(57)【要約】【課題】レーザ光による第一部材と第二部材との接合において、第一部材への照射時間が低減された低コストな接合装置及び接合方法を提供する。【解決手段】接合装置１０は、第一部材５０に照射されるレーザ光Ｌ１によって第一部材５０と第二部材６０とを接合する接合装置であって、レーザ光Ｌ１の光軸ＬＬが第一部材５０の第一照射面ＳＰ１の法線Ｑに対して傾斜する方向となるように第一照射面ＳＰ１にレーザ光Ｌ１を照射するレーザ光源３８と、第一照射面ＳＰ１で反射された第一反射レーザ光Ｌｒ１をさらに反射させた第二反射レーザ光Ｌｒ２を第一部材５０の第二照射面ＳＰ２に照射する反射鏡４１と、を備える。【選択図】図１
2017042803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材に照射されるレーザ光によって前記第一部材と第二部材とを接合する接合装置であって、
前記レーザ光の光軸が前記第一部材の第一照射面の法線に対して傾斜する方向となるように前記第一照射面に前記レーザ光を照射するレーザ光源と、
前記第一照射面で反射された第一反射レーザ光をさらに反射させた第二反射レーザ光を前記第一部材の第二照射面に照射する反射鏡と、
を備える、接合装置。
【請求項２】
前記反射鏡は、放物面鏡である、請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記第二照射面は、前記第一照射面より大きいとともに、現在照射されている前記第一照射面を含む、請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記レーザ光源は、前記レーザ光を、順次移動していく複数の前記第一照射面に照射し、
前記第二照射面は、前記レーザ光源に照射される現工程の前記第一照射面とは異なる位置で、前記現工程の後の後工程の前記第一照射面を含む位置にある、請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項５】
前記接合装置は、第二反射鏡を備え、
前記反射鏡は、前記第二反射レーザ光を、前記第二反射鏡の鏡面を介して前記第二照射面に照射する、請求項１〜４の何れか１項に記載の接合装置。
【請求項６】
前記第一部材及び前記第二部材は、ともに銅である、請求項１〜５の何れか１項に記載の接合装置。
【請求項７】
前記接合装置は、
前記レーザ光源を備えるレーザヘッドと、
前記反射鏡を備え、前記レーザヘッドに交換可能に設けられる反射鏡ユニットと、
を備える、請求項１〜６の何れか１項に記載の接合装置。
【請求項８】
第一部材にレーザ光を照射されることによって前記第一部材と第二部材とを接合する接合方法であって、
レーザ光源により照射されるレーザ光の光軸が前記第一部材の第一照射面の法線に対して傾斜する方向になるように、前記第一照射面に前記レーザ光を照射し、
前記照射面で反射された第一反射レーザ光を反射鏡によってさらに反射させた第二反射レーザ光を前記第一部材の第二照射面に照射する、接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置及び接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接部材（第一部材）と被溶接部材（第二部材）とを接合するため、第一部材の照射面にレーザ光を照射し、第一部材を照射面から接合面まで溶融させて第一部材と第二部材とを溶接する技術がある。しかし、このような接合では、例えば銅に代表される第一部材の材質によっては、その性質上、第一部材の温度が低温時には、照射面でレーザ光の多くを吸収できずに反射させてしまうものもある。銅では、第一部材の温度が例えば融点に達しないと、レーザ光の吸収率が上昇しない。よって、第一部材を加熱するため、融点以上の温度となるまで、照射面に高出力のレーザ光を照射し続けなければならない。これに対して、例えば、特許文献１に開示される技術では、レーザ光が照射される第一部材の照射面を、別の手段によって加熱し短時間で融点以上の温度とすることで、高出力のレーザ光の照射時間を低減させる技術が開示されている。このとき、加熱する方法としては、アークによるもの、電気抵抗を利用するもの、連続発振レーザの照射によるもの、又は余熱炉への投入等による昇温方法が開示されている。なお、別の手段によって第一部材を加熱する発明ではないが、特許文献２，３にもレーザ光によって第一部材と第二部材とを溶接する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３２８８６２号公報
【特許文献２】特開２００１−２５２７７６号公報
【特許文献３】特開平０３−１８０２８９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、特許文献１に記載の従来技術では、第一部材の照射面を別の手段によって加熱するので、高コストとなる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レーザ光による第一部材と第二部材との接合において、第一部材への照射時間が低減された低コストな接合装置及び接合方法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】
【０００５】
本発明に係る請求項１の接合装置は、第一部材に照射されるレーザ光によって前記第一部材と第二部材とを接合する接合装置であって、前記レーザ光の光軸が前記第一部材の第一照射面の法線に対して傾斜する方向となるように前記第一照射面に前記レーザ光を照射するレーザ光源と、前記第一照射面で反射された第一反射レーザ光をさらに反射させた第二反射レーザ光を前記第一部材の第二照射面に照射する反射鏡と、を備える。
【０００６】
このような構成において、第一部材の第一照射面の温度が、レーザ光の吸収率が低い低温領域にあるときには、レーザ光源から第一部材に直接照射されるレーザ光の多くが、第一照射面で第一反射レーザ光として反射される。しかし、本発明では本来、成り行きに任せ廃棄されるはずの第一反射レーザ光の多くが、反射鏡によって反射されて第二反射レーザ光とされ、第一部材の第二照射面を照射し、第一部材を、効果的に加熱することに寄与する。そして、第一部材の第一照射面の温度がレーザ光の吸収率が高い高温領域に達すると、レーザ光源から第一部材に直接照射されるレーザ光のうちの多くが第一照射面に吸収され、第一部材と第二部材の接合面まで第一部材が効率よく溶融し、第一部材と第二部材との接合を短時間で完了させることができる。このように、従来技術のように、高コストな他の手段（アーク、電気抵抗、連続発振レーザ等によるもの、又は余熱炉に投入）によって第一部材の昇温を補助するのではなく、従来廃棄されていた第一反射レーザ光を利用して、第一部材の昇温を補助するので、従来技術に対して低コストな接合装置とすることができる。また、レーザ光源からレーザ光が第一照射面の法線に対して傾斜するよう第一照射面に照射されるので、第一照射面で反射される第一反射レーザ光は、レーザ光源に向かって直接戻ってくることはない。よって、第一反射レーザ光がレーザ光源から逆に入射して素子を損傷させる虞はない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一実施形態に係る接合装置の概要図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】第一実施形態に係る第一照射面及び第二照射面を説明する図である。
【図４】第一部材の温度とレーザ光の吸収率との関係を示すグラフである。
【図５Ａ】第一部材の低温時における第一照射面及び第二照射面の温度状態を説明するグラフである。
【図５Ｂ】第一部材の高温時における第一照射面及び第二照射面の温度状態を説明するグラフである。
【図６】変形例の接合装置の概要図である。
【図７】第二実施形態における図２に対応する図である。
【図８】第二実施形態に係る第一照射面及び第二照射面を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態に係る接合装置について、図面に基づき説明する。図１は、接合装置１０の概要図である。接合装置１０は、第一部材５０にレーザ光を照射することによって第一部材５０と、第二部材６０とを溶接により接合する装置である（図１参照）。
【０００９】
接合装置１０の説明の都合上、まず、接合対象となる第一部材５０及び第二部材６０について説明する。なお、以降の説明においては、図１の上側を上方、下側を下方として説明する。本実施形態においては、第一部材５０及び第二部材６０の材質は、ともに銅である。第一部材５０及び第二部材６０は、それぞれ電極部であり平板状部材である。接合前において、第一部材５０の接合面５０ａが、第二部材６０の接合面６０ａと対向して当接するよう、第一部材５０が第二部材６０上に載置される（図１、図２参照）。そして、後述するレーザ光Ｌ１が、第一部材５０の上面５０ｂに設けられる第一照射面ＳＰ１（図３参照）に照射されることにより、第一照射面ＳＰ１から下方に向かって溶融部分（図示省略）が延び、延びた溶融部分が第二部材６０の接合面６０ａに到達したのち冷却されて第一部材５０と第二部材６０とが溶接される。
【００１０】
（１．接合装置１０の構成）
次に、接合装置１０について説明する。図１に示すように、接合装置１０は、レーザ発振器２０、レーザヘッド３０、反射鏡ユニット４０、筐体７０、及び制御装置８０を備える。レーザヘッド３０及び反射鏡ユニット４０は、筐体７０内に配置される。また、反射鏡ユニット４０は、図１に示すようにレーザヘッド３０内に取り付けられる。このような、接合装置１０に対して、第一部材５０及び第二部材６０は、図１に示す位置に配置される。つまり、図１において、第一部材５０及び第二部材６０は、レーザヘッド３０の下方に配置され、第一部材５０の上面５０ｂがレーザヘッド３０と対向するよう配置される。
【００１１】
レーザ発振器２０は、波長が予め設定された所定の近赤外波長となるよう発振させてレーザ光を生成する。本実施形態では、レーザ発振器２０によって発振されるレーザ光Ｌ１として、具体的には、安価な、ＨｏＹＡＧ（波長：約１．５μｍ）、ＹＶＯ（イットリウム・バナデイト、波長：約１．０６μｍ）、Ｙｂ（イッテルビウム、波長：約１．０９μｍ）及びファイバーレーザなどが適用される。このため、レーザ光Ｌ１の所定の近赤外波長の大きさは、１．０μｍ前後となる。また、レーザ発振器２０は、レーザ発振器２０から発振されたレーザ光Ｌ１をレーザヘッド３０に伝送する光ファイバ２２を備える。
【００１２】
図１に示すように、レーザヘッド３０は、コリメートレンズ３２、ミラー３４及びｆθレンズ３８を有している。前述したとおり、コリメートレンズ３２、ミラー３４、及びｆθレンズ３８は、筐体７０内に配置される。コリメートレンズ３２は、光ファイバ２２から出射されたレーザ光Ｌ１をコリメートして平行光に変換する。
【００１３】
ミラー３４は、コリメートされたレーザ光Ｌ１を鏡面で反射させ、ｆθレンズ３８に入射可能となるようレーザ光Ｌ１の進行方向を変換する。ミラー３４は、ｆθレンズ３８に入射させたレーザ光Ｌ１が、ｆθレンズ３８を通過し、第一部材５０の上面５０ｂに設けられる第一照射面ＳＰ１に向かって照射可能となるようレーザ光Ｌ１の進行方向を変換する。また、ミラー３４は、反射面の角度を自在に変更させレーザ光Ｌ１の進行方向を自在に変更可能となっている。
【００１４】
ｆθレンズ３８は、ミラー３４が反射した平行なレーザ光Ｌ１を集光するレンズである。図１、図２に示すように、ｆθレンズ３８は、レーザ光Ｌ１の光軸ＬＬが、図３に示す第一照射面ＳＰ１の法線Ｑに対して所定の角度α°（≠０°）で傾斜するよう第一部材５０の上面５０ｂの第一照射面ＳＰ１を照射し、第一照射面ＳＰ１を直接加熱する。なお、ｆθレンズ３８から第一照射面ＳＰ１に向けて照射されるレーザ光Ｌ１の照射の出力源となるｆθレンズ３８を本発明に係るレーザ光源とする。図３に示すように第一照射面ＳＰ１は、概略楕円形状を呈し、その長径は、例えば２５０μｍ程度である。ただし、２５０μｍは一例であり、第一照射面ＳＰ１の大きさを限定するものではない。
【００１５】
レーザ光源（ｆθレンズ３８）から照射されるレーザ光Ｌ１の光軸ＬＬの、第一照射面ＳＰ１の法線Ｑに対する角度α°（≠０°）は、任意に設定すればよい。これにより、第一照射面ＳＰ１で反射されたレーザ光Ｌ１が、レーザヘッド３０のレーザ光源（ｆθレンズ３８）に入射し、ｆθレンズ３８、ミラー３４、及びコリメートレンズ３２を介してレーザ発振器２０に到達して、レーザ発振器２０の素子を損傷させることを防止できる。以降、レーザヘッド３０（レーザ光源）から出力され、第一部材５０の上面５０ｂの第一照射面ＳＰ１で反射されたレーザ光Ｌ１の反射光を、第一反射レーザ光Ｌｒ１と称す。
【００１６】
図１に示すように、反射鏡ユニット４０は、レーザヘッド３０内に取り付けられ、交換可能な反射鏡４１を備える。反射鏡４１は、第一照射面ＳＰ１で反射された第一反射レーザ光Ｌｒ１を、その鏡面４１ａでさらに反射させる。このとき、鏡面４１ａで反射される反射レーザ光を第二反射レーザ光Ｌｒ２と称す。第二反射レーザ光Ｌｒ２は、第一部材５０の上面５０ｂの第二照射面ＳＰ２（図３参照）を照射して、第一部材５０を間接的に加熱する。
【００１７】
図３に示すように、第二照射面ＳＰ２の大きさは、第一照射面ＳＰ１より大きい。また、第二照射面ＳＰ２は、現在照射されている第一照射面ＳＰ１を含む。本実施形態においては、第二照射面ＳＰ２は、第一照射面ＳＰ１とほぼ同心の楕円とする。このように、第二反射レーザ光Ｌｒ２が照射される第二照射面ＳＰ２が、第一照射面ＳＰ１とほぼ同心の楕円となるよう反射鏡４１の位置、角度及び反射面の形状等が設定される。このような条件を満たすことができれば、反射鏡ユニット４０の取り付けは、レーザヘッド３０内には限定されない。なお、本実施形態において、反射鏡４１の鏡面４１ａは、公知の放物面鏡である。ただし、鏡面４１ａは、放物面鏡には限らない。第二反射レーザ光Ｌｒ２を第二照射面ＳＰ２に照射可能であれば、反射鏡４１の鏡面４１ａは、球面鏡であってもよい。さらには、鏡面４１ａは任意の曲率で形成されてもよい。
【００１８】
図１に示す制御装置８０は、第一部材５０と第二部材６０との接合を行なうときに、レーザ光Ｌ１の照射のＯＮ、ＯＦＦを制御する。また、制御装置８０は、ミラー３４に設けられた図略のアクチュエータを作動させることで、ミラー３４の反射面の角度の制御が可能である。これにより、第一照射面ＳＰ１に対してレーザ光Ｌ１を、第一照射面ＳＰ１の法線Ｑに対して任意の角度α°の傾きを有して照射可能とする。
【００１９】
ここで、前述したＨｏＹＡＧ及びファイバーレーザ等のレーザ光Ｌ１について説明する。レーザ光Ｌ１は、１．０μｍ前後の近赤外波長を有するレーザ光であり、照射する第一部材５０（銅）の温度（横軸）とレーザ光Ｌ１の吸収率（縦軸）とが図４に示す関係を有する。図４からわかるように、第一部材５０が吸収するレーザ光Ｌ１の吸収率は、第一部材５０の温度が、第一部材５０の材質である銅の融点より低いとき（図４中の矢印範囲Ｌ参照）には非常に低い。このため、第一部材５０の温度が、融点より低いときには、第一部材５０の上面５０ｂの第一照射面ＳＰ１に照射されたレーザ光Ｌ１の多くは反射され、反射されずに残った一部が第一部材５０に吸収され熱に変換される。
【００２０】
このような特性を有するので、例えば銅（第一部材）に対して１．０μｍ前後の近赤外波長を有するレーザ光を照射する場合、従来では、第一部材の温度が融点に到達するまで、第一部材の上面（照射面）で反射された多くの反射レーザ光は放置されていた（捨てられていた）。この放置されていた分は、ムダであり、高コストの要因となる。本発明では、第一反射レーザ光Ｌｒ１を再度、第一部材５０の昇温のために利用することで、第一部材５０を第二部材６０に低コストで接合させるものである。なお、第一部材５０及び第二部材６０の材質は、銅には限らない。母材温度と、レーザ光の吸収特性との関係が、銅と近似していれば、どのような材質でも適用できる。
【００２１】
（２．接合方法）
接合方法について説明する。前述したように、第一部材５０と第二部材６０とを接合するため、第一部材５０及び第二部材６０を図１、図２に示すように配置する。このとき、第一部材５０とレーザヘッド３０のレーザ光源（ｆθレンズ３８）との相対位置関係は予め設定されているものとする。
【００２２】
次に、制御装置８０の制御によって、例えばＨｏＹＡＧのレーザ発振器２０を駆動し、レーザ光Ｌ１を所定の近赤外波長で発振する。前述したように、このとき、レーザ光Ｌ１の所定の近赤外波長は、約１．０μｍである。そして、レーザ発振器２０から発振したレーザ光Ｌ１は、光ファイバ２２に入射されてレーザヘッド３０（図１参照）まで伝送される。
【００２３】
光ファイバ２２から出射したレーザ光Ｌ１は、コリメートレンズ３２で平行化された後、ミラー３４で反射され、ｆθレンズ３８を介して第一部材５０の上面５０ｂの第一照射面ＳＰ１に照射される。このときの、レーザ光Ｌ１の照射角度は、前述したとおり、第一照射面ＳＰ１の法線Ｑに対して、所定の角度α°（≠０°）で傾斜している。また、第一部材５０の温度は、はじめのうち低温状態であり、融点未満である。このため、第一部材５０の第一照射面ＳＰ１におけるレーザ光Ｌ１の吸収率は低く、第一照射面ＳＰ１に照射されるレーザ光Ｌ１のうちの多くが、第一照射面ＳＰ１で反射され、レーザ光Ｌ１のうちの残りの一部が第一照射面ＳＰ１に吸収され少しだけ加熱される。
【００２４】
第一照射面ＳＰ１で吸収されずに反射される第一反射レーザ光Ｌｒ１は、反射鏡ユニット４０の反射鏡４１の鏡面４１ａに向かって進行する。このとき、第一反射レーザ光Ｌｒ１は、第一照射面ＳＰ１から反射鏡４１の鏡面４１ａに向かって拡径されながら進行している。つまり、第一照射面ＳＰ１である程度の焦点を結んだレーザ光Ｌ１は、第一照射面ＳＰ１で反射され第一反射レーザ光Ｌｒ１として空中を進行する際、若干拡径しながら進行する。
【００２５】
そして、反射鏡４１の鏡面４１ａに到達した第一反射レーザ光Ｌｒ１は、放物面で形成された反射鏡４１の鏡面４１ａで、ほぼ全量が再度反射され第二反射レーザ光Ｌｒ２となる。そして、第二反射レーザ光Ｌｒ２は、第一部材５０の上面５０ｂの第二照射面ＳＰ２に照射される。第一部材５０の上面５０ｂにおいて、第二照射面ＳＰ２は、第一照射面ＳＰ１より大きな楕円であり図３に示す形状となる。
【００２６】
このとき、第一照射面ＳＰ１及び第二照射面ＳＰ２に生じる温度分布を図５Ａのグラフに基づき説明する。図５Ａのグラフは、低温時における第一部材５０の第一照射面ＳＰ１及び第二照射面ＳＰ２（図５Ａ中の二点鎖線参照）の温度分布を説明する模式的なグラフである。図５Ａのグラフの横軸は、第一照射面ＳＰ１及び第二照射面ＳＰ２の位置を示している。横軸のほぼ中央に示すＣＬが、第一照射面ＳＰ１及び第二照射面ＳＰ２の中心である。図５Ａのグラフの縦軸は、温度を示している。
【００２７】
そして、横軸においてＣＬの両側に延びるのが第一照射面ＳＰ１の中心からの第一照射面ＳＰ１及び第二照射面ＳＰ２の長軸方向の距離（位置）を示している。図５Ａのグラフをみてわかるように、第一照射面ＳＰ１と第二照射面ＳＰ２とが重複して照射されるＣＬを含む範囲Ｒａ１での温度が、範囲Ｒａ１のさらに両側の範囲Ｒａ２、範囲Ｒａ３における温度に対して少しだけ高くなっている。これは、レーザ光Ｌ１及び第二反射レーザ光Ｌｒ２の重複照射による加熱効果による結果である。しかし、第一部材５０は、未だ低温（融点未満）であるため、第一照射面ＳＰ１におけるレーザ光Ｌ１の吸収率がまだ低く、第一照射面ＳＰ１はそれほど大きく温度上昇していない。
【００２８】
図５Ａのグラフにおいて、範囲Ｒａ２、範囲Ｒａ３は、第一照射面ＳＰ１を除く第二照射面ＳＰ２のみの範囲である。範囲Ｒａ２、範囲Ｒａ３においても、未だ第一部材５０が低温であるため、第二反射レーザ光Ｌｒ２の多くは第二照射面ＳＰ２に効果的に吸収されず、多くが反射される。このため、範囲Ｒａ２、範囲Ｒａ３における第二照射面ＳＰ２の温度も上昇はされるがまだ低い。しかし、範囲Ｒａ２、範囲Ｒａ３における温度上昇が若干であるとはいえ、熱伝導率の高い第一部材５０における範囲Ｒａ１の温度が、放熱して低下しないよう保温する効果を有する。
【００２９】
このように、第二照射面ＳＰ２に照射される第二反射レーザ光Ｌｒ２は、反射鏡４１により反射されたレーザ光であるので、レーザ光Ｌ１よりは劣化したレーザ光であるが、上述した第一照射面ＳＰ１との重複した照射、及び保温の効果により、第一照射面ＳＰ１の昇温に対して十分寄与できる。
【００３０】
このような、第二反射レーザ光Ｌｒ２による第二照射面ＳＰ２への照射の効果によって、第一照射面ＳＰ１の温度は、第二反射レーザ光Ｌｒ２の照射がない従来と比較して、効率よく上昇する。つまり、本発明は、第二反射レーザ光Ｌｒ２を利用せず廃棄していた従来に対して、ムダが少ない照射方法である。
【００３１】
図５Ｂのグラフは、第二反射レーザ光Ｌｒ２による第二照射面ＳＰ２への照射の効果によって、第一部材５０の第一照射面ＳＰ１の温度が上昇し融点を超えた場合における第一照射面ＳＰ１及び第二照射面ＳＰ２の温度分布を示している。なお、図５Ｂのグラフも、図５Ａのグラフと同様、第一照射面ＳＰ１及び第二照射面ＳＰ２における温度分布を説明する模式的なグラフである。また、図５Ｂのグラフの横軸及び縦軸の各指標は、図５Ａのグラフと同様である。
【００３２】
図５Ｂのグラフを見ると、範囲Ｒａ１での温度が、範囲Ｒａ２、範囲Ｒａ３における温度に対して明らかに突出している。これは、第一照射面ＳＰ１が高温となり融点を超えたことによって、第一照射面ＳＰ１におけるレーザ光Ｌ１及び第二反射レーザ光Ｌｒ２の吸収率が一気に上昇し、レーザ光の多くが吸収され熱に変換されたことによる。なお、このとき、レーザ光の吸収量の増加に伴い、第一照射面ＳＰ１で反射される第一反射レーザ光Ｌｒ１の量は減少し、これに伴い第二反射レーザ光Ｌｒ２も減少する。しかし、第二反射レーザ光Ｌｒ２も、相応に温度上昇した第二照射面ＳＰ２で効率よく吸収されるので、第二照射面ＳＰ２においても相応の温度上昇がされる。
【００３３】
これにより、第一照射面ＳＰ１の温度は、短時間で融点に到達し、レーザ光Ｌ１の吸収率が向上するので、第一部材５０と第二部材６０との接合も短時間で完了する。従って、レーザ光Ｌ１に対する照射エネルギー量が低減され、延いては第一部材５０と第二部材６０とを低コストで接合できる。
【００３４】
（３．第一実施形態による効果）
上記第一実施形態によれば、接合装置１０は、第一部材５０に照射されるレーザ光Ｌ１によって第一部材５０と第二部材６０とを接合する接合装置であって、レーザ光Ｌ１の光軸ＬＬが第一部材５０の第一照射面ＳＰ１の法線Ｑに対して傾斜する方向となるように第一照射面ＳＰ１にレーザ光Ｌ１を照射するレーザ光源（ｆθレンズ３８）と、第一照射面ＳＰ１で反射された第一反射レーザ光Ｌｒ１をさらに反射させた第二反射レーザ光Ｌｒ２を第一部材５０の第二照射面ＳＰ２に照射する反射鏡４１と、を備える。
【００３５】
このような構成において、第一部材５０の第一照射面ＳＰ１の温度が、レーザ光Ｌ１の吸収率が低い低温領域にあるときには、レーザ光源（ｆθレンズ３８）から第一照射面ＳＰ１に直接照射されるレーザ光Ｌ１のうちの多くが第一反射レーザ光Ｌｒ１として、第一照射面ＳＰ１で反射される。しかし、本発明では、成り行きに任せ廃棄されるはずの第一反射レーザ光Ｌｒ１の多くは、反射鏡４１によって再び反射されて第二反射レーザ光Ｌｒ２とされる。そして、第二反射レーザ光Ｌｒ２が、第一照射面ＳＰ１を含む第一部材５０の第二照射面ＳＰ２を照射するので、第一照射面ＳＰ１を、効果的に加熱することができる。
【００３６】
これにより、第一部材５０の第一照射面ＳＰ１が温度上昇し、レーザ光Ｌ１の吸収率が高い高温領域（融点以上）に短時間で効率よく到達すると、レーザ光源（ｆθレンズ３８）から第一部材５０に直接照射されるレーザ光Ｌ１のうちの多くが第一部材５０の第一照射面ＳＰ１に吸収される。このため、第一照射面ＳＰ１はさらに昇温し、第一照射面ＳＰ１から第一部材５０及び第二部材６０の接合面５０ａ、６０ａまで第一部材５０が溶融し、第一部材５０と第二部材６０との接合を短時間で完了させることができる。このように、従来技術のように、高コストな他の手段（アーク、電気抵抗、連続発振レーザ等によるもの、又は余熱炉に投入）によって、第一部材５０の昇温を補助するのではなく、従来、廃棄されていた第一反射レーザ光Ｌｒ１を利用して、第一部材５０の昇温を補助するので、従来技術に対して低コストな接合装置１０とすることができる。また、レーザ光Ｌ１の光軸ＬＬが第一照射面ＳＰ１の法線Ｑに対して傾斜するようレーザ光Ｌ１が照射されるので、第一照射面ＳＰ１で反射される第一反射レーザ光Ｌｒ１は、レーザ光源（ｆθレンズ３８）に向かって戻ってくることはない。このため、第一反射レーザ光Ｌｒ１がレーザ光源（ｆθレンズ３８）から入射し、レーザ発振器２０に到達してレーザ発振器２０の素子を損傷させる虞はない。
【００３７】
また、上記実施形態によれば、反射鏡４１は、放物面鏡である。これにより、反射鏡４１を反射した第二反射レーザ光Ｌｒ２をさらに第一部材５０の第二照射面ＳＰ２に照射する際、所望の位置、及び所望の大きさとなるようコントロールしやすい。
【００３８】
また、上記実施形態によれば、第二照射面ＳＰ２は、第一照射面ＳＰ１より大きいとともに、現在照射されている第一照射面ＳＰ１を含む。これにより、加熱され昇温された第一照射面ＳＰ１の温度は、第一照射面ＳＰ１を取り囲み、第二反射レーザ光Ｌｒ２による加熱によって昇温された第二照射面ＳＰ２によって保温される。従って、第一照射面ＳＰ１の放熱が抑制され、相乗的な効果によって第一照射面ＳＰ１が昇温し、短時間での第一部材５０と第二部材６０との接合が可能となる。
【００３９】
また、上記実施形態によれば、第一部材５０及び第二部材６０は、ともに銅である。本発明においては、第一部材５０及び第二部材６０が低温のときに、レーザ光Ｌ１の吸収率が低く、所定温度以上において、レーザ光Ｌ１の吸収率が高くなるような条件で使用した場合に、高い効果が得られる。この点において、銅は、特に波長が１μｍ前後のレーザ光を使用した場合において、低温時に吸収率が低く、融点を超える温度となるとレーザ光の吸収率が急激に上昇する性質を有しており、本発明において高い効果が得られる特徴を備えている。また、上記より、銅に対しては、１μｍ前後の波長を有するレーザが使用できる。即ち、１μｍ前後の波長を有する安価なＹＡＧレーザやファイバーレーザ等が使用できる。このため、第一部材５０及び第二部材６０をともに銅とした場合には、レーザとして、安価なＹＡＧレーザやファイバーレーザ等が選択でき、接合装置全体で安価に製作できる。
【００４０】
また、上記実施形態によれば、接合装置１０は、レーザ光源（ｆθレンズ３８）を備えるレーザヘッド３０と、反射鏡４１を備え、レーザヘッド３０に交換可能に設けられる反射鏡ユニット４０と、を備える。これにより、第一部材５０及び第二部材６０の仕様が変更される、または接合位置が変更される等の場合でも、反射鏡ユニット４０の交換を行なうだけで容易に対応できる。
【００４１】
＜変形例＞
なお、上記実施形態の変形例として、図６に示すように、接合装置１００は、第二反射鏡４２を備えてもよい。つまり、反射鏡４１が反射した第二反射レーザ光Ｌｒ２を、直接第二照射面ＳＰ２に照射するのではなく、第二反射レーザ光Ｌｒ２を、第二反射鏡４２に向けて照射し、第二反射鏡４２の鏡面を介して、第二照射面ＳＰ２にさらに反射したレーザ光を照射してもよい。これにより、第二反射レーザ光Ｌｒ２が、レーザ光源（ｆθレンズ３８）に向かって戻ってくる虞は一層低減され、信頼性が向上される。なお、第二反射鏡４２は、反射鏡４１とともに、反射鏡ユニット４０に設けられる。
【００４２】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態について説明する。図７、図８に示すように、第二実施形態では、ｆθレンズ３８（レーザ光源）は、レーザ光Ｌ１を、順次移動していく複数の第一照射面ＳＰ１０１に照射する。また、第二照射面ＳＰ１０２は、ｆθレンズ３８（レーザ光源）に照射される現工程の第一照射面ＳＰ１０１とは異なる位置にあり、その位置は、現工程の後の後工程の第一照射面ＳＰ１０１を含む位置にある。上記以外は、第一実施形態と同様であるので、変更点のみ説明し、同様部分については、説明を省略する。
【００４３】
図７に示すように、第二実施形態において、第一部材１５０は、銅製の複数の電極Ａ〜Ｄを備える半導体である。そして、第一部材１５０の電極Ａ〜Ｄを基板ＰＬ上に設けられた銅製の複数の電極である第二部材１６０にそれぞれ接合する。電極Ａ〜Ｄは、第一実施形態における第一部材５０に相当し、第二部材１６０は、第一実施形態における第二部材６０に相当する。具体的には、ｆθレンズ３８（レーザ光源）は、図７に示す、例えばＡ〜Ｄの電極に対し、レーザ光Ｌ１を、はじめに電極Ａの面上の第一照射面ＳＰ１０１に照射する。また、第二反射レーザ光Ｌｒ２を、電極Ｂの面上の第二照射面ＳＰ１０２（図８参照）に照射する（図８参照）。以後、電極Ａから電極Ｄに向かって順次、レーザ光Ｌ１及び第二反射レーザ光Ｌｒ２を下記で説明するように照射していく。
【００４４】
まず、上述した電極Ａの第一照射面ＳＰ１０１は、現工程の第一照射面ＳＰ１０１に相当する。このとき、第二照射面ＳＰ１０２は、現工程の電極Ａの第一照射面ＳＰ１０１とは異なる電極Ｂの面上に位置する。そして、その第二照射面ＳＰ１０２の位置は、現工程の次にレーザ光Ｌ１の照射がされる後工程の第一照射面ＳＰ１０１を含む位置でもある。このとき、電極Ｂの面上の第二照射面ＳＰ１０２は、第二反射レーザ光Ｌｒ２の照射によって相応に昇温する。電極Ｂの第二照射面ＳＰ１０２の温度が所定の温度まで上昇したら、第一部材１５０及び第二部材１６０を図７において右方に移動させる（図７中、矢印Ｅ参照）。このとき、所定の温度の確認は、事前に実験によって求めた第二反射レーザ光Ｌｒ２の照射時間と第二照射面ＳＰ１０２の温度との関係から判定してもよいし、実際に非接触の温度計によって計測してもよい。
【００４５】
この移動により、第一照射面ＳＰ１０１は、後工程の電極Ｂの面上に位置されることとなる（電極Ｂ内の破線参照）。そして、電極Ｂの面上において、第一照射面ＳＰ１０１は、レーザ光Ｌ１が照射されて現工程の第一照射面ＳＰ１０１となる。このとき、電極Ｂの面上における第一照射面ＳＰ１０１は、前述したように事前に第二反射レーザ光Ｌｒ２による第二照射面ＳＰ１０２への照射によって相応に昇温されている。このため、現工程における第一照射面ＳＰ１０１では、温度がかさ上げされた状態でレーザ光Ｌ１の照射がされることになる。これにより、第一実施形態と同様、第一照射面ＳＰ１の放熱が抑制され、相乗的な効果によって第一照射面ＳＰ１０１が昇温する。このため、第一照射面ＳＰ１０１の温度が融点に到達するまでの時間が、第一照射面ＳＰ１０１の温度がかさ上げされていない状態でレーザ光Ｌ１が第一照射面ＳＰ１０１に照射された場合と比較して短縮される。つまり、第一照射面ＳＰ１０１が短時間で融点に到達するので、第一部材１５０と第二部材１６０との接合時間が短縮できる。
【００４６】
また、このとき、第二照射面ＳＰ１０２は、現工程の電極Ｂの第一照射面ＳＰ１０１とは異なる電極Ｃの面上に位置する（電極Ｃ内の破線参照）。そして、この第二照射面ＳＰ１０２の位置は、現工程の次にｆθレンズ３８（レーザ光源）によってレーザ光Ｌ１の照射がされる後工程の第一照射面ＳＰ１０１を含む位置でもある。そして、第二反射レーザ光Ｌｒ２の照射によって電極Ｃの面上の第二照射面ＳＰ１０２の温度が所定の温度まで上昇したら、第一部材１５０及び第二部材１６０を、図７においてさらに右方に移動させる。
【００４７】
この移動により、第一照射面ＳＰ１０１は、後工程の電極Ｃの面上に位置されることとなる（電極Ｃ内の破線参照）。この繰り返しによって、以降の電極Ｄに対しても、第二反射レーザ光Ｌｒ２及びレーザ光Ｌ１に第二照射面ＳＰ１０２及び第一照射面ＳＰ１０１が順次、照射され、各第二部材１６０とそれぞれ短時間で接合される。なお、接合すべき電極の数が、電極Ａ〜Ｄを越えて、さらに多くても、上記の工程を繰り返し行なうことにより、さらに連続的に多くの電極の接合が行なえる。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１００・・・接合装置、  ３０・・・レーザヘッド、  ３４・・・ミラー、  ３８・・・ｆθレンズ（レーザ光源）、  ４０・・・反射鏡ユニット、  ４１・・・反射鏡、  ４１ａ・・・鏡面、  ４２・・・第二反射鏡、  ５０，１５０・・・第一部材、  ５０ａ・・・接合面、  ５０ｂ・・・上面、  ６０，１６０・・・第二部材、  ６０ａ・・・接合面、  Ａ〜Ｄ・・・電極、  Ｌ１・・・レーザ光、  ＬＬ・・・光軸、  Ｌｒ１・・・第一反射レーザ光、  Ｌｒ２・・・第二反射レーザ光、  Ｑ・・・法線、  ＳＰ１，ＳＰ１０１・・・第一照射面、  ＳＰ２，ＳＰ１０２・・・第二照射面、  α・・・角度。
【図１】
2017042803.tif 000003
【図２】
2017042803.tif 000004
【図３】
2017042803.tif 000005
【図４】
2017042803.tif 000006
【図５Ａ】
2017042803.tif 000007
【図５Ｂ】
2017042803.tif 000008
【図６】
2017042803.tif 000009
【図７】
2017042803.tif 000010
【図８】
2017042803.tif 000011