(57)【要約】      （修正有）【課題】  １パルス周期の間に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り、良好な溶接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。【解決手段】リッドとパッケージを備えるワークに対しレーザビーム出射部は、所定のパルス周期で、パルス型のレーザビームを出射する。照射位置変更部は、レーザビームを受光し、レーザビームを照射する位置を変更する。詳しくは、照射位置変更部は、１パルス周期の間に、レーザビームを照射する位置をワーク内で移動し、連続溶接させる。これにより、溶接領域当りの熱量が小さくなるため溶接痕を小さくすることができる。また、ワーク全体に付与される熱量を減少させることができるため、溶接によってワーク内の電子部品などに与える影響を小さくすることができる。更に、溶接領域に対して間隔を空けることなく均一に溶接を行うことができるため、ワークの気密性を向上させることができる。【選択図】      図４
2007090370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リッドとパッケージを備える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、
所定のパルス周期で、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位置を変更する照射位置変更部と、を備え、
前記照射位置変更部は、１パルス周期の間に、前記レーザビームを照射する位置を前記ワーク内で移動し、連続溶接させることを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記レーザビーム出射部は、前記ワークを溶接するために必要なレーザパワーを有し、且つ前記１パルス周期におけるレーザパワーが均一であるレーザビームを出射することを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記照射位置変更部は、１パルス周期の間に、１つのワークに対する溶接が終了するように、前記レーザビームを照射する位置を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記照射位置変更部は、１パルス周期の間に、少なくとも前記ワークの溶接を行うべき領域を構成する１つの辺に対する溶接が終了するように、前記レーザビームを照射する位置を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記照射位置変更部は、前記リッドと前記パッケージの両方に同時に前記レーザビームによるビームスポットが形成されるように、前記レーザビームを照射する位置を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ溶接装置。
記載のレーザ溶接装置。
【請求項６】
前記リッドと前記パッケージとが仮付けされた状態にあるワークに対して、前記ワークを封止するための溶接を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ溶接装置。
【請求項７】
磁石による磁力を前記リッドに対して付与することによって、前記リッドを前記パッケージに対して固定すると共に、前記ワークが載置されるトレイに対して前記リッド及び前記パッケージを固定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレーザ溶接装置。
【請求項８】
リッドとパッケージを備える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方法であって、
所定のパルス周期で、レーザビームを出射させるレーザビーム出射工程と、
出射された前記レーザビームを受光し、当該レーザビームを照射する位置を変更させる照射位置変更工程と、を備え、
前記照射位置変更工程では、１パルス周期の間に、前記レーザビームを照射する位置を前記ワーク内で移動し、連続溶接させることを特徴とするレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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（即ち、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（言い換えると、パルスレーザ光）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。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２２９５６号公報
【特許文献２】特開平１１−２４５０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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移動させながらパルスレーザで断続的に溶接が行われるため、溶接痕が大きくなったり、ワーク全体に大きな熱量が付与されてしまう場合があった。そのため、溶接不良が発生してしまう場合や、内部の電子部品に悪影響を及ぼしてしまう場合があった。
【０００５】
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、１パルス周期の間に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り、良好な溶接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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、リッドとパッケージを備える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、所定のパルス周期で、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位置を変更する照射位置変更部と、を備え、前記照射位置変更部は、１パルス周期の間に、前記レーザビームを照射する位置を前記ワーク内で移動し、連続溶接させることを特徴とする。
【０００７】
請求項８に記載の発明は、リッドとパッケージを備える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方法であって、所定のパルス周期で、レーザビームを出射させるレーザビーム出射工程と、出射された前記レーザビームを受光し、当該レーザビームを照射する位置を変更させる照射位置変更工程と、を備え、前記照射位置変更工程では、１パルス周期の間に、前記レーザビームを照射する位置を前記ワーク内で移動し、連続溶接させることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好適な実施形態では、リッドとパッケージを備える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、所定のパルス周期で、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位置を変更する照射位置変更部と、を備え、前記照射位置変更部は、１パルス周期の間に、前記レーザビームを照射する位置を前記ワーク内で移動し、連続溶接させる。
【０００９】
上記のレーザ溶接装置は、リッドとパッケージを備えるワークに対してレーザビームを照射し、ワークが封止されるように溶接を行うために用いられる。レーザビーム出射部は、所定のパルス周期で、パルス型のレーザビームを出射する。照射位置変更部は、レーザビームを受光し、レーザビームを照射する位置を変更する。詳しくは、照射位置変更部は、１パルス周期の間に、レーザビームを照射する位置をワーク内で移動し、連続溶接させる。即ち、１パルス或いは複数パルスごとに制御してレーザ出力させる。これにより、溶接領域当りの熱量が小さくなるため、溶接痕を小さくすることができる。また、ワーク全体に付与される熱量を減少させることができるため、溶接によってワーク内の電子部品などに与える影響を小さくすることができる。また、溶接領域に対して間隔を空けることなく均一に溶接を行うことができるため、ワークの気密性を向上させることができる。
【００１０】
上記のレーザ溶接装置の一態様では、前記レーザビーム出射部は、前記ワークを溶接するために必要なレーザパワーを有し、且つ前記１パルス周期におけるレーザパワーが均一であるレーザビームを出射する。これにより、リッドに形成される溶接痕を効果的に均一にすることが可能となる。
【００１１】
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、１パルス周期の間に、１つのワークに対する溶接が終了するように、前記レーザビームを照射する位置を移動させる。これにより、ワークに対して確実な溶接を行いつつ、１つのワークに対する溶接を即座に行うことが可能となる。
【００１２】
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、１パルス周期の間に、少なくとも前記ワークの溶接を行うべき領域を構成する１つの辺に対する溶接が終了するように、前記レーザビームを照射する位置を移動させる。
【００１３】
この態様では、前記照射位置変更部は、１パルス周期の間に、少なくとも溶接を行うべき領域（溶接領域）を構成する１つの辺において照射位置を移動させる。例えば、１パルス周期の間に、溶接領域を構成する１つの辺に対して、照射位置を移動させて溶接を行う。これにより、パルス周期ごとに溶接対象とする辺を変更して溶接を行うため、リッドの角付近に熱が溜まってしまうことを効果的に抑制することができる。
【００１４】
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、前記リッドと前記パッケージの両方に同時に前記レーザビームによるビームスポットが形成されるように、前記レーザビームを照射する位置を変更する。
【００１５】
この態様では、リッドとパッケージの両方にビームスポットを形成させて、溶接を行う。これにより、リッドの側面が溶融すると共に、パッケージの温度上昇がリッドに伝達されることによってリッドの底面が効果的に溶融する。また、パッケージ自体が加熱されることによって、パッケージのシール面の濡れ性が向上する。したがって、上記のレーザ溶接装置によれば、リッドとパッケージとを確実に溶接することができる。更に、リッドの端部にレーザビームを照射した場合には、リッド上の熱の拡散が抑制されるため、即ちレーザビームによるリッドの温度上昇を効率的に溶接に用いることができるため、レーザビームのパワー出力を低減することが可能となる。
【００１６】
上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、前記リッドと前記パッケージとが仮付けされた状態にあるワークに対して、前記ワークを封止するための溶接を行う。これにより、封止する際に生じるリッドとパッケージとの位置ずれや、リッドの溶け出しなどに因るリッドとパッケージとの浮きや、ワークを搬送する際の振動や衝撃に因るリッドとパッケージとの位置ずれなどを防止することができる。即ち、上記のレーザ溶接装置によれば、リッドとパッケージとの封止をするための溶接を適切に行うことができる。
【００１７】
上記のレーザ溶接装置の他の一態様では、磁石による磁力を前記リッドに対して付与することによって、前記リッドを前記パッケージに対して固定すると共に、前記ワークが載置されるトレイに対して前記リッド及び前記パッケージを固定する。これにより、リッドとパッケージとの封止をするための溶接を適切に行うことができる。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、リッドとパッケージを備える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方法は、所定のパルス周期で、レーザビームを出射させるレーザビーム出射工程と、出射された前記レーザビームを受光し、当該レーザビームを照射する位置を変更させる照射位置変更工程と、を備え、前記照射位置変更工程では、１パルス周期の間に、前記レーザビームを照射する位置を前記ワーク内で移動し、連続溶接させる。上記のレーザ溶接方法によっても、溶接痕を小さくすることができると共に、ワーク内の電子部品に与える影響を抑制することができる。
【実施例】
【００１９】
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。
【００２０】
［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。
【００２１】
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。
【００２２】
ここで、ワークの具体的な構成と、ワークが載置されたトレイ２０の状態について、図２及び図３を用いて説明する。
【００２３】
図２は、ワーク１０を拡大して示した図である。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。具体的には、リッド１０ａは、Ｎｉメッキを施したコバール材や、４２アロイ材や、ステンレス材や、Ａｇロークラッド材などの金属材料で構成されている。パッケージ１０ｂは、リッド１０ａと接触する面（以下、「溶接面」又は「シール面」とも呼ぶ。）に、Ａｕなどによってメッキを施したセラミック材料で構成される。また、リッド１０ａの外形は、パッケージ１０ｂの外形よりも小さい。これは、リッド１０ａをパッケージ１０ｂに対して載置したときに、リッド１０ａがパッケージ１０ｂに対してはみ出してしまうことを抑制するためである。
【００２４】
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、リッド１０ａ及びパッケージ１０ｂ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。
【００２５】
図３は、ワーク１０が載置されたトレイ２０の状態の具体例を示す図である。具体的には、図３（ａ）はワーク１０が載置されたトレイ２０の上面を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）中の切断線Ｂ１−Ｂ２に沿った断面図を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、複数のワーク１０は、トレイ２０に形成された複数の溝２０ｘ内に載置される。例えば、トレイ２０には、６００個程度のワーク１０が載置される。
【００２６】
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）、所定の回数で、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。
【００２７】
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。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部として機能し、ガルバノヘッド３６は照射位置変更部として機能する。
【００２８】
なお、本実施例では、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとが仮付けされた状態にあるワーク１０に対して、ワーク１０を封止するための溶接を行う。この仮付けについては、詳細は後述する。更に、本実施例では、トレイ２０の下に磁石を有するマグネットベッドが挿入されており、磁石による磁力をリッド１０ａに対して付与することによって、リッド１０ａをパッケージ１０ｂに対して固定すると共に、リッド１０ａ及びパッケージ１０ｂをトレイ２０に対して固定する。即ち、磁石によってリッド１０ａ、パッケージ１０ｂ、及びトレイ２０を固定した状態で、封止するための溶接を行う。なお、磁石を用いた固定方法については、詳細は後述する。
【００２９】
［レーザ溶接方法］
次に、前述したレーザ溶接装置１００が行うレーザ溶接方法について説明する。本実施例では、１パルス周期の間に、レーザビームＬＢ２を照射する位置（以下、「照射位置」と呼ぶ。）をワーク１０内で移動させる。言い換えると、１パルス周期の間に、ワーク１０上に形成するビームスポットを移動させる。以下で、本発明の実施例に係るレーザ溶接方法を具体的に説明する。なお、本明細書では、「パルス周期」とは、レーザビーム出射装置３５からレーザビームＬＢ１が出射される期間（１つの周期）をいう。
【００３０】
（第１実施例）
まず、第１実施例に係るレーザ溶接方法について説明する。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を照射する位置をワーク１０内で移動させる。
【００３１】
図４は、第１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４（ａ）は、ワーク１０の上面図を示している。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。この場合、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。なお、図４（ａ）では、説明の便宜上、レーザビームＬＢ１の照射を開始する位置とレーザビームＬＢ１の照射が終了する位置とを離して示しているが、実際には、照射を開始する位置と終了する位置は一致する。
【００３２】
このあと、ガルバノヘッド３６は、溶接対象となるワーク１０を変更し、変更されたワーク１０に対する画像計測や位置補正を行う。そして、ガルバノヘッド３６は、このワーク１０に対して、同様の手順でレーザビームＬＢ２を照射する。
【００３３】
図４（ｂ）は、レーザビーム出射装置３５から出射されるレーザビームＬＢ１の時間波形を示している。図４（ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸にレーザパワーを示している。また、時間Ｔ１はレーザビームＬＢ１のパルス周期を示し、時間Ｔ２はパルス周期とパルス周期の間の期間（レーザビームＬＢ１が出射されない期間）を示している。例えば、１パルス周期Ｔ１は３０（ｍｓｅｃ）である。なお、図４（ｂ）に示すレーザビームＬＢ１は、レーザビーム出射装置３５内の制御装置によって制御された後のレーザビームである。
【００３４】
第１実施例では、図４（ｂ）に示すような、１パルス周期Ｔ１におけるレーザパワーが時間変化しないレーザビームＬＢ１、即ちレーザパワーが均一であるレーザビームＬＢ１を用いて溶接を行う。また、ワーク１０を溶接するために適切なレーザパワー（即ちリッド１０ａを溶融するのに十分なレーザパワー）を有するレーザビームＬＢ１を用いて溶接を行う。このようにするのは、リッド１０ａを均一に溶接するため、言い換えるとリッド１０ａに形成される溶接痕を均一にするためである。
【００３５】
ここで、上記したようなレーザビームＬＢ１をレーザビーム出射装置３５から出射させるために、レーザビーム出射装置３５内の制御装置が行う制御方法の具体例について説明する。
【００３６】
１つの例では、レーザビーム出射装置３５内の制御装置は、発振器から出射されたレーザビームをモニタし、モニタされたレーザビームに基づいて発振器などの制御を行う。即ち、制御装置は、レーザビームのレーザパワーをフィードバック制御する。詳しくは、制御装置は、最終的にレーザビーム出射装置３５から出射されるレーザビームＬＢ１が、リッド１０ａを溶融するのに十分なレーザパワーとなり、且つ１パルス周期におけるレーザパワーが均一となるように、発振器などに対して制御を行う。
【００３７】
他の例では、レーザビーム出射装置３５内の制御装置は、レーザパワーをフィードバック制御する代わりに、発振器から発振されたレーザビームのピーク部分がレーザビームＬＢ１として出射されるように制御を行う。図５を用いて、この制御方法を説明する。図５（ａ）、図５（ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸にレーザパワーを示している。具体的には、図５（ａ）は、発振器から発振された元のレーザビームを示している。これより、発振器から発振されたレーザビームは、かなり急な勾配で立ち上がると共に、立ち下がり時にレーザパワーが大きく変動していることがわかる。レーザビーム出射装置３５内の制御装置は、破線領域７４に示すレーザビームのピーク部分のみが、レーザビーム出射装置３５から出射されるように制御を行う。具体的には、制御装置は、図５（ａ）中の破線７５で示すレーザパワー以上のレーザパワーを有するレーザビームがレーザビーム出射装置３５から出射されるように、発振器から出射されたレーザビームをシャッター等を用いてカットする制御を行う。図５（ｂ）は、制御装置によって制御された後のレーザビーム、即ち最終的にレーザビーム出射装置３５から出射されるレーザビームＬＢ１を示している。この場合、レーザビームＬＢ１が出射される期間はパルス周期Ｔ１となる。
【００３８】
このように、レーザビーム出射装置３５において１パルス周期Ｔ１におけるレーザパワーを均一にする制御を行うことにより、リッド１０ａに形成される溶接痕が均一となる。  また、第１実施例では、ガルバノヘッド３６は、リッド１０ａの角からある程度離れた位置から、レーザビームＬＢ１の照射を開始する。言い換えると、ワーク１０の溶接領域７０を構成する辺（以下、単に「溶接辺」とも呼ぶ。）の端からある程度離れた位置から、レーザビームＬＢ１の照射を開始する。このようにする理由は、以下の通りである。実験的に、溶接の角付近に熱が溜まる傾向があること、及び溶接の開始位置付近に熱が溜まる傾向があることがわかっている。したがって、第１実施例では、このような熱の残留を適切に抑制するために、リッド１０ａの角（溶接の角）からある程度離れた位置から照射を開始する。例えば、溶接辺の中間位置からレーザビームＬＢ１の照射を開始する。
【００３９】
ここで、上記した第１実施例に係るレーザ溶接方法と、一般的に行われるレーザ溶接方法とを比較する。一般的には、ガルバノヘッドにより溶接位置を所定量ずつ移動させながらパルスレーザを照射する。この場合、パルスレーザでは断続的にレーザを照射するので、確実に溶接を行うためにはパルス当たりのレーザパワーを大きくしたり、照射するパルス数を多くする必要がある。そのため、溶接痕が大きくなったり、ワーク１０全体に大きな熱量が付与されてしまう可能性がある。これに対して、第１実施例に係るレーザ溶接方法では、１パルス周期の間にレーザビームＬＢ２を照射する位置をワーク１０内で移動させているため、一般的に行われる方法と比較して、溶接領域当りの熱量が小さくなるため、溶接痕を小さくすることができる。また、ワーク全体に付与される熱量も小さくなるため、溶接によってワーク１０内の電子部品１０ｃに与える影響を小さくすることができる（即ち電子部品１０ｃを保護することができる）。
【００４０】
更に、第１実施例に係るレーザ溶接方法では、１パルス周期の間にレーザビームＬＢ２を照射する位置をワーク１０内で移動させるため、溶接領域７０に対して間隔を空けることなく均一に溶接を行うことができ、ワーク１０の気密性を向上させることができる。また、１パルス周期でワーク１０に対する溶接を完了することができるため、溶接に要する時間を短縮することができる。
【００４１】
（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について説明する。第２実施例では、１パルス周期の間に１つのワーク１０に対する溶接を終了させるのではなく、数パルス周期で１つのワーク１０に対する溶接を終了させる点で、前述した第１実施例とは異なる。詳しくは、第２実施例では、１パルス周期の間に、少なくとも１つの溶接辺に対する溶接が終了するように、この溶接辺上でレーザビームＬＢ２を照射する位置を移動させる。具体的には、第２実施例では、１パルス周期の間に１つの溶接辺に対する溶接を行い、複数のパルス周期によって１つのワーク１０に対する溶接を行う。
【００４２】
図６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。図６は、ワーク１０の上面図を示しており、ハッチング領域７０は、溶接領域を示している。この場合も、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、ワーク１０の溶接を行う。第２実施例では、１パルス周期の間に、１つの溶接辺おいて照射位置を移動させる。詳しくは、最初のパルス周期において溶接辺７７ａに対する溶接を行い、次のパルス周期において溶接辺７７ｂに対する溶接を行う。この後、同様の方法によって、溶接辺７７ｃ、溶接辺７７ｄの順で溶接を行う。この場合、ガルバノヘッド３６が、１パルス周期の間に、溶接辺の１つの端から他の端までレーザビームＬＢ２の照射位置を移動させる。そして、ガルバノヘッド３６は、溶接対象とする溶接辺を変更し、次のパルス周期で、変更された新たな溶接辺に対してレーザビームＬＢ２を照射する。これにより、１つのワーク１０に対して、４パルス周期で溶接が終了する。
【００４３】
このように、第２実施例に係るレーザ溶接方法によっても、溶接痕を小さくすることができると共に、ワーク全体に付与される熱量を減少させることができる。また、第２実施例に係るレーザ溶接方法では、パルス周期ごとに溶接対象とする溶接辺を変更して溶接を行うため、リッド１０ａの角付近に熱が溜まってしまうことを効果的に抑制することができる。
【００４４】
なお、第２実施例でも、前述した第１実施例と同様に、レーザビーム出射装置３５内の制御装置が、レーザビーム出射装置３５から出射されるレーザビームＬＢ１が、ワーク１０を溶接するために必要なレーザパワーを有し、且つ１パルス周期におけるレーザパワーが均一となるように制御を行う。
【００４５】
また、溶接を行っていく溶接辺の順番、及び１つの溶接辺において照射位置を移動させる方向は、図６に示したものに限定はされない。即ち、隣接する溶接辺に対して順に溶接を行うことに限定はされず、１つの溶接辺に対する溶接の終了位置と、次の溶接辺に対する溶接の開始位置とが隣接するような方向へ照射位置を移動させることに限定はされない。また、上記では、１パルス周期の間に１つの溶接辺のみに対して溶接を行う例を示したが、他の例では、１パルス周期の間に２つの溶接辺に対して溶接を行うことも可能である。即ち、２パルス周期で、１つのワーク１０に対する溶接を行うことができる。
【００４６】
［仮付け溶接方法］
ここで、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとの仮付けについて説明する。なお、本明細書では、「仮付け」とは、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとを完全に封止する前に行う仮の接着をいう。
【００４７】
本実施例では、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとが仮付けされた状態にあるワーク１０に対して、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとを完全に封止するための溶接（以下、「封止溶接」とも呼ぶ。）を行う。詳しくは、封止溶接を行う前に、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとを仮付けするための溶接（以下、「仮付け溶接」とも呼ぶ。）を行う。具体的には、仮付け溶接は、封止溶接されるリッド１０ａ上のエリアの一部分に対して溶接を行う。
【００４８】
仮付け溶接を行うのは、封止溶接時に生じるリッド１０ａとパッケージ１０ｂとの位置ずれや、リッド１０ａの溶け出しなどに因るリッド１０ａとパッケージ１０ｂとの浮きや、ワーク１０を搬送する際の振動や衝撃に因るリッド１０ａとパッケージ１０ｂとの位置ずれなどを防止するためである。即ち、本実施例では、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとの封止溶接を適切に行うために、封止溶接前に仮付け溶接を行う。
【００４９】
図７を用いて、本実施例に係る仮付け溶接方法について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、ワーク１０の上面図を示している。図７（ａ）は、レーザビーム又は電子ビームによる仮付け溶接の具体例を示している。この場合、リッド１０ａの４隅の点４０にレーザビーム又は電子ビームを照射して仮付け溶接を行っている。
【００５０】
図７（ｂ）は、シーム溶接などの抵抗溶接による仮付け溶接の具体例を示している。この場合、リッド１０ａの対向する２辺４１に抵抗溶接を行っている。このような２辺４１の仮付け溶接は、一対のローラ電極などによって押し付け溶接又は転がり溶接を行うことによって形成される。
【００５１】
一般的にビーム溶接では、上記した仮付け溶接を封止溶接前に行わずに、封止溶接を行う際に治具などを用いて、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとの位置決めと固定や、パッケージ１０ｂへのリッド１０ａの押し付けを行っている。この場合、リッド１０ａの外周部分を治具で押さえるので、リッド１０ａの内側に封止溶接を行う必要がある。そのため、治具を用いる方法では、パッケージ１０ｂのシール幅（壁幅）が必要になり、パッケージ１０ｂの内容積が狭くなって小型のパッケージ１０ｂへの対応が困難となったり、リッド１０ａのマーキングスペースが狭くなったりする場合がある。また、治具の取付け作業なども必要である。
【００５２】
これに対し、本実施例では、仮付け溶接を行ったワーク１０に対して封止溶接を行うため、リッド１０ａの外周を溶接することができる（即ち、治具で押さえる部分を確保する必要がない）ため、パッケージ１０ｂのシール幅を狭くすることができる。そのため、本実施例に係る仮付け溶接を行うことにより、パッケージ１０ｂの内容積を広く確保することができ、小型のパッケージ１０ｂへの対応が容易であると共に、リッド１０ａのマーキングスペースを広く確保することができる。また、治具が不要であるため、治具の取付け作業などを行う必要がない。以上より、本実施例に係る仮付け溶接によれば、簡便な作業によって、適切に封止溶接を行うことが可能となる。
【００５３】
なお、仮付け溶接は上記したレーザ溶接装置１００が行ってもよいし、他の装置が仮付け溶接を行い、仮付け溶接されたワーク１０をレーザ溶接装置１００に対して供給してもよい。レーザ溶接装置１００が仮付け溶接を行う場合には、レーザ溶接装置１００は仮付け溶接を実行する仮付け溶接機構などを備える。
【００５４】
また、レーザビームを用いて仮付け溶接を行う場合には、レーザビームのレーザパワーを、封止溶接時に設定するレーザパワーＬＢ１よりも弱く設定することが好ましい。こうするのは、仮付け溶接を確実に行うと共に、仮付け溶接によるリッド１０ａの溶け過ぎを防止するためである。
【００５５】
［磁石による固定方法］
ここで、磁石を用いてリッド１０ａをパッケージ１０ｂに対して固定する方法について説明する。本実施例では、封止溶接を行う際に、磁石による磁力をリッド１０ａに対して付与することによって、リッド１０ａをパッケージ１０ｂに対して固定すると共に、ワーク１０をトレイ２０に対して固定する。こうするのは、封止溶接時に、リッド１０ａがパッケージ１０ｂに対して動かなくするためと、レーザビームによってワーク１０がトレイ２０に対して動かなくするためである。なお、前述したように、封止溶接時にワーク１０は仮付け溶接された状態にあるが、本実施例では、封止溶接時におけるリッド１０ａとパッケージ１０ｂとの固定を更に確実にするため、及びワーク１０をトレイ２０に対して固定するために磁石を用いて固定を行っている。例えば、封止溶接時には仮付け部分が溶融するためリッド１０ａがパッケージ１０ｂに対して移動し易くなるが、磁石を用いて固定を行うことにより、このような移動を確実に抑制することが可能となる。また、封止溶接時に、ワーク１０がトレイ２０に対して移動することを抑制することが可能となる。
【００５６】
図８は、磁石による固定方法を説明するための図である。図８（ａ）は、ワーク１０、トレイ２０、マグネットベッド４６、及びステージ２３の断面図（図３（ａ）中の切断線Ｂ１−Ｂ２に対応する線分による断面図）を示している。マグネットベッド４６は、複数の磁石４５が設けられており、トレイ２０の下に配置されている。複数の磁石４５は、トレイ２０がマグネットベッド４６上に載置された状態において、リッド１０ａ及びパッケージ１０ｂに対向する位置に設けられている。また、磁石４５は矩形形状を有していると共に、磁石４５の大きさは、リッド１０ａ及びパッケージ１０ｂの大きさと概ね同一である。更に、磁石４５は、ワーク１０がトレイ２０に載置された状態において、ワーク１０の中心と磁石４５の中心が概ね一致するような位置に配置されている。
【００５７】
リッド１０ａは、前述したような金属材料で構成されているため、磁石４５によって白抜き矢印で示すような磁力を受ける。これに対して、パッケージ１０ｂは、セラミック材料で構成されているため磁力は受けない。したがって、リッド１０ａが磁力を受けることによって、リッド１０ａがパッケージ１０ｂに対して付勢されて、リッド１０ａはパッケージ１０ｂに対して固定されると共に、リッド１０ａとパッケージ１０ｂはトレイ２０に対して固定される。
【００５８】
図８（ｂ）は、図８（ａ）中の矢印Ｃ方向からマグネットベッド４６を観察した図であり、マグネットベッド４６の一例を示す図である。図８（ｂ）に示すように、磁石４５のＮ極とＳ極とが形成する軸の方向がマグネットベッド４６の水平方向に一致するように、マグネットベッド４６に磁石４５を配置している。具体的には、磁石４５のＮ極とＳ極が隣り合うように磁石４５を横方向に配置し、横方向と同様に縦方向にも磁石４５のＮ極とＳ極が隣り合うように配置する。このように磁石４５を配置することにより、磁石４５に対向する位置（即ちワーク１０が載置される位置）に及ぼす磁力が概ね均一になるため、マグネットベッド４６にトレイ２０を載置する際に、トレイ２０上のワーク１０が磁力によって反転などしてしまうことを抑制することができる。
【００５９】
一般的にビーム溶接では、上記したような磁石４５による固定を行わずに、治具を用いて機械的にリッド１０ａ及びパッケージ１０ｂを押え付けて封止溶接する方法が行われている。この場合には、複雑な形状（即ちリッド１０ａとパッケージ１０ｂの形状に適合する形状）を有する治具が必要であると共に、溶接する際にはそれらの治具を組む必要がある。更に、治具を用いて固定する方法の他に、パッケージ１０ｂに搭載したリッド１０ａの表面をガラス板で押え付けて固定する方法が一般的に行われているが、この方法を用いた場合にはガラス板に付着した汚れを除去する手間が必要となる。
【００６０】
これに対し、本実施例では、治具やガラス板を用いる代わりに磁石４５を用いているため、手間を要せず、且つ簡便な作業によって、封止溶接時にリッド１０ａをパッケージ１０ｂに対して固定すると共に、リッド１０ａとパッケージ１０ｂをトレイ２０に対して固定することができる。また、治具を用いて固定する場合、治具で押さえていないリッド１０ａの内側にレーザビームなどを照射する必要があるため、シール幅の狭い小型のパッケージ１０ｂに対応することは困難であるが、本実施例に係る磁石４５を用いた固定方法によれば、機械的に固定を行わないため（即ちリッド１０ａ及びパッケージ１０ｂに対して直接接触しないため）、レーザビームの照射を妨げることがないので、シール幅の狭い小型のパッケージにも対応することができる。
【００６１】
［変形例］
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ができる。詳しくは、変形例では、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。
【００６２】
図９は、変形例に係るレーザ溶接方法を説明するための図である。図９（ａ）は、ワーク１０の上面図を示している。図９（ａ）に示すように、変形例では、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。具体的には、ガルバノヘッド３６は、レーザビームＬＢ２によるビームスポット３０が、リッド１０ａとパッケージ１０ｂの両方に形成されるようにレーザビームＬＢ２を照射する。言い換えると、ガルバノヘッド３６は、ビームスポット３０がリッド１０ａの外周の端部からはみ出るようにレーザビームＬＢ２を照射する。なお、レーザビーム出射装置３５は、リッド２０ａに形成されるビームスポット３０の位置にレーザビームＬＢ２の焦点が位置するようなレーザビームＬＢ１を出射する。
【００６３】
図９（ｂ）は、図９（ａ）中の切断線Ｄ１−Ｄ２に沿った断面図を示しており、リッド１０ａが溶融する前の状態を示している。一方、図９（ｃ）は、図９（ａ）中の切断線Ｄ１−Ｄ２に沿った断面図を示しており、リッド１０ａが溶融した後の状態を示している。図９（ｃ）より、矢印４９で示すように、リッド１０ａの外周の端部が形成する角が丸まるように溶融していることがわかる。この場合、リッド１０ａの側面１０ａａにおけるＮｉメッキが溶融している。一方、パッケージ１０ｂは、レーザビームＬＢ２が照射されることによって加熱され、この熱をリッド１０ａの底面１０ａｂに対して伝達する。これにより、リッド１０ａのみにレーザビームＬＢ２を照射する場合よりも、リッド１０ａの底面１０ａｂにおけるＮｉメッキは即座に溶融する。
【００６４】
このように、リッド１０ａとパッケージ１０ｂの両方に対してレーザビームＬＢ２を照射することにより、リッド１０ａの側面１０ａａと底面１０ａｂにおけるＮｉメッキが効果的に溶融する。この場合、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとの溶接箇所の面積が広くなる。また、パッケージ１０ｂ自体が加熱されることによって、パッケージ１０ｂのシール面の濡れ性が向上する。以上より、変形例に係るレーザ溶接方法によれば、リッド１０ａとパッケージ１０ｂとを確実に溶接することができる。更に、変形例に係るレーザ溶接方法によれば、パッケージ１０ｂに直接レーザビームＬＢ２を照射することによるパッケージ１０ｂの温度上昇を利用して、リッド１０ａの底面を溶融することができるため、レーザビーム出射装置３５が出射するレーザビームＬＢ１のパワー出力を低減することが可能となる。
【００６５】
また、変形例に係るレーザ溶接方法によれば、リッド１０ａ上の熱の拡散を抑制することができるため、レーザビームＬＢ２によるリッド１０ａの温度上昇を効率的に溶接に用いることができる。したがって、レーザビーム出射装置３５が出射するレーザビームＬＢ１のパワー出力を低減することが可能となる。
【００６６】
なお、前述した第１実施例に係るレーザ溶接方法を行う場合、変形例に係るレーザ溶接方法を併用することが好ましい。第１実施例に係るレーザ溶接方法では、１パルス周期の間に照射位置がリッド１０ａの外周付近（図４（ａ）中の溶接領域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。この場合、リッド１０ａの角付近に対してレーザビームＬＢ２を照射する際に（即ち照射位置を移動させる方向を変える際に）、ガルバノヘッド３６内のミラーを回転させるモータの特性から、照射位置の軌跡がカーブする。一方、リッド１０ａは、製造上の理由から、角が丸まっている。以上より、第１実施例に係るレーザ溶接方法を行うと共に、リッド１０ａとパッケージ１０ｂの両方に対してビームスポットを形成させる変形例に係るレーザ溶接方法を行うことにより、リッド１０ａの角付近に対して適切にレーザビームＬＢ２を照射することができるため、効果的にリッド１０ａの外周に沿って溶接を行うことができる。
【００６７】
以上のように、本実施例に係るレーザ溶接装置は、リッドとパッケージを備える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装置であって、所定のパルス周期で、レーザ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、レーザビームを照射する位置を変更するガルバノヘッドと、を備え、ガルバノヘッドは、１パルス周期の間に、レーザビームを照射する位置を前記ワーク内で移動し、連続溶接させる。これにより、溶接痕を小さくすることができると共に、ワーク内の電子部品に与える影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の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。
【図２】ワークの具体的な構成を示す図である。
【図３】ワークが載置されたトレイの状態を示す図である。
【図４】第１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５】出射されるレーザビームを制御する方法の具体例を説明するための図である。
【図６】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。
【図７】仮付け溶接方法を説明するための図である。
【図８】磁石を用いた固定方法を説明するための図である。
【図９】変形例に係るレーザ溶接方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ワーク
１０ａ  リッド
１０ｂ  パッケージ
２０  トレイ
３０  ビームスポット
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
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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