JPWO2008059893A1 - レーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

効率的に溶接作業を行うことが可能なレーザ溶接装置を提供する。レーザ溶接装置は、ワークに対してレーザビームを照射することによってワークを封止する。レーザ溶接装置は、複数のワークに対して作業を行うための複数の作業エリアを有する。照射位置変更部は、レーザビーム出射部からレーザビームを受光し、レーザビームを照射するワーク上の位置を変更することによって、作業エリア内のワークに対する溶接作業を行う。また、移動手段は、複数の作業エリアごとにワークに対しての溶接作業を行うために、複数の作業エリアにおいて照射位置変更部が配置されるべき場所に照射位置変更部を移動させる。つまり、レーザビーム出射部や照射位置変更部は一台で移動させて作業を行う。よって、効率的に溶接作業を行うことができ、装置全体の生産量を向上させることが可能となる。

Description

本発明は、ワークに対してレーザビームを照射することによって溶接を行うレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法に関する。

従来から、光デバイス素子や水晶振動子などのパッケージ封止において、リッド（蓋）に対してレーザビームを照射することによって、リッドとパッケージとを溶接（レーザ溶接）することが行われている。例えば、特許文献１には、スキャナヘッドからワークに対してレーザビームを照射し、ＩＣパッケージのダムバーを切断・除去する装置が記載されている。

従来の技術では、一般的に、真空チャンバの上方などにスキャナヘッドを固定配置し、真空チャンバの真空引きを行った後に溶接作業を行っていた。そのため、真空チャンバ内のワークの入れ替えや真空引きなどの作業を行っている間は溶接の作業を行うことができなかったため、溶接作業に比較的長い時間がかかってしまう傾向にあった。また、上記した特許文献１に記載された技術でも、効率的に溶接作業を行うことが困難であった。

特開平１０−２１６９７５号公報

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、効率的に溶接作業を行うことが可能なレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法を提供することを課題とする。

本発明の好適な実施形態では、ワークに対してレーザビームを照射することによって、前記ワークが封止されるように溶接を行うレーザ溶接装置は、トレイ上に載置された複数の前記ワークが収容され、当該ワークに対して作業を行うための複数の作業エリアと、前記レーザビームを出射するレーザビーム出射部と、前記レーザビーム出射部から出射されたレーザビームを受光し、当該レーザビームを照射する前記ワーク上の位置を変更することによって、前記作業エリア内のワークに対する溶接作業を行う照射位置変更部と、前記複数の作業エリアごとに前記ワークに対しての前記溶接作業を行うために、前記複数の作業エリアにおいて前記照射位置変更部が配置されるべき場所に、当該照射位置変更部を移動させる移動手段と、を備える。

上記のレーザ溶接装置は、ワークに対してレーザビームを照射することによって、ワークが封止されるように溶接を行うために好適に利用される。レーザ溶接装置は、トレイ上に載置された複数のワークが収容され、ワークに対して作業を行うための作業エリアを複数有する。また、照射位置変更部は、レーザビーム出射部から出射されたレーザビームを受光し、レーザビームを照射するワーク上の位置を変更することによって、作業エリア内のワークに対する溶接作業を行う。更に、移動手段は、複数の作業エリアごとにワークに対しての溶接作業を行うために、複数の作業エリアにおいて照射位置変更部が配置されるべき場所に、照射位置変更部を移動させる。つまり、レーザビーム出射部や照射位置変更部は一台の装置で移動させて作業を行うことができる。したがって、上記のレーザ溶接装置によれば、効率的に溶接作業を行うことができる。

上記のレーザ溶接装置の一態様では、前記移動手段は、前記照射位置変更部による前記作業エリア内のワークに対する溶接作業が終了するごとに、前記溶接作業を行っていた作業エリアとは異なる作業エリアにおける前記配置されるべき場所に、前記照射位置変更部を移動させることができる。

上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記複数の作業エリアは、真空引きが行われる複数の作業エリアを有しており、前記照射位置変更部は、前記作業エリアにおいて大気圧開放及び前記トレイの入れ替え並びに前記真空引きが行われている間に、前記作業エリアとは異なる、真空引きが終了している作業エリア内のワークに対して溶接作業を行い、前記溶接作業が終了した際に、前記移動手段によって前記真空引きが終了している作業エリアにおける前記配置されるべき場所に移動され、前記作業エリア内のワークに対して前記溶接作業を行う。

この態様では、照射位置変更部を２つの作業エリアの間で交互に移動させることによって、ワークに対する溶接作業と、大気圧開放及びトレイの入れ替え並びに真空引きの作業とを、２つの作業エリアにおいて交互に行うことを繰り返す。したがって、レーザ溶接装置によれば、効率的に溶接作業を行うことができ、装置全体の生産量を向上させることが可能となる。

上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記作業エリア内の全てのワークに対する前記溶接作業に要する時間と、前記作業エリアにおいて前記大気圧開放及び前記トレイの入れ替え並びに前記真空引きをするために要する時間とが概ね等しくなるように、１つの前記トレイ上に載置する前記ワークの個数が設定されている。これにより、一方の作業エリアにおいて溶接作業が終了する時刻と、他方の作業エリアにおいて大気圧開放及びトレイの入れ替え並びに真空引きの作業が終了する時刻とを概ね一致させることができる。したがって、照射位置変更部による溶接作業を、２つの作業エリアでほとんど間をおかずに継続することができるので、装置全体の動作効率を更に向上させることが可能となる。

上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記複数の作業エリアは、不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリアと、真空引きが行われる作業エリアとを有する。

上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記照射位置変更部は、前記不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリア内のワークに対しては、前記ワークにおいて溶接すべき箇所上において所定箇所以外の部分に対して溶接作業を行い、前記真空引きが行われる作業エリア内のワークに対しては、前記不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリアでの溶接作業によって溶接されなかった前記所定箇所に対して、溶接作業を行うことができる。

この態様では、複数の作業エリアを用いて、２段階に渡ってワークに対する溶接作業を行う。この場合、不活性ガスの雰囲気に設定された作業エリアで大部分の溶接を行い、真空引きされた作業エリアでは少量の溶接を行う。そのため、真空引きされた作業エリアでの溶接作業に起因する溶接かすの発生を抑制することができる。したがって、溶接かすによる作業エリアの透過窓の汚れを軽減することが可能となる。

好適には、前記所定箇所は、前記溶接作業時に前記ワーク内で発生したガスを抜き取るための部分である。この場合、真空引きされた作業エリアにおいて真空引きされた際に、ワークの所定箇所から、溶接作業時にワーク内で発生したガスを適切に抜き取ることができる。

上記のレーザ溶接装置において好適には、前記不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリアでの作業に要する時間と、前記真空引きが行われる作業エリアにおいて大気圧開放及び前記トレイの入れ替え並びに前記真空引きをするために要する時間とが概ね等しくなるように、１つの前記トレイ内に載置する前記ワークの個数が設定されている。これにより、照射位置変更部による溶接作業を、２つの作業エリアでほとんど間をおかずに継続することができるので、装置全体の動作効率を更に向上させることが可能となる。

上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記レーザビーム出射部及び前記照射位置変更部は、光ファイバによって接続され、当該光ファイバによって前記レーザビームが伝達される。これにより、レーザビーム出射部と照射位置変更部とを分離して構成した場合に、照射位置変更部に対して適切にレーザビームを伝達しつつ、照射位置変更部のみを容易に移動させることが可能となる。

上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記トレイは、前記溶接作業を行う際には、前記作業エリア内で固定されており、前記移動手段は、概ね直交する二方向に、前記照射位置変更部を移動させる。このように照射位置変更部のみを移動させて溶接作業を行うことができるので、溶接作業中にトレイを移動させるための機構を別途設ける必要がない。したがって、作業エリアのサイズを小型化することができると共に、その構成を簡便化することができる。よって、作業エリアのコストを低減させることができる。

上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記トレイは、前記溶接作業を行う際に、前記作業エリア内で一方向に移動させられ、前記移動手段は、前記トレイが移動される方向とは異なる一方向に、前記照射位置変更部を移動させる。この構成では、照射位置変更部を大きく移動させて、トレイを溶接作業中に少しだけ移動させる。これにより、作業エリアのサイズを小型化することができると共に、その構成を簡便化することができる。

本発明の他の実施形態では、トレイ上に載置された複数のワークが収容され、当該ワークに対して作業を行うための複数の作業エリアと、レーザビームを出射するレーザビーム出射部と、前記レーザビーム出射部から出射されたレーザビームを受光し、当該レーザビームを照射する前記ワーク上の位置を変更することによって、前記作業エリア内のワークに対する溶接作業を行う照射位置変更部と、を有する装置によって実行され、前記ワークが封止されるように溶接を行うレーザ溶接方法は、前記複数の作業エリアごとに前記ワークに対しての前記溶接作業を行うために、前記複数の作業エリアにおいて前記照射位置変更部が配置されるべき場所に、当該照射位置変更部を移動させる移動工程を備える。これによっても、効率的に溶接作業を行うことができ、装置全体の生産量を向上させることが可能となる。

本発明の第１実施例に係るレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。 トレイ及びワークの概略図を示している。 第１実施例に係る溶接手順を具体的に説明するための図である。 本発明の第２実施例に係るレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。 第２実施例において、２つの作業エリアでのワークに対する溶接作業を具体的に説明するための図である。 本発明の第３実施例に係るレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ レーザ溶接機
２ 光ファイバ
３ スキャナヘッド
４、１４ 作業エリア
５、１５ 透過窓
６ トレイ
３０ ワーク
１０１、１０２、１０３ レーザ溶接装置

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［第１実施例］
まず、本発明による第１実施例について説明する。

（レーザ溶接装置の構成）
図１は、第１実施例に係るレーザ溶接装置１０１の概略構成図を示す。図１（ａ）は、上方からレーザ溶接装置１０１を観察した図を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の切断線Ｂ１−Ｂ２に沿ったレーザ溶接装置１０１の一部断面図（作業エリア４ａ、４ｂの断面図）を示している。なお、図１（ａ）では、説明の便宜上、ワーク３０を省略している。

レーザ溶接装置１０１は、主に、レーザ溶接機１と、光ファイバ２と、スキャナヘッド３と、作業エリア４ａ、４ｂと、を有する。レーザ溶接装置１０１は、トレイ６ａ、６ｂ上に載置された複数のワーク３０に対して溶接を行う装置である。なお、以下では、トレイ６ａ、６ｂの区別をしない場合には、単に「トレイ６」に表記する。

図２は、トレイ６及びワーク３０の概略図を示している。図２（ａ）は、ワーク３０が載置されたトレイ６を上方から観察した図を示しており、図２（ｂ）は、ワーク３０の斜視図を示す。図２（ａ）に示すように、トレイ６上には複数のワーク３０が配置されている。また、図２（ｂ）に示すように、ワーク３０は、板状のリッド３０ａと、箱状のパッケージ３０ｂとを有しており、内部に電子部品（不図示）が収納されている。上記したレーザ溶接装置１０１からのレーザビームがリッド３０ａに照射され、リッド３０ａがパッケージ３０ｂに対して溶接されることにより、ワーク３０の封止が行われる。

図１に戻って説明する。レーザ溶接機１は、レーザビームを出射する装置である。例えば、レーザ溶接機１は、ＹＡＧレーザ又はファイバーレーザなどのレーザビームを発振するように構成されている。レーザ溶接機１には光ファイバ２が接続されており、出射したレーザビームは光ファイバ２を通過する。つまり、レーザビームのパワーが光ファイバ２によって伝達される。また、光ファイバ２の他の一端は、スキャナヘッド３に接続されている。これにより、レーザ溶接機１から出射されたレーザビームは、スキャナヘッド３に伝達される。このようにレーザ溶接機１とスキャナヘッド３とを光ファイバ２によって接続することにより、レーザ溶接機１と分離して構成されたスキャナヘッド３に対して適切にレーザビームを伝達しつつ、スキャナヘッド３のみを容易に移動させることが可能となる。なお、レーザ溶接機１は、本発明におけるレーザビーム出射部として機能する。

スキャナヘッド３は、前述したように、レーザ溶接機１と分離して構成されている。つまり、スキャナヘッド３は、レーザ溶接機１と離れた位置に配置されて構成されている。また、スキャナヘッド３は、内部にガルバノミラーなどを有している。前述したように、スキャナヘッド３には光ファイバ２を介してレーザビームが伝達される。この場合、スキャナヘッド３は、伝達されたレーザビームをガルバノミラーに入射させ、このガルバノミラーを回転させることによってレーザビームを照射する位置を変更する。例えば、スキャナヘッド３は、レーザビームを照射するワーク３０上の位置を変更する（即ち、レーザビームをワーク３０上で走査する）。また、スキャナヘッド３には、トレイ６上のワーク３０を画像計測するカメラ（不図示）がレーザビームの同軸上に設けられている。このカメラによって得られた画像は、主に、ワーク３０に対して適切にレーザビームを照射するために利用される。以上のように、スキャナヘッド３は、本発明における照射位置変更部として動作する。なお、ガルバノミラーの制御や、カメラによって得られた画像の画像処理や、画像処理された画像に基づくレーザビームの照射の制御などは、図示しないコントローラ（ＰＣなど）によって実行される。

また、スキャナヘッド３は、図示しない移動機構（本発明における「移動手段」に相当する）によって、図１中の矢印Ａ１、Ａ２で示す方向に移動される。具体的には、スキャナヘッド３は、レーザ溶接機１やトレイ６などが載置された平面と水平な面内を、概ね直交する二方向Ａ１、Ａ２に移動される。なお、以下では、矢印Ａ１で示す方向を「Ｘ軸方向」と呼び、矢印Ａ２で示す方向を「Ｙ軸方向」と呼ぶ。また、図１（ｂ）では、説明の便宜上、Ｙ軸方向Ａ２を斜めに示している。

更に、レーザ溶接装置１０１は、２つの作業エリア４ａ、４ｂを有する。以下では、作業エリア４ａ、４ｂの区別をしない場合には、単に「作業エリア４」と表記する。作業エリア４は、ワーク３０を溶接するための作業（以下、「溶接作業」と呼ぶ。）が行われる、密閉可能に構成された部屋であり、複数のワーク３０が載置されたトレイ６が収容される。この作業エリア４のそれぞれの上部には、ガラスなどによって構成される透過窓５ａ、５ｂが設けられている。前述したスキャナヘッド３から出射されたレーザビームは、透過窓５ａ、５ｂを介して作業エリア４内に入射する。そして、このように透過窓５ａ、５ｂを介して入射したレーザビームがワーク３０に照射されることによって、ワーク３０の溶接が行われることとなる。なお、詳細は後述するが、溶接作業は、作業エリア４ａ、４ｂのいずれか一方のエリアごとに行われる。また、作業エリア４には、図示しないポンプなどが接続されており、このポンプによって内部のガスが吸引されることによって（即ち「真空引き」されることによって）、内部が真空に設定される。つまり、作業エリア４ａ、４ｂは、真空チャンバとして機能する。上記した溶接作業は、作業エリア４内が真空に維持されている状態において行われる。

（溶接手順）
次に、第１実施例に係るレーザ溶接装置１０１による溶接手順について、具体的に説明する。

第１実施例では、スキャナヘッド３を２つの作業エリア４ａ、４ｂの上方に交互に移動させることによって、一方の作業エリア４ごとにワーク３０に対する溶接作業を行う。より詳しくは、ワーク３０に対する溶接作業と、作業エリア４の大気開放及び溶接作業が終了したワーク３０が載置されたトレイ６の入れ替え並びに真空引きの作業とを、作業エリア４において交互に行うことを繰り返す。具体的には、一方の作業エリア４（この作業エリア４は既に真空引きが行われている）内のワーク３０に対して溶接作業を行っている間に、他方の作業エリア４において大気圧開放及びトレイ６の入れ替え並びに真空引きの作業を行う。そして、このような溶接作業が終了した際に、前回真空引きなどを行っていた作業エリア４の上方にスキャナヘッド３を移動して、この作業エリア４内のワーク３０に対して溶接作業を行うと共に、前回溶接作業を行っていた作業エリア４において大気圧開放及びトレイ６の入れ替え並びに真空引きの作業を行う。以後、このような作業を繰り返し実行する。

図３は、第１実施例に係る溶接手順を具体的に説明するための図である。図３（ａ）は、作業エリア４ごとに行う一連の作業を模式的に示した図であり、図１（ａ）中の切断線Ｂ１−Ｂ２に沿ったレーザ溶接装置１０１の断面図（作業エリア４ａ、４ｂの断面図）を示している。また、図３（ｂ）は、１つのワーク３０に対する溶接作業を示す図であり、ワーク３０を上方から観察した図を示している。

まず、図３（ａ）中の矢印８０で示すように、溶接作業を行うべき作業エリア４ａへスキャナヘッド３を移動させる（この例では、作業エリア４ｂから作業エリア４ａに向かう方向に移動させる）。具体的には、スキャナヘッド３を、溶接作業を行うべき作業エリア４ａの上方（詳しくは、透過窓５ａの上方）に移動させる。そして、透過窓５ａの上方にスキャナヘッド３が移動した際に（つまり、溶接作業のためにスキャナヘッド３が配置されるべき場所に移動した際に）、作業エリア４ａ内のワーク３０に対する溶接作業を開始する。具体的には、スキャナヘッド３は、溶接すべきワーク３０に対してレーザビームＬＢを照射する。この場合、スキャナヘッド３は、内部のカメラによって撮影されたワーク３０の画像に基づいて溶接作業を行う。そのため、スキャナヘッド３の動作位置決め精度は問題とならない。なお、ワーク３０に対する溶接作業、及びカメラによるワーク３０の撮影や画像処理などの作業は、並列して行われる（つまり同時進行する）。

より詳しくは、図３（ｂ）に示すようにワーク３０に対する溶接を行う。図３（ｂ）において、ハッチング領域Ｃが溶接を行うべき領域、即ち溶接時にレーザビームＬＢを照射すべき領域を示しており、実線矢印が溶接を進行していく方向を示している。この場合、ワーク３０の溶接は、リッド３０ａの外周付近にレーザビームＬＢを照射することによって行う。詳しくは、スキャナヘッド３は、レーザビームＬＢの照射位置がリッド３０ａの外周付近を一周するように、レーザビームＬＢの照射位置を移動させることによって溶接を行う。なお、図３（ｂ）では、リッド３０ａにのみレーザビームＬＢを照射する例を示しているが、リッド３０ａ及びパッケージ３０ｂの両方に対してレーザビームＬＢを照射することによって溶接を行っても良い。

更に、作業エリア４ａにおける溶接作業時に、適宜、Ｘ軸方向Ａ１及びＹ軸方向Ａ２にスキャナヘッド３を移動することによって溶接を行う。こうするのは、スキャナヘッド３が固定されている状態においてレーザビームＬＢを照射することが可能なエリア（このエリアは、ガルバノミラーなどによって規定される領域であり、以下では「照射可能エリア」と呼ぶ。）をトレイ６上で移動させることによって、トレイ６ａ上に載置された全てのワーク３０に対する溶接を行うためである。この場合、照射可能エリア内に存在するワーク３０に対する溶接作業が終了すると、スキャナヘッド３をＸ軸方向Ａ１及びＹ軸方向Ａ２の少なくともいずれかの方向に移動させる。詳しくは、スキャナヘッド３の照射可能エリア内に未だ溶接が行われていない複数のワーク３０が適切に入るように、スキャナヘッド３を移動させる。以上のようにしてトレイ６ａ上に載置された全てのワーク３０に対する溶接作業が終了すると、即ち作業エリア４ａにおける溶接作業が終了すると、スキャナヘッド３は、次に溶接作業を行うべき作業エリア４ｂの上方に移動される。

このようにスキャナヘッド３のみを移動させて溶接作業を行うことができるので、溶接作業中にトレイ６を移動させるための機構を別途設ける必要がない。したがって、真空チャンバとして機能する作業エリア４のサイズを小型化することができると共に、その構成を簡便化することができる。よって、作業エリア４のコストを低減させることができる。また、作業エリア４に対する真空引きの作業時間を短縮することができ、動作タクトが早くなる。

次に、作業エリア４ｂでの作業について説明する。上記したように作業エリア４ａにおいてワーク３０に対する溶接を行っている最中に、作業エリア４ｂでは、以下の作業が行われる。まず、作業エリア４ｂを大気圧開放し、図３（ａ）中の矢印８１で示すように、既に溶接作業が終了したワーク３０が載置されたトレイ６ｂを作業エリア４ｂから排出すると共に、未だ溶接作業が行われていないワーク３０が載置されたトレイ６を作業エリア４ｂに搬入する。即ち、トレイ６の入れ替えを行う。このようなトレイ６の入れ替えが終了した後に、図３（ａ）中の矢印８３で示すように、作業エリア４ｂの真空引きの作業を行う。具体的には、図示しないポンプなどによって内部のガスを吸引することによって、作業エリア４ｂ内を真空に設定する。この後、作業エリア４ｂでは、スキャナヘッド３によってワーク３０に対する溶接作業が行われる。

以上のように、第１実施例では、スキャナヘッド３を２つの作業エリア４の上方に交互に移動させることによって、ワーク３０に対する溶接作業と、大気圧開放及びトレイ６の入れ替え並びに真空引きの作業とを、２つの作業エリア４ａ、４ｂにおいて交互に行うことを繰り返す。したがって、レーザ溶接装置１０１によれば、効率的に溶接作業を行うことができ、装置全体の生産量を向上させることが可能となる。

なお、作業エリア４内の全てのワーク３０に対する溶接作業に要する時間と、作業エリア４において大気圧開放及びトレイ６の入れ替え並びに真空引きをするために要する時間とが概ね等しくなるように、１つのトレイ６上に載置するワーク３０の個数を設定することが好ましい。これにより、一方の作業エリアにおいて溶接作業が終了する時刻と、他方の作業エリアにおいて大気圧開放及びトレイ６の入れ替え並びに真空引きの作業が終了する時刻とを概ね一致させることができる。したがって、スキャナヘッド３による溶接作業を、２つの作業エリア４でほとんど間をおかずに継続することができるので、装置全体の動作効率を更に向上させることが可能となる。なお、１つのトレイ６上に載置すべきワーク３０の個数は、少なくとも、１つのワーク３０の溶接作業に要する時間、作業エリア４の大気圧開放に要する時間、及びトレイ６の入れ替え作業に要する時間、並びに作業エリア４を真空引きするために要する時間に基づいて求めることができる。

また、上記では、２つの作業エリア４ａ、４ｂを用いて溶接作業を行う実施例を示したが、３つ以上の作業エリアを用いて溶接作業を行うことも可能である。

［第２実施例］
次に、本発明による第２実施例について説明する。

第２実施例でも、スキャナヘッド３を２つの作業エリアの上方に交互に移動させることによって、一方の作業エリアごとにワーク３０に対する溶接作業を行う点では、前述した第１実施例と同様である。しかしながら、第２実施例では、２つの作業エリアの両方を真空引きする代わりに、一方の作業エリアのみを真空引きし、他方の作業エリアを不活性ガスの雰囲気に設定する点で、第１実施例とは異なる。また、第２実施例では、２つの作業エリアにおいて異なる溶接作業を行う。詳しくは、不活性ガスの雰囲気に設定する作業エリアでは、ワーク３０において溶接すべき箇所上において所定箇所以外の部分に対して溶接作業を行う（即ち所定箇所を残して溶接を行う）。一方、真空引きする作業エリアでは、不活性ガスの雰囲気に設定する作業エリアで作業が行われた後のワーク３０に対して溶接作業を行う。詳しくは、真空引きする作業エリアでは、不活性ガスの雰囲気に設定する作業エリアにおいて溶接されなかった所定箇所に対して溶接作業を行う。つまり、第２実施例では、２つの作業エリアを用いて、２段階に渡ってワーク３０に対する溶接作業を行う。なお、上記した所定箇所は、溶接作業時にワーク３０内で発生したガスを、真空引きした際に抜き取るための部分（以下、「真空排気部」と呼ぶ。）である。

図４は、第２実施例に係るレーザ溶接装置１０２の概略構成図を示す。図４は、上方からレーザ溶接装置１０２を観察した図を示す。レーザ溶接装置１０２は、作業エリア４ａ、４ｂの代わりに、作業エリア１４ａ、１４ｂを有する点で、前述した第１実施例によるレーザ溶接装置１０１と構成が異なる。なお、レーザ溶接装置１０１と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

作業エリア１４ａは、窒素雰囲気に設定される。即ち、作業エリア１４ａは、不活性ガスの１つである窒素ガスの雰囲気に設定される。このように窒素雰囲気に設定するのは、ワーク３０における溶接部分の酸化を防止するため、及びワーク３０内の電子部品を劣化させないためである。一方、作業エリア１４ｂは、真空引きが行われることによって、内部が真空に設定される。即ち、作業エリア１４ｂのみが真空チャンバとして用いられる。

第２実施例でも、スキャナヘッド３を２つの作業エリア１４ａ、１４ｂの上方に交互に移動させることによって、作業エリア１４ａ、１４ｂごとにワーク３０に対する溶接作業を行う。詳しくは、作業エリア１４ａでは、ワーク３０において溶接すべき箇所上において、所定箇所（真空排気部）を残して溶接を行う。一方、作業エリア１４ｂでは、作業エリア１４ａで溶接作業された後のワーク３０に対して溶接作業を行う。具体的には、作業エリア１４ｂでは、作業エリア１４ａにおいて溶接されなかった真空排気部に対して溶接作業を行う。つまり、第２実施例では、作業エリア１４ａ及び作業エリア１４ｂにおける２段階に渡る溶接作業によって、ワーク３０を封止する。また、作業エリア１４ａで溶接作業を行っている間には、作業エリア１４ｂでは、大気圧開放及びトレイ６の入れ替え並びに真空引きの作業を行う。一方、作業エリア１４ｂで溶接作業を行っている間には、作業エリア１４ａでは、トレイ６の入れ替えなどを行う。

図５は、作業エリア１４ａ、１４ｂでのワーク３０に対する溶接作業を具体的に説明するための図である。図５（ａ）は作業エリア１４ａでの溶接作業を示しており、図５（ｂ）は作業エリア１４ｂでの溶接作業を示している。なお、図５（ａ）、図５(ｂ）は、ワーク３０を上方から観察した図を示している。また、濃く塗られたハッチング部分Ｄ１、Ｄ４が、作業エリア１４ａ、１４ｂのそれぞれにおいて溶接作業を行うべき部分を示している。更に、実線矢印は、溶接を進行していく方向を示している。

図５（ａ）に示すように、作業エリア１４ａでは、ハッチング部分Ｄ１に対する溶接作業を行う。詳しくは、破線で示す部分Ｄ２を残して、リッド３０ａの外周付近を一周するように溶接作業を行う。この破線で示す部分Ｄ２は、溶接作業時にワーク３０内で発生したガスを抜き取るための真空排気部に相当する。次に、作業エリア１４ｂでは、作業エリア１４ａで溶接作業された後のワーク３０に対して溶接作業を行う。具体的には、図５（ｂ）に示すように、作業エリア１４ａにおいて溶接された後のワーク３０（斜線で示す部分Ｄ３が溶接されたワーク３０）に対して作業を行う。この場合、作業エリア１４ｂでは、作業エリア１４ａで溶接されなかったハッチング部分Ｄ４に対する溶接を行う。つまり、真空排気部に対する溶接を行う。なお、作業エリア１４ａで溶接作業された後のワーク３０が作業エリア１４ｂに収容された場合、作業エリア１４ｂで真空引きを行った際に、このワーク３０の真空排気部から、作業エリア１４ａでの溶接作業時にワーク３０内で発生したガスが抜き取られることとなる。

このように、第２実施例によっても、スキャナヘッド３を２つの作業エリア１４ａ、１４ｂの上方に交互に移動させることによってワーク３０に対する溶接作業を行うため、効率的に溶接作業を行うことができる。また、第２実施例では、窒素雰囲気に設定された作業エリア１４ａで大部分の溶接を行い、真空引きされた作業エリア１４ｂでは少量の溶接を行う。そのため、真空引きされた作業エリア１４ｂでの溶接作業によってワーク３０から金属屑等のかす（以下、「溶接かす」と呼ぶ。）が発生することを効果的に抑制することができる。したがって、溶接かすによる作業エリア１４ｂの透過窓１５ｂの汚れを軽減することが可能となる。

なお、不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリア１４ａでの溶接作業に要する時間と、作業エリア１４ｂにおいて大気圧開放及びトレイ６の入れ替え並びに真空引きの作業に要する時間とが等しくなるように、トレイ６に載置するワーク３０の個数を設定することが好ましい。これにより、スキャナヘッド３による溶接作業を、２つの作業エリア１４ａ、１４ｂでほとんど間をおかずに継続することができるので、装置全体の動作効率を更に向上させることが可能となる。

また、上記では、２つの作業エリア１４ａ、１４ｂを用いて溶接作業を行う実施例を示したが、３つ以上の作業エリアを用いて溶接作業を行うことも可能である。また、作業エリア１４ａ、１４ｂにおいて、不活性ガスの雰囲気に設定するエリア及び真空に設定するエリアを固定しなくても良い。更に、不活性ガスとして窒素を用いることに限定はされない。

［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例では、スキャナヘッド３を二方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動させる代わりに、トレイ６を作業エリア内で一方向に移動させると共に、スキャナヘッド３をトレイ６を移動させる方向と概ね直交する一方向に移動させる点で、前述した第１実施例及び第２実施例と異なる。

図６は、第３実施例に係るレーザ溶接装置１０３の概略構成図を示す。図６は、上方からレーザ溶接装置１０３を観察した図を示す。なお、レーザ溶接装置１０１と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

レーザ溶接装置１０３は、スキャナヘッド３を矢印Ｅ１で示す一方向（Ｘ軸方向に対応する）のみに移動させる移動機構（不図示）を備える。この移動機構は、溶接作業を行う作業エリア４を変更する際や、溶接作業時において照射可能エリアを移動させる際に、スキャナヘッド３を移動させる。

また、レーザ溶接装置１０３は、作業エリア４ａ内のトレイ６ａを矢印Ｅ２で示す方向に移動させる移動機構（不図示）、及び作業エリア４ｂ内のトレイ６ｂを矢印Ｅ３で示す方向に移動させる移動機構（不図示）を有する。これにより、トレイ６ａ、６ｂは、それぞれ作業エリア４ａ、４ｂ内でＹ軸方向に移動することとなる。これらの移動機構は、主に、溶接作業時においてスキャナヘッド３の照射可能エリアを移動させるために、トレイ６ａ、６ｂを移動させる。

このように第３実施例に係る構成では、スキャナヘッド３を大きく移動させて、溶接作業中にトレイ６を少しだけ移動させる。よって、第３実施例に係る構成によれば、スキャナヘッド３を固定して、トレイ６のみをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる構成と比較すると、真空チャンバとして機能する作業エリア４のサイズを小型化することができると共に、その構成を簡便化することができ、作業エリア４のコストを低減させることが可能となる。

なお、上記のようにトレイ６ａ、６ｂをＹ軸方向に移動することに限定はされない。他の例では、トレイ６ａ、６ｂを、トレイ６ａ、６ｂの重心点を通る軸回りに回転することができる。これによっても、真空チャンバとして機能する作業エリア４のサイズを小型化することができると共に、その構成を簡便化することができる。

また、上記では、２つの作業エリア４の両方を真空引きする実施例を示したが、これに限定はされない。他の例では、一方の作業エリアのみを真空引きし、他方の作業エリアを不活性ガスの雰囲気に設定しても良い。即ち、第３実施例による構成に、前述した第２実施例による構成を組み合わせても良い。更に、２つの作業エリア６ａ、６ｂを用いて溶接作業を行うことに限定はされず、３つ以上の作業エリアを用いて溶接作業を行っても良い。

以上のように、本実施例に係るレーザ溶接装置は、トレイ上に載置された複数のワークが収容され、ワークに対して作業を行うための複数の作業エリアと、レーザビームを出射するレーザ溶接機と、レーザ溶接機から出射されたレーザビームを受光し、レーザビームを照射するワーク上の位置を変更することによって、作業エリア内のワークに対する溶接作業を行うスキャナヘッドと、複数の作業エリアごとにワークに対しての溶接作業を行うために、複数の作業エリアにおいてスキャナヘッドが配置されるべき場所に、スキャナヘッドを移動させる移動機構と、を備える。これにより、効率的に溶接作業を行うことができ、装置全体の生産量を向上させることが可能となる。

本発明は、例えば光デバイス素子や水晶振動子などのパッケージ封止を行う装置に利用することができる。

Claims (12)

1. ワークに対してレーザビームを照射することによって、前記ワークが封止されるように溶接を行うレーザ溶接装置であって、
   トレイ上に載置された複数の前記ワークが収容され、当該ワークに対して作業を行うための複数の作業エリアと、
   前記レーザビームを出射するレーザビーム出射部と、
   前記レーザビーム出射部から出射されたレーザビームを受光し、当該レーザビームを照射する前記ワーク上の位置を変更することによって、前記作業エリア内のワークに対する溶接作業を行う照射位置変更部と、
   前記複数の作業エリアごとに前記ワークに対しての前記溶接作業を行うために、前記複数の作業エリアにおいて前記照射位置変更部が配置されるべき場所に、当該照射位置変更部を移動させる移動手段と、を備えることを特徴とするレーザ溶接装置。
2. 前記移動手段は、前記照射位置変更部による前記作業エリア内のワークに対する溶接作業が終了するごとに、前記溶接作業を行っていた作業エリアとは異なる作業エリアにおける前記配置されるべき場所に、前記照射位置変更部を移動させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ溶接装置。
3. 前記複数の作業エリアは、真空引きが行われる複数の作業エリアを有しており、
   前記照射位置変更部は、
   前記作業エリアにおいて大気圧開放及び前記トレイの入れ替え並びに前記真空引きが行われている間に、前記作業エリアとは異なる、真空引きが終了している作業エリア内のワークに対して溶接作業を行い、
   前記溶接作業が終了した際に、前記移動手段によって前記真空引きが終了している作業エリアにおける前記配置されるべき場所に移動され、前記作業エリア内のワークに対して前記溶接作業を行うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ溶接装置。
4. 前記作業エリア内の全てのワークに対する前記溶接作業に要する時間と、前記作業エリアにおいて前記大気圧開放及び前記トレイの入れ替え並びに前記真空引きをするために要する時間とが概ね等しくなるように、１つの前記トレイ上に載置する前記ワークの個数が設定されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のレーザ溶接装置。
5. 前記複数の作業エリアは、不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリアと、真空引きが行われる作業エリアとを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ溶接装置。
6. 前記照射位置変更部は、
   前記不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリア内のワークに対しては、前記ワークにおいて溶接すべき箇所上において所定箇所以外の部分に対して溶接作業を行い、
   前記真空引きが行われる作業エリア内のワークに対しては、前記不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリアでの溶接作業によって溶接されなかった前記所定箇所に対して、溶接作業を行うことを特徴とする請求の範囲第５項に記載のレーザ溶接装置。
7. 前記所定箇所は、前記溶接作業時に前記ワーク内で発生したガスを抜き取るための部分であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のレーザ溶接装置。
8. 前記不活性ガスの雰囲気に設定される作業エリアでの作業に要する時間と、前記真空引きが行われる作業エリアにおいて大気圧開放及び前記トレイの入れ替え並びに前記真空引きをするために要する時間とが概ね等しくなるように、１つの前記トレイ内に載置する前記ワークの個数が設定されていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のレーザ溶接装置。
9. 前記レーザビーム出射部及び前記照射位置変更部は、光ファイバによって接続され、当該光ファイバによって前記レーザビームが伝達されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ溶接装置。
10. 前記トレイは、前記溶接作業を行う際には、前記作業エリア内で固定されており、
    前記移動手段は、概ね直交する二方向に、前記照射位置変更部を移動させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ溶接装置。
11. 前記トレイは、前記溶接作業を行う際に、前記作業エリア内で一方向に移動させられ、
    前記移動手段は、前記トレイが移動される方向とは異なる一方向に、前記照射位置変更部を移動させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ溶接装置。
12. トレイ上に載置された複数のワークが収容され、当該ワークに対して作業を行うための複数の作業エリアと、レーザビームを出射するレーザビーム出射部と、前記レーザビーム出射部から出射されたレーザビームを受光し、当該レーザビームを照射する前記ワーク上の位置を変更することによって、前記作業エリア内のワークに対する溶接作業を行う照射位置変更部と、を有する装置によって実行され、前記ワークが封止されるように溶接を行うレーザ溶接方法であって、
    前記複数の作業エリアごとに前記ワークに対しての前記溶接作業を行うために、前記複数の作業エリアにおいて前記照射位置変更部が配置されるべき場所に、当該照射位置変更部を移動させる移動工程を備えることを特徴とするレーザ溶接方法。

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