JP4811336B2 - Manufacturing method of resin welded product - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光透過性樹脂と光非透過性(光吸収性)樹脂とを接合した状態で光透過性樹脂側からレーザ光を照射することにより、それら樹脂を溶融させてその溶着を図る樹脂溶着品の製造方法に関する。 The present invention relates to a resin for melting and welding these resins by irradiating a laser beam from the light transmitting resin side in a state where the light transmitting resin and the light non-transmitting (light absorbing) resin are bonded. The present invention relates to a method for manufacturing a welded product.
こうしたレーザ光の照射による溶着、すなわちレーザ溶着では周知のように、接合した光透過性樹脂と光吸収性樹脂とに対し光透過性樹脂側からレーザ光を照射することにより、まずは光吸収性樹脂側が発熱、溶融し、次いでその溶融熱が光透過性樹脂側に熱伝導により伝わることで、この光透過性樹脂側も溶融する。そして、双方の樹脂がこうして溶融する結果、それら双方の樹脂の溶着に至る。またこの場合、それら双方の樹脂間に隙間等があると、光吸収性樹脂から光透過性樹脂への熱伝導性が極度に悪化して光透過性樹脂側の熱溶融を妨げ、ひいてはそれら双方の樹脂が十分に溶け合わないことに起因して同樹脂間の気密性や溶着強度が極度に低下するようになることもよく知られている。このため、溶着前にそれら双方の樹脂間の隙間の大きさを計測し、該計測した隙間の大きさが規格値を超えている場合には該当する樹脂部材を排除する等の対策が有効であるが、通常、それら樹脂間の隙間は微小であることから、その大きさを定量的に計測すること自体が事実上困難なものとなっている。とはいえ、これら溶着の対象となる樹脂成形品に対して厳しい公差を要求することは、生産コストの増大を招くなど、現実的ではない。 As is well known in such welding by laser light irradiation, that is, laser welding, by first irradiating laser light from the light-transmitting resin side to the light-transmitting resin and the light-absorbing resin, the light-absorbing resin The side heats and melts, and then the heat of fusion is transmitted to the light-transmitting resin side by heat conduction, so that the light-transmitting resin side is also melted. And as a result of both resin being melt | dissolved in this way, it leads to welding of those both resin. In this case, if there is a gap between the two resins, the thermal conductivity from the light-absorbing resin to the light-transmitting resin is extremely deteriorated to prevent heat melting on the light-transmitting resin side. It is also well known that the airtightness and welding strength between the resins are extremely reduced due to the fact that these resins are not sufficiently melted together. For this reason, measures such as measuring the size of the gap between the two resins before welding and eliminating the corresponding resin member when the measured size of the gap exceeds the standard value are effective. However, since the gap between the resins is usually very small, it is practically difficult to measure the size quantitatively. However, demanding strict tolerances for the resin molded products to be welded is not practical because it increases production costs.
そこで従来は、例えば特許文献1に見られるように、上記態様でのレーザ溶着を仮溶着と本溶着との2工程に分けて行うとともに、それら仮溶着と本溶着との間に気密性試験を行う方法なども提案されている。すなわちこの方法では、まずは仮溶着として、例えば本溶着よりも少ないレーザエネルギー投与量をもって双方の樹脂部材の溶着を行う。そしてその後、気密性試験(リーク検査)を実施し、仮溶着による樹脂部材間の隙間が許容範囲を超えている場合にはこれを不良品として排除し、同隙間が許容範囲にある場合にのみ、溶着のための本来のレーザエネルギー投与量にて本溶着を実行する。樹脂溶着品に対するこのような製造方法の採用により、上記双方の樹脂部材間の隙間に起因して溶着強度不良となる製品の発生を未然に防止することができるようになる。
このように、レーザ溶着を仮溶着と本溶着との2工程に分けて行うとともに、それら仮溶着と本溶着との間に気密性試験を行うことで、双方の樹脂部材間の隙間に起因する溶着強度不良等は確かに生じにくくはなる。ただし、レーザ溶着にかかる双方の樹脂の溶かし込みを必要最小限に抑えて気密性と加工後(溶着後)の寸法精度との両立を図ろうとすると、上記従来の製造方法では、次のような不都合も無視できないものとなっている。 In this way, laser welding is performed in two steps of temporary welding and main welding, and an airtightness test is performed between the temporary welding and main welding, resulting in a gap between the two resin members. Certainly poor weld strength is less likely to occur. However, when trying to achieve both the hermeticity and the dimensional accuracy after processing (after welding) by minimizing the penetration of both resins involved in laser welding, the above-mentioned conventional manufacturing method is as follows. Inconvenience cannot be ignored.
まず、仮溶着とはいえ、レーザ光の照射を通じて樹脂部材間の溶着を行う以上、それら樹脂部材間に微小な隙間があったとしても、同隙間は塞がるか、もしくは上記許容範囲内に収まってしまう可能性が高い。そして、このような状態で上記気密性試験(リーク検査)を実施すれば、その試験(検査)にも自ずと長い時間が必要となり、その必要とされる時間によっては溶着部が完全に冷え切ってしまう可能性もある。このように2工程に分けてのレーザ溶着がそもそも、
(イ)一度に大きなレーザエネルギーを投与してしまうと光吸収性樹脂側の過大な発熱によってボイドの発生を招くなど、溶着品質の低下が懸念される。また、当該樹脂の過剰な溶融に起因して必要寸法が維持できなくなる等の懸念もある。
(ロ)そこで、2工程にわたるレーザ照射を通じて徐々にその発熱量を上げていくことにより、溶融寸法の滑らかな変化を期待する。
といった意図のもとになされることに鑑みれば、仮溶着後に、その溶着部が冷え切ってしまうような状況は望ましくない。なお、一旦冷えてしまった溶着部を再溶融させることも可能ではある。しかしその場合には、より長い溶融時間が必要になるとともに、再溶融部の品質劣化や寸法精度の悪化等が新たに懸念されるようになる。
First, although it is temporary welding, even if there is a minute gap between the resin members as long as the resin members are welded through laser light irradiation, the gap is closed or within the allowable range. There is a high possibility that it will end. If the above airtightness test (leak test) is performed in such a state, the test (inspection) naturally requires a long time. Depending on the required time, the welded part may be completely cooled. There is also a possibility of end. In this way, laser welding is divided into two steps,
(A) If a large amount of laser energy is administered at once, there is a concern that the quality of welding may be deteriorated, such as generation of voids due to excessive heat generation on the light absorbing resin side. There is also a concern that required dimensions cannot be maintained due to excessive melting of the resin.
(B) Therefore, a smooth change in the melt size is expected by gradually increasing the heat generation amount through laser irradiation over two steps.
In view of the fact that it is made under such an intention, a situation in which the welded portion cools down after temporary welding is not desirable. It is also possible to remelt the welded portion once cooled. However, in that case, a longer melting time is required, and there is a new concern about deterioration of quality of the remelted portion and deterioration of dimensional accuracy.
また、発明者らによる検証、評価によれば、上記樹脂部材間に傷などに起因する隙間があった場合、たとえそれら樹脂部材間の十分な溶着強度を確保することができたとしても、樹脂溶着品としてのリーク規格となると、これが必ずしも満たされるとは限らないことも確認されている。この発明者らによる検証、評価内容を図9を参照して説明する。 Further, according to the verification and evaluation by the inventors, if there is a gap due to scratches or the like between the resin members, even if sufficient welding strength between the resin members can be secured, the resin It has also been confirmed that this is not always satisfied when it comes to leak standards as a welded product. The contents of verification and evaluation by the inventors will be described with reference to FIG.
まずは図9(a)に示すように、ある深さとある幅とからなる溝状の傷101を有する光吸収性樹脂部材100に光透過性樹脂部材200を接合した状態でレーザ光Lを照射し、走査したところ、光吸収性樹脂部材100の熱膨張によって、上記傷101は見かけ上埋まり、図9(b)に示されるようないわば疑似溶着部110を有して溶着が完了した。なお図9(b)において、符号120は、上述した溶融メカニズムに基づく正常な溶着部を示している。そして、この図9(b)に示される状態で上記気密性試験(リーク検査)を実施したところ、上記樹脂溶着品としてのリーク規格は満たされる結果となった。また、上記疑似溶着部110を有しているとはいえ、当該部分は上記溝状の局所的な傷101のみに対応する部分であり、それら樹脂部材100及び200の溶着強度自体は十分な強度に維持されている。ところがその後、冷熱サイクルによる環境試験を実施したところ、上記疑似溶着部110に亀裂の発生が確認され、そのときの気密性試験(リーク検査)では、結局のところ上記リーク規格を満たすことができなかった。
First, as shown in FIG. 9A, a laser beam L is irradiated in a state where a light-transmitting
このことからも明らかなように、上記溶着強度と、気密性あるいは加工後(溶着後)の寸法精度とは、樹脂溶着品にとって全く別の評価要素であり、上記従来の製造方法によるように溶着強度のみをもってその善し悪しを評価することは、製造対象とする樹脂溶着品によっては妥当性に欠けるおそれがある。しかも、同従来の製造方法の場合、一旦仮溶着してしまうと上記気密性試験(リーク検査)ではこうした傷の存在が確認不能となる可能性が高く、たとえその後の本溶着によって溶着強度が確保されたとしても、上記冷熱サイクルにより、傷が存在した部分にリーク経路となる亀裂が生じないとも限らない。 As is clear from this, the welding strength and the airtightness or dimensional accuracy after processing (after welding) are completely different evaluation factors for the resin welded product, and welding is performed as in the conventional manufacturing method. It is possible that the evaluation of good or bad based only on strength is not appropriate depending on the resin welded product to be manufactured. In addition, in the case of the conventional manufacturing method, once temporarily welded, there is a high possibility that the presence of such a flaw cannot be confirmed in the above-described airtightness test (leak test). Even if it is done, the above-described cooling and heating cycle does not necessarily cause a crack that becomes a leak path to occur in the portion where the scratch exists.
この発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、レーザ溶着される樹脂部材間の隙間の大きさに関する簡易かつ適正な評価を通じてリーク経路が生じるようなレーザ溶着の実行を未然に防ぐことのできる樹脂溶着品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can prevent the execution of laser welding in which a leak path is generated through simple and appropriate evaluation regarding the size of the gap between resin members to be laser-welded. It aims at providing the manufacturing method of a resin welded article.
またこの発明は、レーザ溶着される樹脂溶着品としての溶着強度よりはむしろ、気密性と加工後(溶着後)の寸法精度との両立を維持しつつ、その歩留まりの向上を図ることのできる樹脂溶着品の製造方法を提供することを目的とする。 Further, the present invention is a resin capable of improving the yield while maintaining both airtightness and dimensional accuracy after processing (after welding), rather than welding strength as a resin welded product to be laser welded. It aims at providing the manufacturing method of a welding article.
こうした目的を達成すべく、請求項1に記載の発明では、光透過性樹脂と光吸収性樹脂とを接合した状態で光透過性樹脂側からレーザ光を照射することによりそれら樹脂を溶融させてその溶着を図る樹脂溶着品の製造方法として、前記レーザ光の照射による溶着に先立ち、前記光透過性樹脂からなる第1の樹脂部材と前記光吸収性樹脂からなる第2の樹脂部材との間の隙間の大きさをそれら第1及び第2の樹脂部材を所定の圧力にて圧接した状態でのリーク検査によるリーク度合いをもって計測し、該計測の結果、リーク度合いが規格範囲にあることを条件に、それら第1及び第2の樹脂部材に対する前記レーザ光の照射による溶着を実行することとする。 In order to achieve such an object, in the invention described in claim 1, the resin is melted by irradiating laser light from the light transmitting resin side in a state where the light transmitting resin and the light absorbing resin are joined. As a method of manufacturing a resin welded product that is intended to be welded, prior to welding by irradiation with the laser beam, between the first resin member made of the light transmitting resin and the second resin member made of the light absorbing resin. The size of the gap is measured with a leak degree by a leak inspection in a state where the first and second resin members are pressed against each other at a predetermined pressure, and the result of the measurement is that the leak degree is within a standard range. In addition, the first and second resin members are welded by irradiation with the laser beam.
樹脂溶着品の製造方法としてのこうした方法の採用により、これまで困難とされていたレーザ溶着前における光透過性樹脂からなる第1の樹脂部材と光吸収性樹脂からなる第2の樹脂部材との間の隙間の大きさの計測が、同レーザ溶着前のリーク検査を通じて極めて容易かつ定量的になされるようになる。しかも、このリーク検査がそれら第1及び第2の樹脂部材を所定の圧力にて圧接した状態で行われることから、その得られるリーク度合いも、前述した傷等が存在しない限りほぼ一定の値をとるようになる。換言すれば、傷等の隙間が存在した場合、その大きさがこの得られるリーク度合いに直接反映されるようになる。これにより、レーザ溶着される樹脂部材間の隙間の大きさに関して、簡易でありながらも適正な評価が可能となる。そして、この評価をもとに、すなわち上記リーク度合いが規格範囲にあることを条件に、それら第1及び第2の樹脂部材に対するレーザ溶着を実行することで、リーク経路が生じるようなレーザ溶着の実行も未然に防ぐことができるようになる。 By adopting such a method as a method for manufacturing a resin welded product, a first resin member made of a light-transmitting resin and a second resin member made of a light-absorbing resin before laser welding, which has been considered difficult until now, are used. Measurement of the size of the gap between them becomes extremely easy and quantitative through leak inspection before laser welding. In addition, since the leak inspection is performed with the first and second resin members being pressed against each other at a predetermined pressure, the obtained leak level is almost constant as long as the above-described scratches are not present. It comes to take. In other words, if there is a gap such as a scratch, its size is directly reflected in the obtained degree of leak. Thereby, although it is simple, appropriate evaluation is attained regarding the magnitude | size of the clearance gap between the resin members welded by laser. Based on this evaluation, that is, on the condition that the leak level is within the standard range, laser welding of the first and second resin members is performed so that a leak path is generated. Execution can also be prevented.
また、請求項2に記載の発明では、光透過性樹脂と光吸収性樹脂とを接合した状態で光透過性樹脂側からレーザ光を照射することによりそれら樹脂を溶融させてその溶着を図る樹脂溶着品の製造方法において、前記レーザ光の照射による溶着に先立ち、前記光透過性樹脂からなる第1の樹脂部材と前記光吸収性樹脂からなる第2の樹脂部材との間の隙間の大きさをそれら第1及び第2の樹脂部材を所定の圧力にて圧接した状態でのリーク検査によるリーク度合いをもって計測し、該計測の結果、リーク度合いが規格範囲にあることを条件に、それら第1及び第2の樹脂部材の溶着に必要とされる最小限の溶融が得られる態様にて前記レーザ光の照射による溶着を実行することとする。 Further, in the invention according to claim 2, the resin which melts the resin by irradiating the laser beam from the light transmitting resin side in a state where the light transmitting resin and the light absorbing resin are joined and aims to weld the resin. In the method for manufacturing a welded product, the size of the gap between the first resin member made of the light-transmitting resin and the second resin member made of the light-absorbing resin prior to welding by the laser light irradiation. The first and second resin members are measured with a leak degree in a state in which the first and second resin members are pressed against each other at a predetermined pressure. As a result of the measurement, the first and second resin members are measured under the condition that the leak degree is within a standard range. In addition, the welding by the irradiation of the laser beam is performed in such a manner that the minimum melting required for the welding of the second resin member is obtained.
樹脂溶着品の製造方法としてのこうした方法によっても、レーザ溶着される樹脂部材間の隙間の大きさに関して、簡易かつ適正な評価が可能になるとともに、この評価をもとに、すなわち上記リーク度合いが規格範囲にあることを条件にそれら第1及び第2の樹脂部材に対するレーザ溶着を実行することで、リーク経路が生じるようなレーザ溶着の実行も未然に防ぐことができるようになる。しかもここでは、第1及び第2の樹脂部材の溶着に必要とされる最小限の溶融が得られる態様にてレーザ溶着を実行するようにしていることで、同樹脂溶着品としての気密性と加工後(溶着後)の寸法精度との両立を維持しつつ、その歩留まりの向上を図ることができるにもなる。 Such a method as a method for manufacturing a resin-welded product also enables a simple and appropriate evaluation regarding the size of the gap between resin members to be laser-welded, and based on this evaluation, that is, the degree of leakage is By performing laser welding on the first and second resin members on condition that they are within the standard range, it is possible to prevent laser welding from occurring so that a leakage path is generated. In addition, here, laser welding is performed in such a manner that the minimum melting required for welding of the first and second resin members is obtained, so that the airtightness as the resin welded product can be improved. The yield can be improved while maintaining compatibility with the dimensional accuracy after processing (after welding).
なお、これら請求項1あるいは請求項2に記載の発明において、上記リーク度合いについての規格範囲を、前記レーザ光の照射による溶着部分の耐久性を満たし得る範囲、すなわち前述した冷熱サイクルに起因する亀裂の発生をも防ぎ得る範囲として経験的に求められている範囲に設定することとすれば、こうした亀裂の発生要因を秘めている第1及び第2の樹脂部材の組合せについても、上記リーク検査を通じてこれを的確にリジェクトすることができるようにもなる。 In the invention according to claim 1 or claim 2, the standard range for the degree of leakage is a range that can satisfy the durability of the welded portion by irradiation with the laser beam, that is, a crack caused by the above-described cooling cycle. If it is set to a range that is empirically required as a range that can prevent the occurrence of cracks, the combination of the first and second resin members that have such a crack generation factor is also passed through the leak inspection. It will be possible to accurately reject this.
また、これら樹脂溶着品の製造方法において、請求項3に記載の発明によるように、前記リーク度合いについての規格範囲を前記レーザ光の照射による正常な溶着が可能である限界の範囲に設定するとともに、同規格範囲をその設定した範囲内で複数段階にランク付けし、前記リーク検査に基づくリーク度合いに対応して得られるランクを前記レーザ光の照射による溶着条件にフィードバックするようにしてもよい。これにより、例えば最高のランクに設定される規格範囲において上記計測されるリーク度合いが同規格範囲を超えるようなことがあったとしても、上記ランクのいずれかに含まれるリーク度合いの範囲であれば、その溶着条件へのフィードバックを通じて正常な溶着が維持可能となり、歩留まりのさらなる向上が図られるようになる。 Further, in the method for manufacturing a resin welded product, as set forth in the invention according to claim 3, the standard range for the degree of leakage is set to a limit range in which normal welding by the laser light irradiation is possible. The standard range may be ranked in a plurality of stages within the set range, and the rank obtained corresponding to the degree of leak based on the leak inspection may be fed back to the welding condition by the laser light irradiation. As a result, for example, even if the measured leak level exceeds the standard range in the standard range set to the highest rank, the leak level is included in any of the ranks. The normal welding can be maintained through feedback to the welding conditions, and the yield can be further improved.
なお、こうして得られるランクの前記レーザ光の照射による溶着条件へのフィードバックとしては、例えば請求項4に記載の発明によるように、レーザ光のレーザ出力へのフィードバック、あるいは請求項5に記載の発明によるように、レーザ光の照射に際して第1及び第2の樹脂部材を圧接する圧力へのフィードバックなどが有効である。 In addition, as feedback to the welding conditions by irradiation of the laser beam of the rank obtained in this way, feedback to the laser output of the laser beam, or invention of claim 5, for example, according to the invention of claim 4. As described above, feedback to the pressure at which the first and second resin members are pressed against each other at the time of laser light irradiation is effective.
ちなみに、レーザ出力へのフィードバックでは、上記ランクが低いほど、すなわち上記規格範囲の中でリーク検査に基づくリーク度合いが大きいほどこのレーザ出力が高められることとなり、他方、第1及び第2の樹脂部材を圧接する圧力へのフィードバックでは、同ランクが低いほどこの圧力が高められることとなる。このうち、特に前者のレーザ出力へのフィードバックは、上記第1及び第2の樹脂部材の溶融態様が直接に変更可能となることから、その効果も大きい。 By the way, in the feedback to the laser output, the lower the rank, that is, the higher the degree of leak based on the leak inspection within the standard range, the higher the laser output. On the other hand, the first and second resin members In the feedback to the pressure that presses the pressure, the lower the rank, the higher the pressure. Among these, the feedback to the laser output of the former is particularly effective because the melting mode of the first and second resin members can be directly changed.
一方、こうした樹脂溶着品の製造方法は、例えば請求項6に記載の発明によるように、磁気検出素子を有するセンサチップと、該センサチップの前記磁気検出素子に磁界を付与する磁石とを備え、前記センサチップの近傍にて磁性体の運動に協働して生じる前記磁石から付与される磁界の変化を前記磁気検出素子を通じて感知して前記磁性体の運動態様を検出する磁気センサへの適用が可能であり、また有効である。 On the other hand, such a method for producing a resin-welded product includes, for example, a sensor chip having a magnetic detection element and a magnet for applying a magnetic field to the magnetic detection element of the sensor chip, as in the invention according to claim 6, Application to a magnetic sensor for detecting a movement mode of the magnetic body by sensing a change in the magnetic field applied from the magnet in cooperation with the movement of the magnetic body in the vicinity of the sensor chip through the magnetic detection element. It is possible and effective.
すなわちこうした磁気センサが、
a.前記センサチップはその給電端子及び出力端子が当該磁気センサのセンサ本体を貫通する金属ターミナルに電気的に接続されるべく、該金属ターミナルを鋳込むかたちで樹脂成形されたセンサ本体の先端から導出されたチップ搭載部に配設される、
b.前記磁石は筒状に形成されて前記センサチップ共々前記センサ本体のチップ搭載部を覆う態様で挿入される、
c.前記センサ本体はチップ搭載部が導出される面の外周に連なる継ぎ手部を有し、同じく樹脂成形された有底筒状のキャップ部がこのセンサ本体のチップ搭載部が導出される面を塞ぐ態様で同キャップ部の開口端が前記継ぎ手部に接合されることにより、前記センサチップ共々前記チップ搭載部および前記磁石が外部雰囲気から保護される、
といった構造を有するとき、前記キャップ部を前記センサ本体の継ぎ手部に圧接した状態でキャップ部の内部に送り込んだ気体のリーク度合いの計測として前記リーク検査を行うとともに、前記キャップ部を前記第1の樹脂部材とし、前記センサ本体の継ぎ手部を前記第2の樹脂部材として、前記レーザ光の照射による溶着を行う、といった態様でその製造が行われることとなる。
That is, such a magnetic sensor
a. The sensor chip is led out from the front end of the sensor body which is resin-molded by casting the metal terminal so that the power supply terminal and the output terminal are electrically connected to the metal terminal penetrating the sensor body of the magnetic sensor. Arranged on the chip mounting part,
b. The magnet is formed in a cylindrical shape and is inserted in a manner covering the sensor chip chip mounting portion together with the sensor chip.
c. The sensor body has a joint portion connected to the outer periphery of the surface from which the chip mounting portion is led out, and the bottomed cylindrical cap portion that is also molded with resin closes the surface from which the chip mounting portion of the sensor body is led out Then, the opening end of the cap part is joined to the joint part, so that both the sensor chip and the chip mounting part and the magnet are protected from the external atmosphere.
When the cap portion is in pressure contact with the joint portion of the sensor body, the leak inspection is performed as a measurement of the degree of leakage of the gas fed into the cap portion, and the cap portion is moved to the first portion. The resin member is used, and the joint portion of the sensor body is used as the second resin member, and the manufacturing is performed in such a manner that welding is performed by irradiation with the laser beam.
こうした磁気センサは、これが例えば内燃機関のクランク軸の回転速度を検出する回転検出装置として用いられるような場合、特に上記キャップ部を通じての気密性と加工後(溶着後)の寸法精度との両立が強く望まれることから、その製造に上述した製造方法が採用されることの意義は大きい。 When such a magnetic sensor is used, for example, as a rotation detection device that detects the rotation speed of a crankshaft of an internal combustion engine, both airtightness through the cap portion and dimensional accuracy after processing (after welding) can be achieved. Since it is strongly desired, the significance of adopting the manufacturing method described above for its manufacture is significant.
なおこうした磁気センサにあって、上記樹脂成形されたセンサ本体では通常、その射出成形等による成形に際し、同センサ本体を構成する樹脂と上記金属ターミナルとの界面に隙間が生じることから、この隙間を利用して上述のリーク検査も可能となるが、この隙間自体、こうしたリーク検査用のリークパスとしては決して大きくないため、同検査に要する時間も無視できない。 In such a magnetic sensor, the resin-molded sensor body usually has a gap at the interface between the resin constituting the sensor body and the metal terminal when molding by injection molding or the like. Although the above-described leak inspection can be performed by utilizing this, the gap itself is not large as a leak path for such a leak inspection, and therefore the time required for the inspection cannot be ignored.
この点、請求項7に記載の発明によるように、前記樹脂成形されるセンサ本体には前記金属ターミナルに沿うかたちで同センサ本体の前記チップ搭載部が導出される面に貫通するリーク検査用の通孔を予め設けておくこととすれば、より短時間でのリーク検査が可能となり、ひいてはその製造にかかる時間をはじめとする製造コストの削減なども期待できるようになる。 In this regard, as in the invention according to claim 7, the sensor body to be molded with resin is used for leak inspection that penetrates the surface on which the chip mounting portion of the sensor body is led out along the metal terminal. If the through holes are provided in advance, it is possible to perform a leak inspection in a shorter time, and as a result, it is possible to expect a reduction in manufacturing cost including the time required for the manufacturing.
以下、この発明にかかる樹脂溶着品の製造方法を回転検出装置として例えば内燃機関のクランク軸などの回転速度検出に用いられる磁気センサの製造方法に具体化した一実施の形態について、図1〜図8を参照して説明する。 FIG. 1 to FIG. 1 show an embodiment in which the method for manufacturing a resin welded product according to the present invention is embodied in a method for manufacturing a magnetic sensor used for detecting the rotational speed of a crankshaft of an internal combustion engine, for example, as a rotation detection device. Explanation will be made with reference to FIG.
図1は、この実施の形態において製造の対象とする磁気センサの断面構造を、また図2は、同磁気センサの分解斜視構造をそれぞれ示したものであり、はじめにこれら図1及び図2を参照して、この製造対象とする磁気センサの構造について説明する。 FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a magnetic sensor to be manufactured in this embodiment, and FIG. 2 shows an exploded perspective structure of the magnetic sensor. Reference is first made to FIGS. 1 and 2. The structure of the magnetic sensor to be manufactured will be described.
図1及び図2に示されるように、この磁気センサは、大きくは、前述した光吸収性樹脂によって一体に成形されたセンサ本体10と、その先端部を保護すべく同センサ本体10にレーザ溶着される同じく前述した光透過性樹脂によって成形されたキャップ部20とを基本的に備える構成となっている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, this magnetic sensor is roughly composed of a sensor
このうち、上記センサ本体10には、その先端に板状に突出されたチップ搭載部11が設けられており、このチップ搭載部11に、ベアチップからなるセンサチップSCが搭載されている。このセンサチップSCは、例えば磁気抵抗素子(MRE)からなる磁気検出素子(磁電変換素子)をはじめ、その変換された電気信号を処理する処理回路等が一体に集積化されたチップである。そして、このセンサチップSCでは、センサ本体10の上記チップ搭載部11と上記キャップ部20との間に介装される磁石30から常に磁界を受けており、キャップ部20の先端部近傍での磁性体の運動(回転)との協働により生じる該磁界の変化を上記磁気検出素子を通じて検知して、同磁性体の運動態様に応じた電気信号を出力する。
Among these, the
また、同センサ本体10において、上記チップ搭載部11が導出される面であるチップ搭載部導出面12には、その外周に連なるかたちで継ぎ手部13が設けられており、この継ぎ手部13に対して上記キャップ部20がレーザ溶着されることとなる。
Further, in the
その他、このセンサ本体10には、上記継ぎ手部13の後方に、オーリングOrが設けられる部分を介してボルト締結用フランジ14が設けられているとともに、該ボルト締結用フランジ14の後方に連結される態様でコネクタ部15が設けられている。ちなみに、ボルト締結用フランジ14には、そのボルト挿通用の孔の内周面に金属リングMrが一体に鋳込まれており、またコネクタ部15の内部には、当該磁気センサの給電端子及び出力端子となる金属ターミナルT1,T2,T3が導出されている。これら各金属ターミナルT1,T2,T3も、センサ本体10の例えば射出成形等による樹脂成形時に、同センサ本体10に対して一体に鋳込まれる。そして、これら各金属ターミナルT1,T2,T3は、同センサ本体10の先端側で上記チップ搭載部11に至り、チップ搭載部11に搭載されている上記センサチップSCの給電端子及び出力端子にそれぞれボンディングワイヤBwによって電気的に接続される。なおこの実施の形態にあって、同センサ本体10には、上記継ぎ手部13とキャップ部20との間のリーク検査に際してその便宜を図るべく、上記コネクタ部15の内面から上記チップ搭載部導出面12にかけて、上記金属ターミナル(T2)に沿うようにリーク検査用の通孔16を設けるようにしている。この通孔16も、例えば射出成形等によるセンサ本体10の樹脂成形時に、その金型形状を通じて一括形成される。
In addition, the
一方、上記キャップ部20は、センサ本体10のチップ搭載部11を覆う態様にて上記磁石30がその中空部31を通じて挿入された後、同センサ本体10の上記継ぎ手部13に対しレーザ溶着されることによって、上記センサチップSCをはじめ、その電気的な接続部分を外部環境から保護する部分である。そして、レーザ溶着のために、このキャップ部20には、テーパ状に形成されている上記継ぎ手部13の形状に合致する形状にて、その開口端にフランジ21が設けられている。
On the other hand, the
図3は、こうした磁気センサの製造方法についてその製造工程をフローチャートとして示したものであり、次に、同図3を参照して、上記構造を有する磁気センサの製造方法について詳述する。 FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing process of the magnetic sensor manufacturing method. Next, the manufacturing method of the magnetic sensor having the above structure will be described in detail with reference to FIG.
図3に示されるように、こうした磁気センサの製造に際してはまず、センサ本体10やキャップ部20等、上記磁気センサを構成する各部品を適宜の金型を用いた射出成形等によって成形する(工程A)。なお、この樹脂成形に際し、上記センサ本体10としては光吸収性樹脂が用いられ、また上記キャップ部20としては光透過性樹脂が用いられることは上述の通りである。
As shown in FIG. 3, when manufacturing such a magnetic sensor, first, the parts constituting the magnetic sensor, such as the sensor
こうして各部品の成形が済むと、次に、これら成形された各部品の形状、寸法が規格の範囲内にあるか否かを検査する形状検査を、例えばロット毎の抜き取り検査にて実施する(工程B)。そして、この工程Bの形状検査を通じて上記成形された各部品の形状、寸法が規格の範囲内にない旨の検査結果が得られた場合には(工程C:NO)、それら形状や寸法の誤差にかかる情報を上記工程Aの部品成形条件にフィードバック、具体的には金型検査や樹脂射出圧の調整等を実施することで、それら部品の成形精度が維持されるようにしている。 After the molding of each part in this way, the shape inspection for inspecting whether or not the shape and dimension of each of the molded parts are within the standard range is performed by, for example, sampling inspection for each lot ( Step B). Then, when an inspection result indicating that the shape and size of each of the molded parts are not within the standard range is obtained through the shape inspection in step B (step C: NO), an error in the shape and size. This information is fed back to the part molding conditions in step A, specifically, mold inspection, resin injection pressure adjustment, and the like are performed, so that the molding accuracy of these parts is maintained.
一方、上記工程Bの形状検査において、各部品の形状や寸法が規格の範囲内(公差内)にある旨の検査結果が得られた場合には(工程C:YES)、続く工程Dを通じて、それら部品の組み付けが行われることとなる。すなわち、この工程Dでは、先の図2に示した態様にて、
(i)上記センサチップSCをセンサ本体10のチップ搭載部11に実装して上記各金属ターミナルT1,T2,T3との配線を行う。
(ii)これらセンサチップSCの実装や配線の済んだチップ搭載部11を覆うように上記磁石30を挿入する。
(iii)さらに、上記チップ搭載部11共々、この挿入した磁石30を覆うように、センサ本体10に対し上記キャップ部20を被せる。
といった作業が行われる。
On the other hand, in the shape inspection in the process B, when an inspection result indicating that the shape and dimensions of each part are within the standard range (within tolerance) is obtained (process C: YES), through the subsequent process D, These parts will be assembled. That is, in this process D, in the aspect shown in FIG.
(I) The sensor chip SC is mounted on the
(Ii) The
(Iii) Further, the
Such work is performed.
そしてその後は、工程Eとして、上記被せたキャップ部20をセンサ本体10に押し付ける方向に所定の圧力にて圧接した状態で、すなわちセンサ本体10の上記継ぎ手部13に対してキャップ部20の上記フランジ21を密着させた状態で、工程Fのリーク検査を実施する。図4に、これら工程E及び工程Fにかかるキャップ部20を圧接した状態でのリーク検査態様を示す。
Thereafter, in step E, the
すなわち、同図4に示されるように、上記工程Eではまず、回転可能に支持されている回転支持台40に対してその装着穴41にセンサ本体10の上記コネクタ部15を装着、固定した状態で、クランプ50により上記キャップ部20を所定の圧力F1にて加圧し、センサ本体10の継ぎ手部13にキャップ部20のフランジ21を圧接する。そして、同状態を維持しつつ、上記工程Fとして、回転支持台40に接続したリークテスター60を通じてコネクタ部15から上記通孔16を介してキャップ部20内に気体(ここでの例ではエア)を供給し、この供給した気体のリーク度合いをもってセンサ本体10の上記継ぎ手部13とキャップ部20の上記フランジ21との間の隙間の大きさを計測する。なお、このリークテスター60としては、例えば流量計法や圧力計法、あるいは差圧計法等に基づき被検査物(ここでは上記継ぎ手部13と上記フランジ21との間)のリーク度合いを計測する周知のテスターが用いられる。また、樹脂の射出成形等においては通常、センサ本体10をそのまま樹脂成形した状態でも、上記鋳込まれる金属ターミナル(T1,T2,T3)とその周囲の樹脂との界面には微小な隙間が存在する。このため、この隙間を介して上記コネクタ部15からキャップ部20内に気体を供給することも可能ではあるが、その場合には自ずと上記リーク検査にも長い時間を要することとなる。そこで、同実施の形態では上述のように、センサ本体10に対して上記通孔16を設けることによって、該リーク検査に要する時間の短縮化を図るようにしている。
That is, as shown in FIG. 4, in the step E, first, the
また、この実施の形態において、上記リーク検査に際しては、図3に工程G及び工程Hとして示すように、上記計測されるリーク度合いに対して「第1の規格値LK1」及び「第2の規格値LK2」といった、ここでは2つの規格値を用いてランク付けを行う。すなわちこれら2つの規格値は、
第1の規格値LK1 < 第2の規格値LK2(正常溶着の可能な限界値)
といった関係に設定されており、具体的には、上記計測されるリーク度合いに対して次のような態様でランク付けが行われる。
(a)リーク度合いが上記「第1の規格値LK1」未満のもの(第1の規格範囲にあるもの)。すなわち「良品」と判断できるもの(工程G:YES)。
(b)リーク度合いが上記「第1の規格値LK1」以上で且つ上記「第2の規格値LK2」未満のもの(第2の規格範囲にあるもの)。すなわち、加工条件によっては「良品」となり得るもの(工程G:NO、工程H:YES)。
(c)リーク度合いが上記「第2の規格値LK2」以上のもの(規格範囲外のもの)。すなわち、「不良品」として廃棄せざるを得ないもの(工程H:NO)。
Further, in this embodiment, when performing the leak inspection, as shown as step G and step H in FIG. 3, “first standard value LK1” and “second standard” with respect to the measured leak degree. Here, ranking is performed using two standard values such as “value LK2”. That is, these two standard values are
1st standard value LK1 <2nd standard value LK2 (limit value in which normal welding is possible)
Specifically, the ranking is performed in the following manner with respect to the measured leakage degree.
(A) The degree of leak is less than the above “first standard value LK1” (in the first standard range). That is, it can be determined as “good” (process G: YES).
(B) The degree of leak is not less than the “first standard value LK1” and less than the “second standard value LK2” (in the second standard range). That is, depending on the processing conditions, it can be a “non-defective product” (process G: NO, process H: YES).
(C) The leakage degree is not less than the “second standard value LK2” (outside the standard range). That is, a product that must be discarded as a “defective product” (process H: NO).
そして、この実施の形態においては、こうしてランク付けを行った後、それら各ランク(a)〜(c)に応じて、それぞれ次のような処理が行われる。
まず、上記ランク(a)と判断されたものについては、工程Jにおいて、上記「第1の規格値LK1」に対応して予め設定された基準のレーザ出力LPWでのレーザ溶着が実施される。また、上記ランク(b)と判断されたものについては、工程Iにおいて、一旦、上記「第2の規格値LK2」に対応するレーザ出力「LPW+α」までレーザ出力の増大が図られたうえで、同レーザ出力LPW(←LPW+α)に基づく工程Jでのレーザ溶着が実施される。そして、上記ランク(c)と判断されたものについては、その後の製造が打ち切られて廃棄される。図5に、上記ランク(a)あるいはランク(b)と判断されたものに対し、上記工程Jとして実施されるレーザ溶着について、その具体的な実施態様を示す。
In this embodiment, after ranking is performed in this manner, the following processing is performed according to each of the ranks (a) to (c).
First, in step J, laser welding with a reference laser output LPW set in advance corresponding to the “first standard value LK1” is performed for those determined to be the rank (a). In addition, for what is determined to be the rank (b), in step I, the laser output is temporarily increased to the laser output “LPW + α” corresponding to the “second standard value LK2”. Laser welding is performed in step J based on the laser output LPW (← LPW + α). And about what was determined to be the said rank (c), subsequent manufacture is discontinued and discarded. FIG. 5 shows a specific embodiment of the laser welding performed as the step J with respect to the rank (a) or the rank (b) determined.
すなわち図5に示されるように、この実施の形態においては、上述のリーク検査に引き続きレーザ溶着が実施されることを想定しており、上記ランク付けを通じてランク(a)もしくはランク(b)と判断された場合には、まずは上記リークテスター60(図4)が回転支持台40から取り外される。そして、クランプ50による上述した所定の圧力F1でのキャップ部20に対する加圧が維持された状態でレーザ光Lの出力設定が行われ、該設定されたレーザ出力LPWに基づく同図5に示される態様でのレーザ光Lの照射と並行して、上記回転支持台40に対する矢印F2として示す態様での回転駆動が実行される。これにより、光吸収性樹脂からなるセンサ本体10の継ぎ手部13に対する光透過性樹脂からなるキャップ部20のフランジ21の圧接面において、順次、先に述べたメカニズムに基づく樹脂同士の溶融が開始され、いずれ、それら圧接されている継ぎ手部13とフランジ21との間の溶着が完了する。
That is, as shown in FIG. 5, in this embodiment, it is assumed that laser welding is performed following the above-described leak inspection, and it is determined that rank (a) or rank (b) is obtained through the ranking. In that case, the leak tester 60 (FIG. 4) is first removed from the
こうしてレーザ溶着が完了した後は、図3に示す工程フローの工程Kとして、当該磁気センサの冷却後、上記クランプ50が解除されるとともに、磁気センサが回転支持台40から取り外され、その外観が検査される。すなわちこの外観検査では、レーザ溶着異常として「焼けこげなどがないこと」、「異常な表面溶融がないこと」等々が目視検査され、該検査の結果、溶着異常がなければ(工程L:YES)、「良品」として保管され、溶着異常が認められれば(工程L:NO)、「不良品」として廃棄される。なお、この工程Kでの外観検査は、上記製造された磁気センサの全数を対象として実施される。
After the laser welding is completed in this manner, as step K in the process flow shown in FIG. 3, after cooling the magnetic sensor, the
図6〜図8は、こうした製造方法に関する発明者らの検証結果を例示したものであり、以下、これら図6〜図8に基づいて同製造方法の有用性について検証する。
このうちまず、図6は、上記リーク検査でのリーク度合い(リークレート)についての各サンプルの実測値、並びにそれらリーク度合いに対して上記ランク付けを行う際に用いられる上記「第1の規格値LK1」及び「第2の規格値LK2」の設定例を示したものである。また、図7は、該「第1の規格値LK1」及び「第2の規格値LK2」に基づき上記ランク付けを行ったうえで、次工程にあたるレーザ溶着を実施した後、再びリーク検査を実施したときの測定結果を上記各サンプルの実測値との対応のもとに示したものである。すなわち実際には、図7に示した規格値LKSが満足されるように、上記「第1の規格値LK1」及び「第2の規格値LK2」が設定され、且つ、上記ランク(a)及び(b)での加工条件(レーザ溶着条件)が設定されることとなる。ちなみに、上記磁気センサにおいて、これが先の回転検出装置として用いられ、しかも上記リーク検査用の気体としてエアが用いられる場合のリーク度合いに対する規格値(制限値)LKSは「1.0×10−3[アトム・立方センチメートル毎秒(atm・cm3/s)]」である。そこで、ここでの検証においても、図6に示されるように、上記「第1の規格値LK1」についてはこれを「1.0×10−3[atm・cm3/s]」に設定し、また上記「第2の規格値LK2」についてはこれを「1.0×10−2[atm・cm3/s]」に設定している。また、これら図6及び図7において、各横軸にあたる「隙間の大きさ[平方ミリメートル(mm2)]」は、例えば先の図9において傷101として例示したような溝(リーク方向に貫通する溝)の断面積である。したがって、隙間の大きさが例えば「0.4[mm2]」であったとするとき、試料として例示した、溝幅が「0.5mm」のもの(◇)とはその溝の深さが「0.8mm」であり、また溝幅が「1.0mm」のもの(□)とはその溝の深さが「0.4mm」であり、そして溝幅が「2.0mm」のもの(△)とはその溝の深さが「0.2mm」である。
FIGS. 6 to 8 exemplify the verification results of the inventors regarding such a manufacturing method. Hereinafter, the usefulness of the manufacturing method will be verified based on FIGS. 6 to 8.
First of all, FIG. 6 shows the actual measurement value of each sample regarding the leak level (leak rate) in the leak test, and the “first standard value” used when ranking the leak levels. The setting examples of “LK1” and “second standard value LK2” are shown. In addition, FIG. 7 shows the above-mentioned ranking based on the “first standard value LK1” and “second standard value LK2”, and after performing laser welding corresponding to the next process, the leak inspection is performed again. The measurement results are shown on the basis of the correspondence with the actual measurement values of the respective samples. That is, actually, the “first standard value LK1” and the “second standard value LK2” are set so that the standard value LKS shown in FIG. 7 is satisfied, and the rank (a) and The processing conditions (laser welding conditions) in (b) will be set. Incidentally, in the magnetic sensor, the standard value (limit value) LKS with respect to the degree of leakage when this is used as the previous rotation detection device and air is used as the gas for leak inspection is “1.0 × 10 −3. [Atom · cubic centimeter per second (atm · cm 3 / s)] ”. Therefore, also in the verification here, as shown in FIG. 6, the “first standard value LK1” is set to “1.0 × 10 −3 [atm · cm 3 / s]”. The “second standard value LK2” is set to “1.0 × 10 −2 [atm · cm 3 / s]”. 6 and FIG. 7, the “gap size [square millimeter (mm 2 )]” corresponding to each horizontal axis is, for example, a groove (such as the
一方、図8は、上述のリーク度合いに対するランク付けの結果、上記ランク(a)あるいは(b)と判断されたものに対する加工条件(レーザ溶着条件)、すなわち先の工程J、あるいは工程Iにおいて設定されるレーザ出力(熱量)についてその一例を示したものである。ここでは実際に、上記ランク付けの結果、ランク(a)と判断されたものについては上記レーザ溶着にかかる溶融深さを「110[マイクロメートル(μm)]前後」とし得るレーザ出力(使用したレーザでは約「100[ワット(W)]」)に設定した。また、ランク(b)と判断されたものについては同レーザ溶着にかかる溶融深さを「150〜160[μm]前後」とし得るレーザ出力(使用したレーザでは約「120[ワット(W)]」)に設定した。すなわちここでの例の場合、先の工程Jにおいて設定されるレーザ出力LPWが約「100[W]」であり(以下、第1のレーザ溶着条件という)、また先の工程Iにおいて設定されるレーザ出力LPWが約「120[W](α=20[W])」である(以下、第2のレーザ溶着条件という)。そして、図6に示した各サンプル、すなわちレーザ溶着以前のリーク検査での測定結果を示した各サンプルに対し、そのランク付けに応じてこれらのレーザ溶着条件にてレーザ溶着を実施することによって、図7に例示した結果を得ている。なお、図7に示した結果を得るにあたっては、図6に例示した全てのサンプルに対して、一応の溶着が得られる程度に各種出力でのレーザ溶着を試みている(図8中の上記レーザ溶着条件以外のレーザ出力、並びに溶融深さに対応する指示点参照)。 On the other hand, FIG. 8 shows the processing conditions (laser welding conditions) for those determined to be the rank (a) or (b) as a result of the ranking with respect to the above-described leakage degree, that is, set in the previous step J or step I. An example of the laser output (heat amount) is shown. Here, the laser output (the laser used) that can actually set the melt depth applied to the laser welding to “around 110 [micrometers (μm)]” for those determined to be rank (a) as a result of the ranking. Then, it was set to about “100 [Watt (W)]”). In addition, for those determined to be rank (b), the laser output (about 120 [Watt (W)] for the laser used) where the melt depth required for the laser welding can be set to “around 150 to 160 [μm]”. ). That is, in the case of the example here, the laser output LPW set in the previous process J is about “100 [W]” (hereinafter referred to as the first laser welding condition), and is set in the previous process I. The laser output LPW is about “120 [W] (α = 20 [W])” (hereinafter referred to as second laser welding condition). And, for each sample shown in FIG. 6, that is, each sample showing the measurement result in the leak inspection before laser welding, by performing laser welding under these laser welding conditions according to the ranking, The result illustrated in FIG. 7 is obtained. In order to obtain the results shown in FIG. 7, laser welding at various outputs is attempted to such an extent that all the samples illustrated in FIG. 6 can be temporarily welded (the laser shown in FIG. 8). (Refer to the indication points corresponding to the laser power other than the welding conditions and the melting depth).
ここで、図6及び図7を対比して明らかなように、レーザ溶着を行う前は、上記隙間の大きさとリーク度合い(リークレート)との間には、上記隙間の大きさが大きくなるほどリーク度合いも大きくなる傾向にあり、またレーザ溶着後は、基本的には同傾向が維持されたまま、リーク度合いが全体的に小さくなる傾向となる。また、図6から明らかなように、上記隙間の大きさが「0〜0.4[mm2]」のものについてレーザ溶着を行う前のリーク度合いと上記「第1の規格値LK1」とを比較すると、このうちの上記隙間の大きさが「0〜0.2[mm2]」のものは、レーザ溶着を行う前の段階で既に同規格値LK1を満足していることが分かる。すなわち、このようなサンプルに対しては上記第1のレーザ溶着条件にてレーザ溶着を実施することにより、図7に示されるように、確実にそのリーク規格LKSが満たされるようになる。他方、上記隙間の大きさが「0.2〜0.4[mm2]」のものは、レーザ溶着を行う前の段階では上記「第1の規格値LK1」から外れるものの、このようなサンプルであれ、上記第2のレーザ溶着条件にてレーザ溶着を実施することにより、これも図7に示されるように、そのリーク規格LKSは満たされるようになることが分かる。ちなみに、これら隙間の大きさが「0.2〜0.4[mm2]」のものは、その全てではないにしろ、一応は上記「第2の規格値LK2」を満たすか、もしくはそれに近いリーク度合い(リークレート)をとる。そこで、この「第2の規格値LK2」についてはこれを、安全を見込んだ限界の値、すなわち上述の「1.0×10−2[atm・cm3/s]」といった値に設定することにより、同規格値LK2を満たすものについても、上記第2のレーザ溶着条件を通じてその適正なレーザ溶着が可能となる。なお、上述したランク付けに基づき選択される上記第1のレーザ溶着条件にしろ、あるいは上記第2のレーザ溶着条件にしろ、溶着に必要とされる最小限の溶融(溶融深さ)が得られ、その気密性と溶着後の寸法精度との好適な両立が図られることが発明者らによって確認されている。 Here, as apparent from comparison between FIGS. 6 and 7, before laser welding, the larger the gap size, the more the gap between the gap size and the leak rate (leak rate). The degree tends to increase, and after laser welding, basically, the same tendency is maintained and the degree of leakage tends to decrease as a whole. Further, as apparent from FIG. 6, the degree of leakage before laser welding and the above “first standard value LK1” when the gap is “0 to 0.4 [mm 2 ]”. In comparison, it can be seen that, among these, those having a size of “0 to 0.2 [mm 2 ]” already satisfy the same standard value LK1 at the stage before laser welding. That is, by performing laser welding on such a sample under the first laser welding conditions, the leak standard LKS is reliably satisfied as shown in FIG. On the other hand, a sample having a gap size of “0.2 to 0.4 [mm 2 ]” deviates from the “first standard value LK1” at the stage before laser welding, but such a sample. However, it is understood that by performing laser welding under the second laser welding conditions, the leak standard LKS is also satisfied, as shown in FIG. By the way, if the size of these gaps is “0.2 to 0.4 [mm 2 ]”, if not all of them, the above-mentioned “second standard value LK2” is satisfied or close to it. Take the leak level (leak rate). Therefore, the “second standard value LK2” is set to a limit value that allows for safety, that is, the above-described value of “1.0 × 10−2 [atm · cm 3 / s]”. Thus, even those satisfying the standard value LK2 can be appropriately laser welded through the second laser welding conditions. Note that the minimum melting (melting depth) required for welding can be obtained regardless of the first laser welding conditions selected based on the ranking described above or the second laser welding conditions. It has been confirmed by the inventors that the airtightness and the dimensional accuracy after welding can be suitably achieved.
以上説明したように、この実施の形態かかる樹脂溶着品すなわち磁気センサの製造方法によれば、以下のような効果が得られるようになる。
(1)センサ本体10の継ぎ手部13とキャップ部20のフランジ21との当接面に対するレーザ溶着に先立ち、該当接面の隙間の大きさを、上記継ぎ手部13に上記フランジ21を所定の圧力にて圧接した状態でのリーク検査によるリーク度合いをもって計測するようにした。このため、これまで困難とされていたレーザ溶着前における同隙間の大きさの計測が極めて容易且つ定量的になされるようになる。しかも、このリーク検査がセンサ本体10の継ぎ手部13とキャップ部20のフランジ21とを圧接した状態で行われることから、傷等の隙間が存在した場合、その大きさがこの得られるリーク度合いに直接反映されるようになる。これにより、レーザ溶着される樹脂部材間の隙間の大きさに関して、簡易でありながらも適正な評価が可能となる。すなわち、先のリーク経路が生じるようなレーザ溶着の実施も未然に防がれるようになり、ひいては歩留まりの向上が期待できるようになる。
As described above, according to the method for manufacturing a resin welded product, that is, a magnetic sensor according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Prior to laser welding to the contact surface between the
(2)また、レーザ溶着の実施に際しても、その溶融深さが「110〜160[μm]」といった最小限の溶融をもって溶着が実現されるようなレーザ溶着条件に設定したことで、上記溶着対象とする部分の気密性と溶着後の寸法精度との好適な両立が図られるようになる。 (2) Also, when performing laser welding, the welding depth is set to a laser welding condition such that welding is realized with a minimum melting such as “110 to 160 [μm]”. Thus, it is possible to achieve both the airtightness of the portion and the dimensional accuracy after welding.
(3)上記リーク度合いについての規格値を「第1の規格値LK1」及び「第2の規格値LK2」といった2つの規格値を用いてランク付けし、該ランク付けしたランクを上記レーザ光Lの照射による溶着条件にフィードバックするようにした。すなわち、ランクに応じてレーザ出力を可変とし、上記第1のレーザ溶着条件あるいは第2のレーザ溶着条件のいずれかが選ばれるようにした。これにより、例えば最高のランクに設定される規格範囲において上記計測されるリーク度合いが同規格範囲を超えるようなことがあったとしても、具体的には上記ランク(b)としてランク付けされるものについても、その溶着条件へのフィードバックを通じて正常な溶着が維持可能となり、歩留まりのさらなる向上が図られるようになる。 (3) The standard values for the degree of leakage are ranked using two standard values such as “first standard value LK1” and “second standard value LK2”, and the ranked rank is ranked by the laser beam L. Feedback was made to the welding conditions by irradiation. That is, the laser output is made variable in accordance with the rank, and either the first laser welding condition or the second laser welding condition is selected. Thus, for example, even if the measured leak level may exceed the standard range in the standard range set to the highest rank, specifically, it is ranked as the rank (b). In addition, normal welding can be maintained through feedback to the welding conditions, and the yield can be further improved.
(4)センサ本体10の内部には、金属ターミナル(T2)に沿うかたちでコネクタ部15からチップ搭載部導出面12に貫通するリーク検査用の通孔16を形成しておくようにした。これにより、より短時間でのリーク検査が可能となり、ひいてはその製造にかかる時間をはじめとする製造コストの削減なども期待できるようになる。
(4) A leak inspection through
なお、上記実施の形態は、これを適宜に変更した例えば以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施の形態では、センサ本体10の内部にリーク検査用の通孔16を形成しておくこととしたが、該通孔16についてはその形成を割愛することもできる。すなわちこうした磁気センサにあって、上記樹脂成形されたセンサ本体10では通常、その射出成形等による成形に際し、同センサ本体10を構成する樹脂と上記金属ターミナル(T1,T2,T3)との界面に隙間が生じることから、この隙間を利用して上述のリーク検査を行うことも可能である。ただし、同リーク検査に要する時間等を考慮すれば、上記通孔16を積極的に形成しておくことがより望ましい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably, for example.
In the above embodiment, the leak inspection through-
・上記実施の形態では、計測されるリーク度合いを上記「第1の規格値LK1」及び「第2の規格値LK2」といった2つの規格値を用いてランク付けし、このランク付けしたランクに応じてレーザ出力を変更することとしたが、変更可能なレーザ溶着条件としては他に、上記クランプ50によるキャップ部20への加圧力もある。すなわち、図5に例示したレーザ溶着の実施に際し、このクランプ50によるキャップ部20への加圧力を上記ランクに応じて複数段階に変更するようにしてもよい。ちなみにこの場合、クランプ50による加圧力、すなわちセンサ本体10の継ぎ手部13に対しキャップ部20のフランジ21を圧接する際の圧力に、上記ランク付けされたランクがフィードバックされることとなる。また、こうしたランク付け際し、上記実施の形態では、先の(a)〜(c)の態様にてランクを付けることとしたが、特に上記「第1の規格値LK1」あるいは「第2の規格値LK2」との関係については、それら規格値自体の設定態様にもよるものの、
(a’)リーク度合いが上記「第1の規格値LK1」以下のもの(第1の規格範囲にあるもの)。すなわち「良品」と判断できるもの。
(b’)リーク度合いが上記「第1の規格値LK1」を超えて且つ上記「第2の規格値LK2」以下のもの(第2の規格範囲にあるもの)。すなわち、加工条件によっては「良品」となり得るもの。
(c’)リーク度合いが上記「第2の規格値LK2」を超えるもの(規格範囲外のもの)。すなわち、「不良品」として廃棄せざるを得ないもの。
といった態様で変更するようにしてもよい。
In the above embodiment, the measured leak level is ranked using the two standard values such as the “first standard value LK1” and the “second standard value LK2”, and according to the ranked rank Although the laser output is changed, the laser welding conditions that can be changed include the pressure applied to the
(A ′) The leakage degree is equal to or less than the “first standard value LK1” (in the first standard range). That is, it can be judged as “good”.
(B ′) The degree of leakage exceeds the “first standard value LK1” and is equal to or less than the “second standard value LK2” (in the second standard range). In other words, depending on the processing conditions, it can be “good”.
(C ′) The degree of leakage exceeds the “second standard value LK2” (outside the standard range). In other words, it must be discarded as a “defective product”.
You may make it change in such a mode.
・上記ランク付けに際して、その基準となる規格値の数やランク付けするランク数等も任意である。また、必ずしもこうしたランク付けを行うことなく、単一の規格値に基づいてレーザ溶着の実施の是非を判断するようにしてもよい。 In the above ranking, the number of standard values used as a reference, the number of ranks to be ranked, etc. are arbitrary. Further, it is possible to determine whether or not to perform laser welding based on a single standard value without necessarily performing such ranking.
・上記実施の形態では、リーク検査用の気体としてエアを用いることとしたが、リーク検査としてのより高い精度が要求される場合には、ヘリウムやその他の希ガスも適宜採用することができる。 In the above embodiment, air is used as a gas for leak inspection. However, when higher accuracy is required for leak inspection, helium and other rare gases can be appropriately employed.
・また、リーク検査用の気体としてエアを用いる場合であれ、リーク度合いについての規格範囲(規格値)を、レーザ光Lの照射による溶着部分の耐久性を満たし得る範囲、すなわち前述した冷熱サイクルに起因する亀裂の発生をも防ぎ得る範囲として経験的に求められている範囲に設定することも有効である。すなわちこの場合、こうした亀裂の発生要因を秘めているセンサ本体10とキャップ部20との組合せについても、上記リーク検査を通じてこれを的確にリジェクトすることができるようになる。
In addition, even when air is used as a gas for leak inspection, the standard range (standard value) for the degree of leak is set to a range that can satisfy the durability of the welded portion by irradiation with laser light L, that is, the above-described cooling cycle. It is also effective to set a range that is empirically required as a range that can also prevent the occurrence of cracks due to it. In other words, in this case, the combination of the
・上記実施の形態では、回転支持台40やクランプ50等の治具の共通化を図るべく、リーク検査とレーザ溶着とを連続する工程として実施するようにしたが、これらリーク検査やレーザ溶着は、各別の装置を用いた不連続の工程として実施することもできる。特に、センサ本体10に装着されるオーリングOrのシール性能を併せて検査するような場合には、リーク検査に際しても専用の装置もしくは治具を用いてこれを例えばロット単位毎に一括して行い、その後、正常なレーザ溶着が可能と判断されたものについて、それらを専用のレーザ溶着装置等を通じてレーザ溶着するようにしてもよい。
In the above embodiment, the leak inspection and the laser welding are performed as a continuous process in order to make the jigs such as the
・上記実施の形態では、この発明にかかる製造方法を磁気センサの製造に適用する場合について例示した。ただし他にも、例えば割体のレーザ溶着によって製造される樹脂製のインテークマニホールドなど、光透過性樹脂からなる第1の樹脂部材と光吸収性樹脂からなる第2の樹脂部材とをレーザ溶着によって製造する方法であれば、この発明は同様に適用可能である。 In the above embodiment, the case where the manufacturing method according to the present invention is applied to the manufacture of a magnetic sensor has been illustrated. However, other than that, for example, a first resin member made of a light-transmitting resin and a second resin member made of a light-absorbing resin, such as a resin intake manifold manufactured by laser welding of a split body, are formed by laser welding. The present invention is also applicable to any manufacturing method.
10…センサ本体、11…チップ搭載部、12…チップ搭載部導出面、13…継ぎ手部、14…ボルト締結用フランジ、15…コネクタ部、16…通孔、20…キャップ部、21…フランジ、30…磁石、31…中空部、40…回転支持台、41…装着穴、50…クランプ、60…リークテスター、100…光吸収性樹脂部材、101…傷、110…疑似溶着部、200…光透過性樹脂部材、SC…センサチップ、Bw…ボンディングワイヤ、Or…オーリング、Mr…金属リング、T1,T2,T3…金属ターミナル。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記レーザ光の照射による溶着に先立ち、前記光透過性樹脂からなる第1の樹脂部材と前記光吸収性樹脂からなる第2の樹脂部材との間の隙間の大きさをそれら第1及び第2の樹脂部材を所定の圧力にて圧接した状態でのリーク検査によるリーク度合いをもって計測し、該計測の結果、リーク度合いが規格範囲にあることを条件に、それら第1及び第2の樹脂部材に対する前記レーザ光の照射による溶着を実行する
ことを特徴とする樹脂溶着品の製造方法。 In a method for manufacturing a resin-welded product in which the resin is melted by irradiating laser light from the light-transmitting resin side in a state where the light-transmitting resin and the light-absorbing resin are bonded,
Prior to welding by the irradiation of the laser beam, the size of the gap between the first resin member made of the light-transmitting resin and the second resin member made of the light-absorbing resin is set to the first and second sizes. Of the first resin member and the second resin member on the condition that the leakage degree is within a standard range as a result of the measurement. A method of manufacturing a resin welded product, comprising performing welding by irradiation with the laser beam.
前記レーザ光の照射による溶着に先立ち、前記光透過性樹脂からなる第1の樹脂部材と前記光吸収性樹脂からなる第2の樹脂部材との間の隙間の大きさをそれら第1及び第2の樹脂部材を所定の圧力にて圧接した状態でのリーク検査によるリーク度合いをもって計測し、該計測の結果、リーク度合いが規格範囲にあることを条件に、それら第1及び第2の樹脂部材の溶着に必要とされる最小限の溶融が得られる態様で前記レーザ光の照射による溶着を実行する
ことを特徴とする樹脂溶着品の製造方法。 In a method for manufacturing a resin-welded product in which the resin is melted by irradiating laser light from the light-transmitting resin side in a state where the light-transmitting resin and the light-absorbing resin are bonded,
Prior to welding by the irradiation of the laser beam, the size of the gap between the first resin member made of the light-transmitting resin and the second resin member made of the light-absorbing resin is set to the first and second sizes. Of the first resin member and the second resin member on the condition that the leakage degree is within a standard range as a result of the measurement. A method for producing a resin welded product, comprising performing welding by irradiating the laser beam in such a manner that the minimum melting required for welding is obtained.
請求項1または2に記載の樹脂溶着品の製造方法。 The standard range for the degree of leak is set to a limit range in which normal welding by laser light irradiation is possible, and the standard range is ranked in a plurality of stages within the set range for the leak inspection. The method for manufacturing a resin welded product according to claim 1 or 2, wherein a rank obtained in accordance with a degree of leakage based on the feedback is fed back to a welding condition by irradiation with the laser beam.
請求項3に記載の樹脂溶着品の製造方法。 The method for manufacturing a resin welded product according to claim 3, wherein feedback to the welding condition by irradiation of the laser beam with the obtained rank is performed as feedback to the laser output of the laser beam.
請求項3に記載の樹脂溶着品の製造方法。 4. The resin according to claim 3, wherein feedback to the welding condition by irradiation of the laser beam of the obtained rank is performed as feedback to a pressure that presses the first and second resin members at the time of irradiation of the laser beam. Manufacturing method of welded product.
a.前記センサチップはその給電端子及び出力端子が当該磁気センサのセンサ本体を貫通する金属ターミナルに電気的に接続されるべく、該金属ターミナルを鋳込むかたちで樹脂成形されたセンサ本体の先端から導出されたチップ搭載部に配設される、
b.前記磁石は筒状に形成されて前記センサチップ共々前記センサ本体のチップ搭載部を覆う態様で挿入される、
c.前記センサ本体はチップ搭載部が導出される面の外周に連なる継ぎ手部を有し、同じく樹脂成形された有底筒状のキャップ部がこのセンサ本体のチップ搭載部が導出される面を塞ぐ態様で同キャップ部の開口端が前記継ぎ手部に接合されることにより、前記センサチップ共々前記チップ搭載部および前記磁石が外部雰囲気から保護される、
といった構造を有するとき、前記キャップ部を前記センサ本体の継ぎ手部に圧接した状態でキャップ部の内部に送り込んだ気体のリーク度合いの計測として前記リーク検査を行うとともに、前記キャップ部を前記第1の樹脂部材とし、前記センサ本体の継ぎ手部を前記第2の樹脂部材として、前記レーザ光の照射による溶着を行う
請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂溶着品の製造方法。 A resin welded product to be manufactured includes a sensor chip having a magnetic detection element and a magnet for applying a magnetic field to the magnetic detection element of the sensor chip, and cooperates with the movement of a magnetic body in the vicinity of the sensor chip. A magnetic sensor for detecting a movement mode of the magnetic body by sensing a change in a magnetic field applied from the magnet generated through the magnetic detection element,
a. The sensor chip is led out from the front end of the sensor body which is resin-molded by casting the metal terminal so that the power supply terminal and the output terminal are electrically connected to the metal terminal penetrating the sensor body of the magnetic sensor. Arranged on the chip mounting part,
b. The magnet is formed in a cylindrical shape and is inserted in a manner covering the sensor chip chip mounting portion together with the sensor chip.
c. The sensor body has a joint portion connected to the outer periphery of the surface from which the chip mounting portion is led out, and the bottomed cylindrical cap portion that is also molded with resin closes the surface from which the chip mounting portion of the sensor body is led out Then, the opening end of the cap part is joined to the joint part, so that both the sensor chip and the chip mounting part and the magnet are protected from the external atmosphere.
When the cap portion is in pressure contact with the joint portion of the sensor body, the leak inspection is performed as a measurement of the degree of leakage of the gas fed into the cap portion, and the cap portion is moved to the first portion. The method for manufacturing a resin welded product according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin member is welded by irradiating the laser light using the joint portion of the sensor body as the second resin member.
請求項6に記載の樹脂溶着品の製造方法。 7. The leak inspection through-hole penetrating a surface of the sensor main body from which the chip mounting portion is led out is provided in advance in the sensor main body formed of the resin. 7. Manufacturing method of resin welded product.
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