CN102049614A - 接合方法及接合装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提出一种接合方法，在该接合方法中，将低亮度激光与比低亮度激光(101a)的照射区域要小、强度峰值要大的第一高亮度激光(101b)和第二高亮度激光(101c)相重叠来生成重叠激光(101)，在将低亮度激光(101a)照射到第一构件(110)和第二构件(120)之间的间隙(130)及间隙(130)的周边(140)、将第一高亮度激光(101b)照射到低亮度激光(101a)的照射区域内的第一构件(110)、将第二高亮度激光(101c)照射到低亮度激光(101a)的照射区域内的第二构件(120)的状态下，使重叠激光(101)沿间隙(130)移动，用重叠激光(101)使间隙(130)的周边(140)的第一构件(110)和第二构件(120)熔融，以第一构件(110)的熔融物和第二构件(120)的熔融物填充间隙(130)，对第一构件(110)和第二构件(120)进行接合。

Description

接合方法及接合装置

技术领域

本发明涉及以通过使第一构件和第二构件的结合对象部分熔融而获得的熔融物来填充结合对象部分的间隙、从而对第一构件和第二构件进行接合的接合方法。

背景技术

一直以来，提出了各种与激光加工相关的技术。作为其中一项技术，提出了使用通过重叠两束激光而获得的混合激光、来对被加工物进行加工的方法(以下，称为混合激光加工方法)(例如，参照日本专利特开2005-254328号公报)。

例如，如图29所示，在混合激光加工方法中，将重叠第一激光1a和第二激光1b所得的混合激光1照射至被加工物10。第一激光1a是波长和第二激光1b的波长不同的脉冲激光。第二激光1b是被加工物10的照射区域比第一激光1a要小的CW(Continuous Wave：连续波)激光。对于第一激光1a和第二激光1b，调整各自的焦点，使得在被加工物10中第二激光1b的照射部分位于第一激光1a的照射部分内。

而且，在混合激光加工方法中，在第二激光1b的照射部分形成小孔13，第一激光1a促进小孔13的增长速度和深度。由此，即使对于铝那样高反射率的金属材料，也能够以充分的熔深和宽度、且高速地进行焊接。

具体而言，在混合激光加工方法中，首先，仅将第二激光1b照射至被加工物10，第二激光1b的照射部分由第二激光1b加热至不超过熔点的温度。接下来，将第一激光1a和第二激光1b一起照射到上述部分，利用第一激光1a和第二激光1b将上述部分加热至熔点以上。之后，仅将第二激光1b照射至上述部分，上述部分由第二激光1b缓缓冷却。

此时，若第一激光1a的强度大，则一次的熔化量大，若第一激光1a的强度小，则一次的熔化量小。若一次的熔化量小，则能够高精度地控制熔化量，能够抑制溅射物的产生。另外，若熔融的部分缓缓冷却，则能够去除该部分发生的气泡。而且，在去除气泡之后，若该部分凝固，则能够防止气孔等的焊接缺陷。

然而，在现有的混合激光加工方法中，存在以下问题。

例如，设使用现有的混合激光加工方法使锂离子电池的铝壳与封口板接合。在这种情况下，若在铝壳与封口板的结合对象部分存在间隙，则有时第二激光1b会从该间隙进入内部。假设第一激光1a和第二激光1b都进入内部，则进入内部的第一激光1a和第二激光1b在内部产生反射，会损坏内部。

另外，现有的混合激光加工方法由于是一种熔焊的方法，所以即使能够抑制溅射物的产生，也难以完全避免溅射物的产生。因此，有可能从上述间隙向内部混入溅射物。假设溅射物混入内部，则混入内部的溅射物会引起短路，锂离子电池会起火。

其原因是，锂离子电池的能量密度比镍氢电池要高，以相同的电气容量能够获得三倍以上的充电密度。而且，电极材料使用易燃的物质。由此，由于能量密度高、且使用易燃的物质，因此在短路时会急剧地过热并容易起火。

特别是若以装载于混合动力式汽车、电动汽车等为目的的大型锂离子电池(以下，称为车载用蓄电池)起火，则不仅是车载用蓄电池燃烧就完了，还会引起车体燃烧等大事故。

因此，在车载用蓄电池的制作中，在使用现有的混合激光加工方法时，需要用机器从铝壳的周围勒紧，使得接合对象部分的间隙消失。另外，对于车载用蓄电池，即使伴随温度变化或内压变动而重复发生形状变化，也要求不存在焊接缺陷，以使得不发生液体泄漏。

然而，在锂离子电池中，基于下述(1)-(4)的这些方面，存在容易在接合部分产生间隙的问题。假设存在数十μm的间隙，则会产生贯通孔、焊接缺陷，泄漏试验不会合格。

(1)铝是比铁要柔软的金属材料。由此，铝壳比铁壳的弯曲要大，间隙容易变大。而且，若锂离子电池的尺寸增大，则结合对象部分的弯曲或嵌合的偏差变得显著。特别是在车载用蓄电池的情况下，成为一边为10cm的尺寸。若为上述大小的尺寸，则弯曲或嵌合的偏差会变大，因而也总会在结合对象部分形成间隙。另外，为了填充结合对象部分的间隙，需要接近1mm的焊接宽度。然而，在现有的混合激光加工方法中，难以使该间隙完全消失。

(2)铝是反射率比铁要高的金属材料。由此，铝壳比铁壳容易产生溅射物。因此，在现有的混合激光加工方法中，在对铝壳和封口板进行接合时，难以不产生溅射物。

(3)铝是热导率比铁要高的金属材料。由此，铝壳比铁壳容易夺取接合对象部分周围的热量。因此，需要增大第二激光的强度。但是，若增大第二激光的强度，则容易贯通接合对象部分。若接合对象部分贯通，则内部损坏。

(4)铝是熔点比铁要低的金属材料。而且，若发生熔融，则激光的吸收率大幅增加。由此，若达到熔点，则迅速进行熔融，难以控制接合对象部分的熔深。另外，由于熔融的铝的表面张力高，因此容易形成圆形。因而，若接合对象部分存在一点间隙，则接合对象部分的端面缩为圆形，间隙进一步增大。其结果是，在铝壳中比铁壳形成的开孔要多。另外，由于铝容易氧化，因此一旦熔融氧化，就无法进行接合。

除了这些问题之外，在一般的焊接中，在接合对象部分不存在间隙的情况下使用熔焊。另一方面，在接合对象部分存在间隙的情况下使用钎焊。然而，钎焊虽然不产生溅射物，但是有价格高、不存在满足车载用蓄电池的使用年限为15年的铝用钎料等其他的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种接合方法，该接合方法即使在接合对象部分存在间隙的情况下，也能完全避免混入内部的溅射物，完全没有裂纹、气孔等的焊接缺陷，另一方面，可以减小向周边的热影响，进行高速地接合。

为了达到上述目的，本发明的接合方法包括如下所示的特征。

(1)对于本发明的接合方法，(a)是对第一构件和第二构件进行对接焊的接合方法，(b)使低亮度激光与比上述低亮度激光的照射区域要小、强度峰值要大的第一高亮度激光和第二高亮度激光重叠来生成重叠激光，(c)在将上述低亮度激光照射到上述第一构件和上述第二构件之间的间隙及上述间隙的周边、将上述第一高亮度激光照射到上述低亮度激光的照射区域内的上述第一构件、将上述第二高亮度激光照射到上述低亮度激光的照射区域内的上述第二构件的状态下，使上述重叠激光沿上述间隙移动，(d)用上述重叠激光使上述间隙的周边的上述第一构件和上述第二构件熔融，以上述第一构件的熔融物和上述第二构件的熔融物填充上述间隙，对上述第一构件和上述第二构件进行接合。

(2)对于本发明的接合方法，(a)是对第一构件和第二构件进行搭接焊的接合方法，(b)上述第一构件是沿水平方向延伸的薄板，上述第二构件是沿垂直方向延伸的箔，上述第一构件位于上述第二构件的垂直上方，(c)使低亮度激光与比上述低亮度激光的照射区域要小、强度峰值要大的第一高亮度激光和第二高亮度激光重叠来生成重叠激光，(d)在将上述低亮度激光照射到上述第一构件的上表面、将上述第一高亮度激光和上述第二高亮度激光夹着上述低亮度激光的光轴来照射到上述低亮度激光的照射区域内的外周的状态下，使上述重叠激光移动，(e)从上述重叠激光的前进方向来看，上述第一构件的熔融物的截面形状大致成为长方形或梯形，在上述第一构件的下表面与上述第二构件的端面接触之前，用上述重叠激光使上述第一构件熔融，以上述第一构件的熔融物的下部来填充上述第一构件和上述第二构件之间的间隙，对上述第一构件和上述第二构件的端部进行接合。

此外，本发明不仅可作为接合方法来实现，也可作为如下所示的接合装置来实现。

(3)本发明的接合装置包括：(a)低亮度激光输出单元，该低亮度激光输出单元输出低亮度激光；(b)第一高亮度激光输出单元，该第一高亮度激光输出单元输出比上述低亮度激光的照射区域要小、强度峰值要大的第一高亮度激光；(c)第二高亮度激光输出单元，该第二高亮度激光输出单元输出比上述低亮度激光的照射区域要小、强度峰值要大的第二高亮度激光；(d)光学系统，该光学系统将上述第一高亮度激光和第二高亮度激光与上述低亮度激光重叠来生成重叠激光；以及(e)喷出单元，该喷出单元从上述重叠激光的前进方向的前方和后方向被上述重叠激光照射的部分，喷出惰性气体，(f)设定上述低亮度激光的强度，使得在仅照射上述低亮度激光的部分不产生小孔，(g)设定上述第一高亮度激光的强度，使得在同时照射有上述第一高亮度激光和上述低亮度激光的部分产生小孔，(h)设定上述第二高亮度激光的强度，使得在同时照射有上述第二高亮度激光和上述低亮度激光的部分产生小孔，(i)设定上述低亮度激光和上述第一高亮度激光和上述第二高亮度激光的各焦点，使得上述第一高亮度激光和上述第二高亮度激光夹着上述低亮度激光的光轴而分布在上述低亮度激光的外周。

以上，根据本发明，在使用重叠激光以熔融金属从两侧填充接合对象部分的间隙的情况下，即使在对接着的第一构件和第二构件的接合对象部分存在间隙，也能够如钎焊那样对第一构件和第二构件进行接合。而且，由于在具有预定的熔化宽度的状态下，在第一构件和第二构件中形成小孔，因此可以完全避免从间隙混入溅射物。

另外，根据本发明，在使用重叠激光以形成于第一构件的熔池的下部填充接合对象部分的间隙的情况下，即使在搭接的第一构件和第二构件的接合对象部分存在间隙，也能够如钎焊那样对第一构件和第二构件进行接合。而且，由于以形成于第一构件的熔池的下部进行接合，因此能够完全避免溅射物混入内部。

另外，由于利用低亮度激光对接合部分缓缓进行冷却，因此能够完全避免裂纹、气孔等的焊接缺陷。另一方面，由于利用第一高亮度激光和第二高亮度激光，使照射部分瞬时熔融，因此能够减小对周边的热影响，其结果是能够高速进行接合。

此外，本发明能够用作为通过使第一构件和第二构件的结合对象部分熔融而获得的熔融物来填充结合对象部分的间隙、从而对第一构件和第二构件进行接合的接合方法。

附图说明

图1是表示实施方式1的接合方法的概要的图。

图2是表示实施方式1的接合方法中所使用的重叠激光的特性的图。

图3是表示实施方式1的接合方法的、间隙存在偏差的情况的图。

图4是表示实施方式1的接合方法的、间隙中夹着异物的情况的图。

图5A是实施方式1的接合装置的俯视图，图5B是正视图。

图6是表示实施方式1的接合对象部分附近的图。

图7A-图7C是表示将实施方式1的接合方法用于第一对接焊例的情况下的接合过程的图。

图8是表示将实施方式1的接合方法用于第一对接焊例的情况下的接合结果的图。

图9A-图9C是表示将实施方式1的接合方法用于第二对接焊例的情况下的接合过程的图。

图10是表示将实施方式1的接合方法用于第二对接焊例的情况下的接合结果的图。

图11A-图11C是表示将实施方式1的接合方法用于角接焊例的情况下的接合过程的图。

图12是表示将实施方式1的接合方法用于角接焊例的情况下的接合结果的图。

图13A-图13C是表示将实施方式1的接合方法用于具有高低差的构件间的接合例的情况下的接合过程的图。

图14是表示将实施方式1的接合方法用于具有高低差的构件间的接合例的情况下的接合结果的图。

图15A-图15C是表示将实施方式1的接合方法用于不同金属间的接合例的情况下的接合过程的图。

图16是表示将实施方式1的接合方法用于不同金属间的接合例的情况下的接合结果的图。

图17是表示利用实施方式2的接合方法的平板堆焊(bead on plate)的概要的图。

图18是表示利用实施方式2的接合方法对平板堆焊所使用的重叠激光的强度分布的图。

图19A-图19C是表示利用实施方式2的接合方法的平板堆焊的熔融状态的图。

图20是表示作为实施方式2的接合方法的比较例的、仅利用低亮度激光的平板堆焊的概要的图。

图21是表示用于实施方式2的接合方法的比较例中的低亮度激光的强度分布的图。

图22是表示作为实施方式2的接合方法的比较例的仅利用低亮度激光的平板堆焊的熔融状态的图。

图23A是作为实施方式2的连接方法的使用例的锂离子电池的俯视图，图23B是以切断线A-A进行切断、沿箭头方向来看的剖视图。

图24是表示作为实施方式2的连接方法的比较例的、将现有的混合激光加工方法用于将锂离子电池的集电体和电极箔进行接合的情况下的接合结果的图。

图25A，图25B是表示将实施方式2的接合方法用于将锂离子电池的集电体和电极箔进行接合的情况下的接合结果的图。

图26A-图26C是表示将实施方式2的接合方法用于将锂离子电池的集电体和电极箔进行接合的情况下的接合过程的图。

图27A是实施方式1的变形例1的接合装置的俯视图，图27B是正视图。

图28A是实施方式1的变形例2的接合装置的俯视图，图28B是正视图。

图29是表示现有的混合激光加工方法的概要的图。

具体实施方式

(实施方式1)

下面，说明本发明的实施方式1。

<概要>

首先，在本实施方式的接合方法中，如图1所示，使用图2所示的重叠激光101，使第一构件110和第二构件120进行对接焊。此时，一边使重叠激光101沿着第一构件110和第二构件120之间的间隙130进行移动，一边将重叠激光101照射到第一构件110和第二构件120之间的间隙130和间隙周边140，以熔融金属从两侧填充间隙130。

此外，在图中，X方向和Y方向是水平方向，Z方向是垂直方向。

<重叠激光101>

重叠激光101是将第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c与低亮度激光101a重叠的激光。低亮度激光101a具有如高斯分布那样的强度分布的激光。第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c是夹着低亮度激光101a的光轴而分布在低亮度激光101a的外周的激光。

而且，对于第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c，比低亮度激光101a的照射区域要小，强度峰值要大。将低亮度激光101a的强度设定为在照射部分不产生小孔的程度。对于第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c的各强度，设定为通过与低亮度激光101a一起在照射部分产生小孔的程度。

此处，作为一个例子，来设定低亮度激光101a，以使低亮度激光101a的焦点位于第一构件110和第二构件120之间的间隙130。在各光轴沿X方向排列的状态下，低亮度激光101a、第一高亮度激光101b、第二高亮度激光101c沿着Y方向前进。设第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c的各强度峰值相同。

<低亮度激光101a>

将低亮度激光101a瞄准第一构件110和第二构件之间的间隙130进行照射。间隙周边140中的低亮度激光101a的照射部分由低亮度激光101a缓缓加热。低亮度激光101a的照射部分的表面开始熔解。

<第一高亮度激光101b>

将第一高亮度激光101b照射至间隙周边140的第一构件110的端部111(以下称为第一接合对象部111)。在第一构件110中的第一高亮度激光101b的照射部分由第一高亮度激光101b和低亮度激光101a瞬时加热至第一构件110的熔点以上。在第一高亮度激光101b的照射部分形成小孔113(以下称为第一小孔113)。通过第一小孔113向面对第一构件110的空隙130的端面112(以下称为第一接合对象面112)一侧供给热量。利用向第一接合对象面112一侧供给的热量，使第一接合对象面112附近熔融。第一接合对象面112附近的熔融金属114(以下称为第一熔融金属114)因重力而开始流至下侧，因表面张力而保持于第一接合对象面112。

<第二高亮度激光101c>

将第二高亮度激光101c照射至间隙周边140的第二构件120的端部121(以下称为第二接合对象部121)。在第二构件120中的第二高亮度激光101c的照射部分由第二高亮度激光101c和低亮度激光101a瞬时加热至第二构件120的熔点以上。在第二高亮度激光101c的照射部分形成小孔123(以下称为第二小孔123)。通过第二小孔123向面对第二构件120的空隙130的端面122(以下称为第二接合对象面122)一侧供给热量。利用向第二接合对象面122一侧供给的热量，使第二接合对象面122附近熔融。第二接合对象面122附近的熔融金属124(以下称为第二熔融金属124)因重力而开始流至下侧，因表面张力而保持于第二接合对象面122。

因表面张力而保持于第一接合对象面112的第一熔融金属114、和因表面张力而保持于第二接合对象面122的第二熔融金属124相接触。第一熔融金属114和第二熔融金属124起到作为钎料的作用，瞬时填充第一构件110和第二构件120之间的间隙130。

<间隙130的偏差>

此外，如图3所示，在第一构件110和第二构件120之间沿Y方向有间隙130。设在该间隙130的X方向上的尺寸存在偏差。在这种情况下，通过手动或自动，沿Y方向测定间隙130的X方向尺寸。在照射重叠激光101时，根据各处的间隙130的X方向尺寸，调节第一高亮度激光101b的照射位置和第二高亮度激光101c的照射位置。

具体而言，是调节第一高亮度激光101b的照射位置，以使得第一小孔113的发生位置和第一构件110的接合面112的距离(熔化宽度)成为一定。同样，调节第二高亮度激光101c的照射位置，以使得第二小孔123的发生位置和第二接合面122的距离(熔化宽度)成为一定。

由此，即使间隙130的X方向尺寸存在偏差，也能够维持一定的熔化宽度。如图1所示，能够利用因表面张力而保持于第一接合对象面112的第一熔融金属114、和因表面张力而保持于第二接合对象面122的第二熔融金属124，填充第一构件110和第二构件120之间的间隙130。

此外，为了获得用于填充间隙130的最佳量的第一熔融金属114和第二熔融金属124，也可以调节熔化宽度。

<异物>

此外，如图4所示，作为间隙130的X方向尺寸存在偏差的一个原因，有可能是在第一构件110和第二构件120之间夹有异物105。关于这种情况，是在实际的生产工序中，经常发生在第一构件110和第二构件120之间夹有溅射物的情况。

例如，在现有的混合激光加工方法中，若在接合对象部分有间隙，则会发生开孔或泄露问题。上述问题的发生概率大致为1％。是成为不良原因的第一原因。造成较大的损失。

<对应于间隙的宽度进行的调节>

此外，如下述(a)、(b)所示那样，根据间隙130的宽度(X方向尺寸)的变化，既可以使第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c的各强度进行增减，也可以使低亮度激光101a的强度进行增减。由此，能够调整生成于间隙周边140的第一熔融金属114和第二熔融金属124的量，能够填充间隙130。

(a)通过手动或自动，沿着间隙130延伸的方向(Y方向)来测量间隙130的宽度(X方向尺寸)。在照射重叠激光101时，根据间隙130的宽度(X方向尺寸)的变化，在间隙周边140不产生小孔的范围内，调节低亮度激光101a的强度。

具体而言，(a1)在间隙130的宽度(X方向尺寸)增加的情况下，增大低亮度激光101a的强度，使得第一构件110和第二构件120的各接合面附近的第一熔融金属114和第二熔融金属124的量增加。(a2)在间隙130的宽度(X方向尺寸)减小的情况下，减小低亮度激光101a的强度，使得第一构件110和第二构件120的各接合面附近的第一熔融金属114和第二熔融金属124的量减少。

(b)通过手动或自动，沿着间隙130延伸的方向(Y方向)来测量间隙130的宽度(X方向尺寸)。在照射重叠激光101时，根据间隙130的宽度(X方向尺寸)的变化，在不贯通第一构件110的范围内，调节第一高亮度激光101b的强度。另外，在不贯通第二构件120的范围内，调节第二高亮度激光101c的强度。

具体而言，(b1)在间隙130的宽度(X方向尺寸)增加的情况下，增大第一高亮度激光101b的强度，使得第一构件110的接合面112附近的熔融金属114的量增加。另外，增大第二高亮度激光101c的强度，使得第二构件120的接合面122附近的第二熔融金属124的量增加。(b2)在间隙130的宽度(X方向尺寸)减少的情况下，减小第一高亮度激光101b的强度，使得第一构件110的接合面111附近的熔融金属114的量减少。另外，减小第二高亮度激光101c的强度，使得第二构件120的接合面122附近的熔融金属的量减少。

<结构>

接着，说明本实施方式中的接合方法所使用的接合装置的结构。

此处，作为一例，如图5A、5B所示，接合装置150包括半导体激光装置160a、第一纤维激光装置160b、第二纤维激光装置160c、光学系统170、第一控制装置180b、第二控制装置180c等。接合装置150是输出重叠激光101的激光焊炬。

此处，为了公用半导体激光装置160a、第一纤维激光装置160b、第二纤维激光装置160c的各激发光源，将低亮度激光101a的波长设定为915nm，将第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c的各波长设定为1070nm。

此外，若不公用激发光源，则低亮度激光101a的波长不限定于915nm，第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c的波长不限定于1070nm。

<半导体激光装置160a>

半导体激光装置160a是输出低亮度激光101a的半导体激光装置。半导体激光装置160a包括激发光源161a和LD用光纤162a。由激发光源161a生成的半导体激光沿LD用光纤162a传输，从LD用光纤162a的输出端(数值孔径：NA≥0.15)作为低亮度激光101a(波长：λ＝915nm)进行输出。

此外，LD用光纤162a可以是缓变折射率型(GI型)或阶跃折射率型(SI)的某一种。

<第一纤维激光装置160b>

第一纤维激光装置160b是输出第一高亮度激光101b的纤维激光装置。第一纤维激光装置160b包括激发光源161b和第一FBL用光纤162b。由激发光源161b生成的激光沿第一FBL用光纤162b传输，从第一FBL用光纤162b的输出端(数值孔径：NA＜0.1)作为第一高亮度激光101b(波长：λ＝1070nm)进行输出。

<第二纤维激光装置160c>

第二纤维激光装置160c是输出第二高亮度激光101c的纤维激光装置。第二纤维激光装置160c包括激发光源161c和第二FBL用光纤162c。由激发光源161c生成的激光沿第二FBL用光纤162c传输，从第二FBL用光纤162c的输出端(数值孔径：NA＜0.1)作为第二高亮度激光101c(波长：λ＝1070nm)进行输出。

<光学系统170>

光学系统170是基于低亮度激光101a、第一高亮度激光101b、及第二高亮度激光101c来生成重叠激光101的光学系统。若大致划分，则包括低亮度激光系统170a、第一高亮度激光系统170b、及第二高亮度激光系统170c。对于图5A，是为了易于观察光学系统170的内部结构，以X-Y面切断内含光学系统170的壳体175的状态进行表示。对于图5B，是以X-Z面切断内含光学系统170的壳体175的状态进行表示。

<低亮度激光系统170a>

低亮度激光系统170a中，在壳体175的侧面中央，配置有LD用准直透镜171a。调整LD用准直透镜171a的光轴方向，使其成为与X方向平行的方向。在壳体175的内部，配置有分色镜172a。调整分色镜172a的法线方向，使其成为分别与X方向与Z方向成45度的方向。在壳体175的下表面中央，配置有聚光透镜173a。调整聚光透镜173a的光轴方向，使其成为与Z方向平行的方向。

若从LD用光纤162a的输出端输出低亮度激光101a，则所输出的低亮度激光101a由LD用准直透镜171a进行平行校准。平行校准后的低亮度激光101a从X方向入射到分色镜172a。入射后的低亮度激光101a由分色镜172a反射至大致90度下方。反射后的低亮度激光101a由聚光透镜173a聚光至接合对象部分。

<第一高亮度激光系统170b>

在第一高亮度激光系统170b中，在壳体175的侧面上侧靠后方，配置有第一FBL用准直透镜171b。调整第一FBL用准直透镜171b的光轴方向，使其成为与X方向平行的方向。在壳体175的内部上侧靠后方，配置有第一电流计扫描仪172b。与低亮度激光系统170公用分色镜172a和聚光透镜173a。

第一电流计扫描仪172b包括第一伺服电动机173b和第一电流计镜174b。第一电流计扫描仪172b以对第一高亮度激光101b的照射位置进行微调整为目的，由第一控制装置180b进行控制。

在第一伺服电动机173b的旋转轴上安装有第一电流计镜174b。调整第一伺服电动机173b的旋转轴方向，使其成为与Y方向平行的方向。在第一FBL用准直透镜171b的光轴上，配置有第一电流计镜174b。通过以第一伺服电动机173b的旋转轴为中心使第一电流计镜174b旋转，从而第一高亮度激光101b的照射位置沿X方向进行变化。

若从第一FBL用光纤162b的输出端输出第一高亮度激光101b，则所输出的第一高亮度激光101b由第一FBL用准直透镜171b进行平行校准。平行校准后的第一高亮度激光101b由第一电流计镜174b反射至大致90度下方。反射后的第一高亮度激光101b从Z方向入射到分色镜172a.入射后的第一高亮度激光101b通过分色镜172a。通过后的第一高亮度激光101b由聚光透镜173a聚光至低亮度激光101a的光轴附近。

<第二高亮度激光系统170c>

在第二高亮度激光系统170c中，在壳体175的侧面上侧靠前方，配置有第二FBL用准直透镜171c。调整第二FBL用准直透镜171c的光轴方向，使其成为与X方向平行的方向。在壳体175的内部上侧靠前方，配置有第二电流计扫描仪172c。与低亮度激光系统170a公用分色镜172a和聚光透镜173a。

第二电流计扫描仪172c包括第二伺服电动机173c和第二电流计镜174c。第二电流计扫描仪172c以对第二高亮度激光101c的照射位置进行微调整为目的，由第二控制装置180c进行控制。

在第二伺服电动机173c的旋转轴上安装有第二电流计镜174c。调整第二伺服电动机173c的旋转轴方向，使其成为与Y方向平行的方向。在第二FBL用准直透镜171c的光轴上，配置有第二电流计镜174c。通过以第二伺服电动机173c的旋转轴为中心使第一电流计镜174c旋转，从而第二高亮度激光101c的照射位置沿X方向进行变化。

若从第二FBL用光纤162c的输出端输出第二高亮度激光101c，则所输出的第二高亮度激光101c由第二FBL用准直透镜171c进行平行校准。平行校准后的第二高亮度激光101c由第二电流计镜174c反射至大致90度下方。反射后的第二高亮度激光101c从Z方向入射到分色镜172a.入射后的第二高亮度激光101c通过分色镜172a。通过后的第二高亮度激光101c由聚光透镜173a聚光至低亮度激光101a的光轴附近。

<第一控制装置180b>

第一控制装置180b是控制第一伺服电动机173b的驱动的装置。第一伺服电动机173b的旋转轴的旋转角度由第一控制装置180b控制。

<第二控制装置180c>

第二控制装置180c是控制第二伺服电动机173c的驱动的装置。第二伺服电动机173c的旋转轴的旋转角度由第二控制装置180c控制。

<补充>

此外，如图6所示，从X方向来看，在重叠激光101的前方(前进方向侧)配置有第一喷口191。在重叠激光101的后方(前进方向侧的相反一侧)配置有第二喷口192。从第一喷口191和第二喷口192喷出的惰性气体(辅助气体)在间隙周边140(重叠激光101的照射部分附近)产生碰撞。由此，能够完全防止间隙周边140的氧化。即使在接合对象部分有间隙，也能进行如钎焊那样的接合。此外，通常若金属表面被氧化，则不能进行钎焊接合。因此，为了去除氧化被膜，预先在接合对象部分涂布助焊剂。由于本实施方式的接合方法是钎焊的一种，因此也可以根据需要，预先在接合对象部分涂布助焊剂。另外，也可以以并用的形式，利用防止氧化的氩气、氮气、或具有还原作用的氢气混合气体等惰性气体(辅助气体)，形成间隙周边140附近的气氛。

<接合例1：第一对接焊例>

接下来，说明从正上方进行照射重叠激光101来对第一构件110a和第二构件120a进行对接焊的情况。此外，图中以从重叠激光101的前进方向来看的状态进行表示。另外，在图中，以点划线表示了低亮度激光101a的光轴的位置。

此处，作为一个例子，如图7A-图7C所示那样，第一构件110a和第二构件120a是金属板。以沿X方向延伸的方式配置第一构件110a。以沿Z方向延伸的方式配置第二构件120a。使第一构件110a的右端部侧面与第二构件120a的上端部侧面相对接。第一构件110a的右端部上表面与第二构件120a的上端部上表面成为一个面。在第一构件110a的右端部和第二构件120a的上端部之间，存在沿Y方向延伸的间隙130a。间隙130a的宽度(X方向尺寸)中存在偏差。重叠激光101一边沿Y方向移动，一边瞄准间隙130a从正上方进行照射。

此时，若着眼于间隙周边140a的预定部分，则将预定部分的第一构件110a的右端部作为第一接合对象部111a，将预定部分的第二构件120a的上端部作为第二接合对象部121a。将第一接合对象部111a的侧面作为第一接合对象面112a，将第二接合对象部121a的侧面作为第二接合对象面122a。在这种情况下，第一接合对象部111a和第二接合对象部121a是通过下述(过程A1)-(过程A3)来进行接合的。

(过程A1)首先，如图7A所示，低亮度激光101a的前方中央部分接近第一接合对象部111a和第二接合对象部121a之间的间隙130a。之后，低亮度激光101a的前方左面部分接近第一接合对象部111a。低亮度激光101a的前方右面部分接近第二接合对象部121a。

与此同时，利用低亮度激光101a的前方左面部分，将第一接合对象部111a缓缓加热并开始熔解。同样，利用低亮度激光101a的前方右面部分，将第二接合对象部121a缓缓加热并开始熔解。

(过程A2)接下来，如图7B所示，使低亮度激光101a的前方中央部分通过第一接合对象部111a和第二接合对象部121a之间的间隙130a，低亮度激光101a的光轴部分接近间隙130a。大致同时，低亮度激光101a的前方左面部分通过第一接合对象部111a，第一高亮度激光101b接近第一接合对象部111a。低亮度激光101a的前方右面部分通过第二接合对象部121a，第二高亮度激光101c接近第二接合对象部121a。

与此同时，利用第一高亮度激光101b，第一接合对象部111a瞬时成为高温状态，在第一接合对象部111a形成从第一接合对象部111a的表面向正下方延伸的第一小孔113a。通过第一小孔113a向第一接合对象面112a一侧供给热量。利用提供给第一接合对象面112a一侧的热量，使第一接合对象面112a附近熔融。

同样，利用第二高亮度激光101c，第二接合对象部121a瞬时成为高温状态，在第二接合对象部121a形成从第二接合对象部121a的表面向正下方延伸的第二小孔123a。通过第二小孔123a向第二接合对象面122a一侧供给热量。利用提供给第二接合对象面122a一侧的热量，使第二接合对象面122a附近熔融。

此时，第一接合对象面112a附近的熔融金属114a因重力而开始流向下侧，因表面张力保持于第一接合对象面112a。第二接合对象面122a附近的熔融金属124a因重力而开始流向下侧，因表面张力保持于第二接合对象面122a。因表面张力而保持于第一接合对象面112a的第一熔融金属114a、和因表面张力而保持于第二接合对象面122a的第二熔融金属124a相接触。熔融金属114a、124a起到作为钎料的作用，瞬时填充第一接合对象部111a和第二接合对象部121a之间的间隙130a。

(过程A3)然后，如图7C所示，第一高亮度激光101b通过第一接合对象部111a，低亮度激光101a的后方左面部分接近第一接合对象部111a。第二高亮度激光101c通过第二接合对象部121a，低亮度激光101a的后方右面部分接近第二接合对象部121a。之后，低亮度激光101a的光轴部分通过第一接合对象部111a和第二接合对象部121a之间的间隙130a，低亮度激光101a的后方中央部分接近间隙130a。

与此同时，利用低亮度激光101a的后方左面部分，使第一接合对象部111a缓缓冷却。低亮度激光101a的后方左面部分通过第一接合对象部111a，随着低亮度激光101a远离第一接合对象部111a，第一小孔113a的部分固化。

同样，利用低亮度激光101a的后方右面部分，使第二接合对象部121a缓缓冷却。低亮度激光101a的后方右面部分通过第二接合对象部121a，随着低亮度激光101a远离第二接合对象部121a，第二小孔123a的部分固化。

此时，随着低亮度激光101a的后方左面部分渐渐减小，对第一接合对象部111a的加热缓缓减少。同样，随着低亮度激光101a的后方右面部分渐渐减小，对第二接合对象部121a的加热缓缓减少。

由此，在熔融金属进行固化时，能够避免固化中的熔融金属剧烈收缩。另外，在固化时虽来不及缓和应力，但能够避免在接合部分产生裂纹的问题。

然后，如图8所示，以钎焊那样的方式，用金属完全填充第一小孔113a的部分、第二小孔123a的部分、第一接合对象部111a和第二接合对象部121a之间的间隙130a，来对第一构件110a和第二构件120a进行接合。

此外，在从正上方照射重叠激光101的情况下，也可以增加第一高亮度激光101b的强度，也可以使低亮度激光101a的光轴向第一构件110a一侧偏移。由此，能够增加来自第一接合对象部111a的熔融金属114a的量。

<接合例2：第二对接焊例>

接下来，说明从正侧面横向照射重叠激光101、来对第一构件110b和第二构件120b进行对接焊的情况。此外，图中以从重叠激光101的前进方向来看的状态进行表示。另外，在图中，以点划线表示了低亮度激光101a的光轴的位置。

此处，作为一个例子，如图9A-图9C所示那样，第一构件110b和第二构件120b是金属板。以沿X方向延伸的方式配置第一构件110b。以沿Z方向延伸的方式配置第二构件120b。使第一构件110b的右端部下表面与第二构件120b的上端部上表面相对接。第一构件110b的右端部侧面与第二构件120b的上端部侧面成为一个面。在第一构件110b的右端部和第二构件120b的上端部之间，存在沿Y方向延伸的间隙130b。间隙130b的宽度(Z方向尺寸)中存在偏差。重叠激光101一边沿Y方向移动，一边瞄准间隙130b从正侧面横向进行照射。

此时，若着眼于间隙周边140b的预定部分，则将预定部分的第一构件110b的右端部作为第一接合对象部111b，将预定部分的第二构件120b的上端部作为第二接合对象部121b。将第一接合对象部111b的下表面作为第一接合对象面112b，将第二接合对象部121b的上表面作为第二接合对象面122b。在这种情况下，第一接合对象部111b和第二接合对象部121b是通过下述(过程B1)-(过程B3)来进行接合的。

(过程B1)首先，如图9A所示，低亮度激光101a的前方中央部分接近第一接合对象部111b和第二接合对象部121b之间的间隙130b。之后，低亮度激光101a的前方上面部分接近第一接合对象部111b。低亮度激光101a的前方下面部分接近第二接合对象部121b。

与此同时，利用低亮度激光101a的前方上面部分，将第一接合对象部111b缓缓加热并开始熔解。同样，利用低亮度激光101a的前方下面部分，将第二接合对象部121b缓缓加热并开始熔解。

(过程B2)接下来，如图9B所示，使低亮度激光101a的前方中央部分通过第一接合对象部111b和第二接合对象部121b之间的间隙130b，低亮度激光101a的光轴部分接近间隙130b。大致同时，低亮度激光101a的前方上面部分通过第一接合对象部111b，第一高亮度激光101b接近第一接合对象部111b。低亮度激光101a的前方下面部分通过第二接合对象部121b，第二高亮度激光101c接近第二接合对象部121b。

与此同时，利用第一高亮度激光101b，第一接合对象部111b瞬时成为高温状态，在第一接合对象部111b形成从第一接合对象部111b的表面向正侧面横向延伸的第一小孔113b。通过第一小孔113b向第一接合对象面112b一侧供给热量。利用提供给第一接合对象面112b一侧的热量，使第一接合对象面112b附近熔融。

同样，利用第二高亮度激光101c，使第二接合对象部121b瞬时成为高温状态，在第二接合对象部121b形成从第二接合对象部121b的表面向正侧面横向延伸的第二小孔123b。通过第二小孔123b向第二接合对象面122b一侧供给热量。利用提供给第二接合对象面122b一侧的热量，使第二接合对象面122b附近熔融。

此时，第一接合对象面112b附近的熔融金属114b因重力而开始流向第二接合对象面122b一侧，与第二接合对象面122b附近的熔融金属124b相接触。熔融金属114b、124b起到作为钎料的作用，瞬时填充第一接合对象部111b和第二接合对象部121b之间的间隙130b。

(过程B3)然后，如图9C所示，第一高亮度激光101b通过第一接合对象部111b，低亮度激光101a的后方上面部分接近第一接合对象部111b。第二高亮度激光101c通过第二接合对象部121b，低亮度激光101a的后方下面部分接近第二接合对象部121b。之后，低亮度激光101a的光轴部分通过第一接合对象部111b和第二接合对象部121b之间的间隙130b，低亮度激光101a的后方中央部分接近间隙130b。

与此同时，利用低亮度激光101a的后方上面部分，使第一接合对象部111b缓缓冷却。低亮度激光101a的后方上面部分通过第一接合对象部111b，随着低亮度激光101a远离第一接合对象部111b，第一小孔113b的部分固化。

同样，利用低亮度激光101a的后方下面部分，使第二接合对象部121b缓缓冷却。低亮度激光101a的后方下面部分通过第二接合对象部121b，随着低亮度激光101a远离第二接合对象部121b，第二小孔123b的部分固化。

此时，随着低亮度激光101a的后方上面部分渐渐减小，对第一接合对象部111b的加热缓缓减少。同样，随着低亮度激光101a的后方下面部分渐渐减小，对第二接合对象部121b的加热缓缓减少。

由此，在熔融金属进行固化时，能够避免固化中的熔融金属剧烈收缩。另外，在固化时虽来不及缓和应力，但能够避免在接合部分产生裂纹的问题。

然后，如图10所示，以钎焊那样的方式，用金属完全填充第一小孔113b的部分、第二小孔123b的部分、第一接合对象部111b和第二接合对象部121b之间的间隙130b，来对第一构件110b和第二构件120b进行接合。

此外，在从正侧面横向照射重叠激光101的情况下，也可以增加第一高亮度激光101b的强度，也可以使低亮度激光101a的光轴向第一构件110b一侧偏移。

即，既可以使照射到上方的构件的高亮度激光的强度、比照射到下方的构件的高亮度激光的强度要大，也可以使低亮度激光的光轴向上方的构件侧偏移。由此，能够增加从上方的构件流下的熔融金属的量。

<接合例3：角接焊例>

接下来，说明从斜上方照射重叠激光101、对第一构件110c和第二构件120c进行角接焊的情况。此外，图中以从重叠激光101的前进方向来看的状态进行表示。另外，在图中，以点划线表示了低亮度激光101a的光轴的位置。

此处，作为一个例子，如图11A-图11C所示那样，第一构件101c和第二构件120c是金属板。以沿X方向延伸的方式配置第一构件110c。以沿X方向延伸的方式配置第二构件120c。第一构件110c的右端部下表面与第二构件120c的中央部上表面相接触。第一构件110c的右端部侧面与第二构件120c的中央部上表面正交。在第一构件110c的右端部和第二构件120c的中央部的角部中存在沿Y方向延伸的间隙130c。间隙130c的宽度(Z方向尺寸)中存在偏差。重叠激光101一边沿Y方向移动，一边瞄准间隙130c从斜上方进行照射。

此时，若着眼于间隙周边140c的预定部分，则将预定部分的第一构件110c的右端部作为第一接合对象部111c，将预定部分的第二构件120c的中央部作为第二接合对象部121c。将第一接合对象部111c的下表面作为第一接合对象面112c，将第二接合对象部121c的上表面作为第二接合对象面122c。在这种情况下，第一接合对象部111c和第二接合对象部121c是通过下述(过程C1)-(过程C3)来进行接合的。

(过程C1)首先，如图11A所示，低亮度激光101a的前方中央部分接近第一接合对象部111c和第二接合对象部121c的角部所形成的间隙130c。之后，低亮度激光101a的前方上面部分接近第一接合对象部111c。低亮度激光101a的前方下面部分接近第二接合对象部121c。

与此同时，利用低亮度激光101a的前方上面部分，将第一接合对象部111c缓缓加热并开始熔解。同样，利用低亮度激光101a的前方下面部分，将第二接合对象部121c缓缓加热并开始熔解。

(过程C2)接下来，如图11B所示，使低亮度激光101a的前方中央部分通过第一接合对象部111c和第二接合对象部121c的角部所形成的间隙130c，低亮度激光101a的光轴部分接近间隙130c。大致同时，低亮度激光101a的前方上面部分通过第一接合对象部111c，第一高亮度激光101b接近第一接合对象部111c。低亮度激光101a的前方下面部分通过第二接合对象部121c，第二高亮度激光101c接近第二接合对象部121c。

与此同时，利用第一高亮度激光101b，第一接合对象部111c瞬时成为高温状态，在第一接合对象部111c形成从第一接合对象部111c的表面向斜下方延伸的第一小孔113c。通过第一小孔113c向第一接合对象面112c一侧供给热量。利用提供给第一接合对象面112c一侧的热量，使第一接合对象面112c附近熔融。

同样，利用第二高亮度激光101c，第二接合对象部121c瞬时成为高温状态，在第二接合对象部121c形成从第二接合对象部121c的表面向斜下方延伸的第二小孔123c。通过第二小孔123c向第二接合对象面122c一侧供给热量。利用提供给第二接合对象面122c一侧的热量，使第二接合对象面122c附近熔融。

此时，第一接合对象面112c附近的熔融金属114c因重力而开始流向第二接合对象面122c一侧，与第二接合对象面122c附近的熔融金属124c相接触。熔融金属114c、124c起到作为钎料的作用，瞬时填充第一接合对象部111c和第二接合对象部121c的角部所形成的间隙130c。

(过程C3)然后，如图11C所示，第一高亮度激光101b通过第一接合对象部111c，低亮度激光101a的后方上面部分接近第一接合对象部111c。第二高亮度激光101c通过第二接合对象部121c，低亮度激光101a的后方下面部分接近第二接合对象部121c。之后，低亮度激光101a的光轴部分通过第一接合对象部111c和第二接合对象部121c的角部所形成的间隙130c，低亮度激光101a的后方中央部分接近间隙130c。

与此同时，利用低亮度激光101a的后方上面部分，使第一接合对象部111c缓缓冷却。低亮度激光101a的后方上面部分通过第一接合对象部111c，随着低亮度激光101a远离第一接合对象部111c，第一小孔113c的部分固化。

同样，利用低亮度激光101a的后方下面部分，使第二接合对象部121c缓缓冷却。低亮度激光101a的后方下面部分通过第二接合对象部121c，随着低亮度激光101a远离第二接合对象部121c，第二小孔123c的部分固化。

此时，随着低亮度激光101a的后方上面部分渐渐减小，对第一接合对象部111c的加热缓缓减少。同样，随着低亮度激光101a的后方下面部分渐渐减小，对第二接合对象部121c的加热缓缓减少。

由此，在熔融金属进行固化时，能够避免固化中的熔融金属剧烈收缩。另外，在固化时虽来不及缓和应力，但能够避免在接合部分产生裂纹的问题。

然后，如图12所示，用金属完全填充第一小孔113c的部分、第二小孔123c的部分、第一接合对象部111c和第二接合对象部121c的角部所形成的间隙130c。以钎焊那样的方式来对第一构件110c和第二构件120c进行接合。

此外，在对第一构件110c和第二构件120c进行角接焊的情况下，既可以增加第一高亮度激光101b的强度，也可以使低亮度激光101a的光轴向第一构件110c一侧偏移。

即，既可以使照射到上方的构件的高亮度激光的强度、比照射到下方的构件的高亮度激光的强度要大，也可以使低亮度激光101a的光轴向上方的构件侧偏移。由此，能够增加从上方的构件流下的熔融金属的量。

<接合例4：有高低差的构件间的接合例>

接下来，说明在对第一构件110d和第二构件120d进行接合的部分中存在高低差的状态下、对第一构件110d和第二构件120d进行对接焊的情况。此外，图中以从重叠激光101的前进方向来看的状态进行表示。另外，在图中，以点划线表示了低亮度激光101a的光轴的位置。

此处，作为一个例子，如图13A-图13C所示那样，第一构件110d和第二构件120d是金属板。以沿X方向延伸的方式配置第一构件110d。以沿Z方向延伸的方式配置第二构件120d。使第一构件110d的右端部侧面与第二构件120d的上端部侧面相对接。使第一构件110d的右端部上表面位于第二构件120d的上端部上表面之上。在第一构件110d的右端部和第二构件120d的上端部之间，存在沿Y方向延伸的间隙130d。间隙130d的宽度(X方向尺寸)中存在偏差。重叠激光101一边沿Y方向移动，一边瞄准间隙130d从正上方进行照射。

此时，若着眼于间隙周边140d的预定部分，则将预定部分的第一构件110d的右端部作为第一接合对象部111d，将预定部分的第二构件120d的上端部作为第二接合对象部121d。将第一接合对象部111d的侧面作为第一接合对象面112d，将第二接合对象部121d的侧面作为第二接合对象面122d。在这种情况下，第一接合对象部111d和第二接合对象部121d是通过上述(过程A1)-(过程A3)来进行接合的。

然后，如图14所示，以钎焊那样的方式，用金属完全填充第一小孔113d的部分、第二小孔123d的部分、第一接合对象部111d和第二接合对象部121d之间的间隙130d，来对第一构件110d和第二构件120d进行接合。

此外，在存在高低差的情况下，既可以增加第一高亮度激光101b的强度，也可以使低亮度激光101a的光轴向第一构件110d一侧偏移。

即，既可以使照射到高度较高的构件的高亮度激光的强度、比照射到高度较低的构件的高亮度激光的强度要大，也可以使低亮度激光的光轴向高度较高的构件侧偏移。由此，能够增加从高度较高的构件流下的熔融金属的量。

<接合例5：不同金属间的接合例>

接下来，说明对作为不同金属的第一构件110e和第二构件120e进行对接焊的情况。此外，图中以从重叠激光101的前进方向来看的状态进行表示。另外，在图中，以点划线表示了低亮度激光101a的光轴的位置。

此处，作为一个例子，如图15A-15C所示那样，第一构件110e是铜板。第二构件120e是铝板。以沿X方向延伸的方式配置第一构件110e。以沿X方向延伸的方式配置第二构件120e。使第一构件110e的右端部侧面与第二构件120e的左端部侧面相对接。第一构件110e的右端部上表面与第二构件120e的左端部上表面成为一个面。在第一构件110e的右端部和第二构件120e的左端部之间，存在沿Y方向延伸的间隙130e。间隙130e的宽度(X方向尺寸)中存在偏差。重叠激光101一边沿Y方向移动，一边瞄准间隙130e从正上方进行照射。

此时，若着眼于间隙周边140e的预定部分，则将预定部分的第一构件110e的右端部作为第一接合对象部111e，将预定部分的第二构件120e的左端部作为第二接合对象部121e。将第一接合对象部111e的侧面作为第一接合对象面112e，将第二接合对象部121e的侧面作为第二接合对象面122e。在这种情况下，与经过上述(过程A1)-(过程A3)来进行接合的情况相同，对第一接合对象部111e和第二接合对象面121e进行接合。

然后，如图16所示，以钎焊那样的方式，用金属完全填充第一小孔113e的部分、第二小孔123e的部分、第一接合对象部111e和第二接合对象部121e之间的间隙130e，来对第一构件110e和第二构件120e进行接合。

此外，在不同金属的情况下，既可以增加第一高亮度激光101b的强度，也可以使低亮度激光101a的光轴向第一构件110e一侧偏移。

即，既可以使照射到热容量较大的构件的高亮度激光的强度、比照射到热容量较小的构件的高亮度激光的强度要大，也可以使低亮度激光的光轴向热容量较大的构件侧偏移。由此，能够在热容量较大的构件和热容量较小的构件之间获得熔融金属量的平衡。

另外，既可以使照射到激光吸收率较低的构件的高亮度激光的强度、比照射到激光吸收率较高的构件的高亮度激光的强度要大，也可以使低亮度激光101a的光轴向激光吸收率较低的构件侧偏移。由此，能够在激光吸收率较低的构件和激光吸收率较高的构件之间获得熔融金属量的平衡。

<总结>

以上，根据本实施方式，是使用重叠激光以熔融金属从两侧填充接合对象部分的间隙。由此，即使在对接着的第一构件和第二构件的接合对象部分存在间隙，也能够如钎焊那样对第一构件和第二构件进行接合。而且，由于在具有预定的熔化宽度的状态下，在第一构件和第二构件中形成小孔，因此可以完全避免从间隙混入溅射物。

另外，由于利用低亮度激光对接合部分缓缓进行冷却，因此能够完全避免裂纹、气孔等的焊接缺陷。另一方面，由于利用第一高亮度激光和第二高亮度激光，使照射部分瞬时熔融，因此能够减小对周边的热影响，其结果是能够高速进行接合。

(实施方式2)

下面，说明本发明的实施方式2。

此外，对于本实施方式的接合装置，除了对LD用光纤162a使用SI型光纤之外，由于都与实施方式1的接合装置150采用相同的结构，因此省略说明。

<概要>

首先，在本实施方式的接合方法中，如图17所示，使用图18所示的重叠激光201，以平板堆焊将第一构件210和第二构件220进行搭接焊。此时，一边使重叠激光201沿Y方向移动，一边将重叠激光201照射到第一构件210，在第一构件210形成熔池214。

<重叠激光201>

重叠激光201是将第一高亮度激光201b和第二高亮度激光201c与低亮度激光201a重叠的激光。低亮度激光201a具有如大礼帽形状那样的强度分布的激光。第一高亮度激光201b和第二高亮度激光201c是夹着低亮度激光201a的光轴而分布在低亮度激光201a的外周的激光。

而且，第一高亮度激光201b和第二高亮度激光201c比低亮度激光201a的照射区域要小，强度峰值要大。将低亮度激光201a的强度设定为在照射部分不会产生小孔的程度。对于第一高亮度激光201b和第二高亮度激光201c的各强度，设定为通过与低亮度激光201a一起在照射部分产生小孔的程度。

此处，作为一个例子，设定低亮度激光201a，使得低亮度激光201a的焦点位于第一构件210的中央。在各光轴沿第一方向(X方向)排列的状态下，低亮度激光201a、第一高亮度激光201b、第二高亮度激光201c沿与第一方向(X方向)正交的第二方向(Y方向)前进。设第一高亮度激光201b和第二高亮度激光201c的各强度峰值相同。

例如，设重叠激光201以数10mm/s～数100mm/s的速度移动。此时，设重叠激光201的照射部分瞬时熔融。在这种情况下，由于重叠激光201以比热传递速度更高速地进行移动，因此能够大幅地削减散发至熔池214的周边的热量。如图19A所示，利用第一高亮度激光201b和第二高亮度激光201c，形成熔池214a的外侧215a、216a。与此同时，如图19B所示，在重叠激光201的照射部分，形成截面形状为大致长方形或梯形的熔池214b。

另外，设增强各激光的强度，调整各激光的比例，并使重叠激光201高速移动。在这种情况下，如图19C所示，能够将2～3mm的熔化宽度进一步加宽数mm以上。熔融部分的整体因重力而能够形成向下垂下的熔池214c。

<比较例>

此外，如图20所示，仅使用图21所示的低亮度激光201a，以平板堆焊将第一构件250和第二构件260进行搭接焊。此时，一边使低亮度激光201a沿Y方向移动，一边将低亮度激光201a照射到第一构件250，在第一构件250形成熔池254。

在这种情况下，与使用重叠激光201的情况相比，在仅使用低亮度激光201a的情况下，熔池254到达第一构件250的下表面更耗时间。由此，与重叠激光201相比，不能使低亮度激光201a高速地进行移动。

而且，熔池254的热量会被熔池254的周边夺走。由此，向着第一构件250的下表面，熔池的下端变细。与此同时，如图22所示，在低亮度激光201a的照射部分，形成截面形状为圆锥形状的熔池254a。

假设即使形成达到贯通第一构件250的熔池254，也只能形成较小的熔池。另外，相对于熔池254的周边的热应力增大，在熔池周边产生较大的弯曲。其结果是，第一构件250和第二构件260之间的间隙270变大，不能进行接合。

即，通过使用重叠激光201，与仅使用低亮度激光201a相比，能够进行高速地移动。能够减少因热传导而被熔池的周边所吸收的热量。因此，能够减小对熔池周边的热影响，能够增大熔池的底面积(接合面积)。

<应用例>

接下来，说明将本实施方式的接合方法使用到以装载于混合动力汽车、电动汽车等为目的的大型锂离子电池(以下，称为车载用蓄电池)的制造中。

<锂离子电池>

锂离子电池通常具有在大致10μm的铜箔和12～20μm的铝箔之间夹着绝缘体的层叠结构。各电极箔与厚度为1mm左右的同种金属的集电体垂直接合。实际上，如图23A、图23B所示那样，呈涡旋状层叠的电极箔281的端部与集电体282垂直接合。而且，由于电极箔281较柔软，因此电极箔281和集电体282的间隙283存在偏差，或者电极箔281的端部产生变形。

此外，如图24所示，在现有的混合激光加工方法中，使用YAG激光或半导体激光那样的激光。关于铜板或铝板，其激光吸收率很差，为百分之几～约百分之十，热传导性非常高。由此，熔池284的前端变细，熔池284的底面积(接合面积)也变小，存在以微小的点进行接合的问题。另外，因热应力引起的弯曲，还存在电极箔281和集电体282的间隙283也变大的问题。

与此不同的是，在本实施方式的接合方法中，利用第一高亮度激光201b和第二高亮度激光201c使集电体282瞬时熔融。因此，通过使重叠激光201沿着径向或周向移动，如图25A、图25B所示，能够使电极箔281和集电体282进行部分接合。

具体而言，如图26A-图26C所示，使重叠激光201照射到集电体282的中心部。利用重叠激光201，集电体282的中心部熔化，因重力而形成向下垂下的熔池284。利用熔池284的热量，电极箔281的端部熔化，形成包围电极箔281的端部的焊角。一边使电池主体旋转，一边使重叠激光201沿径向缓缓移动。由此，能够不混入溅射物，使电极箔281的整个端部与集电体282相接合。

此外，在图26B、图26C中，为了易于观察接合对象部分290，以沿切断线B-B切断的状态表示锂离子电池280。

而且，在本实施方式的接合方法中，能够增大熔池的底面积(接合面积)。由此，即使在电极箔281和集电体282之间的间隙283存在偏差，另外，即使电极箔281的端部变形，也能以熔池284熔化电极箔281，能够进行钎焊那样的接合。因此，能够将电极箔281和集电体282进行接合。

此外，也可使重叠激光201随着从集电体282的中心部向外周移动、而降低重叠激光201的移动速度。另外，在本实施方式的接合方法中，是使用钎焊那样的接合。因此，为了防止接合对象部分290产生氧化，也可以使接合对象部分290充满惰性气体(保护气体)。

此外，也可以是对铜板进行镀镍或带镍钎料，使铜箔端部和铜板接合。另外，也可以将铝用钎料覆盖至铝板，使铝箔的端部和铝板接合。

<总结>

以上，根据本实施方式，是使用重叠激光，以形成于第一构件的熔池的下部填充接合对象部分的间隙。由此，即使在搭接的第一构件和第二构件的接合对象部分存在间隙，也能够如钎焊那样对第一构件和第二构件进行接合。而且，由于以形成于第一构件的熔池的下部进行接合，因此能够完全避免溅射物混入内部。

另外，由于利用低亮度激光对接合部分缓缓进行冷却，因此能够完全避免裂纹、气孔等的焊接缺陷。另一方面，由于利用第一高亮度激光和第二高亮度激光，使照射部分瞬时熔融，因此能够减小对周边的热影响，其结果是能够高速进行接合。

(其它)

此外，在镍氢电池的制造中，即使使用实施方式1、2的接合方法，也能够获得同样的结果。

此外，也可以将接合装置150用于太阳电池的激光划片。由于第一高亮度激光和第二高亮度激光分布在重叠激光的外周附近，因此能够使激光加工的端部清晰，也能够用于图案剥离。

<变形例1>

此外，如图27A、图27B所示，也可以使第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c与从第三纤维激光装置160d输出的低亮度激光101d重叠，来生成重叠激光301。

具体而言，接合装置350与实施方式1的接合装置150相比，包括第三纤维激光装置160d，来代替半导体激光装置160a。

第三纤维激光装置160d是输出低亮度激光101d的纤维激光装置。第三纤维激光装置160d包括激发光源161d和第三FBL用光纤162d。由激发光源161d生成的激光沿第三FBL用光纤162d传输，从第三FBL用光纤162d的输出端作为低亮度激光101d进行输出。

此处，对于第三FBL用光162d，比第一FBL用光纤162b和第二FBL用光纤162c的任一光纤的输出端的数值孔径(NA)都要大。对于低亮度激光101d，比第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c的任一激光的照射区域要大，强度峰值要小。

而且，接合装置350与实施方式1的接合装置150相比，也可以包括光学系统370，来代替光学系统170。

光学系统370是大致维持重叠激光301的光点形状(强度分布)不变、使重叠激光301的光点移动的光学系统。光学系统370包括第一FBL用准直透镜371b、第二FBL用准直透镜371c、第三FBL用准直透镜371d、分色镜372、电扫描器373、以及聚光透镜374。

电流计扫描仪373包括伺服电动机373a和电流计镜373b。电流计扫描仪373以使重叠激光301的光点进行移动为目的，由控制装置380进行控制。控制装置380是控制伺服电动机373a的驱动的装置。伺服电动机373a的旋转轴的旋转角度由控制装置380进行控制。

从X方向来看，在第一FBL用光纤161b的输出端的延长线上，配置有第一FBL用准直透镜371b。在第二FBL用光纤161c的输出端的延长线上，配置有第二FBL用准直透镜371c。在第三FBL用光纤161d的输出端的延长线上，配置有第三FBL用准直透镜371d。调整第一FBL用准直透镜371b和第二FBL用准直透镜371c的各光轴方向，使其成为与Y方向平行的方向。调整第三FBL用准直透镜371d的光轴方向，使其成为与Z方向平行的方向。

在伺服电动机373a的旋转轴上安装电流计镜373b。调整伺服电动机373b的旋转轴方向，使其成为与X方向平行的方向。配置电流计镜373b，使得与第一FBL用准直透镜371b和第二FBL用准直透镜371c的各光轴相对。通过以伺服电动机373a的旋转轴为中心使电流计镜373b进行旋转，从而使重叠激光301的光点沿Y方向移动。

在配置有第一FBL用准直透镜371b和第二FBL用准直透镜371c的壳体侧面部分和电流计镜373b之间、且在第三FBL用准直透镜371d的光轴上，配置有分色镜372。在电流计镜373b的正下方，配置有聚光透镜374。调整聚光透镜374的光轴方向，使其成为与Z方向平行的方向。将经聚光透镜374而聚焦到接合对象部分的第一高亮度激光101b、第二高亮度激光101c、及低亮度激光101d作为重叠激光301来照射到接合对象部分。

从Z轴方向来看，第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c夹着低亮度激光101d的光轴，照射到低亮度激光101d的照射区域内。对电流计扫描仪373进行驱动，大致维持重叠激光301的强度分布，用重叠激光301对接合对象部分进行一维扫描。此外，也可以组合多个电流计扫描仪373，进行二维扫描。

<变形例2>

此外，如图28A、图28B所示，也可以使第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c与从第三FBL用光纤162d的输出端刚输出的低亮度激光101d重叠，来生成重叠激光401。

此处，并列配置并集中第一FBL用光纤162b、第二FBL用光纤162c、及第三FBL用光纤162d的输出端。第三FBL用光纤162d的输出端只要在不妨碍从其他输出端输出的激光的范围内，可以比其他输出端要突出。

接合装置450与实施方式1的变形例1的接合装置350相比，也可以包括光学系统470，来代替光学系统370。

光学系统470是大致维持重叠激光401的光点形状(强度分布)不变、使重叠激光401的光点移动的光学系统。光学系统470包括准直透镜471、电流计扫描仪472、及聚光透镜473。

电流计扫描仪472包括伺服电动机472a和电流计镜372b。电流计扫描仪472以使重叠激光401的光点进行移动为目的，由控制装置480进行控制。控制装置480是控制伺服电动机472a的驱动的装置。伺服电动机472a的旋转轴的旋转角度由控制装置480进行控制。

从X方向来看，在第一FBL用光纤162b、第二FBL用光纤162c、及第三FBL用光纤162d的输出端的延长线上，配置有准直透镜471。调整准直透镜471的光轴方向，使其成为与Y方向平行的方向。

在伺服电动机472a的旋转轴上安装电流计镜472b。调整伺服电动机472a的旋转轴方向，使其成为与X方向平行的方向。在准直透镜471的光轴和聚光透镜473的光轴相交的位置，配置电流计扫描仪472b。通过以伺服电动机472a的旋转轴为中心使电流计镜472b进行旋转，从而使重叠激光401的点沿Y方向移动。

在电流计镜472b的正下方，配置有聚光透镜473。调整聚光透镜473的光轴方向，使其成为与Z方向平行的方向。将经聚光透镜473而聚焦到接合对象部分的第一高亮度激光101b、第二高亮度激光101c、及低亮度激光101d作为重叠激光401来照射到接合对象部分。

从Z轴方向来看，第一高亮度激光101b和第二高亮度激光101c夹着低亮度激光101d的光轴，照射到低亮度激光101d的照射区域内。控制电流计扫描仪472，大致维持重叠激光401的强度分布不变，用重叠激光401对接合对象部分进行一维扫描。此外，也可以组合多个电流计扫描仪472，进行二维扫描。

Claims (14)

1.一种接合方法，

是对第一构件和第二构件进行对接焊的接合方法，其特征在于，

使低亮度激光与比所述低亮度激光的照射区域要小、强度峰值要大的第一高亮度激光和第二高亮度激光重叠来生成重叠激光，

将所述低亮度激光照射到所述第一构件和所述第二构件之间的间隙及所述间隙的周边、将所述第一高亮度激光照射到所述低亮度激光的照射区域内的所述第一构件、将所述第二高亮度激光照射到所述低亮度激光的照射区域内的所述第二构件，在这样的状态下，使所述重叠激光沿所述间隙移动，

用所述重叠激光使所述间隙的周边的所述第一构件和所述第二构件熔融，用所述第一构件的熔融物和所述第二构件的熔融物填充所述间隙，以对所述第一构件和所述第二构件进行接合。

2.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

利用所述第一高亮度激光和所述低亮度激光，在所述间隙的周边的所述第一构件产生第一小孔，通过所述第一小孔，使与所述第一构件的所述间隙相面对的部分熔融，

利用所述第二高亮度激光和所述低亮度激光，在所述间隙的周边的所述第二构件产生第二小孔，通过所述第二小孔，使与所述第二构件的所述间隙相面对的部分熔融，

用使与所述第一构件的所述间隙相面对的部分熔融的熔融物、和使与所述第二构件的所述间隙相面对的部分熔融的熔融物来填充所述间隙，

用所述低亮度激光来使所述第一构件和所述第二构件的接合部分渐渐冷却。

3.如权利要求2所述的接合方法，其特征在于，

沿所述间隙延伸的方向测定所述间隙的宽度，在照射所述重叠激光时，根据所述间隙的宽度的变化来调节所述第一高亮度激光的照射位置，使得所述第一小孔和与所述第一构件的所述间隙相面对的部分的距离成为一定，

根据所述间隙的宽度的变化来调节所述第二高亮度激光的照射位置，使得所述第二小孔和与所述第二构件的所述间隙相面对的部分的距离成为一定。

4.如权利要求2所述的接合方法，其特征在于，

沿所述间隙延伸的方向测定所述间隙的宽度，在照射所述重叠激光时，根据所述间隙的宽度的变化，在所述间隙的周边的所述第一构件和所述第二构件中不产生小孔的范围内，调节所述低亮度激光的强度。

5.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

在所述间隙的宽度增加的情况下，

增强所述低亮度激光的强度，使得所述第一构件和所述第二构件的各熔融物的量增加，

在所述间隙的宽度减小的情况下，

减小所述低亮度激光的强度，使得所述第一构件和所述第二构件的各熔融物的量减少。

6.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

沿所述间隙延伸的方向测定所述间隙的宽度，在照射所述重叠激光时，根据所述间隙的宽度的变化，

在不贯通所述第一构件的范围内，调节所述第一高亮度激光的强度，

在不贯通所述第二构件的范围内，调节所述第二高亮度激光的强度。

7.如权利要求6所述的接合方法，其特征在于，

在所述间隙的宽度增加的情况下，

增大所述第一高亮度激光的强度，使得所述第一构件的熔融物的量增加，

增大所述第二高亮度激光的强度，使得所述第二构件的熔融物的量增加，

在所述间隙的宽度减小的情况下，

减小所述第一高亮度激光的强度，使得所述第一构件的熔融物的量减少，

减小所述第二高亮度激光的强度，使得所述第二构件的熔融物的量减少。

8.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述第一构件位于所述第二构件的垂直上方的情况下，

使所述第一高亮度激光的强度比所述第二高亮度激光的强度要大。

9.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述第一构件位于所述第二构件的垂直上方的情况下，

使所述低亮度激光的光轴向所述第一构件侧偏移。

10.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述第一构件的热容量比所述第二构件要大的情况下，或在所述第一构件的激光吸收率比所述第二构件要低的情况下，

使所述第一高亮度激光的强度比所述第二高亮度激光的强度要大。

11.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述第一构件的热容量比所述第二构件要大的情况下，或在所述第一构件的激光吸收率比所述第二构件要低的情况下，

使所述低亮度激光的光轴向所述第一构件侧偏移。

12.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

向所述间隙的周边喷出惰性气体。

13.一种接合方法，是对第一构件和第二构件进行搭接焊的接合方法，其特征在于，

所述第一构件是沿水平方向延伸的薄板，所述第二构件是沿垂直方向延伸的箔，所述第一构件位于所述第二构件的垂直上方，

使低亮度激光与比所述低亮度激光的照射区域要小、强度峰值要大的第一高亮度激光和第二高亮度激光重叠来生成重叠激光，

将所述低亮度激光照射到所述第一构件的上表面、将所述第一高亮度激光和所述第二高亮度激光夹着所述低亮度激光的光轴来照射到所述低亮度激光的照射区域内的外周，在这样的状态下，使所述重叠激光移动，

从所述重叠激光的前进方向来看，所述第一构件的熔融物的截面形状大致成为长方形或梯形，在所述第一构件的下表面与所述第二构件的端面接触之前，用所述重叠激光使所述第一构件熔融，以所述第一构件的熔融物的下部来填充所述第一构件和所述第二构件之间的间隙，以对所述第一构件和所述第二构件的端部进行接合。

14.一种接合装置，其特征在于，包括：

低亮度激光输出单元，该低亮度激光输出单元输出低亮度激光；

第一高亮度激光输出单元，该第一高亮度激光输出单元输出比所述低亮度激光的照射区域要小、强度峰值要大的第一高亮度激光；

第二高亮度激光输出单元，该第二高亮度激光输出单元输出比所述低亮度激光的照射区域要小、强度峰值要大的第二高亮度激光；

光学系统，该光学系统将所述第一高亮度激光和第二高亮度激光与所述低亮度激光重叠来生成重叠激光；以及，

喷出单元，该喷出单元从所述重叠激光的前进方向的前方和后方向被所述重叠激光照射的部分喷出惰性气体，

设定所述低亮度激光的强度，使得在仅照射所述低亮度激光的部分不产生小孔，

设定所述第一高亮度激光的强度，使得在同时照射有所述第一高亮度激光和所述低亮度激光的部分产生小孔，

设定所述第二高亮度激光的强度，使得在同时照射有所述第二高亮度激光和所述低亮度激光的部分产生小孔，

设定所述低亮度激光、所述第一高亮度激光、及所述第二高亮度激光的各焦点，使得所述第一高亮度激光和所述第二高亮度激光夹着所述低亮度激光的光轴而分布在所述低亮度激光的外周。

Images