本发明专利技术的各个实施例提供了一种焊接设备，包括将第一元件和第二元件焊接起来的焊接单元。焊接设备还包括测量单元，其测量当所述第一元件和所述第二元件被焊接起来时在所述第一元件和／或所述第二元件内产生的变形力。最后，焊接设备包括移动单元，将所述第一元件和所述第二元件相对于彼此移动使得分散所述测量到的变形力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于将元件焊接起来的焊接设备。
技术介绍
近年来，对进行高速数据处理的光通信系统的需求已经随着容量和高速数据处理要求的增大而扩大。为了实现这种光通信系统，更高可靠性的光通信模块是必不可少的。要求光学模块定位构成每个亚微米量级的单元的元件，来使用光学系统将光源产生的光信息输入到光纤的中心。此外，为了确保光通信模块的稳定操作，总是要求更高的稳定性来接合构成光通信模块的元件。广泛地进行激光焊接来满足这种除光通信模块外的元件的高精度定位和结合的稳定性要求。具体而言，本专利技术的目的是提供例如一种焊接设备和在此焊接设备中使用的元件夹持机构，该焊接设备用于接合要求确保更高接合精度和稳定性的元件(例如光通信模块)。图1A、1B和图2A、2B是图示在激光焊接处理期间执行的处理的示图。如图1A所示，元件A和元件B被放置为彼此接触，并且接合区域用激光束照射以在元件A和B之间进行焊接。在图1A的示例中，元件A被放置在元件B上，但将被焊接的元件可以被放置在水平方向或者倾斜方向上。图1B是图示图1A所示元件A和B的接合表面的放大视图的图。如图1B所示，当元件的接合表面用激光束照射时，组成元件A和B的元件熔融。在此情况下，熔融的元件由于所施加的热而膨胀。熔融的元件利用激光束的照射被混合，由此元件A和B彼此混合。如图2A所示，熔融的元件随元件的冷却而凝固。所以，元件A和B接合。在元件凝固时，元件如图2A所示地冷却和收缩。但是，这样的熔融和凝固的处理对元件构件的接合具有不利效果。首先，当接合目标时，元件的变形或元件间的相对位移以及当元件如图1B所示地熔融时的膨胀力或者当元件如图2A所示地凝固时的收缩力一起产生。当接合区域熔融时，在元件膨胀的方向上对熔融区域产生力。例如在本专利技术中，元件如图1B中箭头标记所示地向着外侧膨胀。同时，当接合区域凝固时，随着元件在凝固时例如如图2A中箭头标记所示地收缩而产生元件内部的力。图3是图示在激光焊接处理期间，按照经过的时间而施加到元件的力的轮廓的图。在此图中，时间绘制在水平轴上，而力在垂直轴上。如图3所示，当元件被焊接并受压时力施加到该元件。还根据元件的熔融和/或热弹性膨胀而在每个元件的膨胀方向上施加力。当停止激光束9的照射时，元件1、2随着其逐渐冷却而收缩。在焊接处理期间发生的膨胀和在冷却时间段期间的后续收缩导致在被接合元件内余留的残余应力。要求元件的高精度定位的产品(例如光通信模块)具有由于小变形和元件间位移而使得接合效率降低的问题。元件5的小变形和元件间的位移通常是由于当元件中的一个或多个被焊接起来时的膨胀和收缩。图4是设置有用于夹持被焊接元件的机构的焊接设备的示意图。在图4中，数字1表示元件A而数字2表示元件B。这些元件是焊接处理的目标。此外，数字3表示用于夹持元件A的元件A夹持机构。数字4表示用于夹持元件B的元件B夹持机构。这些机构被设计成以高刚度夹持元件A和B。数字5表示用于向着接合区域8照射激光束9的激光束源。在激光束源5的前端处图示的三角形示意性地图示了照射到接合区域8的激光束9。在图4所示的焊接设备中，因为元件以高刚度被夹持，即使在焊接处理期间元件内产生膨胀和/或收缩力，也从不产生这些元件的位移。所以，防止了光通信模块的接合效率的任何降低。但是，实现更高的夹持刚度要求由不容易变形的高强度材料构成的焊接设备的元件夹持机构3和4。所以，这样会发生问题，即这样的焊接设备尺寸上变得很大并且产品变得非常贵。此外，例如在图4中，因为将被焊接的元件以高刚度被夹持，不能避免在焊接处理期间由元件材料的膨胀和/或收缩产生的变形力。所以，残余应力余留在元件内，这可能引起问题。图5图示了在焊接处理期间当元件膨胀时施加到接合区域8的力的轮廓。当元件熔融时，特别是在如图5中箭头标记所示的熔融元件膨胀的上下方向上在元件内产生大的内力。当不可能承受元件的膨胀力时，在将被接合的元件之间产生诸如位移的变形。图6图示了已经产生这种变形的情况。在图6所示的示例中，因为不能抑制元件上下方向上的变形，在被夹持的元件中产生翘曲并且元件由此被折叠。在此情况下，力在例如箭头标记方向上施加到接合区域8处。但是，此方向从不与图5中示例所示由于膨胀而施加力的方向一致。所以，以翘曲的形式产生变形。如果元件产生翘曲，即使这样的变形非常小或轻微也不再能够实现期望的接合精度。所以，这样的问题降低了光通信模块中元件的接合精度。此外，在焊接处理期间余留在元件中的残余应力将变成问题。如图2(b)所示，在已焊接元件之间产生残余应力。图7图示了施加到接合区域8的残余应力的轮廓，其中元件中的残余应力例如在图中箭头标记的方向上起作用。图3所示的残余应力余留在已焊接元件内。由于当元件被焊接时发生的熔融引起的膨胀和随后当元件凝固和冷却时发生的收缩产生这些残余应力。通常，使用热冲击和恒温测试来检验这些元件的可靠性。此处，当在元件中产生残余应力时，出现这样的问题，即在进行这些测试时产生退火效果并且被结合元件的变形由于这些应力被释放而增长。此外，如果残余应力留在元件中，应力的释放随着时间的推移而逐渐进展。在此操作下，可能的结果是在光通信模块或产品中产生变形。如上解释的光通信模块中变形的产生可能潜在地引起光通信模块中的不稳定因素。这可能引起产品具有被显著降低的稳定性的问题。日本专利文献JP-A No.1999-277264公开了技术，该技术用于在用激光束焊接钢板时利用摆臂(clank arm)来限制由熔融造成的热膨胀引起的钢板间隙的扩大。此外，日本专利文献JP-A No.2003-205379公开在用激光束焊接焊接目标时利用弹簧按压这些目标的技术。此外，日本专利文献JP-A No.2003-290982公开了在对接焊处理时固定工件的技术。
技术实现思路
本专利技术的各个实施例提供了一种焊接设备，包括(a)将第一元件和第二元件焊接起来的焊接单元；(b)测量单元，其测量当所述第一元件和所述第二元件被焊接起来时在所述第一元件和/或所述第二元件内产生的变形力；和(c)移动单元，将所述第一元件和所述第二元件相对于彼此移动以分散所述测量到的变形力。本专利技术的各个实施例提供了一种设备，包括(a)夹持第一元件的第一夹持单元；(b)夹持第二元件的第二夹持单元；(c)将所述第一夹持单元所夹持的所述第一元件和所述第二夹持单元所夹持的第二元件焊接起来的焊接单元；(d)测量单元，其测量当所述第一元件和所述第二元件被所述焊接单元焊接起来时在所述第一元件和所述第二元件之间产生的位移力；和(e)移动单元，当所述第一元件和所述第二元件被焊接起来时所述移动单元将所述第一夹持单元和所述第二夹持单元相对于彼此移动以分散所述测量到的位移力。此外，本专利技术的各个实施例提供了一种设备，包括(a)分别夹持多个元件的多个夹持单元；(b)将所述被夹持的多个元件焊接起来的焊接单元；(c)测量单元，其测量在通过所述焊接单元进行焊接期间在所述多个元件中的一个或多个内产生的变形力；和(d)移动单元，当所述多个元件被焊接起来时所述移动单元移动所述多个夹持单元中的一个或多个使得所述测量到的变形力被抵消。此外，本专利技术的各个实施例提供了一种方法，包括(a)将第一元件和一个或多个第二元件焊接起来；(b)测量当所述第一元件和所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种焊接设备，包括：将第一元件和第二元件焊接起来的焊接单元；测量单元，其测量当所述第一元件和所述第二元件被焊接起来时在所述第一元件和／或所述第二元件内产生的变形力；和移动单元，将所述第一元件和所述第二元件相对于彼此移 动以分散所述测量到的变形力。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：並木英明，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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