JP2007313544A - Beam welding equipment and beam welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークに対してレーザビームや電子ビームなどを照射することによって溶接を行うビーム溶接装置、及びビーム溶接方法に関する。 The present invention relates to a beam welding apparatus and a beam welding method for performing welding by irradiating a workpiece with a laser beam or an electron beam.
従来から、水晶素子や半導体素子などの電子部品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及び2には、パルス型のレーザビーム(パルスレーザ)を用いて、ワークの溶接を行うレーザ溶接装置が記載されている。
Conventionally, in the packaging of electronic components such as crystal elements and semiconductor elements, the lid and the package are welded (laser welding) by irradiating the lid with a laser beam. . For example,
しかしながら、上記した特許文献1及び2に記載された技術では、レーザビームを照射する位置を1パルスごとに移動させながら断続的に溶接を行っていたため、溶接幅が太く、小型の電子部品の溶接には適さない場合があった。そのため、1パルス周期でワークの溶接が終了するように、すなわち、1パルスを照射している間にワークのリッド外周を1周するように照射位置を移動させて溶接することで、溶接幅を細くすることができものと考えられる。しかしながら、この方法では、常時均一なビーム出力では溶接方向が変わるリッドの角付近の溶接が強いため、溶接痕が大きくなったり、溶接が深くなったり、穴が開くような場合があった。更に、溶接初めと終わりでは、溶接状態(強さ)が異なり、リークが発生してしまう場合もあった。
However, in the techniques described in
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、ワークに対して照射するビーム出力を適切に変化させながら連続溶接を行うことが可能なビーム溶接装置及びビーム溶接方法を提供することを課題とする。 Examples of the problem to be solved by the present invention are as described above. An object of the present invention is to provide a beam welding apparatus and a beam welding method capable of performing continuous welding while appropriately changing the beam output applied to the workpiece.
請求項1に記載の発明は、ワークに対して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ビーム溶接装置は、ビームを出射するビーム出射手段と、前記ビーム出射部から出射されたビームの照射位置を前記ワーク内で移動させることによって、当該ワークを連続溶接させる照射位置変更手段と、1つのワークに対する溶接時に、前記ビーム出射手段が出射するビームにおけるビーム出力を変化させるビーム出力変更手段と、を備える。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a beam welding apparatus for performing welding so that the workpiece is sealed by irradiating the workpiece with a beam, beam emitting means for emitting a beam, and the beam emitting portion. By moving the irradiation position of the beam emitted from the workpiece within the workpiece, the irradiation position changing means for continuously welding the workpiece, and the beam output of the beam emitted by the beam emitting means at the time of welding to one workpiece is changed. Beam output changing means.
請求項10に記載の発明は、ワークに対して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ビーム溶接方法は、ビームを出射させるビーム出射工程と、前記ビームの照射位置を前記ワーク内で移動させることによって、当該ワークを連続溶接させる照射位置変更工程と、1つのワークに対する溶接時に、前記ビームのビーム出力を変化させるビーム出力変更工程と、を備える。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a beam welding method for performing welding so that the workpiece is sealed by irradiating the workpiece with a beam. An irradiation position changing step of continuously welding the workpiece by moving the position within the workpiece, and a beam output changing step of changing the beam output of the beam at the time of welding to one workpiece.
本発明の好適な実施形態では、ワークに対して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ビーム溶接装置は、ビームを出射するビーム出射手段と、前記ビーム出射部から出射されたビームの照射位置を前記ワーク内で移動させることによって、当該ワークを連続溶接させる照射位置変更手段と、1つのワークに対する溶接時に、前記ビーム出射手段が出射するビームにおけるビーム出力を変化させるビーム出力変更手段と、を備える。 In a preferred embodiment of the present invention, a beam welding apparatus that performs welding so that the workpiece is sealed by irradiating the workpiece with a beam includes a beam emitting means for emitting a beam, and the beam emitting portion. By moving the irradiation position of the beam emitted from the workpiece within the workpiece, the irradiation position changing means for continuously welding the workpiece, and the beam output of the beam emitted by the beam emitting means at the time of welding to one workpiece is changed. Beam output changing means.
上記のビーム溶接装置は、ワークに対してレーザビームや電子ビームなどの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。具体的には、ビーム溶接装置は、ビーム出射手段によってビームを出射し、照射位置変更手段によって、ビームの照射位置をワーク内で移動させてワークを連続溶接させる。即ち、ビーム溶接装置は、パルスレーザなどによってパルスごとに断続的に溶接を行うのではなく、ワークを連続溶接する。更に、ビーム溶接装置は、ビーム出力変更手段によって、1つのワークに対する溶接時にビーム出力を変化させる。これにより、ワークの角等に深い溶接跡や穴が開いてしまうことを防止しつつ、1つのワークを効果的に均等に封止することが可能となる。また、ワークに発生し得るリークを防止することができる。 The beam welding apparatus performs welding so that the workpiece is sealed by irradiating the workpiece with a beam such as a laser beam or an electron beam. Specifically, the beam welding apparatus emits a beam by the beam emitting unit, and moves the irradiation position of the beam within the workpiece by the irradiation position changing unit to continuously weld the workpiece. That is, the beam welding apparatus does not intermittently weld each pulse by a pulse laser or the like, but continuously welds the workpiece. Further, the beam welding apparatus changes the beam output when welding one workpiece by the beam output changing means. This makes it possible to effectively and uniformly seal one workpiece while preventing deep welding marks and holes from opening at the corners of the workpiece. Further, it is possible to prevent a leak that may occur in the workpiece.
上記のビーム溶接装置の一態様では、前記ビーム出力変更手段は、1つのワークに対する溶接時に、前記ビーム出力を段階的に低減させていく。この態様では、ビーム出力変更手段は、ワークに対する溶接の進行に従って、ビーム出力を断続的に低減させていく。これにより、溶接中にワークに徐々に熱が溜まったり、ワーク上で大きな温度分布が生じてしまったりすることを抑制し、均等な溶接を行うことが可能となる。 In one aspect of the beam welding apparatus, the beam output changing unit reduces the beam output stepwise when welding one workpiece. In this aspect, the beam output changing means intermittently reduces the beam output as welding progresses to the workpiece. As a result, it is possible to suppress the accumulation of heat gradually on the workpiece during welding or the occurrence of a large temperature distribution on the workpiece, and perform uniform welding.
上記のビーム溶接装置の他の一態様では、前記ビーム出力変更手段は、1つのワークに対する溶接時に、前記ビーム出力を連続的に低減させていく。この態様では、ビーム出力変更手段は、ワークに対する溶接の進行に従って、ビーム出力を徐々に連続的に低減させていく。これにより、更に効果的に、均等にワークを溶接することが可能となる。 In another aspect of the beam welding apparatus, the beam output changing unit continuously reduces the beam output when welding one workpiece. In this aspect, the beam output changing unit gradually and continuously reduces the beam output as the welding progresses to the workpiece. Thereby, it becomes possible to weld a workpiece | work more effectively and equally.
上記のビーム溶接装置の他の一態様では、前記ビーム出力変更手段は、前記ビームが前記ワークにおける角付近の領域を通過する際に、前記ビーム出力を大きく低減させる。これにより、ワークの角付近の溶接が強くなったり、角付近に熱が溜まったりすることによって、深い溶接跡や穴が開いてしまうといった不具合の発生を適切に抑制することができる。また、ワークの角付近とその他の部分との間における溶接のばらつきを抑制することができる。 In another aspect of the beam welding apparatus, the beam output changing unit greatly reduces the beam output when the beam passes through a region near the corner of the workpiece. As a result, it is possible to appropriately suppress the occurrence of defects such as deep welding marks or holes being opened due to the welding near the corners of the workpiece becoming stronger or the heat accumulating near the corners. Moreover, the dispersion | variation in the welding between the corner vicinity of a workpiece | work and another part can be suppressed.
上記のビーム溶接装置の他の一態様では、前記ビーム出力変更手段は、前記ワークに対する溶接開始時には、前記ビーム出力を徐々に上昇させ、前記ワークに対する溶接終了時には、前記ビーム出力を徐々に低減させる。 In another aspect of the beam welding apparatus, the beam output changing unit gradually increases the beam output at the start of welding on the workpiece, and gradually decreases the beam output at the end of welding on the workpiece. .
この態様では、ビーム出力変更手段は、溶接開始時にビーム出力を急激に上昇させることなく、徐々に上昇させていく。また、ビーム出力変更手段は、溶接終了時にビーム出力を急激に低減させることなく、徐々に低減させていく。これにより、溶接開始位置と溶接終了位置との継目における溶接跡の乱れを軽減し、他の溶接部分との差を抑制することが可能となる。 In this aspect, the beam output changing means gradually increases the beam output without suddenly increasing at the start of welding. The beam output changing means gradually reduces the beam output without abruptly reducing the beam output at the end of welding. Thereby, the disturbance of the welding trace in the joint of a welding start position and a welding end position can be reduced, and it becomes possible to suppress the difference with another welding part.
上記のビーム溶接装置の他の一態様では、前記ビーム出力変更手段は、前記ワークにおける溶接開始位置と溶接終了位置との間以外の場所に位置し、且つ前記ワークの辺上に位置する所定箇所を前記ビームが通過する際に、前記ビーム出力を大きく低減させ、前記ビームが前記所定箇所の通過した後は、当該所定箇所を通過前のビーム出力と同一或いは低いビーム出力に上昇させる。また、前記ビーム出力変更手段は、溶接時に前記ワーク内で発生したガスを前記所定箇所から抜き取るために、当該所定箇所を前記ビームが通過する際に、前記ビーム出力を大きく低減させる。 In another aspect of the beam welding apparatus, the beam output changing unit is located at a place other than between the welding start position and the welding end position of the workpiece and is located on a side of the workpiece. When the beam passes, the beam output is greatly reduced, and after the beam passes through the predetermined portion, the predetermined portion is raised to the same or lower beam output as the beam output before passing through. Further, the beam output changing means greatly reduces the beam output when the beam passes through the predetermined location in order to extract the gas generated in the workpiece during welding from the predetermined location.
この態様では、ビーム出力変更手段は、ワークにおける溶接開始位置と溶接終了位置との間(この場合、狭い方の間を意味するものとする)以外の、角からある程度離れたワークの辺上に位置する所定箇所に、未溶接箇所を形成する。即ち、溶接が安定している箇所に未溶接箇所を設ける。このように未溶接箇所を形成するのは、溶接時に発生したワーク内部のガスを抜き取るためである。このように溶接が安定している箇所にガス抜きする穴を設けているため、穴の大きさを概ね均等にすることができる。 In this aspect, the beam output changing means is on a side of the work that is apart from the corner to some extent other than between the welding start position and the welding end position of the work (in this case, it means the narrower one). An unwelded location is formed at a predetermined location. That is, an unwelded location is provided at a location where welding is stable. The reason for forming the unwelded portion in this way is to extract the gas inside the workpiece generated during welding. Thus, since the hole which vents gas is provided in the location where welding is stable, the magnitude | size of a hole can be made substantially uniform.
好適には、上記のビーム溶接装置は、前記所定箇所から前記ガスが抜き取られた後に、前記ワークが気密封止されるように前記所定箇所を再度溶接する手段を更に備える。前述したように未溶接箇所を形成することによって、ガス抜きする穴の大きさを均等にすることができるため、容易に穴埋め溶接を行うことができ、リ−クを確実に防止することが可能となる。また、ガス抜きする穴の大きさを均等にすることができるため、穴埋め溶接する長さを最低限の長さで済ませることが可能となると共に、穴埋め溶接の際に発生するガスも最低限に抑えることが可能となる。 Preferably, the beam welding apparatus further includes means for re-welding the predetermined portion so that the workpiece is hermetically sealed after the gas is extracted from the predetermined portion. By forming the unwelded portion as described above, the size of the hole to be degassed can be made uniform, so that it is possible to easily perform hole-filling welding and reliably prevent leakage. It becomes. In addition, since the size of the holes to be degassed can be made uniform, it is possible to reduce the length of the hole-filling welding to a minimum length and minimize the gas generated during hole-filling welding. It becomes possible to suppress.
上記のビーム溶接装置の他の一態様では、前記照射位置変更手段は、1つのワークにおいて溶接開始時に前記ビームが照射される箇所と溶接終了時に前記ビームが照射される箇所とが、当該ワークの辺上で重なり合うように、前記ビームの照射位置を移動させる。これにより、溶接の継目で生じ得るリークを確実に防止することができる。 In another aspect of the beam welding apparatus, the irradiation position changing means includes a position where the beam is irradiated at the start of welding and a position where the beam is irradiated at the end of welding in one workpiece. The irradiation position of the beam is moved so as to overlap on the side. As a result, it is possible to reliably prevent leakage that may occur at the welding seam.
本発明の他の実施形態では、ワークに対して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ビーム溶接方法は、ビームを出射させるビーム出射工程と、前記ビームの照射位置を前記ワーク内で移動させることによって、当該ワークを連続溶接させる照射位置変更工程と、1つのワークに対する溶接時に、前記ビームのビーム出力を変化させるビーム出力変更工程と、を備える。上記したビーム溶接方法によっても、ワークの角付近等に深い溶接跡や穴が開いてしまうことを防止しつつ、1つのワークを効果的に均等に封止することが可能となる。 In another embodiment of the present invention, a beam welding method for performing welding so that the workpiece is sealed by irradiating the workpiece with a beam includes a beam emitting step of emitting the beam, and irradiation of the beam. An irradiation position changing step of continuously welding the workpiece by moving the position within the workpiece, and a beam output changing step of changing the beam output of the beam at the time of welding to one workpiece. Even with the above-described beam welding method, it is possible to effectively uniformly seal one workpiece while preventing deep welding marks and holes from opening near the corners of the workpiece.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[レーザ溶接装置の構成]
まず、本実施例に係るレーザ溶接装置の構成について説明する。
[Configuration of laser welding equipment]
First, the structure of the laser welding apparatus according to the present embodiment will be described.
図1は、本実施例に係るレーザ溶接装置100の概略構成を示す図である。レーザ溶接装置100は、主に、レーザビーム出射装置35と、ガルバノヘッド36と、トレイ20を備える。レーザ溶接装置100は、トレイ20上に載置された複数のワーク10に対して溶接を行う装置である。なお、図1中の白抜き矢印は、レーザビームの進行する方向を示している。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
ここで、ワークの具体的な構成について、図2を用いて説明する。図2は、ワーク10を拡大して示した図である。
Here, a specific configuration of the workpiece will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of the
具体的には、図2(a)は、ワーク10の上面図を示し、図2(b)はワークの側面図を示し、図2(c)は図2(a)中の切断線A1−A2に沿った断面図を示している。ワーク10は、板状のリッド10aと、箱状のパッケージ10bと、電子部品10cと、を備える電子部品10cは、水晶素子や半導体素子などの素子や圧電体などを有しており、パッケージ10b内に収納される。前述したレーザ溶接装置100は、少なくともリッド10aに対してレーザビームを照射する。これにより、リッド10aが溶融してパッケージ10bに対して溶接されることにより、ワーク10が封止される。
Specifically, FIG. 2 (a) shows a top view of the
図1に戻って、レーザ溶接装置100について説明を行う。レーザビーム出射装置35は、所定のパルス周期(即ち周期的に)で、レーザビームLB1を出射し、このレーザビームLB1をガルバノヘッド36に対して照射する。詳しくは、レーザビーム出射装置35は、パルス型のレーザビームを発振する発振器や、レーザビームの波形や出力(レーザ出力)を制御可能な制御装置などを備えている。よって、レーザビーム出射装置35からは、制御装置によって制御された後のレーザビームLB1が出射される。
Returning to FIG. 1, the
ガルバノヘッド36は、レーザビームLB1を受光し、当該レーザビームLB1を照射する位置を移動させるレーザスキャナとして機能する。具体的には、ガルバノヘッド36は、トレイ20上のワーク10を画像計測するカメラや、画像計測結果に基づいて照射する位置を補正(位置補正)する位置補正機構や、レーザビームを走査する走査機構や、レーザビームを反射するミラーや、レーザビームを集光する集光レンズなどを備える。ガルバノヘッド36から出射されたレーザビームLB2がワーク10に対して照射されることにより、ワーク10の溶接が行われる。このように、レーザビーム出射装置35はレーザビーム出射手段及びビーム出力変更手段として機能し、ガルバノヘッド36は照射位置変更手段として機能する。
The galvano
[レーザ溶接方法]
以下で、本発明の実施例に係るレーザ溶接方法について説明する。本実施例では、1パルス周期に1つのワーク10に対する溶接が終了するように、レーザビームLB2の照射位置をワーク10内で移動させる。即ち、1パルス周期にレーザビームLB2を走査させることによって連続溶接を行う。
[Laser welding method]
Hereinafter, a laser welding method according to an embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the irradiation position of the laser beam LB2 is moved within the
更に、本実施例では、1つのワークに対する溶接時に、ワーク10に対して照射するレーザビームLB2のレーザ出力を変化させる。こうするのは、主に、ワーク10の角付近等に深い溶接跡や穴が開いてしまうことを防止しつつ、1つのワーク10を均等に封止するためである。
Further, in this embodiment, the laser output of the laser beam LB2 irradiated to the
(第1実施例)
ここで、本発明の第1実施例に係るレーザ溶接方法について説明する。
(First embodiment)
Here, the laser welding method according to the first embodiment of the present invention will be described.
第1実施例では、レーザビーム出射装置35が、1つのワーク10に対する溶接時に、ワーク10に対する溶接の進行に従って、レーザ出力を段階的に(断続的に)低減させる。また、レーザビーム出射装置35は、レーザビームLB2がワーク10における角付近の領域を通過する際にレーザ出力を大きく低減させる。更に、レーザビーム出射装置35は、溶接開始時にレーザ出力を徐々に上昇させ、溶接終了時にレーザ出力を徐々に低減させる。
In the first embodiment, the laser
図3は、第1実施例においてレーザビームLB2の照射位置を移動させる方向などを、具体的に説明するための図である。なお、図3は、ワーク10の上面図を示している。
FIG. 3 is a diagram for specifically explaining the direction of moving the irradiation position of the laser beam LB2 in the first embodiment. FIG. 3 shows a top view of the
ハッチング領域70は、溶接を行うべき領域、即ち溶接時にレーザビームLB2を照射すべき領域を示している(以下、この領域を「溶接領域」とも呼ぶ)。この場合、ワーク10の溶接は、リッド10aの外周付近にレーザビームLB2を照射することによって行う。第1実施例では、1パルス周期の間に、1つのワーク10に対する溶接が終了するようにレーザビームLB2を照射する位置を移動させる。詳しくは、1パルス周期の間に、矢印71で示すように照射位置を移動させる。具体的には、ガルバノヘッド36が、1パルス周期の間に照射位置がリッド10aの外周付近(溶接領域70に対応する)を一周するように、レーザビームLB2の照射位置を移動させることによって連続溶接を行う。
A hatching
より詳しくは、第1実施例では、位置AからレーザビームLB2の照射を開始し、ワーク10の角に位置する位置B、位置C、位置D、位置Eを順に通過するようにレーザビームLB2の照射位置を移動させ、位置FでレーザビームLB2の照射を終了する。つまり、ワーク10の辺上の位置から溶接を開始し、ワーク10の辺上の位置でレーザビームLB2の溶接を終了する。更に、第1実施例では、溶接開始時にレーザビームLB2が照射される箇所と溶接終了時にレーザビームが照射される箇所とが重なり合うように溶接を行っている。これにより、溶接の開始位置である位置Aと溶接の終了位置である位置Fとの間の領域72に、溶接の継目(溶接が重なり合う部分)が形成される。この場合、溶接の継目には、ある程度の幅を持たせてある。
More specifically, in the first embodiment, the irradiation of the laser beam LB2 is started from the position A, and the laser beam LB2 is sequentially passed through the position B, the position C, the position D, and the position E positioned at the corners of the
なお、本明細書では、「ワークの辺上」とは、ワーク10の溶接領域において、ワーク10の角からある程度離れた部分を意味するものとする。
In the present specification, “on the side of the work” means a part of the welding region of the
図4は、図3に示すようにレーザビームLB2の照射位置を移動させたときに、レーザ出力を変化させる手順を説明するための図である。図4は、横軸に時間を示し、縦軸にレーザ出力を示している。なお、レーザビームLB2の照射位置はガルバノヘッド36によって移動されるが、ガルバノヘッド36は、照射位置を概ね一定速度で移動させるものとする。
FIG. 4 is a diagram for explaining a procedure for changing the laser output when the irradiation position of the laser beam LB2 is moved as shown in FIG. FIG. 4 shows time on the horizontal axis and laser output on the vertical axis. The irradiation position of the laser beam LB2 is moved by the galvano
まず、時刻t10で、ワーク10に対する溶接を開始する。この場合、ガルバノヘッド36は、位置AにレーザビームLB2を照射する。この後、ガルバノヘッド36が照射位置を位置Aから位置Bの方向に向かって移動させると共に、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力を徐々に上昇させていく。言い換えると、レーザビーム出射装置35は、溶接開始時に、急激にレーザ出力を上昇させない。そして、レーザ出力がレーザ出力L10にまで上昇した際に(時刻t10a)、レーザビーム出射装置35はレーザ出力を固定する。言い換えると、レーザビーム出射装置35は、レーザビームLB2の照射位置が領域72を通過し終える時刻t10aにおいて、レーザ出力の上昇を終了し、レーザ出力L10に維持する。
First, welding to the
この後、照射位置がワーク10の角に位置する位置B付近に差し掛かるため(時刻t11a)、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力を大きく低減させる。そして、概ね時刻t11においてレーザビームLB2が位置Bを通過するため、レーザビーム出射装置35は、この時刻t11の経過後にレーザ出力を上昇させ始める。この場合、レーザビーム出射装置35は、位置Bを通過するまでに設定していたレーザ出力L10よりも低いレーザ出力L11になるまで、レーザ出力を上昇させる。そして、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力がレーザ出力L11にまで達する時刻t11bにおいて、レーザ出力を固定する。
Thereafter, since the irradiation position approaches the position B located at the corner of the workpiece 10 (time t11a), the laser
この後も同様に、ワーク10の角付近に位置する位置C、D、E付近を照射位置が通過し始める際に(時刻t12、t13、t14付近を参照)、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力を大きく低減させる。そして、レーザビーム出射装置35は、位置C、D、Eを通過し終えた後に、これらの位置の通過前に設定していたレーザ出力よりも低いレーザ出力に設定する。具体的には、位置Cを通過後はレーザ出力L11からレーザ出力L12へ低減させ、位置Dを通過後はレーザ出力L12からレーザ出力L13へ低減させ、位置Eを通過後はレーザ出力L13からレーザ出力L14へ低減させる。このように、レーザビーム出射装置35は、ワーク10に対する溶接の進行に従って、レーザビームLB2の照射位置がワーク10の角付近を通過し終えるごとに、レーザ出力を段階的に低減させていく。
Similarly, when the irradiation position starts to pass through positions C, D, and E located near the corner of the workpiece 10 (see the vicinity of times t12, t13, and t14), the laser
そして、レーザビーム出射装置35は、照射位置が位置E(ワーク10において最後に通過する角に対応する)を通過してからある程度の距離を移動した際に(時刻t14a)、レーザ出力を徐々に低減させる。具体的には、レーザビーム出射装置35は、レーザビームLB2の照射位置が領域72に差し掛かる時刻t14aにおいて、レーザ出力を低減し始める。そして、レーザビーム出射装置35は、照射位置が位置Fに達した際に、ワーク10に対する溶接を終了する(時刻t15)。このように、レーザビーム出射装置35は、急激にレーザ出力を低減させないで、徐々にレーザ出力を低減させることによって溶接を終了する。
The laser
以上のように、第1実施例に係るレーザ溶接方法では、1つのワーク10に対する溶接時に、レーザ出力を段階的に低減させて溶接を行う。これにより、ワーク10に徐々に熱が溜まったり、ワーク10上で大きな温度分布が生じてしまったりすることを抑制し、均等な溶接を行うことができる。したがって、溶接後のワーク10におけるリークを防止することができる。また、第1実施例では、レーザビームLB2がワーク10における角付近の領域を通過する際にレーザ出力を大きく低減させる。これにより、ワーク10の角付近の溶接が強くなったり、角付近に熱が溜まったりすることによって、深い溶接跡や穴が開いてしまうといった不具合の発生を適切に抑制することができる。また、ワーク10の角付近とその他の部分との間における溶接のばらつきを抑制することができる。
As described above, in the laser welding method according to the first embodiment, welding is performed by gradually reducing the laser output when welding one
更に、第1実施例に係るレーザ溶接方法では、溶接開始時にレーザ出力を徐々に上昇させ、溶接終了時にレーザ出力を徐々に低減させる。これにより、溶接の継目における溶接跡の乱れを軽減し、他の溶接部分との差を抑制することができる。また、溶接の継目をワーク10の辺上に形成しているため、溶接の継目で生じ得るリークを確実に防止することができる。
Furthermore, in the laser welding method according to the first embodiment, the laser output is gradually increased at the start of welding, and the laser output is gradually decreased at the end of welding. Thereby, disorder of the welding trace in the welding seam can be reduced, and a difference from other welding parts can be suppressed. Moreover, since the welding seam is formed on the side of the
(第2実施例)
次に、本発明の第2実施例に係るレーザ溶接方法ついて説明する。第2実施例では、前述した第1実施例のようにレーザ出力を段階的に低減させる代わりに、レーザ出力を徐々に低減させていく。言い換えると、第1実施例ではレーザ出力を断続的に低減させていたのに対して、第2実施例ではレーザ出力を連続的に低減させていく。
(Second embodiment)
Next, a laser welding method according to the second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the laser output is gradually reduced instead of gradually reducing the laser output as in the first embodiment. In other words, the laser output is intermittently reduced in the first embodiment, whereas the laser output is continuously reduced in the second embodiment.
図5は、第2実施例に係るレーザ溶接方法を説明するための図である。具体的には、図5は、上記した図3に示すようにレーザビームLB2の照射位置を移動させたときに(即ち、照射位置が位置A→B→C→D→E→Fへと順に通過していくように溶接を行ったとき)、レーザ出力を変化させる手順を示している。なお、図5は、横軸に時間を示し、縦軸にレーザ出力を示している。 FIG. 5 is a diagram for explaining a laser welding method according to the second embodiment. Specifically, FIG. 5 shows the case where the irradiation position of the laser beam LB2 is moved as shown in FIG. 3 (that is, the irradiation position is changed from position A → B → C → D → E → F in order). This shows the procedure for changing the laser output when welding is performed to pass through. In FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents laser output.
まず、時刻t20で、ワーク10における位置AにレーザビームLB2を照射させることによって溶接を開始する。この後、ガルバノヘッド36は、照射位置を位置Aから位置Bの方向に向かって移動させる。この場合、レーザビーム出射装置35は、レーザビームLB2の照射位置が領域72(図3参照)を通過し終えるまで、レーザ出力を徐々に上昇させ、領域72を通過し終えた際にレーザ出力の上昇を終了する(時刻t20a)。その後、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力をレーザ出力L20から連続的に低減させていく。
First, welding is started by irradiating the position A on the
この後、照射位置がワーク10の角に位置する位置B付近に差し掛かるため(時刻t21a)、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力を大きく低減させる。そして、概ね時刻t21においてレーザビームLB2が位置Bを通過するため、レーザビーム出射装置35は、この時刻t21の経過後にレーザ出力を上昇させる。この場合、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力を大きく低減させる直前に設定していたレーザ出力L20aよりも低いレーザ出力L21になるまで、レーザ出力を上昇させる。そして、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力がレーザ出力L21にまで上昇する時刻t21bにおいて、再び、レーザ出力を連続的に徐々に低減させていく。
Thereafter, since the irradiation position approaches the position B located at the corner of the workpiece 10 (time t21a), the laser
この後も同様に、レーザビーム出射装置35は、ワーク10の角付近以外の場所を照射位置が通過している際に、レーザ出力を連続的に低減させていく。一方、レーザビーム出射装置35は、ワーク10の角付近に位置する位置C、D、E付近を照射位置が通過し始める際に(時刻t22、t23、t24付近を参照)、レーザ出力を大きく低減させる。この場合、レーザビーム出射装置35は、位置C、D、Eを通過し終えた後に、これらの位置の通過前に設定していたレーザ出力よりも低いレーザ出力に設定する。そして、レーザビーム出射装置35は、位置Eを通過してからある程度の距離を移動した際に(時刻t24a)、レーザ出力を徐々に低減させ、照射位置が位置Fに達した際にワーク10に対する溶接を終了する(時刻t25)。
Similarly, the laser
以上のように、第2実施例に係るレーザ溶接方法においては、レーザビーム出射装置35は、ワーク10に対する溶接の進行に従って、レーザ出力を連続的に低減させていく。これによっても、ワーク10の角付近等に深い溶接跡や穴が開いてしまうことを防止しつつ、1つのワーク10を効果的に均等に封止することが可能となる。
As described above, in the laser welding method according to the second embodiment, the laser
(第3実施例)
次に、本発明の第3実施例に係るレーザ溶接方法について説明する。第3実施例では、ワーク10における溶接領域に溶接が弱い箇所(以下、「未溶接箇所」又は「ガス抜きする穴」と呼ぶ。)を形成して、リッド10aの一部とパッケージ10bとが完全に溶接しないようにする点で、前述した第1実施例及び第2実施例とは異なる。より詳しくは、第3実施例では、ワーク10における溶接開始位置と溶接終了位置との間(この場合、狭い方の間を意味するものとする)以外の、ワーク10の辺上に位置する所定箇所に、未溶接箇所を形成する。このように未溶接箇所を形成するのは、溶接時に発生したワーク10内部のガスを抜き取るためである。なお、1つのワーク10に対する上記した一連の作業が終了してからある程度の時間が経過したときに、未溶接箇所に対して再度レーザビームLB2を照射することによって、ワーク10を完全に封止する。
(Third embodiment)
Next, a laser welding method according to the third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a weakly welded portion (hereinafter referred to as an “unwelded portion” or a “gas venting hole”) is formed in the welded region of the
図6は、第3実施例に係るレーザ溶接方法を説明するための図である。図6は、ワーク10の上面図を示している。なお、図6においては、上記の図3に示した構成要素や矢印や領域などと同一の意味を示すものに対しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram for explaining a laser welding method according to the third embodiment. FIG. 6 shows a top view of the
図6に示す例においても、第1実施例等と同様に、1パルス周期に1つのワーク10に対する溶接が終了するように、照射位置が位置A→B→C→D→E→Fへと順に通過するように移動させることによって、ワーク10の連続溶接を行う。しかしながら、第3実施例では、ワーク10の辺上における所定箇所に未溶接箇所を形成する点で第1実施例等と異なる。
In the example shown in FIG. 6 as well, the irradiation position is changed from position A → B → C → D → E → F so that welding to one
具体的には、溶接開始位置及び溶接終了位置を含む辺(位置Bと位置Eによって構成される辺)とは異なる位置Cと位置Dによって構成される辺上に、所定箇所75を設けている。この場合、レーザビーム出射装置35は、照射位置が所定箇所75に差し掛かる際にレーザ出力を大きく低減させ、照射位置が所定箇所75を通過し終えた際に、所定箇所75を通過前のレーザ出力と同一或いは低いレーザ出力に設定する。これにより、ワーク10の所定箇所75に未溶接箇所が形成される。
Specifically, the
図7は、図6に示すようにレーザビームLB2の照射位置を移動させたときに、レーザ出力を変化させる手順を説明するための図である。図7は、横軸に時間を示し、縦軸にレーザ出力を示している。 FIG. 7 is a diagram for explaining a procedure for changing the laser output when the irradiation position of the laser beam LB2 is moved as shown in FIG. FIG. 7 shows time on the horizontal axis and laser output on the vertical axis.
この例においては、レーザビーム出射装置35は、前述した第1実施例と同様に(図4参照)、ワーク10に対する溶接の進行に従って、レーザビームLB2の照射位置がワーク10の角付近を通過し終えるごとにレーザ出力を段階的に低減させている。また、レーザビーム出射装置35は、照射位置がワーク10の角付近の領域を通過する際に、レーザ出力を大きく低減させている点で第1実施例と同様である。しかしながら、第3実施例においては、レーザビーム出射装置35は、位置Cと位置Dとの間の辺に設けられた所定箇所75(図6参照)を照射位置が通過する際に、レーザ出力を大きく低減させている点で第1実施例とは異なる。
In this example, as in the first embodiment described above (see FIG. 4), the laser
具体的には、レーザビーム出射装置35は、照射位置が所定箇所75に差し掛かる際に(時刻t40a)、レーザ出力を低減し始める。そして、時刻t40において、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力を低減させることを終了して、レーザ出力を上昇し始める。その後、照射位置が所定箇所75を通過し終える時刻t40bにおいて、照射位置が所定箇所75を通過する前のレーザ出力L30にまで上昇する。この際に、レーザビーム出射装置35は、レーザ出力を上昇させることを停止して、レーザ出力をレーザ出力L30に固定する。
Specifically, the laser
そして、前述した方法と同様の方法によって残りの溶接を実行することによって、ワーク10に対する溶接を終了する(時刻t35)。その後、上記した作業が終了してからある程度の時間が経過した時刻t45において、レーザビーム出射装置35は、未溶接箇所(所定箇所75)に対して再度レーザビームLB2を照射することによって、ワーク10を完全に封止する。
And the welding with respect to the workpiece |
以上のように、第3実施例に係るレーザ溶接方法においては、溶接開始点と溶接終了点との間以外の場所、具体的には溶接開始時及び溶接終了時に照射される辺とは異なる辺上に、レーザ出力を低減することによってガス抜きする穴(未溶接箇所)を設ける。したがって、第3実施例によれば、溶接が安定している箇所にガス抜きする穴を設けているため、穴の大きさを概ね均等にすることができる。そのため、容易に穴埋め溶接を行うことができるので、リ−クを確実に防止することが可能となる。また、ガス抜きする穴の大きさを均等にすることができるため、穴埋め溶接する長さを最低限の長さで済ませることが可能となると共に、穴埋め溶接の際に発生するガスも最低限に抑えることが可能となる。 As described above, in the laser welding method according to the third embodiment, a place other than between the welding start point and the welding end point, specifically, a side different from the side irradiated at the start and end of welding. On the top, a hole (unwelded location) for venting gas by reducing the laser output is provided. Therefore, according to the third embodiment, the hole for venting gas is provided at a place where welding is stable, so that the size of the hole can be made substantially uniform. Therefore, since the hole-filling welding can be easily performed, leakage can be reliably prevented. In addition, since the size of the holes to be degassed can be made uniform, it is possible to reduce the length of the hole-filling welding to a minimum length and minimize the gas generated during hole-filling welding. It becomes possible to suppress.
なお、上記では、第1実施例で示したように段階的にレーザ出力を低減している最中に、未溶接箇所を形成する実施例を示したが、第2実施例に示したように連続的にレーザ出力を低減している最中に、未溶接箇所を形成することも可能である。 In the above description, the embodiment in which the unwelded portion is formed while the laser output is being reduced stepwise as shown in the first embodiment has been described. However, as shown in the second embodiment. It is also possible to form an unwelded part while continuously reducing the laser output.
[変形例]
本発明は、レーザビームを用いて溶接を行う装置(レーザ溶接装置)に対する適用に限定はされない。本発明は、電子ビームを用いて溶接を行う装置に対しても適用することができる。また、本発明は、パルス発振タイプのレーザ溶接装置に対する適用に限定はされず、連続波(CW(Continuous Wave))を発振するタイプのレーザ溶接装置に対しても適用することができる。
[Modification]
The present invention is not limited to application to an apparatus (laser welding apparatus) that performs welding using a laser beam. The present invention can also be applied to an apparatus that performs welding using an electron beam. Further, the present invention is not limited to application to a pulse oscillation type laser welding apparatus, and can also be applied to a laser welding apparatus of a type that oscillates a continuous wave (CW (Continuous Wave)).
更に、上記ではリッド10aのみにレーザビームLB2を照射して溶接を行う実施例について示したが、他の例では、リッド10aとパッケージ10bの両方に対して同時にレーザビームLB2を照射することによって溶接を行うことも可能である。具体的には、レーザビームLB2によるビームスポットをリッド10aとパッケージ10bの両方に形成させることによって溶接を行うことができる。
Further, in the above description, an embodiment in which only the
以上のように、本実施例に係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、ワークが封止されるように溶接を行い、ビームを出射するレーザビーム出射装置と、レーザビーム出射装置から出射されたレーザビームを受光し、レーザビームの照射位置をワーク内で移動させることによって、当該ワークを連続溶接させるガルバノヘッドと、1つのワークに対する溶接時に、レーザビーム出射装置が出射するレーザビームにおけるレーザ出力を変化させるレーザビーム出射装置と、を備える。これにより、ワークの角等に深い溶接跡や穴が開いてしまうことを防止しつつ、1つのワークを効果的に均等に封止することが可能となる。そのため、ワークに発生し得るリークを防止することができる。 As described above, the laser welding apparatus according to the present embodiment performs the welding so that the workpiece is sealed by irradiating the workpiece with the laser beam, and emits the beam. The galvano head for continuously welding the workpiece by receiving the laser beam emitted from the beam emitting device and moving the irradiation position of the laser beam within the workpiece, and the laser beam emitting device emits at the time of welding to one workpiece. A laser beam emitting device that changes a laser output of the laser beam to be emitted. This makes it possible to effectively and uniformly seal one workpiece while preventing deep welding marks and holes from opening at the corners of the workpiece. Therefore, it is possible to prevent a leak that may occur in the workpiece.
10 ワーク
10a リッド
10b パッケージ
20 トレイ
35 レーザビーム出射装置
36 ガルバノヘッド
100 レーザ溶接装置
LB1、LB2 レーザビーム
10
Claims (10)
ビームを出射するビーム出射手段と、
前記ビーム出射部から出射されたビームの照射位置を前記ワーク内で移動させることによって、当該ワークを連続溶接させる照射位置変更手段と、
1つのワークに対する溶接時に、前記ビーム出射手段が出射するビームにおけるビーム出力を変化させるビーム出力変更手段と、を備えることを特徴とするビーム溶接装置。 A beam welding apparatus that performs welding so that the workpiece is sealed by irradiating the workpiece with a beam,
Beam emitting means for emitting a beam;
An irradiation position changing means for continuously welding the workpiece by moving the irradiation position of the beam emitted from the beam emitting section within the workpiece;
A beam welding apparatus comprising: beam output changing means for changing a beam output of a beam emitted by the beam emitting means during welding of one workpiece.
ビームを出射させるビーム出射工程と、
前記ビームの照射位置を前記ワーク内で移動させることによって、当該ワークを連続溶接させる照射位置変更工程と、
1つのワークに対する溶接時に、前記ビームのビーム出力を変化させるビーム出力変更工程と、を備えることを特徴とするビーム溶接方法。 A beam welding method for performing welding so that the workpiece is sealed by irradiating the workpiece with a beam,
A beam extraction step of emitting a beam;
An irradiation position changing step of continuously welding the workpiece by moving the irradiation position of the beam in the workpiece;
And a beam output changing step of changing a beam output of the beam at the time of welding to one workpiece.
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