(57)【要約】【課題】局部加熱によるセラミックスの割れを防止する。【解決手段】この接合方法は、外周が略同一の円筒形状からなり同一軸上に対向する第１、第２の接合部分、第１、第２の接合部分間に配置される接合媒体を有する接合対象を、軸を中心に回転しながら接合媒体にレーザ光を一定時間照射したときの接合対象での最高温度および最大熱応力が、接合媒体の融点以上で、かつ接合対象の破壊応力未満となるレーザ光の出力、レーザ光の直径、レーザ光の照射時間、接合対象の回転数および接合対象の初期温度を導出するステップと、導出されたレーザ光の出力、レーザ光の直径、レーザ光の照射時間、接合対象の回転数および接合対象の初期温度に基づき、接合対象の回転およびレーザ光の駆動を制御するステップと、を含む。【選択図】図１
2014133668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周が略同一の円筒形状からなり、同一軸上に対向する第１、第２の接合部分と、前記第１、第２の接合部分間に配置される接合媒体と、を有する接合対象を、前記軸を中心に回転しながら前記接合媒体にレーザ光を一定時間照射したときの前記接合対象での最高温度および最大熱応力が、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象の破壊応力未満となる前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度を導出するステップと、
前記導出されたレーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度に基づき、前記接合対象の回転および前記レーザ光の駆動を制御するステップと、
を含む接合方法。
【請求項２】
前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数、前記接合対象の初期温度の各パラメータと、前記接合対象の最高温度および最大熱応力とを対応させて記憶する記憶部から、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象の破壊応力未満となる、前記接合対象の最高温度および最大熱応力を導出し、
前記導出された前記接合対象の最高温度および最大熱応力に対応する前記各パラメータに基づき、前記接合対象の回転および前記レーザ光の駆動を制御する
請求項１記載の接合方法。
【請求項３】
前記各パラメータが、少なくとも最大値と最小値からなり、
前記パラメータの組み合わせの数だけ、前記各パラメータと、前記接合対象の最高温度および最大熱応力とを対応させて記憶する前記記憶部から、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象部材の破壊応力未満となる、前記接合対象の最高温度および最大熱応力を導出し、前記導出された接合対象の最高温度および最大熱応力のうち、指定されるものを選択する
請求項２記載の接合方法。
【請求項４】
前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度に基づき、前記接合対象の最高温度および最大熱応力を重回帰式で算出するステップを、
さらに含み、
前記算出された接合対象での最高温度および最大熱応力が、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象の破壊応力未満となる前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度を導出し、
前記導出された接合対象の最高温度および最大熱応力に対応する前記各パラメータに基づき、前記接合対象の回転および前記レーザ光の駆動を制御する
請求項１記載の接合方法。
【請求項５】
前記接合対象部材の最高温度Ｔｍと、前記接合媒体の融点以上となる時の前記レーザ光の出力Ｘ１、前記レーザ光の直径Ｘ２、前記レーザ光の照射時間Ｘ３、前記接合対象の回転数Ｘ４および前記接合対象の初期温度Ｘ５の各パラメータの関係が、後の重回帰式で表わされる、
Ｔｍ＝Ａ０＋Ａ１・Ｘ１＋Ａ２・Ｘ２＋Ａ３Ｘ・３＋Ａ４・Ｘ４＋Ａ５・Ｘ５＋Ａ６・Ｘ１・Ｘ２＋Ａ７・Ｘ１・Ｘ３＋Ａ８・Ｘ１・Ｘ４＋Ａ９・Ｘ１・Ｘ５＋Ａ１０・Ｘ２・Ｘ３＋Ａ１１・Ｘ２・Ｘ４＋Ａ１２・Ｘ２・Ｘ５＋Ａ１３・Ｘ３・Ｘ４＋Ａ１４・Ｘ３・Ｘ５＋Ａ１５・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ１６・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３＋Ａ１７・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４＋Ａ１８・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ５＋Ａ１９・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４＋Ａ２０・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ５＋Ａ２１・Ｘ１・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２２・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４＋Ａ２３・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ５＋Ａ２４・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２５・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２６・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４＋Ａ２７・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２８・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２９・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ３０・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ３１・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５、Ａ０〜Ａ３１は定数である
請求項４記載の接合方法。
【請求項６】
前記接合対象の最大熱応力σｍと、前記接合対象の破壊応力未満となる時の前記レーザ光の出力Ｘ１、前記レーザ光の直径Ｘ２、前記レーザ光の照射時間Ｘ３、前記接合対象の回転数Ｘ４および前記接合対象の初期温度Ｘ５の各パラメータの関係が、後の重回帰式で表わされる、
σｍ＝Ｂ０＋Ｂ１・Ｘ１＋Ｂ２・Ｘ２＋Ｂ３・Ｘ３＋Ｂ４・Ｘ４＋Ｂ５・Ｘ５＋Ｂ６・Ｘ１・Ｘ２＋Ｂ７・Ｘ１・Ｘ３＋Ｂ８・Ｘ１・Ｘ４＋Ｂ９・Ｘ１・Ｘ５＋Ｂ１０・Ｘ２・Ｘ３＋Ｂ１１・Ｘ２・Ｘ４＋Ｂ１２・Ｘ２・Ｘ５＋Ｂ１３・Ｘ３・Ｘ４＋Ｂ１４・Ｘ３・Ｘ５＋Ｂ１５・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ１６・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３＋Ｂ１７・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４＋Ｂ１８・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ５＋Ｂ１９・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４＋Ｂ２０・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ５＋Ｂ２１・Ｘ１・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２２・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４＋Ｂ２３・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ５＋Ｂ２４・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２５・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２６・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４＋Ｂ２７・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２８・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２９・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ３０・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ３１・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５、Ｂ０〜Ｂ３１は定数である
請求項４記載の接合方法。
【請求項７】
外周が略同一の円筒形状からなり、同一軸上に対向する第１、第２の接合部分と、前記第１、第２の接合部分間に配置される接合媒体と、を有する接合対象を、前記軸を中心に回転させる回転部と、
レーザ光を前記回転する接合媒体に照射するレーザと、
前記接合対象を前記軸を中心に回転しながら前記接合媒体にレーザ光を一定時間照射したときの前記接合対象での最高温度および最大熱応力が、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象部材の破壊応力未満となる前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度を導出する導出部と、
前記接合対象部材の最高温度および最大熱応力を導出したときの前記各パラメータに応じて、前記回転部による接合対象の回転および前記レーザによるレーザ光の駆動を制御する制御部と、
を具備する接合装置。
【請求項８】
前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数、前記接合対象の初期温度の各パラメータと、前記接合対象の最高温度および最大熱応力とを対応させて記憶する記憶部を、
さらに具備し、前記導出部が、前記記憶部に記憶されている前記接合対象の最高温度および最大熱応力から、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象の破壊応力未満となる、前記接合対象の最高温度および最大熱応力を導出し、
前記制御部が、前記導出された接合対象の最高温度および最大熱応力に対応する前記各パラメータに基づき、前記回転部による接合対象の回転および前記レーザによるレーザ光の駆動を制御する
請求項７記載の接合装置。
【請求項９】
前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度に基づき、前記接合対象の最高温度および最大熱応力を重回帰式で算出する算出部を、
さらに具備し、
前記導出部が、前記算出された接合対象での最高温度および最大熱応力が、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象の破壊応力未満となる前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度を導出し、
前記制御部が、前記導出された接合対象の最高温度および最大熱応力に対応する前記各パラメータに基づき、前記回転部による接合対象の回転および前記レーザによるレーザ光の駆動を制御する
請求項７記載の接合装置。
【請求項１０】
表示部を、
さらに具備し、前記各パラメータが、少なくとも最大値と最小値からなり、
前記導出部が、前記パラメータの組み合わせの数だけ、前記各パラメータと、前記接合対象の最高温度および最大熱応力とを対応させて記憶する前記記憶部から、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象の破壊応力未満となる、前記接合対象の最高温度および最大熱応力を導出し、
前記表示部が、少なくとも前記導出された接合対象の最高温度および最大熱応力を表示し、
前記制御部が、前記表示された接合対象の最高温度および最大熱応力のうち、指定されるものを選択し、前記選択した接合対象の最高温度および最大熱応力に対応する前記各パラメータに基づき、前記回転部による接合対象の回転および前記レーザによるレーザ光の駆動を制御する
請求項８記載の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、例えばセラミックス基材同士の接合方法および接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セラミックス部材は、大型化し、かつ形状が複雑化しており、このセラミックス部材では接合技術が必要である。このようなセラミックス基材同士の接合では、炉（例えば、焼成炉、接合炉）にこのセラミックス基材を入れ、かつセラミックス基材間にロウ材を介在させて接合を行うロウ付けの接合技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３２５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した先行技術には、接合するセラミックス基材のサイズ（例えば口径や長さ等）が炉の大きさに制限されるという問題がある。また、このセラミックス部材を炉に入れずに、ロウ付け部分を局部加熱して接合する接合技術も考えられる。ところが、この局部加熱による急激な温度分布の変化によりセラミックス基材の接合部に応力集中が発生し、セラミックス基材自体が割れる恐れがあった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、局部加熱によるセラミックスの割れを防止することのできる接合方法および接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために本発明の接合方法は、外周が略同一の円筒形状からなり、同一軸上に対向する第１、第２の接合部分と、前記第１、第２の接合部分間に配置される接合媒体と、を有する接合対象を、前記軸を中心に回転しながら前記接合媒体にレーザ光を一定時間照射したときの前記接合対象での最高温度および最大熱応力が、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象の破壊応力未満となる前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度を導出するステップと、前記導出されたレーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度に基づき、前記接合対象の回転および前記レーザ光の駆動を制御するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記の課題を解決するために本発明の接合装置は、外周が略同一の円筒形状からなり、同一軸上に対向する第１、第２の接合部分と、前記第１、第２の接合部分間に配置される接合媒体と、を有する接合対象を、前記軸を中心に回転させる回転部と、レーザ光を前記回転する接合媒体に照射するレーザと、前記接合対象を前記軸を中心に回転しながら前記接合媒体にレーザ光を一定時間照射したときの前記接合対象での最高温度および最大熱応力が、前記接合媒体の融点以上で、かつ前記接合対象部材の破壊応力未満となる前記レーザ光の出力、前記レーザ光の直径、前記レーザ光の照射時間、前記接合対象の回転数および前記接合対象の初期温度を導出する導出部と、前記接合対象部材の最高温度および最大熱応力を導出したときの前記各パラメータに応じて、前記回転部による接合対象の回転および前記レーザによるレーザ光の駆動を制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、局部加熱によるセラミックスの割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の接合装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示したパーソナルコンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図３】施工条件データベースの構成を示す図である。
【図４】施工条件データベースの構成を示す図である。
【図５】重回帰式の計算に用いる定数の値を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２のパーソナルコンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図７】最高温度Ｔｍでの予測値と検証値を示す図である。
【図８】最大熱応力σｍでの予測値と検証値を示す図である。
【図９】最高温度Ｔｍでの各パラメータの効果の大きさを示す図である。
【図１０】最大熱応力σｍでの各パラメータの効果の大きさを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る接合装置１０の構成を示す概略図である。
【００１１】
図１に示すように、この実施形態では、接合対象の第１、第２の部材であるセラミックス基材１，２を溶接する場合を説明する。これらセラミックス基材１，２は、外周が略同一の円柱形状からなり、同一軸Ｓ上に対向する第１、第２の接合部分（接合端面）１ａ，２ａをそれぞれ有している。なお、接合端面１ａ，２ａの外周の略同一とは、例えばこれら外周の口径が１０％程度の長さの幅を持っていることを示している。
【００１２】
このセラミックス基材１は、接合端面１ａの背側に端部１ｂを有している。この端部１ｂは、保持装置４の保持部５に挟持された状態で保持されている。
このセラミックス基材２は、接合端面２ａの背側に端部２ｂを有している。この端部２ｂは、軸Ｓの位置で保持装置４の保持部６に点接触で保持されている。
【００１３】
また、セラミックス基材１，２の間には、セラミックス基材１，２の接合端面１ａ，２ａの外周と略同一のロウ付け用接合媒体であるロウ材３が同一軸Ｓ上に介在している。このロウ材３は、例えば円板形状で、セラミックス基材１，２と同一のセラミック基材の材料からなる。なお、接合端面１ａ，２ａの外周と略同一のロウ材３とは、例えばロウ材３の外周の口径が、セラミックス基材１，２の外周の口径と１０％程度の長さの幅を持っていることを示している。
【００１４】
このような状態で、保持部５は、回転モータ１１に接続されて中心軸Ｓを中心に回転する。保持部６は、保持部５に追従して中心軸Ｓを中心に回転する。この回転モータ１１の駆動に伴って、セラミックス基材１，２およびロウ材３は中心軸Ｓを中心として回転することができる。
【００１５】
接合装置１０は、回転モータ１１、モータ駆動部１２、レーザ照射部１３、レーザ駆動部１４およびパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）１５を備える。
回転モータ１１およびモータ駆動部１２は、回転部の機能を有している。
回転モータ１１は、モータ駆動部１２の駆動制御に基づき、上述した保持部５を回転させる。これにより、セラミックス基材１，２およびロウ材３は、中心軸Ｓを中心とした回転が可能となる。
【００１６】
レーザ照射部１３およびレーザ駆動部１４は、レーザの機能を有している。
レーザ照射部１３は、レーザ駆動部１４の駆動制御に基づき、レーザ光１６をロウ材３に照射することで、局部加熱による溶接を可能にする。このレーザ照射部１３は、照射するレーザ光１６によってセラミックス基材１，２を所定半径の円からなる加熱範囲で周方向に局部加熱する。
また、レーザ照射部１３は、セラミックス基材１，２を予め設定された初期温度にするときにも用いられる。
なお、このレーザ照射部１３からのレーザ光は、この加熱範囲の中心と外周で、異なるエネルギー分布、例えばガウス分布を備えていても、一定のエネルギー分布を備えていてもよい。
【００１７】
図２は、図１に示したＰＣ１５の概略構成を示すブロック図である。図３、図４は、施工条件ＤＢ１５ｂの構成を示す図で、図３は施工条件のパラメータの範囲と水準を示し、図４はレーザ接合試験で得られた結果を示す直交表である。
【００１８】
図２に示すように、ＰＣ１５は、データ入力１５ａ、施工条件データベース（以下、「施工条件ＤＢ」という）１５ｂ、施工条件導出部１５ｃ、表示部１５ｄおよび制御部１５ｅを備えている。
【００１９】
データ入力１５ａは、例えばデータや指示を入力するキーボードを有している。データ入力１５ａは、目標となる接合対象のセラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍと、セラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍとを入力している。なお、データ入力１５ａは、キーボードに限らず、例えば制御部１５ｅ内のメモリなどに予めセラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍと、セラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍとを設定して記憶しておいてもよい。そして、施工条件の導出時に、このメモリからセラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍと、セラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍとを読み出すことも可能である。
また、このデータ入力１５ａは、後述する表示部１５ｄに表示されたデータの選択指示などを入力している。
【００２０】
図３に示すように、施工条件ＤＢ１５ｂは、レーザ照射部１３のレーザ出力［Ｗ］、レーザ光の直径（以下、「熱源径」という）［ｍｍ］、レーザ光の照射時間［ｓｅｃ］、セラミックス基材１，２の回転数［ｒｐｍ］、セラミックス基材１，２の初期温度［℃］を施工条件の各パラメータとして記憶している。
【００２１】
また、この施工条件ＤＢ１５ｂは、これらパラメータの施工の際の水準数を２とし、この実施形態ではこれらパラメータの最大値と最小値の２値を水準として記憶している。すなわち、この実施形態では、レーザ照射部１３のレーザ出力は、最大値を２０００［Ｗ］とし、最小値を５００［Ｗ］とする。熱源径は、最大値を３０［ｍｍ］とし、最小値を１０［ｍｍ］とする。レーザ光の照射時間は、最大値を２０［ｓｅｃ］とし、最小値を１０［ｓｅｃ］とする。セラミックス基材１，２の回転数は、最大値を２０［ｒｐｍ］とし、最小値を１０［ｒｐｍ］とする。さらに、セラミックス基材１，２の初期温度は、最大値を６００［℃］とし、最小値を２０［℃］とする。
【００２２】
また、図４に示すように、施工条件ＤＢ１５ｂは、図４に示すように、上述した施工条件の各パラメータの組み合わせのレーザ接合試験で得られた結果を、直交表のデータとして記憶している。この実施形態では、パラメータ数が５つで、各パラメータの水準が２つである。したがって、施工条件ＤＢ１５ｂには、２の５乗通り、すなわちセラミックス基材１，２での最高温度および最大熱応力のデータに対応した３２通りの組み合わせの施工条件データ（図４に示した解析ケース１〜３２）が記憶されている。
【００２３】
なお、この実施形態では、図４の直交表をレーザ接合試験で得られた結果を表したものだが、例えば有限要素法での数値解析（ＦＥＭ解析）で得られた結果を表したものでもよい。
【００２４】
図２に示すように、施工条件導出部１５ｃは、接合対象であるセラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力が、接合媒体であるロウ材３の融点以上で、かつセラミックス基材１，２の破壊応力未満となる、レーザ光の出力、直径および照射時間、セラミックス基材１，２の回転数および初期温度を導出している。
【００２５】
ここで、ロウ材３の融点、セラミックス基材１，２の破壊応力とは、セラミックス基材１，２を、軸Ｓを中心に回転しながら、ロウ材３にレーザ照射部１３からレーザ光１６を一定時間照射したときのロウ材３の融点、セラミックス基材１，２の破壊応力をいうものである。
【００２６】
施工条件導出部１５ｃは、データ入力１５ａから入力された目標の最高温度Ｔｍおよび最大熱応力σｍを満足するとともに、このロウ材３の融点以上で、かつセラミックス基材１，２の破壊応力未満となる条件に合致する、セラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力に対応するレーザ光の出力、直径および照射時間、セラミックス基材１，２の回転数および初期温度の施工条件データを施工条件ＤＢ１５ｂから導出している。
【００２７】
なお、上記条件に合致する、セラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力の組み合わせは、複数存在する場合があるので、施工条件導出部１５ｃは、この合致するセラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力に対応するレーザ光の出力、直径および照射時間、セラミックス基材１，２の回転数および初期温度の施工条件データを施工条件ＤＢ１５ｂの全てを施工条件ＤＢ１５ｂから読み出している。
【００２８】
図２に示すように、表示部１５ｄは、例えば液晶表示装置からなる。この表示部１５ｄは、施工条件導出部１５ｃによって導出された全てのセラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力と、これに対応するレーザ光の出力、直径および照射時間、セラミックス基材１，２の回転数および初期温度の施工条件データを、ユーザの選択が可能なように表示している。
【００２９】
制御部１５ｅは、表示部１５ｄに複数表示されたセラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力とこれに対応する各パラメータのうち、データ入力１５ａによって指定されたものを選択する。
なお、この指定は、ユーザが任意に指定して決定されるが、装置の仕様などで制約が生じる場合には、その制約を考慮することも可能である。
【００３０】
この制御部１５ｅは、この選択したセラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力に対応する各パラメータに基づき、回転モータ１１およびレーザ照射部１３を駆動制御するように、モータ駆動部１２およびレーザ駆動部１４に指示を与える。
【００３１】
この実施形態では、この選択したセラミックス基材１，２の回転数のデータと、このデータでの駆動指示をモータ駆動部１２に与える。また、この実施形態では、この選択したレーザ光の出力、直径および照射時間、セラミックス基材１，２の初期温度のデータと、このデータでの駆動指示をレーザ駆動部１４に与える。
【００３２】
モータ駆動部１２は、制御部１５ｅからこの駆動指示を受け取ると、セラミックス基材１，２の回転が、与えられた回転数になるように、回転モータ１１を駆動制御する。
【００３３】
レーザ駆動部１４は、制御部１５ｅからこの駆動指示を受け取ると、まず初期状態でセラミックス基材１，２の温度が、与えられた初期温度になるように、レーザ照射部１３を駆動制御する。次に、モータ駆動部１２は、与えられたレーザ光の出力、直径および照射時間でレーザ照射部１３を駆動制御する。
【００３４】
このように、この実施形態では、施工条件ＤＢ１５ｂに記憶された施工条件データからロウ材３の融点以上で、かつセラミックス基材１，２の破壊応力未満となる条件に合致する、セラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力に対応する施工条件データを導出し、この導出した施工条件データに基づき、セラミックス基材１，２の回転およびレーザ光１６の駆動を制御する。この結果、この実施形態では、局部加熱による接合時にセラミックス基材１，２の破壊応力に達することなく、セラミックス基材１，２を接合できるので、局部加熱によるセラミックスの割れを防止することができる。
【００３５】
また、この実施形態では、複数導出された施工条件データの中から、任意の施工条件データを選択できるので、ユーザのニーズに適合した局部加熱によるセラミックス基材１，２の接合を行うことができ、接合装置の汎用性を向上できる。
【００３６】
（実施形態２）
実施形態１では、セラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力と、施工条件データとを対応させてデータベース化し、ロウ材３の融点以上で、かつセラミックス基材１，２の破壊応力未満となる条件に合致する組み合わせの施工条件データを導出させている。
【００３７】
この実施形態は、これに限らず、セラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力と施工条件データとの関係式を作成し、この関係式の計算結果からロウ材３の融点以上で、かつセラミックス基材１，２の破壊応力未満となる条件に合致する組み合わせの施工条件データを導出することも可能である。
【００３８】
ここで、直交表（図３、図４参照）を基に関係式を得る過程について、１つのパラメータのケースを例に説明する。
例えば、図４の直交表について、セラミックス基材１，２の最高温度をｙ、レーザの出力をｘとした場合、関係式は次式で表わされる。
ｙ＝ａ＋ｂｘ                              …（１）
ａ，ｂ：定数
この（１）式は、回帰式（近似式）と呼ばれ、特に（１）式は直線回帰式（又は直線近似式、最小２乗近似式）という。
【００３９】
次に、実測値（試験値又は解析値）と、予測値（関係式で計算した結果）との誤差の２乗和が最小になるような定数ａ，ｂを以下の（２）式、（３）式で求める。
【００４０】
【数１】
2014133668.tif 000003
【００４１】
ここで、図４の直交表のセラミックス基材１，２の最高温度をｙ、レーザの出力をｘとして計算した場合の各値は、
Σｘｉ＝４００００、Σｙｉ＝２６０００、Σｘｉ２＝６．８×１０７、Σｙｉ２＝５．６×１０７、Σｘｉ・ｙｉ＝４．３×１０７、ｎ＝３２、ｂ＝０．５７、ａ＝９１
となる。
【００４２】
すなわち、（１）式は、
ｙ＝０．５７・ｘ＋９１
となる。
【００４３】
このように、パラメータが１つの場合は、手計算でも定数ａ，ｂを得ることは可能であるが、一般には統計処理ソフトウェアや表計算ソフトウェアでパラメータ分析（分散分析、回帰分析）を行う過程で求めることが多い。
パラメータ分析では、（２）式、（３）式に示される平均値や平方和を求めている。
【００４４】
一方、この実施形態では、セラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍおよび最大熱応力σｍに対する施工条件のパラメータが、レーザ光の出力Ｘ１、熱源径Ｘ２、レーザの照射時間Ｘ３、セラミックス基材１，２の回転数Ｘ４、セラミックス基材１，２の初期温度Ｘ５と５つであるため、回帰式を基礎に相互作用を考慮した以下の式で表す。また、各パラメータの水準数は、実施形態１と同様、２である。
【００４５】
すなわち、
Ｔｍ＝Ａ０＋Ａ１・Ｘ１＋Ａ２・Ｘ２＋Ａ３・Ｘ３＋Ａ４・Ｘ４＋Ａ５・Ｘ５＋Ａ６・Ｘ１・Ｘ２＋Ａ７・Ｘ１・Ｘ３＋Ａ８・Ｘ１・Ｘ４＋Ａ９・Ｘ１・Ｘ５＋Ａ１０・Ｘ２・Ｘ３＋Ａ１１・Ｘ２・Ｘ４＋Ａ１２・Ｘ２・Ｘ５＋Ａ１３・Ｘ３・Ｘ４＋Ａ１４・Ｘ３・Ｘ５＋Ａ１５・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ１６・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３＋Ａ１７・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４＋Ａ１８・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ５＋Ａ１９・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４＋Ａ２０・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ５＋Ａ２１・Ｘ１・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２２・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４＋Ａ２３・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ５＋Ａ２４・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２５・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２６・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４＋Ａ２７・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２８・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ２９・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ３０・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ａ３１・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５
…（４）
Ａ０〜Ａ３１：定数
となる。
【００４６】
また、
σｍ＝Ｂ０＋Ｂ１・Ｘ１＋Ｂ２・Ｘ２＋Ｂ３・Ｘ３＋Ｂ４・Ｘ４＋Ｂ５・Ｘ５＋Ｂ６・Ｘ１・Ｘ２＋Ｂ７・Ｘ１・Ｘ３＋Ｂ８・Ｘ１・Ｘ４＋Ｂ９・Ｘ１・Ｘ５＋Ｂ１０・Ｘ２・Ｘ３＋Ｂ１１・Ｘ２・Ｘ４＋Ｂ１２・Ｘ２・Ｘ５＋Ｂ１３・Ｘ３・Ｘ４＋Ｂ１４・Ｘ３・Ｘ５＋Ｂ１５・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ１６・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３＋Ｂ１７・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４＋Ｂ１８・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ５＋Ｂ１９・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４＋Ｂ２０・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ５＋Ｂ２１・Ｘ１・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２２・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４＋Ｂ２３・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ５＋Ｂ２４・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２５・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２６・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４＋Ｂ２７・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２８・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ２９・Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ３０・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５＋Ｂ３１・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ５
…（５）
Ｂ０〜Ｂ３１：定数
となる。
【００４７】
一般的には、パラメータが１つの回帰式を単回帰式と呼び、パラメータが２以上の回帰式を重回帰式と呼ぶ。この実施形態では、パラメータが５つなので、上記の（４）式と（５）式は、重回帰式である。各定数Ａ０〜Ａ３１、Ｂ０〜Ｂ３１は、パラメータが１つの場合を基本にして求めればよいが、手計算では複雑なため、一般には統計処理ソフトウェアや表計算ソフトウェアでパラメータ分析（分散分析、回帰分析）を行う過程で求めることが多い。
パラメータ分析では、（２）式、（３）式に示される平均値や平方和を求めている。
【００４８】
図５は、重回帰式（（４）式、（５）式）の計算に用いる定数Ａ０〜Ａ３１、Ｂ０〜Ｂ３１の値を示す図である。
図５に示す定数Ａ０〜Ａ３１、Ｂ０〜Ｂ３１は、例えば多元配置もしくは応答曲面を用いた実験計画法により算出されるものである。これらの定数Ａ０〜Ａ３１、Ｂ０〜Ｂ３１は、後述する図６の算出部１５ｆ内の図示しないメモリに記憶されている。図５において、各定数の値のＥ以降は、１０のｎ乗（ｎは±の自然数）を示している。例えば定数Ａ０は、２．９１Ｅ＋０２であるが、これは２．９１×１０の２乗＝２９１を示している。また、定数Ａ１は、２．７９Ｅ−０１であるが、これは２．７９×１０の−１乗＝０．２７９を示している。
【００４９】
図６は、本発明の実施形態２のＰＣ１５の概略構成を示すブロック図である。
図６に示すように、ＰＣ１５は、データ入力１５ａ、算出部１５ｆ、施工条件データベース（以下、「施工条件ＤＢ」という）１５ｂ、施工条件導出部１５ｃ、表示部１５ｄおよび制御部１５ｅを備えている。
【００５０】
データ入力１５ａは、目標となる接合対象のセラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍと、セラミックス基材１，２の最大熱応力σｍとを入力している。さらに、データ入力１５ａは、レーザ光の出力Ｘ１、熱源径Ｘ２、レーザの照射時間Ｘ３、セラミックス基材１，２の回転数Ｘ４およびセラミックス基材１，２の初期温度Ｘ５の範囲を入力している。
【００５１】
この実施形態では、実施形態１と同様に、各パラメータ、例えばレーザ光の出力Ｘ１が５００［Ｗ］〜２０００［Ｗ］、熱源径Ｘ２が１０［ｍｍ］〜３０［ｍｍ］、レーザの照射時間Ｘ３が１０［ｓｅｃ］〜２０［ｓｅｃ］、セラミックス基材１，２の回転数Ｘ４が１０［ｒｐｍ］〜２０［ｒｐｍ］、セラミックス基材１，２の初期温度Ｘ５が２０［℃］〜６００［℃］の範囲を有している。データ入力１５ａは、これらパラメータの範囲を入力している。
【００５２】
算出部１５ｆは、（４）式、（５）式と図５に示した定数Ａ０〜Ａ３１、Ｂ０〜Ｂ３１を用いて、各パラメータの範囲で、セラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍおよび最大熱応力σｍを計算する。次に、この算出部１５ｆは、計算結果の値を施工条件ＤＢ１５ｂに出力して、図４に示す３２通りのデータベースとして記憶させる。
【００５３】
施工条件導出部１５ｃは、実施形態１と同様、データ入力１５ａから入力された目標の最高温度Ｔｍおよび最大熱応力σｍを満足するとともに、このロウ材３の融点以上で、かつセラミックス基材１，２の破壊応力未満となる条件に合致する、セラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力に対応するレーザ光の出力、直径および照射時間、セラミックス基材１，２の回転数および初期温度の施工条件データを施工条件ＤＢ１５ｂから導出する。
【００５４】
表示部１５ｄは、実施形態１と同様、施工条件導出部１５ｃによって導出された全てのセラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力と、これに対応するレーザ光の出力、直径および照射時間、セラミックス基材１，２の回転数および初期温度の施工条件データを、ユーザの選択が可能なように表示している。
【００５５】
制御部１５ｅは、実施形態１と同様、表示部１５ｄに複数表示されたセラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力とこれに対応する各パラメータのうち、データ入力１５ａによって指定されたものを選択する。
【００５６】
図７は、最高温度Ｔｍでの予測値と検証値を示す図である。図８は、最大熱応力σｍでの予測値と検証値を示す図である。
【００５７】
図７に示す予測値は、（４）式での計算結果を示す最高温度Ｔｍであり、図８に示す予測値は、（５）式での計算結果を示す最大熱応力σｍである。また、図７に示す検証値は、例えば各パラメータの範囲内の任意の値での検証結果を示す最高温度Ｔｍであり、図８に示す検証値は、例えば各パラメータの範囲内の任意の値での検証結果を示す最大熱応力σｍである。
【００５８】
図７、図８に示すように、（４）式、（５）式での計算結果である予測値は、検証結果である検証値とほぼ一致しており、この実施形態による（４）式、（５）式での計算結果である予測値の精度が高いことを表している。
【００５９】
このように、この実施形態では、セラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍおよび最大熱応力σｍを、（４）式、（５）式での計算し、計算結果（施工条件データ）をデータベース化して、この施工条件データからロウ材３の融点以上で、かつセラミックス基材１，２の破壊応力未満となる条件に合致する、セラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力に対応する施工条件データを導出し、この導出した施工条件データに基づき、セラミックス基材１，２の回転およびレーザ光１６の駆動を制御する。この結果、この実施形態では、実施形態１と同様、局部加熱による接合時にセラミックス基材１，２の破壊応力に達することなく、セラミックス基材１，２を接合できるので、局部加熱によるセラミックスの割れを防止することができる。
【００６０】
また、この実施形態では、複数導出された施工条件データの中から、任意の施工条件データを選択できるので、ユーザのニーズに適合した局部加熱によるセラミックス基材１，２の接合を行うことができ、接合装置の汎用性を向上できる。
【００６１】
なお、この実施形態では、（４）式、（５）式での計算結果を施工条件ＤＢ１５ｂにデータベース化したが、これに限らず、計算結果から直接、ロウ材３の融点以上で、かつセラミックス基材１，２の破壊応力未満となる条件に合致する、セラミックス基材１，２の最高温度および最大熱応力に対応する施工条件データを導出することも可能である。
【００６２】
（応用例）
図９はセラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍでの各パラメータの効果（影響を与える度合い）の大きさを示す図である。図１０は、最大熱応力σｍでの各パラメータの効果（影響を与える度合い）の大きさを示す図である。図９、図１０において、実施形態２と同様に、Ｘ１はレーザ照射部１３のレーザ出力のパラメータを、Ｘ２は熱源径のパラメータを、Ｘ３はレーザ光の照射時間のパラメータを、Ｘ４はセラミックス基材１，２の回転数のパラメータを、Ｘ５はセラミックス基材１，２の初期温度のパラメータをそれぞれ示す。また、各パラメータの水準数は、実施形態２と同様、２である。
【００６３】
図９では、これらパラメータのうち、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ４，Ｘ５の単独の場合、Ｘ１Ｘ２，Ｘ２Ｘ５，Ｘ１Ｘ５，Ｘ１Ｘ４，Ｘ２Ｘ４，Ｘ４Ｘ５の２つのパラメータが組み合わさった場合、Ｘ１Ｘ２Ｘ５，Ｘ１Ｘ２Ｘ４，Ｘ２Ｘ４Ｘ５，Ｘ１Ｘ４Ｘ５の３つのパラメータが組み合わさった場合、Ｘ１Ｘ２Ｘ４Ｘ５の４つのパラメータが組み合わさった場合にパラメータの効果が大きいことがわかる。
【００６４】
そこで、閾値を７７として、この閾値より効果の大きいパラメータによる重回帰式で、セラミックス基材１，２の最高温度Ｔｍを表すものとする。
【００６５】
また、図１０では、これらパラメータのうち、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ５の単独の場合、Ｘ１Ｘ２，Ｘ２Ｘ５，Ｘ１Ｘ５の２つのパラメータが組み合わさった場合、Ｘ１Ｘ２Ｘ５の３つのパラメータが組み合わさった場合にパラメータの効果が大きいことがわかる。
【００６６】
そこで、閾値を１２８．２として、この閾値より効果の大きいパラメータによる重回帰式で、セラミックス基材１，２の最大熱応力σｍを表すものとする。
【００６７】
すなわち、
Ｔｍ＝Ｃ０＋Ｃ１・Ｘ１＋Ｃ２・Ｘ２＋Ｃ３・Ｘ４＋Ｃ４・Ｘ５＋Ｃ５・Ｘ１・Ｘ２＋Ｃ６・Ｘ１・Ｘ４＋Ｃ７・Ｘ１・Ｘ５＋Ｃ８・Ｘ２・Ｘ４＋Ｃ９・Ｘ２・Ｘ５＋Ｃ１０・Ｘ４・Ｘ５＋Ｃ１１・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４＋Ｃ１２・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ５＋Ｃ１３・Ｘ１・Ｘ４・Ｘ５＋Ｃ１４・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５＋Ｃ１５・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ４・Ｘ５
…（６）
Ｃ０〜Ｃ１５：定数
となる。
【００６８】
また、
σｍ＝Ｄ０＋Ｄ１・Ｘ１＋Ｄ２・Ｘ２＋Ｄ３・Ｘ５＋Ｄ４・Ｘ１・Ｘ２＋Ｄ５・Ｘ１・Ｘ５＋Ｄ６・Ｘ２・Ｘ５＋Ｄ７・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ５
…（７）
Ｄ０〜Ｄ７：定数
となる。
【００６９】
各定数Ｃ０〜Ｃ１５、Ｄ０〜Ｄ７は、実施形態２と同様に、手計算でもとめてもよいし、統計処理ソフトウェアや表計算ソフトウェアでパラメータ分析（分散分析、回帰分析）を行う過程で求めてもよい。
【００７０】
このように、この応用例では、実施形態２と同様の効果を得ることができるとともに、パラメータの効果の大きい項のみで、最高温度Ｔｍおよび最大熱応力σｍを算出する（６）式、（７）式を構成するので、簡易的に最高温度Ｔｍおよび最大熱応力σｍを予測することができる。
【００７１】
また、この応用例では、最高温度Ｔｍおよび最大熱応力σｍを算出する式の項数が少なくなるので、計算を迅速に行うことができ、計算時間の短縮を図ることができる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１，２…セラミックス基材、１ａ，２ａ…接合端面、１ｂ，２ｂ…端部、３…ロウ材、４…保持装置、５，６…保持部、１０…接合装置、１１…回転モータ、１２…モータ駆動部、１３…レーザ照射部、１４…レーザ駆動部、１５ａ…入力、１５ｂ…施工条件ＤＢ、１５ｃ…施工条件導出部、１５ｄ…表示部、１５ｅ…制御部、１５ｆ…算出部、１６…レーザ光、Ｔｍ…セラミックス基材の最高温度、Ｘ１…レーザ光の出力、Ｘ２…熱源径、Ｘ３…レーザ光の照射時間、Ｘ４…セラミックス基材の回転数、Ｘ５…セラミックス基材の初期温度、σｍ…最大熱応力。
【図１】
2014133668.tif 000004
【図２】
2014133668.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014133668.tif 000010
【図８】
2014133668.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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