JP2008183604A - レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶接ワークが微細で複雑な構造の場合にも良好なレーザ溶接ができるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を提供する。
【解決手段】溶接ワーク4に加圧力を与える押さえ爪13を備えるレーザ溶接装置を用いることで、所定の圧力で微小な溶接予定箇所22近傍を確実に押さえて微細で複雑な構造の溶接ワーク4であっても2枚の金属板5、6を確実に密着させてレーザ溶接することができる。
【選択図】図1
【解決手段】溶接ワーク4に加圧力を与える押さえ爪13を備えるレーザ溶接装置を用いることで、所定の圧力で微小な溶接予定箇所22近傍を確実に押さえて微細で複雑な構造の溶接ワーク4であっても2枚の金属板5、6を確実に密着させてレーザ溶接することができる。
【選択図】図1
Description
この発明は、重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークを溶接することができるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法に関する。
重ね合わされた2枚の金属板をレーザ溶接する場合において、金属板間での密着具合により溶接性に大きな影響が現れる。また、曲げ加工を施した金属部材では、加工後にスプリングバックが起こり、金属板を重ね合わせた状態で大きな隙間を生じてしまうことがある。この場合、溶接が困難となるため、部材上面から荷重を負荷した状態で溶接予定箇所の部材がしっかり密着するようにしてレーザ溶接がされている。特許文献1では、先端に鋼球を具備した押さえ治具により溶接箇所の近傍を加圧することで密着性を得る方法が開示されている。
特許文献2では、シーム溶接時にフランジ部の空隙を2つのローラによって加圧して密着させて溶接していく方法が開示されている。
特許文献3では、レーザ照射ユニットの先端にローラが具備されており、加圧しながらシーム溶接を行う方法が開示されている。
特許文献4では、照射ユニットの先端に転動体(硬球やホイール)を具備してシーム溶接を行う方法と、スポット溶接の場合には転動体の代わりにゴムなどを付けると良いことが述べられている。
特許文献3では、レーザ照射ユニットの先端にローラが具備されており、加圧しながらシーム溶接を行う方法が開示されている。
特許文献4では、照射ユニットの先端に転動体(硬球やホイール)を具備してシーム溶接を行う方法と、スポット溶接の場合には転動体の代わりにゴムなどを付けると良いことが述べられている。
特許文献5では、車両の電気配線に用いられるフラットワイヤハーネスを製造する際に、被覆電線と端子部を溶接するときに被覆電線を端子部で包み折曲アームで挟んで端子部にレーザービームを照射して電線と端子部を溶接することが開示されている。
特開平10−113783号公報
特開2000−94168号公報
特開2001−38480号公報
特開2003−205379号公報
特開平5−144335号公報
しかし、溶接箇所の大きさが数mm程度と微細な場合には、鋼球やローラによる加圧方法では密着性の良い加圧ができないばかりか、半導体モジュールの電極端子のように溶接面近傍が垂直に切り立った構造においては、電極端子の切り立った箇所が妨げになり溶接予定箇所を加圧することで良好な密着性を得ること自体ができなくなり良好な溶接ができない。
さらに、半導体モジュールの配線ように溶接箇所が入り組んでいる場合には、照射ユニットの先端に加圧機構を設置すると、加圧機構が大きくなり過ぎて他の電極端子や配線に接触してしまい、溶接予定箇所を加圧して良好な密着性を得ることが困難になり良好な溶接ができない。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、溶接ワークが微細で複雑な構造の場合にも良好なレーザ溶接ができるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を提供することにある。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、溶接ワークが微細で複雑な構造の場合にも良好なレーザ溶接ができるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を提供することにある。
前記の目的を達成するために、重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークをレーザ溶接するレーザ溶接装置において、前記2枚の金属板を加圧して接触させるため、少なくとも2箇所で加圧する押さえ爪と、該押さえ爪によって加圧された箇所の間の領域にレーザ光を照射する照射ユニットとを具備する構成とする。
また、前記押さえ爪が、レーザ溶接中にレーザ光の光路に接触しないとよい。
また、前記押さえ爪が、レーザ溶接中にレーザ光の光路に接触しないとよい。
また、押さえ爪が、溶接ワークに対して垂直方向に伸びる垂直部分と該垂直部分に繋がり該垂直部分を支持する水平方向に伸びる水平部分とを有するとよい。
また、重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークを押さえ爪によって少なくとも2箇所で加圧し、加圧された箇所の間の領域に照射ユニットからレーザ光を照射して前記溶接ワークを溶接するレーザ溶接方法において、
前記溶接ワークを水平移動させ前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の焦点が前記溶接予定箇所に対して予め定めた高さになるように、前記照射ユニットを垂直移動させる工程と、
前記押さえ爪で前記溶接ワークに加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むレーザ溶接方法とする。
また、重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークを押さえ爪によって少なくとも2箇所で加圧し、加圧された箇所の間の領域に照射ユニットからレーザ光を照射して前記溶接ワークを溶接するレーザ溶接方法において、
前記溶接ワークを水平移動させ前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の焦点が前記溶接予定箇所に対して予め定めた高さになるように、前記照射ユニットを垂直移動させる工程と、
前記押さえ爪で前記溶接ワークに加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むレーザ溶接方法とする。
また、重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークを押さえ爪によって少なくとも2箇所で加圧し、加圧された箇所の間の領域に照射ユニットからレーザ光を照射して前記溶接ワークを溶接するレーザ溶接方法において、
前記溶接ワークを水平移動させ前記押さえ爪の間に位置する前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の前記焦点が前記溶接予定箇所に対して予め定めた高さとなるようにして前記照射ユニットと前記押さえ爪を同時に垂直移動させる工程と、
前記押さえ爪を垂直移動させて前記押さえ爪の先端部分に前記溶接ワークを接触させる工程と、
前記押さえ爪で前記溶接ワークに加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むレーザ溶接方法とする。
前記溶接ワークを水平移動させ前記押さえ爪の間に位置する前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の前記焦点が前記溶接予定箇所に対して予め定めた高さとなるようにして前記照射ユニットと前記押さえ爪を同時に垂直移動させる工程と、
前記押さえ爪を垂直移動させて前記押さえ爪の先端部分に前記溶接ワークを接触させる工程と、
前記押さえ爪で前記溶接ワークに加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むレーザ溶接方法とする。
また、重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークを押さえ爪によって少なくとも2箇所で加圧し、加圧された箇所の間の領域に照射ユニットからレーザ光を照射して前記溶接ワークを溶接するレーザ溶接方法において、
前記溶接ワークを水平移動させ前記二股に分かれた押さえ爪の間に位置する前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の前記焦点を前記押さえ爪の先端部分を基準として予め定めた高さとなる位置に調整する工程と、
前記照射ユニットと前記押さえ爪を同時に垂直移動させ、前記押さえ爪の先端部分を前記溶接ワークに接触させ加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むレーザ溶接方法とする。
前記溶接ワークを水平移動させ前記二股に分かれた押さえ爪の間に位置する前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の前記焦点を前記押さえ爪の先端部分を基準として予め定めた高さとなる位置に調整する工程と、
前記照射ユニットと前記押さえ爪を同時に垂直移動させ、前記押さえ爪の先端部分を前記溶接ワークに接触させ加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むレーザ溶接方法とする。
また、前記溶接ワークが、半導体モジュールの電極端子であってもよい。
この発明によれば、溶接ワークに加圧力を与える押さえ爪を備えるレーザ溶接装置を用いることで、所定の圧力で微小な溶接予定箇所近傍を確実に押さえて溶接ワークである2枚の金属板を確実に密着させてレーザ溶接することができる。
特に溶接予定箇所近傍が切り立った電極端子のような形状の根元部分の微小な平坦部においても、所定の加圧力で加圧し確実に密着させてレーザ溶接が可能となり、溶接強度のバラツキを少なくできて高い信頼性を持つ溶接部の形成が可能となる。
特に溶接予定箇所近傍が切り立った電極端子のような形状の根元部分の微小な平坦部においても、所定の加圧力で加圧し確実に密着させてレーザ溶接が可能となり、溶接強度のバラツキを少なくできて高い信頼性を持つ溶接部の形成が可能となる。
実施の形態を以下の実施例で説明する。
図1は、この発明の第1実施例のレーザ溶接装置の要部構成図であり、同図(a)は側面図、同図(b)は同図(a)の矢印Aから見た平面図である。このレーザ溶接装置は、固定台1と、この固定台1の下台1aに固定されるX−Yステージ3(溶接ワークの搭載台で溶接ワークを水平移動させる)と、この固定台1の固定板1dに固定される支持台可動用シリンダ7と、この支持台可動用シリンダ7により固定板1dに設けられたガイド2に沿って垂直移動(上下移動)する支持台8と、この支持台8に固定される照射ユニット9および架台可動用シリンダ11と、この架台可動用シリンダ11に固定される架台12と、この架台12に固定される押さえ爪13(溶接ワークを押さえる爪)とで構成される。押さえ爪13は少なくとも2箇所で溶接ワークを押さえるのが望ましい。1箇所では溶接ワークの課と向きを矯正できないからである。溶接ワークの表面が平坦であれば、対応する押さえ爪13の先端は同じ高さに揃える。前記固定台1は下台1aとこの下台1aに固定される支柱1bとこの支柱1bに固定される上台1cとこの上台1cと固定される固定板1dとこの固定板1dに設置されたガイド2で構成される。
図示の例では押さえ爪13はピンセットに類似した形状とした。溶接ワーク4の2枚の金属板(上側金属板6と下側金属板5)を所定の加圧力で微小な溶接予定箇所を密着させるためのものである。
この押さえ爪13はX−Yステージ3に対して垂直方向に伸びる細長い垂直部分17と、この垂直部分17に繋がり垂直部分17を支持する水平方向に伸びた水平部分18で構成され、この水平部分18の一部が架台12に固定されている。
この押さえ爪13はX−Yステージ3に対して垂直方向に伸びる細長い垂直部分17と、この垂直部分17に繋がり垂直部分17を支持する水平方向に伸びた水平部分18で構成され、この水平部分18の一部が架台12に固定されている。
尚、押さえ爪13の形状は板状に限るものではない。後述するように、溶接ワークを密着させるための加圧力を印加でき、レーザ光の経路を遮ぎらないものであればよい。
支持台可動用シリンダ7を用いて支持台8を上下に移動させることで、照射ユニット9と架台可動用シリンダ11と架台12および押さえ爪13も同時に上下に移動させ、溶接ワーク4の溶接予定箇所22をレーザ光の照射位置21に合わせることができる。架台可動用シリンダ11を用いて架台12を上下に移動させることで、押さえ爪13を上下に移動させ、溶接ワーク4に接触させ、さらに溶接ワーク4に所定の加圧力を加えて2枚の金属板(上側金属板6と下側金属板5)の溶接予定箇所22を密着させることができる。
支持台可動用シリンダ7を用いて支持台8を上下に移動させることで、照射ユニット9と架台可動用シリンダ11と架台12および押さえ爪13も同時に上下に移動させ、溶接ワーク4の溶接予定箇所22をレーザ光の照射位置21に合わせることができる。架台可動用シリンダ11を用いて架台12を上下に移動させることで、押さえ爪13を上下に移動させ、溶接ワーク4に接触させ、さらに溶接ワーク4に所定の加圧力を加えて2枚の金属板(上側金属板6と下側金属板5)の溶接予定箇所22を密着させることができる。
図2は、図1の照射ユニットと溶接ワークおよび押さえ爪の概略配置図であり、同図(a)は側面図、同図(b)は同図(a)の矢印Bから見た溶接ワークと押さえ爪の正面図である。
図2において、押さえ爪13で溶接ワーク4の上側金属板6を加圧した状態において、この押さえ爪13がレーザ光の光路14に接触しないように配置されている。照射ユニット9のレーザ光の光軸10は垂直軸15に対してθ1だけ傾斜させており、さらに照射ユニット9からの照射角がθ2であった場合、押さえ爪13の形状は、垂直軸15に対してθ1+θ2/2の角度から照射されるレーザ光の光路14に接触しないようにする必要がある。図2の例では、レーザ光の焦点は上側金属板6の上面に調整される。
図2において、押さえ爪13で溶接ワーク4の上側金属板6を加圧した状態において、この押さえ爪13がレーザ光の光路14に接触しないように配置されている。照射ユニット9のレーザ光の光軸10は垂直軸15に対してθ1だけ傾斜させており、さらに照射ユニット9からの照射角がθ2であった場合、押さえ爪13の形状は、垂直軸15に対してθ1+θ2/2の角度から照射されるレーザ光の光路14に接触しないようにする必要がある。図2の例では、レーザ光の焦点は上側金属板6の上面に調整される。
前記の照射ユニット9の傾角θ1は5°〜15°程度であり、照射角θ2は24°〜36°程度である。照射ユニット9を傾斜させるのは溶接箇所19から飛び出す溶接スパッタ(溶融した金属の小塊)が照射ユニット9に付着するのを防ぐためである。
押さえ爪13の材質としては、銅、アルミニウム、ステンレス、炭素鋼などの金属材料か、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミなどのセラミック材を用いると良い。また、この押さえ爪13の少なくとも先端部分23(垂直部分17の溶接ワーク4と接する箇所付近)については、上側金属板6から反射したレーザ光が吸収しにくいようなめっき処理、例えば金めっきを施しておくとレーザ光の反射光を受ける先端部分23が溶融することがなくなり、押さえ爪13の長寿命化を図ることができる。
押さえ爪13の材質としては、銅、アルミニウム、ステンレス、炭素鋼などの金属材料か、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミなどのセラミック材を用いると良い。また、この押さえ爪13の少なくとも先端部分23(垂直部分17の溶接ワーク4と接する箇所付近)については、上側金属板6から反射したレーザ光が吸収しにくいようなめっき処理、例えば金めっきを施しておくとレーザ光の反射光を受ける先端部分23が溶融することがなくなり、押さえ爪13の長寿命化を図ることができる。
尚、前記の押さえ爪13の先端部の形状の一例を挙げると、幅W1は1mm程度、その厚さNは1.5mm程度、爪の隙間Tは4mm程度、押さえ爪の加圧部の長さ(垂直高さh)は7mm程度で根元部分の幅W2は3.5mm程度である。先端部を鋭利にすると、溶接ワーク表面に加圧痕が残る場合がある。加圧力、溶接ワークの材料、押さえ爪の材質を勘案して、先端部の接触面積を調整すれば、加圧痕を防ぐことができる。また、レーザ光の焦点の大きさD1は0.4mm程度で、溶接箇所の大きさD2は1.5mm程度ある。
図3は、上側金属板が曲げ加工された場合のレーザ溶接を行っている様子を示した図で、同図(a)は側面図、同図(b)は同図(a)の矢印Cから見た平面図である。これは上側金属板6が電極端子(例えば、図4に示す半導体モジュールの板状配線:リードフレーム配線)などの場合である。
図4は、X−Yステージに搭載した半導体モジュールの要部断面図である。
図4は、X−Yステージに搭載した半導体モジュールの要部断面図である。
この半導体モジュールは次のように製作される。まず、放熱板である銅ベース31に絶縁基板32を固着し、この絶縁基板32に半導体チップ33や制御端子ピン36を固着し、半導体チップ33上に熱を放散させるヒートスプレッダ34を固着し、このヒートスプレッダ34に板状配線35をレーザ溶接する。レーザ溶接が終了すると、銅ベース31の裏面を露出させて全体をモールド樹脂37で被覆して製作される。X−Yステージ3を基準として制御端子ピン36の高さは板状配線35の高さより高くなっている。
図3において、上側金属板6は曲げ加工されており、加圧可能部分が狭い状態の溶接ワーク4である。このような形状の上側金属板6として図4に示す電極端子(板状配線35)がある。上側金属板6は垂直に切り立った部分6b(点線で示すように斜めに切り立った電極端子6c場合もある)と、平坦部6aから構成されており、半導体モジュールの電極端子(板状配線35)の場合には平坦部35aの長さは2.5mm、幅は5.5mm〜7mm、押さえ爪13の先端部の間隔Tは4mmである。また、前記したように、照射ユニット9の傾角θ1は5°〜15°、照射角θ2は24°〜36°である。このような微細な寸法の溶接予定箇所22(溶接部位)の加圧は前記の特許文献1〜5で説明したレーザ溶接装置では不可能である。
一方、図1のレーザ溶接装置を用いると、図3(b)に示すように、垂直に切り立った箇所の根元付近の平坦部6a(図4の35aに相当する)の溶接予定箇所22を押さえ爪13の先端部分20で挟んで加圧することができるために、溶接予定箇所22の溶接ワーク4を良好に密着させることができて、微細なレーザ溶接をすることができる。
図5〜図9は、この発明の第2実施例のレーザ溶接方法について工程順に示した溶接工程図である。ここでは、図1のレーザ溶接装置を用いて溶接する場合のレーザ溶接方法について説明する。
まず、下側金属板5の上面に上側金属板6を重ね合わせた溶接ワーク4をX−Yステージ3に載せる。但し、溶接ワーク4が図4に示す半導体モジュールの板状配線35とヒートスプレッタ34の場合は上側金属板6は板状配線35であり、下側金属板5はヒートスプレッダ34である 。図中の14aはレーザ光の予定光路である(図5)。
まず、下側金属板5の上面に上側金属板6を重ね合わせた溶接ワーク4をX−Yステージ3に載せる。但し、溶接ワーク4が図4に示す半導体モジュールの板状配線35とヒートスプレッタ34の場合は上側金属板6は板状配線35であり、下側金属板5はヒートスプレッダ34である 。図中の14aはレーザ光の予定光路である(図5)。
つぎに、X−Yステージ3で溶接ワーク4である上下側金属板6、5を水平方向に移動させ、溶接ワーク4の溶接予定箇所22を照射ユニット9から出射されるレーザ光の照射位置21にX−Y方向で合わせる。
この溶接予定箇所22をX−Y方向で照射位置21に合わせるために、溶接予定箇所22を写し出す補助光(可視光)とCCDカメラが用いられる。補助光の光源とCCDカメラとこれらを用いた一合わせ機構は図示を省略した。
この溶接予定箇所22をX−Y方向で照射位置21に合わせるために、溶接予定箇所22を写し出す補助光(可視光)とCCDカメラが用いられる。補助光の光源とCCDカメラとこれらを用いた一合わせ機構は図示を省略した。
つぎに、照射ユニット9と架台可動用シリンダ11を固定した支持台8を固定板1dに取り付けられたガイド2に沿って垂直に支持台可動用シリンダ7を用いて下降させて、レーザ光の焦点を溶接ワークに対して予め設定した高さとなる位置に移動する(図6)。
つぎに、架台可動用シリンダ11により、架台12を介して押さえ爪13を降下させ、溶接予定箇所22が押さえ爪13の先端部分20の間に位置するように(図2参照)押さえ爪13の先端部分20を上側金属板6に接触させ、さらに押さえ爪13で所定の加圧力で押さえて溶接予定箇所22の溶接ワーク4(上側金属板6と下側金属板5)を密着させる。上側金属板6と下側金属板5との間に隙間があると、十分な接合強度が得られないため、上側金属板6と下側金属板5とが、レーザ溶接できる程度に密着させる必要がある。例えば、その加圧力は490Pa〜1470Pa(5g/cm2〜15g/cm2)の範囲である(図7)。
つぎに、架台可動用シリンダ11により、架台12を介して押さえ爪13を降下させ、溶接予定箇所22が押さえ爪13の先端部分20の間に位置するように(図2参照)押さえ爪13の先端部分20を上側金属板6に接触させ、さらに押さえ爪13で所定の加圧力で押さえて溶接予定箇所22の溶接ワーク4(上側金属板6と下側金属板5)を密着させる。上側金属板6と下側金属板5との間に隙間があると、十分な接合強度が得られないため、上側金属板6と下側金属板5とが、レーザ溶接できる程度に密着させる必要がある。例えば、その加圧力は490Pa〜1470Pa(5g/cm2〜15g/cm2)の範囲である(図7)。
つぎに、溶接予定箇所22に照射ユニット9よりレーザ光を照射してレーザ溶接を行い溶接箇所19を形成する(図8)。
つぎに、レーザ溶接が終了後、架台12を架台可動用シリンダ11で上昇させて押さえ爪13を上側金属板6から離し、X−Yステージ3で溶接ワーク4を水平移動させてつぎの溶接予定箇所22へ移動する。移動の途中に図4に示すような制御端子ピン36のような背の高い障害物がある場合には、障害物である制御端子ピン36を押さえ爪13の先端部分20が乗越えられるよう支持台8を上昇させる(図9)。
つぎに、レーザ溶接が終了後、架台12を架台可動用シリンダ11で上昇させて押さえ爪13を上側金属板6から離し、X−Yステージ3で溶接ワーク4を水平移動させてつぎの溶接予定箇所22へ移動する。移動の途中に図4に示すような制御端子ピン36のような背の高い障害物がある場合には、障害物である制御端子ピン36を押さえ爪13の先端部分20が乗越えられるよう支持台8を上昇させる(図9)。
続いて、押さえ爪13が制御端子ピン36を乗越えた後、焦点位置21の直下の所まで次の溶接予定箇所22を移動させる(図6に戻る) 。
このような操作を繰り返して実行して複数の箇所の溶接を行う。
溶接ワーク4である上下側金属板6、5を押さえる押さえ爪13の垂直部分17(加圧部)は細長くなっており上側金属板6に接触するその先端部分20の面積が小さく、溶接箇所の大きさは直径が0.5mm程度である。
このような操作を繰り返して実行して複数の箇所の溶接を行う。
溶接ワーク4である上下側金属板6、5を押さえる押さえ爪13の垂直部分17(加圧部)は細長くなっており上側金属板6に接触するその先端部分20の面積が小さく、溶接箇所の大きさは直径が0.5mm程度である。
また、この押さえ爪13は支持台8を移動させることにより上方へ大きく移動できるため、半導体モジュールのように電極端子(制御端子ピン36)が林立していても、押さえ爪13はそれらの電極端子を容易に乗越えてつぎの溶接予定箇所22を照射位置21まで移動させることができる。また、高さの違いが小さい溶接予定箇所22の場合には、架台可動用シリンダ11を上昇させるだけで、溶接予定箇所22を容易に照射位置21まで移動させることができる。
つまり、このレーザ溶接装置を用いると、押さえ爪13で2枚の金属板の微小な溶接予定箇所22を確実に密着させることができて微細な配線の溶接ができる。また、複数の溶接予定箇所を、架台可動用シリンダ13および支持台可動用シリンダ7を用いて押さえ爪13を垂直移動させることで容易に溶接できる。
図10および図11は、この発明の第3実施例のレーザ溶接装置の要部構成図であり、図10は溶接前の図、図11は溶接中の図である。
図1との違いは、押さえ爪13aを架台を介して直接支持板に固定された点である。この場合、レーザ光の焦点を押さえ爪の先端部分20の端部(溶接ワーク4に接する箇所)を基準として固定させる。焦点を溶接ワーク表面から浅く(あるいは深く)ずらして溶接を行う場合にはあらかじめずらしておく。
図1との違いは、押さえ爪13aを架台を介して直接支持板に固定された点である。この場合、レーザ光の焦点を押さえ爪の先端部分20の端部(溶接ワーク4に接する箇所)を基準として固定させる。焦点を溶接ワーク表面から浅く(あるいは深く)ずらして溶接を行う場合にはあらかじめずらしておく。
こうすることで、図1の架台可動用シリンダ11がなくなり、支持台可動用シリンダ7により照射ユニット9と押さえ爪13aは同時に垂直移動してレーザ光の焦点合わせと溶接ワーク4への加圧が同時に行なわれる。X−Yステージ3と支持台可動用シリンダ7を用いて、溶接ワーク4を水平および垂直移動させる。装置として図1より架台可動用シリンダ11が無くなった分単純化され小型化されている。また障害物を乗越えられるように押さえ爪13aの垂直部分17の長さは図1より長くする。
レーザ溶接方法としては、X−Yステージ3を移動させてレーザ光の照射位置21の直下に一するように溶接予定箇所22を水平移動させる。つぎに、支持台8を垂直移動させて溶接予定箇所22をレーザ光の焦点位置21に合わせ、さらに、押さえ爪13aで2枚の金属板の溶接予定箇所22に所定の加圧力を加え密着させる。つぎに、レーザ光を溶接ワーク4の溶接予定箇所22に照射してレーザ溶接を行う。この場合、垂直方向の移動は支持台8の移動のみなので図1の場合に比べて作業時間は短くなる。
尚、図10および図11では、照射ユニット9と押さえ爪13aを固定する架台12aを支持台8に固定させたが、押さえ爪13aを照射ユニット9に直接固定するか架台12aを省いて支持台8に直接固定してもよい。
上記の各実施例では、押さえ爪13による溶接ワークの加圧の後にレーザ光を照射して溶接を行っている。さらに、この構造に対して、照射ユニット9を微小に移動させてレーザ光の照射位置21を動かす位置調整機構を備えてもよい。位置調整機構は、照射ユニット9の傾角(図2のθ1)を微小に変更するものでもよいし、照射ユニット9を下台1aと平行に(たとえば、X=Y方向に)移動するものでもよい。
上記の各実施例では、押さえ爪13による溶接ワークの加圧の後にレーザ光を照射して溶接を行っている。さらに、この構造に対して、照射ユニット9を微小に移動させてレーザ光の照射位置21を動かす位置調整機構を備えてもよい。位置調整機構は、照射ユニット9の傾角(図2のθ1)を微小に変更するものでもよいし、照射ユニット9を下台1aと平行に(たとえば、X=Y方向に)移動するものでもよい。
照射ユニット9の傾角を変更する場合には、焦点位置や焦点位置付近でのレーザ光のスポット径などの影響を考慮する必要があるため、焦点位置付近でのレーザ光のスポット径など若干の変化が許容できる場合に用いるとよい。
照射ユニット9を下台1aと平行に移動させる場合に、照射ユニット9の傾角やレーザ光のスポット径などに影響がないので、押さえ爪13で溶接ワークを加圧した状態で照射ユニット9のみX−Y方向に微小に移動させ、同一条件でレーザ溶接ができる。
照射ユニット9を下台1aと平行に移動させる場合に、照射ユニット9の傾角やレーザ光のスポット径などに影響がないので、押さえ爪13で溶接ワークを加圧した状態で照射ユニット9のみX−Y方向に微小に移動させ、同一条件でレーザ溶接ができる。
これらの構成により、押さえ爪13を溶接ワークから離さずに近接する複数箇所の溶接を連続して行うことができるため、作業性が向上する。例えば、半導体モジュールのリードフレーム配線の溶接を行う場合には、1つのリードフレームを所定の位置に押さえ爪13で加圧して密着させたあと、レーザ溶接を行い、照射ユニット9のみ微小に移動させて、次のレーザ溶接を行えばよい。
1 固定台
1d 固定板
2 ガイド
3 X−Yステージ
4 溶接ワーク
5 下側金属板
6 上側金属板
7 支持台可動用シリンダ
8 支持台
9 照射ユニット
10 レーザ光の光軸
11 架台可動用シリンダ
12 架台
13 二股に分かれた押さえ爪(押さえ爪)
14 レーザ光の光路
15 垂直軸
17 垂直部分
18 水平部分
19 溶接箇所
20 先端部分
21 照射位置
22 溶接予定箇所
1d 固定板
2 ガイド
3 X−Yステージ
4 溶接ワーク
5 下側金属板
6 上側金属板
7 支持台可動用シリンダ
8 支持台
9 照射ユニット
10 レーザ光の光軸
11 架台可動用シリンダ
12 架台
13 二股に分かれた押さえ爪(押さえ爪)
14 レーザ光の光路
15 垂直軸
17 垂直部分
18 水平部分
19 溶接箇所
20 先端部分
21 照射位置
22 溶接予定箇所
Claims (7)
- 重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークをレーザ溶接するレーザ溶接装置において、前記2枚の金属板を加圧して接触させるため、少なくとも2箇所で加圧する押さえ爪と、該押さえ爪によって加圧された箇所の間の領域にレーザ光を照射する照射ユニットとを具備することを特徴とするレーザ溶接装置。
- 前記押さえ爪が、レーザ溶接中にレーザ光の光路に接触しないことを特徴とする請求項1に記載のレーザ溶接装置。
- 前記押さえ爪が、溶接ワークに対して垂直方向に伸びる垂直部分と該垂直部分に繋がり該垂直部分を支持する水平方向に伸びる水平部分とを有することを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ溶接装置。
- 重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークを押さえ爪によって少なくとも2箇所で加圧し、加圧された箇所の間の領域に照射ユニットからレーザ光を照射して前記溶接ワークを溶接するレーザ溶接方法において、
前記溶接ワークを水平移動させ前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の焦点が前記溶接予定箇所に対して予め定めた高さになるように、前記照射ユニットを垂直移動させる工程と、
前記押さえ爪で前記溶接ワークに加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むことを特徴とするレーザ溶接方法。 - 重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークを押さえ爪によって少なくとも2箇所で加圧し、加圧された箇所の間の領域に照射ユニットからレーザ光を照射して前記溶接ワークを溶接するレーザ溶接方法において、
前記溶接ワークを水平移動させ前記押さえ爪の間に位置する前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の前記焦点が前記溶接予定箇所に対して予め定めた高さとなるようにして前記照射ユニットと前記押さえ爪を同時に垂直移動させる工程と、
前記押さえ爪を垂直移動させて前記押さえ爪の先端部分に前記溶接ワークを接触させる工程と、
前記押さえ爪で前記溶接ワークに加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むことを特徴とするレーザ溶接方法。 - 重ね合わされた2枚の金属板からなる溶接ワークを押さえ爪によって少なくとも2箇所で加圧し、加圧された箇所の間の領域に照射ユニットからレーザ光を照射して前記溶接ワークを溶接するレーザ溶接方法において、
前記溶接ワークを水平移動させ前記押さえ爪の間に位置する前記照射ユニットから出射されるレーザ光の照射位置の直下に溶接予定箇所を位置させる工程と、
前記レーザ光の前記焦点を前記押さえ爪の先端部分を基準として予め定めた高さとなる位置に調整する工程と、
前記照射ユニットと前記押さえ爪を同時に垂直移動させ、前記押さえ爪の先端部分を前記溶接ワークに接触させ加圧力を加え前記溶接ワークである前記2枚の金属板の前記溶接予定箇所を密着させる工程と、
前記溶接予定箇所に前記レーザ光を照射してレーザ溶接する工程と、
を含むことを特徴とするレーザ溶接方法。 - 前記溶接ワークが、半導体モジュールの電極端子であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載のレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007021154A JP2008183604A (ja) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法 |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008183604A true JP2008183604A (ja) | 2008-08-14 |
Family
ID=39726974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007021154A Pending JP2008183604A (ja) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法 |
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JP (1) | JP2008183604A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015057290A (ja) * | 2013-08-14 | 2015-03-26 | 富士電機株式会社 | レーザ溶接機とそれを用いたレーザ溶接方法 |
US9259805B2 (en) | 2009-12-14 | 2016-02-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Mask for evaporation, and method and apparatus for manufacturing the same |
JP2019067570A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 株式会社豊田自動織機 | 溶接用治具及び溶接部の形成方法 |
US10442035B2 (en) | 2013-12-19 | 2019-10-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Laser welding method |
CN112276437A (zh) * | 2019-07-25 | 2021-01-29 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 一种压紧头及压紧装置 |
CN113020493A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-25 | 赣州山达士电子有限公司 | 无感电阻芯片冲压焊接一体机 |
-
2007
- 2007-01-31 JP JP2007021154A patent/JP2008183604A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9259805B2 (en) | 2009-12-14 | 2016-02-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Mask for evaporation, and method and apparatus for manufacturing the same |
JP2015057290A (ja) * | 2013-08-14 | 2015-03-26 | 富士電機株式会社 | レーザ溶接機とそれを用いたレーザ溶接方法 |
US10442035B2 (en) | 2013-12-19 | 2019-10-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Laser welding method |
JP2019067570A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 株式会社豊田自動織機 | 溶接用治具及び溶接部の形成方法 |
CN112276437A (zh) * | 2019-07-25 | 2021-01-29 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 一种压紧头及压紧装置 |
CN112276437B (zh) * | 2019-07-25 | 2022-02-18 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 一种压紧头及压紧装置 |
CN113020493A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-25 | 赣州山达士电子有限公司 | 无感电阻芯片冲压焊接一体机 |
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