传导而与所述树脂筐体接合。

进而，本发明的激光接合装置的特征在于，在所述激光照射机构和所述金属材料之间，配置由与金属材料不同的另一种材料形成的加压材料，以与所述金属材料密合，对所述加压材料的表面照射激光，通过向所述金属材料热传导而与所述树脂筐体接合。

进而，本发明的激光接合装置的特征在于，由与所述金属材料不同的另一种材料形成的所述加压材料是由与所述金属材料相比激光吸收率高的材料形成的。

进而，本发明的激光接合装置的特征在于，由与所述金属材料不同的另一种材料形成的所述加压材料是由与所述金属材料相比导热系数小的材料形成的。