JP2014018800A - レーザ接合方法及びレーザ接合システム - Google Patents

Abstract

【課題】第１被接合部に結像される第１レーザ光と第２被接合部に結像される第２レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができるレーザ接合方法及びレーザ接合システムを提供する。
【解決手段】環状端子３００と該環状端子３００の内側に位置する棒状端子３０８とを接合するためのレーザ接合方法及びレーザ接合システム１０Ａにおいて、第１光ファイバ３６の出射端面における第１レーザ光ＬＢ１の像を環状端子３００に合わせて環状に結像させることにより第１結像部Ｉ１を形成し、第２光ファイバ５０の出射端面における第２レーザ光ＬＢ２の像を棒状端子３０８に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部Ｉ２を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部とを接合するためのレーザ接合方法及びレーザ接合システムに関する。

従来、熱交換器の冷却フィンや宝飾品の微小部品等のろう付けにレーザ光が広汎に用いられており、これによって、細かい部分への微細な接合を安価で且つ高速に行うことが可能となっている。そして、近年、プリント配線板への電子部品の半田付けにレーザ光を用いることが検討されている。

この種のレーザ接合を行う場合、一般的に、微小な円形のスポット形状を有するレーザ光（いわゆる、センターピークビーム）が用いられる。しかしながら、環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部とを接合する場合には、前記第１被接合部又は前記第２被接合部のいずれか一方にしかレーザ光が照射されないため、前記第１被接合部と前記第２被接合部との温度に偏りが生じ、溶加材（半田等のろう材）等が温度の高い方にしか流れなくなるため、良好な接合を得ることが容易でない。

前記レーザ光のスポット径を大きくして前記第１被接合部と前記第２被接合部の両方に該レーザ光を照射することも考えられるが、スポット径を大きくした分、高出力のレーザ光を用いる必要がある。

また、例えば、プリント配線板のスルーホールに通された棒状端子（第２被接合部）とプリント配線板の環状端子（第１被接合部、銅パターン）とを該レーザ光で半田付けする場合には、該レーザ光が前記スルーホールを介して電子部品に照射されることにより該電子部品が破損する懸念がある。

このような問題を解決するために、中心孔を有するアキシコンレンズに１つのレーザ光を照射することにより、該アキシコンレンズを透過した円環状の第１レーザ光を環状端子に結像させると共に、該中心孔を通過した円形の第２レーザ光を棒状端子に結像させる技術的思想が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２６００３５号公報

ところで、半田付け等のろう付けに用いられるワークは、環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部が立体的形状を有していることが多く、また、該第１被接合部と該第２被接合部のサイズや熱容量についても様々である。

そのため、第１レーザ光と第２レーザ光の各々の光量、第１レーザ光と第２レーザ光の各々の照射時間、第１レーザ光を第１被接合部に環状に結像することにより形成される第１結像部と第２レーザ光を第２被接合部に円形に結像することにより形成される第２結像部の各々の径（結像径）が変更可能であることが望ましい。

しかしながら、上述した特許文献１のような従来技術では、中心孔を有する特殊なアキシコンレンズを用いて円環状の第１レーザ光と円形の第２レーザ光を同時に形成しているので、各レーザ光のビーム形状等が該アキシコンレンズの構造に依存してしまう。

すなわち、例えば、アキシコンレンズのレーザ光の入射側に配設した集光レンズと該アキシコンレンズとの間隔を変更することにより第１結像部の径を変更することは可能であるが、第２結像部の径を変更することはできない。また、このような方式を用いた場合、第１レーザ光と第２レーザ光の出力バランスが変化してしまうので第１レーザ光と第２レーザ光の条件設定が困難である上、アキシコンレンズの収差の影響を受けて第１結像部の像がぼやけることがある。

つまり、このような従来技術では、第１被接合部に結像される第１レーザ光と第２被接合部に結像される第２レーザ光の各々の物理量（光量、照射時間、結像径等）を独立して設定することができないおそれがある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部を接合する場合であっても、第１被接合部に結像される第１レーザ光と第２被接合部に結像される第２レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができ、これによって、接合品質の向上を図ることができるレーザ接合方法及びレーザ接合システムを提供することを目的とする。

［１］ 本発明に係るレーザ接合方法は、環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部とを接合するためのレーザ接合方法であって、第１レーザ光を第１光ファイバのクラッドに伝搬させて、該第１光ファイバの出射端面における前記第１レーザ光の像を前記第１被接合部に合わせて環状に結像させることにより第１結像部を形成し、前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を第２光ファイバのコアに伝搬させて、該第２光ファイバの出射端面における前記第２レーザ光の像を前記第２被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部を形成することを特徴とする。

本発明に係るレーザ接合方法によれば、第１光ファイバの出射端面における第１レーザ光の像を第１被接合部に合わせて環状に結像させることにより第１結像部を形成し、第２光ファイバの出射端面における第２レーザ光の像を第２被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部を形成するので、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができる。これにより、第１被接合部と第２被接合部の接合品質の向上を図ることができる。

［２］ 上記レーザ接合方法において、前記第１被接合部と前記第２被接合部の各々の熱容量に基づいて、前記第１レーザ光の光量と前記第２レーザ光の光量との比率を設定してもよい。

このようなレーザ接合方法によれば、第１被接合部と第２被接合部の各々の熱容量に基づいて、第１レーザ光の光量と第２レーザ光の光量との比率を設定するので、第１被接合部と第２被接合部の各々の熱容量によらず該第１被接合部と該第２被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

［３］ 上記のレーザ接合方法において、前記第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器の第１駆動電流値と前記第２レーザ光を発振する第２レーザ発振器の第２駆動電流値のうち少なくともいずれか一方を調節することにより、前記第１レーザ光の光量と前記第２レーザ光の光量との比率を設定してもよい。この場合、第１レーザ光の光量と第２レーザ光の光量との比率を容易に設定することができる。

［４］ 上記のレーザ接合方法において、前記第１被接合部と前記第２被接合部の形状に基づいて、前記第１結像部と前記第２結像部の間隔を設定してもよい。

このようなレーザ接合方法によれば、第１被接合部と第２被接合部の形状に基づいて、第１結像部と第２結像部との間隔を設定するので、第１被接合部と第２被接合部の形状によらず、第１レーザ光を第１被接合部に確実に結像させることができると共に第２レーザ光を第２被接合部に確実に結像させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。また、レーザ半田付けを行う場合には、第１レーザ光又は第２レーザ光が第１被接合部と第２被接合部の間の隙間を通り電子部品等に照射されることを好適に抑えることができる。

［５］ 上記のレーザ接合方法において、所定の径寸法を有するクラッドを含む第１光ファイバの選択、及び所定の焦点距離を有したコリメートレンズの選択のうち少なくともいずれか一方を行うことにより、前記第１結像部と前記第２結像部との間隔を設定してもよい。この場合、第１結像部と第２結像部の間隔を容易に設定することができる。

［６］ 上記のレーザ接合方法において、前記第１被接合部の形状又は熱容量に基づいて、前記第１結像部のリング幅を設定してもよい。

このようなレーザ接合方法によれば、第１被接合部の形状又は熱容量に基づいて、第１結像部のリング幅を設定するので、第１被接合部の形状や熱応力によらず該第１被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

［７］ 上記のレーザ接合方法において、所定の径寸法を有するクラッドを含む第１光ファイバの選択、及び所定の焦点距離を有したコリメートレンズの選択のうち少なくともいずれか一方を行うことにより、前記第１結像部のリング幅を設定してもよい。この場合、第１結像部のリング幅を容易に設定することができる。

［８］ 上記のレーザ接合方法において、前記第１被接合部と前記第２被接合部の高さ方向の寸法差に応じて、前記第１レーザ光の結像位置及び前記第２レーザ光の結像位置のうち少なくともいずれか一方を設定してもよい。

このようなレーザ接合方法によれば、第１被接合部と第２被接合部の高さ方向の寸法差に応じて、第１レーザ光の結像位置及び第２レーザ光の結像位置のうち少なくともいずれか一方を設定するので、前記第１被接合部と前記第２被接合部の高さ方向の位置によらず第１被接合部と第２被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

［９］ 上記のレーザ接合方法において、前記第１光ファイバから出射した前記第１レーザ光を平行化するコリメートレンズを光軸方向に沿って移動させることにより、前記第１レーザ光の結像位置を設定してもよい。この場合、第１レーザ光の結像位置を容易に設定することができる。

［１０］ 本発明に係るレーザ接合システムは、環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部とを接合するためのレーザ接合システムであって、第１レーザ光を伝搬するクラッドを含む第１光ファイバと、前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を伝搬するコアを含む第２光ファイバと、前記第１光ファイバの出射端面における前記第１レーザ光の像を前記第１被接合部に合わせて環状に結像させることにより第１結像部を形成し、前記第２光ファイバの出射端面における前記第２レーザ光の像を前記第２被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部を形成する結像手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るレーザ接合システムによれば、第１光ファイバの出射端面における第１レーザ光の像を第１被接合部に合わせて環状に結像させることにより第１結像部を形成し、第２光ファイバの出射端面における第２レーザ光の像を第２被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部を形成することができるので、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができる。これにより、第１被接合部と第２被接合部の接合品質の向上を図ることができる。

［１１］ 上記のレーザ接合システムにおいて、前記第１光ファイバを構成する前記クラッドは、中空状に形成されていてもよい。

このようなレーザ接合システムによれば、中空状に形成されたクラッドで第１レーザ光を伝搬することにより、第１結像部を環状にすることができる。

［１２］ 上記のレーザ接合システムにおいて、前記第１光ファイバは、コアと、前記コアを被覆する環状の前記クラッドと、前記クラッドを被覆する外側クラッドと、を含み、前記クラッドは、前記コアの屈折率と前記外側クラッドの屈折率の両方よりも大きい屈折率を有していてもよい。

このようなレーザ接合システムによれば、コアの屈折率と外側クラッドの屈折率の両方よりも大きい屈折率を有するクラッドで第１レーザ光を伝搬することにより、第１結像部を環状にすることができる。

［１３］ 上記のレーザ接合システムにおいて、前記第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器と、前記第２レーザ光を発振する第２レーザ発振器と、をさらに備えていてもよい。

このようなレーザ接合システムによれば、第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器と第２レーザ光を発振する第２レーザ発振器とを備えているので、前記第１レーザ発振器の第１駆動電流値と前記第２レーザ発振器の第２駆動電流値のうち少なくともいずれか一方を調節することにより、第１レーザ光の光量と第２レーザ光の光量の比率を容易に設定することができる。この場合、第１被接合部と第２被接合部の各々の熱容量によらず該第１被接合部と該第２被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。また、第１レーザ光の第１被接合部への照射時間と第２レーザ光の第２被接合部への照射時間とを容易に設定することもできる。

［１４］ 上記のレーザ接合システムにおいて、前記結像手段は、前記第１光ファイバから出射された前記第１レーザ光を平行化する第１コリメートレンズと、前記第２光ファイバから出射された前記第２レーザ光を平行化する第２コリメートレンズと、を有し、前記第１コリメートレンズ及び前記第２コリメートレンズのうち少なくともいずれか一方を光軸方向に沿って変位可能なレンズ変位機構をさらに備えていてもよい。

このようなレーザ接合システムによれば、第１コリメートレンズ及び第２コリメートレンズのうち少なくともいずれか一方を光軸方向に沿って変位可能なレンズ変位機構を備えているので、第１レーザ光の結像位置及び第２レーザ光の結像位置のうち少なくともいずれか一方を容易に設定することができる。これにより、第１被接合部と第２被接合部の高さ方向の位置によらず第１被接合部と第２被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

［１５］ 上記のレーザ接合システムにおいて、前記結像手段は、前記第１レーザ光を反射する第１ミラーと、前記第２レーザ光を反射する第２ミラーと、を有し、前記第１ミラーが前記第２レーザ光を透過可能に構成されるか、又は前記第２ミラーが前記第１レーザ光を透過可能に構成されていてもよい。

このようなレーザ接合システムによれば、第１レーザ光を反射する第１ミラーが第２レーザ光を透過可能に構成されるか、又は第２レーザ光を反射する第２ミラーが第１レーザ光を透過可能に構成されているので、簡易な構成で第１レーザ光を第１被接合部に照射して第２レーザ光を第２被接合部に照射することができる。

以上説明したように、本発明によれば、第１光ファイバの出射端面における第１レーザ光の像を第１被接合部に合わせて環状に結像させることにより第１結像部を形成し、第２光ファイバの出射端面における第２レーザ光の像を第２被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部を形成するので、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができ、これによって、第１被接合部と第２被接合部の接合品質の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るレーザ接合システムを示す模式図である。 図２Ａは前記レーザ接合システムを構成する第１光ファイバの一部省略縦断面図であり、図２Ｂは前記レーザ接合システムを構成する第２光ファイバの一部省略縦断面図である。 前記レーザ接合システムの要部を示したブロック図である。 前記レーザ接合システムを用いた接合方法を説明するためのフローチャートである。 ワークに形成された第１結像部と第２結像部を示す平面説明図である。 前記レーザ接合システムの変形例に係る第１光ファイバの一部省略縦断面図である。 前記第１光ファイバの屈折率分布を説明するための図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面説明図である。 図１に示すレーザ接合システムに関連するレーザ接合システムを示す模式図である。 図８のレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。 図８のレーザ接合システムの変形例を説明するためのブロック図である。

以下、本発明に係るレーザ接合方法及びレーザ接合システムについて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るレーザ接合システム１０Ａは、図示しないステージに載置されたワークＷに第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とを照射して半田付けを行うレーザ半田付けシステムとして構成されている。

図１に示すように、ワークＷは、環状端子（銅パターン、第１被接合部）３００が形成されたプリント配線板３０２と、プリント配線板３０２に実装される電子部品３０４とを有する。電子部品３０４は、電子部品本体３０６と、電子部品本体３０６に接続された棒状端子（円柱状端子、第２被接合部）３０８とを有しており、該棒状端子３０８がプリント配線板３０２のスルーホール３１０を挿通した状態で位置決め保持されている。

レーザ接合システム１０Ａは、第１ＬＤ電源１２と、第１ＬＤ電源１２から供給される第１駆動電流に基づいて第１波長の第１レーザ光ＬＢ１を発振する第１レーザ発振器１４と、第１レーザ発振器１４から発振された第１レーザ光ＬＢ１を伝送する第１伝送ユニット１６と、第２ＬＤ電源１８と、第２ＬＤ電源１８から供給される第２駆動電流に基づいて第２波長の第２レーザ光ＬＢ２を発振する第２レーザ発振器２０と、第２レーザ発振器２０から発振された第２レーザ光ＬＢ２を伝送する第２伝送ユニット２２と、第１伝送ユニット１６と第２伝送ユニット２２との各々が連結される出射ユニット２４と、半田（糸半田）Ｓを供給する半田供給部２６と、制御部２８とを備える。

第１レーザ発振器１４は、例えば、ＦＣ−ＬＤ（ファイバカップリングレーザダイオード）からなり、第１ＬＤユニット３０と第１取り出し用光ファイバ３２とを一体的に結合して構成される。

第１ＬＤユニット３０は、１つ又は複数のＬＤアレイを有し、第１ＬＤ電源１２より所要の第１駆動電流を供給（注入）されて、例えば、１Ｗ〜２００Ｗの高出力ＬＤ光を第１レーザ光ＬＢ１として発振出力する。第１取り出し用光ファイバ３２は、例えば、ＳＩ型光ファイバであって、第１伝送ユニット１６まで延びて、その出射端面より第１レーザ光ＬＢ１を出射する。

第１伝送ユニット１６は、第１入射部３４と第１光ファイバ（スポット形状変形手段）３６とを有する。第１入射部３４は、第１取り出し用光ファイバ３２より所定の広がり角度で出射された第１レーザ光ＬＢ１を平行光にコリメートするコリメートレンズ３８と、コリメートレンズ３８からの平行光の第１レーザ光ＬＢ１を絞って第１光ファイバ３６に入射させる集光レンズ４０とを含む。

図２Ａに示すように、第１光ファイバ３６は、中空状に形成されて第１レーザ光ＬＢ１を伝搬するクラッド４２を含んで構成されている。第１光ファイバ３６は、出射ユニット２４内で終端している。

第２レーザ発振器２０は、基本的な構成が上述した第１レーザ発振器１４と同一であるため、その詳細な説明を省略する。すなわち、第２レーザ発振器２０は、第２ＬＤユニット４４と第２取り出し用光ファイバ４６を有する。

第２伝送ユニット２２は、第２入射部４８と第２光ファイバ５０とを有する。第２入射部４８は、上述した第１入射部３４と同一構成であって、コリメートレンズ５２と集光レンズ５４とを含む。

図２Ｂに示すように、第２光ファイバ５０は、ＳＩ型光ファイバ又はＧＩ型光ファイバとして構成されるものであって、純粋石英からなるコア５６と、このコア５６を同軸に被覆する例えばフッ素ドープ石英ガラスからなるクラッド５８とを有する。第２光ファイバ５０は、出射ユニット２４内で終端している。

図３に示すように、出射ユニット２４は、第１光ファイバ３６の出射側端部を保持する第１ファイバ保持部６０と、第２光ファイバ５０の出射側端部を保持する第２ファイバ保持部６２と、結像光学系（結像手段）６４とを有する。

結像光学系６４は、第１光ファイバ３６の出射側端面における第１レーザ光ＬＢ１の像を環状端子３００に合わせて円環状に結像させることにより第１結像部Ｉ１を形成し、第２光ファイバ５０の出射端面における第２レーザ光ＬＢ２の像を棒状端子３０８の端面に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部Ｉ２を形成するものである（図５参照）。

具体的には、結像光学系６４は、第１光ファイバ３６より所定の広がり角度で出射された第１レーザ光ＬＢ１を平行化するコリメートレンズ（第１コリメートレンズ）６６と、第２光ファイバ５０より所定の広がり角度で出射された第２レーザ光ＬＢ２を平行化するコリメートレンズ（第２コリメートレンズ）６８と、コリメートレンズ６６にて平行化された第１レーザ光ＬＢ１を環状端子３００に向けて反射する第１ミラー７０と、コリメートレンズ６８にて平行化された第２レーザ光ＬＢ２を棒状端子３０８に向けて反射する第２ミラー７２と、第２ミラー７２とワークＷの間の光路に設けられた集光レンズ７４とを有する。

コリメートレンズ６６は、出射ユニット２４を構成するレンズ変位機構７６に支持されている。レンズ変位機構７６は、例えば、コリメートレンズ６６を保持した状態で第１光ファイバ３６から出射した第１レーザ光ＬＢ１の光軸に沿って変位可能なスライダとして構成されている。これにより、第１光ファイバ３６の出射端面とコリメートレンズ６６との間隔が変更可能となる。なお、本実施形態では、コリメートレンズ６８の位置は固定である。換言すれば、第２光ファイバ５０の出射端面とコリメートレンズ６８との間隔は固定である。

第１ミラー７０の反射面には、第１波長の光に対する高反射コート（ＨＲコート）が施されている。一方、第２ミラー７２の反射面には、第２波長の光に対する高反射コート（ＨＲコート）と、第１波長に対する反射防止コート（ＡＲコート）が施されている。第２ミラー７２は、第２レーザ光ＬＢ２を反射すると共にその反射面の背面側から入射する第１レーザ光ＬＢ１を透過する。

また、本実施形態において、第１ミラー７０と第２ミラー７２とは、第１ミラー７０で反射された第１レーザ光ＬＢ１の光軸と第２ミラー７２で反射された第２レーザ光ＬＢ２の光軸とが同軸となるように配設されている。

集光レンズ７４は、第２ミラー７２を透過した第１レーザ光ＬＢ１を環状端子３００の表面に集光し、且つ第２ミラー７２で反射された第２レーザ光ＬＢ２を棒状端子３０８の端面に集光する。

図３から諒解されるように、出射ユニット２４は、第２ミラー７２と集光レンズ７４の間の光路に設けられたシャッター７７と、環状端子３００と棒状端子３０８とを撮影可能なカメラユニット７８とをさらに有している。

シャッター７７は、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２の通過を許可する開状態と、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２の通過を遮断する閉状態とを切り替え可能に構成されている。カメラユニット７８は、環状端子３００と棒状端子３０８の接合状態（半田付け状態）を撮影可能であり、その撮影された情報（画像情報又は動画情報）は制御部２８に出力される。半田供給部２６は、半田Ｓを所定の送り速度によって環状端子３００に供給可能に構成されている。

制御部２８は、第１ＬＤ電源１２を駆動制御する第１電源制御部８２と、第２ＬＤ電源１８を駆動制御する第２電源制御部８４と、制御部本体８６とを有する（図１参照）。制御部本体８６は、記憶部８８、コリメートレンズ変位制御部９０、シャッター制御部９２、半田供給制御部９４、及びカメラユニット制御部９６を含む。

記憶部８８は、半田付け対象である環状端子３００と棒状端子３０８の各々の形状、材質、熱容量等のデータが記憶されている。前記形状に関するデータとしては、例えば、棒状端子３０８の径寸法、環状端子３００のリング幅ｗ０の寸法及び径寸法、環状端子３００と棒状端子３０８の間隔ｄ０、棒状端子３０８の端面と環状端子３００の表面との高さ方向に沿った寸法差ｈ（図３参照）等が挙げられる（図５参照）。

コリメートレンズ変位制御部９０は、レンズ変位機構７６を駆動制御する。シャッター制御部９２はシャッター７７を開閉制御する。半田供給制御部９４は半田供給部２６を駆動制御して所定の位置に半田Ｓを供給する。カメラユニット制御部９６はカメラユニット７８を駆動制御する。

次に、以上のように構成されたレーザ接合システム１０Ａを用いて環状端子３００と棒状端子３０８とを半田付け（接合）する手順について図４及び図５を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、初期状態においてシャッター７７は閉状態となっている。

先ず、半田付け対象であるワークＷの環状端子３００及び棒状端子３０８と出射ユニット２４との位置決めを行う（図４のステップＳ１）。すなわち、図示しない駆動機構によって出射ユニット２４をワークＷに対して移動させて、第１レーザ光ＬＢ１の照射位置に環状端子３００を位置させると共に第２レーザ光ＬＢ２の照射位置に棒状端子３０８を位置させる。この位置決め工程では、出射ユニット２４を固定としてワークＷが載置される図示しないステージを移動させても構わない。

なお、このとき、半田供給部２６は、出射ユニット２４の移動に連動して所定位置に移動する。すなわち、この段階で、半田供給部２６は、環状端子３００に半田Ｓを供給可能な位置に配置される。また、この段階で、第１レーザ光ＬＢ１の結像位置（集光位置）に基づいて棒状端子３０８の端面に対する出射ユニット２４の高さ位置が決められる。

続いて、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２の各々の物理量を設定する（ステップＳ２）。ここで、前記物理量とは、例えば、第１レーザ光ＬＢ１の光量と第２レーザ光ＬＢ２の光量との比率（光量比率と称することがある。）、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２の各々の照射時間（レーザ照射時間と称することがある。）、及び第１レーザ光ＬＢ１の結像位置等をいう。

本実施形態では、ステップＳ２において、光量比率、レーザ照射時間、結像位置のいずれか１つを設定する例について説明する。ただし、このステップＳ２では、光量比率、レーザ照射時間、結像位置から２以上を組み合わせて設定しても構わない。以下に前記物理量の設定について詳細に説明する。

光量比率の設定は、環状端子３００と棒状端子３０８の各々の熱容量に基づいて行われる。具体的には、例えば、環状端子３００のリング幅ｗ０が棒状端子３０８の直径よりも大きく形成され（環状端子３００の熱引きが早く）、環状端子３００の熱容量が棒状端子３０８の熱容量よりも大きい場合には、第１レーザ光ＬＢ１の光量が第２レーザ光ＬＢ２の光量よりも大きくなるように光量比率を設定する。これにより、環状端子３００と棒状端子３０８の各々の熱容量によらず環状端子３００と棒状端子３０８を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

また、光量比率の設定は、第１ＬＤユニット３０の第１駆動電流値と第２ＬＤユニット４４の第２駆動電流値の少なくともいずれか一方を調節することにより行われる。この場合、光量比率を容易に設定することができる。

レーザ照射時間の設定は、環状端子３００と棒状端子３０８の各々の熱容量に基づいて行われる。具体的には、例えば、環状端子３００のリング幅ｗ０が棒状端子３０８の直径よりも大きく形成されることにより環状端子３００の熱容量が棒状端子３０８の熱容量よりも大きい場合には、第１レーザ光ＬＢ１の照射時間を第２レーザ光ＬＢ２の照射時間よりも長く設定する。これにより、環状端子３００と棒状端子３０８の各々の熱容量によらず環状端子３００と棒状端子３０８を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

また、レーザ照射時間の設定は、第１ＬＤユニット３０に第１駆動電流を流す時間と第２ＬＤユニット４４に第２駆動電流を流す時間のうち少なくともいずれか一方を調節することにより行われる。この場合、レーザ照射時間を容易に設定することができる。

結像位置の設定は、環状端子３００の表面と棒状端子３０８の端面との高さ寸法差に基づいて行われる。具体的には、棒状端子３０８の端面が環状端子３００の表面よりも出射ユニット２４側に位置する場合には、第１レーザ光ＬＢ１の結像位置が第２レーザ光ＬＢ２の結像位置よりも遠くなるように結像位置を設定する。これにより、環状端子３００の表面と棒状端子３０８の端面との高さ方向の位置によらず、環状端子３００と棒状端子３０８を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

また、結像位置の設定は、レンズ変位機構７６にてコリメートレンズ６６を変位させることにより行われる。具体的には、コリメートレンズ６６を第１光ファイバ３６の出射端面側に変位させて該コリメートレンズ６６と該出射端面との間隔を短くした場合には第１レーザ光ＬＢ１の結像位置が遠くなり、コリメートレンズ６６を第１ミラー７０側に変位させて該コリメートレンズ６６と第１光ファイバ３６の出射端面との間隔を長くした場合には第１レーザ光ＬＢ１の結像位置が近くなる。この場合、結像位置の設定を容易に行うことができる。

ステップＳ２の処理が終了すると、第１電源制御部８２が、第１ＬＤ電源１２を駆動して第１ＬＤユニット３０に第１駆動電流を供給することにより第１波長の第１レーザ光ＬＢ１を発振し、第２電源制御部８４が、第２ＬＤ電源１８を駆動して第２ＬＤユニット４４に第２駆動電流を供給することにより第２波長の第２レーザ光ＬＢ２を発振する（ステップＳ３）。

第１ＬＤユニット３０から発振された第１レーザ光ＬＢ１は、第１取り出し用光ファイバ３２から出射されてコリメートレンズ３８で平行化された後、集光レンズ４０で第１光ファイバ３６のクラッド４２に入射されて出射ユニット２４まで伝搬（伝送）される。

第１光ファイバ３６から出射された第１レーザ光ＬＢ１は、コリメートレンズ６６で平行化されて第１ミラー７０で反射された後、第２ミラー７２を透過してシャッター７７に照射される。

一方、第２ＬＤユニット４４から発振された第２レーザ光ＬＢ２は、第２取り出し用光ファイバ４６から出射されてコリメートレンズ５２で平行化された後、集光レンズ５４で第２光ファイバ５０のコア５６に入射されて出射ユニット２４まで伝搬（伝送）される。

第２光ファイバ５０から出射された第２レーザ光ＬＢ２は、コリメートレンズ６８で平行化された後、第２ミラー７２で反射されてシャッター７７に照射される。このとき、第２ミラー７２を透過した第１レーザ光ＬＢ１と第２ミラー７２で反射された第２レーザ光ＬＢ２とは同軸となる。

次に、シャッター制御部９２はシャッター７７を開く（ステップＳ４）。シャッター７７が開状態になると、第１レーザ光ＬＢ１が集光レンズ７４で集光された状態で環状端子３００の表面に照射され、第２レーザ光ＬＢ２が集光レンズ７４で集光された状態で棒状端子３０８の端面に照射されることとなる（ステップＳ５、図５参照）。

すなわち、第１光ファイバ３６の出射端面における第１レーザ光ＬＢ１の像が環状端子３００に合わせて円環状に結像されることにより第１結像部Ｉ１が形成され、第２光ファイバ５０の出射端面における第２レーザ光ＬＢ２の像が棒状端子３０８に合わせて円形のスポット形状に結像されることにより第２結像部Ｉ２が形成される。

これにより、第１レーザ光ＬＢ１を吸収した環状端子３００が昇温すると共に第２レーザ光ＬＢ２を吸収した棒状端子３０８が昇温する。

また、半田供給制御部９４は、半田供給部２６を駆動して環状端子３００に半田Ｓを供給する（ステップＳ６）。そうすると、環状端子３００に供給された半田Ｓは、溶融して棒状端子３０８と環状端子３００の間の隙間を埋めるようにして該棒状端子３０８の周方向に沿って濡れ拡がることとなる。

このとき、カメラユニット制御部９６は、カメラユニット７８を制御して半田Ｓを撮影してもよい。この場合、カメラユニット７８にて撮影された情報に基づいて半田付けが良好に行われたか否かを判定することができる。

その後、半田供給制御部９４は、半田供給部２６を制御して半田Ｓの供給を停止する（ステップＳ７）。また、第１電源制御部８２が第１ＬＤ電源１２を制御して第１レーザ光ＬＢ１の発振を停止し、第２電源制御部８４が第２ＬＤ電源１８を制御して第２レーザ光ＬＢ２の発振を停止する（ステップＳ８）。ステップＳ８の後、今回の半田付けが終了する（ステップＳ９）。

本実施形態では、第１レーザ光ＬＢ１を第１光ファイバ３６のクラッド４２に伝搬させて、該第１光ファイバ３６の出射端面における第１レーザ光ＬＢ１の像を環状端子３００に合わせて円環状に結像させることにより第１結像部Ｉ１を形成し、第１レーザ光ＬＢ１の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光ＬＢ２を第２光ファイバ５０のコア５６に伝搬させて、該第２光ファイバ５０の出射端面における第２レーザ光ＬＢ２の像を棒状端子３０８に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部Ｉ２を形成しているので、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２の各々の物理量を独立して設定することができる。これにより、環状端子３００と棒状端子３０８の接合品質の向上を図ることができる。

また、第１レーザ光ＬＢ１を発振する第１レーザ発振器１４と第２レーザ光ＬＢ２を発振する第２レーザ発振器２０とを備えているので、第１レーザ発振器１４を構成する第１ＬＤユニット３０の第１駆動電流値と第２レーザ発振器２０を構成する第２ＬＤユニット４４の第２駆動電流値のうち少なくともいずれか一方を調節することにより、第１レーザ光ＬＢ１の光量と第２レーザ光ＬＢ２の光量の比率を容易に設定することができる。

この場合、環状端子３００と棒状端子３０８の各々の熱容量によらず環状端子３００と棒状端子３０８を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。また、第１レーザ光ＬＢ１の環状端子３００への照射時間と第２レーザ光ＬＢ２の棒状端子３０８への照射時間とを容易に設定することができる。

さらに、本実施形態によれば、コリメートレンズ６６を光軸方向に沿って変位可能なレンズ変位機構７６を備えているので、第１レーザ光ＬＢ１の結像位置を容易に設定することができる。これにより、環状端子３００の表面と棒状端子３０８の端面の高さ位置によらず環状端子３００と棒状端子３０８を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

また、第２レーザ光ＬＢ２を反射する第２ミラー７２が第１レーザ光ＬＢ１を透過可能に構成されているので、簡易な構成で第１レーザ光ＬＢ１を環状端子３００に照射して第２レーザ光ＬＢ２を棒状端子３０８に照射することができる。

本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ａは、上述した形態に限定されない。例えば、本実施形態において、半田付けのステップ（上述したステップＳ１）を行う前に、第１結像部Ｉ１と第２結像部Ｉ２の間隔ｄ１（結像部間隔ｄ１と称することがある。）及び第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１のうち少なくともいずれか一方を設定することにより、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２の各々の物理量を設定してもよい。

結像部間隔ｄ１の設定は、環状端子３００と棒状端子３０８の形状に基づいて行われる。具体的には、結像部間隔ｄ１の設定は、環状端子３００と棒状端子３０８の間隔ｄ０に基づいて行われる。これにより、環状端子３００と棒状端子３０８の形状によらず、第１レーザ光ＬＢ１を環状端子３００の表面に確実に結像させることができると共に、第２レーザ光ＬＢ２を棒状端子３０８の端面に確実に結像させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

本実施形態のようなレーザ接合システム１０Ａでは、結像部間隔ｄ１の設定は、第１結像部Ｉ１と第２結像部Ｉ２の間隔が０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲になるように行うことが好ましい。こうすることで、第１レーザ光ＬＢ１又は第２レーザ光ＬＢ２がスルーホール３１０を介して電子部品本体３０６に照射されることを好適に抑えることができるからである。

また、結像部間隔ｄ１の設定は、第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１、又は第２結像部Ｉ２の径を変更することにより行うことが可能である。具体的には、結像部間隔ｄ１の設定は、所定の径寸法を有する第１光ファイバ３６の選択及び所定の焦点距離を有するコリメートレンズ６６の選択のうち少なくともいずれか一方を行うことによりなされる。

第１光ファイバ３６の選択では、コリメートレンズ６６と集光レンズ７４の結像条件を同じとした上で、第１光ファイバ３６のクラッド４２の内径と外径の比率を一定にした状態で該クラッド４２を径方向に大きくした場合には、結像部間隔ｄ１が広くなると共に第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１が広くなる。

一方、コリメートレンズ６６と集光レンズ７４の結像条件を同じとした上で、第１光ファイバ３６のクラッド４２の内径と外径の比率を一定にした状態で該クラッド４２を径方向に小さくした場合には、結像部間隔ｄ１が狭くなると共に第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１が狭くなる。また、第１光ファイバ３６を構成するクラッド４２の内径と外径の比率を任意に選択することにより、第１結像部Ｉ１の径及びリング幅ｗ１を容易に調整することができる。

コリメートレンズ６６の選択では、集光レンズ７４の焦点距離を固定した状態で焦点距離の長いコリメートレンズ６６を選択した場合には、結像部間隔ｄ１が狭くなると共に第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１が狭くなり、集光レンズ７４の焦点距離を固定した状態で焦点距離の短いコリメートレンズ６６を選択した場合には、結像部間隔ｄ１が広くなると共に第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１が広くなる。

このように、第１光ファイバ３６の選択及びコリメートレンズ６６の選択の少なくともいずれか一方を行うことにより、結像部間隔ｄ１を容易に設定することができる。

リング幅ｗ１の設定は、環状端子３００の形状又は熱容量に基づいて行われる。具体的には、環状端子３００のリング幅ｗ０が比較的大きい場合や環状端子３００の熱容量が比較的大きい場合には、第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１を大きく設定する。これにより、環状端子３００の形状や熱容量によらず、環状端子３００を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。

また、リング幅ｗ１の設定は、所定の径寸法を有する第１光ファイバ３６の選択及び所定の焦点距離を有するコリメートレンズ６６の選択のうち少なくともいずれか一方を行うことによりなされる。すなわち、リング幅ｗ１の設定は、上述した結像部間隔ｄ１の設定と同様に行うことができるので、その詳細な説明を省略する。このように、第１光ファイバ３６の選択及びコリメートレンズ６６の選択の少なくともいずれか一方を行うことにより、リング幅ｗ１を容易に設定することができる。

また、例えば、レーザ接合システム１０Ａは、上述した第１光ファイバ３６に代えて第１光ファイバ３６ａを有していてもよい。図６及び図７に示すように、第１光ファイバ３６ａは、コア１００と、コア１００を同軸に被覆する第１クラッド１０２と、第１クラッド１０２を同軸に被覆する第２クラッド（外側クラッド）１０４とを備える。

第１クラッド１０２の屈折率ｎ２は、コア１００の屈折率ｎ０と第２クラッド１０４の屈折率ｎ１の両方よりも大きく設定されている（図７参照）。本実施形態では、コア１００の屈折率ｎ０は、第２クラッド１０４の屈折率ｎ１よりも小さく設定されている（ｎ０＜ｎ１）。ただし、コア１００の屈折率ｎ０は、第２クラッド１０４の屈折率ｎ１よりも大きく設定されていてもよいし（ｎ０＞ｎ１）、同じであってもよい（ｎ０＝ｎ１）。要は、第１クラッド１０２の屈折率ｎ２が、コア１００の屈折率ｎ０と第２クラッド１０４の屈折率ｎ１の両方よりも大きければ、屈折率ｎ０と屈折率ｎ１の大小関係は自由に選択することができる。

また、第１レーザ発振器１４としてＮＡ＜０．２のファイバカップリングされた半導体レーザを用いる場合には、第１光ファイバ３６ａの入射ＮＡが０．２となるように各々の屈折率ｎ０、ｎ１、ｎ２を設定するのが好ましい。

このような第１光ファイバ３６ａを用いた場合、第１クラッド１０２に第１レーザ光ＬＢ１が入射されると、該第１レーザ光ＬＢ１が該第１クラッド１０２を伝搬するため、第１光ファイバ３６ａの出射端面における第１レーザ光ＬＢ１の像が環状端子３００に合わせて円環状に結像されることとなる。

また、コリメートレンズ６６と集光レンズ７４の結像条件を同じとした上で、第１光ファイバ３６ａのコア１００の径と第１クラッド１０２の径の比率を一定にした状態で、各々の径を大きくした場合には、結像部間隔ｄ１及び第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１を広くすることができ、各々の径を小さくした場合には結像部間隔ｄ１及び第１結像部Ｉ１のリング幅ｗ１を狭くすることができる。

さらに、第１光ファイバ３６ａでは、コア１００の径と第１クラッド１０２の径の比率を任意に選択することにより、第１結像部Ｉ１の径及びリング幅ｗ１を容易に調整することができる。

本実施形態において、レンズ変位機構７６は、コリメートレンズ６６及びコリメートレンズ６８のうち少なくともいずれか一方を光軸方向に沿って変位可能に構成することができる。そして、レンズ変位機構７６によってコリメートレンズ６８を光軸方向に沿って変位させる場合には、第２レーザ光ＬＢ２の結像位置を容易に設定することができる。

また、本実施形態において、第１光ファイバ３６と第２光ファイバ５０の位置を入れ替えると共に、第１ミラー７０と第２ミラー７２の位置を入れ替えても構わない。この場合、第１ミラー７０は、第１レーザ光ＬＢ１が反射すると共に第２レーザ光ＬＢ２が透過するように構成される。

さらに、本実施形態では、第１伝送ユニット１６及び第２伝送ユニット２２を削除してもよい。この場合、第１レーザ発振器１４を構成する第１取り出し用光ファイバ３２を上述した第１光ファイバ３６、３６ａとして構成すると共に出射ユニット２４に直接連結し、第２レーザ発振器２０を構成する第２取り出し用光ファイバ４６を第２光ファイバ５０として構成すると共に出射ユニット２４に直接連結すればよい。第１伝送ユニット１６と第２伝送ユニット２２を省略することにより、レーザ接合システム１０Ａの構成をコンパクトにすることができる。

次に、上述したレーザ接合システム１０Ａに関連するレーザ接合システム１０Ｂについて図８〜図１０を参照しながら説明する。なお、レーザ接合システム１０Ｂにおいて、上述したレーザ接合システム１０Ａと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

図８に示すように、レーザ接合システム１０Ｂでは、ＬＤ電源１５０と、ＬＤ電源１５０から供給される駆動電流に基づいてレーザ光ＬＢを発振するレーザ発振器１５２、レーザ発振器１５２から発振されたレーザ光ＬＢを伝送する伝送ユニット１５４、伝送ユニット１５４が連結される出射ユニット１５６と、半田供給部２６と制御部１５８とを備えている。

レーザ発振器１５２は、ＬＤユニット１６０と取り出し用光ファイバ１６２とを一体的に結合して構成され、伝送ユニット１５４は、コリメートレンズ１６８と集光レンズ１７０とを含む入射部１６４と、光ファイバ１６６とを有する。ＬＤユニット１６０、取り出し用光ファイバ１６２、及び入射部１６４は、上述した第１ＬＤユニット３０、第１取り出し用光ファイバ３２、及び第１入射部３４と同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。光ファイバ１６６は、上述した第２光ファイバ５０と同一構成である。

図９に示すように、出射ユニット１５６は、光ファイバ１６６の出射側端部を保持するファイバ保持部１７２と、光ファイバ１６６より所定の広がり角度で出射されたレーザ光ＬＢを平行光に平行化するコリメートレンズ１７４と、コリメートレンズ１７４にて平行化されたレーザ光ＬＢを第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とに分割するレーザ光分割部１７６と、集光レンズ１７８にて集光された第１レーザ光ＬＢ１が入射される光ファイバ１８０と、光ファイバ１８０から出射した第１レーザ光ＬＢ１を平行化するコリメートレンズ１８２と、コリメートレンズ１８２の位置を変位可能なレンズ変位機構１８４と、コリメートレンズ１８２にて平行化された第１レーザ光ＬＢ１の偏光状態を直線偏光に変換する偏光変換部１８６と、偏光変換部１８６にて直線偏光にされた第１レーザ光ＬＢ１を反射する一方でレーザ光分割部１７６から導かれた第２レーザ光ＬＢ２を透過する偏光ビームスプリッタ１８８と、偏光ビームスプリッタ１８８から導かれた第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とをワークＷに照射する照射光学系１９０とを有する。

レーザ光分割部１７６は、例えば、矩形状に形成されたミラーであって、その長手方向の位置によってレーザ光ＬＢの透過率（反射率）が異なるように構成することができる。このように構成した場合、例えば、レーザ光分割部１７６をアクチエータ等によって変位させて該レーザ光分割部１７６に対するレーザ光ＬＢの入射位置を変更することにより、第１レーザ光ＬＢ１の光量と第２レーザ光ＬＢ２の光量との比率を容易に変更可能である。

なお、レーザ光分割部１７６として、ビームスプリッタを用いても構わない。この場合には、透過率の異なるビームスプリッタに交換することで第１レーザ光ＬＢ１の光量と第２レーザ光ＬＢ２の光量との比率を変更することができる。

光ファイバ１８０は、例えば、上述した第１光ファイバ３６、３６ａと同一のものを用いることができる。また、レンズ変位機構１８４は、上述したレンズ変位機構７６と同一構成である。偏光変換部１８６としては、例えば、グラントムソンプリズムや偏光板等を用いることができる。

偏光ビームスプリッタ１８８は、第１レーザ光ＬＢ１の光軸と第２レーザ光ＬＢ２の光軸とが同軸になるように設定されている。

照射光学系１９０は、第１レーザ光ＬＢ１を環状端子３００に向けて反射すると共に第２レーザ光ＬＢ２を棒状端子３０８に向けて反射するミラー１９２と、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とを集光する集光レンズ７４とを有する。制御部１５８は、ＬＤ電源１５０を駆動制御する電源制御部１９４と制御部本体８６とを有する。

以上のように構成されたレーザ接合システム１０Ｂでは、光ファイバ１８０の出射端面における第１レーザ光ＬＢ１の像が環状端子３００に合わせて円環状に結像され、第２レーザ光ＬＢ２が棒状端子３０８の端面に円形のスポット形状で結像される。このようなレーザ接合システム１０Ｂにおいても、上述したレーザ接合システム１０Ａと同様の効果を奏する。

レーザ接合システム１０Ｂは、レーザ光分割部１７６に代えてレーザ光分割部１７６ａを有していてもよい。図１０に示すように、レーザ光分割部１７６ａは、レーザ光ＬＢを第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とに分割するための可動プリズム２００と、可動プリズム２００によって分割された第１レーザ光ＬＢ１を平行光に平行化するための固定プリズム２０２と、固定プリズム２０２にて平行化された第１レーザ光ＬＢ１を集光レンズ１７８に導くためのミラー２０４とを有している。

可動プリズム２００は、例えば、アクチュエータ等によってレーザ光ＬＢに対して進退可能となっている。この場合、可動プリズム２００に対するレーザ光ＬＢの入射量を変更することによって、第１レーザ光ＬＢ１の光量と第２レーザ光ＬＢ２の光量の比率を容易に変更することができる。

本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、上述した実施形態において、カメラユニット７８とカメラユニット制御部９６を削除しても構わない。この場合、出射ユニット２４、１５６を小型化することができる。

本発明に係るレーザ接合システムは、レーザ半田付けシステムとして構成されている例に限らず、ろう付け等に用いることも可能である。このような場合、ワークは、環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部とを有しており、環状のスポット形状の第１レーザ光を第１被接合部に照射し、且つ円形のスポット形状の第２レーザ光を第２被接合部に照射することにより、ろう付けの品質の向上を図ることができる。

１０Ａ、１０Ｂ…レーザ接合システム １４…第１レーザ発振器
２０…第２レーザ発振器 ３６、３６ａ…第１光ファイバ
４２…クラッド
６６…コリメートレンズ（第１コリメートレンズ）
６４…結像光学系（結像手段）
６８…コリメートレンズ（第２コリメートレンズ）
７０…第１ミラー ７２…第２ミラー
７６…レンズ変位機構 １００…コア
１０２…第１クラッド
１０４…第２クラッド（外側クラッド）
３００…環状端子（第１被接合部） ３０８…棒状端子（第２被接合部）
Ｉ１…第１結像部 Ｉ２…第２結像部
ＬＢ…レーザ光 ＬＢ１…第１レーザ光
ＬＢ２…第２レーザ光 Ｗ…ワーク

Claims (15)

1. 環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部とを接合するためのレーザ接合方法であって、
   第１レーザ光を第１光ファイバのクラッドに伝搬させて、該第１光ファイバの出射端面における前記第１レーザ光の像を前記第１被接合部に合わせて環状に結像させることにより第１結像部を形成し、
   前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を第２光ファイバのコアに伝搬させて、該第２光ファイバの出射端面における前記第２レーザ光の像を前記第２被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部を形成する
   ことを特徴とするレーザ接合方法。
2. 請求項１記載のレーザ接合方法において、
   前記第１被接合部と前記第２被接合部の各々の熱容量に基づいて、前記第１レーザ光の光量と前記第２レーザ光の光量との比率を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
3. 請求項２記載のレーザ接合方法において、
   前記第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器の第１駆動電流値と前記第２レーザ光を発振する第２レーザ発振器の第２駆動電流値のうち少なくともいずれか一方を調節することにより、前記第１レーザ光の光量と前記第２レーザ光の光量との比率を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ接合方法において、
   前記第１被接合部と前記第２被接合部の形状に基づいて、前記第１結像部と前記第２結像部の間隔を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
5. 請求項４記載のレーザ接合方法において、
   所定の径寸法を有するクラッドを含む第１光ファイバの選択、及び所定の焦点距離を有したコリメートレンズの選択のうち少なくともいずれか一方を行うことにより、前記第１結像部と前記第２結像部との間隔を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ接合方法において、
   前記第１被接合部の形状又は熱容量に基づいて、前記第１結像部のリング幅を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
7. 請求項６記載のレーザ接合方法において、
   所定の径寸法を有するクラッドを含む第１光ファイバの選択、及び所定の焦点距離を有したコリメートレンズの選択のうち少なくともいずれか一方を行うことにより、前記第１結像部のリング幅を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ接合方法において、
   前記第１被接合部と前記第２被接合部の高さ方向の寸法差に応じて、前記第１レーザ光の結像位置及び前記第２レーザ光の結像位置のうち少なくともいずれか一方を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
9. 請求項８記載のレーザ接合方法において、
   前記第１光ファイバから出射した前記第１レーザ光を平行化するコリメートレンズを光軸方向に沿って移動させることにより、前記第１レーザ光の結像位置を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
10. 環状の第１被接合部と該第１被接合部の内側に位置する第２被接合部とを接合するためのレーザ接合システムであって、
    第１レーザ光を伝搬するクラッドを含む第１光ファイバと、
    前記第１レーザ光の波長とは異なる波長を有する第２レーザ光を伝搬するコアを含む第２光ファイバと、
    前記第１光ファイバの出射端面における前記第１レーザ光の像を前記第１被接合部に合わせて環状に結像させることにより第１結像部を形成し、前記第２光ファイバの出射端面における前記第２レーザ光の像を前記第２被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第２結像部を形成する結像手段と、
    を備えることを特徴とするレーザ接合システム。
11. 請求項１０記載のレーザ接合システムにおいて、
    前記第１光ファイバを構成する前記クラッドは、中空状に形成されていることを特徴とするレーザ接合システム。
12. 請求項１１記載のレーザ接合システムにおいて、
    前記第１光ファイバは、コアと、
    前記コアを被覆する環状の前記クラッドと、
    前記クラッドを被覆する外側クラッドと、を含み、
    前記クラッドは、前記コアの屈折率と前記外側クラッドの屈折率の両方よりも大きい屈折率を有していることを特徴とするレーザ接合システム。
13. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のレーザ接合システムにおいて、
    前記第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器と、
    前記第２レーザ光を発振する第２レーザ発振器と、をさらに備えることを特徴とするレーザ接合システム。
14. 請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のレーザ接合システムにおいて、
    前記結像手段は、前記第１光ファイバから出射された前記第１レーザ光を平行化する第１コリメートレンズと、
    前記第２光ファイバから出射された前記第２レーザ光を平行化する第２コリメートレンズと、を有し、
    前記第１コリメートレンズ及び前記第２コリメートレンズのうち少なくともいずれか一方を光軸方向に沿って変位可能なレンズ変位機構をさらに備えることを特徴とするレーザ接合システム。
15. 請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のレーザ接合システムにおいて、
    前記結像手段は、前記第１レーザ光を反射する第１ミラーと、
    前記第２レーザ光を反射する第２ミラーと、を有し、
    前記第１ミラーが前記第２レーザ光を透過可能に構成されるか、又は前記第２ミラーが前記第１レーザ光を透過可能に構成されていることを特徴とするレーザ接合システム。

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