JP2003001452A - レーザ溶接方法およびその方法を用いて製造された半導体レーザモジュール - Google Patents
レーザ溶接方法およびその方法を用いて製造された半導体レーザモジュールInfo
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- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
- H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 気泡やクラックに起因した溶接部分の強度劣
化を抑制し、また、溶融金属を冷却する際に発生する金
属飛散量や溶接部分の残留応力を小さく抑える。 【解決手段】 隣接配置された金属の接合対象部位にレ
ーザ光を照射してレーザ溶接を行う際に、そのレーザ光
のパワーを照射開始から照射終了まで一定とするのでは
なく、レーザ光のパワーを照射開始時よりも低下させた
後にレーザ光の照射を終了することにより、溶融金属の
急激な冷却凝固を抑制できる。これにより、溶接部分の
クラック発生や気泡を低減することができる。また、金
属飛散量や溶接部分の残留応力を小さく抑制できる。
化を抑制し、また、溶融金属を冷却する際に発生する金
属飛散量や溶接部分の残留応力を小さく抑える。 【解決手段】 隣接配置された金属の接合対象部位にレ
ーザ光を照射してレーザ溶接を行う際に、そのレーザ光
のパワーを照射開始から照射終了まで一定とするのでは
なく、レーザ光のパワーを照射開始時よりも低下させた
後にレーザ光の照射を終了することにより、溶融金属の
急激な冷却凝固を抑制できる。これにより、溶接部分の
クラック発生や気泡を低減することができる。また、金
属飛散量や溶接部分の残留応力を小さく抑制できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接方法お
よびその方法を利用して製造された半導体レーザモジュ
ールに関するものである。
よびその方法を利用して製造された半導体レーザモジュ
ールに関するものである。
【０００２】
【背景技術】図３には光部品の一つである半導体レーザ
モジュールの一構造例が模式的な断面図により示されて
いる。この半導体レーザモジュール１は、半導体レーザ
素子２と、光ファイバ３とを光結合状態でパッケージ４
の内部に収容配置して成るものである。
モジュールの一構造例が模式的な断面図により示されて
いる。この半導体レーザモジュール１は、半導体レーザ
素子２と、光ファイバ３とを光結合状態でパッケージ４
の内部に収容配置して成るものである。
【０００３】この半導体レーザモジュール１において、
パッケージ４の内部にはペルチェモジュール５が固定さ
れており、このペルチェモジュール５の上部には金属製
のベース６が固定されている。ベース６の上面にはチッ
プキャリア７を介して半導体レーザ素子２が固定され、
また、支持台８を介してフォトダイオード９が固定さ
れ、さらに、半導体レーザ素子２の近傍にサーミスタ
（図示せず）が配設されている。
パッケージ４の内部にはペルチェモジュール５が固定さ
れており、このペルチェモジュール５の上部には金属製
のベース６が固定されている。ベース６の上面にはチッ
プキャリア７を介して半導体レーザ素子２が固定され、
また、支持台８を介してフォトダイオード９が固定さ
れ、さらに、半導体レーザ素子２の近傍にサーミスタ
（図示せず）が配設されている。
【０００４】フォトダイオード９は半導体レーザ素子２
の発光状態をモニタするものであり、ペルチェモジュー
ル５は半導体レーザ素子２の温度制御を行うものであ
る。このペルチェモジュール５の動作は、サーミスタの
検出温度に基づいて、半導体レーザ素子２が一定の温度
となるように制御される。ペルチェモジュール５の温度
制御によって、半導体レーザ素子２の温度変動に起因し
た半導体レーザ素子２のレーザ光の強度変動および波長
変動が抑制されて、半導体レーザ素子２のレーザ光の強
度および波長がほぼ一定に維持される。
の発光状態をモニタするものであり、ペルチェモジュー
ル５は半導体レーザ素子２の温度制御を行うものであ
る。このペルチェモジュール５の動作は、サーミスタの
検出温度に基づいて、半導体レーザ素子２が一定の温度
となるように制御される。ペルチェモジュール５の温度
制御によって、半導体レーザ素子２の温度変動に起因し
た半導体レーザ素子２のレーザ光の強度変動および波長
変動が抑制されて、半導体レーザ素子２のレーザ光の強
度および波長がほぼ一定に維持される。
【０００５】ベース６には、さらに、固定部１０を介し
てフェルール１１が固定されている。フェルール１１
は、例えば、Fe-Ni-Co合金等の金属により構成されてお
り、図５に示されるように円柱状と成している。このフ
ェルール１１の内部には前端面１１ａから後端面１１ｂ
に貫通する貫通孔（図示せず）が形成されており、この
貫通孔には光ファイバ３が挿通されて例えば半田により
固定されている。
てフェルール１１が固定されている。フェルール１１
は、例えば、Fe-Ni-Co合金等の金属により構成されてお
り、図５に示されるように円柱状と成している。このフ
ェルール１１の内部には前端面１１ａから後端面１１ｂ
に貫通する貫通孔（図示せず）が形成されており、この
貫通孔には光ファイバ３が挿通されて例えば半田により
固定されている。
【０００６】この光ファイバ３の先端部はフェルール１
１の前端面１１ａから前方に突出され、半導体レーザ素
子２の発光部と間隔を介して配置されており、半導体レ
ーザ素子２から出射されたレーザ光を受けるものであ
る。この例では、その光ファイバ３の先端部にはレンズ
１２が形成されており、この光ファイバ３はレンズドフ
ァイバと成している。
１の前端面１１ａから前方に突出され、半導体レーザ素
子２の発光部と間隔を介して配置されており、半導体レ
ーザ素子２から出射されたレーザ光を受けるものであ
る。この例では、その光ファイバ３の先端部にはレンズ
１２が形成されており、この光ファイバ３はレンズドフ
ァイバと成している。
【０００７】フェルール１１の後端面１１ｂから引き出
された光ファイバ３は、パッケージ４の外部に導出され
ており、半導体レーザ素子２から光ファイバ３の先端部
に入射したレーザ光は、光ファイバ３を伝搬して所望の
供給場所に導かれる。
された光ファイバ３は、パッケージ４の外部に導出され
ており、半導体レーザ素子２から光ファイバ３の先端部
に入射したレーザ光は、光ファイバ３を伝搬して所望の
供給場所に導かれる。
【０００８】図４には、フェルール１１が固定されてい
る部分を抜き出して上方側から見た平面図が示され、図
６には固定部１０の一例が斜視図により示されている。
フェルール１１は、その側面が、先端側と後部側におい
て、両側から一対の固定部１０（１０ａ，１０ｂ、１０
ａ'，１０ｂ'）によって挟み込まれ、当該フェルール１
１は固定部１０（１０ａ，１０ｂ、１０ａ'，１０ｂ'）
に溶接（例えばＹＡＧ溶接）により固定されている。な
お、図３や図４では、その溶接部分は黒丸Ｐにより示さ
れている。
る部分を抜き出して上方側から見た平面図が示され、図
６には固定部１０の一例が斜視図により示されている。
フェルール１１は、その側面が、先端側と後部側におい
て、両側から一対の固定部１０（１０ａ，１０ｂ、１０
ａ'，１０ｂ'）によって挟み込まれ、当該フェルール１
１は固定部１０（１０ａ，１０ｂ、１０ａ'，１０ｂ'）
に溶接（例えばＹＡＧ溶接）により固定されている。な
お、図３や図４では、その溶接部分は黒丸Ｐにより示さ
れている。
【０００９】対を成す固定部１０ａ，１０ｂ（１０
ａ'，１０ｂ'）は、図６に示されるように、共通の基板
１５上に固定されて固定用部品１７を構成している。こ
の固定用部品１７は例えば図７に示されるような基板１
５のＱ位置で溶接によりベース６に固定されている。
ａ'，１０ｂ'）は、図６に示されるように、共通の基板
１５上に固定されて固定用部品１７を構成している。こ
の固定用部品１７は例えば図７に示されるような基板１
５のＱ位置で溶接によりベース６に固定されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、隣り合う金属（例えばフェルール１１と固定部１０
など）同士をＹＡＧ溶接等のレーザ溶接によって接合さ
せる場合には、従来では、その隣り合う金属の接合対象
部位に照射するレーザ光のパワーは、例えば、図７
（ａ）に示すようなパルス状に制御されており、レーザ
光照射終了時に、金属同士を瞬時に溶接するための高い
レベルから急激に零となっていた。このため、レーザ光
の照射を開始すると、そのレーザ光照射部位の金属は溶
融して融合し、レーザ光の照射終了により、急激に冷却
凝固することとなる。この場合のレーザ溶接痕の形状例
が図７（ｂ）、（ｃ）に示されている。図７（ｂ）はレ
ーザ溶接痕１５をレーザ光照射側から見た場合の一例で
あり、図７（ｃ）はレーザ溶接痕１５の断面の一例であ
る。なお、フェルール１１を固定部１０にＹＡＧ溶接す
る場合の例では、例えば、最大パワー５０Ｗの５０％で
ある２５ＷのパワーＷを持つレーザ光を、例えば約２ms
という如く非常に短い照射時間Ｔだけ、フェルール１１
と固定部１０の接合対象部位に照射して溶接接合してい
た。
に、隣り合う金属（例えばフェルール１１と固定部１０
など）同士をＹＡＧ溶接等のレーザ溶接によって接合さ
せる場合には、従来では、その隣り合う金属の接合対象
部位に照射するレーザ光のパワーは、例えば、図７
（ａ）に示すようなパルス状に制御されており、レーザ
光照射終了時に、金属同士を瞬時に溶接するための高い
レベルから急激に零となっていた。このため、レーザ光
の照射を開始すると、そのレーザ光照射部位の金属は溶
融して融合し、レーザ光の照射終了により、急激に冷却
凝固することとなる。この場合のレーザ溶接痕の形状例
が図７（ｂ）、（ｃ）に示されている。図７（ｂ）はレ
ーザ溶接痕１５をレーザ光照射側から見た場合の一例で
あり、図７（ｃ）はレーザ溶接痕１５の断面の一例であ
る。なお、フェルール１１を固定部１０にＹＡＧ溶接す
る場合の例では、例えば、最大パワー５０Ｗの５０％で
ある２５ＷのパワーＷを持つレーザ光を、例えば約２ms
という如く非常に短い照射時間Ｔだけ、フェルール１１
と固定部１０の接合対象部位に照射して溶接接合してい
た。
【００１１】上記のように、従来では、レーザ光のパワ
ーはパルス状に制御され、レーザ光の照射終了によって
溶融金属は急激に冷却されるため、その溶融金属が凝固
する際に、その溶接部分の金属内部に気泡が閉じ込めら
れてしまうことがある。また、溶融金属を急激に冷却凝
固するので、その溶接部分にクラックが発生し易い。そ
れら気泡やクラックは、溶接の強度を劣化させる原因と
なり、問題である。
ーはパルス状に制御され、レーザ光の照射終了によって
溶融金属は急激に冷却されるため、その溶融金属が凝固
する際に、その溶接部分の金属内部に気泡が閉じ込めら
れてしまうことがある。また、溶融金属を急激に冷却凝
固するので、その溶接部分にクラックが発生し易い。そ
れら気泡やクラックは、溶接の強度を劣化させる原因と
なり、問題である。
【００１２】また、溶融金属を急激に冷却凝固させるこ
とにより、溶接部分の金属に大きな残留応力が発生す
る。この残留応力に起因して次に示すような問題が生じ
る虞がある。例えば、半導体レーザモジュール１の検査
工程において、半導体レーザモジュール１を高温（例え
ば約８５℃）の環境下に放置したり、室温から高温（例
えば約８５℃）まで変化する温度サイクルの環境下に置
いて、半導体レーザモジュール１の耐久検査を行うこと
がある。
とにより、溶接部分の金属に大きな残留応力が発生す
る。この残留応力に起因して次に示すような問題が生じ
る虞がある。例えば、半導体レーザモジュール１の検査
工程において、半導体レーザモジュール１を高温（例え
ば約８５℃）の環境下に放置したり、室温から高温（例
えば約８５℃）まで変化する温度サイクルの環境下に置
いて、半導体レーザモジュール１の耐久検査を行うこと
がある。
【００１３】この際、溶接部分に大きな残留応力がある
と、高温の環境や、大きな環境温度変動によって、その
溶接部分に大きな体積変化が起こることがある。例え
ば、フェルール１１と固定部１０の溶接部分に大きな体
積変化が生じると、フェルール１１が位置ずれしてしま
う。半導体レーザモジュール１の製造工程中において半
導体レーザ素子２の光軸と光ファイバ３の光軸を位置合
わせする調心作業を行ったのにも拘わらず、そのよう
に、フェルール１１の位置ずれが生じると、半導体レー
ザ素子２の光軸と光ファイバ３の光軸がずれ、半導体レ
ーザ素子２と光ファイバ３の光結合が損なわれてしまう
という問題が生じる虞があった。
と、高温の環境や、大きな環境温度変動によって、その
溶接部分に大きな体積変化が起こることがある。例え
ば、フェルール１１と固定部１０の溶接部分に大きな体
積変化が生じると、フェルール１１が位置ずれしてしま
う。半導体レーザモジュール１の製造工程中において半
導体レーザ素子２の光軸と光ファイバ３の光軸を位置合
わせする調心作業を行ったのにも拘わらず、そのよう
に、フェルール１１の位置ずれが生じると、半導体レー
ザ素子２の光軸と光ファイバ３の光軸がずれ、半導体レ
ーザ素子２と光ファイバ３の光結合が損なわれてしまう
という問題が生じる虞があった。
【００１４】さらにまた、溶融金属が冷却凝固する際
に、その溶融金属の一部が飛散することがあるが、溶融
金属を急激に冷却凝固させると、その飛散量が多くな
る。このように金属の飛散量が多くなると、例えば、半
導体レーザ素子２の発光部に、その飛散した金属が付着
してしまい、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ
光の光量が低下してしまうという重大な問題発生の虞が
ある。
に、その溶融金属の一部が飛散することがあるが、溶融
金属を急激に冷却凝固させると、その飛散量が多くな
る。このように金属の飛散量が多くなると、例えば、半
導体レーザ素子２の発光部に、その飛散した金属が付着
してしまい、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ
光の光量が低下してしまうという重大な問題発生の虞が
ある。
【００１５】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、溶接部分のクラック発生や
気泡の含有を削減でき、また、溶接部分の残留応力や、
金属の飛散量を小さく抑えることができるレーザ溶接方
法およびその方法を用いて製造した半導体レーザモジュ
ールを提供することにある。
たものであり、その目的は、溶接部分のクラック発生や
気泡の含有を削減でき、また、溶接部分の残留応力や、
金属の飛散量を小さく抑えることができるレーザ溶接方
法およびその方法を用いて製造した半導体レーザモジュ
ールを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、隣接配置
された金属同士の接合対象部位にレーザ光を照射し、金
属同士を溶接接合するレーザ溶接方法において、接合対
象部位に照射するレーザ光のパワーを段階的に又は連続
的に低下させてからレーザ光の照射を終了する構成をも
って前記課題を解決する手段としている。
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、隣接配置
された金属同士の接合対象部位にレーザ光を照射し、金
属同士を溶接接合するレーザ溶接方法において、接合対
象部位に照射するレーザ光のパワーを段階的に又は連続
的に低下させてからレーザ光の照射を終了する構成をも
って前記課題を解決する手段としている。
【００１７】第２の発明は、第１の発明の構成を備え、
レーザ光のパワー低下制御はタイムスロット単位で制御
することを特徴として構成されている。
レーザ光のパワー低下制御はタイムスロット単位で制御
することを特徴として構成されている。
【００１８】第３の発明は、第１又は第２又は第３の発
明の構成を備え、接合対象部位は、光部品を構成する部
品同士の接合部位であることを特徴とした構成されてい
る。
明の構成を備え、接合対象部位は、光部品を構成する部
品同士の接合部位であることを特徴とした構成されてい
る。
【００１９】第４の発明は、半導体レーザ素子と光ファ
イバが光結合状態で収容配置されている半導体レーザモ
ジュールにおいて、光ファイバはフェルールに挿通固定
されており、そのフェルールの側面を両側から挟み込む
形態で固定部の対が配置され、その固定部とフェルール
は第１又は第２又は第３の発明のレーザ溶接方法を利用
して溶接固定されていることを特徴として構成されてい
る。
イバが光結合状態で収容配置されている半導体レーザモ
ジュールにおいて、光ファイバはフェルールに挿通固定
されており、そのフェルールの側面を両側から挟み込む
形態で固定部の対が配置され、その固定部とフェルール
は第１又は第２又は第３の発明のレーザ溶接方法を利用
して溶接固定されていることを特徴として構成されてい
る。
【００２０】この発明では、接合対象部位に照射するレ
ーザ光のパワーを、金属同士を瞬時に溶接するための高
いレベルから急激に零にするのではなく、段階的に又は
連続的に低下させてからレーザ光の照射を終了する。こ
れにより、照射終了時に溶融金属に与えられるレーザ光
のエネルギーが照射開始時よりも小さくなり、レーザ光
照射終了後の溶融金属の急激な冷却を緩和することがで
きる。
ーザ光のパワーを、金属同士を瞬時に溶接するための高
いレベルから急激に零にするのではなく、段階的に又は
連続的に低下させてからレーザ光の照射を終了する。こ
れにより、照射終了時に溶融金属に与えられるレーザ光
のエネルギーが照射開始時よりも小さくなり、レーザ光
照射終了後の溶融金属の急激な冷却を緩和することがで
きる。
【００２１】このため、接合部分に閉じ込められる気泡
を削減することができたり、クラック発生を抑制するこ
とができる。また、溶接部分の残留応力が小さくなり、
大きな残留応力に起因した問題発生を防止することがで
きる。さらに、レーザ溶接に起因した金属の飛散量を低
減することができる。
を削減することができたり、クラック発生を抑制するこ
とができる。また、溶接部分の残留応力が小さくなり、
大きな残留応力に起因した問題発生を防止することがで
きる。さらに、レーザ溶接に起因した金属の飛散量を低
減することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【００２３】この実施形態例では、図３に示されるよう
な半導体レーザモジュール１を用いて、本発明に係るレ
ーザ溶接方法の一実施形態例を説明する。なお、図３に
示す半導体レーザモジュール１の構成は、前述したの
で、その重複説明は省略する。
な半導体レーザモジュール１を用いて、本発明に係るレ
ーザ溶接方法の一実施形態例を説明する。なお、図３に
示す半導体レーザモジュール１の構成は、前述したの
で、その重複説明は省略する。
【００２４】半導体レーザモジュール１の製造工程にお
いて、例えば固定部１０とフェルール１１の接合部分等
の溶接対象部位をレーザ溶接（例えばＹＡＧ溶接）する
際に、その溶接対象部位に照射するレーザ光のパワー
は、図１（ａ）に示されるように制御する。
いて、例えば固定部１０とフェルール１１の接合部分等
の溶接対象部位をレーザ溶接（例えばＹＡＧ溶接）する
際に、その溶接対象部位に照射するレーザ光のパワー
は、図１（ａ）に示されるように制御する。
【００２５】すなわち、溶接対象部位へのレーザ光の照
射を開始すると、その照射開始時のパワーＷ１を、予め
定めた時間Ｔ１の間、維持する。その照射開始時のレー
ザ光のパワーＷ１はレーザ光の照射によって溶接対象部
位の金属を溶融することができるパワーである。そのパ
ワーＷ１の維持時間Ｔ１は、パワーＷ１のレーザ光の照
射による溶接対象部位の溶融金属を融合させることがで
きる時間である。それらパワーＷ１や、時間Ｔ１は、溶
接対象の金属の種類や、接合対象部位の金属形状等の様
々なことを考慮して、適宜に設定される。
射を開始すると、その照射開始時のパワーＷ１を、予め
定めた時間Ｔ１の間、維持する。その照射開始時のレー
ザ光のパワーＷ１はレーザ光の照射によって溶接対象部
位の金属を溶融することができるパワーである。そのパ
ワーＷ１の維持時間Ｔ１は、パワーＷ１のレーザ光の照
射による溶接対象部位の溶融金属を融合させることがで
きる時間である。それらパワーＷ１や、時間Ｔ１は、溶
接対象の金属の種類や、接合対象部位の金属形状等の様
々なことを考慮して、適宜に設定される。
【００２６】例えば、固定部１０とフェルール１１をＹ
ＡＧ溶接する場合の一例を挙げると、５０ＷのＹＡＧ溶
接機を用いる場合に、照射開始時のパワーＷ１は、最大
パワー（５０Ｗ）の５０％のパワー（つまり、２５Ｗ）
とし、そのパワーＷ１を維持している時間Ｔ１は２msと
する。換言すれば、この例では、照射開始時のパワーＷ
１は、従来のレーザ光のパワー制御におけるパルスのパ
ワーＷとほぼ等しく設定されている（図７（ａ）参
照）。また、そのパワーＷ１の維持時間Ｔ１は、従来の
レーザ光のパワー制御におけるパルスの時間幅Ｔとほぼ
等しく設定されている。
ＡＧ溶接する場合の一例を挙げると、５０ＷのＹＡＧ溶
接機を用いる場合に、照射開始時のパワーＷ１は、最大
パワー（５０Ｗ）の５０％のパワー（つまり、２５Ｗ）
とし、そのパワーＷ１を維持している時間Ｔ１は２msと
する。換言すれば、この例では、照射開始時のパワーＷ
１は、従来のレーザ光のパワー制御におけるパルスのパ
ワーＷとほぼ等しく設定されている（図７（ａ）参
照）。また、そのパワーＷ１の維持時間Ｔ１は、従来の
レーザ光のパワー制御におけるパルスの時間幅Ｔとほぼ
等しく設定されている。
【００２７】この実施形態例では、レーザ光の照射を開
始してからの経過時間が時間Ｔ１を経過した以降に、レ
ーザ光のパワーを段階的に低下させていく。例えば、固
定部１０とフェルール１１をＹＡＧ溶接する場合の一例
では、最大パワーＷ１（例えば５０Ｗ）の４５％、４０
％、３５％、３０％という如く、段階的に低下させてい
く。この例では、１段階毎のパワー維持時間ｔは全てほ
ぼ同様で、この時間ｔは、照射開始時パワーＷ１の維持
時間Ｔ１よりも短く、例えば約０．５msに設定されてい
る。この場合、レーザ光のパワーは、０．５msを１単位
とするタイムスロットで制御すると、レーザ光のパワー
制御やパワー設定の変更を容易に行うことができる。例
えば、図１（ａ）の場合、最初の４タイムスロットのレ
ーザ光のパワーをＷ１とし、後の４タイムスロットは徐
々にパワーを落とすように設定している。
始してからの経過時間が時間Ｔ１を経過した以降に、レ
ーザ光のパワーを段階的に低下させていく。例えば、固
定部１０とフェルール１１をＹＡＧ溶接する場合の一例
では、最大パワーＷ１（例えば５０Ｗ）の４５％、４０
％、３５％、３０％という如く、段階的に低下させてい
く。この例では、１段階毎のパワー維持時間ｔは全てほ
ぼ同様で、この時間ｔは、照射開始時パワーＷ１の維持
時間Ｔ１よりも短く、例えば約０．５msに設定されてい
る。この場合、レーザ光のパワーは、０．５msを１単位
とするタイムスロットで制御すると、レーザ光のパワー
制御やパワー設定の変更を容易に行うことができる。例
えば、図１（ａ）の場合、最初の４タイムスロットのレ
ーザ光のパワーをＷ１とし、後の４タイムスロットは徐
々にパワーを落とすように設定している。
【００２８】この実施形態例に示す如く、レーザ光のパ
ワーを段階的に低下させた場合のレーザ溶接痕１５をレ
ーザ照射側から見た形状の一例が図１（ｂ）に示され、
そのレーザ溶接痕１５の断面の一例が図１（ｃ）に模式
的に示されている。これらの図に示されるように、この
実施形態例では、レーザ溶接痕１５は、従来よりも丸み
を帯びた形状となる。
ワーを段階的に低下させた場合のレーザ溶接痕１５をレ
ーザ照射側から見た形状の一例が図１（ｂ）に示され、
そのレーザ溶接痕１５の断面の一例が図１（ｃ）に模式
的に示されている。これらの図に示されるように、この
実施形態例では、レーザ溶接痕１５は、従来よりも丸み
を帯びた形状となる。
【００２９】この実施形態例では、レーザ光のパワーを
段階的に低下させた後に、レーザ光の照射を終了するの
で、照射終了時に溶融金属に与えられるレーザ光のエネ
ルギーは照射開始時よりも小さくなる。
段階的に低下させた後に、レーザ光の照射を終了するの
で、照射終了時に溶融金属に与えられるレーザ光のエネ
ルギーは照射開始時よりも小さくなる。
【００３０】この実施形態例によれば、レーザ光のパワ
ーを段階的に低下させて、照射終了時に溶融金属に与え
られるレーザ光のエネルギーを照射開始時よりも小さく
するので、レーザ光の照射を終了した以降の溶融金属の
急激な冷却凝固を緩和することができる。これにより、
溶接部分のクラック発生や気泡を低減することができ
て、クラックや気泡に起因した溶接部分の強度劣化を抑
制することができる。
ーを段階的に低下させて、照射終了時に溶融金属に与え
られるレーザ光のエネルギーを照射開始時よりも小さく
するので、レーザ光の照射を終了した以降の溶融金属の
急激な冷却凝固を緩和することができる。これにより、
溶接部分のクラック発生や気泡を低減することができ
て、クラックや気泡に起因した溶接部分の強度劣化を抑
制することができる。
【００３１】また、そのように、溶融金属の急激な冷却
凝固を緩和することができるので、溶接部分の残留応力
を小さくすることができる。このため、残留応力が大で
ある場合に発生する問題を抑制することができる。例え
ば、固定部１０とフェルール１１の溶接部分の残留応力
が大きいと、環境温度変動等に起因して、その溶接部分
に大きな体積変化が生じてしまう。これにより、フェル
ール１１が位置ずれを起こして半導体レーザ素子２と光
ファイバ３の光結合状態を悪化させてしまうという問題
が生じることがある。これに対して、この実施形態例で
は、溶接部分の残留応力を小さくすることができるの
で、そのような溶接部分の大きな残留応力に起因したフ
ェルール１１の位置ずれを回避することができて、半導
体レーザ素子２と光ファイバ３の良好な光結合状態を維
持することができる。これにより、半導体レーザモジュ
ール１の耐久の信頼性を向上させることができる。
凝固を緩和することができるので、溶接部分の残留応力
を小さくすることができる。このため、残留応力が大で
ある場合に発生する問題を抑制することができる。例え
ば、固定部１０とフェルール１１の溶接部分の残留応力
が大きいと、環境温度変動等に起因して、その溶接部分
に大きな体積変化が生じてしまう。これにより、フェル
ール１１が位置ずれを起こして半導体レーザ素子２と光
ファイバ３の光結合状態を悪化させてしまうという問題
が生じることがある。これに対して、この実施形態例で
は、溶接部分の残留応力を小さくすることができるの
で、そのような溶接部分の大きな残留応力に起因したフ
ェルール１１の位置ずれを回避することができて、半導
体レーザ素子２と光ファイバ３の良好な光結合状態を維
持することができる。これにより、半導体レーザモジュ
ール１の耐久の信頼性を向上させることができる。
【００３２】さらに、前記の如く、溶融金属の急激な冷
却凝固を緩和することができるので、溶融金属が冷却凝
固する際に発生する金属の飛散量を抑制することができ
る。これにより、例えば、溶接に起因した金属の飛散量
が多く、その飛散した金属によって半導体レーザ素子２
のレーザ光の光量が低下してしまうという重大な問題を
回避することができる。
却凝固を緩和することができるので、溶融金属が冷却凝
固する際に発生する金属の飛散量を抑制することができ
る。これにより、例えば、溶接に起因した金属の飛散量
が多く、その飛散した金属によって半導体レーザ素子２
のレーザ光の光量が低下してしまうという重大な問題を
回避することができる。
【００３３】さらに、この実施形態例では、レーザ光の
照射を開始してから設定の時間Ｔ１を経過した後に、レ
ーザ光のパワーを低下させるので、隣り合う金属の溶接
対象部位の金属が融合した後に、レーザ光のパワー低下
制御を開始させることができることとなる。これによ
り、レーザ光のパワーを低下させることに因る溶接不良
を防止することができる。
照射を開始してから設定の時間Ｔ１を経過した後に、レ
ーザ光のパワーを低下させるので、隣り合う金属の溶接
対象部位の金属が融合した後に、レーザ光のパワー低下
制御を開始させることができることとなる。これによ
り、レーザ光のパワーを低下させることに因る溶接不良
を防止することができる。
【００３４】なお、この発明は、この実施形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、この実施形態例では、レーザ光のパワーを４段階
で低下させていたが、そのレーザ光パワー低下制御の段
階数は４段階に限定されるものではなく、数に限定され
るものではない。
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、この実施形態例では、レーザ光のパワーを４段階
で低下させていたが、そのレーザ光パワー低下制御の段
階数は４段階に限定されるものではなく、数に限定され
るものではない。
【００３５】また、この実施形態例では、レーザ光のパ
ワーを低下させる際には、段階的にレーザ光のパワーを
低下させていたが、例えば、図２（ａ）に示すように、
レーザ光のパワーを連続的に低下させてもよい。さら
に、この実施形態例では、レーザ光の照射を開始してか
ら設定の時間Ｔ１を経過するまでは、照射開始時のパワ
ーＷ１を維持し、その後に、レーザ光のパワーを低下さ
せる構成であったが、例えば、図２（ｂ）に示すよう
に、レーザ光の照射を開始した直後に、レーザ光のパワ
ーを、実線Ａに示すように段階的に、又は、点線Ｂに示
すように連続的に低下させ始めてもよい。
ワーを低下させる際には、段階的にレーザ光のパワーを
低下させていたが、例えば、図２（ａ）に示すように、
レーザ光のパワーを連続的に低下させてもよい。さら
に、この実施形態例では、レーザ光の照射を開始してか
ら設定の時間Ｔ１を経過するまでは、照射開始時のパワ
ーＷ１を維持し、その後に、レーザ光のパワーを低下さ
せる構成であったが、例えば、図２（ｂ）に示すよう
に、レーザ光の照射を開始した直後に、レーザ光のパワ
ーを、実線Ａに示すように段階的に、又は、点線Ｂに示
すように連続的に低下させ始めてもよい。
【００３６】さらに、この実施形態例では、レーザ光の
パワーを低下させる際に、同じパワー量ずつ段階的にレ
ーザ光のパワーを低下させていたが、その１段階毎のパ
ワーの低下量は等量ずつとは限らず、図２（ｃ）に示す
ように、１段階毎のパワーの低下量は等しくしなくとも
よい。
パワーを低下させる際に、同じパワー量ずつ段階的にレ
ーザ光のパワーを低下させていたが、その１段階毎のパ
ワーの低下量は等量ずつとは限らず、図２（ｃ）に示す
ように、１段階毎のパワーの低下量は等しくしなくとも
よい。
【００３７】さらに、この実施形態例では、図３に示す
ような半導体レーザモジュール１を例にして説明した
が、本発明のレーザ溶接方法は、図３に示す半導体レー
ザモジュール１以外の構成を持つ半導体レーザモジュー
ルを製造する際にも適用することができる。また、半導
体レーザモジュール以外の光部品を構成する部品同士の
レーザ溶接にも適用することができる。もちろん、この
発明は半導体レーザモジュール等の光部品を製造する際
に用いるだけでなく、それ以外のレーザ溶接を行う際に
も適用することができるものである。
ような半導体レーザモジュール１を例にして説明した
が、本発明のレーザ溶接方法は、図３に示す半導体レー
ザモジュール１以外の構成を持つ半導体レーザモジュー
ルを製造する際にも適用することができる。また、半導
体レーザモジュール以外の光部品を構成する部品同士の
レーザ溶接にも適用することができる。もちろん、この
発明は半導体レーザモジュール等の光部品を製造する際
に用いるだけでなく、それ以外のレーザ溶接を行う際に
も適用することができるものである。
【００３８】
【発明の効果】この発明によれば、接合対象部位に照射
するレーザ光のパワーを段階的に又は連続的に低下させ
てから、レーザ光の照射を終了するので、溶融金属の急
激な冷却凝固を緩和することができる。これにより、溶
接部分のクラック発生や、溶接部分の金属内部の気泡を
低減することができ、クラックや気泡に起因した溶接部
分の強度劣化を抑制することができる。これにより、そ
のような手法を利用して溶接接合を行って製品を製造す
る際に、その製品の耐久の信頼性を高めることが可能と
なる。
するレーザ光のパワーを段階的に又は連続的に低下させ
てから、レーザ光の照射を終了するので、溶融金属の急
激な冷却凝固を緩和することができる。これにより、溶
接部分のクラック発生や、溶接部分の金属内部の気泡を
低減することができ、クラックや気泡に起因した溶接部
分の強度劣化を抑制することができる。これにより、そ
のような手法を利用して溶接接合を行って製品を製造す
る際に、その製品の耐久の信頼性を高めることが可能と
なる。
【００３９】また、溶融金属が急激に冷却凝固すると、
その溶融金属の飛散量が多くなるが、この発明では、溶
融金属の急激な冷却凝固を緩和することができるので、
金属の飛散量を抑えることができる。これにより、例え
ば、半導体レーザモジュールの製造工程において、この
発明のレーザ溶接方法を用いることにより、飛散した金
属に起因して半導体レーザ素子のレーザ光の光量が低減
してしまう等の問題を回避することができる。
その溶融金属の飛散量が多くなるが、この発明では、溶
融金属の急激な冷却凝固を緩和することができるので、
金属の飛散量を抑えることができる。これにより、例え
ば、半導体レーザモジュールの製造工程において、この
発明のレーザ溶接方法を用いることにより、飛散した金
属に起因して半導体レーザ素子のレーザ光の光量が低減
してしまう等の問題を回避することができる。
【００４０】さらに、この発明では、溶融金属の急激な
冷却凝固を緩和することができるので、溶接部分の残留
応力を小さく抑えることができる。これにより、例え
ば、半導体レーザモジュールの製造工程において、フェ
ルールと固定部を溶接固定する際に、この発明のレーザ
溶接方法を用いることにより、そのフェルールと固定部
の溶接部分の残留応力に起因した大きな体積変化を防止
することができて、フェルールの位置ずれを防止するこ
とができる。これにより、フェルールの位置ずれに起因
した光ファイバと半導体レーザ素子の光結合状態の悪化
を防止することができる。
冷却凝固を緩和することができるので、溶接部分の残留
応力を小さく抑えることができる。これにより、例え
ば、半導体レーザモジュールの製造工程において、フェ
ルールと固定部を溶接固定する際に、この発明のレーザ
溶接方法を用いることにより、そのフェルールと固定部
の溶接部分の残留応力に起因した大きな体積変化を防止
することができて、フェルールの位置ずれを防止するこ
とができる。これにより、フェルールの位置ずれに起因
した光ファイバと半導体レーザ素子の光結合状態の悪化
を防止することができる。
【００４１】レーザ光のパワー低下制御をタイムスロッ
ト単位で制御するものにあっては、例えば、レーザ光の
パワー制御や、パワーの設定変更を容易に行うことがで
きることとなる。
ト単位で制御するものにあっては、例えば、レーザ光の
パワー制御や、パワーの設定変更を容易に行うことがで
きることとなる。
【００４２】接合対象部位は、光部品を構成する部品同
士の接合部位であるものにあっては、光部品の信頼性を
向上させることができる。
士の接合部位であるものにあっては、光部品の信頼性を
向上させることができる。
【図１】本発明に係るレーザ溶接手法の一実施形態例を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図２】その他の実施形態例を説明するための図であ
る。
る。
【図３】半導体レーザモジュールの一例を模式的な断面
により示すモデル図である。
により示すモデル図である。
【図４】固定部へのフェルールの固定状態を模式的に示
すモデル図である。
すモデル図である。
【図５】フェルールの一例を示すモデル図である。
【図６】固定部の一例を示すモデル図である。
【図７】従来のレーザ溶接手法の一例を説明するための
図である。
図である。
１ 半導体レーザモジュール
２ 半導体レーザ素子
３ 光ファイバ
１０ 固定部
１１ フェルール
Claims (4)
- 【請求項１】 隣接配置された金属同士の接合対象部位
にレーザ光を照射し、金属同士を溶接接合するレーザ溶
接方法において、接合対象部位に照射するレーザ光のパ
ワーを段階的に又は連続的に低下させてからレーザ光の
照射を終了することを特徴としたレーザ溶接方法。 - 【請求項２】 レーザ光のパワー低下制御はタイムスロ
ット単位で制御することを特徴とした請求項１記載のレ
ーザ溶接方法。 - 【請求項３】 接合対象部位は、光部品を構成する部品
同士の接合部位であることを特徴とした請求項１又は請
求項２記載のレーザ溶接方法。 - 【請求項４】 半導体レーザ素子と光ファイバが光結合
状態で収容配置されている半導体レーザモジュールにお
いて、光ファイバはフェルールに挿通固定されており、
そのフェルールの側面を両側から挟み込む形態で固定部
の対が配置され、その固定部とフェルールは請求項１又
は請求項２又は請求項３記載のレーザ溶接方法を利用し
て溶接固定されていることを特徴とした半導体レーザモ
ジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001182039A JP2003001452A (ja) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | レーザ溶接方法およびその方法を用いて製造された半導体レーザモジュール |
| US10/170,374 US20020195432A1 (en) | 2001-06-15 | 2002-06-14 | Laser welding method and semiconductor laser module manufactured by this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001182039A JP2003001452A (ja) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | レーザ溶接方法およびその方法を用いて製造された半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003001452A true JP2003001452A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=19022208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001182039A Pending JP2003001452A (ja) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | レーザ溶接方法およびその方法を用いて製造された半導体レーザモジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020195432A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003001452A (ja) |
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| JP2007313544A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Pioneer Electronic Corp | ビーム溶接装置、及びビーム溶接方法 |
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| US9053858B2 (en) | 2010-08-18 | 2015-06-09 | Nippon Chemi-Con Corporation | Capacitor, and manufacturing method and manufacturing program thereof |
| CN105033385A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-11 | 华南师范大学 | 汽车动力电池铝合金外壳激光焊接工艺 |
| US9672985B2 (en) | 2010-11-09 | 2017-06-06 | Nippon Chemi-Con Corporation | Capacitor and method for manufacturing the same |
| US10777802B2 (en) | 2011-06-28 | 2020-09-15 | Nippon Chemi-Con Corporation | Electricity storage device and method for manufacturing electricity storage device |
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| EP1477266B1 (fr) * | 2003-05-13 | 2007-04-04 | Lasag Ag | Procédé et dispositif de soudage par points au laser pour contrôler efficacement la qualité de la soudure obtenue |
| US8253060B2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-08-28 | General Electric Company | Hybrid laser arc welding process and apparatus |
| US8253061B2 (en) * | 2010-07-07 | 2012-08-28 | General Electric Company | Hybrid laser arc welding process and apparatus |
| JP5880032B2 (ja) * | 2011-12-27 | 2016-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | レーザー溶接方法 |
| JP6046955B2 (ja) * | 2012-08-28 | 2016-12-21 | マニー株式会社 | 硝子体手術用プローブ及びその製造方法 |
| CN103817403B (zh) * | 2013-12-05 | 2016-06-08 | 北京航星机器制造有限公司 | 高温合金激光焊接的收弧方法 |
| DE102013227148A1 (de) * | 2013-12-23 | 2015-06-25 | Kuka Roboter Gmbh | Schweißroboter und Verfahren zum Betreiben einer Laserschweißvorrichtung |
| CN105643104B (zh) * | 2016-03-04 | 2017-08-01 | 上海空间推进研究所 | 精确控制焊缝熔深的激光焊接方法 |
| CN105618929B (zh) * | 2016-03-04 | 2017-08-01 | 上海空间推进研究所 | 热输入量精密控制的激光焊接方法 |
| JP6845170B2 (ja) * | 2018-03-13 | 2021-03-17 | 株式会社東芝 | レーザ加工方法 |
| CN109396644A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-01 | 上海航天精密机械研究所 | 消除激光焊接收弧坑的方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US5068865A (en) * | 1988-06-09 | 1991-11-26 | Nec Corporation | Semiconductor laser module |
| KR920010947B1 (ko) * | 1989-05-24 | 1992-12-24 | 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 광결합장치와 그 제조방법, 발광장치와 그 조립방법 및 렌즈홀더 |
| JP3301791B2 (ja) * | 1992-11-30 | 2002-07-15 | アジレント・テクノロジーズ・インク | 光コネクタ |
| KR0171374B1 (ko) * | 1995-11-17 | 1999-05-01 | 양승택 | 광집속렌즈를 포함하는 레이저 모듈 및 그 렌즈 고정방법 |
| JPH09325299A (ja) * | 1996-06-05 | 1997-12-16 | Tdk Corp | 光アイソレータ付き光ファイバ端子及びこれを用いた半導体レーザモジュール |
| US6568864B1 (en) * | 1999-11-05 | 2003-05-27 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser module and process for manufacturing the same |
-
2001
- 2001-06-15 JP JP2001182039A patent/JP2003001452A/ja active Pending
-
2002
- 2002-06-14 US US10/170,374 patent/US20020195432A1/en not_active Abandoned
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|---|---|---|---|---|
| JP2005167041A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 温度調節器を有する光学装置およびレーザモジュール |
| JP4690646B2 (ja) * | 2003-12-04 | 2011-06-01 | 古河電気工業株式会社 | 温度調節器を有する光学装置およびレーザモジュール |
| JP2007313544A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Pioneer Electronic Corp | ビーム溶接装置、及びビーム溶接方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020195432A1 (en) | 2002-12-26 |
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