JPH06292987A - 高エネルギビーム溶接における円柱状部材の位置決め方法ならびに該方法を用いた溶接装置および該方法を適用して位置決め溶接された光素子パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高エネルギビーム溶接における円柱状部
材の位置決め方法に関し、該円柱状部材の中心を溶接の
ための回転中心位置に正確に一致させる。 【構成】 円柱状部材３１の端面３５周囲と相手部
材３２とを高エネルギビームによって溶接接合する溶接
方法において、位置合わせ用の光ビーム３３を溶接すべ
き端面位置ａ₂ に位置合わせして相対的に回転させ該光
ビームが円柱状部材３１に照射される状態を観測し該円
柱状部材の中心が回転中心に対して位置ずれｄしている
ことにもとづき該光ビームが異なる位置の端面位置ａ₁
に達したときの回転角度θ₀ と上記溶接すべき端面３５
から最も遠ざかった側面位置への照射間隔となる距離ｈ
₀ とを計測しこれらにより円柱状部材３１の中心Ｏ₁ が
回転中心Ｏ₀ と一致するように位置ずれを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高エネルギビーム溶接
における円柱状部材の位置決め方法ならびに該方法を用
いた溶接装置および該方法を適用して溶接された光素子
パッケージに関する。

【０００２】なお、本発明における円柱状部材とは円柱
部分または円筒部分を有する部材をいうものであって、
円形周囲を相対的な回転によって溶接し得るものについ
て適用されるものすべてを含む。また、その直径と長さ
との比率については一切こだわらないことである。した
がって、リング状や円板状のものも含まれる。

【０００３】近年、遠距離通信の需要に応じて通信シス
テムに求められる情報伝送速度は増加する傾向にある。
とくに光通信システムにはマルチギガビット級の伝送速
度が必要となりつつあり、この伝送速度を実現する光通
信装置の開発が要求されている。

【０００４】このような高速通信システムに適用する光
送・受信装置においては、使用する発光・受光素子ある
いはＩＣ装置などの高速化だけではなく、高速特性を確
保するためのパッケージ実装技術の開発が必要である。

【０００５】また、装置内のボード実装密度を向上させ
るためにパッケージの高さ（厚さ）を低くすることと実
装面積を小さくする小形化技術も必要になる。さらに、
長期信頼性を確保するためにレーザ溶接などによるパッ
ケージの確実な気密封止構造を採用する必要もある。

【０００６】従来、光送・受信装置の光素子パッケージ
の光結合部分はパッケージの側壁面に窓を設け、この窓
を介して光フアイバとパッケージ内の光素子とを光結合
させていた。光素子から出射される光信号ビームを絞り
光フアイバ端に収束させて入射させるか、または光フア
イバから出射される光信号ビームを絞り光素子と光結合
させるために、必ず光路上にレンズを必要としていた。
したがって、レンズと光フアイバおよび光素子おのおの
の光結合のための正確な位置合わせを行なうことが必要
であり、この調整作業が複雑なことであった。

【０００７】このようなことから、光フアイバをパッケ
ージ内に直接導入して光フアイバ端と光素子とを近接さ
せて位置調整を行ない直接光結合させることによりレン
ズを不要にして調整作業の簡易化を図ることも実施され
るようになっている。

【０００８】

【従来の技術】図７の図（ａ）に示される光素子パッケ
ージ１の斜視図は、光フアイバ２が内装された円柱状部
材３と光素子４の内装されたパッケージ５とが、パッケ
ージ５の端面６において位置合わせされた状態で、図
（ｂ）の断面図および図（ｃ）の正面図に示されるよう
に円柱状部材３の矩形のフランジ７周囲とパッケージ端
面６との両者が高エネルギビーム溶接法で、たとえば溶
接用レーザビーム８を斜め方向から照射させて溶融させ
隅肉溶接９される。

【０００９】図８の図（ａ）に示される光素子パッケー
ジ１０の斜視図は、光フアイバ１２が内装された円柱状
部材１３と光素子１４の内装されたパッケージ１５と
が、パッケージ１５の端面１６において位置合わせされ
た状態で、図（ｂ）の断面図および図（ｃ）の正面図に
示されるように円柱状部材１３の円形のフランジ１７と
パッケージ端面１６との両者が高エネルギビーム溶接法
で、たとえば溶接用レーザビーム１８を円柱状部材１３
の軸と平行方向から照射させて溶融させ、フランジ１７
面を貫通する円形に貫通溶接１９されている。

【００１０】図９の図（ａ）に示される光素子パッケー
ジ２０の斜視図は、光フアイバ２２が内装された円柱状
部材２３と光素子２４の内装されたパッケージ２５と
が、パッケージ２５の端面２６上に位置合わせされた状
態で、図（ｂ）の断面図および図（ｃ）の正面図に示さ
れるように円柱状部材２３の下端面２７周囲とパッケー
ジ端面２６との両者が高エネルギビーム溶接法で、たと
えば溶接用レーザビーム２８を斜め方向から照射させて
溶融させ隅肉溶接２９される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図７の場合には対向す
る２辺の平行度を調整しＸ，Ｙ方向の相対的な移動によ
り溶接を行なうことができるので位置の設定は比較的に
容易である。しかしながら位置の設定回数が２回必要で
あることと、矩形形状のフランジ７の平面度を正確に形
成することが困難であること、および４箇所の角部分で
の気密な溶接状態が確実に得られないのでとくにこの部
分の溶接を注意して行なうことが必要であること、一体
のフランジ７の部分を必要とすることから大径の材料を
使用するので比較的コスト高になるなどの問題点があ
る。

【００１２】図８の場合には円周に沿って回転させなが
らに溶接を行なうことから溶接装置への位置設定は一回
で済むことと、フランジ１７の回転中心とフランジ１７
の中心とを一致させなくとも溶接が可能である。しかし
ながら光フアイバ１２と平行に溶接装置を配置させる必
要があるのでフランジ１７の直径を相当の大きさのもの
としなければならないために、それに応じてパッケージ
１５の高さ（厚さ）が高くなりパッケージ１５の高さを
低く薄形化することができないといった問題点がある。
同様にフランジ１７が大きいために平面度を正確に形成
することが困難であることと、一体のフランジ１７の部
分を必要とすることから大径の材料を使用するので比較
的コスト高になるなどの問題点もある。

【００１３】図９の場合には上記図７，図８における従
来の問題点を解決する本発明にかかる光素子パッケージ
であるが、円柱状部材２３の中心を回転中心に正確に一
致させることが必要で絶対的な条件となる。しかしなが
ら円柱状部材２３の中心位置を回転中心に一致させるこ
とが困難であるといった問題点がある。このようなこと
は回転テーブルを回転させるとともにダイヤルインジケ
ータで偏位を測定しながらＸ，Ｙ方向に移動させて調整
することを繰り返し行なうのは熟練と時間を要すること
である。

【００１４】上記図７ならびに図８および図９のものに
ついての比較をつぎの表１にまとめて示す。

【００１５】

【表１】 本発明は上記図９のものを適用するとともに項目No．３
の問題点を解決し、正確かつ容易に回転中心に一致させ
ることが可能な方法、ならびに溶接装置と、これらの適
用によって製造される光素子パッケージを提供すること
を発明の課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明手段の構成要旨とするところは、第１発明手段
は、円柱状部材の端面周囲と相手部材とを高エネルギビ
ームによって溶接接合する溶接方法において、位置合わ
せ用の光ビームを溶接すべき端面位置に位置合わせして
相対的に回転させ該光ビームが円柱状部材に照射される
状態を観測し該円柱状部材の中心が回転中心に対して位
置ずれしていることにもとづき該光ビームが異なる位置
の端面位置に達したときの回転角度と上記溶接すべき端
面から最も遠ざかった側面位置への照射間隔となる距離
とを計測することにより該回転角度と距離とにより円柱
状部材の中心を回転中心と一致するように位置ずれを補
正し、その後相対的に回転させながら高エネルギビーム
溶接を行なうようにする高エネルギビーム溶接における
円柱状部材の位置決め方法である。

【００１７】第２発明手段は、円柱状部材の端面周囲と
相手部材とを高エネルギビームによって溶接接合する溶
接方法において、位置合わせ用の光ビームを溶接すべき
端面位置に位置合わせして相対的に回転させ該光ビーム
が円柱状部材に照射される状態を観測し該円柱状部材の
中心が回転中心に対して位置ずれしていることにもとづ
き該光ビームが異なる位置の端面位置に達したときの回
転角度を求め該回転角度の１／２回転した角度の位置に
設定するとともに該光ビームを上記溶接すべき端面位置
に設定位置合わせし該設定位置から１８０°回転させた
位置での円柱状部材の端面と側面への照射位置との距離
とを計測し該計測された距離の１／２だけ円柱状部材ま
たは円柱状部材を含む相手部材を移動させることにより
円柱状部材の中心を回転中心に一致するように位置ずれ
を補正し、その後相対的に回転させながら高エネルギビ
ーム溶接を行なうようにする高エネルギビーム溶接にお
ける円柱状部材の位置決め方法である。

【００１８】第３発明手段は、Ｘ方向の移動台とＹ方向
の移動台および軸回りに回転し得る回転台とが縦列関係
に配置されるとともに回転軸上に溶接されるべき円柱状
部材を含む相手部材を取り付け支持する支持装置と、上
記溶接されるべき円柱状部材の側面に位置合わせ用の光
ビームを照射する光ビーム照射装置と該光ビーム照射装
置から照射された光ビームの照射点を観測ならびに位置
を計測するための観測手段とをそなえてなり、前記請求
項１または請求項２の高エネルギビーム溶接における円
柱状部材の位置決め方法によって円柱状部材の中心を回
転中心に位置決めし相対的に回転させながら高エネルギ
ビーム溶接するようにした溶接装置である。

【００１９】第４発明手段は、光フアイバが内装された
円柱状部材と光部品の内装されたパッケージとを該円柱
状部材の端面周囲において高エネルギビーム溶接によっ
て溶接結合される光パッケージであって、上記円柱状部
材とパッケージとが上記請求項３の溶接装置に取り付け
支持され上記請求項１または請求項２の位置決め方法を
適用して位置決めされ相対的な回転にともない高エネル
ギビームによって溶接結合された光素子パッケージであ
る。

【００２０】

【作用】上記第１発明手段によれば、位置合わせ用の光
ビームを円柱状部材の溶接すべき端面位置に位置合わせ
して相対的に回転させ、円柱状部材の中心位置が回転中
心と不一致であることににもとづいて再び別な端面に至
る点との間の回転角度を測定するとともに、回転による
円柱状部材の側面の照射にともなって端面から最大点に
離間する距離を計測することにより関係式を導入して中
心間の位置ずれ量を容易確実に求め中心位置を一致させ
ることができる。

【００２１】上記第２発明手段によれば、位置合わせ用
の光ビームを円柱状部材の溶接すべき端面位置に位置合
わせして相対的に回転させ、円柱状部材の中心位置が回
転中心との不一致であることにもとづいて円柱状部材を
照射して再び別な端面位置に至る点との間の回転角度を
測定する。この測定角度の１／２回転させた中間位置で
光ビームを円柱状部材の溶接すべき端面位置に一致さ
せ、この点から１８０°の回転位置として円柱状部材の
側面を照射する光ビームの位置と溶接すべき端面間の距
離を計測する。この計測距離の１／２だけ円柱状部材の
位置を相手面に対して、または円柱状部材を含む全体を
移動させるのみで容易に中心同士の位置を一致させるこ
とができる。

【００２２】上記第３発明の溶接装置によると、円柱状
部材を含む部材を支持装置に取り付け支持させ、光ビー
ム照射装置から位置合わせ用の光ビームを円柱状部材に
照射して観測手段でビーム点を観測測定しながら、第１
発明または第２発明手段の何れかによって中心位置のず
れ量を求め、Ｘ方向の移動台とＹ方向の移動台とを位置
ずれ量にもとづく量だけ操作移動させることにより容易
かつ正確に中心位置を一致させることができる。

【００２３】上記第４発明の光素子パッケージによる
と、第３発明の溶接装置に円柱状部材を取り付けたパッ
ケージを取り付け支持させ、第１発明または第２発明手
段のいずれかを適用し、中心の位置ずれ量を求めて正確
な位置合わせした後に回転にともない高エネルギビーム
を照射して溶接されるものである。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の高エネルギビーム溶接におけ
る円柱状部材の位置決め方法ならびに該方法を用いた溶
接装置および該方法を適用して位置決め溶接された光パ
ッケージについて図を参照しながら具体的な一実施例で
詳細に説明する。

【００２５】図１は本発明方法の一実施例を説明するた
めの図であり基本的な構成について示してある。以下の
各図では理解を容易とするために可視光である位置決め
用の光ビームとしてＨｅ−Ｎｅレーザビームを用い円柱
状部材側を回転させるようにした説明とし、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザビーム出力は連続発振であってもパルス発振であ
っても何れでもよいものである。また、溶接用の高エネ
ルギビーム出力光源としては高出力の公知な工業用のレ
ーザ装置とする。

【００２６】図１の図（ａ）の斜視図において円柱状部
材３１と、この円柱状部材３１と当接面間同士で隅肉溶
接する相手部材３２とは、位置決めされて図示しない手
段で仮に結合固定されている。双方の材料としてはレー
ザ溶接に適したステンレス鋼またはコバール（商品名）
などの材料の組み合わせであるが、他の公知な材料を適
用することは勿論可能である。

【００２７】図示しない回転台上に相手部材３２を取り
付け支持させた状態で、矢印で示されるように斜め上方
からＨｅ−Ｎｅレーザビーム３３を照射させて回転台を
回転させると、円柱状部材３１の中心とこれらの回転中
心とはある未知数の距離の位置ずれがあるために、Ｈｅ
−Ｎｅレーザビーム３３の点３４が図示のように円柱状
部材３１の側面を移動するように認められ、軌跡として
は残らないが図（ｂ）の側面図に示されるように、回転
台の回転中心Ｏ₀ と円柱状部材３１の中心Ｏ₁との間に
位置ずれ量ｄがある。最初円柱状部材３１の下端面３５
の外周と相手部材３２の両方にまたがって照射される位
置Ａに位置合わせして回転させ二点鎖線の回転位置（図
では理解し易いよう意図的に高さ方向少しずらせて描い
てある）に至ると側面のＢ点に照射される。

【００２８】ここで本発明の第１発明によると、図
（ｃ）に示されるようにＨｅ−Ｎｅレーザビーム点の下
端面３５の位置Ａとこれから最も遠ざかった照射位置Ｂ
との間隔距離をｈ₀ とした軌跡３６を側面にえがくわけ
であるが、図（ｄ）に示されるようにこのｈ₀ を相手面
３２上に投影するとともにその面３２上にＨｅ−Ｎｅレ
ーザビーム３３の回転軌跡円３７を仮定する。

【００２９】円柱状部材３１の半径をｒ₁ 、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザビームレーザビーム３３の回転軌跡円３７の半径
をｒ₀ とし、円柱状部材３１の外周とＨｅ−Ｎｅレーザ
ビームの回転軌跡円３７との交わる２箇所の交点をそれ
ぞれａ₁ ，ａ₂ とする。

【００３０】つぎに図２の図（ａ）の投影図および図
（ｂ）の側面図を参照すると、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム
３３照射角度をθｉとして円柱状部材３１の下端面３５
外周の交差点ａ₂ に位置を設定した状態で円柱状部材３
１を回転中心Ｏ₀ を中心にして回転させると、回転角度
θ₀ の交差点ａ₁ 点で再度円柱状部材３１の下端面３５
外周と交差する。

【００３１】このようにして、位置ずれ量ｄとｄの方向
とＸ軸となす角度θｄを算出することにより位置ずれを
補正することができる。図（ａ）の三角形ａ₁ ，Ｏ₁ ，
Ｏ₀を取り出した図（ｃ）を参照して以下の式（１）お
よび式（２）が成立する。 r₀ ² ＝r₁ ² ＋d²−２r₁ｄ・cos(θ₁ ／2) −(1) r₁ ² ＝r₀ ² ＋d²−２r₀ｄ・cos(π−θ₀ ／2) −(2) 式(1) および式(2) 式からθ₁ は以下の式から求められ
る。 θ₁ ＝２・cos ^-1[1/r₁ ・(d・sin²( θ₀/2)＋A)] −
(3) ただし、 Ａ＝[d² ・sin⁴( θ₀/2)＋(r₁ ²＋d²) ・cos²( θ₀/2)]
^1/2 d ＜＜ r₁ ならば、上記式から明らかなように、 θ₁ ＝θ₀ −(3) ’ となり、θｄは、 θｄ＝θ₁/2 −θi または、θｄ＝θ₀/2 −θi −
(4) より、θi を別途規定することにより求めることができ
る。つぎにｄを導出するのであるが、図からｄは以下の
式となる。 ｄ＝h₀＋r₀−r₁ −(5) 式(5) および式(2) から、ｄは以下の式から求めること
ができる。 ｄ＝1/2 ・(h₀ −r₁＋B^1/2) −(6) ただし、 Ｂ＝(r₁ −h₀)²−2h₀(h₀−2r₁)・1/(1＋cos(θ₀)) d ＜＜r₁, h₀＜＜r₁の場合は、 ｄ＝h₀/(1 ＋cos(θ₀/2)) −(7) となる。以上からＸ, Ｙ軸方向での中心ずれ補正量は、 ΔＸ＝ｄ・cos(θd) −(8) ΔＹ＝ｄ・sin(θd) となる。以上の方法ではθ₀,ｈ₀ を１回測定することに
より位置ずれ補正量を算出することができる。しかし、
ｈ₀ が比較的大きい場合には円柱状部材３１の半径r₁の
値を式（６）に代入してｄを求めることになる。この場
合r₁の値を正確に求めることが必要である。この手間を
省くに有効な方法を第２発明により説明する。

【００３２】本発明の第２発明について図３の図（ａ）
の投影図および図（ｂ）の側面図を参照して説明するの
であるが、まず図２に示されるように位置決め用のＨｅ
−Ｎｅレーザビーム３３の入射角度をθi として円柱状
部材３１の下端面３５外周との交点ａ₂ に位置設定し、
円柱状部材３１を回転させて再度外周と交わる交点ａ ₁
とのなす回転角度θ₀ を測定する。

【００３３】つぎに図３に示されるように、この角度θ
₀ の１／２回転させた位置ａ₀ の点で再度円柱状部材３
１の下端面３５外周位置にＨｅ−Ｎｅレーザビーム３３
の照射点を設定し直し、ａ₀ の点から１８０°円柱状部
材３１を回転させ円柱状部材３１の下端面３５位置から
Ｈｅ−Ｎｅレーザビームの照射された位置３８との距離
間隔ｈ₁ を計測する。

【００３４】本発明では円柱状部材３１とＨｅ−Ｎｅレ
ーザビームの回転軌跡円３７とは点ａ₀ の１点でのみ交
差するのに対し、第１発明では２箇所の２点ａ₁ ，ａ₂
で交差することになっている。図３において偏位量ｄと
ビームの回転軌跡円３７上における照射位置ｈ₁ との関
係は、 ｄ＋r₁＝h₁＋r₀ および、h₁＋２・r₀＝２・r₁ −
(9) となり、これから、 ｄ＝h₁/2 −(10) となる。したがって、r₁の値を用いずにｄを容易に求め
ることができる。なお、θｄは式（３）または式
（３）’および、式（４）から２点交差の場合と同様に
して算出することができる。

【００３５】以上説明した第１発明方法（２点交差）
と、第２発明方法（１点交差）での補正量算出フローを
以下にまとめて示す。 第１発明方法の場合。

【００３６】下端交差位置設定−２点の交差角度θ
₀ 測定−θ₀/2 での高さ距離間隔H₀測定−式(3)(な
いしは(3) ’) と式(4) からθd を算出：d ＜＜ r₁ の
場合θd ＝θ₀/2 −θ_i −式(6) ないしは式(7) から
ｄ算出。式(6) では別途r₁を正確に求める必要あり−
位置補正量算出：ΔＸ＝ｄ・cos(θｄ) 、ΔＹ＝ｄ・si
n(θd)。

【００３７】第２発明方法の場合。 下端交差位置設定−２点の交差角度θ₀ 測定−回
転角度θ₀/2 で下端交差位置に再設定−１８０度回転
させて高さ距離間隔h₁測定−式(3)(ないしは(3) ’)
と式(4) からθd を算出：d ＜＜ r₁ の場合θd ＝θ₀/
2 −θ_i −式(10)からｄ算出：ｄ＝h₁/2−位置補正
量算出：ΔＸ＝ｄ・cos(θｄ) 、ΔＹ＝ｄ・sin(θd)。

【００３８】上記第１，第２の発明方法では位置合わせ
用のＨｅ−Ｎｅレーザビーム３３が円柱状部材３１の中
心Ｏ₁ に向かっていることを前提にして説明した。そこ
で、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム３３を円柱状部材３１の中
心Ｏ₁ に向けて照射させる方法について以下に説明す
る。

【００３９】図４の図（ａ）の斜視図および図（ｂ）の
平面図に示されるように、円柱状部材３１の側面の下端
面３５外周にＨｅ−Ｎｅレーザビーム３３が交差する点
Ｘ₁位置に設定した後Ｘ方向に移動させると、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザビーム３３は円柱状部材３１側面上に弧を描い
た後、再度ある点で再び交差する点位置Ｘ₂ に達する。
これら２点Ｘ₁ 〜Ｘ₂ の中点位置にＨｅ−Ｎｅレーザビ
ーム３３を設定すると円弧の垂直２等分線になるので、
円柱状部材３１の中心に向けてＨｅ−Ｎｅレーザビーム
３３を照射させることができることになる。

【００４０】つぎに本発明の第３発明である第１発明方
法または第２発明方法を適用し得る溶接装置の一実施例
について図５の斜視図および図６の図（ａ）の正面図を
参照して説明する。

【００４１】溶接装置４０は基台４１上の回転台４２と
その上のＹ方向移動台４３およびＸ方向移動台４４とが
縦列関係に取り付け配置されており、さらにその上に溶
接されるべき円柱状部材４５および相手部材であるパッ
ケージ４６とを取り付け支持する支持装置４７が取り付
けられている。回転台４２とＹ方向移動台４３およびＸ
方向移動台４４はそれぞれ単独にそれぞれの方向に移動
可能である。

【００４２】パッケージ４６の上面と円柱状部材４５の
下端面外周の境界部分に対して位置合わせ用の光ビーム
４８を照射可能なようにＨｅ−Ｎｅレーザ装置４９と、
この照射部分を観測ならびに距離間隔を計測可能な手
段、たとえば読み取り顕微鏡またはテレビカメラ５０お
よび、溶接用のレーザビーム５１，５１を照射する高エ
ネルギビームを出射するレーザ装置５２，５２、とから
なるものである。

【００４３】上記構成の溶接装置４０によって前述の第
１発明方法または第２発明方法を適用して位置ずれ量を
求め、この結果によってＹ方向移動台４３とＸ方向移動
台４４とを操作して円柱状部材４５およびパッケージ４
６との中心を回転台４２の回転中心に一致させ、その状
態で回転台４２を回転させながらレーザ装置５２，５２
から高エネルギな溶接用のレーザビーム５１，５１を円
柱状部材４５とパッケージ４６の境界部分に照射して溶
接を行なう。

【００４４】回転台４２とＹ方向移動台４３およびＸ方
向移動台４４との上下の関係は図示実施例に限るもので
はなく、たとえば回転台４２がＸ方向移動台４４上に位
置しても問題はない。むしろ回転台４２を上とする方が
操作するのに都合がよいものとなる。また、別々のもの
を結合するのでなく、一体化された構成のものはコンパ
クトで取り扱い易いものとなる。

【００４５】この第３発明の溶接装置の第２の実施例に
ついて図６の図（ｂ）の側面図を参照して説明すると、
この溶接装置５５は基台４１上に固定台５６を取り付け
この固定台５６上にＹ方向移動台４３とＸ方向移動台４
４および支持装置４７を縦列に配置する。固定台５６の
下部空間内で基台４１上に回転台４２を配置するととも
に、支柱５７の上部に位置合わせ用の光ビーム４８を照
射するＨｅ−Ｎｅレーザ装置４９と、照射部分を観測な
らびに距離間隔を計測可能な手段、たとえば読み取り顕
微鏡またはテレビカメラ５０とを配置したものである。

【００４６】上記構成の溶接装置５５によって前述の第
１発明方法または第２発明方法を適用して位置ずれ量を
求め、この結果によってＹ方向移動台４３とＸ方向移動
台４４とを操作して円柱状部材４５およびパッケージ４
６との中心を回転台４２の回転中心に一致させ、その状
態で回転台４２を回転させながら溶接用のレーザ装置か
ら高エネルギな溶接用のレーザビームを円柱状部材４５
とパッケージ４６の境界周囲部分に照射して溶接を行な
う。

【００４７】この第２の実施例によるとＸ，Ｙ方向移動
台４４，４３が回転しないために操作性が良好なものと
なる。図示省略の高エネルギな溶接用のレーザビーム出
射装置も上記回転台４２上に配置することは当然のこと
である。溶接用のレーザ装置は複数配置することにより
３６０°回転する要がないので固定台５６のアーム部分
に当たることはない。また、支柱５７を用いることなく
支持装置４７の周囲を独立に回転させるガイド構成にす
ると固定台５６を要しないものとなる。

【００４８】上記溶接用のレーザ装置はいずれのものも
溶接すべき円周に対して円周上等間隔に複数箇所バラン
ス状態に配置して同時に出射させるのが好ましく、１箇
所または不等間隔に配置するのは初期の照射による溶融
固化にともなって引き込む力が生じてその方向に偏心さ
せられることから不適当である。

【００４９】本発明の第４発明である光素子パッケージ
の一実施例について図９を参照して説明する。光フアイ
バ２２が内装された円柱状部材２３と光部品２４の内装
されたパッケージ２５とを、円柱状部材２３の端面２７
とパッケージ２５の端面２６とを当接させて相互の位置
決めをした後図示しない手段で固定支持させる。

【００５０】このような固定状態で図５または図６に示
される溶接装置４０または５５の支持装置４７に取り付
け前述の第１発明方法または第２発明方法を適用するこ
とで能率よく円柱状部材２３の中心を回転中心に位置決
めさせて溶接することができる。

【００５１】本実施例は光フアイバと光素子とを直接光
結合させるものとしているが本発明の光素子パッケージ
はこのようなものに限定することなく、レンズを介して
光結合するものや、光素子として発光素子または受光素
子あるいは光導波路、光変調器その他の各種光素子に適
用することが可能なものである。

【００５２】本発明の第１発明ないし第３発明について
は光素子パッケージのみに適用を限定するものでなく、
各種の分野における円柱状部材の溶接位置決めに適用実
施し得るものであり、円柱状部材と平面との溶接に限ら
ず円柱状部材同士の溶接にも適用実施可能である。ま
た、高エネルギビーム源もレーザ光以外の電子ビームと
することを含む。位置合わせ用の光ビーム源についても
Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置として説明したが、これについて
も通常の可視光源であることを含むものである。

【００５３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の高
エネルギビーム溶接における円柱状部材の位置決め方法
ならびに該方法を用いた溶接装置および該方法を適用し
て溶接された光素子パッケージによると、円柱状部材と
平面または円柱状部材同士の回転による溶接に際してそ
の中心を回転中心と一致させることが簡単容易であり正
確な位置合わせが行なえる。要すれば手作業でなく画像
認識装置、計算機、自動化装置などと連動させた自動化
も可能なものである。

【００５４】各種の光素子パッケージの気密封止溶接が
高能率かつ迅速に行なえ、従来の測定装置による位置合
わせ作業に比較して格段の差があり実用上の効果はきわ
めて著しいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の一実施例説明図

【図２】本発明方法の第１発明の実施例

【図３】本発明方法の第２発明の実施例

【図４】円柱状部材の中心に光ビームを一致させる説明
図

【図５】第３発明の溶接装置

【図６】図５の正面図および溶接装置の第２実施例

【図７】従来の光素子パッケージ（その一）

【図８】従来の光素子パッケージ（その二）

【図９】本発明にかかる光素子パッケージ

【符号の説明】

２０ 光素子パッケージ ２２ 光フアイバ ２３ 円柱状部材 ２４ 光素子 ２５ パッケージ ３１ 円柱状部材 ３２ 相手部材 ３３ 位置決め用のＨｅ−Ｎｅレーザビーム ３５ 下端面 ３７ 回転軌跡円 ４０ 溶接装置 ４２ 回転台 ４３ Ｙ方向移動台 ４４ Ｘ方向移動台 ４５ 円柱状部材 ４６ パッケージ（相手部材） ４７ 支持台 ４８ Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム ４９ Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置 ５０ 観測ならびに計測手段 ５５ 溶接装置 ａ₀ ，ａ₁ ，ａ₂ 交点 ｄ 位置ずれ量 ｈ₀ ，ｈ₁ 離間距離 Ｏ₀ 円柱状部材の中心 Ｏ₁ 回転中心 ｒ₀ 回転軌跡円の半径 ｒ₁ 円柱状部材の半径 θ₀ 回転軌跡円における交点間の角度 θ₁ 円柱状部材外周における交点間の角度 θ_i Ｈｅ−Ｎｅレーザビームの照射角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｎ 7376−4Ｍ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状部材（３１）の端面（３５）周囲
   と相手部材（３２）とを高エネルギビームによって溶接
   接合する溶接方法において、 位置合わせ用の光ビーム（３３）を溶接すべき端面位置
   （ａ₂ ）に位置合わせして相対的に回転させ該光ビーム
   が円柱状部材（３１）に照射される状態を観測し該円柱
   状部材の中心（Ｏ₁ ）が回転中心（Ｏ₀ ）に対して位置
   ずれ（ｄ）していることにもとづき該光ビーム（３３）
   が異なる位置の端面位置（ａ₁ ）に達したときの回転角
   度（θ₀ ）と上記溶接すべき端面（３５）から最も遠ざ
   かった側面位置への照射間隔となる距離（ｈ₀ ）とを計
   測することにより該回転角度（θ ₀ ）と距離（ｈ₀ ）と
   により円柱状部材（３１）の中心（Ｏ₁ ）を回転中心
   （Ｏ ₀ ）と一致するように位置ずれ（ｄ）を補正し、そ
   の後相対的に回転させながら高エネルギビーム溶接を行
   なうようにすることを特徴とする高エネルギビーム溶接
   における円柱状部材の位置決め方法。
2. 【請求項２】 円柱状部材（３１）の端面（３５）周囲
   と相手部材（３２）とを高エネルギビームによって溶接
   接合する溶接方法において、 位置合わせ用の光ビーム（３３）を溶接すべき端面位置
   （ａ₂ ）に位置合わせして相対的に回転させ該光ビーム
   が円柱状部材（３１）に照射される状態を観測し該円柱
   状部材の中心（Ｏ₁ ）が回転中心（Ｏ₀ ）に対して位置
   ずれ（ｄ）していることにもとづき該光ビーム（３３）
   が異なる位置の端面位置（ａ₁ ）に達したときの回転角
   度（θ₀ ）を求め該回転角度の１／２回転した角度の位
   置（ａ₀）に設定するとともに該光ビーム（３３）を上
   記溶接すべき端面位置（ａ₀ ）に設定位置合わせし該設
   定位置から１８０°回転させた位置での円柱状部材の端
   面（３５）と側面への照射位置（３８）との距離
   （ｈ₁ ）とを計測し該計測された距離（ｈ₁ ）の１／２
   だけ円柱状部材（３１）または該円柱状部材を含む相手
   部材（３２）を移動させることにより円柱状部材の中心
   （Ｏ₁ ）を回転中心（Ｏ₀）に一致するように位置ずれ
   （ｄ）を補正し、その後相対的に回転させながら高エネ
   ルギビーム溶接を行なうようにすることを特徴とする高
   エネルギビーム溶接における円柱状部材の位置決め方
   法。
3. 【請求項３】 Ｘ方向の移動台（４４）とＹ方向の移動
   台（４３）および軸回りに回転し得る回転台（４２）と
   が縦列関係に配置されるとともに回転軸上に溶接される
   べき円柱状部材（４５）を含む相手部材（４６）を取り
   付け支持する支持装置（４７）と、 上記溶接されるべき円柱状部材（４５）の側面に位置合
   わせ用の光ビーム（４８）を照射する光ビーム照射装置
   （４９）と該光ビーム照射装置から照射された光ビーム
   の照射点を観測ならびに位置を計測するための観測手段
   （５０）とをそなえてなり、 前記請求項１または請求項２の高エネルギビーム溶接に
   おける円柱状部材の位置決め方法によって円柱状部材の
   中心を回転中心に位置決めし相対的に回転させながら高
   エネルギビーム溶接するようにしたことを特徴とする溶
   接装置。
4. 【請求項４】 光フアイバ（２２）が内装された円柱状
   部材（２３）と光部品（２４）の内装されたパッケージ
   （２５）とを該円柱状部材の端面周囲において高エネル
   ギビーム溶接によって溶接結合される光パッケージであ
   って、 上記円柱状部材（２３）とパッケージ（２５）とが上記
   請求項３の溶接装置（４０）（５５）に取り付け支持さ
   れ上記請求項１または請求項２の位置決め方法を適用し
   て位置決めされ相対的な回転にともない高エネルギビー
   ムによって溶接結合されたことを特徴とする光素子パッ
   ケージ。