(57)【要約】【課題】良好な仕上がりで、簡便にかつ安価にガラス製部材などの被接合部材の接合を行なうことができる被接合部材の接合方法およびそれに用いる接合装置を提供する。【解決手段】２つの被接合部材１１ａ，１１ｂの接合界面（レーザ光吸収層１２）にレーザ光を照射する接合装置１に、レーザ光の焦点の位置をレーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて、連続発振レーザ光を照射するレーザ照射部２３と、照射に際して、両部材１１ａ，１１ｂの接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加える加圧部５１を有する保持部２５を設ける。これにより、接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加えながら、焦点をレーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて連続発振レーザ光を照射して、両部材１１ａ，１１ｂを良好な仕上がりで、簡便にかつ安価に接合させる。【選択図】      図１
2011088210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程（Ａ）〜（Ｃ）を含む、被接合部材の接合方法。
（Ａ）  ２つの被接合部材のうちの一方の部材の接合側表面に、レーザ光を吸収する材料からなるレーザ光吸収層を形成する工程
（Ｂ）  前記一方の被接合部材のレーザ光吸収層上に、他方の被接合部材を重ね合わせる工程
（Ｃ）  レーザ光吸収層を介して両被接合部材が接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加えながら、連続発振レーザ光の焦点を前記レーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて当該連続発振レーザ光を前記レーザ光吸収層に照射して加熱し、両被接合部材を互いに接合させる工程
【請求項２】
前記被接合部材がガラス製の板状部材である請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
連続発振レーザ光の収束角度を２〜４°に設定し、かつ焦点をレーザ光吸収層から４〜６ｍｍ離隔させて、当該連続発振レーザ光を前記レーザ光吸収層に照射する請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
連続発振レーザ光の焦点径を１５〜２５μｍに設定して、当該連続発振レーザ光を前記レーザ光吸収層に照射する請求項１〜３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項５】
連続発振レーザ光の周波数が少なくとも１０００Ｈｚである請求項１〜４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項６】
連続発振レーザ光の出力が１７〜６０Ｗである請求項１〜５のいずれかに記載の接合方法。
【請求項７】
レーザ光吸収層に対する連続発振レーザ光の照射位置を、１０〜８０ｍｍ／ｓの移動速度で移動させながら、連続発振レーザ光をレーザ光吸収層に照射する請求項６に記載の接合方法。
【請求項８】
レーザ光を透過する材料からなる２つの被接合部材の接合界面にレーザ光を吸収する材料からなるレーザ光吸収層を介在させ、このレーザ光吸収層にレーザ光を照射することにより両被接合部材を接合する接合装置であって、
レーザ光の焦点の位置を前記レーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて、当該連続発振レーザ光を前記レーザ光吸収層に照射するレーザ照射部と、
レーザ光を透過する材料からなり、レーザ光を照射する際に、レーザ光吸収層を介してこれらの被接合部材が接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加える加圧部を有する、被接合部材を保持するための保持部と
を備えていることを特徴とする接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被接合部材の接合方法およびそれに用いる接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなど表示デバイスでは、接合され、かつ封止された２つのガラス製部材間に、画像の表示に用いられる素子（液晶素子や有機エレクトロルミネッセンス素子）などが配置されている。
【０００３】
これらのガラス製部材の接合は、例えば、レーザ光により２つのガラス製部材を溶融させることにより行なわれている（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１には、２つのガラス製部材の接合面それぞれに塗布したレーザ光吸収材にパルス発振レーザ光を集光し、レーザ光吸収材の吸収熱によってガラス製部材同士を溶融させて接合させる方法が記載されている。また、特許文献１に記載の方法では、被接合部材の接合部にクラックが生じることを防ぐために、高温雰囲気中でガラス製部材の接合が行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７０２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、パルス発振レーザ光が用いられ、高温雰囲気中でガラス製部材の接合が行なわれるため、連続光からパルス発振光へ変換させるミラーや、高温雰囲気を保つための設備などを備えた高価な装置を用いる必要がある。また、特許文献１に記載の方法では、パルス発振レーザ光をレーザ光吸収材に集光させるため、当該パルス発振レーザ光の焦点の範囲は、接合面に塗布したレーザ光吸収材からなる層の範囲に限定される。そのため、パルス発振レーザ光を照射する際、焦点の位置あわせに高い精度が必要となり、最適な加工品質を確保することが困難である場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、良好な仕上がりで、簡便にかつ安価にガラス製部材などの被接合部材の接合を行なうことができる被接合部材の接合方法およびそれに用いる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】
【０００７】
本発明の非接合部材の接合方法は、下記工程（Ａ）〜（Ｃ）：
（Ａ）  ２つの被接合部材のうちの一方の部材の接合側表面に、レーザ光を吸収する材料からなるレーザ光吸収層を形成する工程
（Ｂ）  前記一方の被接合部材のレーザ光吸収層上に、他方の被接合部材を重ね合わせる工程
（Ｃ）  レーザ光吸収層を介して両被接合部材が接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加えながら、レーザ光の焦点をレーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて当該連続発振レーザ光を前記レーザ光吸収層に照射して加熱し、両被接合部材を互いに接合させる工程
を含む方法である。
【０００８】
本発明の接合方法は、レーザ光として、連続発振レーザ光が用いられている。
したがって、パルス発振レーザ光を用いる場合のように、レーザ光吸収層に焦点を合わせるのではなく、レーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて連続発振レーザ光を照射することにより、効率よくかつ良好な仕上がりで被接合部材を接合させることができる。
また、これにより、レーザ光吸収層への過度のレーザ光の集中を抑制し、被接合部材における過度の加熱を抑制することができるので、常温雰囲気で被接合部材の接合を行なった場合でも、クラックの発生を抑制でき、良好な仕上がりを確保することができる。
【０００９】
さらに、レーザ光吸収層から焦点を離隔させて連続発振レーザ光を照射するため、レーザ光吸収層内に焦点を合わせる従来の方法に比べて、焦点の位置を広範囲に設定することができ、レーザ光の焦点の位置あわせが容易になる。
【００１０】
また、本発明の接合方法では、連続発振レーザ光の照射に際して、２つの被接合部材がレーザ光吸収層を介して接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加える。これにより、一方の被接合部材に設けたレーザ光吸収層における連続発振レーザ光の吸収熱が他方の被接合部材にも効率よく伝導する。したがって、２つの被接合部材の両方の部材の接合側表面に、レーザ光吸収層を形成させる必要がなく、工程を削減することが可能になる。
【００１１】
本発明の接合方法においては、被接合部材として、ガラス製の板状部材を用いることができる。
また、本発明の接合方法においては、連続発振レーザ光の収束角度を２〜４°に設定し、かつ焦点をレーザ光吸収層から４〜６ｍｍ離隔させて、当該連続発振レーザ光を前記レーザ光吸収層に照射することが好ましい。
さらに、本発明の接合方法においては、連続発振レーザ光の焦点径を１５〜２０μｍに設定して、当該連続発振レーザ光を前記レーザ光吸収層に照射することが好ましい。
また、連続発振レーザ光の周波数が少なくとも１０００Ｈｚであることが好ましい。
連続発振レーザ光の出力が１７〜６０Ｗであることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の接合方法においては、レーザ光吸収層に対する連続発振レーザ光の照射位置を１０〜８０ｍｍ／ｓの移動速度で移動させながら、連続発振レーザ光をレーザ光吸収層に照射することが好ましい。これにより、接合を確実に行なうとともに、被接合部材の接合部を良好な加工品質のものとすることができる。
【００１３】
本発明の接合装置は、レーザ光を透過する材料からなる２つの被接合部材の接合界面にレーザ光を吸収する材料からなるレーザ光吸収層を介在させ、このレーザ光吸収層にレーザ光を照射することにより両被接合部材を接合する接合装置であって、レーザ光の焦点の位置をレーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて、当該連続発振レーザ光をレーザ光吸収層に照射するレーザ照射部と、レーザ光を透過する材料からなり、レーザ光を照射する際に、レーザ光吸収層を介してこれらの被接合部材が接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加える加圧部を有する、被接合部材を保持するための保持部とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
本発明の接合装置によれば、加圧部が、レーザ光吸収層を介して２つの被接合部材が接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加え、レーザ照射部が、レーザ光の焦点の位置をレーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて、連続発振レーザ光を照射する。
そのため、レーザ光吸収層を介して両被接合部材が接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加えながら、レーザ光の焦点をレーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて当該連続発振レーザ光を前記レーザ光吸収層に照射して加熱し、両被接合部材を互いに接合させることができる。
したがって、本発明の接合装置によれば、前記接合方法と同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の被接合部材の接合方法およびそれに用いる接合装置によれば、良好な仕上がりで、簡便にかつ安価にガラス製部材などの被接合部材の接合を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る接合装置の構成を示す正面説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る接合装置のレーザ発振部の構成を示す概略説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る接合装置の構成を示す側面説明図である。
【図４】レーザ光の照射時の本発明の一実施形態に係る接合装置の動作状態を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る接合装置の保持部の構成を示す概略説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る被接合部材の接合方法の手順を示す工程図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る被接合部材の接合方法において、被接合部材を接合する際のレーザ光の照射様式を説明する説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る被接合部材の接合方法において、被接合部材を接合する際のレーザ光の照射位置の移動様式を説明する説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る接合装置のファイバーレーザ発振部の構成を示す概略説明図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実験例１で得られた試料の代表例（実験番号８）の接合部分の角部近辺の領域の表面を光学顕微鏡により観察した結果を示す図面代用写真、図１０（ｂ）は、前記接合部分の辺部の表面を光学顕微鏡で観察した結果を示す図面代用写真、図１０（ｃ）は、前記接合部分を厚さ方向に切断した断面を光学顕微鏡で観察した結果を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［被接合部材の接合装置の構成］
以下、本発明の一実施の形態に係る被接合部材の接合装置について添付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被接合部材の接合装置の構成を示す概略説明図である。なお、以下においては、液晶パネルなどに用いることができるガラス製の板状部材（以下、「ガラス製部材」という）を接合する接合装置を例として挙げて説明する。
【００１８】
本実施形態に係る接合装置１は、連続発振レーザ光を発生させるレーザ発振部２１と、連続発振レーザ光を伝送する光ファイバー２２と、連続発振レーザ光の焦点の位置をガラス製部材１１ａ，１１ｂの接合界面（すなわち、レーザ光吸収層１２）から所定寸法だけ離隔させて、当該連続発振レーザ光をレーザ光吸収層１２に照射するレーザ照射部２３と、このレーザ照射部２３を移動可能に保持するアーム部２４と、ガラス製部材１１ａ，１１ｂを保持する保持部２５とを備えている。
【００１９】
なお、本明細書において、「連続発振レーザ光」には、レーザ光出力が連続的であるレーザ光のみならず、励起源を連続的に点灯させることにより生じる少なくとも１０００Ｈｚであり、パルス幅が０．１ｍｓ未満（例えば、１５ｎｓ）のレーザ光をも含む。
【００２０】
図１に示される接合装置１では、レーザ照射部２３は、保持部２５の上方に位置するように設けられている。
【００２１】
レーザ発振部２１は、図２に示されるように、ＹＡＧレーザロッド１０１と、レーザ光を全反射するリアミラー１０２と、レーザ光を部分的に反射するフロントミラー１０３と、フロントミラー１０３から出力されたレーザ光を集光するレンズ１０４と、励起光を発生させる励起光源１０５と、励起光源１０５の電源１０６とを備えている。
なお、レーザ発振部２１には、通常、ＹＡＧレーザロッド１０１や励起光源１０５を冷却するための冷却装置が設けられるが、図２においては、図の簡略化の観点から、省略している。
【００２２】
ＹＡＧレーザロッド１０１は、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12の母材結晶にネオジウムイオンをドープして得られたレーザ結晶からなる。このＹＡＧレーザロッド１０１は、励起光により励起されることにより放射光を生じる。
ＹＡＧレーザロッド１０１の軸方向一端側には、リアミラー１０２が設置されており、軸方向他端側には、フロントミラー１０３が設置されている。
【００２３】
レーザ発振部２１では、電源１０６より連続電圧が励起光源１０５にかけられることにより、励起光源１０５が励起光を発する。この励起光によって、ＹＡＧレーザロッド１０１が励起され、種々の方向に向けて放射光が放射される。生じた放射光のうち、進行方向がＹＡＧレーザロッド１０１の軸方向と平行である光が、ＹＡＧレーザロッド内において、リアミラー１０２とフロントミラー１０３との間を繰り返し往復し、誘導放出により増幅される。これにより、レーザ発振部２１よりレーザ光が発振される。
レーザ光は、フロントミラー１０３から取り出され、レンズ１０４で集光される。
【００２４】
レンズ１０４は、集光されたレーザ光が、光ファイバー２４の一端に接続された入射部１０７に入射できるように、入射部１０７に対して位置あわせして設置されている。これにより、入射部１０７に入射したレーザ光は、この光ファイバー２２を介して出力部１０８側に伝送される。
【００２５】
レーザ照射部２３は、出力部１０８からのレーザ光を両ガラス製部材１１ａ，１１ｂ間に介在するレーザ光吸収層１２に照射するための加工ヘッド３１と、加工ヘッド３１を保持するホルダー３２と、ホルダー３２を上下方向に移動可能に保持して、レーザ光の焦点の位置を制御する焦点調節部３３とを備えている。レーザ照射部２３によれば、このように構成されているため、連続発振レーザ光の焦点の位置をレーザ光吸収層から所定寸法だけ離隔させて、当該連続発振レーザ光を接合界面に照射することができる。
【００２６】
加工ヘッド３１には、前記出力部１０８が接続されている。そして、加工ヘッド３１は、光ファイバーを介して伝送された連続発振レーザ光を集光するレンズを有している（図示せず）。
この加工ヘッド３１は、ホルダー３２によって、上下方向に移動可能に保持されている。さらに、このホルダー３２は、焦点調節部３３によって、上下方向に移動可能に保持されている。
したがって、加工ヘッド３１は、レーザ光の焦点の位置をセットする際には、スライド機構部３４と、焦点調節部３３とによって支えられることになるため、加工ヘッド３１のぶれを抑制することができる。
【００２７】
ホルダー３２には、図３に示されるように、スライド機構部３４が設けられている。このスライド機構部３４は、アーム部２４の先端部４１に設けられたガイド部３５に上下方向に移動可能に嵌合している。
【００２８】
焦点調節部３３は、ガラス製部材１１ａ，１１ｂの接合に際して、ホルダー３２を上下方向の位置を制御することにより、加工ヘッド３１の上下方向の位置を所定の位置にセットする（図４参照）。
ホルダー３２の位置を下方に位置するように制御したときには、連続発振レーザ光の焦点の位置Ｆを、接合界面であるレーザ光吸収層１２の下方に所定寸法だけ離隔させて、連続発振レーザ光をレーザ光吸収層１２に照射することができる（図４（ａ）参照）。
一方、ホルダー３２の位置を上方に位置するように制御したときには、連続発振レーザ光の焦点の位置Ｆを、レーザ光吸収層１２の上方に所定寸法だけ離隔させて、連続発振レーザ光をレーザ光吸収層１２に照射することができる（図４（ａ）参照）。
【００２９】
アーム部２４は、図３に示されるように、第１、第２および第３のアーム本体４３，４５，４７が、回転リング部４２，４４，４６，４８を介して連結された多関節アームを形成している。このアーム部２４は、焦点調節部３３が固定された先端部４１を、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸上に位置あわせをするように構成されている。
これにより、レーザ光吸収層１２に対する連続発振レーザ光の照射位置を移動させながら、連続発振レーザ光をレーザ光吸収層１２に連続的に照射することができる。
【００３０】
保持部２５は、ガラス製部材１１ａ,１１ｂに対して面圧を加える加圧部５１と、この加圧部５１の下方に設けられ、ガラス製部材１１ａ,１１ｂを載置する加工台５２とを備えている。加圧部５１は、シリンダ部５３により、上下方向に動かすことができるようになっている。
加圧部５１は、加工台５２との間の距離を狭めるように移動する。これにより、加圧部５１と加工台５２との間に配置されたガラス製部材１１ａ,１１ｂがレーザ光吸収層１２を介して接触している接触面全体に対して略均等な面圧を圧縮方向に加えることができる。
【００３１】
加圧部５１は、ガラス製部材１１ａ,１１ｂの少なくともレーザ光を照射する対象となる部分に対応する部分がレーザ光を透過させる材料（ガラス、石英ガラスなど）から構成されたものである。したがって、加圧部５１の上方よりレーザ光を照射しても、加圧部５１によりレーザ光が遮られずに、レーザ光吸収層１２に照射することができる。
【００３２】
本実施形態の接合装置では、加圧部５１による面圧の負荷と、レーザ照射部２３からのレーザ光の照射とが同時に行なわれるように、レーザ発振部２１と、レーザ照射部２３と、加圧部５１とが制御されている。
これらの制御は、コンピュータなどにより行なうことができる。
【００３３】
また、本実施形態の接合装置では、保持部２５の加工台５２におけるガラス製部材１１ａ,１１ｂを載置する側の表面には、セラミックヒータ５２ａが設けられている（図５参照）。そして、このセラミックヒータ５２ａには、両ガラス製部材１１ａ，１１ｂ間に介在するレーザ光吸収層１２に当該セラミックヒータ５２ａから熱を伝導するための熱伝導部５２ｂが設けられている。
これにより、本実施形態の接合装置では、連続発振レーザ光をレーザ光吸収層１２に照射するとともに、ガラス製部材１１ａ，１１ｂを加熱することにより、ガラス製部材１１ａ，１１ｂにおけるクラックの発生を抑制することができる。
【００３４】
［被接合部材の接合方法の処理手順］
つぎに、本発明の一実施形態に係る被接合部材の接合方法の処理手順について添付図面を参照しながら説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る被接合部材の接合方法の処理手順を示す工程図である。なお、以下においては、液晶パネルなどに用いることができるガラス製部材を接合する場合の処理手順を例として挙げて説明する。
【００３５】
本実施形態の接合方法では、まず、ガラス製部材１１ａを接合装置１の加工台５２上に載置し（図６（ａ）参照）、このガラス製部材１１ａの接合側表面に、レーザ光を吸収する材料であるモリブデンからなるレーザ光吸収層１２を形成する（図６（ｂ）参照）。
【００３６】
ガラス製部材の厚さは、ガラス製部材の接合体の用途により異なるが、例えば、液晶パネル用のガラス製部材の場合、例えば、０．４〜１．４ｍｍである。
【００３７】
レーザ光吸収層１２は、レーザ光を吸収する材料であるモリブデンをガラス製部材１１ａの接合側表面に塗布すること、ガラス製部材１１ａの接合側表面にモリブデンを蒸着させることなどにより容易に形成させることができる。
かかるモリブデンは、レーザ光の吸収率が高いという性質を有する。
したがって、モリブデンによれば、両ガラス製部材１１ａ，１１ｂを互いに良好に溶着接合させることができる。
このレーザ光吸収層１２は、ガラス製部材１１ａ,１１ｂの接合界面となる。
【００３８】
レーザ光吸収層１２の厚さは、ガラス製部材の種類などに応じて適宜設定することができるが、レーザ光を効率よく吸収させ、ガラス製部材同士の接合が可能な程度の熱を確保する観点から、通常、１〜２０μｍである。
【００３９】
また、レーザ光吸収層１２の幅は、連続発振レーザ光の出力、ガラス製部材の大きさなどに応じて適宜設定することができる。
【００４０】
本実施形態の接合方法では、つぎに、前記ガラス製部材１１ａ上に形成されたレーザ光吸収層１２上に、ガラス製部材１１ｂを重ね合わせ（図６（ｃ）参照）、ガラス製部材１１ａ，１１ｂがレーザ光吸収層２１を介して接触する接触面全体に対して、圧縮方向（ガラス製部材１１ａ，１１ｂが互いに近づく方向）に略均等な面圧を加える（図６（ｄ）参照）。
このとき、得られる接合体の用途に応じて、ガラス製部材１１ａ，１１ｂ間には、素子、電極、スペーサなどをさらに介在させることができる。
【００４１】
面圧は、レーザ光吸収層２１を介してガラス製部材１１ａ，１１ｂ同士を十分に密着させることができる程度の圧力であればよい。
【００４２】
本実施形態の接合方法では、その後、前記接触面全体に対して略均等な面圧を加えながら、連続発振レーザ光の焦点Ｆを、レーザ光吸収層１２から所定寸法だけ離隔させて当該連続発振レーザ光をレーザ光吸収層１２に照射して加熱し、両ガラス製部材１１ａ，１１ｂを互いに接合させる（図６（ｅ）参照）。
【００４３】
本実施形態の接合方法では、レーザ光として、連続発振レーザ光が用いられているため、パルス発振レーザ光を用いる場合に比べて、より安価な装置を用いることができる。
【００４４】
本実施形態の接合方法では、連続発振レーザ光の照射に際して、前記接触面全体に対して略均等な面圧を加えているため、接合対象となるガラス製部材１１ａ，１１ｂが、レーザ光吸収層１２を介して密着した状態となる。
これにより、本実施形態の接合方法では、接合対象となるガラス製部材の両方の接合側表面にレーザ光吸収層１２を形成させなくても、ガラス製部材のいずれか一方の接合側表面に形成させた１つのレーザ光吸収層１２を介して、ガラス製部材１１ａ，１１ｂのいずれをも効率よく加熱し、互いに接合させることができる。
したがって、本実施形態の接合方法によれば、従来のように、接合対象となるガラス製部材の両方の接合側表面にレーザ光吸収層１２を形成させる方法に比べて、工程を削減することができる。
【００４５】
なお、従来、２つの被接合部材の接合界面にレーザ光吸収層を介在させ、このレーザ光吸収層にレーザ光を照射することによりガラス製部材１１ａ，１１ｂを接合する場合には、レーザ光吸収層を効率よく加熱して、両部材を加熱・溶融させる観点から、図７に示されるように、レーザ光の焦点が、レーザ光吸収層１２に位置するようにされている（図中、レーザ光Ｌ３および焦点Ｆ３を参照）。そのため、レーザ光を照射するに際して、レーザ光の焦点の位置あわせに高い精度が要求される。
しかしながら、本実施形態の接合方法では、レーザ光吸収層１２への連続発振レーザ光の照射に際して、連続発振レーザ光Ｌ１，Ｌ２の焦点（Ｆ１，Ｆ２）をレーザ光吸収層１２から所定寸法だけ離隔させて当該連続発振レーザ光Ｌ１，Ｌ２をレーザ光吸収層１２に照射する。これにより、従来の方法に比べて、レーザ光の焦点の位置あわせが容易になり、しかも、より効率よくかつ良好な仕上がりでガラス製部材１１ａ，１１ｂを接合させることができる。
このとき、連続発振レーザ光の焦点は、保持部２５上において、レーザ光吸収層１２の層外、具体的には、レーザ光吸収層１２のよりも上方または下方、好ましくはガラス製部材１１ａよりも上方またはガラス製部材１１ｂよりも下方に位置するように設定される。
【００４６】
また、本実施形態の接合方法では、連続発振レーザ光の収束角度（図７中、θ）は、２〜４°であることが好ましい。
この場合、レーザ光吸収層１２の位置（図７中、位置Ａ）から焦点（図７中、位置ＢまたはＣ）までの距離（図７中、距離ａまたはｂ）は、４〜７ｍｍであることが好ましい。
これにより、レーザ光吸収層１２への過度のレーザ光の集中を抑制しながら、ガラス製部材１１ａ，１１ｂを接合するのに十分な温度にレーザ光吸収層１２を加熱することができる。
【００４７】
連続発振レーザ光の波長は、効率よくガラス製部材１１ａ，１１ｂを接合させることができる範囲であればよい。かかる連続発振レーザ光の波長は、好ましくは１０６０〜１０８０の範囲内で設定することができ、例えば、通常、レーザ発振部に採用されていることが多い波長である１０６４ｎｍまたは１０７５ｎｍとすることができる。
連続発振レーザ光の焦点径は、連続発振レーザ光の波長に依存して異なるが、より効率よくガラス製部材１１ａ，１１ｂを接合させる観点から、１５〜２５μｍが好ましい。
【００４８】
また、連続発振レーザ光の周波数は、連続発振レーザ光の周波数は、より効率よくかつ良好な仕上がりでガラス製部材１１ａ，１１ｂを接合させる観点から、少なくとも１０００Ｈｚであることが好ましい。
【００４９】
連続発振レーザ光の出力は、ガラス製部材１１ａ，１１ｂの接合を十分に行なう観点から、１７Ｗ以上が好ましい。なお、連続発振レーザ光の出力の上限は、レーザ発振部の性能により最大出力が異なるため、一概に決定することができないが、例えば、６０Ｗ以下、好ましくは５０Ｗ以下、より好ましくは２０Ｗ以下とすることができる。
なお、連続発振レーザ光の出力は、レーザ光吸収層１２の角部近辺の領域Ｍ，Ｏ（図８参照）において、辺部の領域Ｎ（図８参照）よりも下げることが好ましい。これにより、ガラス製部材１１ａ，１１ｂにおけるクラックの発生を抑制することができる。
【００５０】
ガラス製部材１１ａ，１１ｂの接合に際しては、レーザ光吸収層１２に対する連続発振レーザ光の照射位置を移動させながら、連続発振レーザ光をレーザ光吸収層１２に連続的に照射することができる。
【００５１】
連続発振レーザ光の照射位置の移動速度は、連続発振レーザ光の出力、用いられるガラス製部材における熱伝導度や耐熱強度などに応じて、適宜設定することができる。前記移動速度は、例えば、連続発振レーザ光の出力が１７〜６０Ｗである場合、当該ガラス製部材の接合部の加工品質を良好なものとする観点から、１０ｍｍ／ｓ以上、好ましくは１１ｍｍ／ｓ以上であり、接合を確実に行なう観点から、８０ｍｍ／ｓ以下、好ましくは２０ｍｍ／ｓ以下、より好ましくは１９ｍｍ／ｓ以下である。
【００５２】
［その他の変形例］
本発明の接合装置および接合方法では、被接合部材として、ガラス、石英などのレーザ光を透過する材料からなる部材を用いることができる。
また、レーザ光吸収層を構成する材料として、遷移金属や他の合金などのレーザ光を吸収する材料を用いることもできる。この場合、レーザ光吸収層１２は、レーザ光を吸収する材料をガラス製部材の接合側表面に塗布、蒸着させることなどにより形成させることができる。かかるレーザ光を吸収する材料は、被接合部材の融点以上の融点を有する金属や合金であればよい。かかる材料としては、例えば、鉄、クロム、タングステンなどが挙げられる。
【００５３】
また、本発明の接合装置では、レーザ照射部は、保持部の下方に位置するように設けてもよい。この場合、図１に示される接合装置１の加工台５２に対応する部材を、前記レーザ光を吸収する材料により構成すればよい。
さらに、レーザ発振部は、ファイバーレーザ発振部であってもよい（図９参照）。このファイバーレーザ発振部６１は、励起光を発生させる励起光源２０１と、励起光を入射し、かつレーザ光（レーザ発振光）を反射する二色性ミラー２０２と、レーザ光を増幅する光ファイバー２０３と、レーザ光の一部を透過させ、残りのレーザ光を反射するファイバー回折格子２０４とから構成されている。
なお、図９においては、励起光源２０１の電源は、省略している。
かかるファイバーレーザ発振部６１では、レーザ光の増幅が光ファイバー２０３内で行なわれている。この光ファイバーは、ファイバーレーザ発振部６１において、束ねて設置することができるため、レーザ光を増幅するための光路長を確保するためのスペースを小さくすることができる。したがって、かかるファイバーレーザ発振部６１を用いた場合、接合装置をより小型化することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例などにより本発明の接合装置および接合方法の作用効果を検証するが、本発明は、かかる実施例により限定されるものではない。
【００５５】
（製造例１）
ガラス製部材Ａ（無アルカリガラス、厚さ：０．７ｍｍ）の一方の表面に、スパッタリング法によって、モリブデンからなるレーザ光吸収層（厚さ：１μｍ、幅１０μｍ）を形成し、ガラス製部材Ｂを得た。
【００５６】
（実施例１および２）
図１に示される接合装置１の保持部２５上で、前記ガラス製部材Ａと、ガラス製部材Ｂとを、レーザ光吸収層が両ガラス製部材の内側に位置し、ガラス製部材Ａ，Ｂの接合界面に介在するように重ね合わせた。これらのガラス製部材Ａ，Ｂがレーザ光吸収層を介して接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加えた。そして、前記面圧の負荷下に、レーザ光の収束角度を２．５°とし、レーザ光の焦点における光径を２２μｍとし、この焦点をレーザ光吸収層の５ｍｍ下方に位置するようにし、連続発振ＹＡＧレーザ光（波長：１０６４ｎｍ、周波数：１０００Ｈｚ、出力：１７Ｗ）を、照射位置の移動速度が１５ｍｍ／ｓとなるように移動させながら照射し、ガラス製部材Ａ，Ｂを接合した。得られた接合体を実施例１の試料とした。
【００５７】
また、レーザ光の焦点の位置をレーザ光吸収層の５ｍｍ上方としたことを除き、実施例１と同様に操作を行なって、実施例２の試料を得た。
【００５８】
（比較例１）
ガラス製部材Ａと、ガラス製部材Ｂとを、レーザ光吸収層が内側に位置し、ガラス製部材Ａ，Ｂの接合界面に介在するように重ね合わせた。レーザ光の焦点がレーザ光吸収層内に位置するようにし、実施例１と同様に操作を行なって、比較例１の試料を得た。
【００５９】
（試験例１）
実施例１〜２および比較例１の試料それぞれにおいて、ガラス製部材Ａ，Ｂ間の接合の有無を観察した。
【００６０】
その結果、実施例１および２の試料では、ガラス製部材Ａ，Ｂが互いに強固に、かつ良好に溶着接合していることが確認された。一方、比較例１の試料では、ガラス製部材Ａ，Ｂは、接合していないことが確認された。
【００６１】
これらの結果から、ガラス製部材Ａ，Ｂがレーザ光吸収層を介して接触する接触面全体に対して、圧縮方向に略均等な面圧を加えながら、レーザ光の焦点がレーザ光吸収層から５ｍｍずれるようにして、連続発振ＹＡＧレーザ光を照射した場合、ガラス製部材Ａ，Ｂを良好な仕上がりで接合することができることがわかる。
【００６２】
（製造例２）
ガラス製部材Ａ（無アルカリガラス、厚さ：０．４ｍｍ）の一方の表面に、スパッタリング法によって、モリブデンからなるレーザ光吸収層（厚さ：１μｍ、幅１０μｍ）を形成し、ガラス製部材Ｃを得た。
【００６３】
（実験例１）
ガラス製部材Ｂに代えてガラス製部材Ｃを用い、かつレーザ光の焦点の位置をレーザ光吸収層から、下方に４ｍｍ（−４ｍｍ）（実験番号：１）、下方に５ｍｍ（−５ｍｍ）（実験番号：２）、下方に６ｍｍ（−６ｍｍ）（実験番号：３）、下方に７ｍｍ（−７ｍｍ）（実験番号：４）、下方に８ｍｍ（−８ｍｍ）（実験番号：５）、下方に９ｍｍ（−９ｍｍ）（実験番号：６）、下方に１０ｍｍ（−１０ｍｍ）（実験番号：７）、上方に６ｍｍ（＋６ｍｍ）（実験番号：８）にそれぞれ位置するように離隔させたことを除いて、実施例１と同様に操作を行なって、実験番号１〜８の試料を得た。
【００６４】
得られた試料において、ガラス製部材Ａ，Ｃ間の接合の程度およびガラス製部材Ａ，Ｃの表面における溶着痕の有無を肉眼および光学顕微鏡にて観察した。これらの結果を表１に示す。なお、表中、ガラス製部材Ａ，Ｃ間の接合の程度について、○は良好、△は可、×は不良を示す。
【００６５】
【表１】
2011088210.tif 000003
【００６６】
その結果、表１に示されるように、レーザ光の焦点の位置をレーザ光吸収層から４〜７ｍｍ離隔させた場合（実験番号１〜４および８）、良好な接合状態で、しかも表面溶着痕のない接合体を得ることができることがわかる。
【００６７】
また、実験例１で得られた試料の代表例（実験番号８）の接合部分の角部近辺の領域の表面を光学顕微鏡により観察した結果を示す図面代用写真を図１０（ａ）に示し、前記接合部分の辺部の表面を光学顕微鏡で観察した結果を示す図面代用写真を図１０（ｂ）に示し、前記接合部分を厚さ方向に切断した断面を光学顕微鏡で観察した結果を示す図面代用写真を図１０（ｃ）に示す。
【００６８】
その結果、図１０に示されるように、実験番号８の試料は、接合部分の角部近辺の領域（図１０（ａ）参照）および辺部（図１０（ｂ）参照）のいずれにおいても、良好な仕上がりを得ることができることがわかる。さらに、図１０（ｃ）に示された結果から、接合部分において、融解し溶着することにより、良好な状態で接合していることがわかる（矢印部分を参照）。
また、実験番号１〜４の各試料も、実験番号８の試料と同等に、良好な仕上がりであった。
【００６９】
（実施例３）
波長：１０６４ｎｍの連続発振ＹＡＧレーザ光に代えて、波長：１０７５ｎｍの連続発振ＹＡＧレーザ光を用い、実施例１と同様に操作を行なって、実施例３の試料を得た。そして、得られた試料について、実験例１と同様にして、ガラス製部材Ａ，Ｃ間の接合の程度およびガラス製部材Ａ，Ｃの表面における溶着痕の有無を肉眼および光学顕微鏡にて観察した。
その結果、実施例１と同様に、接合部分において、良好な状態で接合し、良好な仕上がりの試料を得ることができることが確認された。
【００７０】
（試験例２）
ガラス製部材Ｂに代えてガラス製部材Ｃを用いたこと、レーザ出力を１５、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０および１００Ｗのいずれかにしたことおよびレーザ照射位置の移動速度を１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０および１００ｍｍ／ｓのいずれかにしたことを除き、実施例１と同様に操作を行ない、ガラス製部材Ａ，Ｃ間の接合の程度を肉眼および光学顕微鏡にて観察した。レーザ出力の違いによるガラス製部材Ａ，Ｃ間の接合の程度を観察した結果を表２、レーザ照射位置の移動速度の違いによるガラス製部材Ａ，Ｃ間の接合の程度を観察した結果を表３に示す。なお、表２において、移動速度を１０〜１００ｍｍ／ｓの範囲内で変動させたときに、実験番号８の試料と同等の良好な接合が見られたときのレーザ出力を○、良好な接合が見られなかったときのレーザ出力を×とした。また、表３において、レーザ出力を１５〜１００Ｗの範囲内で変動させたときに、実験番号８の試料と同等の良好な接合が見られたときの移動速度を○、良好な接合が見られなかったときの移動速度を×とした。
【００７１】
【表２】
2011088210.tif 000004
【００７２】
【表３】
2011088210.tif 000005
【００７３】
以上のように、実施例および試験例の結果から、レーザ出力は１７〜６０Ｗの範囲であるのが好ましく、レーザ照射位置の移動速度は、１０〜８０ｍｍ／ｓが好ましいことがわかる。
【符号の説明】
【００７４】
１  接合装置；１１ａ，１１ｂ  被接合部材ガラス製部材；１２  接合界面レーザ光吸収層；２３  レーザ照射部；２５  保持部；５１  加圧部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011088210.tif 000011
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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