專利名稱：激光熔接裝置及激光熔接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過對(duì)工件照射激光束來進(jìn)行熔接的激光熔接裝置及激光熔接方法。
背景技術(shù)：
一直以來，在水晶元件、半導(dǎo)體元件等電子部件的封裝件密封中是通過對(duì)蓋子照射激光束來熔接(即激光熔接)蓋子和封裝件。例如專利文獻(xiàn)1及2中記載了用脈沖型的激光束(換言之，脈沖激光)進(jìn)行工件的熔接的激光熔接裝置。
專利文獻(xiàn)1特開平9-122956號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平11-245066號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明打算解決的課題然而，在上述專利文獻(xiàn)1及2所記載的技術(shù)中，一邊使照射激光束的位置移動(dòng)一邊用脈沖激光斷續(xù)地進(jìn)行熔接，因而有時(shí)熔接痕會(huì)變大，向工件整體付與大的熱量。因而，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生熔接不良，給內(nèi)部的電子部件帶來不良影響。
本發(fā)明打算解決的課題以上述情況為例。本發(fā)明的課題是提供一種可在1脈沖周期期間在工件內(nèi)使激光束的照射位置移動(dòng)，從而進(jìn)行良好的熔接的激光熔接裝置及激光熔接方法。
用于解決課題的方案技術(shù)方案1記載的發(fā)明是一種通過對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光來進(jìn)行熔接而密封上述工件的激光熔接裝置，其特征在于具備按給定的脈沖周期出射激光束的激光束出射部；以及接受從上述激光束出射部出射了的激光束，變更照射該激光束的位置的照射位置變更部，上述照射位置變更部在1脈沖周期期間使照射上述激光束的位置在上述工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。
技術(shù)方案8記載的發(fā)明是一種通過對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光來進(jìn)行熔接而密封上述工件的激光熔接方法，其特征在于具備按給定的脈沖周期出射激光束的激光束出射工序；以及接受出射了的上述激光束，使照射該激光束的位置變更的照射位置變更工序，在上述照射位置變更工序中，在1脈沖周期期間使照射上述激光束的位置在上述工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的激光熔接裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖2是表示工件的具體構(gòu)成的圖。
圖3是表示載置了工件的托盤的狀態(tài)的圖。
圖4是用于說明第1實(shí)施例所涉及的激光熔接方法的圖。
圖5是用于說明控制所出射的激光束的方法的具體例的圖。
圖6是用于說明第2實(shí)施例所涉及的激光熔接方法的圖。
圖7是用于說明預(yù)組裝熔接方法的圖。
圖8是用于說明采用磁鐵的固定方法的圖。
圖9是用于說明變形例所涉及的激光熔接方法的圖。
標(biāo)號(hào)說明10工件10a蓋子10b封裝件20托盤
30束斑35激光束出射裝置36調(diào)測(cè)頭100激光熔接裝置LB1、LB2激光束具體實(shí)施方式
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，通過對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光來進(jìn)行熔接而密封上述工件的激光熔接裝置具備按給定的脈沖周期出射激光束的激光束出射部；以及接受從上述激光束出射部出射了的激光束，變更照射該激光束的位置的照射位置變更部，上述照射位置變更部在1脈沖周期期間使照射上述激光束的位置在上述工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。
上述激光熔接裝置通過對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光來進(jìn)行熔接而密封工件。激光束出射部按給定的脈沖周期出射脈沖型的激光束。照射位置變更部接受激光束，變更照射激光束的位置。詳細(xì)而言，照射位置變更部在1脈沖周期期間使照射激光束的位置在工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。即，按每1脈沖或多個(gè)脈沖進(jìn)行控制而使之輸出激光。這樣單位熔接區(qū)域的熱量就會(huì)變小，因而能減小熔接痕。還有，能使向工件整體付與的熱量減少，因而能減小熔接對(duì)工件內(nèi)的電子部件等付與的影響。還有，可以對(duì)熔接區(qū)域不用空開間隔而均勻地熔接，因而能提高工件的氣密性。
在上述激光熔接裝置的一方式中，上述激光束出射部具有為了熔接上述工件所必要的激光功率，并且出射在上述1脈沖周期中激光功率均勻的激光束。這樣就能使得在蓋子上形成的熔接痕有效地均勻。
在上述激光熔接裝置的另一方式中，上述照射位置變更部在1脈沖周期期間，使照射上述激光束的位置移動(dòng)，使得對(duì)1個(gè)工件的熔接結(jié)束。這樣就能對(duì)工件進(jìn)行確實(shí)的熔接，并當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)1個(gè)工件的熔接。
在上述激光熔接裝置的另一方式中，上述照射位置變更部在1脈沖周期期間，使照射上述激光束的位置移動(dòng)，使得至少對(duì)上述工件的構(gòu)成應(yīng)該進(jìn)行熔接的區(qū)域的1個(gè)邊的熔接結(jié)束。
在該方式中，上述照射位置變更部在1脈沖周期期間，使照射上述激光束的位置移動(dòng)，至少使得對(duì)構(gòu)成應(yīng)該進(jìn)行熔接的區(qū)域(熔接區(qū)域)的1個(gè)邊的熔接結(jié)束。例如，在1脈沖周期期間，對(duì)構(gòu)成熔接區(qū)域的1個(gè)邊，使照射位置移動(dòng)而進(jìn)行熔接。這樣按每個(gè)脈沖周期來變更作為熔接對(duì)象的邊而進(jìn)行熔接，因而能有效地抑制熱積存在蓋子的角附近的情況。
在上述激光熔接裝置的另一方式中，上述照射位置變更部變更照射上述激光束的位置，使得在上述蓋子和上述封裝件兩方上同時(shí)形成上述激光束所涉及的束斑。
在該方式中，在蓋子和封裝件兩方上形成束斑而進(jìn)行熔接。這樣蓋子側(cè)面就會(huì)熔融，并且由于封裝件的溫度上升會(huì)向蓋子傳遞，蓋子的底面就會(huì)有效地熔融。還有，由于封裝件自身被加熱，封裝件的封接面的濡濕性就會(huì)提高。因此，根據(jù)上述激光熔接裝置，能確實(shí)地熔接蓋子和封裝件。再有，在向蓋子的端部照射了激光束的場(chǎng)合，蓋子上的熱擴(kuò)散被抑制，即能把激光束所涉及的蓋子的溫度上升有效地用于熔接，因而能降低激光束的功率輸出。
在上述激光熔接裝置的另一方式中，對(duì)處于上述蓋子和上述封裝件被預(yù)組裝了的狀態(tài)的工件，進(jìn)行用于密封上述工件的熔接。這樣就能防止密封時(shí)產(chǎn)生的蓋子和封裝件的位置偏差、蓋子的熔出等所引起的蓋子和封裝件的浮漂、搬送工件時(shí)的振蕩、沖擊所引起的蓋子和封裝件的位置偏差等。即，根據(jù)上述激光熔接裝置，能恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行用于蓋子和封裝件的密封的熔接。
在上述激光熔接裝置的另一方式中，通過對(duì)上述蓋子付與磁鐵所涉及的磁力，在上述封裝件上固定上述蓋子，并且在載置上述工件的托盤上固定上述蓋子及上述封裝件。這樣就能恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行用于蓋子和封裝件的密封的熔接。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，通過對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光來進(jìn)行熔接而密封上述工件的激光熔接方法具備按給定的脈沖周期出射上述激光束的激光束出射工序；以及接受出射了的上述激光束，使照射該激光束的位置變更的照射位置變更工序，在上述照射位置變更工序中，在1脈沖周期期間使照射上述激光束的位置在上述工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。
實(shí)施例以下參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(激光熔接裝置的構(gòu)成)首先說明本實(shí)施例所涉及的激光熔接裝置的構(gòu)成。
圖1是表示本實(shí)施例所涉及的激光熔接裝置100的概略構(gòu)成的圖。激光熔接裝置100主要具備激光束出射裝置35、調(diào)測(cè)頭(ガルバノヘツド)36和托盤20。激光熔接裝置100是對(duì)載置在托盤20上的多個(gè)工件10進(jìn)行熔接的裝置。另外，圖1中的空心箭頭表示激光束行進(jìn)的方向。
在這里，用圖2及圖3來說明工件10的具體構(gòu)成和載置工件10的托盤20的狀態(tài)。
圖2是放大表示工件10的圖。具體而言，圖2(a)表示工件10的上面圖，圖2(b)表示工件10的側(cè)面圖，圖2(c)表示沿著圖2(a)中的剖切線A1-A2的剖視圖。工件10具備板狀的蓋子10a、箱狀的封裝件10b和電子部件10c。具體而言，蓋子10a由實(shí)施了Ni鍍敷的科瓦鐵鎳鈷合金材、42合金材、不銹鋼材、低包銀材(Agロ一クラツド材)等金屬材料構(gòu)成，封裝件10b由在與蓋子10a接觸的面(以下稱為「熔接面」或「封接面」)上采用Au等實(shí)施了鍍敷的陶瓷材料構(gòu)成。還有，蓋子10a的外形比封裝件10b的外形小。這是為了抑制在封裝件10b上載置了蓋子10a時(shí)蓋子10a對(duì)封裝件10b偏離。
電子部件10c具有水晶元件、半導(dǎo)體元件等元件、壓電體，被收納在封裝件10b內(nèi)。上述激光熔接裝置100對(duì)蓋子10a及封裝件10b照射激光束。這樣就把蓋子10a熔接于封裝件10b而密封工件10。
圖3是表示載置了工件10的托盤20的狀態(tài)的具體例的圖。具體而言，圖3(a)表示載置了工件10的托盤20的上面，圖3(b)表示沿著圖3(a)中的剖切線B1-B2的剖視圖。如圖3(a)及圖3(b)所示，多個(gè)工件10載置于在托盤20上形成的多個(gè)槽20x內(nèi)。例如，在托盤20上載置600個(gè)程度的工件10。
回到圖1，對(duì)于激光熔接裝置100進(jìn)行說明。激光束出射裝置35按給定的脈沖周期(即周期性地)、給定的回?cái)?shù)，出射激光束LB1，對(duì)調(diào)測(cè)頭36照射該激光束LB1。詳細(xì)而言，激光束出射裝置35具備振蕩脈沖型的激光束的振蕩器、可控制激光束的波形、輸出的控制裝置等。因而，從激光束出射裝置35出射由控制裝置控制后的激光束LB1。
調(diào)測(cè)頭36接受激光束LB1，變更照射該激光束LB1的位置。具體而言，調(diào)測(cè)頭36具備對(duì)托盤20上的工件10進(jìn)行圖像測(cè)量的攝像機(jī)、基于圖像測(cè)量結(jié)果來補(bǔ)正照射的位置的位置補(bǔ)正構(gòu)件、掃描激光束的掃描機(jī)構(gòu)、反射激光束的反射鏡、使激光束聚光的聚光透鏡等。從調(diào)測(cè)頭36出射的激光束LB2對(duì)工件10照射，從而進(jìn)行工件10的熔接。這樣，激光束出射裝置35作為激光束出射部起作用，調(diào)測(cè)頭36作為照射位置變更部起作用。
另外，在本實(shí)施例中，對(duì)處于蓋子10a和封裝件10b被預(yù)組裝了的狀態(tài)下的工件10，進(jìn)行用于把蓋子10a和封裝件10b完全密封起來的熔接。關(guān)于該預(yù)組裝，詳細(xì)情況后述。再有，在本實(shí)施例中，在托盤20下插入了具有磁鐵的磁床，對(duì)蓋子10a付與磁鐵所涉及的磁力，使蓋子10a固定于封裝件10b，并且使蓋子10a及封裝件10b固定于托盤20。即，在由磁鐵固定了封裝件10b及托盤20的狀態(tài)下，進(jìn)行用于密封的熔接。另外，關(guān)于使用磁鐵的固定方法，詳細(xì)情況后述。
其次，說明上述激光熔接裝置100進(jìn)行的激光熔接方法。在本實(shí)施例中，在1脈沖周期期間，使照射激光束LB2的位置(以下稱為「照射位置」)在工件10內(nèi)移動(dòng)。換言之，在1脈沖周期期間，使工件10上形成的束斑移動(dòng)。以下具體說明本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的激光熔接方法。另外，在本說明書中，「脈沖周期」是指從激光束出射裝置35出射激光束LB1的期間(1個(gè)周期)。
(第1實(shí)施例)首先說明第1實(shí)施例所涉及的激光熔接方法。在第1實(shí)施例中，使照射激光束LB2的位置在工件10內(nèi)移動(dòng)，使得在1脈沖周期期間對(duì)1個(gè)工件10的熔接結(jié)束。
圖4是用于說明第1實(shí)施例所涉及的激光熔接方法的圖。圖4(a)表示工件10的上面圖。陰影區(qū)域70表示應(yīng)該進(jìn)行熔接的區(qū)域，即熔接時(shí)應(yīng)該照射激光束LB2的區(qū)域(以下稱該區(qū)域?yàn)椤溉劢訁^(qū)域」)。在該場(chǎng)合，工件10的熔接是通過向蓋子10a的外周附近照射激光束LB2來進(jìn)行的。在第1實(shí)施例中，在1脈沖周期期間，使照射激光束LB2的位置移動(dòng)，使得對(duì)1個(gè)工件10的熔接結(jié)束。詳細(xì)而言，在1脈沖周期期間，如箭頭71所示，使照射位置移動(dòng)。在該場(chǎng)合，調(diào)測(cè)頭36使激光束LB2的照射位置移動(dòng)，使得在1脈沖周期期間照射位置繞蓋子10a的外周附近(與熔接區(qū)域70對(duì)應(yīng))轉(zhuǎn)一周。另外，圖4(a)中為便于說明，把開始激光束LB1的照射的位置和激光束LB1的照射結(jié)束的位置分開表示，實(shí)際上開始照射的位置和結(jié)束的位置一致。
此后，調(diào)測(cè)頭36變更成為熔接對(duì)象的工件10，進(jìn)行對(duì)變更了的工件10的圖像測(cè)量、位置補(bǔ)正。然后，調(diào)測(cè)頭36對(duì)該工件10以同樣的次序照射激光束LB2。
圖4(b)表示從激光束出射裝置35出射的激光束LB1的時(shí)間波形。圖4(b)在橫軸上表示時(shí)間，在縱軸上表示激光功率。還有，時(shí)間T1表示激光束LB1的脈沖周期，時(shí)間T2表示脈沖周期和脈沖周期之間的期間(不出射激光束LB1的期間)。例如，1脈沖周期T1為30(msec)。另外，圖4(b)中表示的激光束LB1是由激光束出射裝置35內(nèi)的控制裝置控制后的激光束。
在第1實(shí)施例中，用圖4(b)所示的在1脈沖周期T1中的激光功率不隨時(shí)間變化的激光束LB1，即激光功率均勻的激光束LB1進(jìn)行熔接。還有，為了熔接工件10而用具有恰當(dāng)?shù)募す夤β?即為熔融蓋子10a的充分的激光功率)的激光束LB1進(jìn)行熔接。這是為了均勻地熔接蓋子10a，換言之，為了使得在蓋子10a上形成的熔接痕均勻。
在這里，說明為了從激光束出射裝置35出射上述激光束LB1，激光束出射裝置35內(nèi)的控制裝置進(jìn)行的控制方法的具體例。
在1個(gè)例子中，激光束出射裝置35內(nèi)的控制裝置監(jiān)視從振蕩器出射的激光束，基于所監(jiān)視的激光束進(jìn)行振蕩器等的控制。即，控制裝置對(duì)激光束的激光功率進(jìn)行反饋控制。詳細(xì)而言，控制裝置對(duì)振蕩器等進(jìn)行控制，使得最終從激光束出射裝置35出射的激光束LB1成為熔融蓋子10a的充分的激光功率，并且使得1脈沖周期中的激光功率變得均勻。
在其他例子中，激光束出射裝置35內(nèi)的控制裝置不是對(duì)激光功率進(jìn)行反饋控制，而是進(jìn)行控制，使得從振蕩器振蕩了的激光束的峰值部分作為激光束LB1而出射。用圖5說明該控制方法。圖5(a)、圖5(b)在橫軸上表示時(shí)間，在縱軸上表示激光功率。具體而言，圖5(a)表示從振蕩器振蕩了的基礎(chǔ)激光束?？梢钥闯觯瑥恼袷幤髡袷幜说募す馐纱艘韵喈?dāng)急的斜率上升，并且在下降時(shí)激光功率加大變動(dòng)。激光束出射裝置35內(nèi)的控制裝置進(jìn)行控制，使得從激光束出射裝置35只出射虛線區(qū)域74中表示的激光束的峰值部分。具體而言，控制裝置進(jìn)行用快門等剪切從振蕩器出射的激光束的控制，使得具有圖5(a)中以虛線75表示的激光功率以上的激光功率的激光束從激光束出射裝置35出射。圖5(b)表示由控制裝置控制后的激光束，即最終從激光束出射裝置35出射的激光束LB1。在該場(chǎng)合，激光束LB1出射的期間成為脈沖周期T1。
這樣，在激光束出射裝置35中進(jìn)行使1脈沖周期T1中的激光功率變得均勻的控制，在蓋子10a上形成的熔接痕就會(huì)均勻。
還有，在第1實(shí)施例中，調(diào)測(cè)頭36從某種程度上與蓋子10a的角偏離了的位置開始激光束LB1的照射。換言之，從某種程度上與構(gòu)成工件10的熔接區(qū)域70的邊(以下簡稱「熔接邊」)的端偏離了的位置，開始激光束LB1的照射。這樣做的理由是如下。從實(shí)驗(yàn)可以看出，熔接的角附近有熱積存的傾向，并且在熔接的開始位置附近有熱積存的傾向。因此，在第1實(shí)施例中，為了恰當(dāng)?shù)匾种七@樣的熱殘留，從在某種程度上與蓋子10a的角(熔接的角)偏離了的位置開始照射。例如，從熔接邊的中間位置開始激光束LB1的照射。
在這里，對(duì)上述第1實(shí)施例所涉及的熔接方法和一般進(jìn)行的熔接方法進(jìn)行比較。一般是由調(diào)測(cè)頭一邊使熔接位置按給定量一步步移動(dòng)一邊照射脈沖激光。在該場(chǎng)合，因?yàn)槊}沖激光是斷續(xù)地照射激光，所以為了確實(shí)地進(jìn)行熔接，就需要加大單位脈沖的激光功率，或者增加照射的脈沖數(shù)。因而，有熔接痕變大、向工件10整體付與大的熱量的可能性。相比之下，在第1實(shí)施例所涉及的激光熔接方法中，是在1脈沖周期期間使照射激光束LB2的位置在工件10內(nèi)移動(dòng)，因而與一般進(jìn)行的方法比較，熔接區(qū)域的熱量變小，所以能減小熔接痕。還有，向工件整體付與的熱量也會(huì)變小，因而能減小由于熔接而向工件10內(nèi)的電子部件10c付與的影響(即能保護(hù)電子部件10c)。
再有，在第1實(shí)施例所涉及的激光熔接方法中，是在1脈沖周期期間使照射激光束LB2的位置在工件10內(nèi)移動(dòng)，因而能對(duì)熔接區(qū)域70不用空開間隔而均勻地進(jìn)行熔接，能提高工件10密封性。還有，能在1脈沖周期完成對(duì)工件10的熔接，因而能縮短熔接所需要的時(shí)間。
(第2實(shí)施例)其次，說明本發(fā)明的第2實(shí)施例所涉及的激光熔接方法。在第2實(shí)施例中，不是在1脈沖周期期間使得對(duì)1個(gè)工件10的熔接結(jié)束，而是在數(shù)脈沖周期使得對(duì)1個(gè)工件10的熔接結(jié)束，這一點(diǎn)與上述第1實(shí)施例不同。詳細(xì)而言，在第2實(shí)施例中，是在1脈沖周期期間使在該熔接邊上照射激光束LB2的位置移動(dòng)，使得至少對(duì)1個(gè)熔接邊的熔接結(jié)束。具體而言，在第2實(shí)施例中，是在1脈沖周期期間進(jìn)行對(duì)1個(gè)熔接邊的熔接，以多個(gè)脈沖周期進(jìn)行對(duì)1個(gè)工件10的熔接。
圖6是用于說明第2實(shí)施例所涉及的激光熔接方法的圖。圖6表示工件10的上面圖，陰影區(qū)域70表示熔接區(qū)域。在該場(chǎng)合也是，通過向蓋子10a的外周附近照射激光束LB2來進(jìn)行工件10的熔接。在第2實(shí)施例中，在1脈沖周期期間，在1個(gè)熔接邊使照射位置移動(dòng)。詳細(xì)而言，在最初的脈沖周期中進(jìn)行對(duì)熔接邊77a的熔接，在后面的脈沖周期中進(jìn)行對(duì)熔接邊77b的熔接。之后，采用同樣的方法，按熔接邊77c、熔接邊77d的順序進(jìn)行熔接。在該場(chǎng)合，調(diào)測(cè)頭36在1脈沖周期期間，使激光束LB2的照射位置從熔接邊的1端移動(dòng)到另一端。然后，調(diào)測(cè)頭36變更作為熔接對(duì)象的熔接邊，按后面的脈沖周期，對(duì)變更了的新的熔接邊照射激光束LB2。這樣，對(duì)1個(gè)工件10以4脈沖周期結(jié)束熔接。
這樣，根據(jù)第2實(shí)施例所涉及的激光熔接方法，也能減小熔接痕，并且能減少向工件整體付與的熱量。還有，在第2實(shí)施例所涉及的激光熔接方法中，是按每個(gè)脈沖周期來變更作為熔接對(duì)象的熔接邊而進(jìn)行熔接，因而能有效地抑制熱積存在蓋子10a的角附近。
另外，在第2實(shí)施例中也與上述第1實(shí)施例一樣，激光束出射裝置35內(nèi)的控制裝置進(jìn)行控制，使得從激光束出射裝置35出射的激光束LB1具有為熔接工件10所必要的激光功率，且使得在1脈沖周期中的激光功率變得均勻。
還有，進(jìn)行熔接的熔接邊的順序及在1個(gè)熔接邊中使照射位置移動(dòng)的方向不限于圖6所示的東西。即，不限于對(duì)鄰接的熔接邊按順序進(jìn)行熔接，不限于使照射位置向?qū)?個(gè)熔接邊的熔接的結(jié)束位置和對(duì)后面的熔接邊的熔接的開始位置相鄰接的方向移動(dòng)。還有，以上表示了在1脈沖周期期間只對(duì)1個(gè)熔接邊進(jìn)行熔接的例子，不過，在其他例子中，也可以在1脈沖周期期間對(duì)2個(gè)熔接邊進(jìn)行熔接。即，能以2脈沖周期進(jìn)行對(duì)1個(gè)工件10的熔接。
在這里，對(duì)于蓋子10a和封裝件10b的預(yù)組裝進(jìn)行說明。另外，在本說明書中，「預(yù)組裝」是指在把蓋子10a和封裝件10b完全密封之前進(jìn)行的預(yù)粘接。
在本實(shí)施例中，對(duì)處于蓋子10a和封裝件10b被預(yù)組裝了的狀態(tài)下的工件10，進(jìn)行用于把蓋子10a和封裝件10b完全密封起來的熔接(以下稱為「密封熔接」)。詳細(xì)而言，在進(jìn)行密封熔接之前，進(jìn)行用于預(yù)組裝蓋子10a和封裝件10b的熔接(以下稱為「預(yù)組裝熔接」)。具體而言，預(yù)組裝熔接是對(duì)被密封熔接的蓋子10a上的區(qū)域的一部分進(jìn)行熔接。
進(jìn)行預(yù)組裝熔接是為了防止密封熔接時(shí)產(chǎn)生的蓋子10a和封裝件10b的位置偏差、蓋子10a的熔出等所引起的蓋子10a和封裝件10b的浮漂、搬送工件10時(shí)的振蕩、沖擊所引起的蓋子10a和封裝件10b的位置偏差等。即，在本實(shí)施例中，為了恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行蓋子10a和封裝件10b的密封熔接而在密封熔接前進(jìn)行預(yù)組裝熔接。
用圖7來說明本實(shí)施例所涉及的預(yù)組裝熔接方法。圖7(a)及圖7(b)表示工件10的上面圖。圖7(a)表示激光束或電子束所涉及的預(yù)組裝熔接的一個(gè)例子。在該場(chǎng)合，向蓋子10a的四角的點(diǎn)40照射激光束或電子束來進(jìn)行預(yù)組裝熔接。
圖7(b)表示縫合熔接等電阻熔接所涉及的預(yù)組裝熔接的具體例。在該場(chǎng)合，在蓋子10a的對(duì)著的2邊41上進(jìn)行電阻熔接。這樣的2邊41的預(yù)組裝熔接是由一對(duì)輥電極等進(jìn)行擠壓熔接或滾動(dòng)熔接來形成的。
在一般束熔接中，在密封熔接前不進(jìn)行上述預(yù)組裝熔接，而是在進(jìn)行密封熔接時(shí)使用夾具等進(jìn)行蓋子10a和封裝件10b的定位和固定、蓋子10a向封裝件10b的擠壓。在該場(chǎng)合，是由夾具按住蓋子10a的外周部分，所以需要在蓋子10a的內(nèi)側(cè)進(jìn)行密封熔接。因而，有時(shí)在使用夾具的方法中，需要封裝件10b的封接幅度(壁幅度)，封裝件10b的內(nèi)容積就會(huì)變得窄小，難以對(duì)應(yīng)小型的封裝件10b，或者蓋子10a的標(biāo)注空間變窄。而且還需要夾具的安裝作業(yè)等。
相比之下，在本實(shí)施例中，是對(duì)進(jìn)行了預(yù)組裝熔接的工件10進(jìn)行密封熔接，因而能熔接蓋子10a的外周(即，不需要確保夾具按住的部分)，所以封裝件10b的封接幅度可以窄些。因而，進(jìn)行本實(shí)施例所涉及的預(yù)組裝熔接能確保封裝件10b的內(nèi)容積大些，能容易地對(duì)應(yīng)小型的封裝件10b，并且確保蓋子10a的標(biāo)注空間大些。還有，不用夾具，因而不需要進(jìn)行夾具的安裝作業(yè)等。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的預(yù)組裝熔接，能通過簡便的作業(yè)來恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行密封熔接。
另外，預(yù)組裝熔接可以由上述激光熔接裝置100進(jìn)行，也可以由其他裝置進(jìn)行預(yù)組裝熔接，向激光熔接裝置100供給被預(yù)組裝熔接了的工件10。在激光熔接裝置100進(jìn)行預(yù)組裝熔接的場(chǎng)合，激光熔接裝置100具備執(zhí)行預(yù)組裝熔接的預(yù)組裝熔接機(jī)構(gòu)等。
還有，在用激光束進(jìn)行預(yù)組裝熔接的場(chǎng)合，優(yōu)選的是，把激光束的激光功率設(shè)定得比密封熔接時(shí)設(shè)定的激光功率弱。這是為了確實(shí)地進(jìn)行預(yù)組裝熔接，并且防止預(yù)組裝熔接所涉及的蓋子10a溶化過多。
在這里，對(duì)于用磁鐵在封裝件10b上固定蓋子10a的方法進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，進(jìn)行密封熔接時(shí)，通過對(duì)蓋子10a付與磁鐵所涉及的磁力而在封裝件10b上固定蓋子10a，并且在托盤20上固定工件10。這是為了使得在密封熔接時(shí)，蓋子10a不會(huì)相對(duì)于封裝件10b移動(dòng)，蓋子10a不會(huì)因激光束而相對(duì)于托盤20移動(dòng)。另外，如上所述，密封熔接時(shí)工件10處于預(yù)組裝熔接后的狀態(tài)，不過，在本實(shí)施例中，為了使得密封熔接時(shí)的蓋子10a和封裝件10b的固定更加確實(shí)并且在托盤20上固定工件10而用磁鐵進(jìn)行了固定。例如，在密封熔接時(shí)預(yù)組裝部分會(huì)熔融，因而蓋子10a相對(duì)于封裝件10b就容易移動(dòng)，而用磁鐵進(jìn)行固定，就能確實(shí)抑制這樣的移動(dòng)。還有，能抑制密封熔接時(shí)工件10相對(duì)于托盤20移動(dòng)。
圖8是用于說明磁鐵所涉及的固定方法的圖。圖8(a)表示工件10、托盤20、磁床46及臺(tái)架23的剖視圖(與圖3(a)中的剖切線B1-B2對(duì)應(yīng)的線段所涉及的剖視圖)。磁床46上設(shè)置了多個(gè)磁鐵45，配置在托盤20下。多個(gè)磁鐵45，在托盤20載置在磁床46上的狀態(tài)下，設(shè)置在與蓋子10a和封裝件10b對(duì)著的位置。還有，磁鐵45具有矩形形狀，并且磁鐵45的大小與蓋子10a和封裝件10b的大小大致相同。再有，磁鐵45在工件10載置在托盤20上的狀態(tài)下，配置在使得工件10的中心和磁鐵45的中心大致一致的位置。
蓋子10a由上述金屬材料構(gòu)成，因而由于磁鐵45而受到空心箭頭所示的磁力。相比之下，封裝件10b由陶瓷材料構(gòu)成，因而不受磁力影響。因此，蓋子10a受到磁力，從而蓋子10a相對(duì)于封裝件10b被賦能，使蓋子10a固定在封裝件10b上，并且使蓋子10a和封裝件10b固定在托盤20上。
圖8(b)是從圖8(a)中的箭頭C方向看到磁床46的圖，是表示磁床46的一個(gè)例子的圖。如圖8(b)所示，使得磁鐵45的N極和S極形成的軸的方向與磁床46的水平方向一致而在磁床46上配置了磁鐵45。具體而言，使得磁鐵45的N極和S極鄰接而在橫方向配置磁鐵45，與橫方向一樣，在縱方向也是使得磁鐵45的N極和S極鄰接來配置。這樣配置磁鐵45，在與磁鐵45對(duì)著的位置(即載置工件10的位置)涉及的磁力就會(huì)大致均勻，因而在磁床46上載置托盤20時(shí)，能抑制托盤20上的工件10由于磁力而反轉(zhuǎn)等。
在一般束熔接中，不進(jìn)行上述那樣的磁鐵45所涉及的固定，而是采用用夾具機(jī)械地按住蓋子10a及封裝件10b進(jìn)行密封熔接的方法。在該場(chǎng)合，需要具有復(fù)雜形狀(即對(duì)蓋子10a和封裝件10b的形狀適合的形狀)的夾具，并且需要在熔接時(shí)組合這些夾具。再有，除了用夾具固定的方法以外，用玻璃板按壓封裝件10b上搭載的蓋子10a的表面來進(jìn)行固定的方法是一般采用的，不過，在采用該方法的場(chǎng)合，需要費(fèi)工夫除去玻璃板上附著的污穢。
相比之下，在本實(shí)施例中，不是采用夾具、玻璃板而是采用磁鐵45，因而不費(fèi)工夫，而且能通過簡便的作業(yè)，在密封熔接時(shí)把蓋子10a固定在封裝件10b上，并且把蓋子10a和封裝件10b固定在托盤20上。還有，在采用夾具來固定的場(chǎng)合，需要向夾具未按住的蓋子10a的內(nèi)側(cè)照射激光束等，因而難以對(duì)應(yīng)封接幅度窄的小型的封裝件10b，而根據(jù)本實(shí)施例所涉及的采用磁鐵45的固定方法，不是機(jī)械地進(jìn)行固定(即不直接接觸蓋子10a及封裝件10b)，因而不會(huì)妨礙激光束的照射，所以還能對(duì)應(yīng)封接幅度窄的小型的封裝件。
以上表示了只對(duì)蓋子10a照射激光束LB2進(jìn)行熔接的實(shí)施例，而在其他例中，可以對(duì)蓋子10a和封裝件10b兩方同時(shí)照射激光束LB2來進(jìn)行熔接。詳細(xì)而言，在變形例中，是在蓋子10a和封裝件10b兩方上形成激光束LB2所涉及的束斑來進(jìn)行熔接。
圖9是用于說明變形例所涉及的激光熔接方法的圖。圖9(a)表示工件10的上面圖。如圖9(a)所示，在變形例中，對(duì)蓋子10a和封裝件10b兩方同時(shí)照射激光束LB2。具體而言，調(diào)測(cè)頭36照射激光束LB2，使得激光束LB2所涉及的束斑30在蓋子10a和封裝件10b兩方上形成。換言之，調(diào)測(cè)頭36照射激光束LB2，使得束斑30從蓋子10a的外周的端部露出。另外，激光束出射裝置35使得激光束LB2的焦點(diǎn)位于在蓋子20a上形成的束斑30的位置而出射激光束LB1。
圖9(b)表示沿著圖9(a)中的剖切線D1-D2的剖視圖，表示蓋子10a熔融之前的狀態(tài)。另一方面，圖9(c)表示沿著圖9(a)中的剖切線D1-D2的剖視圖，表示蓋子10a熔融后的狀態(tài)。從圖9(c)可以看出，如箭頭49所示，蓋子10a的外周的端部形成的角會(huì)熔融而變圓。在該場(chǎng)合，蓋子10a的側(cè)面10aa上的Ni鍍敷會(huì)熔融。另一方面，封裝件10b由于激光束LB2照射而被加熱，向蓋子10a的底面10ab傳遞該熱。這樣，與只對(duì)蓋子10a照射激光束LB2的場(chǎng)合相比，蓋子10a的底面10ab上的Ni鍍敷會(huì)立即熔融。
這樣，對(duì)蓋子10a和封裝件10b兩方照射激光束LB2，蓋子10a的側(cè)面10aa和底面10ab上的Ni鍍敷會(huì)有效地熔融。在該場(chǎng)合，蓋子10a和封裝件10b的熔接部位的面積就會(huì)擴(kuò)大。還有，由于封裝件10b自身被加熱，封裝件10b的封接面的濡濕性就會(huì)提高。如上所述，根據(jù)變形例所涉及的激光熔接方法，能確實(shí)熔接蓋子10a和封裝件10b。再有，根據(jù)變形例所涉及的激光熔接方法，能利用向封裝件10b直接照射激光束LB2所涉及的封裝件10b的溫度上升來熔融蓋子10a的底面，因而可降低激光束出射裝置35出射的激光束LB1的功率輸出。
還有，根據(jù)變形例所涉及的激光熔接方法，能抑制蓋子10a上的熱擴(kuò)散，因而能把激光束LB2所涉及的蓋子10a的溫度上升有效地用于熔接。因此，可降低激光束出射裝置35出射的激光束LB1的功率輸出。
另外，在采用上述第1實(shí)施例所涉及的激光熔接方法的場(chǎng)合，優(yōu)選的是一并使用變形例所涉及的激光熔接方法。在第1實(shí)施例所涉及的激光熔接方法中，是使激光束LB2的照射位置移動(dòng)，使得在1脈沖周期期間照射位置繞蓋子10a的外周附近(與圖4(a)中的熔接區(qū)域70對(duì)應(yīng))轉(zhuǎn)一周。在該場(chǎng)合，在對(duì)蓋子10a的角附近照射激光束LB2時(shí)(即改變使照射位置移動(dòng)的方向的時(shí))，由于使調(diào)測(cè)頭36內(nèi)的反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)的特性，照射位置的軌跡就會(huì)彎曲。另一方面，蓋子10a，由于制造上的原因，角就會(huì)變圓。根據(jù)以上所述，采用第1實(shí)施例涉及的激光熔接方法，并且采用對(duì)蓋子10a和封裝件10b兩方形成束斑的變形例所涉及的激光熔接方法，就能對(duì)蓋子10a的角附近恰當(dāng)?shù)卣丈浼す馐鳯B2，因而能有效地沿著蓋子10a的外周進(jìn)行熔接。
如上所述，本實(shí)施例涉及的激光熔接裝置是對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光束來進(jìn)行熔接而密封工件的裝置，具備按給定的脈沖周期出射激光束的激光束出射部；以及接受從激光束出射部出射了的激光束，變更照射激光束的位置的調(diào)測(cè)頭，調(diào)測(cè)頭在1脈沖周期期間使照射激光束的位置在上述工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。這樣就能減小熔接痕，并且能抑制對(duì)工件內(nèi)的電子部件付與的影響。
權(quán)利要求
1.一種激光熔接裝置，通過對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光來進(jìn)行熔接而密封所述工件，其特征在于具備按給定的脈沖周期出射激光束的激光束出射部；以及接受從所述激光束出射部出射了的激光束，變更照射該激光束的位置的照射位置變更部，所述照射位置變更部在1脈沖周期期間使照射所述激光束的位置在所述工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔接裝置，其特征在于，所述激光束出射部具有為了熔接所述工件所必要的激光功率，并且出射在所述1脈沖周期中激光功率均勻的激光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光熔接裝置，其特征在于，所述照射位置變更部在1脈沖周期期間，使照射所述激光束的位置移動(dòng)，使得對(duì)1個(gè)工件的熔接結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光熔接裝置，其特征在于，所述照射位置變更部在1脈沖周期期間，使照射所述激光束的位置移動(dòng)，使得至少對(duì)所述工件的構(gòu)成應(yīng)該進(jìn)行熔接的區(qū)域的1個(gè)邊的熔接結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的激光熔接裝置，其特征在于，所述照射位置變更部變更照射所述激光束的位置，使得在所述蓋子和所述封裝件兩方上同時(shí)形成所述激光束所涉及的束斑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的激光熔接裝置，其特征在于，對(duì)處于所述蓋子和所述封裝件被預(yù)組裝了的狀態(tài)的工件，進(jìn)行用于密封所述工件的熔接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的激光熔接裝置，其特征在于，通過對(duì)所述蓋子付與磁鐵所涉及的磁力，在所述封裝件上固定所述蓋子，并且在載置所述工件的托盤上固定所述蓋子及所述封裝件。
8.一種激光熔接方法，通過對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光來進(jìn)行熔接而密封所述工件，其特征在于，具備按給定的脈沖周期出射激光束的激光束出射工序；以及接受出射了的所述激光束，使照射該激光束的位置變更的照射位置變更工序，在所述照射位置變更工序中，在1脈沖周期期間使照射所述激光束的位置在所述工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。
全文摘要
一種可在1脈沖周期期間在工件內(nèi)使激光束的照射位置移動(dòng)，從而進(jìn)行良好的熔接的激光熔接裝置及激光熔接方法。激光熔接裝置對(duì)具備蓋子和封裝件的工件照射激光來進(jìn)行熔接而密封工件。激光束出射部按給定的脈沖周期出射脈沖型的激光束。照射位置變更部接受激光束，變更照射激光束的位置。詳細(xì)而言，照射位置變更部在1脈沖周期期間使照射激光束的位置在工件內(nèi)移動(dòng)而連續(xù)熔接。這樣，單位熔接區(qū)域的熱量就會(huì)變小，因而能減小熔接痕。還有，能使向工件整體付與的熱量減少，因而能減小熔接對(duì)工件內(nèi)的電子部件等付與的影響。再有，可以對(duì)熔接區(qū)域不用空開間隔而均勻地熔接，因而能提高工件的氣密性。
文檔編號(hào)B23K26/42GK1939641SQ20061015928
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者廣田浩義, 坂口能一 申請(qǐng)人:日本先鋒公司, 日本先鋒自動(dòng)化公司