JPWO2016056427A1 - レーザ接合構造および電子制御装置、ならびにレーザ接合構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

レーザ接合構造は、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熱可塑性のポリマーアロイからなる樹脂成形体と、金属からなる金属体とがレーザ接合され、非結晶性樹脂のガラス転移温度は、結晶性樹脂の溶融開始温度よりも低い。

Description

本発明は、樹脂成形体と金属体とがレーザ接合されたレーザ接合構造およびレーザ接合構造を備える電子制御装置、ならびにレーザ接合構造の製造方法に関する。

熱可塑性樹脂組成物からな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、熱可塑性樹脂組成物からなる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、熱可塑性樹脂組成物からな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

樹脂成形体と金属体をレーザ接合する際、樹脂成形体と金属体との隙間が大きいと、レーザ接合部の接合強度が低下するおそれがある。しかしながら、特許文献１には、樹脂成形体と金属体との隙間に起因するレーザ接合部の接合強度の低下を抑制するための構成についての具体的な記載がない。

本発明の第１の態様によると、レーザ接合構造は、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熱可塑性のポリマーアロイからなる樹脂成形体と、金属からなる金属体とがレーザ接合され、非結晶性樹脂のガラス転移温度は、結晶性樹脂の溶融開始温度よりも低い。
本発明の第２の態様によると、レーザ接合構造は、結晶性樹脂に他の樹脂を含有してアロイ化された熱可塑性のポリマーアロイからなる樹脂成形体と、金属からなる金属体とがレーザ接合され、ポリマーアロイの結晶化速度が結晶性樹脂の結晶化速度よりも低い、または、ポリマーアロイの再結晶化温度が結晶性樹脂の再結晶化温度よりも低い。
本発明の第３の態様によると、レーザ接合構造の製造方法は、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熱可塑性のポリマーアロイからなる樹脂成形体と、金属からなる金属体とを準備し、非結晶性樹脂のガラス転移温度は、結晶性樹脂の溶融開始温度よりも低く、少なくとも樹脂成形体における金属体にレーザ接合される部分に、酸素官能基を増大させる処理を施し、樹脂成形体を非結晶性樹脂のガラス転位温度以上の温度まで加熱し、樹脂成形体および金属体を互いに押圧接触させた状態で、樹脂成形体と金属体とをレーザ接合する。

本発明によれば、樹脂体と金属体との隙間に起因したレーザ接合強度の低下を抑制することができる。

第１の形態に係るレーザ接合構造を有す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。 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。 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を模式的に示す断面図。 樹脂片と金属片とをレーザ接合する様子を説明する図。 強度評価結果を示す図。 ポリマーアロイの弾性率の温度特性を示す図。 第２の実施の形態に係る電子制御装置のカバーおよびコネクタを示す斜視図。 変形例１および変形例２に係る電子制御装置におけるレーザ接合方法について説明する断面図。 変形例３に係る電子制御装置におけるレーザ接合方法について説明する断面図。 変形例４および変形例５に係る電子制御装置におけるレーザ接合方法について説明する断面図。

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は本発明の第１の実施の形態に係るレーザ接合構造を有する電子制御装置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７参照）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、レーザ接合の観点から、０．５〜２．０ｍｍ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。

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。

レーザ接合構造を有する電子制御装置１００の製造方法について説明する。
図４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５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５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５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、再結晶化温度Ｔｃａ近傍の曲線を示している。また、図５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を示している。

図５に示すように、結晶性樹脂の溶融開始温度Ｔｉや融点Ｔｍ、再結晶化温度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、再結晶化温度とは、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。

−射出成形工程−
図４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、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。

−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。そのため、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６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６では、破線でレーザ光１０の軌跡を模式的に示している。図７は、押圧治具１９０により金属ベース４を樹脂成形体１に押圧した状態を模式的に示す断面図である。

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。押圧面が平坦な押圧治具１９０を準備する。

−第１加圧工程−
第１加圧工程Ｓ１５２では、図６（ａ）および図７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。

−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６（ａ）および図７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にレーザ光１０を照射し、図６（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。

−第２加圧工程−
第２加圧工程Ｓ１５６では、図６（ｂ）および図７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。

−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６（ｂ）および図７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６（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。

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。

−接合強度の評価−
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、樹脂成形体１と金属ベース４との接合強度を高くすることが重要である。ところで、特許文献１には、ＰＢＴ樹脂に、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリルスチレン共重合体、ポリフェニレンオキシド、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート樹脂の中から選ばれる少なくとも１種を混合物として用いることが、成形性、靭性、成形体低反り性などの必要特性から実用上好適であるということが記載されている（特許文献１の段落［０１０４］参照）。

しかしながら、特許文献１には、樹脂成形体と金属体との隙間に起因した接合強度の低下を防止するための構成については何ら記載されておらず、アロイ材として用いる樹脂が、樹脂成形体と金属体とのレーザ接合強度に寄与することについての記載もない。本発明者らは、樹脂成形体と金属体との隙間に起因した接合強度の低下を防止するのに有用な樹脂の性質に着目し、アロイ材として用いる樹脂が、金属体とのレーザ接合強度に大きな影響を及ぼすことを見出した。さらに、本発明者らは、鋭意研究の結果、上述した選定条件を満たすように結晶性樹脂および非結晶性樹脂を選定し、アロイ化することで、金属体とのレーザ接合強度を向上できることを見出した。

以下、上述した電子制御装置１００を構成する樹脂成形体１と金属ベース４とのレーザ接合強度の評価を行うために、アロイ化された樹脂組成物からなる樹脂片ＴＰｐと、金属片ＴＰｍとをレーザ接合したレーザ接合体を作製し、接合強度試験を行った。比較のため、アロイ化されていない樹脂組成物からなる樹脂片ＴＰｐと、金属片ＴＰｍとをレーザ接合したレーザ接合体を作製し、同様の接合強度試験を行った。

図８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８に示すように、樹脂片ＴＰｐおよび金属片ＴＰｍは、それぞれ矩形平板状の試験片である。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０．３ＭＰａの圧力を加える。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。なお、樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとの最大隙間量は、２０μｍ程度である。

レーザ装置には、半導体レーザ装置を用いた。レーザ照射条件は、出力３５０Ｗ、レーザ走査速度３ｍｍ／ｓ、走査長１０ｍｍである。金属片ＴＰｍに照射されるレーザ光のスポットサイズはφ０．６ｍｍである。樹脂片ＴＰｐには、事前に大気圧プラズマ処理を施したものと、大気圧プラズマ処理を施していないものの２種類を用いた。

金属片ＴＰｍは、アルミニウム合金板であるＪＩＳ Ａ５０５２により形成した。金属片ＴＰｍにおける樹脂片ＴＰｐとの接合面の表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａは、０．３μｍのものと、２．０μｍのものの２種類を用いた。

樹脂片ＴＰｐは、以下に示す、比較用樹脂片、および、第１〜第４樹脂片を用いた。
［比較用樹脂片］
樹脂片ＴＰｐが、ＰＢＴ樹脂により成形されている。ＰＢＴ樹脂には、ガラスファイバーが約３０重量％添加されている。
［第１樹脂片］
樹脂片ＴＰｐが、ＰＢＴ樹脂を母材として、ポリスチレン（以下、ＰＳと記す）樹脂をアロイ材としたポリマーアロイにより成形されている。ポリマーアロイに含有されるＰＢＴ樹脂とＰＳ樹脂の配合比率は、ＰＢＴ樹脂が７０％程度、ＰＳ樹脂が３０％程度とされている。ポリマーアロイには、ガラスファイバーが約３０重量％添加されている。

［第２樹脂片］
樹脂片ＴＰｐが、ＰＢＴ樹脂を母材として、アクリロニトリルスチレン（以下、ＡＳと記す）樹脂をアロイ材としたポリマーアロイにより成形されている。ポリマーアロイに含有されるＰＢＴ樹脂とＡＳ樹脂の配合比率は、ＰＢＴ樹脂が８０％程度、ＡＳ樹脂が２０％程度とされている。ポリマーアロイには、ガラスファイバーが約３０重量％添加されている。

［第３樹脂片］
樹脂片ＴＰｐが、ＰＢＴ樹脂を母材として、ポリカーボネート（以下、ＰＣと記す）樹脂をアロイ材としたポリマーアロイにより成形されている。ポリマーアロイに含有されるＰＢＴ樹脂とＰＣ樹脂の配合比率は、ＰＢＴ樹脂が８０％程度、ＰＣ樹脂が２０％程度とされている。ポリマーアロイには、ガラスファイバーが約４０重量％添加されている。

［第４樹脂片］
樹脂片ＴＰｐが、ＰＢＴ樹脂を母材として、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す）樹脂をアロイ材としたポリマーアロイにより成形されている。ポリマーアロイに含有されるＰＢＴ樹脂とＰＥＴ樹脂の配合比率は、ＰＢＴ樹脂が７０％程度、ＰＥＴ樹脂が３０％程度とされている。ポリマーアロイには、ガラスファイバーが約３０重量％添加されている。

第１〜第３樹脂片ではアロイ材に非結晶性樹脂を採用し、第４樹脂片ではアロイ材に結晶性樹脂を採用している。なお、比較用樹脂片および第１〜第４樹脂片のそれぞれには、酸化防止剤などを含む各種添加剤がそれぞれ数％以内の量で含まれている。

［実験結果］
図９は、強度評価結果を示す図である。図９に示す強度評価結果は、レーザ接合前にプラズマ処理を施した比較用樹脂片と、接合面の平均粗さをＲａ０．３μｍとした金属片ＴＰｍとからなるレーザ接合体における接合強度を１（すなわち基準値）としたときの値（すなわち相対値）により、各レーザ接合体の接合強度を表している。なお、比較用樹脂片、第１、第２および第４樹脂片におけるガラスファイバーの添加量が約３０重量％であるのに対し、第３樹脂片におけるガラスファイバーの添加量は約４０重量％であるが、このガラスファイバーの添加量の差がレーザ接合強度に与える影響はわずかである。

−プラズマ処理を施していない樹脂片ＴＰｐと、金属片ＴＰｍとからなるレーザ接合体の強度評価−
図９に示すように、比較用樹脂片、第１〜第４樹脂片のそれぞれと、接合面の平均粗さＲａが０．３μｍの金属片ＴＰｍとをレーザ接合したレーザ接合体は、いずれも室温に戻ると界面で剥離してしまう、もしくは、レーザ光１０を照射しても接合しないことが判明した。

金属片ＴＰｍの接合面の平均粗さＲａが２．０μｍの場合は、第１〜第４樹脂片を用いたレーザ接合体は、いずれも比較用樹脂片を用いたレーザ接合体に比べて接合強度が向上した。特に、第３樹脂片を用いたレーザ接合体、ならびに、第４樹脂片を用いたレーザ接合体の接合強度の向上効果が顕著であり、凝集破壊の割合が多くなっていた。

−プラズマ処理を施している樹脂片ＴＰｐと、金属片ＴＰｍとからなるレーザ接合体の強度評価−
金属片ＴＰｍの接合面の平均粗さＲａが０．３μｍの場合は、第１〜第４樹脂片を用いたレーザ接合体は、いずれも比較用樹脂片を用いたレーザ接合体に比べて接合強度が向上した。特に、第３樹脂片を用いたレーザ接合体の接合強度の向上効果が顕著であり、凝集破壊の割合がその他の場合に比べて多くなっていた。

金属片ＴＰｍの接合面の平均粗さＲａが２．０μｍの場合は、第１〜第４樹脂片を用いたレーザ接合体は、いずれも比較用樹脂片を用いたレーザ接合体に比べて接合強度が向上した。特に、第３樹脂片を用いたレーザ接合体の接合強度の向上効果が顕著であり、凝集破壊の割合が多くなっていた。

以上のとおり、アロイ化していないＰＢＴ樹脂からなる樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとのレーザ接合体に比べて、アロイ化したＰＢＴ樹脂、すなわちポリマーアロイからなる樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとのレーザ接合体における接合強度の方が大きいことが定量的に明らかになった。

図１０は、ポリマーアロイの弾性率の温度特性を示す図である。図１０において、横軸は温度を示し、縦軸は弾性率を示している。破線は、アロイ化されていないＰＢＴ樹脂の弾性率の温度特性（図中、ノンアロイと記す特性）を示している。実線は、母材であるＰＢＴ樹脂にアロイ材としてＰＣ樹脂を含有し、アロイ化したポリマーアロイの弾性率の温度特性（図中、ＰＣアロイと記す特性）を示している。一点鎖線は、母材であるＰＢＴ樹脂にアロイ材としてＰＳ樹脂を含有し、アロイ化したポリマーアロイの弾性率の温度特性（図中、ＰＳアロイと記す特性）を示している。

図１０に示すように、弾性率は、温度の上昇に伴って低下する。低温度領域では、ＰＢＴ樹脂（ノンアロイ）の弾性率よりもポリマーアロイ（ＰＣアロイおよびＰＳアロイ）の弾性率の方が高いのに対し、高温度領域では、ＰＢＴ樹脂（ノンアロイ）の弾性率よりもポリマーアロイ（ＰＣアロイおよびＰＳアロイ）の弾性率の方が低い。

レーザ接合工程におけるレーザ光の照射時に樹脂片ＴＰｐの温度が上昇すると、温度上昇に伴う弾性率の低下、すなわち軟化が起こる。図１０に示すように、ポリマーアロイの樹脂片ＴＰｐは、ノンアロイの樹脂片ＴＰｐに比べて、高温度領域において弾性率が低いため、レーザ接合の際、樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとの隙間量は、ポリマーアロイの樹脂片ＴＰｐの方が低減される。このように、ポリマーアロイの樹脂片ＴＰｐでは、ノンアロイの樹脂片ＴＰｐに比べて、レーザ接合の際における金属片Ｔｐｍとの隙間量が十分に小さくなるため、接合強度が向上する。

また、図９に示される実験結果より、プラズマ処理による非結晶性樹脂の改質効果により、プラズマ処理を施したポリマーアロイからなる樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍのレーザ接合体の接合強度の向上効果が極めて大きいことがわかった。

さらに、金属片ＴＰｍにおける樹脂片ＴＰｐとの接合面の表面粗さが大きいほど、接合強度が向上することがわかった。表面粗さが大きいと、表面粗さが小さい場合に比べて樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとの接触面積が増加することが、接合強度の向上に寄与していると考えられる。

金属片ＴＰｍ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片ＴＰｐで接合強度の向上効果が大きかった（第３樹脂片および第４樹脂片）。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。

上述の接合強度の評価では、金属片ＴＰｍにＪＩＳ Ａ５０５２を用いた評価について説明したが、金属片ＴＰｍにＪＩＳ ＡＤＣ１２（アルミダイキャスト）や亜鉛メッキ鋼板を用いた場合でも、レーザ照射条件や金属片ＴＰｍの厚みは異なるが、図９と同様に、ＰＢＴ樹脂をアロイ化することで、接合強度が向上することが確認できた。

−電子制御装置での接合強度の評価−
接合強度の評価は、上述の樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとを接合したレーザ接合体だけでなく、電子制御装置１００でも実施した。本実施の形態に係る電子制御装置１００において、樹脂成形体１を構成するポリマーアロイは、ＰＢＴ樹脂を母材として、ＰＣ樹脂を２０％程度含有してアロイ化し、ガラスファイバーを約４０重量％添加したものを採用した。

これに対して、比較例に係る電子制御装置では、樹脂成形体１を構成するＰＢＴ樹脂（ノンアロイ）にガラスファイバーを約３０重量％添加したものを採用した。

本実施の形態に係る電子制御装置１００および比較例に係る電子制御装置のそれぞれの金属ベース４は、同じ材料、構成であり、ＪＩＳ ＡＤＣ１２（アルミダイキャスト）を採用した。

本実施の形態に係る電子制御装置１００および比較例に係る電子制御装置のそれぞれにおいて、レーザ光の照射前に、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、大気圧プラズマ処理を施した。レーザ接合条件は本実施の形態と比較例とで同等として、両者において、樹脂成形体１と金属ベース４とをレーザ接合した。

本実施の形態に係る電子制御装置１００および比較例に係る電子制御装置のそれぞれで樹脂成形体１と金属ベース４とを接合させることができた。

−破壊試験−
比較例に係る電子制御装置の樹脂成形体１と金属ベース４とを引きはがすように外部から力を加えたところ、樹脂成形体１と金属ベース４との界面で破壊され、樹脂成形体１自体での破壊は確認されなかった。これに対して、本実施の形態に係る電子制御装置１００の樹脂成形体１と金属ベース４とを引きはがすように外部から力を加えたところ、樹脂成形体１自体が破壊され、樹脂成形体１と金属ベース４との界面での破壊は確認されなかった。なお、破壊試験において、本実施の形態の電子制御装置を破壊させるために必要な力は、比較例の電子制御装置を破壊させるために必要な力よりも大きかった。つまり、本実施の形態では、レーザ接合強度が比較例に比べて向上していることが確認できた。なお、その時の最大隙間量は４０μｍほどであったため、アロイ系を用いると、接合強度の向上効果が非常に大きいと言える。

−水没気密試験−
比較例に係る電子制御装置を水没させ、樹脂成形体１に孔を形成して、その孔から収容空間内に０．３ＭＰａ程度の圧力をかけたところ、レーザ接合部１１ａからの気泡漏れが確認できた。これに対して、本実施の形態に係る電子制御装置１００を水没させ、樹脂成形体１に孔を形成して、その孔から収容空間内に０．３ＭＰａ程度の圧力をかけたところ、レーザ接合部１１ａからの気泡漏れは確認できなかった。つまり、本実施の形態では、レーザ接合部１１ａによる収容空間内の気密性が比較例に比べて向上していることが確認できた。

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）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熱可塑性の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。

（２）アロイ化されていない結晶性樹脂に比べて、非結晶性樹脂をアロイ材としてアロイ化された結晶性樹脂、すなわちポリマーアロイは、高温度領域で弾性率が低いので、上記（１）の作用効果を奏するだけでなく、射出成形時の収縮の異方性を低減できるので、樹脂成形体１の寸法精度の向上にも大きく寄与する。

（３）ポリマーアロイの結晶化速度が結晶性樹脂の結晶化速度よりも低くなるように、結晶性樹脂と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、溶融状態の樹脂が再び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（たとえば、第３樹脂片と金属片とのレーザ接合体）によれば、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。
同様に、ポリマーアロイの結晶化速度が母材となる結晶性樹脂の結晶化速度よりも低くなるように、母材となる結晶性樹脂と、アロイ材となる結晶性樹脂（たとえば、ＰＥＴ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、溶融状態の樹脂が再び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（たとえば、第４樹脂片と金属片とのレーザ接合体）によれば、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。

（４）ポリマーアロイの再結晶化温度Ｔｃａが、ポリマーアロイの母材となる結晶性樹脂の再結晶化温度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、溶融状態の樹脂が再び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。

（５）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。

（６）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。

（７）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。

（８）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。

−第２の実施の形態−
図１１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１１は、第２の実施の形態に係る電子制御装置のカバー２０１ａおよびコネクタ２０１ｂを示す斜視図である。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、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た。これに対し、第２の実施の形態では、回路基板５を覆うカバー２０１ａと、端子ピン（不図示）を保持するコネクタ１ｂとが別体とされている点が第１の実施の形態と異なる。つまり、カバー２０１ａおよびコネクタ２０１ｂが、それぞれ第１の実施の形態で説明したポリマーアロイからなる樹脂成形体として構成されている。

コネクタ２０１ｂは、カバー２０１ａの切欠き部２１１に挿入され、溶着されている。溶着方法は、レーザ溶着、超音波溶着、熱板溶着等の各種溶着方法を採用できる。なお、溶着に代えて、接着剤やスナップフィットを用いて、コネクタ２０１ｂとカバー２０１ａとを互いに結合してもよい。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１）〜（８）の作用効果と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
（９）カバー２０１ａとコネクタ２０１ｂとが別体（別部品）であるため、カバー２０１ａとコネクタ２０１ｂ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２０１ｂについては、カバー２０１ａ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、カバーとコネクタ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２０１ａに比べてコネクタ２０１ｂの難燃性を高める場合、カバー２０１ａ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２０１ｂ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２０１ａとコネクタ２０１ｂとを接合した場合であって、カバー２０１ａおよびコネクタ２０１ｂ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２０１ｂ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。

（１０）カバー２０１ａとコネクタ２０１ｂの材料を別にすることができるので、コネクタ２０１ｂとカバー２０１ａの色を別にすることができる。たとえば、コネクタ２０１ｂに黒色の樹脂を用いて、カバー２０１ａにナチュラル色の樹脂を用いることができる。ナチュラル色の樹脂、すなわち色をつけるための添加剤が添加されていないナチュラル材を用いることで、外観検査を容易に行うことができる。なお、カバー２０１ａの厚みが１．０〜１．５ｍｍ程度であれば比較的透過率が高いため、接合状態を容易に確認できる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と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、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１２に示すように、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２９０を配置し、加圧してもよい。

（変形例２）
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６参照）。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２９０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３）
図１３（ａ）に示すように、金属ベース４の大きさを、樹脂成形体１のカバー１ａの大きさよりも一回り小さくしてもよい。この場合、レーザ光１０がレーザ照射面１１に照射され、金属ベース４を介して樹脂成形体１が熱せられることで、急激な弾性率の低下が起こるため（図１０参照）、樹脂成形体１の融点Ｔｍに達する前に樹脂成形体１と金属ベース４との隙間量を低減させ、両者を十分に密着させることができる。さらに、樹脂成形体１の融点Ｔｍ以上になると、図１３（ｂ）に示すように、樹脂成形体１に金属ベース４の外周部が埋め込まれる。なお、埋め込み深さは、金属ベース４の厚みの１／２以上とすることが好ましい。これにより、リークパスが長くなり、防水性、防塵性、防錆性をさらに向上できる。

金属ベース４の外周部（接続部４ａ）を樹脂成形体１に埋め込む場合、埋め込み量を測定することで、レーザ接合が適切になされたか、すなわち剥離が起きていないかの判断を行うこともできる。

これに対して、たとえばＰＢＴ樹脂（ノンアロイ）の場合は、弾性率の急激な低下が起こらないため（図１０参照）、金属ベース４の外周部を全周に亘って埋め込むことが困難となり、密着性が低下する。このため、ＰＢＴ樹脂（ノンアロイ）に表面改質処理を施している場合、密着しない部分における表面改質したＰＢＴ樹脂（ノンアロイ）の熱分解によって、表面改質の効果が大幅に低下してしまう。したがって、隙間に対するロバスト性向上と埋め込みによる接合性・信頼性向上の観点で、ＰＢＴ樹脂にガラス転移温度の低い非結晶性樹脂をアロイ材として加えておくことは非常に有効である。

（変形例４）
図１４（ａ）に示すように、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凸部２１を設け、凸部２１の頂面を樹脂成形体１に押し付けるようにしてもよい。これにより、押圧治具２９０に必要な加圧力を低減させることができ、図１４（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。また、加圧工程の際に発生する樹脂バリが外方に飛び出すことを防止できる。

（変形例５）
図１４に示すように、金属ベース４の冷却フィン７とレーザ照射面１１の間に溝部２２を設けておいてもよい。このような構造にしておくと、レーザ照射時に発生した熱の接合部以外への逃げが悪化するため、低エネルギーでレーザ接合が可能となる。ただし、剛性の悪化によって、金属ベース４が反る可能性があるため、溝部２２の深さは剛性を考慮して設計する必要がある。

（変形例６）
加圧工程（Ｓ１５２，Ｓ１５６）において、押圧治具１９０，２９０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。また、ポリマーアロイの再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。さらに、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７）
押圧治具１９０，２９０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８）
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９）
上述した実施の形態では、金属ベース４は、上述したアルミダイキャストやＪＩＳＡ５０５２、亜鉛メッキ鋼板の他、ステンレススチール等の種々の金属により形成することもできる。

（変形例１０）
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１１）
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１２）
上述した実施の形態では、ポリマーアロイに含有される非結晶性樹脂の含有率が２０〜３０％程度の樹脂片ＴＰｐを用いたレーザ接合体に対する強度評価について説明したが、本発明はこれに限定されない。なお、ポリマーアロイに含有される非結晶性樹脂の含有率が５％未満であると、接合強度の向上効果が小さいため、ポリマーアロイに含有される非結晶性樹脂の含有率は５％以上とすることが好ましい。

また、ポリマーアロイに含有される非結晶性樹脂の含有率が４０％を超えると、非結晶性樹脂の特性が強く表れ、耐熱性が悪化する場合があるので、ポリマーアロイに含有される非結晶性樹脂の含有率は４０％以下とすることが好ましい。なお、ポリマーアロイに含有される非結晶性樹脂の含有率が４０％以下であれば、１５０℃の長期高温試験などでも信頼性の大幅な低下が起こらず、十分な耐熱性を確保できる。

（変形例１３）
上述した実施の形態では、ポリマーアロイにガラスファイバーが約３０〜４０重量％程度添加された樹脂片ＴＰｐを用いたレーザ接合体に対する強度評価について説明したが、本発明はこれに限定されない。なお、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５０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５０重量％以下とすることが好ましい。

（変形例１４）
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１５）
上述した実施の形態では、金属片ＴＰｍにおける樹脂片ＴＰｐとの接合面の表面粗さＲａが０．３μｍのものと、２．０μｍのものを用いたレーザ接合体に対する強度評価について説明したが、本発明はこれに限定されない。なお、金属片ＴＰｍの接合面における表面粗さ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、金属片ＴＰｍの接合面における表面粗さ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、樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとを接合させることができる。

また、金属片ＴＰｍの接合面における表面粗さＲａが７．０μｍを超えると、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、金属片ＴＰｍの接合面における表面粗さ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。

（変形例１６）
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）を添加してもよい。

（変形例１７）
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１８）
第２の実施の形態では、カバー２０１ａとコネクタ２０１ｂ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２０１ａとコネクタ２０１ｂとは結合しなくてもよい。この場合、カバー２０１ａおよびコネクタ２０１ｂ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２０１ａおよびコネクタ２０１ｂ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１９）
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をレーザ接合する種々の部品、装置に本発明を適用することができる。

（変形例２０）
アロイ化する樹脂は、少なくともレーザ接合部１１ａに対応する部分だけであればよい。たとえば、第１の実施の形態において、カバー１ａの外周部だけをアロイ化した樹脂からなる成形体で構成し、カバー１ａの中央部はアロイ化していない樹脂からなる成形体で構成し、両者を溶着で結合することもできる。

（変形例２１）
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２２）
上述した実施の形態では、樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとの最大隙間量は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、樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとの隙間量が大きくなるほど接合強度が低下するので、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、樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍとを接合できない。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、樹脂片ＴＰｐ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、樹脂片ＴＰｐと金属片ＴＰｍ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。

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２０１４年第２０９３５２号（２０１４年１０月１０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、２１ 凸部、２２ 溝部、１００ 電子制御装置、１９０ 押圧治具、２０１ａ カバー、２０１ｂ コネクタ、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、２１１ 切欠き部、２９０ 押圧治具

Claims (14)

1. 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熱可塑性のポリマーアロイからなる樹脂成形体と、金属からなる金属体とがレーザ接合され、
   前記非結晶性樹脂のガラス転移温度は、前記結晶性樹脂の溶融開始温度よりも低いレーザ接合構造。
2. 結晶性樹脂に他の樹脂を含有してアロイ化された熱可塑性のポリマーアロイからなる樹脂成形体と、金属からなる金属体とがレーザ接合され、
   前記ポリマーアロイの結晶化速度が前記結晶性樹脂の結晶化速度よりも低い、または、前記ポリマーアロイの再結晶化温度が前記結晶性樹脂の再結晶化温度よりも低いレーザ接合構造。
3. 請求項１に記載のレーザ接合構造において、
   前記ポリマーアロイの結晶化速度が前記結晶性樹脂の結晶化速度よりも低い、または、前記ポリマーアロイの再結晶化温度が前記結晶性樹脂の再結晶化温度よりも低いレーザ接合構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ接合構造において、
   少なくとも前記樹脂成形体における前記金属体との接合面には、酸素官能基を増大させる処理が施されているレーザ接合構造。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ接合構造において、
   前記ポリマーアロイには、前記結晶性樹脂の共重合体が含有されているレーザ接合構造。
6. 請求項１に記載のレーザ接合構造において、
   前記ポリマーアロイに含有される前記非結晶性樹脂の含有率は、５〜４０％であるレーザ接合構造。
7. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ接合構造において、
   前記ポリマーアロイには、無機フィラーが添加されているレーザ接合構造。
8. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ接合構造において、
   前記金属体における前記樹脂成形体との接合面の表面粗さがＲａ０．１μｍ〜５．０μｍとされているレーザ接合構造。
9. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ接合構造において、
   少なくとも前記金属体の一部が前記樹脂成形体に埋め込まれているレーザ接合構造。
10. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ接合構造を有する電子制御装置であって、
    前記電子制御装置は、前記金属体と前記樹脂成形体とにより画成される収容空間に収容された電子回路部を備え、
    前記樹脂成形体と前記金属体とがレーザ接合されることにより、前記収容空間が封止されている電子制御装置。
11. 請求項１０に記載の電子制御装置において、
    前記樹脂成形体は、前記電子回路部を覆うカバーと前記電子回路部に電気的に接続される端子を保持するコネクタとが一体成形された一体成形体である電子制御装置。
12. 請求項１０に記載の電子制御装置において、
    前記電子回路部を覆うカバーと、前記カバーとは別体とされ、前記電子回路部に電気的に接続される端子を保持するコネクタとを備え、
    前記カバーおよび前記コネクタは、それぞれ前記樹脂成形体であり、互いに結合されている電子制御装置。
13. 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熱可塑性のポリマーアロイからなる樹脂成形体と、金属からなる金属体とを準備し、
    前記非結晶性樹脂のガラス転移温度は、前記結晶性樹脂の溶融開始温度よりも低く、
    少なくとも前記樹脂成形体における前記金属体にレーザ接合される部分に、酸素官能基を増大させる処理を施し、
    前記樹脂成形体を前記非結晶性樹脂のガラス転位温度以上の温度まで加熱し、
    前記樹脂成形体および前記金属体を互いに押圧接触させた状態で、前記樹脂成形体と前記金属体とをレーザ接合するレーザ接合構造の製造方法。
14. 請求項１３に記載のレーザ接合構造の製造方法において、
    前記樹脂成形体と前記金属体とは、前記ポリマーアロイの再結晶化温度以上であって前記ポリマーアロイの溶融開始温度以下の温度に前記樹脂成形体を加熱した状態でレーザ接合されるレーザ接合構造の製造方法。

Images