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JP2004181654A - 樹脂製ケースの超音波溶着方法 - Google Patents

樹脂製ケースの超音波溶着方法 Download PDF

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JP2004181654A JP2002348093A JP2002348093A JP2004181654A JP 2004181654 A JP2004181654 A JP 2004181654A JP 2002348093 A JP2002348093 A JP 2002348093A JP 2002348093 A JP2002348093 A JP 2002348093A JP 2004181654 A JP2004181654 A JP 2004181654A
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Abstract

【課題】超音波溶着時の振動に起因する内部の回路部品の損傷を防止できる樹脂製ケースの超音波溶着方法を提供すること。
【解決手段】超音波溶着機に高周波発振器１を振動源として超音波振動する第１のホーン２と第２のホーン３とを設け、高周波発振器１と第２のホーン３との間に位相を１８０度遅れさせる位相遅延部５を介設する。そして、上下に分割された一対の樹脂製ケース６，７の内部に中央部に水晶振動子９が実装されたプリント基板８を収納し、これら両ケース６，７をプリント基板を介して対向する左右両端部で接合すると共に、これら接合面を１８０度の位相差をもって超音波振動する第１および第２のホーン２，３により溶着するようにした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板を内蔵する一対の樹脂製ケースを溶着して一体化する超音波溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）カードと呼ばれる小型メモリカードの製造工程において、各種回路部品が実装されたプリント基板を上下に分割された一対の樹脂製ケース内に収納し、これら両ケースの周縁部を超音波溶着によって接合・一体化するという手法が採用されている。
【０００３】
従来既知の超音波溶着機は、アンビルと呼ばれる加工台や、高周波発振器を振動源として超音波振動するホーン等を備えており、被加工物を加工台に載置した状態でホーンに適当な加圧力のもとで超音波振動を印加することにより、被加工物の接合面を摩擦などによる発熱で溶着するようになっている（例えば、非特許文献１参照）。ここで、ホーンは高周波発振器を振動源として所定の周波数で超音波振動されるが、通常、大型の被加工物を溶着する場合は、２０ＫＨｚで発振する高周波発振器を備えた超音波溶着機が使用され、小型メモリカードのように小型の被加工物を溶着する場合は、４０ＫＨｚで発振する高周波発振器を備えた超音波溶着機が使用されるようになっている。
【０００４】
【非特許文献１】
佐藤敏一著，「特殊加工」，第１版，株式会社養賢堂，昭和５６年１１月２０日，ｐ．１４１−１４２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来より知られている樹脂製ケースの超音波溶着方法では、上下に分割された一対の樹脂製ケース内にプリント基板を収納し、これら両ケースの周縁部を所定周波数（例えば４０ＫＨｚ）で超音波振動するホーンによって溶着するようになっているため、超音波溶着時に生じるホーンの振動が内部のプリント基板に作用し、この振動によってプリント基板に実装された回路部品がダメージを受けるという問題があった。特に、プリント基板に音叉型の水晶振動子が実装されている場合、かかる水晶振動子の固有振動数の２次，３次高調波がホーンの振動周波数（４０ＫＨｚ）と近いため、超音波溶着時に共振を起こして水晶振動子が破壊してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、超音波溶着時の振動に起因する内部の回路部品の損傷を防止できる樹脂製ケースの超音波溶着方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明による樹脂製ケースの超音波溶着方法では、上下に分割された一対の樹脂製ケース内にプリント基板を収納し、これら両ケースを前記プリント基板を介して対向する両端部で接合すると共に、これら接合面を１８０度の位相差をもって超音波振動する第１および第２のホーンにより溶着するようにした。
【０００８】
このような構成を採用すると、一対の樹脂製ケースの接合面をプリント基板を介して対向する両端部で超音波溶着する時、第１のホーンから第２のホーンに向かって伝播する振動と第２のホーンから第１のホーンに向かって伝播する振動とが両者の中央部分でキャンセルされるため、この中央部分に配置されたプリント基板の回路部品にはほとんど振動が作用せず、当該回路部品の損傷を防止することができる。
【０００９】
上記の構成において、第１および第２のホーンを１８０度の位相差をもって超音波振動する手段として、第１および第２のホーンのいずれか一方と振動源である高周波発振器との間に位相遅延部を介設することが好ましい。
【００１０】
また、上記の構成において、プリント基板に音叉型の水晶振動子が実装されている場合、この水晶振動子を第１および第２のホーンのほぼ中央に位置させた状態で両ケースの接合面を溶着することが好ましく、このような構成を採用すると、超音波溶着時に水晶振動子にはほとんど外部振動が作用しないため、水晶振動子の破壊を確実に防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る樹脂製ケースの超音波溶着方法を示す説明図、図２は超音波溶着時に発生する振動のキャンセル動作を示す説明図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態例に係る超音波溶着機は、４０ＫＨｚの周波数で発振する高周波発振器１と、この高周波発振器１を振動源として超音波振動する第１および第２のホーン２，３と、被加工物が載置される加工台４とを備えており、高周波発振器１と第２のホーン３との間には位相を１８０度遅れさせる位相遅延部５が介設されている。
【００１３】
被加工物はＳＤカードと呼ばれる小型メモリカードであり、この小型メモリカードは、上下に分割された一対の樹脂製ケース６，７と、これら両ケース６，７の内部に収納されたプリント基板８とを備えている。プリント基板８にはチップ抵抗やチップコンデンサあるいはＩＣ等を含む各種回路部品が実装されており、これら回路部品の１つである音叉型の水晶振動子９はプリント基板８のほぼ中央に実装されている。
【００１４】
次に、このように概略構成された小型メモリカードの両ケース６，７を超音波溶着する工程について説明する。
【００１５】
まず、プリント基板８に水晶振動子９を含む各種回路部品を実装した後、このプリント基板８を上下に分割されたケース６，７の内部に収納し、両ケース６，７をそれぞれの外周縁で接合させる。次に、これら両ケース６，７を超音波溶着機の加工台４に載置した後、図１の左端側の接合面の真上に第１のホーン２を押し当てると共に、図１の右端側の接合面の真上に第２のホーン３を押し当てた状態で、第１および第２のホーン２，３に超音波振動を印加する。その結果、第１および第２のホーン２，３の真下に位置する接合面が摩擦などによる発熱で溶着し、両ケース６，７の左右両端部が接合・一体化される。その際、第１および第２のホーン２，３は高周波発振器１を振動源として４０ＫＨｚの周波数で振動するが、高周波発振器１と第２のホーン３との間に位相遅延部５が介設されているため、第１および第２のホーン２，３から１８０度の位相差をもつ振動が発生することになる。
【００１６】
図２はこの時に発生する振動が被加工物である両ケース６，７を伝播する様子を模式的に示すものであり、図２（ａ）中の領域Ｓ１は第１のホーン２に対応する両ケース６，７の接合面で、同じく領域Ｓ２は第２のホーン３に対応する両ケース６，７の接合面である。また、図２（ｂ）中の実線Ｐ１は第１のホーン２で発生する振動のパワーを示し、同じく破線Ｐ２は第２のホーン３で発生する振動のパワーを示している。
【００１７】
この図２から明らかなように、第１のホーン２で発生する振動Ｐ１は領域Ｓ１の近傍で最もパワーが大きく、領域Ｓ１から領域Ｓ２に向かってそのパワーが減衰しながら伝播する。これとは逆に、第２のホーン３で発生する振動Ｐ２は領域Ｓ２の近傍で最もパワーが大きく、領域Ｓ２から領域Ｓ１に向かってそのパワーが減衰しながら伝播する。そして、これら第１および第２のホーン２，３で発生する振動Ｐ１，Ｐ２は互いに１８０度の位相差をもっているため、矢印Ａで示す領域Ｓ１と領域Ｓ２の中央部分において、第１および第２のホーン２，３で発生する振動Ｐ１，Ｐ２がキャンセルされることになる。すなわち、両ケース６，７の内部に収納されたプリント基板８について見ると、その中央部分Ａで第１および第２のホーン２，３の振動Ｐ１，Ｐ２がキャンセルされるため、プリント基板８の中央部分Ａにはほとんど振動が作用しなくなる。したがって、両ケース６，７の両端の接合面を超音波溶着する時に、プリント基板８の中央部分Ａ内に実装された水晶振動子９にはほとんど外部振動が作用しなくなり、水晶振動子９の破壊を確実に防止することができる。
【００１８】
なお、両ケース６，７の残りの接合面（図２の領域Ｓ３と領域Ｓ４）については必ずしも超音波溶着を行わなくても良いが、必要に応じて上記と同様の超音波溶着を行うことも可能である。この場合においても、領域Ｓ３から領域Ｓ４に向かって伝播する一方の振動と領域Ｓ４から領域Ｓ３に向かって伝播する他方の振動とが両者の中央部分でキャンセルされるため、プリント基板８の中央部に実装された水晶振動子９にはほとんど外部振動が作用しなくなり、水晶振動子９の破壊を確実に防止することができる。
【００１９】
上述した実施形態例にあっては、上下に分割された一対の樹脂製ケース６，７の内部に中央部に水晶振動子９が実装されたプリント基板８を収納し、これら両ケース６，７をプリント基板を介して対向する左右両端部で接合すると共に、これら接合面を１８０度の位相差をもって超音波振動する第１および第２のホーン２，３により溶着するようにしたので、両ケース６，７の接合面を第１および第２のホーン２，３で超音波溶着する時、第１のホーン２から第２のホーン３に向かって伝播する振動Ｐ１と第２のホーン３から第１のホーン２に向かって伝播する振動Ｐ２とが両者の中央部分でキャンセルされ、プリント基板８の中央部に実装された水晶振動子９が超音波溶着時の振動に起因して破壊されることを確実に防止できる。
【００２０】
なお、上記実施形態例では、小型メモリカードの両ケース６，７を超音波溶着する場合について説明したが、上下に分割された一対の樹脂製ケース内にプリント基板を収納した被加工物であれば、小型メモリカード以外の被加工物にも本発明による樹脂製ケースの超音波溶着方法を適用することができる。
【００２１】
また、上記実施形態例では、プリント基板８の中央部に音叉型の水晶振動子９を実装した場合について説明したが、かかる水晶振動子９のみならず他の回路部品、特に、片持ち部品と呼ばれる回路部品をプリント基板８の中央部に実装した場合も同様の効果を期待することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２３】
上下に分割された一対の樹脂製ケース内にプリント基板を収納し、これら両ケースをプリント基板を介して対向する両端部で接合すると共に、これら接合面を１８０度の位相差をもって超音波振動する第１および第２のホーンにより溶着するようにしたので、両ケースの接合面をプリント基板を介して対向する両端部で超音波溶着する時、第１のホーンから第２のホーンに向かって伝播する振動と第２のホーンから第１のホーンに向かって伝播する振動とが両者の中央部分でキャンセルされ、この中央部分に配置されたプリント基板の回路部品が溶着時の振動に起因して損傷することを防止できる。特に、プリント基板の中央部に音叉型の水晶振動子を実装した場合、超音波溶着時に水晶振動子にはほとんど外部振動が作用しないため、水晶振動子の破壊を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る樹脂製ケースの超音波溶着方法を示す説明図である。
【図２】超音波溶着時に発生する振動のキャンセル動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 高周波発振器
２ 第１のホーン
３ 第２のホーン
４ 加工台
５ 位相遅延部
６，７ 樹脂製ケース
８ プリント基板
９ 水晶振動子

Claims (3)

  1. 上下に分割された一対の樹脂製ケース内にプリント基板を収納し、これら両ケースを前記プリント基板を介して対向する両端部で接合すると共に、これら接合面を１８０度の位相差をもって超音波振動する第１および第２のホーンにより溶着したことを特徴とする樹脂製ケースの超音波溶着方法。
  2. 請求項１の記載において、前記第１および第２のホーンのいずれか一方と高周波発振器との間に位相遅延部が介設されてことを特徴とする樹脂製ケースの超音波溶着方法。
  3. 請求項１または２の記載において、前記プリント基板に音叉型の水晶振動子が実装されており、この水晶振動子を前記第１および第２のホーンのほぼ中央に位置させた状態で前記両ケースの接合面を溶着したことを特徴とする樹脂製ケースの超音波溶着方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105387600A (zh) * 2014-08-22 2016-03-09 大金工业株式会社 中空部件及其制造方法
JP2016049549A (ja) * 2014-09-01 2016-04-11 ダイキン工業株式会社 中空部品及びその製造方法
JP2016210183A (ja) * 2015-05-08 2016-12-15 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ 複合材料を修理するための方法及び装置

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