高速レーザ走査を用いたステンレス箔の精密微細溶接に関する基礎的研究

摘要

近年，電気，電子産業では部品の小型化が進み，それにともなって金属薄板の接合に対する要望が高まっている．しかし，薄板は材料の保持が難しく，特に微小部品ではプロセスの自由度も重要となる．また，薄板では材料への入熱により変形が生じやすく，それによりギャップのコントロールが不安定になるなど，その適応には困難がともなう．一般に，薄板の溶接にはパルスレーザによる溶接が行われるが，加熱と冷却のサイクルが繰り返されることから試料がひずむ可能性が高くなる．また，熱伝導型の溶接を適応する報告もなされているが，試料厚さに対して大きな接合領域を必要とする．一方，フラウンホーファー·レーザ技術研究所はピークパワーが高いパルスレーザを高速で走査する溶接手法SHADOWを開発し，試料のひずみを抑えた溶接が可能であり，高反射率の材料へも適応できると報告している．また，集光性の高いシングルモードファイバレーザによる高速溶接も報告されている．しかし，試料厚さが非常に小さい場合，入熱により試料のゆがみは容易に生ずる．また，より微細な溶接ビードが求められている．それらを満足するためには，微細なビードであり，かつ試料への投入エネルギーを低く抑える必要がある．つまり，微細スポットに集光された高いエネルギー密度を高速で走査する手法により，ひずみの低減と微細ビードが期待できるなど，高速走査と微小スポットの組み合わせは薄板の溶接に有効であると考えられる．そこで本研究では，ビーム径の異なるパルスレーザとシングルモードファイバレーザを，材料の保持に自由度を持たせることが可能なガルバノスキャナシステムで高速に走査し，ステンレス箔の微細レーザ溶接特性に関する基礎的検討を行った．