JPS60231582A

JPS60231582A - レ−ザ溶接方法

Info

Publication number: JPS60231582A
Application number: JP59086616A
Authority: JP
Inventors: Tadao Arima; 忠夫有馬; Masaji Miki; 三木　正司
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1985-11-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】＜ａ＞発明の技術分野本発明は特に微小溶接手段として使用されるレーザ溶接
方法に関する。

（ｂ）技術の背景電子機器等の構成に使用する熱的にも電気的にも敏感な
部品、例えば半導体素子、水晶振動子等は、高い信頼度
が要求されているので小形容器に封入収容するのが一般
である。このために金属或いはセラミック等よりなるこ
れらの小形容器を封止する微小溶接技術が要求されてい
る。また光素子が組立てられてなる光デバイスも、小さ
いそれぞれの光素子の関係位置が高精度に固着されるこ
とを要求され、これらの光素子を固定するのに微小溶接
技術が必要である。

Ｎｄ　−ＹＡＧ　レーザ或いはＣＯ２レーザ等を集光レ
ンズによって集光し、被溶接物に照射して光エネルギー
を熱エネルギーに変換して被溶接物を溶融して溶接する
レーザ溶接は、被溶接物を局部的に加熱して、微小領域
を短時間に溶接することができ、また自由な雰囲気中で
非接触加工であるので上記の微小溶接手段として広（採
用され、さらに自動化されつつある。

この自動化に際しても、微小な溶接個所で精度良＜溶接
されることが必要である。

（Ｃ）従来技術と問題点従来のレーザ溶接方法を第２図及び第３図を参照して説
明する。第２図（イ）のように、第１の被溶接物５は例
えばコバール等よりなる箱形容器であって、上側板には
長い角孔８が設けられている。６は角孔８部分に密着し
、レーザ溶接されて第１の被溶接物５を封止する矩形板
状の第２の被溶接物である。第２の被溶接物６を第１の
被溶接物５にレーザ溶接するには、第２の被溶接物６の
周縁と第１の被溶接物５の上側板の接する角である溶接
点７に、レーザ光を集光して点溶接する。

そしてこの溶接点７が所望のピンチ間隔で連なってなる
溶接ラインを第２の被溶接物６の全周縁に及ぼして溶接
が終了する。

この第１の被溶接物５に第２の被溶接物６をレーザ溶接
するには、従来は例えばＮｄ−ＹＡＧ　（ネオヂューム
、イトリュム・アルミニュム・ガーネット）レーザを発
振するレーザ発振器１に、レーザ光の伝送路として光フ
ァイバ２を接続し、光ファイバ２の端末には、レーザ光
を溶接点７に集光するための集光レンズ３を装着しであ
る。

この光ファイバ２の断面形状は、第２図（ロ）に示すよ
うに、円形のクラッド２Ｂの中心部に円形のコア２Ａが
形成されている。そして集光レンズ３でビームスポット
の直径が３００ＩＪｍ乃至５００μｍになるようにして
照射し、レーザ溶接している。

しかしこのようなレーザ溶接手段を作業能率向上の目的
をもって、第１の被溶接物５を自動的に移動するなどし
て自動溶接化した場合には、第３図に示すように溶接ラ
イン９の両側にビームスポットが散在し、ビームスポッ
トが溶接ライン９より外れる恐れがある。

よって第１の被溶接物５或いは第２の被溶接物６側のみ
を照射したビームスポットは、例えば溶接点７ｂのよう
に第２の被溶接物６上に位置してレーザ溶接されない個
所が生ずる。このようなことは第１の被溶接物５と第２
の被溶接物６の位置合わせ精度に対して、ビームスポッ
トの直径が小さ過ぎることに起因する。

このようなことを避けるには、ビームスポット直径を大
きくすれば良い。しかしビームスポンド直径を大きくす
るには、レーザ発振器の容量を大きくしなければならな
い。

このようなことは設備コストが増加するばかりでなく、
加熱個所が拡大されて、被溶接物に熱的な悪影響を与え
る。

（ｄ）発明の目的本発明は従来の上記問題点を除去し、被溶接物に熱的悪
影響を与えず、溶接精度が高く、レーザ源の出力を増大
されることなく、低コストで自動化可能のレーザ溶接方
法を提供することを目的とする。

（ｅ）発明の構成上記本発明の目的は、レーザ光の伝送路としてコアの断
面が横長の光ファイバを使用して、ビームスポットが横
長、例えば楕円になる如くに構成し、第１の被溶接物と
第２の被溶接物とのなす溶接ラインに対して、該ビーム
スポットの長径が直交する如くに照射することにより達
成する。

即ち本発明においては、集光ビームを横長形状とし、ビ
ームスポットの長径を溶接ラインに直交せしめることに
より、被溶接物の位置合わせ精度が多少ずれていても、
横に長い集光ビームのどこかの部分が溶接ラインにある
ようになる。

斯くして従来方法に比して、被溶接物に熱的悪影響を与
えず、溶接精度が高く、レーザ源の出力を増大させるこ
となく、低コストで自動化可能のレーザ溶接方法が得ら
れる。

（ｆ＞発明の実施例以下図示実施例を参照して本発明の要旨を具体的に説明
する。なお全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

本発明は第１図の構成図で示すように、例えばＮｄ　−
ＹＡＧ　レーザを発振するレーザ発振器１０には、分岐
光学系部１１を装着して、２列の溶接ラインを同時に溶
接可能の如くに、レーザ光を光ファイバ１２と光ファイ
バ１３に分岐して伝送している。

そしてそれぞれの光ファイバ１２．１３の端末部には集
光レンズ１４を装着して、レーザ光を溶接点に集光せし
めている。

光ファイバ１２と光ファイバ１３の断面形状は第１図（
ロ）に示すように、円形の例えば外径６５０μｍのクラ
ッド１２Ｂ　（１３Ｂ）の中心部に楕円形のコア１２Ａ
　（１３Ａ）が形成されている。

この楕円形のコア１２Ａ（１３Ａ＞は、例えば長径が５
００μｍで短径が１５０μｍである。そして集光レンズ
１４で、溶接点におけるビームスポットの長径が例えば
１０００μｍ、短径が３００μｍになるように調整しで
ある。

このようなビームスポットを第４図に示すように、第２
の被溶接物６の対向するそれぞれの側縁と第１の被溶接
物５の上側板の接する角部の一方の溶接ライン２０に長
径が直交するように、光ファイバ１２のビームスポット
を、他方の溶接ライン２１に長径が直交するように、光
ファイバ１３のビームスポットをそれぞれ照射せしめる
。このようなビームスポットを照射して、等ピッチの溶
接点１５ａ、１５ｂ、−４５ｎで溶接ライン２０部分を
レーザ溶接し、他方、等ピンチの溶接点１６　ａ、１６
　ｂ、　−４６ｎで溶接ライン２１部分をレーザ？容接
するのである。

本発明によれば、上述のようにビームスポットが溶接ラ
インに対して横に細長いので、被溶接物の位置合わせ精
度が高精度でなくとも、或いは被溶接物の溶接ライン方
向の送り精度、またはレーザ光の溶接ライン方向の送り
精度が高精度でなくとも、溶接ライン上にビームスポッ
トを照射してレーザ溶接することができる。

即ち自動化可能のレーザ溶接方法である。またビームス
ポットの楕円の面積は、従来の円形の場合に比較して、
殆ど同じであるので、レーザパワーを特に大きくする必
要もない。

また光ファイバのコアの断面形状は、第１図の（ロ）に
示すような楕円でなく、第５図に示すように光ファイバ
１７の円形のクラッド１７Ｂの中心部に長方形のコア１
７Ａを構成しても、そのビームスポットは長方形に近い
楕円形にすることができ、同様のような効果が得られる
。

（ｇ）発明の詳細な説明したように本発明は、ビームスポットを横長にす
ることにより被溶接物に熱的悪影響を与えず、溶接精度
が高く、且つレーザパワーが小さくて低コストで、自動
化が容易であり、半導体素子、水晶振動子等の封止容器
あるいは、光デバイスの光素子の溶接固着に適用して、
実用上で優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の（イ）は構成図、（ロ）は
光ファイバの断面図、第２図は従来のレーザ溶接方法を示す（イ）は構成図、（ロ）は光ファイバの断面図、第３図は従来の溶接ラインを示す平面図、第４図は本発
明の一実施例の溶接ラインを示す平面図、第５図は本発明の他の実施例の光ファイバの断面図であ
る。図において、１．１０はレーザ発振器、２．１２．１３は光ファイバ、２Ａ、１２Ａ、１３Ａはコア、２Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂはクラッド、３．１４は集光レンズ、５は第１の被溶接物、６は第２の被溶接物、７．７ａ、７ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｎ、１６ａ、１
６ｂ、１６ｎは溶接点、１１は分岐光学系部をそれぞれ示す。峯１騎（イ）製３＠ム峯４汀トＳＩｉ２ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

レーザ光の伝送路としてコアの断面が横長形状の光ファ
イバを使用して、ビームスポットが横長になる如くに構
成し、第１の被溶接物と第２の被溶接物とのなす溶接ラ
インに対して、該ビームスポットの長径が直交する如く
に照射してレーザ溶接することを特徴とするレーザ溶接
方法。