JP6578372B2 - 電子制御装置および電子制御装置の製造方法 - Google Patents

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    • B29C66/73117Tg, i.e. glass transition temperature
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    • B29C66/73161Roughness or rugosity
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    • B29C66/735General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the extensive physical properties of the parts to be joined
    • B29C66/7352Thickness, e.g. very thin
    • B29C66/73521Thickness, e.g. very thin of different thickness, i.e. the thickness of one of the parts to be joined being different from the thickness of the other part
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    • B29C66/7377General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the state of the material of the parts to be joined amorphous, semi-crystalline or crystalline
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    • B29C66/73General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
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    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B29C66/7422Aluminium or alloys of aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/959Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables
    • B29C66/9592Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables in explicit relation to another variable, e.g. X-Y diagrams
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0017Casings, cabinets or drawers for electric apparatus with operator interface units
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0026Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units
    • H05K5/0047Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units having a two-part housing enclosing a PCB
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20854Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16Laser beams
    • B29C65/1629Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1635Laser beams characterised by the way of heating the interface at least passing through one of the parts to be joined, i.e. laser transmission welding
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    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/18Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/022Mechanical pre-treatments, e.g. reshaping
    • B29C66/0224Mechanical pre-treatments, e.g. reshaping with removal of material
    • B29C66/02245Abrading, e.g. grinding, sanding, sandblasting or scraping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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Description

本発明は、電子制御装置および電子制御装置の製造方法に関する。
樹脂成形体と金属体を重ね合わせ、金属体側からレーザ光を照射し、樹脂成形体の少なくとも一部を軟化および/または溶融することによって接合する、樹脂成形体と金属体の複合体の製造方法が知られている(特許文献1参照)。
日本国特開2010−76437号公報
本発明者らは、鋭意研究の結果、以下の課題を見出した。
樹脂成形体と金属体を一の面で重ね合わせて接合されてなる接合構造体が、塩害環境下におかれた場合、金属体が塩害により腐食し、樹脂成形体と金属体との接合部に隙間が形成され、この部分に隙間腐食による腐食物が生成される。隙間に生成された腐食物は、時間の経過に伴い成長し、樹脂成形体と金属体との隙間が拡大するとともに、樹脂成形体を金属体から剥離させようとする力(剥離力)が発生することで、樹脂成形体と金属体とが分離してしまうおそれがある。
本発明の第1の態様によると、樹脂成形体、金属体、および電子部品を備える電子制御装置は、樹脂成形体と金属体の主面とが接合され、金属体の主面と連続した側面の少なくとも一部が、樹脂成形体に設けられた側方接触部に接触しており、前記樹脂成形体には、前記金属体の側面とで前記側方接触部を挟む突起部が設けられ、前記側方接触部の配向は、前記突起部の配向とは異なっている。
本発明の第2の態様によると、樹脂成形体、金属体、および電子部品を備える電子制御装置の製造方法は、樹脂成形体と金属体とで画成された収容空間に電子部品を配置し、樹脂成形体と金属体の主面とを互いに押圧接触させた状態で、主面とは反対側の面にレーザ光を照射し、レーザ光による熱により樹脂成形体を変形させて、金属体の主面と連続した側面の一部に樹脂成形体の変形部を接触させる。
本発明によれば、樹脂成形体と金属体とが接合されてなる接合構造体が塩害環境下におかれた場合に、樹脂成形体と金属体とが分離することを抑制できる。
電子制御装置の概略を示す斜視図。 電子制御装置の概略を示す分解斜視図。 電子制御装置の機能ブロック図。 樹脂片と金属片とをレーザ接合する様子を説明する図。 樹脂片が金属片から剥離する過程を示す模式図。 電子制御装置を製造する工程を説明するためのフローチャート。 結晶性樹脂と非結晶性樹脂の選定方法について説明する図。 押圧治具により金属ベースを樹脂成形体に押圧した状態で、レーザ光を走査する手順を模式的に示す斜視図。 第1の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図。 (a)および(b)は第2の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図、(c)は第2の実施の形態の変形例に係る接合方法を説明する断面模式図。 第3の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図。 第3の実施の形態の変形例1および変形例2に係る接合方法を説明する断面模式図。 (a)は第3の実施の形態の変形例3に係る接合方法を説明する断面模式図、(b)は第3の実施の形態の変形例3に係る金属ベース4の平面模式図、(c)は第3の実施の形態の変形例4に係る接合方法を説明する断面模式図。 第4の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図。 (a)は第5の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図、(b)は第5の実施の形態の変形例に係る接合方法を説明する断面模式図。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
−第1の実施の形態−
図1は本発明の一実施の形態に係る電子制御装置100の概略を示す斜視図であり、図2は電子制御装置100の概略を示す分解斜視図である。本実施の形態に係る電子制御装置100は、自動車に搭載され、エンジンを電子制御するエンジンコントローラユニット(ECU)である。図2に示すように、電子制御装置100は、エンジン制御用の回路基板5と、樹脂成形体1と、金属ベース4とを備えている。
樹脂成形体1は、金属ベース4上に配置される回路基板5を覆うカバー1aと、回路基板5と外部の機器(各種センサやアクチュエータ等)との信号のやりとりを行うためのコネクタ1bとを備えている。樹脂成形体1は、熱可塑性の結晶性樹脂および熱可塑性の非結晶性樹脂を含有してアロイ化された熱可塑性樹脂組成物であるポリマーアロイからなり、カバー1aとコネクタ1bとが射出成形により一体成形された一体成形体である。
コネクタ1bには、回路基板5に電気的に接続される端子ピン(不図示)がインサートモールドされ、端子ピン(不図示)がコネクタ1bによって保持されている。カバー1aには、回路基板5が配置される凹部1cが設けられている。カバー1aの凹部1cの開口周縁部は、金属ベース4の縁部(外周部)に接する接合面(以下、樹脂接合面1dと記す)であり、平坦な面として形成されている。
金属ベース4がカバー1aの凹部1cを塞ぐように、樹脂成形体1にレーザ接合されることで、凹部1cの開口が金属ベース4によって塞がれ、凹部1cと金属ベース4とで、回路基板5を収容する収容空間が画成される。回路基板5には、エンジン制御用の複数の電子部品6が実装され、所定の配線パターンが形成されることで、電子回路部を構成している。
金属ベース4は、回路基板5の電子部品6で発生する熱を外気に放熱する放熱体としての機能を有している。金属ベース4は、アルミダイキャストからなり、矩形平板状に形成され、複数の冷却フィン7が互いに平行に形成されている。金属ベース4の材料には、たとえば、一般的に使用されており、低コストで入手可能なJISADC12を採用することが好ましい。
金属ベース4の縁部(外周部)は、後述するレーザ接合工程により接合される接続部4aである。金属ベース4の接続部4aの一方の面は、樹脂成形体1の樹脂接合面1dに接する接合面(以下、金属接合面4d(図9参照)と記す)とされ、平坦な面として形成されている。金属ベース4の接続部4aの他方の面、すなわち金属接合面4dとは反対側の面は、レーザ光が照射されるレーザ照射面11とされている。レーザ照射面11は、レーザ照射を均一に行うために、平坦な面とされている。
後述するレーザ接合により形成されるレーザ接合部11a(図1の破線参照)の幅は、レーザ接合部11aでの封止性の観点から、少なくとも1mm以上確保することが好ましい。このため、レーザ照射面11の幅は、レーザ接合部11aの幅が少なくとも1mm以上確保できるような大きさに設定されている。
金属ベース4の接続部4aの厚みは、塩害耐性を考慮し、2〜4mm程度とすることが好ましい。レーザ照射面11の表面粗さは、製造コストを考慮して決定される。通常、表面粗さが小さい場合に比べ、表面粗さが大きくなると、散乱による効果で反射率が小さくなり、接合に必要なレーザエネルギーを小さくできるので、レーザ接合の際にレーザ出力を低く設定することによる製造コストの低コスト化や、レーザ光の走査速度を高く設定することによる製造工程の短縮化を図ることができる。なお、金属ベース4の表面粗さは、ブラスト処理や薬液による処理を施すことにより、大きくすることができる。また、吸収率の増大の観点では、粗さを大きくするのみならず、アルマイト処理を施しても良い。
レーザ照射面11だけでなく、金属ベース4の側面も含め、金属接合面4dにもブラスト処理等を施すことが好ましい。これにより、熱により溶融する樹脂との密着性を向上、すなわち接触面積を増加できる。金属接合面4dの平均的な表面粗さRaとしては、接合強度の向上のみを考慮すれば、0.1〜7.0μmほどが適性範囲である。金属接合面4dにおける表面粗さRaが0.1μm未満であると、接合強度の向上効果が小さく、剥離するおそれがあるため、金属接合面4dにおける表面粗さRaは0.1μm以上とすることが好ましい。なお、表面粗さRaが0.1μm未満であっても、レーザ接合前にプラズマ処理を施すことで、樹脂成形体1と金属ベース4とを接合させることができる。また、金属接合面4dにおける表面粗さRaが7.0μmを超えると、金属接合面4dの微細凹凸に樹脂が十分に充填されず、接合強度が低下するので、金属接合面4dにおける表面粗さRaは、7.0μm以下が好ましく、気密性の観点から5.0μm以下とすることがより好ましい。
図3は、電子制御装置100の機能ブロック図である。図3に示すように、回路基板5は、相互にバス接続されたCPU201、ROM202、RAM203および入出力ポート204と、入力回路205と、各種アクチュエータの動作を制御する駆動回路とを備えている。
入力回路205には、クランク角センサや水温センサ等の各種センサからの検出信号がコネクタ1bの端子を介して入力される。駆動回路には、コネクタ1bの端子を介して点火プラグ208に、所定のタイミングで駆動制御信号を出力する点火出力回路206と、コネクタ1bの端子を介して燃料噴射弁209に、所定のタイミングで駆動制御信号を出力する噴射弁駆動回路207とが含まれる。
ところで、自動車に搭載される電子制御装置100のように、振動や衝撃が作用する電子制御装置では、長期に亘って、樹脂成形体1と金属ベース4との一定の接合強度を維持することが重要である。本発明者らは、樹脂成形体1と金属ベース4とを接合させた接合構造体に対し、塩害試験を行った。
図4は樹脂片TPpと金属片TPmとをレーザ接合する様子を説明する図である。図4に示すように、塩害試験には、樹脂片TPpおよび金属片TPmをレーザ接合したレーザ接合構造体を採用した。樹脂片TPpおよび金属片TPmは、それぞれ、長さ70mm、幅10mm、厚さ2mmの矩形平板状とされている。
レーザ接合の際、樹脂片TPpと金属片TPmとを20mm角の領域で重ね合わせ、互いに押圧接触されるように、外側から圧力を加える。樹脂片TPpと金属片TPmとが互いに押圧接触された状態で、レーザ光10を金属片TPmに照射し、樹脂片TPpと金属片TPmとをレーザ接合する。樹脂片TPpと金属片TPmとは一平面上で接合されている。レーザ装置には、半導体レーザ装置を用いた。
塩害試験では、塩水を試験片に噴霧する工程、試験片を乾燥させる乾燥工程、および湿潤工程等が繰り返される。樹脂片TPpと金属片TPmの接合部の断面を観察すると、以下のことがわかった。
図5は、樹脂片TPpが金属片TPmから剥離する過程を示す模式図である。なお、図5では、説明の便宜上、樹脂片TPpと金属片TPmとの間の隙間や樹脂片TPpの変形量を誇張して図示している。図5(a)に示すように、塩害試験前のレーザ接合構造体は、接合部に隙間が無く、樹脂片TPpと金属片TPmとが密着していた。つまり、樹脂片TPpと金属片TPmとの間に隙間はなかった。塩害試験を行うと、図5(b)に示すように、金属片TPmの外周部が腐食し、樹脂片TPpと金属片TPmとの間に隙間が形成され、隙間には腐食物Cが生成された。さらに、塩害試験を行うと、図5(c)に示すように、隙間腐食により、腐食物Cが成長することが確認された。腐食物Cが成長、堆積していくと、金属片TPmから樹脂片TPpを離隔させるように樹脂片TPpに押圧力(以下、剥離力Fとも記す)が作用し、外周部から内側に向かって、徐々に樹脂片TPpと金属片TPmとの分離が進行する。その結果、樹脂片TPpが反るように変形し、中央の接合部分にも樹脂片TPpと金属片TPmとを分離させようとする力が作用する。さらに腐食が進行すると、樹脂片TPpと金属片TPmとのレーザ接合構造体の接合領域に腐食物が満たされ、樹脂片TPpと金属片TPmとが完全に分離した。すなわち、塩害試験により、樹脂片TPpが金属片TPmから剥離した。
本発明者らは、このように、樹脂片TPpと金属片TPmとを一平面で接合した場合の剥離メカニズムを発見し、腐食物の成長に起因した剥離を防止するために、剥離力が発生する方向を制御することが重要であることを見出した。以下、剥離力の方向を制御して、長期に亘って高い接合強度を維持させるための接合構造体の構成および製造方法について、具体的に説明する。
図6は電子制御装置100を製造する工程を説明するためのフローチャートである。電子制御装置100の製造方法は、樹脂選定工程S110と、射出成形工程S120と、組立準備工程S130と、組立工程S140と、表面改質処理工程S145と、レーザ接合工程S150とを含む。
−樹脂選定工程−
樹脂選定工程S110では、結晶性樹脂と、アロイ化する非結晶性樹脂とを選定する。選定の際、以下の選定条件を満足するように、結晶性樹脂および非結晶性樹脂をそれぞれ選定する。選定された結晶性樹脂および非結晶性樹脂をアロイ化し、ペレット状のポリマーアロイを形成する。
<選定条件>非結晶性樹脂のガラス転移温度Tg<結晶性樹脂の溶融開始温度Ti
図7は、結晶性樹脂と非結晶性樹脂の選定方法について説明する図である。図7において、実線で描かれた曲線は、結晶性樹脂の示差走査熱量測定(DSC)の測定結果を示すDSC曲線である。図7において、二点鎖線で描かれた曲線は、結晶性樹脂が非結晶性樹脂をアロイ材としてアロイ化されたポリマーアロイのDSC測定結果を示すDSC曲線であり、結晶化温度Tca近傍の曲線を示している。また、図7において、一点鎖線で描かれた直線は、非結晶性樹脂のガラス転移温度Tgを示しており、縦軸は貯蔵弾性率と損失弾性率の比からなるtanδ(損失弾性率/貯蔵弾性率)の変化を示している。
図7に示すように、結晶性樹脂の溶融開始温度Tiや融点Tm、結晶化温度Tc,Tcaは、周知の示差走査熱量計を用いて測定することができる。なお、溶融開始温度Tiとは、加熱時のDSC曲線において、溶融による吸熱が開始する温度のことを指し、たとえば、JISK7121に準拠して、示差走査熱量測定によって得られたDSC曲線から、補外融解開始温度として得られた値と定義することができる。また、結晶化温度とは、冷却時のDSC曲線における発熱ピークにおける温度のことを指す。
結晶性樹脂としては、電子制御装置100を自動車のエンジンルームに搭載することを考慮すると、耐熱性や耐薬品性などの観点から、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド6(PA6)、ポリアミド66(PA66)、ポリアミド6T(PA6T)、ポリアミド9T(PA9T)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)のいずれかを選定することが好ましい。
非結晶性樹脂としては、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリルスチレン(AS)、ポリカーボネート(PC)、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS)、ポリメチルメタアクリル酸メチル(PMMA)、シクロオレフィンポリマー(COP)のいずれかを選定することが好ましい。なお、ポリスチレン(PS)には、高衝撃性ポリスチレン(HIPS)も含まれる。アロイ材となる非結晶性樹脂の比率としては、5〜40重量%とすることが望ましい。
ポリマーアロイには、ガラスファイバーを添加することが好ましい。無機材料を添加することで、耐熱性、剛性、寸法安定性が向上し、さらに金属との線膨張係数差も小さくできる。ポリマーアロイに添加されるガラスファイバーが20重量%未満であると、剛性の向上効果が小さいため、添加するガラスファイバーは20重量%以上とすることが好ましい。また、ポリマーアロイに添加されるガラスファイバーが40重量%を超えると、成形性が悪化する場合があるので、添加するガラスファイバーは40重量%以下とすることが好ましい。
−射出成形工程−
図6に示す射出成形工程S120では、樹脂選定工程S110で得られたペレット状のポリマーアロイを加熱溶融し、射出成形機(不図示)により射出成形することで樹脂成形体1を形成する。例えば、射出成形機のノズルは、カバー1aの中央部に対応する位置に配置される。ノズルの射出口から射出されたポリマーアロイは、中央部から周囲に拡がり、カバー1aおよびコネクタ1bが一体的に成形される。
−組立準備工程−
組立準備工程S130では、樹脂成形体1と、電子部品6が実装された回路基板5と、金属ベース4とを準備する。
−組立工程−
組立工程S140では、電子部品6が実装された回路基板5を樹脂成形体1の凹部1cに配置し、コネクタ1bの端子ピンと回路基板5とをスポットフロー(局所半田付け)などによって半田接合し、両者を電気的に接続する。回路基板5を樹脂成形体1に接着剤、熱カシメ、ねじ止めなどにより固定する。接着剤を用いて固定する場合、紫外線硬化接着剤、あるいは、室温で硬化する2液接着剤を用いて固定することで、工程時間の短縮化(短タクト化)を図ることができるので好適である。
金属ベース4から効率よく放熱されるように、金属ベース4と回路基板5との間に放熱材を介在させるように、放熱材を塗布しておいてもよい。放熱材は、たとえば、エポキシ系やシリコン系の熱硬化性樹脂を採用できる。この場合、後述のレーザ接合時に発生する熱によって、放熱材を硬化できる。
−表面改質処理工程−
表面改質処理工程S145では、大気圧プラズマ処理を樹脂成形体1および金属ベース4の接合面に施す。表面改質処理工程S145では、大気圧下でプラズマを発生させ、樹脂成形体1の樹脂接合面1dおよび金属ベース4の金属接合面4dに向けてプラズマを照射する。これにより、樹脂接合面1dに酸素官能基が生成、増大され、表面エネルギーが増大する。また、金属接合面4dに大気圧プラズマ処理を施すと、表面の洗浄や強固な酸化膜の形成によって、表面エネルギーは増大する。なお、表面改質工程は、射出工程の後以降及び接合前であればどの部分で行っても良い。また、金属ベース4の金属接合面4dには、さらに、トリアジン処理や化成処理を施すことも有効であり、少なくとも1μm以上の酸化膜を形成しておくことが好ましい。ADC12は、腐食しやすいため、化成処理の中でもアルマイト処理が有効である。レーザ照射部までアルマイト処理が行われている場合は、塩害耐性向上のみならず、レーザ光の吸収率を増大させることができるので、設備の低コスト化や高速接合にも有効となる。また、コストを優先にした場合、アルマイト処理よりも腐食耐性は低いが、三価クロム処理も有効である。この場合、アルマイト処理と同様に、設備の低コスト化や高速接合の効果が期待できる。
−レーザ接合工程−
レーザ接合工程S150において、レーザ光10を照射する際、金属ベース4の表面で反射した反射光がレーザ光源に照射されると、レーザ光源が劣化してしまうおそれがある。このため、レーザ光10の反射光がレーザ光源に照射されないように、斜めにレーザ光10を照射する。2工程でレーザ照射する場合を以下に示す。
レーザ接合工程S150は、第1加圧工程S152と、第1レーザ照射工程S154と、第2加圧工程S156と、第2レーザ照射工程S158とを含む。図8は、押圧治具190により金属ベース4を樹脂成形体1に押圧した状態で、レーザ光10を走査する手順を模式的に示す斜視図である。図8では、破線でレーザ光10の軌跡を模式的に示している。
図9は、第1の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図である。説明の便宜上、図示するように、X軸、Y軸およびZ軸を定義する。X軸、Y軸およびZ軸は互いに直交している。X軸に平行なX方向は、電子制御装置100の長さ方向に相当し、Y軸に平行なY方向は、電子制御装置100の幅方向に相当する。Z軸に平行なZ方向は、電子制御装置100の厚み方向(高さ方向)に相当する。図9では、金属ベース4およびカバー1aの+X側端部、および金属ベース4の+X側側方に配置される治具31を示している。
レーザ接合工程S150では、先ず、樹脂接合面1dが上側となるように、樹脂成形体1を載置台(不図示)に載置し、樹脂成形体1を載置台に固定する。樹脂成形体1の樹脂接合面1dに金属ベース4の金属接合面4dを当接させるように、金属ベース4を樹脂成形体1の上に配置する。樹脂成形体1のX方向寸法およびY方向寸法は、金属ベース4に比べて一回り大きい(たとえば、1〜3mm程度大きい)。押圧面が平坦な押圧治具190を準備する。
図9(a)に示すように、金属ベース4は、外周部の肉厚が中央部に比べて薄く形成され、外周部と中央部との間には段差がある。換言すれば、金属ベース4の外周部には、内側の厚肉部に対して肉厚の薄い薄肉部が外側に形成されてなる段部が設けられている。薄肉部には、樹脂接合面1dに対向して配置され、樹脂接合面1dに押圧される面である主面101が形成されている。
樹脂成形体1の凹部1cの側面と金属ベース4の内側側面112との間には、所定の隙間が形成されている。樹脂成形体1上に金属ベース4を位置決めすることで、樹脂成形体1の凹部1cは金属ベース4で覆われ、樹脂成形体1の凹部1cと金属ベース4とにより電子部品6が実装された回路基板5が配置された収容空間Sが画成される。
後述のレーザ接合工程がなされると、図9(c)に示すように、金属ベース4と樹脂成形体1とが接合され、収容空間Sは気密性の高い密閉空間となる。金属ベース4の外周側面は、主面101と電子制御装置100の外側との間に位置する、薄肉部の側面である外側側面111と、主面101と収容空間Sとの間に位置する、厚肉部の側面である内側側面112と、を有している。外側側面111および内側側面112は、それぞれ、主面101から連続した金属ベース4の側面を構成しており、主面101とのなす角は略90度とされている。
図9(a)に示すように、第1の実施の形態では、断面L字状の金属製の治具31を用いる。治具31は、たとえば平面視コ字状であり、金属ベース4およびカバー1aの側方を囲むように配置される。治具31は、金属ベース4の外側側面111から所定の間隔(たとえば、1mm程度)をあけて配置される側方規制部31sと、側方規制部31sの上端部から金属ベース4の中心に向かって突出する上方規制部31uと、を有している。側方規制部31sおよび上方規制部31uは、樹脂成形体1の変形方向および変形量を規制する部分である。後述するように、治具31には、樹脂成形体1の溶融変形部21m,22mが付着する。このため、樹脂からの取り外し性を考慮し、治具31の表面には、予め樹脂との密着性が低くなるように、たとえば、セラミックなどの耐熱コーティングや疎水性の高いテフロン(登録商標)を施すなどの表面処理を施しておくことが好ましい。
−第1加圧工程−
第1加圧工程S152では、図8(a)および図9(a)に示すように、押圧治具190の縁部が矩形状の金属ベース4の一辺に沿うレーザ照射面11の近傍に位置するように、押圧治具190を位置決めし、押圧治具190を上方から金属ベース4に当て、金属ベース4を下方に向けて押圧する。これにより、金属ベース4の金属接合面4dを構成する主面101と、樹脂成形体1の樹脂接合面1dとが互いに押圧接触される。なお、金属接合面4dおよび樹脂接合面1dには、それぞれ微小な凹凸が形成されているため、「金属接合面4dと樹脂接合面1dとが互いに押圧接触される」とは、樹脂接合面1dと金属接合面4dとが全領域に亘って押圧接触されることを意味するものではなく、一部に隙間が形成されていることを含む。金属ベース4に対する押圧治具190の接触面積を大きくするほど、金属ベース4の反りや、金属ベース4と樹脂成形体1との密着性の低下を抑制できる。なお、本実施の形態では、樹脂成形体1と金属ベース4との最大隙間量が20μm程度となるように押圧治具190を押圧した。
−第1レーザ照射工程−
第1レーザ照射工程S154は、押圧治具190により樹脂成形体1と金属ベース4とが互いに押圧接触された状態で行われる。第1レーザ照射工程S154では、図8(a)および図9(a)、図9(b)に示すように、矩形状の金属ベース4の一辺に沿うレーザ照射面11、すなわち金属接合面4dを構成する主面101とは反対側の面にレーザ光10を照射し、図8(a)において破線で模式的に示すように、始点(A点)から終点(B点)まで一直線状にレーザ光10を走査し、金属接合面4dと樹脂接合面1dとを接合する。
レーザ光10がレーザ照射面11に照射されると、金属ベース4を介して樹脂成形体1が熱せられ、樹脂成形体1の温度が上昇する。温度の上昇により、樹脂成形体1は膨張しつつ溶融し、図9(b)に示すように、金属ベース4の外周部が樹脂成形体1に埋め込まれるとともに溶融変形部21m,22mが外方に移動する。金属ベース4の表面の微細凹凸に溶融変形した樹脂が充填され、固化することで、金属ベース4と樹脂成形体1とが接合される。なお、金属ベース4の温度も上昇するが、金属ベース4が溶融することはない。
本実施の形態では、溶融変形部21mが治具31と金属ベース4の外側側面111とで囲まれた空間内に形成され、溶融変形部22mが金属ベース4の内側側面112と樹脂成形体1の凹部1cの側面との間に形成される。溶融変形部21mは、金属ベース4の外側側面111と治具31に接触し、溶融変形部22mは、内側側面112に接触している。なお、図9では、説明の便宜上、模式的に溶融変形部21m,22mのそれぞれにハッチングを施している。
溶融変形部21mは、治具31の側方規制部31sにより側方への移動が規制され、外側側面111に沿って上方(+Z方向)に移動する。つまり、溶融変形部21mが上方に拡がる。上方に拡がった溶融変形部21mは、治具31の上方規制部31uにより上方への移動が規制され、金属ベース4の上面に沿って金属ベース4の中心に向かう方向(図中−X方向)に移動する。なお、図9(c)に示すように、レーザ光10が照射された部分は、その周囲に比べて僅かに凹んだレーザ照射痕(窪み)140が形成される。溶融変形部21m,22mは、温度が低下することで固化し、金属ベース4の側面に密着するバリとなる。つまり、バリは、金属ベース4の側面に、樹脂成形体1の溶融変形部が溶着されてなる部分である。金属ベース4の外側側面111に密着するバリを外側バリ21cと呼び、金属ベース4の内側側面112に密着するバリを内側バリ22cと呼ぶ。外側バリ21cは、金属ベース4の上面の外周縁部にも密着している。なお、外側バリ21cのガラスファイバーの配向状態、および、内側バリ22cのガラスファイバーの配向状態は、それぞれレーザ光10の直下に位置する樹脂材料のガラスファイバーの配向状態とは異なっていた。
−第2加圧工程−
第2加圧工程S156では、図8(b)および図9(a)に示すように、押圧治具190の縁部が矩形状の金属ベース4の三辺に沿うレーザ照射面11の近傍に位置するように、押圧治具190を位置決めし、押圧治具190を上方から金属ベース4に当て、金属ベース4を下方に向けて押圧する。これにより、金属ベース4の金属接合面4dと、樹脂成形体1の樹脂接合面1dとが互いに押圧接触される。樹脂成形体1と金属ベース4との最大隙間量は20μm程度である。
−第2レーザ照射工程−
第2レーザ照射工程S158は、押圧治具190により樹脂成形体1と金属ベース4とが互いに押圧接触された状態で行われる。第2レーザ照射工程S158では、図8(b)および図9(a)、図9(b)に示すように、矩形状の金属ベース4の三辺に沿うレーザ照射面11にレーザ光10を照射し、図8(b)において破線で模式的に示すように、始点(A点)から終点(B点)まで略コ字状にレーザ光10を走査し、金属接合面4dと樹脂接合面1dとを接合する。第1レーザ照射工程S154と同様、レーザ光10が照射された部分にはレーザ照射痕140が形成され、金属ベース4の外側側面111には外側バリ21cが密着し、金属ベース4の内側側面112には内側バリ22cが密着する。
これにより、樹脂成形体1と金属ベース4とが接合され、電子制御装置100が完成する。金属ベース4の四辺に沿うロ字状のレーザ照射面11の全周に亘ってレーザ光10を走査することで、図1において破線で模式的に示すようにレーザ接合部11aが形成される。その結果、回路基板5を収容する収容空間Sがレーザ接合部11aによって封止される。
なお、始点(A点)と終点(B点)とは、第1レーザ照射工程S154と、第2レーザ照射工程S158の両工程において照射されるため、レーザ光10の入熱量が多くなる傾向にある。したがって、入熱量の均一化を図るために、第1レーザ照射工程S154および第2レーザ照射工程S158のそれぞれで、始点(A点)と終点(B点)の位置を、若干ずらしてもよい。
レーザ接合工程S150において、第1加圧工程S152→第1レーザ照射工程S154→第2加圧工程S156→第2レーザ照射工程S158の一連の工程は、複数回、繰り返し行ってもよい。
本実施の形態では、図9(c)に示すように、XY平面に平行な金属ベース4の主面101が樹脂成形体1に強固に接合されている。主面101における接合部は、レーザ照射面11の直下に位置しているので最も接合強度が高い。さらにYZ平面に平行な金属ベース4の外側側面111が外側バリ21cに密着し、YZ平面に平行な金属ベース4の内側側面112が内側バリ22cに密着している。
本実施の形態では、金属ベース4の主面101と電子制御装置100の外側との間に、金属ベース4の側面に密着する外側バリ21cを設けたので、カバー1aの剥離を長期に亘って防止できる。本実施の形態において、腐食物の生成は、外側バリ21cとレーザ照射面11との界面から行われる。このため、外側バリ21cとレーザ照射面11との界面において腐食物の生成が進んだとしても、このときの剥離力Fは、外側バリ21cを上方(図示+Z方向)に剥離させるように発生するので、主面101における接合部に大きな応力が発生することを防止できる。さらに、外側バリ21cと外側側面111との界面にまで腐食物の生成が進み、外側バリ21cを外方(図示+X方向)に向かって剥離させるように剥離力Fが発生している状態においても、主面101における接合部に大きな応力が発生することを防止できる。その結果、主面101において高い接合強度を長期に亘って維持できる。
上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)樹脂成形体1と金属ベース4の主面101とが接合され、金属ベース4の主面101と連続した側面(外側側面111および内側側面112)の少なくとも一部が、樹脂成形体1に設けられた側方接触部(外側バリ21cおよび内側バリ22c)に接触している。これにより、樹脂成形体1と金属ベース4とが接合されてなる電子制御装置100が塩害環境下におかれた場合に、主面101における接合部において高い接合強度を長期に亘って維持できるので、樹脂成形体1と金属ベース4とが分離することを抑制できる。すなわち、本実施の形態によれば、塩害環境下においても長期に亘って気密性を確保できる、塩害に対する寿命が向上した電子制御装置100を提供できる。
(2)本実施の形態に係る電子制御装置100の製造方法は、樹脂成形体1と金属ベース4とで画成された収容空間Sに電子部品6が実装された回路基板5を配置し、樹脂成形体1と金属ベース4の主面101とを互いに押圧接触させた状態で、主面101とは反対側の面(レーザ照射面11)にレーザ光を照射し、レーザ光による熱により樹脂成形体1を溶融変形させて、金属ベース4の主面101と連続した側面の一部に樹脂成形体1の溶融変形部21m,22mを接触させるようにした。これにより、樹脂成形体1と金属ベース4の主面101とが強固に接合されるとともに、溶融変形部21m,22mが固化してなるバリ21c,22cを金属ベース4の側面の一部に接触させることができ、生産性の向上を図ることができる。
(3)金属ベース4の外側側面111から所定の間隔をあけて配置された治具31によって樹脂成形体1の変形を規制するようにした。これにより、レーザ接合工程S150において、溶融変形部21mを金属ベース4の外周面に沿うように変形させ、溶融変形部21mを容易に金属ベース4の外側側面111に密着させることができる。本実施の形態では、断面L字状の治具31を用いることで、溶融変形部21mが金属ベース4の外側側面111に沿って上昇し、さらに金属ベース4の上面に沿って移動するように、その変形方向および変形量を規制した。このように、治具31を用いることで、容易に金属ベース4の側面や上面に密着する外側バリ21cを形成することができるので、生産性の向上を図ることができる。
(4)樹脂成形体1と金属ベース4とで電子部品6を収容する収容空間Sが画成されている。金属ベース4の外周部には、内側の厚肉部に対して肉厚の薄い薄肉部が外側に形成されてなる段部が設けられている。金属ベース4の主面101は、薄肉部に形成されている。金属ベース4の側面は、薄肉部の側面である外側側面111と、厚肉部の側面である内側側面112と、を有している。樹脂成形体1の側方接触部は、外側側面111の少なくとも一部に接触する外側バリ21cと、内側側面112の少なくとも一部に接触する内側バリ22cと、を有している。これにより、外側バリ21cだけでなく、内側バリ22cを設けることで、寿命をさらに向上することができ、電子制御装置100の信頼性を高めることができる。
(5)本実施の形態に係る電子制御装置100は、樹脂成形体1と金属ベース4とをレーザ接合してなるレーザ接合構造体であり、主面101とは反対側のレーザ照射面11に、レーザ光10が照射されることでレーザ照射痕140が形成されている。金属ベース4とカバー1aを柔軟性の高い接着剤で接合した場合、腐食物の生成により発生する剥離力は、柔軟性の高い接着剤で吸収される。これに対して、レーザ接合した場合、腐食物の生成により発生する剥離力が接合部に与える影響は、柔軟性の高い接着剤で接合した場合に比べて大きくなる。このため、本実施の形態では、金属ベース4の側面に接触するバリを設けることによる剥離の抑制効果が、接着剤で接合した場合に比べて大きい。
(6)結晶性樹脂および非結晶性樹脂を含有してアロイ化されたポリマーアロイからなる樹脂成形体1と、金属からなる金属ベース4とをレーザ接合し、電子制御装置100を形成した。結晶性樹脂および非結晶性樹脂は、非結晶性樹脂のガラス転移温度Tgが結晶性樹脂の溶融開始温度Tiよりも低くなるように選定した。このため、レーザ走査領域の全体における樹脂接合面1dと金属接合面4dとの隙間量にばらつきがある場合でも、レーザ照射時の樹脂成形体1の温度上昇による軟化(弾性率の低下)により、樹脂接合面1dと金属接合面4dとの隙間量が効果的に低減されるので、十分な接合強度を確保することができる。このように、本実施の形態によれば、アロイ化されていない結晶性樹脂により樹脂成形体1を形成した場合に比べて、レーザ接合強度を向上できる。その結果、電子制御装置100の耐振動性および耐衝撃性を向上できる。
(7)ポリマーアロイの結晶化速度がポリマーアロイの母材となるホモの結晶性樹脂の結晶化速度よりも低くなるように、母材(結晶性樹脂)とアロイ材(非結晶性樹脂)とを選定し、両者を含有させたポリマーアロイを形成することで、レーザ照射後、溶融状態の樹脂が結晶化するまでの時間を、アロイ化されていない結晶性樹脂に比べて、長くすることができる。これにより、アロイ化されていない結晶性樹脂からなる樹脂成形体と金属体とのレーザ接合体に比べて、レーザ接合強度を向上できる。
(8)ポリマーアロイの結晶化温度Tcaが、ポリマーアロイの母材となるホモの結晶性樹脂の結晶化温度Tcよりも低くなるように、母材とアロイ材とを選定し、両者を含有させたポリマーアロイを形成することで、レーザ照射後、溶融状態の樹脂が結晶化するまでの時間を、アロイ化されていない結晶性樹脂に比べて、長くすることができる。これにより、本実施の形態によれば、アロイ化されていない結晶性樹脂により樹脂成形体1を形成した場合に比べて、レーザ接合強度を向上できる。
(9)樹脂成形体1における金属ベース4との接合面(樹脂接合面1d)に、酸素官能基を増大させる処理(表面改質処理)を施すことで、レーザ接合強度を大幅に向上できる。(10)金属ベース4の主面101には、少なくとも1μm以上の酸化膜が形成されている。これにより、塩害耐性を向上できる。
(11)ポリマーアロイにガラスファイバーを添加すると、樹脂成形体1の剛性が向上する上、長期的な寸法安定性の向上も実現できる。
(12)電子制御装置100は、金属ベース4と樹脂成形体1とにより画成される収容空間Sに収容された電子回路部(回路基板5)を備えている。樹脂成形体1と金属ベース4とがレーザ接合されることにより、収容空間Sが封止されているので、防水性、防塵性、防錆性を確保することができる。つまり、本実施の形態によれば、液状の接着剤等を用いてシールする必要がない。
接着剤をシール材として用いる場合、シール材は、水密性はよいが、水蒸気を通しやすく、吸水する特性があるので、金属ベース4が腐食してしまうおそれがある。また、シール材を用いる場合、シール材に含まれるボイドによりシール性が悪化するおそれもある。さらに、このシール性の悪化を防止するために、シール材を多量に使用すると、コストが高くなる問題もある。
自動車部品には、主に熱硬化型接着剤がシール材として使われている。しかしながら、熱硬化型接着剤を使用する場合、加熱硬化するのに10分以上の時間を要するため、生産性が悪いという問題がある。その上、加熱時に発生するガスなどによって、ボイドが発生し、歩留まりが悪くなってしまうという問題もある。また、接着剤のはみ出しの制御などにより、接着剤を塗布するための面積を確保する必要があるので、設計の自由度が拘束されるという問題もある。
これに対して、本実施の形態によれば、シール材を用いる必要がないので、上述のような問題が発生することはなく、製造工数の増加やコストの増加を防止できるとともに、シール材に比べて長期に亘って、防水性、防塵性、防錆性を確保することができる。
(13)樹脂成形体1は、電子回路部(回路基板5)を覆うカバー1aと電子回路部(回路基板5)に電気的に接続される端子ピンを保持するコネクタ1bとが射出成形により一体成形された一体成形体である。樹脂成形体1を一体成形体とすることで、低コスト化を図ることができる。また、樹脂部品を複数組み合わせて電子制御装置を形成する場合、組立公差の影響により、樹脂接合面1dでの平面度を確保できないおそれがあるのに対し、本実施の形態では、樹脂成形体1を一体成形体としているので、金属接合面4dと樹脂接合面1dとをレーザ接合するために必要な平面度を容易に確保することができる。
(14)金属ベース4の沈み込み量に加えて、金属ベース4の側面に溶着される外側バリ21cおよび内側バリ22cの高さ寸法(Z方向寸法)を検査における指標とすることができる。
−第2の実施の形態−
図10を参照して、第2の実施の形態に係る電子制御装置について説明する。図10(a)および図10(b)は、第2の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図である。図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第1の実施の形態との相違点について詳しく説明する。
第1の実施の形態では、レーザ光10が照射され、樹脂成形体1が溶融変形する際に、治具31を用いて樹脂成形体1の溶融変形を規制し、外側バリ21cを形成する例について説明した。これに対して、第2の実施の形態では、樹脂成形体1に樹脂接合面1dから上方に突設された突起部221を用いて、レーザ照射時の樹脂成形体1の溶融変形を規制し、突起部221と外側側面111との間に外側バリ21cを形成する。突起部221は、金属ベース4の外側側面111から所定の間隔(たとえば、1mm程度)をあけて配置される。図10(b)に示すように、溶融変形部が固化してなる外側バリ21cは、金属ベース4の外側側面111と、突起部221とで挟まれることになる。
なお、本実施の形態にかかる接合構造体に対して断面観察を行った結果、予め設けられていた突起部221と、溶融変形部が固化してなる外側バリ21cとは、樹脂に含有されるガラスファイバーの配向状態が異なっていた。同様に、突起部221と、溶融変形部が固化してなる内側バリ22cとは、樹脂に含有されるガラスファイバーの配向状態が異なっていた。
このような第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
(15)外側側面111から所定の距離だけ離れた位置に突起部221を位置させ、レーザ光10を金属ベース4に照射し、樹脂成形体1を溶融変形させることで、突起部221と外側側面111とで挟むように、突起部221と外側側面111との間に外側バリ21cを形成することができる。治具31を用いる場合、精密な位置調整や定期的な清掃が必要となるが、本実施の形態によれば、精密な位置調整や定期的な清掃が必要ないので、生産性をさらに向上できる。
(16)樹脂成形体1の溶融変形部の規制を、他の部品ではなく、同じ部品である樹脂成形体1の突起部221で行うことができるので、外側バリ21cの位置精度を向上できる。
(17)突起部221は、金属製の治具31に比べて熱伝導率が低い。このため、第1の実施の形態に比べて、熱を保持しやすく、冷却過程においてゆるやかに固化するので、樹脂成形体1と金属ベース4との密着強度が向上する。
−第2の実施の形態の変形例−
図10(c)は、第2の実施の形態の変形例に係る接合方法を説明する断面模式図である。図10(c)に示すように、本変形例では、樹脂成形体1の外側バリ21cと金属ベース4との接触界面の外縁を封止する封止部231が形成されている。封止部231は、レーザ接合工程S150の後に、接着剤を樹脂成形体1の外側バリ21cと金属ベース4との接触界面の外縁に塗布することにより形成できる。
これにより、電子制御装置100の気密性をさらに向上できる。なお、接着剤には、湿気で硬化するタイプを用いることが可能であり、使用量も少なくできるため、信頼性は大幅に向上するのに対して、コストアップや生産性の低下の影響は小さくできる。
−第3の実施の形態−
図11を参照して、第3の実施の形態に係る電子制御装置について説明する。図11は、第3の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図である。図中、第2の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第2の実施の形態との相違点について詳しく説明する。
図11(a)に示すように、金属ベース4の外周部には、薄肉部から樹脂成形体1に向かって突出する第1突出部331が設けられている。第1突出部331の突出高さH1(薄肉部から頂面までの−Z方向長さ)は、1mm〜3mm程度である。第1突出部331は、金属ベース4の外周部に沿って形成され、平面視で矩形環状を呈している。図11(a)に示すように、本実施の形態では、樹脂接合面1dに対向する主面101は、第1突出部331の頂面を構成する頂部主面101aと、第1突出部331の外側の外側主面101bと、第1突出部331の内側の内側主面101cとで構成される。
第3の実施の形態では、レーザ接合工程S150において、図11(a)に示すように、第1突出部331の頂部主面101aを樹脂成形体1に押し付けた状態で、レーザ光10を金属ベース4に照射する。レーザ光10を照射した直下の接触面が最も接合強度が高くなるので、頂部主面101aと反対側のレーザ照射面11における第1突出部331の投影面上にレーザ光10を照射することが望ましい。本実施の形態では、レーザ光10の中心軸(光軸)CL上に第1突出部331が位置するようにレーザ光10を照射する。
図11(b)に示すように、第1突出部331の全体が樹脂成形体1に埋め込まれるようにレーザ接合工程S150を行う。レーザ照射面11においてレーザ光10が照射された部分には、レーザ照射痕140が形成される。レーザ照射痕140は、第1突出部331の突出方向(−Z方向)に投影したときに、第1突出部331と重なっている。第1突出部331は樹脂成形体1に埋設され、第1突出部331の頂面や側面に樹脂成形体1が溶着される。
本実施の形態では、金属ベース4の側面と樹脂成形体1との接触面積Asは、金属ベース4の主面101と樹脂成形体1との接触面積Amよりも大きい。金属ベース4の側面と樹脂成形体1との接触面積Asは式(1)により表される。
As=As1+As2+As3+As4 ・・・(1)
As1:金属ベース4の内側側面112と樹脂成形体1との接触面積
As2:金属ベース4の第1突出部331の内側側面312と樹脂成形体1との接触面積
As3:金属ベース4の第1突出部331の外側側面311と樹脂成形体1との接触面積
As4:金属ベース4の外側側面111と樹脂成形体1との接触面積
金属ベース4の主面101と樹脂成形体1との接触面積Amは式(2)により表される。
Am=Am1+Am2+Am3 ・・・(2)
Am1:金属ベース4の第1突出部331の頂部主面101aと樹脂成形体1との接触面積
Am2:金属ベース4の外側主面101bと樹脂成形体1との接触面積
Am3:金属ベース4の内側主面101cと樹脂成形体1との接触面積
このような第3の実施の形態によれば、第2の実施の形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
(18)金属ベース4の外周部に樹脂成形体1に向かって突出する第1突出部331を設け、第1突出部331の頂部主面101aを樹脂成形体1に押し付けるようにした。これにより、押圧治具190に必要な加圧力を低減させることができる。
(19)レーザ光10の中心軸CL上に第1突出部331を設けたので、第1突出部331の温度を容易に上昇させることができ、図11(b)に示すように、容易に必要な埋め込み量を確保することができる。なお、レーザ光10が照射されることで形成されたレーザ照射痕140は、第1突出部331の突出方向に投影したときに、第1突出部331と重なる。
(20)第1突出部331を樹脂成形体1に埋設させることで、樹脂成形体1が金属ベース4から剥離することを、より効果的に抑制できる。また、第1突出部331の突出高さを調整することで、埋め込み深さを容易に調整できる。このため、コストを抑えつつ高い剥離防止効果が期待できる。
(21)金属ベース4の側面と樹脂成形体1との接触面積Asは、金属ベース4の主面と樹脂成形体1との接触面積Amよりも大きい。これにより、腐食物の生成によって発生する剥離力Fによる負荷を効果的に抑制できる。
−第3の実施の形態の変形例1−
図12は、第3の実施の形態の変形例1に係る接合方法を説明する断面模式図である。図12(a)に示すように、第3の実施の形態の変形例1では、第1突出部331の外方に、第1突出部331を囲むように第2突出部332が設けられている。第2突出部332は、第1突出部331と同様に、樹脂成形体1に向かって突出しており、平面視で矩形環状を呈している。第2突出部332の突出高さH2(薄肉部から頂面までの−Z方向長さ)は、第1突出部331の突出高さH1よりも低い。
このように、複数の突出部を設けることで、金属ベース4の側面と樹脂成形体1との接触面積を増加させることができるので、寿命がより向上する。
突出高さの高い第1突出部331がレーザ光10の中心軸(光軸)CL上に位置するように、レーザ光10を照射することが好ましい。金属ベース4の外周部において、厚みの厚い部分にレーザ光10を照射することになるので、金属ベース4の外周部がレーザ光10により貫通するなどの不具合を防止できる。本変形例では、図12(b)に示すように、第1突出部331の投影面上にのみレーザ照射痕140が形成される。つまり、レーザ照射痕140を第2突出部332の突出方向(−Z方向)に投影したときには、レーザ照射痕140の投影面と第2突出部332とは重ならない。
なお、本変形例では、第1突出部331の外周側に第2突出部332を設けるスペースを確保する必要があるため、第1突出部331と外側側面111との距離が第3の実施の形態よりも遠くなる。その結果、第1突出部331に対応する領域へのレーザ光10の照射だけでは、十分に樹脂成形体1を溶融変形させて、外側バリ21cを形成することができない可能性がある。この場合、たとえば、1回目のレーザ光10の照射を第1突出部331の投影面上に行い、2回目のレーザ光10の照射を第2突出部332の投影面上に行うことで、金属ベース4の外縁近傍の樹脂成形体1の温度を上昇させ、十分な大きさの外側バリ21cを形成することができる。この場合、2回目のレーザ光10の照射により形成されたレーザ照射痕(不図示)は、第2突出部332の突出方向に投影したときに、第2突出部332と重なることになる。なお、本変形例では、2種類の突出部を設ける例について説明したが、3種類以上の突出部を金属ベース4に設けてもよい。
−第3の実施の形態の変形例2−
上述では、金属ベース4の中央部に押圧治具190を配置し、加圧する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図13(a)において二点鎖線で示すように、金属ベース4の外側端部、すなわちレーザ照射面11よりも外側に押圧治具390を配置し、加圧してもよい。
−第3の実施の形態の変形例3−
図13(a)は第3の実施の形態の変形例3に係る接合方法を説明する断面模式図であり、図13(b)は第3の実施の形態の変形例3に係る金属ベース4の平面模式図である。なお、図13(a)および図13(b)では、説明の便宜上、窪み331p,332pの大きさを誇張して図示している。
図13(a)に示すように、第3の実施の形態の変形例3では、第1突出部331の頂部に数十μm程度の微小な窪み331pが複数形成され、第2突出部332の頂部に数十μm程度の微小な窪み332pが複数形成されている。図13(b)に示すように、各窪み331pは、第1突出部331に沿って形成されており、平面視で矩形環状を呈している。同様に、各窪み332pは、第2突出部332に沿って形成されており、平面視で矩形環状を呈している。各窪み331p,332pは、予め、レーザ加工により形成しておく。ここで、矩形環状とは、各辺が直線状であってもよいし、滑らかに蛇行していてもよい。
なお、各窪み331p同士は、一部が繋がっていてもよい。しかしながら、各窪み331p同士が繋がってしまうと、繋がり部分を介して腐食が進行してしまう。また気密性の観点からも好ましくない。このため、第1突出部331に形成されたすべての窪み331pの総面積に対して、繋がり部分の総面積は、たとえば、20%以下に抑えることが好ましい。窪み332pについても同様に、繋がり部分の面積を抑えることが好ましい。
−第3の実施の形態の変形例4−
図13(c)は、第3の実施の形態の変形例4に係る接合方法を説明する断面模式図である。図13(c)に示すように、金属ベース4の外周部を第3の実施の形態の変形例1(図12参照)よりも側方に延在させた延在部341を形成してもよい。延在部341は、樹脂成形体1の外周部において上方に突出する突起部421と近接して対向配置されている。
このような変形例によれば、外側バリ21cを目立たなくすることができるので、外観性を向上できる。
−第4の実施の形態−
図14を参照して、第4の実施の形態に係る電子制御装置について説明する。図14は、第4の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図である。図中、第3の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第3の実施の形態との相違点について詳しく説明する。
図14に示すように、第4の実施の形態では、収容空間Sに沿って、樹脂成形体1に向かって突設された矩形環状の第1突出部331の内側に、上方(+Z方向)に窪むように凹設された平面視矩形環状の溝442が設けられている。樹脂成形体1には、溝442に対向する位置に樹脂成形体1に向かって突出する突起部441が設けられている。突起部441の大きさは、溝442の大きさに比べて、僅かに小さい。レーザ接合工程S150において、金属ベース4を樹脂成形体1に押し付けると、突起部441は溝442に遊嵌され、突起部441と溝442との間に隙間が形成される。
レーザ光10が照射され、樹脂成形体1に熱が加わると、樹脂成形体1が溶融変形し、突起部441と溝442との間の隙間が溶融変形部により満たされ、この溶融変形部が固化すると、溝442に密着した中間バリ423cが形成される。
このような第4の実施の形態によれば、第3の実施の形態と同様の作用効果に加え、金属ベース4の側面と樹脂成形体1との接触面積を増加させることができるので、寿命がより向上する。金属ベース4のレーザ照射痕140よりも内側に溝442を設けた。これにより、レーザ光10の照射時に、内方(−X方向)への熱の逃げを抑制することができる。つまり、低いレーザ出力で、レーザ光10により発生する熱を効率よく第1突出部331に伝えることができる。このため、低いレーザ出力で金属ベース4を樹脂成形体1に埋め込むことができる。
なお、本実施形態では、金属ベース4に溝442を一つ設ける例について説明したが、2つ以上の溝を金属ベース4に設けてもよい。
−第5の実施の形態−
図15(a)を参照して、第5の実施の形態に係る電子制御装置について説明する。図15は、第5の実施の形態に係る接合方法を説明する断面模式図である。図中、第3の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第3の実施の形態との相違点について詳しく説明する。
図15(a)に示すように、第5の実施の形態では、第1突出部331の外方に、第1突出部331を囲むように第3突出部551が設けられている。第3突出部551は、樹脂成形体1の外周面558とで、外側バリ521cを挟む部分である。第3突出部551は、金属ベース4の外周端部に配置され、平面視で矩形環状を呈している。第3突出部551は、樹脂成形体1の外周面558に沿って、下方(−Z方向)に突出している。レーザ光10を照射する前の位置合わせ段階において、第3突出部551と樹脂成形体1の外周面558との間には、隙間が形成される。レーザ接合工程S150において、樹脂成形体1の外周面558と第3突出部551との間の隙間が溶融変形部により満たされ、この溶融変形部が固化してなる外側バリ521cは金属ベース4の第3突出部551に密着する。
このような第5の実施の形態によれば、第3の実施の形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
(22)金属ベース4の厚みを厚くすることなく、第3突出部551の長さを長くすることで、金属ベース4の側面と樹脂成形体1との接触面積を増加させて接合強度を向上できるので、設計自由度が高い。
(23)金属ベース4の外周部が樹脂成形体1を超えて側方に延在しているので、図15(a)の二点鎖線で示すように、レーザ照射面11よりも外側に押圧治具390を配置し、加圧する際、押圧治具390の配置スペースを確保しやすい。
(24)側方から見たときに、外側バリ21cが第3突出部551により隠れるので、外観性を向上できる。
(25)内側バリ522cを金属ベース4の厚肉部の側面だけでなく、厚肉部の内面(収容空間S側の面)の一部にも密着させることで、寿命をより向上できる。
−第5の実施の形態の変形例−
図15(b)は、第5の実施の形態の変形例に係る接合方法を説明する断面模式図である。図15(b)に示すように、第5の実施の形態の変形例では、第3突出部551の基端部に溝561が形成されている。レーザ接合工程S150において、溶融変形部は溝561の全体には充填されず、溝561の底部に空間部561Sが形成される。
このように、第5の実施の形態の変形例では、金属ベース4と樹脂成形体1との接合界面、すなわち塩害試験時の塩水の侵入経路の途中に意図的に塩水がたまる空間部561Sに設けた。これにより、寿命をより向上させることができる。なお、空間部561Sのサイズが小さいと、隙間腐食が発生する要因になるため、溝561の底部から外側バリ521cまでの距離は、0.5mm以上確保することが好ましい。
次のような変形も本発明の範囲内であり、以下に示す変形例、上述した各実施形態やその変形例は、相互に組み合わせることも可能である。
(変形例1)
上述した実施の形態では、カバー1aとコネクタ1bとが射出成形により一体成形されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。回路基板5を覆うカバー1aと、端子ピン(不図示)を保持するコネクタ1bとを別体としてもよい。この場合、コネクタ1bとカバー1aとは、レーザ溶着、超音波溶着、熱板溶着等の各種溶着方法により結合してもよいし、接着剤やスナップフィットを用いて結合してもよい。
変形例1によれば、カバー1aとコネクタ1bとが別体(別部品)であるため、カバー1aとコネクタ1bの材料を別にすることができる。たとえば、難燃性の要求(グレードや環境規制)の高いコネクタ1bについては、カバー1aに比べて難燃剤が多く配合された材料を採用できる。これにより、カバー1aとコネクタ1bとを一体成形として、難燃性の要求を満足させる場合に比べて、材料費を低減できる。
なお、カバー1aに比べてコネクタ1bの難燃性を高める場合、カバー1aを構成するポリマーアロイに含有されるアロイ材と、コネクタ1bを構成するポリマーアロイに含有されるアロイ材の種類を別にしてもよい。溶着でカバー1aとコネクタ1bとを接合した場合であって、カバー1aおよびコネクタ1bのそれぞれの母材にPBT樹脂が採用されている場合は、コネクタ1bに多くの難燃剤が配合されていても、両者の溶着性に大きな影響を与えないことがわかっている。
(変形例2)
変形例1では、カバー1aとコネクタ1bとを溶着等で結合する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。カバー1aとコネクタ1bとは結合しなくてもよい。この場合、カバー1aおよびコネクタ1bのそれぞれを金属ベース4にレーザ接合する。なお、カバー1aおよびコネクタ1bのいずれか一方を金属ベース4にレーザ接合し、他方を接着剤等で金属ベース4に結合させてもよい。レーザ接合と接着剤とを併用する場合であっても、各部品の全てを接着剤で結合する場合に比べて接着剤の使用量を低減することができる。
(変形例3)
上述した実施の形態では、第1レーザ照射工程S154で一直線状にレーザ光10を走査し、第2レーザ照射工程S158でコ字状にレーザ光10を走査することで、金属ベース4の外縁を1周走査するようにした(図8参照)。すなわち、金属ベース4のレーザ照射面11を全周に亘って走査する工程を2手順に分けた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。1手順で、レーザ光10を全周走査するようにしてもよい。
たとえば、図12(a)に示すように、金属ベース4の四つの辺に対応する外側端部に押圧治具390を当て、金属ベース4を樹脂成形体1に押圧し、ガルバノスキャナを備えるレーザ装置からレーザ光10を照射する方法を採用することで、手順を分けることなく全周に亘ってレーザ光10を走査することができる。ガルバノスキャナのミラーを金属ベース4の中央の直上に配置すれば、ロ字状にレーザ光10を走査することができる。ガルバノスキャナを備えるレーザ装置は、比較的サイズが小さめの電子制御装置の作製に好適である。
(変形例4)
加圧工程(S152,S156)において、押圧治具190,390をヒータ等で加熱し、加熱した状態で金属ベース4を加圧してもよい。この場合、樹脂成形体1をアロイ材のガラス転移温度Tg以上の温度(たとえば、100℃程度)まで加熱することで、加熱しない場合に比べて埋め込み量を増加できる。なお、回路基板5に搭載する電子部品6の耐熱性を考慮すると、150℃が上限となる。また、ポリマーアロイの結晶化温度以上であってポリマーアロイの溶融開始温度以下の温度に樹脂成形体1を加熱した状態でレーザ接合することが好ましい。これにより、レーザ接合後も結晶化が遅く進み、接合後の急冷をも抑制できるため、熱応力も低減できる。また、ヒータ等で加熱した状態で、レーザ接合する場合、レーザ接合に必要なレーザエネルギーを大幅に低減できるメリットもある。
(変形例5)
押圧治具190,390に、レーザ光10を透過する耐熱性および透過率の高いガラス板を設け、レーザ光10をガラス板を介してレーザ照射面11に照射してもよい。
(変形例6)
上述した実施の形態では、金属ベース4にレーザ照射面11を設けて、金属ベース4にレーザ光10を照射する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。樹脂成形体1の透過率が高い場合、樹脂成形体1にレーザ光10を照射して、レーザ接合してもよい。
(変形例7)
上述した実施の形態では、外側バリ21cと内側バリ22cの双方を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。上述した実施の形態のように、収容空間Sが密閉空間とされる場合など、収容空間S側から接合部に塩水が侵入することが無い場合には、内側バリ22cは省略してもよい。なお、上述したように、収容空間Sが密閉空間とされている場合であっても内側バリ22cを設けることで、樹脂成形体1と金属ベース4との接触面積を増加できるので、信頼性を向上できる。
(変形例8)
上述した実施の形態では、金属ベース4の材料にアルミダイキャスト(たとえば、JISADC12)を採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。放熱性が確保できるのであれば、メッキ鋼板、ステンレススチール等の種々の金属により金属ベース4を形成することもできる。
(変形例9)
上述した実施の形態では、樹脂側の酸素官能基を生成、増大させる処理および金属側の表面洗浄、強固な酸化膜形成する処理として、大気圧プラズマ処理の例について説明したが、本発明はこれに限定されない。大気圧プラズマ処理に代えて、減圧プラズマ処理を施してもよい。なお、大気圧プラズマ処理は、生産性の点で減圧プラズマ処理に比べて有効であり、減圧プラズマ処理は、様々な気体を付与できる点で有効である。その他、プラズマ処理に代えて、たとえば、UVオゾン、エキシマレーザ、短パルス照射などのドライ処理を施してもよい。
(変形例10)
表面改質処理は、少なくとも樹脂成形体1の樹脂接合面1dに施すことが好ましく、さらに金属ベース4の金属接合面4dに施すことがより好ましい。樹脂側もしくは金属側の一方のみでも効果は大きい。
(変形例11)
上述した実施の形態で説明した突起部221,421,441や突出部331,332、溝442の角度や形状は、任意に設定することができる。
(変形例12)
上述した実施の形態では、ガラスファイバーをポリマーアロイに添加する例について説明したが本発明はこれに限定されない。ポリマーアロイの剛性を向上させるために、無機物からなる種々の無機フィラーを添加することができる。たとえば、ガラスファイバーに代えて、ガラスフレークや特殊形状のガラスなどを添加してもよい。また、ガラスファイバーに代えて、カーボンファイバーを添加することもできる。これにより、剛性の向上に加え、電磁波シールド性を向上することができる。電磁波シールド性を向上できる無機フィラーとして、導電カーボン(たとえば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンビーズ、黒鉛等)を採用することもできる。なお、無機フィラーをポリマーアロイに添加しない場合も本発明の範囲内である。
(変形例13)
樹脂成形体1の材料であるポリマーアロイには、各種添加剤、たとえば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、帯電防止剤等の安定剤や結晶核剤、可塑剤、潤滑剤などを添加してもよい。添加剤の含有量は、接合強度の向上効果を阻害しない程度に設定することが好ましい。
また、PBT樹脂は、加水分解しやすい性質を有している。このため、ポリマーアロイの母材にPBT樹脂を用いる場合、加水分解を抑制する添加剤(たとえば、エポキシ樹脂)を添加することが好適である。特に、エステルを含むPCアロイやPETアロイとする場合、加水分解性はPBTと同程度であるため、加水分解を抑制する添加剤を添加することが好適である。また、エステルを含むPCアロイやPETアロイとする場合、エステル交換反応が進みすぎることにより、生産性が低下したり、成形体の物性が低下したりするおそれがある。このため、エステルを含むPCアロイやPETアロイとする場合には、エステル交換反応停止剤(たとえば、リン化合物)を添加することも有効である。さらに、難燃性の要求に応じて、難燃剤(たとえば、リン系、臭素系など)や難燃助材(三酸化アンチモンなど)を添加してもよい。
(変形例14)
上述した実施の形態では、金属ベース4が矩形平板状に形成され、樹脂成形体1に凹部1cが形成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、金属ベース4に回路基板5を収容する凹部を設け、樹脂成形体1を平板状としてもよい。
(変形例15)
上述した実施の形態では、自動車に搭載されるエンジンコントローラとしての電子制御装置100に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。樹脂成形体と金属体とが接合されてなる接合構造体を備えた種々の電子制御装置に本発明を適用することができる。
(変形例16)
上述した実施の形態では、樹脂成形体1をポリマーアロイにより形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、PBT樹脂(ノンアロイ)により樹脂成形体1を形成してもよい。
(変形例17)
上述した電子制御装置100の製造方法は、あくまでも一例であって、種々の製造方法により電子制御装置100を製造することができる。たとえば、上述した実施の形態では、組立工程S140において、回路基板5を樹脂成形体1の凹部1cに配置、固定してから、金属ベース4を樹脂成形体1に接合する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。回路基板5を金属ベース4に配置、固定してから、樹脂成形体1を金属ベース4に接合してもよい。
(変形例18)
上述した実施の形態では、樹脂成形体1と金属ベース4との最大隙間量が20μm程度の例について説明したが、本発明はこれに限定されない。なお、樹脂成形体1と金属ベース4との隙間量が大きくなるほど接合強度は低下するので、隙間量はできるだけ低減することが望ましい。隙間量が100μmを超えると、樹脂成形体1と金属ベース4とをレーザ接合することができない。このため、隙間量は100μm以下とする必要がある。ただし、隙間量が50μmよりも大きく100μm以下の場合は、樹脂成形体1の熱分解によって、レーザ接合部11aにボイドが多く残存することになるので、接合強度を長期的に維持することが難しい。このため、樹脂成形体1と金属ベース4とを加圧した状態で、できる限り隙間量を小さくしておくことが好ましく、50μm以下とすることが好ましい。
(変形例19)
上述した実施の形態では、樹脂成形体1と金属ベース4とをレーザ光10により接合する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、加圧熱接合、振動接合、超音波接合により、樹脂成形体1と金属ベース4とを接合した場合にも適用できる。耐湿および塩害耐性の良好な接着剤でも同様に効果を発揮できる。特に、耐湿の良い接着剤とする場合、架橋密度が高いつまり弾性率が高い接着剤となりうる。接着剤により樹脂成形体1と金属ベース4とを接合する場合、弾性率の高い、すなわち変形しにくい接着剤ほど、本発明の効果が顕著に得られる。接着剤で樹脂成形体1と金属ベース4とを接合する場合、外側バリ21cや内側バリ22cに代えて、同様の機能を有する側方接触部を予め成形しておき、側方接触部を接着剤により金属ベース4の側面に接着させる。あるいは、金属ベース4を樹脂成形体1の外周に沿って矩形枠状に形成される側方接触部に圧入してもよい。なお、レーザ接合を行うことで、電子制御装置100に用いられる接着剤の総量を低減でき、低コスト化、生産性の向上が可能となるので、樹脂成形体1と金属ベース4とはレーザ接合することが好ましい。また、金属ベース4の側面に接触する側方接触部としての機能を有する外側バリ21cや内側バリ22cをレーザ接合工程の際に形成し、金属ベース4の側面に溶着することができるので、生産性や密着性の観点からもレーザ接合により樹脂成形体1と金属ベース4とを接合することが好ましい。
(変形例20)
金属ベース4の表面粗さを大きくした場合は、PC樹脂やPET樹脂など、PBT樹脂と同様のエステルを含む樹脂をアロイ材とした樹脂成形体1との接合強度の向上効果が大きくなる。これは、結晶化速度が遅くなるほど密着性向上の効果が大きいためと考えられる。このため、成形性を悪化させない程度に、PBT共重合体を併用することで、結晶化速度を遅らせ、接合強度の向上を図ることも有効である。ただし、PBT共重合体単体のみに非結晶性樹脂をアロイすることは、成形性が大幅に悪化するため、あくまで併用することが有効である。
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願2015年第233565号(2015年11月30日出願)
1 樹脂成形体、1a カバー、1b コネクタ、1c 凹部、1d 樹脂接合面、4 金属ベース、4a 接続部、4d 金属接合面、5 回路基板、6 電子部品、7 冷却フィン、10 レーザ光、11 レーザ照射面、11a レーザ接合部、21c 外側バリ、22c 内側バリ、31 治具、31s 側方規制部、31u 上方規制部、100 電子制御装置、101 主面、101a 頂部主面、101b 外側主面、101c 内側主面、111 外側側面、112 内側側面、140 レーザ照射痕、190 押圧治具、204 入出力ポート、205 入力回路、206 点火出力回路、207 噴射弁駆動回路、208 点火プラグ、209 燃料噴射弁、221 突起部、231 封止部、311 外側側面、312 内側側面、331 第1突出部、332 第2突出部、341 延在部、390 押圧治具、421 突起部、423c 中間バリ、441 突起部、442 溝、521c 外側バリ、522c 内側バリ、551 第3突出部、558 外周面、561 溝、561S 空間部

Claims (7)

  1. 樹脂成形体、金属体、および電子部品を備える電子制御装置であって、
    樹脂成形体と金属体の主面とが接合され、
    前記金属体の主面と連続した側面の少なくとも一部が、前記樹脂成形体に設けられた側方接触部に接触しており、
    前記樹脂成形体には、前記金属体の側面とで前記側方接触部を挟む突起部が設けられ、
    前記側方接触部の配向は、前記突起部の配向とは異なっている、電子制御装置。
  2. 樹脂成形体、金属体、および電子部品を備える電子制御装置であって、
    樹脂成形体と金属体の主面とが接合され、
    前記金属体の主面と連続した側面の少なくとも一部が、前記樹脂成形体に設けられた側方接触部に接触しており、
    前記樹脂成形体と前記金属体とで前記電子部品を収容する収容空間が画成され、
    前記金属体の外周部には、内側の厚肉部に対して肉厚の薄い薄肉部が外側に形成されてなる段部が設けられ、
    前記金属体の主面は、前記薄肉部に形成され、
    前記金属体の側面は、前記薄肉部の側面と、前記厚肉部の側面と、を有し、
    前記樹脂成形体の側方接触部は、前記薄肉部の側面の少なくとも一部に接触する外側接触部と、前記厚肉部の側面の少なくとも一部に接触する内側接触部と、を有している、電子制御装置。
  3. 請求項に記載の電子制御装置において、
    前記金属体は、前記収容空間に沿って、前記樹脂成形体に向かって突設された環状の突出部と、前記突出部の内側において凹設された環状の溝を有している、電子制御装置。
  4. 樹脂成形体、金属体、および電子部品を備える電子制御装置の製造方法であって、
    前記樹脂成形体と前記金属体とで画成された収容空間に電子部品を配置し、
    前記樹脂成形体と前記金属体の主面とを互いに押圧接触させた状態で、前記主面とは反対側の面にレーザ光を照射し、
    前記レーザ光による熱により前記樹脂成形体を変形させて、前記金属体の主面と連続した側面の一部に前記樹脂成形体の変形部を接触させる、電子制御装置の製造方法。
  5. 請求項に記載の電子制御装置の製造方法において、
    前記金属体の側面から所定の間隔をあけて配置された前記樹脂成形体の突起部、または、治具によって、前記樹脂成形体の変形を規制する、電子制御装置の製造方法。
  6. 請求項に記載の電子制御装置の製造方法において、
    前記金属体には、前記樹脂成形体に向かって突出する第1突出部が設けられ、
    前記主面と反対側の面には、前記レーザ光が照射されることでレーザ照射痕が形成され、
    前記レーザ照射痕は、前記第1突出部の突出方向に投影したときに、前記第1突出部と重なる、電子制御装置の製造方法。
  7. 請求項に記載の電子制御装置の製造方法において、
    前記金属体には、前記樹脂成形体に向かって突出する第2突出部が設けられ、
    前記レーザ照射痕は、前記第2突出部の突出方向に投影したときに、前記第2突出部と重ならない、電子制御装置の製造方法。
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