JP5780594B2

JP5780594B2 - 溶接方法および装置

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Publication number: JP5780594B2
Application number: JP2011231260A
Authority: JP
Inventors: 栗原　博; 博栗原; 勇雄中原
Original assignee: AKIM Corp
Current assignee: AKIM Corp
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: JP2013086162A

Description

本発明は、シーム溶接に適した溶接方法および装置に関する。

水晶振動子等の電子部品は、パッケージの開口に蓋となるリッド（以下、パッケージとリッドをまとめてワークともいう。）をシーム溶接する等して製造される（例えば、特許文献１〜３参照）。シーム溶接は、Ｘ、Ｙ方向のマトリクス状に配列された複数のワークにローラ電極を押し付けて、パルス状の電圧を印加しながら転動させることによって行われる。

このようなシーム溶接は、チャンバ内に窒素ガスを充填した窒素ガス下で行われたり、チャンバ内を真空雰囲気（略真空）に保った真空雰囲気下で行われたりする。これにより、ワーク内に空気が入ることを防止できる。

また、シーム溶接は、Ｘ方向の行毎にＸ方向に沿って全てのワークに行われてから、その後、Ｙ方向の列毎にＹ方向に沿って全てのワークに行われる。これにより、複数の電子部品を効率良く短時間に製造できる。

特開２０１０−１９４５４４号公報

窒素ガス下でシーム溶接を行う場合には、窒素ガスを充填し続ける必要がある。この場合においてチャンバ内で不具合が発生し、その不具合を解消した後は、窒素ガスを充填し直して復帰させる必要がある。窒素ガスの充填し直しは、露点を下げるために十分に行う必要がある。このように、窒素ガスを消耗するので、ランニングコストが嵩む等の問題があった。また、チャンバ内で不具合が発生した場合には、窒素ガスの充填し直しに長い時間が掛かり、電子部品の生産能力が低下する等の問題があった。

また、電子部品は低価格化の傾向にあり、その低価格化の傾向を補うためにも、生産能力の向上が懇願されていた。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ランニングコストを抑えつつ、生産能力の向上を実現する溶接方法および装置を提供することを目的とする。

本発明者の鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。

（１）本発明は、自身の内部を真空雰囲気に保つ一つの真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられた一つの溶接ヘッドと、前記溶接ヘッドに対して、水平軸回りに回転可能に配設された溶接ローラと、前記真空チャンバ内における前記溶接ヘッドの下方において、ワークトレイ上に配列された複数のワークが該ワークトレイと共に載置されるキャリアと、前記溶接ヘッドまたは前記キャリアを水平面内に略９０度回転させて、前記溶接ローラおよび前記ワークを略９０度相対回転させる回転機構と、を備え、相対回転前の前記ワークの一方の対辺を、前記一つの溶接ヘッドによって真空雰囲気下で溶接すると共に、相対回転後の前記ワークの他方の対辺を、前記一つの溶接ヘッドによって真空雰囲気下で溶接することを特徴とする、溶接装置である。

（２）本発明はまた、前記溶接ヘッドは、溶接ヘッド用ベースと、前記溶接ヘッド用ベースに対して鉛直方向に移動可能な鉛直方向可動部材と、前記鉛直方向可動部材に配設されて前記溶接ローラを前記水平軸回りに回転可能に保持すると共に、該溶接ローラに電流を供給する溶接ローラ保持部と、を備え、前記鉛直方向可動部材は、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有してなることで、前記溶接ローラで発生する溶接熱は、前記溶接ローラ保持部を経て前記鉛直方向可動部材に伝達すると同時に該鉛直方向可動部材の表面から外部に放熱され、且つ、前記溶接ローラ保持部と前記溶接ヘッド用ベースとは前記鉛直方向可動部材によって絶縁されることを特徴とする、上記（１）に記載の溶接装置である。

（３）本発明はまた、前記鉛直方向可動部材は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなることを特徴とする、上記（２）に記載の溶接装置である。

（４）本発明はまた、前記鉛直方向可動部材は、熱の放射率が０．８以上の材料からなることを特徴とする、上記（２）または（３）に記載の溶接装置である。

（５）本発明はまた、前記鉛直方向可動部材は、絶縁抵抗値が１０^３Ω・ｃｍ以上の材料からなることを特徴とする、上記（２）乃至（４）のいずれかに記載の溶接装置である。

（６）本発明はまた、前記鉛直方向可動部材は、セラミックスからなることを特徴とする、上記（２）乃至（５）のいずれかに記載の溶接装置である。

（７）本発明はまた、前記セラミックスは、炭化ケイ素または窒化アルミニウムであることを特徴とする、上記（６）に記載の溶接装置である。

（８）本発明はまた、前記真空チャンバ内において、前記ワークを冷却する内部冷却ユニットを備えることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の溶接装置である。

（９）本発明はまた、前記真空チャンバを外部から冷却する外部冷却ユニットを備えることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の溶接装置である。

（１０）本発明はまた、自身の内部を真空雰囲気に保つ一つの真空チャンバ内に、一つの溶接ヘッドと、前記溶接ヘッドに対して、水平軸回りに回転可能に配設された溶接ローラと、前記溶接ヘッドの下方において、ワークトレイ上に配列された複数のワークが該ワークトレイと共に載置されるキャリアと、前記溶接ヘッドまたは前記キャリアを水平面内に略９０度回転させて、前記溶接ローラおよび前記ワークを略９０度相対回転させる回転機構と、を備えることで、相対回転前の前記ワークの一方の対辺を、前記一つの溶接ヘッドによって真空雰囲気下で溶接すると共に、相対回転後の前記ワークの他方の対辺を、前記一つの溶接ヘッドによって真空雰囲気下で溶接することを特徴とする、溶接方法である。

本発明によれば、ランニングコストを抑えつつ、歩留まりが低下することを防止できるという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施の形態に係る溶接装置の平面図である。溶接装置の正面図である。溶接ヘッドの拡大正面図である。溶接ヘッドの拡大側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。なお、以下の説明では、図に示したＸ、Ｙ、Ｚ軸を基準として方向を説明する。Ｘ、Ｙ軸は互いに直角な水平軸であり、Ｚ軸はＸ、Ｙ軸に直角な鉛直軸である。図のＸ軸方向は本発明に係るＸ方向であり、Ｙ軸方向は本発明に係るＹ方向であり、Ｚ軸方向は本発明に係るＺ方向であるが、本発明はこれに限定されるものではない。各図において、一部の構成の図示を適宜省略して、図面を簡略化している。

図１は本発明の実施の形態に係る溶接装置１の平面図である。図２は溶接装置１の正面図である。図３Ａは溶接ヘッド２３０の拡大正面図である。図３Ｂは溶接ヘッド２３０の拡大側面図である。なお、図１〜図３では、一部を断面にして、断面部分を斜線で示している。

これらの図に示される溶接装置１は、電子部品を製造するラインに設置され、真空雰囲気中でワーク１０に対してシーム溶接する際に使用される。ワーク１０は、パッケージの開口に蓋となるリッドが載置され、または、仮付けされた状態で、ワークトレイ２０上に配列される。ワークトレイ２０上には、ワーク１０を収容する複数の窪みがＸ、Ｙ軸方向のマトリクス状に形成されており、複数のワーク１０はＸ、Ｙ軸方向のマトリクス状に配列される。

溶接装置１は、ワークトレイ２０上に配列した複数のワーク１０を全体としてＸ軸方向に搬送しながらまとめて溶接する。具体的に、溶接装置１は、内部を真空雰囲気に保つ真空チャンバ１００と、この真空チャンバ１００内において複数のワーク１０に対して溶接する溶接ユニット２００と、真空チャンバ１００の上流側に並設された仕込室（ロードロック）３００と、真空チャンバ１００の下流側に並設された取出室（アンロードロック）４００と、真空チャンバ１００にワーク１０を送り込む上流側搬送ユニット５００と、真空チャンバ１００からワーク１０を送り出す下流側搬送ユニット６００と、制御ユニット（図示省略）と、等を備えている。

これら溶接装置１の各部は、制御ユニットによって統括的に制御される。制御ユニットは、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等から構成され、各種制御を実行する。ＣＰＵは、いわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて各種機能（例えば、溶接回数をカウントする機能）を実現する。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域として使用される。ＲＯＭは、ＣＰＵで実行されるプログラムを記憶する。

真空チャンバ１００は、略六面体の箱形容器であるチャンバ本体１１０と、真空ポンプ１２０と、大気開放弁１３０と、を備えている。チャンバ本体１１０には、上流側の側壁に仕込室３００と連通する第一開口１１２が形成されていると共に、下流側の側壁に取出室４００と連通する第二開口１１４が形成されている。第一開口１１２は、後述する仕込室３００の上流側仕切扉３１５によって開閉される。第二開口１１４は、後述する取出室４００の下流側仕切扉４１５によって開閉される。第一開口１１２および第二開口１１４が閉じられた状態の真空チャンバ１００は、真空ポンプの動作によって、チャンバ本体１１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。大気開放弁１３０は、メンテナンス時等に利用される。

溶接ユニット２００は、複数のワーク１０がワークトレイ２０と共に載置されるキャリア２１０と、このキャリア２１０をＸ軸方向に移動させるキャリア移動機構２２０と、キャリア２１０を水平面内に略９０度回転させるキャリア回転機構２２５と、一対の溶接ローラ２４０を有する溶接ヘッド２３０と、この溶接ヘッド２３０をＹ軸方向に移動させる溶接ヘッド移動機構２５０と、溶接ヘッド２３０を構成する溶接ヘッド用ベース２３１に対してＺ軸方向に移動可能に配設されて溶接ローラ２４０を回転可能に支持する一対のローラハウジング２７０と、を備えている。

キャリア２１０は、チャンバ本体１１０内の下方に、Ｘ軸方向に直線移動可能に、かつ、水平面内に略９０度回転可能に配設されている。キャリア移動機構２２０およびキャリア回転機構２２５は、キャリア２１０の動力源として、チャンバ本体１１０内の底面に配設されている。具体的に、キャリア移動機構２２０は、Ｘ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のキャリア用レール２２２と、これら一対のキャリア用レール２２２に沿ってＸ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のキャリア用スライダ２２４と、を備えている。二対のキャリア用スライダ２２４は、キャリア回転機構２２５を介してキャリア２１０を搭載し、当該キャリア２１０について、一対のキャリア用レール２２２に沿ったＸ軸方向の直線移動を可能にする。キャリア回転機構２２５は、二対のキャリア用スライダ２２４に固定された固定ベース２２６と、このベース２２６に回転可能に取り付けられた回転ベース２２８と、回転ベース２２８を回転させるモータ（図示省略）と、を備えている。回転ベース２２８は、キャリア２１０を搭載し、当該キャリア２１０について、水平面内の回転を可能にする。

溶接ヘッド２３０は、基礎となる溶接ヘッド用ベース２３１と、この溶接ヘッド用ベース２３１の前面に対してＹ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のＹ方向レール２３２と、これら一対のＹ方向レール２３２に沿ってＹ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のＹ方向スライダ２３３と、これら二対のＹ方向スライダ２３３に対してＺ軸方向に沿って互いに平行に配設された一対のＺ方向レール２３４と、これら一対のＺ方向レール２３４に沿ってＺ軸方向に直線移動するリニアモータ式の二対のＺ方向スライダ２３５と、これら二対のＺ方向スライダ２３５に取り付けられてＺ軸方向に移動可能な一対の鉛直方向可動部材２６０と、これら一対の鉛直方向可動部材２６０の下端に配設された一対のローラ保持部２３６と、これら一対のローラ保持部２３６に着脱可能に配設された一対のローラハウジング２７０と、これら一対のローラハウジング２７０に対して回転シャフト２３７が回転可能に支持される一対の溶接ローラ２４０と、を備えている。

溶接ヘッド用ベース２３１は、キャリア２１０の上方に、水平方向となるＹ軸方向に直線移動可能に配設されている。溶接ヘッド移動機構２５０は、溶接ヘッド２３０の動力源として、チャンバ本体１１０内の天井に配設されている。具体的に、溶接ヘッド移動機構２５０は、Ｙ軸方向に沿って配設された溶接ヘッド用レール２５２と、この溶接ヘッド用レール２５２に沿ってＹ軸方向に直線移動するリニアモータ式の溶接ヘッド用スライダ２５４と、を備えている。溶接ヘッド用スライダ２５４は、溶接ヘッド用ベース２３１を搭載し、溶接ヘッド２３０について、溶接ヘッド用レール２５２に沿ったＹ軸方向の直線移動を可能にする。

鉛直方向可動部材２６０は、溶接ヘッド用ベース２３１の前面に対し、Ｚ軸方向に移動可能に配設されている。この鉛直方向可動部材２６０は、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなり、シーム溶接により生じる熱の放熱性能を高めている。また、この鉛直方向可動部材２６０は、真空チャンバ１００の内壁と対向する所定の面積となる放熱面２６０Ａを備えている。この放熱面２６０Ａによって、途中に気体（媒介）が存在しない真空環境下であっても、真空チャンバ１００の内壁に熱を伝達する。即ち、溶接ローラ２４０で発生する溶接熱は、ローラ保持部２３６を経て鉛直方向可動部材２６０に伝達すると同時に当該鉛直方向可動部材２６０の表面（ひょうめん）から真空チャンバ１００の内壁まで放熱される。また、ローラ保持部２３６と溶接ヘッド用ベース２３１とは、鉛直方向可動部材２６０によって絶縁される。なお、鉛直方向可動部材２６０の前面を放熱面２６０Ａとする場合は、その面積を可能な限り大きく設定し、放熱性能を高めることが好ましい。また、この放熱面の面積は、３ｃｍ^２以上、好ましくは５ｃｍ^２以上を確保することが望ましい。

鉛直方向可動部材２６０の材料は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。そして、鉛直方向可動部材２６０の材料は、熱の放射率が０．８以上であること、すなわち、１に近いことが好ましい。また、鉛直方向可動部材２６０の材料は、絶縁抵抗が１０^３Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。さらに、鉛直方向可動部材２６０の材料は、防錆性、軽量性を有することが好ましい。鉛直方向可動部材２６０の材料には、セラミックスが適しており、その中では、炭化ケイ素または窒化アルミニウムが更に適している。採用するセラミックスの熱の放射率は０．８以上１．０以下であることが好ましく、０．９３以上０．９５以下であることがより好ましい。すなわち、セラミックスの熱の放射率は、アルミニウムの熱の放射率の０．０２以上０．１以下や、鉄の熱の放射率の０．５以上０．９以下と比較すると高い。炭化ケイ素は、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、熱の放射率が０．８以上１．０以下であり、絶縁抵抗が１０^３Ω・ｃｍ以上５×１０^６Ω・ｃｍ以下である。窒化アルミニウムは、熱伝導率が１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、熱放射率が０．９３であり、絶縁抵抗が１０^１３Ω・ｃｍ以上である。なお、炭化ケイ素および窒化アルミニウムは、上記の好ましいとした条件を全て満たしている。

ローラ保持部２３６は、鉛直方向可動部材２６０の下端に配設されて溶接ローラ２４０を回転可能に保持すると共に、当該溶接ローラ２４０に電流を供給して、溶接ローラ２４０による溶接を可能にする。

ローラハウジング２７０は、溶接ローラ２４０との間に介在させる通電用の導電ペーストを内包している。このローラハウジング２７０は、溶接ローラ２４０と一体に構成されており、当該溶接ローラ２４０と一体に交換可能となっている。

一対の溶接ローラ２４０は、鉛直方向可動部材２６０によってＺ軸方向に移動可能で、かつ、溶接ヘッド用ベース２３１と共にＹ軸方向に移動可能となっている。また、一対の溶接ローラ２４０は、Ｙ軸回りに回転可能となっている。さらに、一対の溶接ローラ２４０は、Ｙ方向スライダ２３３によってＹ方向に移動して互いの間隔が調整可能となっている。これら一対の溶接ローラ２４０は、溶接電極を構成し、ワーク１０に対してシーム溶接をする。すなわち、一対の溶接ローラ２４０は、ワーク１０に対してパルス状の電圧を印加しながら転動することによって、当該ワーク１０に対するシーム溶接をする。このため、一対の溶接ローラ２４０は、溶接ヘッド用ベース２３１と絶縁をする必要があるが、その絶縁は、絶縁性を有する鉛直方向可動部材２６０によって実現されている。

この溶接装置１では、溶接ユニット２００において、キャリア２１０をＸ軸方向に移動させると共に、溶接ヘッド２３０をＹ軸方向に移動させることで、ワークトレイ２０上にマトリクス状に配列された任意のワーク１０の上に一対の溶接ローラ２４０を配置できる。

仕込室３００は、真空チャンバ１００を真空雰囲気に保ちながら大気中から当該真空チャンバ１００に複数のワーク１０を送り込む機能を有する。具体的に、仕込室３００は、略六面体の箱形容器である仕込室本体３１０と、仕込室本体用真空ポンプ３２０と、仕込室本体用大気開放弁３３０と、を備えている。仕込室本体３１０には、上流側の側壁に外部に連通する仕込室本体用外部開口３１２が形成されて、当該仕込室本体用外部開口３１２を開閉する仕込室本体用外部扉３１３を備えている。また、仕込室本体３１０には、真空チャンバ１００側の側壁に第一開口１１２を介して真空チャンバ１００と連通する仕込室本体用連通口３１４が形成されて、当該仕込室本体用連通口３１４を開閉する上流側仕切扉３１５を備えている。仕込室本体用外部開口３１２および仕込室本体用連通口３１４が閉じられた状態の仕込室３００は、仕込室本体用真空ポンプ３２０の動作によって、仕込室本体３１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。なお、仕込室３００は、仕込室本体用真空ポンプ３２０として、真空ポンプ１２０を兼用するように構成することも可能であり、仕込室本体用真空ポンプ３２０を省略することも可能である。

取出室４００は、真空チャンバ１００を真空雰囲気に保ちながら当該真空チャンバ１００から大気中に複数のワーク１０を送り出す機能を有する。具体的に、取出室４００は、略六面体の箱形容器である取出室本体４１０と、取出室本体用真空ポンプ４２０と、取出室本体用大気開放弁４３０と、を備えている。取出室本体４１０には、下流側の側壁に外部に連通する取出室本体用外部開口４１２が形成されて、当該取出室本体用外部開口４１２を開閉する取出室本体用外部扉４１３を備えている。また、取出室本体４１０には、真空チャンバ１００側の側壁に第二開口１１４を介して真空チャンバ１００と連通する取出室本体用連通口４１４が形成されて、当該取出室本体用連通口４１４を開閉する下流側仕切扉４１５を備えている。取出室本体用外部開口４１２および取出室本体用連通口４１４が閉じられた状態の取出室４００は、取出室本体用真空ポンプ４２０の動作によって、取出室本体４１０内の空気圧を大気圧から真空雰囲気までの任意の圧力に制御する。なお、取出室４００は、取出室本体用真空ポンプ４２０として、真空ポンプ１２０を兼用するように構成することも可能であり、取出室本体用真空ポンプ４２０を省略することも可能である。

上流側搬送ユニット５００は、上流側第一搬送機構５１０と、上流側第二搬送機構５２０と、を備え、これらが上流側から順に配設されている。上流側第一搬送機構５１０は、仕込室本体３１０の外側底面における仕込室本体用外部扉３１３の近傍に配設され、ワークトレイ２０を仕込室本体３１０の外側から内側に向けて搬送する。具体的に、上流側第一搬送機構５１０は、Ｘ軸方向に連続して配列された複数の上流側第一搬送ローラ５１２を備えている。これら複数の上流側第一搬送ローラ５１２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。上流側第二搬送機構５２０は、仕込室本体３１０の内側底面に配設され、ワークトレイ２０を仕込室本体３１０からチャンバ本体１１０に向けて搬送する。具体的に、上流側第二搬送機構５２０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の上流側第二搬送ローラ５２２を備えている。これら複数の上流側第二搬送ローラ５２２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。

下流側搬送ユニット６００は、下流側第一搬送機構６１０と、下流側第二搬送機構６２０と、を備え、これらが下流側へ順に配設されている。下流側第一搬送機構６１０は、取出室本体４１０の内側底面に配設され、ワークトレイ２０を取出室本体４１０の内側から外側に向けて搬送する。具体的に、下流側第一搬送機構６１０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の下流側第一搬送ローラ６１２を備えている。これら複数の下流側第一搬送ローラ６１２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。下流側第二搬送機構６２０は、取出室本体４１０の外側底面における取出室本体用外部扉４１３の近傍に配設され、ワークトレイ２０を取出室本体４１０の外側から遠退くように搬送する。具体的に、下流側第二搬送機構６２０は、Ｘ軸方向に連続して配設された複数の下流側第二搬送ローラ６２２を備えている。これら複数の下流側第二搬送ローラ６２２は、それぞれ、Ｙ軸回りに回転可能に配設され、ワークトレイ２０をＸ軸方向に搬送する。

この溶接装置１では、溶接ユニット２００において、キャリア２１０をＸ軸方向に移動させると共に、溶接ヘッド２３０をＹ軸方向に移動させることで、ワークトレイ２０上にマトリクス状に配列された任意のワーク１０の上に一対の溶接ローラ２４０を配置できる。そして、複数のワーク１０に対して溶接ローラ２４０をつづら折り状または川の字状に相対移動させることで、複数のワーク１０をＸ軸方向の行毎にＸ軸方向に沿って溶接できる。その後、キャリア２１０を９０度回転させて複数のワーク１０の姿勢を９０度回転させてから、複数のワーク１０に対して溶接ローラ２４０を同様に移動させることで、複数のワーク１０をＸ軸方向の行毎にＸ軸方向に沿って溶接できる。

次に、溶接装置１によるシーム溶接の手順について説明する。

まず、ワークトレイ２０に配列された複数のワーク１０を、仕込室３００を経由して真空チャンバ１００のチャンバ本体１１０内に送り込む。仕込室３００を経由することで、チャンバ本体１１０内を真空雰囲気に保ち続けた状態で送り込める。そして、チャンバ本体１１０内に送り込まれた複数のワーク１０を、溶接ユニット２００において溶接する。その後、溶接後のワーク１０を、チャンバ本体１１０内から取出室４００を経由して大気中に送り出す。取出室４００を経由することで、チャンバ本体１１０内を真空雰囲気に保ち続けた状態で送り出せる。なお、仕込室３００を経由したワーク１０の流れの詳細、あるいは、取出室４００を経由したワーク１０の流れの詳細は、上記特許文献１を参照されたい。

次に、シーム溶接により生じる熱の経路について説明する。

シーム溶接によりワーク１０や溶接ヘッド２４０に生じた熱は、ローラハウジング２７０に移動する。ローラハウジング２７０に移動した熱は、当該ローラハウジング２７０から鉛直方向可動部材２６０に移動する。鉛直方向可動部材２６０に移動した熱は、当該鉛直方向可動部材２６０内を伝導して、当該鉛直方向可動部材２６０の前面に拡散する。鉛直方向可動部材２６０の前面に拡散した熱は、真空雰囲気中に放射して、真空チャンバ１００の外部に放出される。

以上説明したように、本実施形態に係る溶接装置１は、自身の内部を真空雰囲気に保つ一つの真空チャンバ１００と、この真空チャンバ１００内に設けられた一つの溶接ヘッド２３０と、この溶接ヘッド２３０に対して、水平軸回りに回転可能に配設された溶接ローラ２４０と、真空チャンバ１００内における溶接ヘッド２３０の下方において、ワークトレイ２０上に配列された複数のワーク１０が当該ワークトレイ２０と共に載置されるキャリア２１０と、このキャリア２１０を水平面内に略９０度回転させて、溶接ローラ２４０およびワーク１０を略９０度相対回転させる回転機構（図示省略）と、を備えている。

そして、溶接装置１は、相対回転前のワーク１０の一方の対辺を、一つの溶接ヘッド２３０によって真空雰囲気下で溶接すると共に、相対回転後のワーク１０の他方の対辺を、一つの溶接ヘッド２３０によって真空雰囲気下で溶接する。

このため、真空雰囲気に保った真空チャンバ１００内でシーム溶接を完結でき、生産能力の向上を実現できる。また、窒素ガスを充填したチャンバ内でシーム溶接を行って窒素ガスを消耗する場合と比較して、ランニングコストを抑えられる。さらに、窒素ガスを充填したチャンバ内で不具合が発生した場合には、その不具合を解消した後に、窒素ガスの充填し直しを十分に行って露点を下げる必要がある。結果、長い時間が掛かり、電子部品の生産能力が低下する等の問題があったが、窒素ガスを必要としていないので、このような問題がない。

また、溶接装置１は、溶接ヘッド用ベース２３１と、この溶接ヘッド用ベース２３１に対してＺ軸方向に移動可能な鉛直方向可動部材２６０と、この鉛直方向可動部材２６０に配設されて溶接ローラ２４０を回転可能に保持すると共に、当該溶接ローラ２４０に電流を供給するローラ保持部２３６と、を備えている。

そして、鉛直方向可動部材２６０は、絶縁性を有している。このため、溶接ヘッド２３０を溶接ローラ２４０から絶縁するために、ローラ保持部２３６と鉛直方向可動部材２６０との間に絶縁体を介在させる必要がない。このような絶縁体を介在させなければ、シーム溶接によって溶接ローラ２４０から生じる熱のローラ保持部２３６から鉛直方向可動部材２６０への移動を妨げることはない。また、鉛直方向可動部材２６０は、熱伝導性を有している。このため、ローラ保持部２３６から鉛直方向可動部材２６０に移動した熱を当該鉛直方向可動部材２６０の前面に拡散させることができる。さらに、鉛直方向可動部材２６０は、熱放射性を有しており、更に真空チャンバ１００の内壁に対向する熱放射面２６０Ａを備えている。このため、鉛直方向可動部材２６０の前面に拡散した熱を、この熱放射面２６０Ａから放射させることができ、ひいては、溶接ローラ２４０およびローラ保持部２３６に熱が蓄積することを防止できる。すなわち、放熱性能を向上させられる。結果、溶接ローラ２４０およびローラハウジング２７０の間に介在する導電ペーストが溶けて外部に流出することを防止でき、ひいては、溶接ローラ２４０の通電に不具合を生じさせることを防止できる。結果、溶接装置１を長時間連続使用できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨および技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

すなわち、上記実施形態において、溶接装置１は、キャリア２１０を水平面内に略９０度回転させて、溶接ローラ２４０およびワーク１０を略９０度相対回転させるキャリア回転機構２２５に代えて、溶接ヘッド２３０を水平面内に略９０度回転させて、溶接ローラ２４０およびワーク１０を略９０度相対回転させる溶接ヘッド回転機構を備えるようにしてもよい。

あるいは、上記実施形態において、溶接装置１は、真空チャンバ１００内において、ワーク１０を冷却する内部冷却ユニットを備えるようにしてもよい。内部冷却ユニットは、冷媒用のタンクと、一対の内部冷却用配管と、内部冷却用熱交換器と、内部冷却用ポンプと、を備えている。

タンクは、キャリア２１０に内蔵されている。このタンクは、一対の内部冷却用配管が接続されている。これら一対の内部冷却用配管はそれぞれ、キャリア２１０の移動や回転に伴って移動できる長さを有する。また、これら一対の内部冷却用配管はそれぞれ、タンクと、内部冷却用ポンプと、を接続する。一方の内部冷却用配管は、内部冷却用ポンプからの水等の冷媒をタンクに送り出す。他方の内部冷却用配管は、タンクを循環した冷媒を、内部冷却用熱交換器を経由して内部冷却用ポンプに回収する。内部冷却用熱交換器は、冷却に使用されて熱を帯びた冷媒を冷却する。内部冷却用ポンプは、冷媒を循環させる。熱対策を講じない場合には、キャリア２１０の反りや延びが発生したり、チャンバ本体１１０などの各部材が変形したりするが、内部冷却ユニットによる熱対策により、各部材の変形が防止できる。

あるいは、上記実施形態において、溶接装置１は、真空チャンバ１００を外部から冷却する外部冷却ユニットを備えるようにしてもよい。外部冷却ユニットは、チャンバ本体１１０の外表面に配設されて、鉛直方向可動部材２６０等から放射（輻射）された熱を吸収し、ひいては、ワーク１０や溶接ユニット２００などを冷却する。具体的に、外部冷却ユニットは、冷媒用のタンクとなるジャケットと、一対の外部冷却用配管と、外部冷却用熱交換器と、外部冷却用ポンプと、を備えている。

ジャケットは、コの字形に形成され、数ミリ程度の厚さを有する。このジャケットは、両端に一対の外部冷却用配管が接続されている。一対の外部冷却用配管はそれぞれ、ジャケットと、外部冷却用ポンプと、を接続する。一方の外部冷却用配管は、外部冷却用ポンプからの水等の冷媒をジャケットに送り出す。他方の外部冷却用配管は、ジャケットを循環した冷媒を、外部冷却用熱交換器を経由して外部冷却用ポンプに回収する。外部冷却用熱交換器は、冷却に使用されて熱を帯びた冷媒を冷却する。外部冷却用ポンプは、冷媒を循環させる。熱対策を講じない場合には、キャリア２１０の反りや延びが発生したり、チャンバ本体１１０などの各部材が変形したりするが、外部冷却ユニットによる熱対策により、各部材の変形が防止できる。

あるいは、上記実施形態における溶接装置１は、電子部品を製造するラインにおいて、パッケージとリッドとをシーム溶接する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、パッケージに対してリッドの一部を溶接する仮付け工程や、パッケージに対してシームリングを仮付けする溶接工程など、他の組立工程で用いることも可能である。

また、上記実施形態において、鉛直方向可動部材２６０は、その全体が、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなるようにするだけでなく、その一部が、熱伝導性と、熱放射性と、絶縁性と、を有する材料からなるようにしてもよい。この場合、少なくともその一部は、ローラ保持部２３６との接触箇所に介在して、絶縁を確保しながらローラ保持部２３６の熱を回収することが重要である。また、少なくともその一部は、真空チャンバ１００の内壁に対向するような、ある程度の表面（ひょうめん）を確保することが好ましい。この表面を放熱面として、ローラ保持部２３６から回収した熱を真空チャンバ１００の内壁に対して放射できるからである。

本発明の溶接装置は、電子機器や電子部品もしくはその他の各種物品の製造、または物流の分野において利用できる。

１溶接装置
１０ワーク
２０ワークトレイ
１００真空チャンバ
２００溶接ユニット
２１０キャリア
２２５キャリア回転機構（回転機構）
２３０溶接ヘッド
２３１溶接ヘッド用ベース
２３６ローラ保持部
２４０溶接ローラ
２６０鉛直方向可動部材

Claims

自身の内部を真空雰囲気に保つ一つの真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた一つの溶接ヘッドと、
前記溶接ヘッドに対して、水平軸回りに回転可能に配設された溶接ローラと、
前記真空チャンバ内における前記溶接ヘッドの下方において、ワークトレイ上に配列された複数のワークが該ワークトレイと共に載置されるキャリアと、
前記溶接ヘッドまたは前記キャリアを水平面内に略９０度回転させて、前記溶接ローラおよび前記ワークを略９０度相対回転させる回転機構と、
前記真空チャンバ内において、前記キャリアを冷却する内部冷却ユニットと、を備え、
前記内部冷却ユニットは、
前記キャリアに設けられる冷媒用のタンクと、
前記冷媒を前記キャリアに案内する内部冷却用配管と、
前記冷媒を循環させる冷却用ポンプと、
前記キャリアの冷却に使用されて熱を帯びた冷媒を冷却する冷却用熱交換器と、を有するようにし、
前記内部冷却ユニットが前記キャリアを冷却することによって、前記ワークを冷却しながら、相対回転前の前記ワークの一方の対辺を、前記一つの溶接ヘッドによって真空雰囲気下で溶接すると共に、相対回転後の前記ワークの他方の対辺を、前記一つの溶接ヘッドによって真空雰囲気下で溶接することを特徴とする、
溶接装置。
前記真空チャンバを外部から冷却する外部冷却ユニットを備えることを特徴とする、
請求項１に記載の溶接装置。
自身の内部を真空雰囲気に保つ一つの真空チャンバ内に、
一つの溶接ヘッドと、
前記溶接ヘッドに対して、水平軸回りに回転可能に配設された溶接ローラと、
前記溶接ヘッドの下方において、ワークトレイ上に配列された複数のワークが該ワークトレイと共に載置されるキャリアと、
前記溶接ヘッドまたは前記キャリアを水平面内に略９０度回転させて、前記溶接ローラおよび前記ワークを略９０度相対回転させるキャリア回転機構と、
前記真空チャンバ内において、前記キャリアを冷却する内部冷却ユニットと、を備え、
前記内部冷却ユニットは、
前記キャリアに設けられる冷媒用のタンクと、
前記冷媒を前記キャリアに案内する内部冷却用配管と、
前記冷媒を循環させる冷却用ポンプと、
前記キャリアの冷却に使用されて熱を帯びた冷媒を冷却する冷却用熱交換器と、を有するようにし、
前記内部冷却ユニットが前記キャリアを冷却することで前記ワークを冷却しながら、相対回転前の前記ワークの一方の対辺を、前記一つの溶接ヘッドによって真空雰囲気下で溶接すると共に、相対回転後の前記ワークの他方の対辺を、前記一つの溶接ヘッドによって真空雰囲気下で溶接することを特徴とする、
溶接方法。