(57)【要約】【課題】枠の搬送機構や保管機構を簡略化できる、あるいは熱の影響による接合部材の損傷を低減できる枠の接合構造体、枠の接合方法及びレーザ加工装置を提供する。【解決手段】少なくともいずれかがレーザ光に対して透過性を有する第１及び第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、前記第１の基板と前記第２の基板とにレーザ光により接合された複数の辺体からなる枠と、を備えたことを特徴とする接合構造体が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともいずれかがレーザ光に対して透過性を有する第１及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、前記第１の基板と前記第２の基板とにレーザ光により接合された複数の辺体からなる枠と、
を備えたことを特徴とする接合構造体。
【請求項２】
前記複数の辺体のそれぞれは、隣接する辺体にレーザ光により接合されてなることを特徴とする請求項１記載の接合構造体。
【請求項３】
弾性体をさらに備え、
前記複数の辺体の少なくともいずれかは、前記弾性体を介して、隣接する辺体にレーザ光により接合されてなることを特徴とする請求項１記載の接合構造体。
【請求項４】
前記辺体は、棒材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の接合構造体。
【請求項５】
第１の基板の主面に複数の辺体を順次当接させレーザ光を照射して接合することにより前記複数の辺体からなる枠を形成し、前記枠の上に第２の基板の主面を当接させレーザ光を照射して接合することを特徴とする接合方法。
【請求項６】
前記複数の辺体のうちの隣接するもの同士を当接させレーザ光を照射して接合することを特徴とする請求項５記載の接合方法。
【請求項７】
前記第１の基板の前記主面に第１の辺体を接合し、
前記第１の辺体と第２の辺体とを接合した後に、前記第２の辺体を前記第１の基板の主面に接合し、
前記第１の辺体と第３の辺体とを接合した後に、前記第３の辺体を前記第１の基板の主面に接合し、
前記第２及び第３の辺体と、第４の辺体と、を接合した後に、前記第４の辺体を前記第１の基板の主面に接合し、
前記第１、第２、第３及び第４の辺体と、前記第２の基板と、を接合することを特徴とする請求項６記載の接合方法。
【請求項８】
前記レーザ光は、超短パルスレーザ光であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の接合方法。
【請求項９】
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記レーザ光を集光して被照射体に向けて照射する光学系と、
前記被照射体と、前記光学系と、の位置関係を制御するコントロールステージと、
前記被照射体を搬送してその位置を調整する搬送機構と、
第１の基板の主面に複数の辺体を順次当接させ前記レーザ光を照射して接合することにより前記複数の辺体からなる枠を形成し、前記枠の上に第２の基板を当接させ前記レーザ光を照射して接合するように搬送機構と前記コントロールステージとを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記光学系は、
前記被照射体に対して鉛直方向にレーザ光を照射する第１の光学系と、
前記被照射体に対して水平方向にレーザ光を照射する第２の光学系と、
を有し、
前記コントロールステージは、
前記第１の光学系を支持し、その位置を制御する第１のコントロールステージと、
前記第２の光学系を支持し、その位置を制御する第２のコントロールステージと、
を有することを特徴とする請求項９記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記複数の辺体の少なくともいずれかを、前記第１の基板と、前記いずれかの辺体に隣接する他の辺体と、の少なくともいずれかに当接させて位置決めを実行可能としたガイド機構をさらに備えたことを特徴とする請求項９または１０に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記第１の基板と前記第２の基板との少なくともいずれかと、前記辺体と、の接合箇所近傍を押し付けて密着させる押し付け機構をさらに備えたことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記レーザ発振器は、超短パルスレーザ光を出力することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠の接合構造体、枠の接合方法及びレーザ加工装置に関し、具体的にはレーザ光を照射して枠と基板とを接合する枠の接合構造体、枠の接合方法及びレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、枠と基板とを接合したものは多く存在する。例えば、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）などの発光パネルは、枠を介して２枚のガラスが接合された構造を有する場合がある。このとき、枠は一般的に口形状に用意（製造）されることが多く、枠の搬送時や保管時であっても、その形状は口形状のままである。しかしながら、枠の形状や機能や性能などを確保するために、搬送時や保管時には専用の機構（例えば、搬送用の下敷きなど）が必要になるという問題がある。
【０００３】
また、前述のような発光パネルにおける枠と基板との接合には、一般的にフリットあるいは鉛などが用いられるが、これらの接合方法では焼成が必要である。例えばフリットを使用する場合には、４００℃以上の高温での焼成が必要である。また、高温焼成時の熱によって接合部材（枠、基板）にクラックや反りなどが生じないように、焼成後においては時間をかけて徐冷を行う必要がある。そのため、接合工程が長くなるという問題がある。
【０００４】
より低温（４００℃以下）で焼成を行うためには、鉛などの融点のより低い物質を使用する方法があるが、環境問題対策として鉛を使用することは好ましくない。
【０００５】
一方、ふたつの部材を接合する他の方法として、レーザ光の照射による接合方法がある。この接合方法は、照射したレーザ光のエネルギーを接合界面において吸収することによって接合部材が加熱溶融され、再度凝固することで接合を行う方法である。例えば、樹脂フィルムを接合する場合において、レーザ光の吸収性をより高めるために接合界面に光吸収物質を挟み込む方法がある（特許文献１）。またこれと同様に、吸光材を接合界面に塗布または添付または成膜し、ガラスなどの無機物質を接合する方法がある（特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載された方法において、接合部材に生ずるクラックを抑制するためには、雰囲気温度を高温（例えば４００〜６００℃程度）に設定する必要がある。また、特許文献１および２に記載された接合方法によっても、前述のように、枠の搬送時や保管時には専用の機構（例えば、搬送用の下敷きなど）が必要になるという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−６７１６４号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、枠の搬送機構や保管機構を簡略化できる、あるいは熱の影響による接合部材の損傷を低減できる枠の接合構造体、枠の接合方法及びレーザ加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、少なくともいずれかがレーザ光に対して透過性を有する第１及び第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、前記第１の基板と前記第２の基板とにレーザ光により接合された複数の辺体からなる枠と、を備えたことを特徴とする接合構造体が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、第１の基板の主面に複数の辺体を順次当接させレーザ光を照射して接合することにより前記複数の辺体からなる枠を形成し、前記枠の上に第２の基板の主面を当接させレーザ光を照射して接合することを特徴とする接合方法が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の一態様によれば、レーザ光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ光を集光して被照射体に向けて照射する光学系と、前記被照射体と、前記光学系と、の位置関係を制御するコントロールステージと、前記被照射体を搬送してその位置を調整する搬送機構と、第１の基板の主面に複数の辺体を順次当接させ前記レーザ光を照射して接合することにより前記複数の辺体からなる枠を形成し、前記枠の上に第２の基板を当接させ前記レーザ光を照射して接合するように搬送機構と前記コントロールステージとを制御する制御部と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、枠の搬送機構や保管機構を簡略化できる、あるいは熱の影響による接合部材の損傷を低減できる枠の接合方法及びレーザ加工装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の実施の形態にかかる枠の接合構造体を例示する模式組立図である。  
また、図２は、比較例にかかる枠の接合構造体を例示する模式組立図である。
【００１３】
図１に表した接合構造体は、レーザ光に対して透過性を有する辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄと、少なくともいずれかがレーザ光に対して透過性を有する基板１１０ａ（第１の基板）および基板１１０ｂ（第２の基板）と、を有する。辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、それぞれ端部同士が接合されて口形状の枠１００を形成する。ここで、レーザ光に対する透過性とは、加熱源としてのレーザ光をほとんど反射も吸収もせずに透過させるか、あるいはレーザ光を一部吸収したり反射したりしても溶融することなく残りのレーザ光を透過し、接合界面まで到達させ得る性質をいう。
【００１４】
辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、基板１１０ａ、１１０ｂの各辺において、基板１１０ａと基板１１０ｂとの間に挟設されている。すなわち、図１に表したように、辺体１００ａは基板１１０ａ、１１０ｂの前辺近傍に配置され、辺体１００ｂは基板１１０ａ、１１０ｂの左辺近傍に配置され、辺体１００ｃは基板１１０ａ、１００ｂの後辺近傍に配置され、辺体１００ｄは基板の右辺近傍に配置されている。そして、この状態で基板１１０ａと基板１１０ｂとの間に挟設されている。
【００１５】
辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄと、基板１１０ａ、１１０ｂと、の接合方法は、後に詳述するように、まず辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄと、基板１１０ａと、をレーザ融着により接合する。その後、辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄに基板１１０ｂをレーザ融着により接合する。
【００１６】
一方、図２に表した比較例の接合構造体は、口形状を有する枠３００と、少なくともいずれかがレーザ光に対して透過性を有する基板１１０ａおよび基板１１０ｂと、を有する。枠３００は、図１に表した辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄからなる枠１００と同様に、レーザ光に対して透過性を有する。そして、枠３００は、基板１１０ａと基板１１０ｂとの間に挟設されている。
【００１７】
枠３００は、図１に表した枠１００のようには分割されておらず、一体的に形成されている。そのため、枠３００を搬送したり、保管する際には、枠３００の形状や機能や性能などを確保するために、大きなスペースが必要とされ、また例えば搬送用の下敷きなども必要となる。つまり、運搬、保管、取り扱いにコストがかかり、またレーザ加工装置の搬送機構や保管機構が複雑化するおそれがある。
【００１８】
これに対して、本実施形態にかかる接合構造体によれば、枠１００が棒材状の辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄとして複数に分割されており、それぞれを搬送して接合できるため、枠を搬送したり保管する際にも大きなスペースや搬送用の下敷きなどは必要ない。そのため、運搬、保管、取り扱いが容易となり、レーザ加工装置の搬送機構や保管機構を簡略化できる。なお、本願明細書において「棒材」とは、略直線状であって、屈曲部を有していても、その屈曲部は長手方向の略直線部に比べると無視できるほどの屈曲部である形態の部材をいうものとする。
【００１９】
図３〜図５は、本発明の実施の形態にかかる接合方法を例示する模式図である。  
まず、基板１１０ａと辺体１００ａとの接合界面に吸光材１２０ａを配置し、その吸光材１２０ａにレーザ光２００を照射する（図３（ａ））。レーザ光２００は、後に詳述するように、レーザ加工装置に備えられた光学系２１０から出射される。吸光材１２０ａにレーザ光２００が照射されると、その吸光材１２０ａはレーザ光２００を吸収して発熱する。そして、この発熱により、辺体１００ａと基板１１０ａと吸光材１２０ａとの少なくともいずれかが融解する。その後、図３（ａ）に表した矢印のように、光学系２１０を移動させることでレーザ光２００の照射位置を移動させると、融解していた部分が再固化する。このようにして、辺体１００ａと基板１１０ａとがレーザ融着により接合される。
【００２０】
ここで、吸光材１２０ａは、レーザ光２００のエネルギーを吸収して発熱する性質を有していればよいが、辺体１００ａおよび基板１１０ａの軟化点もしくは融点以上の物性値を有することが好ましい。吸光材１２０ａの材質は、金属、セラミック、有色塗料、あるいはこれらの組み合わせなどが好ましく、その形態は、箔、膜、リボン、板、あるいは粉であることが好ましい。また、吸光材１２０ａは、弾性を有していてもよい。
【００２１】
なお、吸光材１２０ａで発生した熱を辺体１００ａおよび基板１１０ａに一様に伝達するためには、吸光材１２０ａと、辺体１００ａおよび基板１１０ａと、を密着させる必要がある。さらに、吸光材１２０ａの厚さが一様である必要がある。これは、辺体１００ａと基板１１０ａとの密着が弱い状態では、それらの界面に存在する隙間により熱伝達が低下し、吸光材１２０ａで発熱した熱が辺体１００ａおよび基板１１０ａに伝わりにくいためである。
【００２２】
そのため、吸光材１２０ａは、蒸着や塗布をはじめとする成膜技術や塗布技術、あるいはバルク材料を挟み込む方法によって、辺体１００ａあるいは基板１１０ａの接合界面に形成されることがより好ましい。また、接合作業を考慮すると、予め辺体１００ａあるいは基板１１０ａに吸光材１２０ａを設けておくことがより好ましい。
【００２３】
続いて、図３（ｂ）に表したように、辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合界面に吸光材１３０ｂを配置し、基板１１０ａと辺体１００ｂとの接合界面に吸光材１２０ｂを配置する。そして、吸光材１３０ｂにレーザ光２００を水平方向に照射する。吸光材１３０ｂは、吸光材１２０ａに関して前述した性質と同様の性質を有することが好ましい。そして、図３（ａ）に関して前述した作用と同様の作用により、辺体１００ａと辺体１００ｂとが接合される。
【００２４】
ここで、図３（ａ）に表した光学系２１０と、図３（ｂ）に表した光学系２１０と、は同一の光学系を表しているが、この光学系はそれぞれ異なる光学系であってもよい。すなわち、本発明の実施の形態にかかるレーザ加工装置は、辺体１００ａと基板１１０ａとを接合するために鉛直方向にレーザ光を照射する光学系と、辺体１００ａと辺体１００ｂとを接合するために水平方向にレーザ光を照射する光学系と、をそれぞれ別体として備えていてもよい。これによれば、光学系の移動距離を短くすることができるため、接合時間をより短縮することができる。
【００２５】
なお、水平方向に照射する光学系は、例えばポリゴンミラーなどの走査照射可能な光学系であってもよい。これによれば、例えばポリゴンミラーなどを回動させるだけで、レーザ光を走査させることができるため、接合時間をより短縮することができる。
【００２６】
続いて、図３（ｃ）に表したように、吸光材１２０ｂにレーザ光２００を照射する。吸光材１２０ｂは、吸光材１２０ａに関して前述した性質と同様の性質を有することが好ましい。そして、図３（ａ）に関して前述した作用と同様の作用により、辺体１００ｂと基板１１０ａとが接合される。
【００２７】
続いて、図３（ｂ）および図３（ｃ）に表した接合方法と同様の接合方法を繰り返し行い、辺体１００ａと辺体１００ｄとの接合（図４（ｄ））、辺体１００ｄと基板１１０ａとの接合（図４（ｅ））、辺体１００ｂと辺体１００ｃとの接合（図４（ｆ））、辺体１００ｃと辺体１００ｄとの接合（図５（ｇ））、辺体１００ｃと基板１１０ａとの接合（図５（ｈ））を行う。このとき、吸光材１２０ｃ、１２０ｄ、１３０ｄ、１４０ｂ、１４０ｄは、吸光材１２０ａに関して前述した性質と同様の性質を有することが好ましい。
【００２８】
続いて、図５（ｉ）に表したように、辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄと、基板１１０ｂとの接合界面に吸光材１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄをそれぞれ配置し、その吸光材１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄにレーザ光２００を照射する。吸光材１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄは、吸光材１２０ａに関して前述した性質と同様の性質を有することが好ましい。そして、図３（ａ）に関して前述した作用と同様の作用により、辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄと、基板１１０ｂとが接合される。
【００２９】
このように、本実施形態にかかる接合方法によれば、棒材の辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを、基板１１０ａの上において、その各辺に対して１辺ずつ接合することができる。したがって、枠が図２に表したような口形状を有する場合に比べて、簡略化された搬送機構によって辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを搬送できる。さらに、辺体を保管する場合においても、辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは棒材であるため、枠が図２に表したような口形状を有する場合に比べて、簡略化された保管機構によって保管できる。
【００３０】
なお、吸光材１２０ａは、辺体１００ａおよび基板１１０ａの軟化点もしくは融点以下の物性値を有していてもよい。この場合には、吸光材１２０ａはレーザ光２００を吸収し、吸光材１２０ａ自身が融解する。そして、吸光材１２０ａが再固化することにより、辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄと基板１１０ａ、１１０ｂとが接合する。このとき、板厚がより大きな弾性体を吸光材１２０ａとして使用することで、辺体と基板との接合界面に生ずるおそれのある隙間を埋めることができる。
【００３１】
そのため、辺体と基板とで囲まれた空間に真空シール性（密閉性）が要求される場合であっても、吸光材１２０ａがＵＶ（ultraviolet：紫外線）硬化樹脂や熱硬化樹脂である場合には、その真空シール性を確保することができる。また、板厚がより大きな弾性体を吸光材１２０ａとして使用し、その吸光材１２０ａをＵＶ硬化樹脂とすれば、レーザ光２００の有する波長を紫外線波長に設定することにより、熱発することなく辺体と基板とを接合することもできる。
【００３２】
次に、辺体同士の接合部の変形例について、図面を参照しつつ説明する。  
図６は、辺体同士の接合部の変形例を例示する模式図である。  
なお、図６は、図１に表した辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合部に相当する部分を拡大して上方から眺めた状態を表している。
【００３３】
辺体１０１ａは、辺体１０１ｂと接合される端部において、突起部１６１ａを有している。一方、辺体１０１ｂは、辺体１０１ａと接合される端部において、突起部１６１ｂを有している。そして、その突起部１６１ｂには、図６に表したように、吸光材１３１ｂが設けられている。
【００３４】
図６に表した状態から辺体１０１ｂを矢印の方向に移動させ、突起部１６１ｂを辺体１０１ａの段差部１７１ａに挿入する。その後、図３（ｂ）に表した接合方法と同様に、吸光材１３１ｂにレーザ光２００を水平方向に照射して、辺体１０１ａと辺体１０１ｂとを接合する。これと同様にして、他の接合部においても辺体同士を接合できる。なお、吸光材１３１ｂは、辺体１０１ａの突起部１６１ａであって、辺体１０１ｂとの接合面（突起部１６１ａの前面）に設けられていてもよい。
【００３５】
これによれば、辺体同士が直角鉤形状に接合されるため、接合部においてより大きな接合強度を得ることができる。また、辺体と基板とで囲まれた空間において、より高い真空シール性（密閉性）を得ることができる。例えば、ＰＤＰ，ＳＥＤ、ＦＥＤ、有機ＥＬディスプレイなどの発光パネルのように、辺体と基板とで囲まれた空間に光学素子や電子素子などが存在する場合には、その空間に真空シール性が要求されることがある。このような場合にも、本変形例の辺体を適用できる。さらに、辺体同士が直角鉤形状に接合されるため、辺体の端部（接合部）における位置合わせを行いやすい。
【００３６】
図７は、辺体同士の接合部の他の変形例を例示する模式図である。  
なお、図７は、図１に表した辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合部に相当する部分を拡大して斜め上方から眺めた状態を表している。  
辺体１０２ａは、辺体１０２ｂと接合される端部において、下方部に突起部１６２ａを有している。一方、辺体１０２ｂは、辺体１０２ａと接合される端部において、上方部に突起部１６２ｂを有している。そして、その突起部１６２ｂの下面には、図７に表したように、吸光材１３２ｂが設けられている。
【００３７】
図７に表した状態から辺体１０２ｂを矢印の方向に移動させ、突起部１６２ａの上面と、突起部１６２ｂの下面（吸光材１３２ｂ）と、を当接する。その後、図３（ａ）に表した接合方法と同様に、吸光材１３２ｂにレーザ光２００を鉛直方向に照射して、辺体１０２ａと辺体１０２ｂとを接合する。これと同様にして、他の接合部においても辺体同士を接合できる。なお、吸光材１３２ｂは、突起部１６２ａの上面に設けられていてもよい。
【００３８】
これによれば、辺体同士が上下方向に対して直角鉤形状に接合されるため、図７に表した変形例と同様に、より大きな接合強度を得ることができる。また、枠と基板とで囲まれた空間において、より高い真空シール性（密閉性）を得ることができる。さらに、辺体同士が上下方向に対して直角鉤形状に接合されるため、辺体の端部（接合部）における位置合わせを行いやすい。本変形例においては、図３に関して前述したような水平方向にレーザ光を照射する光学系を別途設ける必要がないため、レーザ加工装置を簡略化することができる。
【００３９】
図８は、辺体同士の接合部のさらに他の変形例を例示する模式図である。  
なお、図８は、図１に表した辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合部に相当する部分を拡大して上方から眺めた状態を表している。  
図８に表した変形例においては、辺体１０３ａと辺体１０３ｂとの接合部に弾性体１８０が配置されている。すなわち、辺体１０３ａと辺体１０３ｂとは、弾性体１８０を介して接合されている。辺体１０３ａ、１０３ｂと弾性体１８０との接合方法については、前述したようなレーザ融着を適用できる。このとき、弾性体１８０と、辺体１０３ａ、１０３ｂと、の接合界面には、前述したような吸光材を配置する。
【００４０】
この場合、辺体の長手方向に沿って端部からレーザ光２００を入射させて、弾性体１８０にレーザ光２００を照射させることは事実上困難であるため、図８に表したように、辺体１０３ａ、１０３ｂに対して斜めから入射させることがより好ましい。さらにこの場合、辺体１０３ａ、１０３ｂの表面においてレーザ光２００が全反射されない角度で入射させる必要がある。すなわち、辺体１０３ａ、１０３ｂに対する臨界角よりも小さい入射角で、レーザ光２００を辺体１０３ａ、１０３ｂに入射させる必要がある。このようにして、辺体１０３ａ、１０３ｂと、弾性体１８０と、を接合できる。
【００４１】
なお、弾性体１８０はレーザ光２００に対して透過性を有していてもよい。これによれば、辺体１０３ａ、１０３ｂを介してではなく、弾性体１８０を介してレーザ光２００を接合界面に照射することができる。
【００４２】
これによれば、辺体１０３ａと辺体１０３ｂとは、弾性体１８０を介して接合されているため、例えば辺体１０３ａ、１０３ｂの寸法誤差や、接合時における辺体１０３ａ、１０３ｂの位置誤差を吸収することができる。これは、他の接合部においても同様に辺体同士を接合でき、同様の効果を得ることができる。したがって、本変形例においては、枠の寸法誤差によって、あるいは分割された辺体を順次接合していく過程における辺体同士の相対的な位置誤差によって、隣接する辺体同士が干渉するおそれを抑えることができる。
【００４３】
図９は、辺体同士の接合部のさらに他の変形例を例示する模式図である。  
なお、図９は、図１に表した辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合部に相当する部分を拡大して上方から眺めた状態を表している。  
図９に表した変形例においては、図８に表した変形例と同様に、辺体１０４ａと辺体１０４ｂとの接合部に弾性体１８２が配置されている。すなわち、辺体１０３ａと辺体１０３ｂとは、弾性体１８２を介して接合されている。この弾性体１８２は、図８に表した弾性体１８０のようには約９０度程度に曲げられているわけではなく、約１８０度程度に曲げられている。そのため、辺体１０４ａ、１０４ｂの長さは、辺体１００ａ、１００ｂの長さと同様である。
【００４４】
辺体１０４ａ、１０４ｂと弾性体１８２との接合方法については、前述したようなレーザ融着を適用できる。このとき、弾性体１８２と、辺体１０４ａ、１０４ｂと、の接合界面には、前述したような吸光材を配置する。この場合、図８に関して前述したように、辺体１０４ｂと弾性体１８２とを接合する際には、辺体１０４ｂに対する臨界角よりも小さい入射角でレーザ光２００を入射させることが必要である。一方、辺体１０４ａと弾性体１８２とを接合する際には、辺体１０４ａの長手方向にレーザ光２００を照射させる必要はないため、図９に表したように、辺体１０４ａの表面に対して略垂直にレーザ光２００を入射させることができる。このようにして、辺体１０４ａ、１０４ｂと、弾性体１８２と、を接合できる。
【００４５】
これによれば、図８に表した変形例と同様に、例えば辺体１０４ａ、１０４ｂの寸法誤差や、接合時における辺体１０４ａ、１０４ｂの位置誤差を吸収することができる。これは、他の接合部においても同様に辺体同士を接合でき、同様の効果を得ることができる。したがって、本変形例においても、辺体の寸法誤差によって、あるいは分割された辺体を順次接合していく過程における辺体同士の相対的な位置誤差によって、隣接する辺体同士が干渉するおそれを抑えることができる。
【００４６】
図１０は、辺体同士の接合部のさらに他の変形例を例示する模式図である。  
なお、図１０は、図１に表した辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合部に相当する部分を拡大して上方から眺めた状態を表している。  
図１０に表した変形例においては、図８に表した変形例と同様に、辺体１０５ａと辺体１０５ｂとの接合部に弾性体１８４が配置されている。すなわち、辺体１０５ａと辺体１０５ｂとは、弾性体１８４を介して接合されている。
【００４７】
辺体１０５ａ、１０５ｂは、図１０に表したように、長手方向に対して約４５度程度に傾いた斜面を端部（接合部）に有している。一方、弾性体１８４は、図９に表した弾性体１８０と同様に、約１８０度程度に曲げられた形状を有している。そして、辺体１０４ａ、１０４ｂと弾性体１８２との接合方法については、前述したようなレーザ融着を適用できる。このとき、弾性体１８４と、辺体１０５ａ、１０５ｂと、の接合界面には、前述したような吸光材を配置する。
【００４８】
本変形例においては、辺体１０５ａ、１０５ｂに対する臨界角を超えない限り、弾性体１８４と、辺体１０５ａ、１０５ｂと、の接合界面に対して略垂直にレーザ光２００を照射できる。これによれば、より大きな強度のレーザ光２００を接合界面に照射できるため、弾性体１８４と、辺体１０５ａ、１０５ｂと、の接合時間を短縮できる。このようにして、辺体１０５ａ、１０５ｂと、弾性体１８４と、を接合できる。これによれば、図８および図９に関して説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
次に、本実施形態にかかる辺体の接合構造体および辺体の接合方法に関してレーザ融着を行うレーザ加工装置について、図面を参照しつつ説明する。  
図１１は、レーザ加工装置を例示する模式図である。  
図１１に表したレーザ加工装置は、辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄや基板１１０ａ、１１０ｂなどの被照射体を図示しない保管機構（収納部）から搬送し、所定位置に載置して３軸方向に調整する搬送機構２２０と、レーザ光を集光し所定位置に照射するレンズなどの光学要素を有する光学系２１０、２１２と、レーザ光を発振するレーザ発振器２６０と、レーザ発振器２６０から発振されたレーザ光を光学系２１０へ伝送する光ファイバ２４０、２４２と、光学系２１０の位置を３軸方向に調整することができる３軸コントロールステージ２５０、２５２と、を備えている。
【００５０】
さらに、図１１に表したレーザ加工装置は、被照射体同士（例えば、辺体および基板）を互いに密着させる押し付け機構２３０と、被照射体を保持して所定位置に位置決めを行うガイド機構２７０と、をさらに備えている。押し付け機構２３０と、ガイド機構２７０と、については後に詳述する。
【００５１】
搬送機構２２０は、辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄや基板１１０ａ、１１０ｂなどを図示しない保管機構から搬送して所定位置に載置する。このとき、辺体１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、図１に表したように、棒材として複数に分割されているため、搬送機構２２０および図示しない保管機構を簡略化することができる。レーザ発振器２６０で発振されたレーザ光２００は、光ファイバ２４０および光学系２１０（第１の光学系）の内部に設けられた図示しないレンズを通して、例えば辺体１００ａと基板１１０ａとの接合界面に鉛直方向から集光され照射される。このとき、レーザ光２００のレーザスポットの位置は、光学系２１０を支持している３軸コントロールステージ２５０（第１のコントロールステージ）によって制御される。
【００５２】
一方、レーザ発振器２６０で発振されたレーザ光２０２は、光ファイバ２４２および光学系２１２（第２の光学系）の内部に設けられた図示しないレンズを通して、例えば辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合界面に水平方向から集光され照射される。このとき、レーザ光２０２のレーザスポットの位置は、光学系２１２を支持している３軸コントロールステージ２５２（第２のコントロールステージ）によって制御される。なお、光学系２１０、２１２から照射されるレーザ光２００、２０２は、それぞれ異なるレーザ発振器から出力されたレーザ光であってもよい。つまり、例えばレーザ光２０２は、レーザ発振器２６０から出力されたレーザ光ではなく、図示しない他のレーザ発振器から出力されたレーザ光であってもよい。
【００５３】
ここで、本実施形態にかかるレーザ加工装置は、レーザ光２００、２０２を照射して被照射体を接合する際に、押し付け機構２３０により、被照射体同士を互いに密着させることができる。これによれば、吸光材で発生した熱を辺体１００ａや基板１１０ａなどの被照射体に一様に伝達することができ、また接合界面に存在する隙間を低下させることで熱伝達をより高めることができる。
【００５４】
さらに、例えば辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合を行う際に、ガイド機構２７０により、辺体１００ｂを辺体１００ａに押し付けることができる。これによれば、辺体１００ｂを所定位置により確実に配置させた状態で接合することができる。
【００５５】
なお、搬送機構２２０を３軸方向に調整することによって、レーザ光２００、２０２の照射位置を制御することも可能である。また、必要に応じてレーザ発振器２６０から出力されたレーザ光をスプリッタ等により複数に分離して、複数の接合を同時に行うこともできる。つまり、レーザ加工装置は、光ファイバに限定されず、周知の分岐方法あるいは分離方法などを利用できる。
【００５６】
また、レーザ光２００、２０２は、高出力の超短パルスレーザ光であってもよい。すなわち、レーザ発振器２６０は、高出力の超短パルスレーザ光を発振するレーザ発振器であってもよい。なお、本願明細書において「超短パルスレーザ光」とは、パルス幅が１００ナノ秒以下のレーザ光をいうものとする。このようなレーザ光としては、例えばＱｓｗ、ＧｉａｎｔＰｕｌｓｅ、ＭｏｄｅＬｏｃｋなどが挙げられる。これによれば、超短パルスレーザ光のガラス基板への熱の入射が抑えられ、接合界面近傍（表層近傍）のみで接合処理を行うことができるため、被照射体に対する熱の入射深さ、あるいは融解深さを抑えることができる。
【００５７】
さらに、必要に応じて複数のレーザ発振器を備えることも可能である。そして、加工用（接合用）のレーザ発振器と、保熱用のレーザ発振器と、を備えることができる。これによれば、接合界面に保熱レーザ光を照射して、その接合界面から熱が逃げることを防止できるため、被照射体にクラックが生ずることを抑えることができる。なお、保熱レーザ光としては、例えば半導体レーザ光などが挙げられる。
【００５８】
図１２は、レーザ加工装置の構成を例示するブロック図である。  
図１２に表したレーザ加工装置は、レーザ発振器２６０に任意の大きさの駆動電力を印加する電源２８０と、電源２８０によりレーザ発振器２６０に印加される駆動電力を制御する制御部２９０と、をさらに備えている。
【００５９】
制御部２９０は、使用者からの指示によりレーザ光２００、２０２のパルス形状やパルス幅などを設定変更させるよう、電源２８０を制御することができる。すなわち、レーザ発振器２６０から出射されるレーザ光２００、２０２のパルス形状は、電源２８０により印加される駆動電力の波形に応じて制御される。制御部２９０による制御の下で、電源２８０によりレーザ発振器２６０に印加される駆動電力の波形が変更されることにより、レーザ発振器２６０から所定のピーク出力およびエネルギー密度を持つレーザ光２００、２０２が出射されるようになっている。
【００６０】
また、制御部２９０は、光学系２１０、２１２の位置を３軸方向に調整する３軸コントロールステージ２５０、２５２の動作を制御できる。つまり、制御部２９０は、予め設定された被照射体の位置情報に基づいて、レーザ光２００、２０２が所定位置に照射されるように３軸コントロールステージ２５０を制御できる。さらに、制御部２９０は、押し付け機構２３０と、ガイド機構２７０と、の動作を制御することもできる。
【００６１】
なお、図１１および図１２に表したレーザ加工装置は、被照射体の画像を取得するための図示しないカメラなどの光学要素をさらに備えてもよい。これによれば、カメラにより撮影された画像データは、制御部２９０に出力され、画像解析される。そして、その結果に基づいて、制御部２９０は、レーザ光２００、２０２が所定位置に照射されるように３軸コントロールステージ２５０、２５２を制御できる。このようにすることで、より短時間で、より正確に所定位置にレーザ光２００を照射することができる。
【００６２】
図１３は、ガイド機構について説明するための斜視模式図である。  
図１３に表したガイド機構２７０は、辺体（例えば辺体１００ｂ）を基板（例えば基板１１０ａ）の端辺に合わせて案内するガイド部２７０ａと、その辺体（例えば辺体１００ｂ）を保持して隣接する辺体（例えば辺体１００ａ）に押し付けるチャック部２７０ｂと、を有している。
【００６３】
辺体１００ａと基板１１０ａとが接合された状態において、チャック部２７０ｂは接合されていない辺体１００ｂを保持する。そして、チャック部２７０ｂは、辺体１００ｂを保持しつつ、ガイド部２７０ａに沿って辺体１００ｂを辺体１００ａに当接させる。その後、図３（ｂ）に表したように、辺体１００ａと辺体１００ｂとの接合界面にレーザ光２００を水平方向に照射する。これによれば、辺体１００ｂを所定位置により確実に配置させた状態で接合することができる。また、他の接合箇所についても同様に接合することができる。
【００６４】
図１４は、被照射体同士を互いに密着させる押し付け機構を例示する模式図である。  
レーザ融着によって複数の被照射体を接合する場合には、前述のように、被照射体同士を互いに密着させる必要がある。そこで、図１４に表した押し付け機構２３０は、押し付け部２３０ａ、２３０ｂを有している。押し付け機構２３０は、この押し付け部２３０ａ、２３０ｂを被照射体（例えば辺体１００ａおよび基板１１０ａ）に向かって移動させて、接合箇所近傍を局所的に押し付けることにより、辺体１００ａと基板１１０ａとの密着性をより高めることができる。
【００６５】
これによれば、吸光材で発熱した熱が辺体１００ａおよび基板１１０ａに伝わりやすくなるため、より大きな接合強度を得ることができる。さらに、過大な熱入力を行う必要がないため、熱の影響によって辺体１００ａおよび基板１１０ａに与える損傷を抑えることができる。また、他の接合箇所についても同様に、辺体と基板とを密着させることができる。
【００６６】
なお、本実施形態のレーザ加工装置は、減圧状態を維持できる真空チャンバを備えてもよい。これによれば、真空チャンバの内部を減圧して略真空状態にすることで、辺体と基板とを密着させることができる。より具体的には、まず真空チャンバの内部に被照射体（例えば辺体１００ａおよび基板１１０ａ）を適宜搬入する。続いて、真空チャンバの内部を減圧し、この状態のままで辺体１００ａと基板１１０ａとを重ね合わせる。これにより、辺体１００ａと基板１１０ａとの間に生じた隙間は、減圧された略密閉空間となる。
【００６７】
そして、真空チャンバの内部の圧力を上げる。このとき上昇させる圧力は、最大で大気圧までである。そうすると、辺体１００ａと基板１１０ａとの間に生じた隙間の内部の圧力と、その隙間の外部の圧力と、の間において圧力差が生ずる。これにより、辺体１００ａと基板１１０ａとを密着させることができる。このとき、前述したように、押し付け部２３０ａ、２３０ｂを例えば辺体１００ａおよび基板１１０ａに向かって移動させて、接合箇所近傍を局所的に押し付けることにより、辺体１００ａと基板１１０ａとの密着性をさらに高めることができる。
【００６８】
さらにこのとき、板厚がより大きなリボンを吸光材として使用することで、被照射体（例えば、辺体１００ａおよび基板１１０ａ）の接合界面に生ずるおそれのある隙間を埋めることができる。そのため、辺体１００ａと基板１１０ａとで囲まれた空間に真空シール性（密閉性）が要求される場合であっても、リボン状の吸光材が融解し再固化することで、その真空シール性を確保することができる。また、板厚がより大きな弾性体を吸光材として使用すると、より自由度（柔軟性）を有しつつ真空シール性を確保することができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、辺体が棒材として複数に分割されており、それぞれを搬送して基板の各辺に対して１辺ずつ接合を行うため、搬送機構や保管機構を簡略化できる。また、レーザ光２００として高出力の超短パルスレーザ光を使用すれば、被照射体に対する熱の影響を抑えることができる。さらに、レーザ加工装置が保熱用のレーザ発振器を備えることにより、被照射体にクラックが生ずることを抑えることができる。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、辺体の員数は４つに限定されず、搬送あるいは保管が容易な棒材であれば５つ以上であってもよい。また、レーザ加工装置などが備える各要素の形状、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる枠の接合構造体を例示する模式組立図である。
【図２】比較例にかかる枠の接合構造体を例示する模式組立図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる接合方法を例示する模式図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる接合方法を例示する模式図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる接合方法を例示する模式図である。
【図６】辺体同士の接合部の変形例を例示する模式図である。
【図７】辺体同士の接合部の他の変形例を例示する模式図である。
【図８】辺体同士の接合部のさらに他の変形例を例示する模式図である。
【図９】辺体同士の接合部のさらに他の変形例を例示する模式図である。
【図１０】辺体同士の接合部のさらに他の変形例を例示する模式図である。
【図１１】レーザ加工装置を例示する模式図である。
【図１２】レーザ加工装置の構成を例示するブロック図である。
【図１３】ガイド機構について説明するための斜視模式図である。
【図１４】被照射体同士を互いに密着させる押し付け機構を例示する模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１００  枠、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂ、１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂ 辺体、  １１０ａ、１１０ｂ 基板、  １２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１３０ｂ、１３０ｄ、１３１ｂ、１３２ｂ、１４０ｂ、１４０ｄ、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ 吸光材、  １６１ａ、１６１ｂ、１６２ａ、１６２ｂ 突起部、  １７１ａ 段差部、  １８０、１８２、１８４ 弾性体、  ２００ レーザ光、  ２１０ 光学系、  ２２０ 搬送機構、  ２３０ 押し付け機構、  ２３０ａ、２３０ｂ 押し付け部、  ２４０ 光ファイバ、  ２５０ ３軸コントロールステージ、  ２６０ レーザ発振器、  ２７０ ガイド機構、  ２７０ａ ガイド部、  ２７０ｂ チャック部、  ２８０ 電源、  ２９０ 制御部、３００  枠
【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】
2009291792.tif 000011
【図１０】
2009291792.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2009291792.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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