JP7223171B2

JP7223171B2 - 金属箔の溶接方法

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Publication number: JP7223171B2
Application number: JP2021567739A
Authority: JP
Inventors: 暢康松本; 昌充金子; 史香西野; 和行梅野; 大烈尹
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2023-02-15
Anticipated expiration: 2040-12-25
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Description

本発明は、金属箔の溶接方法に関する。

従来、金属箔の溶接方法として、特別な治具を用いることによりスパッタやブローホールの抑制を図る技術や（例えば、特許文献１）、複数のビームを組み合わせることによりブローホールを抑制する技術（例えば、特許文献２）などが、知られている。

特開２０１６－３０２８０号公報特開２０１５－２１７４２２号公報

しかしながら、特許文献１，２のような金属箔の溶接方法にあっては、溶接の手間やコストが増大する虞があった。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、手間やコストを抑制することが可能な金属箔の溶接方法を得ること、である。

本発明の金属箔の溶接方法は、例えば、複数の金属箔を重ね合わせる第一工程と、４００ｎｍ以上でありかつ５００ｎｍ以下である波長のレーザ光を照射することにより重ね合わせられた前記複数の金属箔を溶接する第二工程と、を備える。

前記金属箔の溶接方法では、前記金属箔は、銅箔であってもよい。

前記金属箔の溶接方法において、前記第二工程では、重ね合わせられた前記複数の金属箔と、前記レーザ光を出射するレーザ装置の出射部とを、相対的に動かすことにより、線状の溶接部位を形成してもよい。

前記金属箔の溶接方法では、溶接条件指標Ｅを、次の式（１）Ｅ＝（Ｐ－Ｐ_０）／ｖ・ｄ・・・（１）（ここに、Ｐは、前記レーザ装置によるレーザ光のパワー、Ｐ_０は、重ね合わせられた前記複数の金属箔と前記出射部とが相対的に静止した状態で重ね合わせられた前記複数の金属箔を前記レーザ光が貫通する当該レーザ光のパワーの最小値、ｖは、重ね合わせられた前記複数の金属箔と前記出射部との相対的な移動速度、ｄは、レーザ光のスポット径）としたとき、前記第二工程において、当該溶接条件指標Ｅが、重ね合わせられた前記複数の金属箔の前記出射部とは反対側の面に溶接痕が出現する状態となる下限値以上であり、かつ重ね合わせられた前記複数の金属箔を前記レーザ光が通り抜け穴があく状態となる上限値よりも小さくなる溶接条件で、溶接を実行してもよい。

前記金属箔の溶接方法では、レーザ光Ｌのパワーを加工対象の表面におけるレーザ光のスポット面積で除算したパワー密度の、重ね合わせられた前記複数の金属箔と前記出射部との相対的な移動速度による微分値としての傾き指標が、３×１０^－３以上かつ１６×１０^－３未満であってもよい。

前記金属箔の溶接方法では、前記傾き指標が、６×１０^－３以上１０×１０^－３未満であってもよい。

本発明によれば、例えば、手間やコストを抑制することが可能な金属箔の溶接方法を得ることができる。

図１は、実施形態の金属箔の溶接方法を示すフローチャートである。図２は、実施形態の金属箔の溶接システムの例示的な模式図である。図３は、照射するレーザ光の波長に対する各金属材料の光の吸収率を示すグラフである。図４は、実施形態の金属箔の溶接方法におけるレーザ光の状態とそれに対応する加工対象の溶融状態の断面とを示す例示的な模式図である。図５は、比較例の金属箔の溶接方法におけるレーザ光の状態とそれに対応する加工対象の溶融状態の断面とを示す例示的な模式図である。図６は、実施形態の金属箔の溶接方法における光学ヘッドと重ね合わせられた複数の金属箔との相対速度と、レーザ光のパワー密度と、溶接状態との関係を示す例示的なグラフである。図７は、実施形態の金属箔の溶接方法における溶接条件指標と、溶接状態との関係を示す例示的な図である。図８は、実施形態の金属箔の溶接方法によって重ね合わせられた状態で溶接された複数の金属箔の表面を示す写真である。図９は、実施形態の金属箔の溶接方法によって重ね合わせられた状態で溶接された複数の金属箔の裏面を示す写真である。図１０は、実施形態の金属箔の溶接方法によって重ね合わせられた状態で溶接された複数の金属箔の溶接部位の断面を示す写真である。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

以下に示される実施形態および変形例は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態および変形例の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。

本明細書において、序数は、部品や、部位、工程等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。

また、各図において、Ｘ方向を矢印Ｘで表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表す。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに互いに直交している。なお、Ｘ方向は、長手方向、相対移動方向、あるいは掃引方向とも称され、Ｙ方向は、短手方向あるいは幅方向とも称され、Ｚ方向は、厚さ方向あるいは表面（被照射面）に対する垂直方向とも称されうる。

［第１実施形態］
［溶接方法および溶接システム］
図１は、実施形態の金属箔の溶接方法を示すフローチャートである。また、図２は、金属箔の溶接システム１００の模式図である。

図１に示されるように、本実施形態では、まず、複数の金属箔を重ね合わせて仮留めし（Ｓ１、第一工程）、その後、重ね合わせられた状態で仮留めされた複数の金属箔にレーザ光Ｌを照射することにより当該複数の金属箔を溶接する（Ｓ２、第二工程）。なお、以下では、重ね合わせられた複数の金属箔を、単に加工対象Ｗと称する。

図２に示されるように、加工対象Ｗにおいて、各金属箔は、Ｚ方向に薄く、Ｘ方向およびＹ方向に延びた状態で、Ｚ方向に重ね合わせられている。本実施形態では、二つの保持部材１４０が、Ｚ方向の両側から挟んだ状態で、加工対象Ｗを保持している。保持部材１４０は、固定治具や、固定装置とも称されうる。

金属箔は、一例として、積層型リチウムイオン電池のような二次電池の電極板であり、溶接された加工対象Ｗは、当該電池の正極または負極の集電箔となる。この場合、金属箔の厚さは、２～２０［μｍ］程度であり、加工対象Ｗの厚さは、例えば、０．２［ｍｍ］程度である。

保持部材１４０には、開口１４０ａが設けられている。開口１４０ａからは、加工対象Ｗの表面Ｗａが露出している。開口１４０ａは、Ｘ方向に延びたスリット状、言い換えると細長い長方形状、あるいは帯状の形状を有している。ここで、加工対象Ｗの表面Ｗａは、開口１４０ａを介して、光学ヘッド１２０と面している。また、裏面Ｗｂは、表面Ｗａに対して、光学ヘッド１２０とは反対側の面である。

図２に示されるように、溶接システム１００は、レーザ装置１１０と、光学ヘッド１２０と、レーザ装置１１０と光学ヘッド１２０とを接続する光ファイバ１３０と、保持部材１４０とを備えている。加工対象Ｗは、金属箔を複数枚重ね合わせて構成されている。個々の金属箔の厚さは例えば２～２０［μｍ］であるが特に限定はされない。また、金属箔の枚数は例えば１０～１００であるが特に限定はされない。金属箔は銅やアルミニウムを含むが、金属箔の材料は特に限定はされない。

レーザ装置１１０は、例えば数ｋＷのパワーのレーザ光を出力できるように構成されている。例えば、レーザ装置１１０は、内部に複数の半導体レーザ素子を備え、当該複数の半導体レーザ素子の合計の出力として数ｋＷのパワーのマルチモードのレーザ光を出力できるように構成することとしてもよい。また、レーザ装置１１０は、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ディスクレーザ等様々なレーザ光源を備えていてもよい。

光ファイバ１３０は、レーザ装置１１０から出力されたレーザ光を導波し、光学ヘッド１２０に入力させる。

保持部材１４０は、互いに隣接する二つの金属箔の間にできるだけ隙間が無いように加工対象Ｗを固定できることが好ましい。

光学ヘッド１２０は、レーザ装置１１０から光ファイバ１３０を経由して入力されたレーザ光Ｌを、加工対象Ｗに向けて出射する光学装置である。光学ヘッド１２０は、出射部の一例である。

光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１と集光レンズ１２２とを備えている。コリメートレンズ１２１は、入力されたレーザ光を平行光にするための光学系である。集光レンズ１２２は、平行光化されたレーザ光を集光し、レーザ光Ｌとして加工対象Ｗに照射するための光学系である。光学ヘッド１２０は、レーザ光ＬをＺ方向の反対方向に出射する。レーザ光Ｌは、保持部材１４０の開口１４０ａを通り、加工対象Ｗの表面Ｗａに照射される。表面Ｗａは、被照射面とも称されうる。

溶接システム１００は、光学ヘッド１２０と加工対象Ｗすなわち加工対象Ｗを保持する保持部材１４０との相対位置を変更可能に構成されている。これにより、加工対象Ｗの表面Ｗａ上で、レーザ光Ｌの照射位置が移動する。これにより、レーザ光Ｌは、表面Ｗａ上を掃引される。

光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対移動は、光学ヘッド１２０の単独、加工対象Ｗ（保持部材１４０）の単独、あるいは光学ヘッド１２０および加工対象Ｗの双方を移動する移動機構（不図示）により、実現されうる。なお、本実施形態では、光学ヘッド１２０および加工対象Ｗは、スリット状の開口１４０ａが延びる方向、すなわちＸ方向に、相対移動する。

［波長と光の吸収率、溶融状態］
ここで、金属材料の光の吸収率について説明する。図３は、照射するレーザ光Ｌの波長に対する各金属材料の光の吸収率を示すグラフである。図３のグラフの横軸は波長であり、縦軸は吸収率である。図３には、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、およびチタン（Ｔｉ）について、波長と吸収率との関係が示されている。

材料によって特性が異なるものの、図３に示されている各金属に関しては、一般的な赤外線（ＩＲ）のレーザ光Ｌを用いるよりも、青や緑のレーザ光Ｌを用いた方が、エネルギの吸収率がより高いことが理解できよう。この特徴は、銅（Ｃｕ）や、金（Ａｕ）等においては顕著となる。

図４は、本実施形態において、レーザ光ＬＡの波長で吸収率が比較的高い加工対象Ｗにレーザ光ＬＡが照射された場合の当該レーザ光ＬＡの状態（パワー分布）と、それに対応する加工対象Ｗの溶融状態を示す断面と、を示す。他方、図５は、比較例において、レーザ光ＬＢの波長で吸収率が低い加工対象Ｗにレーザ光ＬＢが照射された場合の当該レーザ光ＬＢの状態（パワー分布）と、それに対応する加工対象Ｗの溶融状態を示す断面と、を示す。

図５に示されるように、使用波長に対して吸収率が比較的低い加工対象Ｗにレーザ光ＬＢが照射された場合、大部分の光エネルギは反射され、加工対象に熱としての影響を及ぼさない。そのため、十分な深さの溶融領域を得るには比較的高いパワーを与える必要がある。その場合、ビーム中心部は急激にエネルギが投入されることで、昇華が生じ、キーホールＫＨが形成される。符号Ｐａは溶融領域を示している。このようなキーホールＫＨおよび溶融領域Ｐａが形成される溶融状態では、加工対象Ｗが重ね合わせられた複数の金属箔である場合には、加工対象Ｗの溶断に繋がる虞がある。

これに対し、図４に示されるように、使用波長に対して吸収率が比較的高い加工対象Ｗにレーザ光ＬＡが照射された場合、投入されるエネルギの多くが加工対象に吸収され、熱エネルギへと変換される。すなわち、過度なパワーを与える必要はないため、キーホールの形成を伴わず、熱伝導型の溶融となる。図４に示される場合では、溶融領域Ｐａが比較的広くなり、熱伝導型の溶融状態が得られている。

そこで、本実施形態では、溶接部位が図４に示されるような吸収率が比較的高い状態となるよう、加工対象Ｗに対して、好適な波長のレーザ光ＬＡ（Ｌ）が選択される。なお、工程Ｓ２における溶融領域Ｐａは、冷却固化された後においては、加工対象Ｗの表面Ｗａ、裏面Ｗｂ、および断面において、溶接痕として視認することができる。溶融領域Ｐａは、溶接金属や、溶接部位とも称されうる。

図３から、加工対象Ｗの材質が、銅（Ｃｕ）や、金（Ａｕ）等である場合、言い換えると、金属箔が、銅箔や金箔である場合、第二工程において、具体的には、３００［ｎｍ］から６００［ｎｍ］までの間の波長のレーザ光Ｌを用いることが好適であり、４００［ｎｍ］から５００［ｎｍ］までの間の波長のレーザ光Ｌを用いるのがより好適であることが理解できよう。

［溶接条件］
図６，７は、種々の条件で実験を行った結果を示している。図６は、光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対速度と、照射したレーザ光Ｌのパワー密度と、加工対象Ｗにおける溶接状態と、の関係を示すグラフである。図６におけるパワー密度の単位は［ＭＷ／ｃｍ^２］であり、相対速度の単位は［ｍｍ／ｓ］である。図７は、溶接条件指標Ｅ（後述）と、加工対象Ｗにおける溶接状態と、の関係を示す図である。ここで、パワー密度は、レーザ光Ｌのパワーを加工対象Ｗの表面Ｗａにおけるレーザ光Ｌのスポット面積で除算した値である。なお、以下では、光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対速度は、単に相対速度と称され、照射したレーザ光Ｌのパワー密度は、単にパワー密度と称される。

図６および図７の実験では、レーザ光Ｌとして、波長４５０［ｎｍ］の青色レーザ光を用いた。出力するパワーの範囲は、１００～５００［Ｗ］で変化させ、相対速度の範囲は、１～８０［ｍｍ／ｓ］で変化させた。また、加工対象Ｗは、銅板であり、銅板の厚さは、０．２［ｍｍ］である。なお、図６，７の実験は、銅板について行われたが、いくつかの条件において、厚さが同じである場合、密着状態で重ね合わせられた複数の銅箔と銅板とが略同じ結果となることが、確認されている。

図６，７において、「溶断」とは、照射されたレーザ光Ｌが加工対象Ｗを通り抜け当該レーザ光Ｌによって穴があき加工対象Ｗが破断してしまった場合を示す。「貫通溶接」とは、レーザ光Ｌによる溶融領域Ｐａが加工対象Ｗの表面Ｗａと裏面Ｗｂとの間を貫通した状態となりかつ穴はあいていない場合を示す。「部分貫通」とは、レーザ光Ｌによる溶融領域Ｐａが加工対象Ｗの表面Ｗａと裏面Ｗｂとの間を掃引区間において部分的に貫通している状態であり、複数の金属箔の溶接状態としては不完全である状態を示す。また、「非貫通」とは、レーザ光Ｌによる溶融領域Ｐａが加工対象Ｗの表面Ｗａから裏面Ｗｂに到達しなかった状態を示す。加工対象Ｗは、重ね合わせられた複数の金属箔であるから、「貫通溶接」が所望の状態であり、「部分貫通」および「非貫通」は、溶接が不完全な状態であり、「溶断」は、溶接不良の状態である。

発明者らは、実験結果に基づく鋭意研究により、図６のグラフにおいて、
（１）非貫通および部分貫通の領域Ａｎ１（第一不可領域）と、貫通溶接の領域Ａｏ（良好領域）とが、１次関数の境界線Ｂ２によって区分できること、
（２）溶断の領域Ａｎ２（第二不可領域）と、貫通溶接の領域Ａｏ（良好領域）とが、１次関数の境界線Ｂ１によって区分できること、および
（３）境界線Ｂ１と境界線Ｂ２とが、図６の縦軸における共通の切片Ｉ_０を通ること、
を見出した。なお、切片Ｉ_０の値はたとえば約０．３２［ＭＷ／ｃｍ^２］である。

そこで、図６の境界線Ｂ１，Ｂ２の傾き、すなわち、相対速度の増分に対するパワー密度の増分の比、言い換えるとパワー密度の相対速度による微分値を、「傾き指標（Ｓ）」と称し、傾き指標Ｓの大きさ（Ｓｍｉｎ＜Ｓ＜Ｓｍａｘ）によって領域Ａｏの範囲を設定できることが明らかとなった。図６において境界線Ｂ２はＳｍｉｎに対応し、Ｓｍｉｎは約２×１０^－３［（ＭＷ／ｃｍ^２）／（ｍｍ／ｓ）］である。境界線Ｂ１はＳｍａｘに対応し、Ｓｍａｘは約１６×１０^－３［（ＭＷ／ｃｍ^２）／（ｍｍ／ｓ）］である。図６において、領域Ａｏ内に黒丸で示す、実験を行った条件を示すデータ点Ｔの座標は、（４０，０．５）である。

図７では、傾き指標Ｓが０以上２×１０^－３未満は非貫通であり、記号「×」で表している。傾き指標Ｓが２×１０^－３以上３×１０^－３未満は部分貫通であり、記号「△」で表している。傾き指標Ｓが３×１０^－３以上６×１０^－３未満は貫通溶接であり、記号「〇」で表している。傾き指標Ｓが６×１０^－３以上１０×１０^－３未満は貫通溶接において特に良好な溶接状態であり、記号「◎」で表している。傾き指標Ｓが１０×１０^－３以上１６×１０^－３未満は貫通溶接であり、記号「〇」で表している。傾き指標Ｓが１６×１０^－３以上は溶断であり、記号「×」で表している。

上述した図６および図７に基づく傾き指標Ｓの範囲の設定は、以下の式（１）の溶接条件指標Ｅの範囲の設定と等価である。すなわち、発明者らは、
Ｅ＝（Ｐ－Ｐ_０）／ｖ・ｄ・・・（１）
（ここに、Ｐは、レーザ装置１１０によるレーザ光のパワー、Ｐ_０は、重ね合わせられた複数の金属箔（加工対象Ｗ）と光学ヘッド１２０（出射部）とが相対的に静止した状態で重ね合わせられた複数の金属箔をレーザ光Ｌが貫通する当該レーザ光のパワーの最小値、ｖは、重ね合わせられた複数の金属箔と光学ヘッド１２０との相対的な移動速度（相対速度）、ｄは、レーザ光Ｌの表面Ｗａにおけるスポット径（直径））としたとき、工程Ｓ２における溶接が、溶接条件指標Ｅが下限値Ｅｍｉｎ以上でありかつ上限値Ｅｍａｘ未満となる溶接条件で実行された場合に、全て貫通溶接、すなわち領域Ａｏとなることが確認された。ここで、下限値Ｅｍｉｎは、重ね合わせられた複数の金属箔（加工対象Ｗ）の裏面Ｗｂに溶接痕が微小サイズで出現する状態となる定数（一定値）である。また、上限値Ｅｍａｘは、重ね合わせられた複数の金属箔（加工対象Ｗ）をレーザ光Ｌが通り抜け穴があく状態となる定数（一定値）である。なお、レーザ光のパワーＰは、パワー密度に当該スポットの面積を乗算した値である。よって、溶接条件指標Ｅは、傾き指標Ｓ、すなわち図６のグラフの傾きに対応している。言い換えると、溶接条件指標Ｅは、傾き指標Ｓの関数である。また、最小値Ｐ_０は、切片Ｉ_０に対応している。最小値Ｐ_０（切片Ｉ_０）は、環境条件や、加工対象Ｗの物性に応じて異なる値となる。

図８は、実施形態の金属箔の溶接方法によって重ね合わせられた状態で溶接された複数の金属箔（加工対象Ｗ）の表面Ｗａを示す写真であり、図９は、図８と同じ複数の金属箔の裏面Ｗｂを示す写真であり、図１０は、同じ複数の金属箔の溶接部位（溶融領域Ｐａ）の断面を示す写真である。図８～１０に示されるように、本実施形態によれば、表面Ｗａおよび裏面Ｗｂにおいて孔や破れの無い、良好な重ね合わせ溶接が実現できた。

以上、説明したように、本実施形態では、金属箔の溶接方法は、複数の金属箔を重ね合わせる第一工程（Ｓ１）と、４００［ｎｍ］以上でありかつ５００［ｎｍ］以下である波長のレーザ光Ｌを照射することにより重ね合わせられた複数の金属箔（加工対象Ｗ）を溶接する第二工程（Ｓ２）と、を備える。

このような方法によれば、例えば、照射するレーザ光Ｌの波長の適宜な設定により熱伝導型の溶接を実行することができるので、孔や破れの無い、良好な溶接状態が得られる。また、これにより、従来方法に比べて、複数の金属箔の溶接に要する手間やコストを抑制することができる。

また、本実施形態では、金属箔は、銅箔である。

波長が４００［ｎｍ］以上でありかつ５００［ｎｍ］以下であるレーザ光Ｌを照射して溶接することにより良好な溶接状態が得られるという効果は、加工対象Ｗが銅である場合、すなわち、金属箔が銅箔である場合に、より顕著である。

また、本実施形態では、工程Ｓ２（第二工程）では、重ね合わせられた複数の金属箔（加工対象Ｗ）と、レーザ光Ｌを出射する光学ヘッド１２０（出射部）とを、相対的に動かすことにより、線状の溶接部位（溶融領域Ｐａ）を形成する。

波長が４００［ｎｍ］以上でありかつ５００［ｎｍ］以下であるレーザ光Ｌを照射して溶接することにより良好な溶接状態が得られるという効果は、重ね合わせられた複数の金属箔（加工対象Ｗ）と、レーザ光Ｌを出射する光学ヘッド１２０（出射部）とを、相対的に動かすことにより、線状の溶融領域Ｐａを形成する場合において、得ることができる。

また、本実施形態では、溶接条件指標Ｅを、次の式（１）
Ｅ＝（Ｐ－Ｐ_０）／ｖ・ｄ・・・（１）
としたとき、工程Ｓ２において、当該溶接条件指標Ｅが、加工対象Ｗの光学ヘッド１２０とは反対側の裏面Ｗｂに溶接痕が出現する状態となる下限値Ｅｍｉｎ以上であり、かつ加工対象Ｗをレーザ光Ｌが通り抜け穴があく状態となる上限値Ｅｍａｘよりも小さくなる溶接条件で、溶接を実行する。

このような方法によれば、例えば、式（１）を満たすように各条件を設定することにより、良好な溶接状態を得ることができる。すなわち、例えば、工程Ｓ２において良好な溶接状態が得られるような、各条件の設定や変更を、より迅速にあるいはより容易に実行することができる。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

例えば、複数の金属箔は、銅箔には限定されない。また、重ね合わせられた状態で溶接された複数の金属箔は、電池の電極以外に適用することも可能である。

また、加工対象に対してレーザ光を掃引する際に、公知のウォブリングやウィービングや出力変調等により掃引を行い、溶融池の表面積を調節するようにしてもよい。

また、加工対象は、めっき付き金属板のように、金属の表面に薄い他の金属の層が存在するものでもよい。

本発明は、金属箔の溶接に利用することができる。

１００…溶接システム
１１０…レーザ装置
１２０…光学ヘッド（出射部）
１２１…コリメートレンズ
１２２…集光レンズ
１３０…光ファイバ
１４０…保持部材
１４０ａ…開口
Ａｎ１…領域（第一不可領域）
Ａｎ２…領域（第二不可領域）
Ａｏ…領域（良好領域）
Ｂ１…境界線
Ｂ２…境界線
ｄ…スポット径
Ｅｍｉｎ…下限値
Ｅｍａｘ…上限値
Ｅ…溶接条件指標
Ｉ_０…切片
ＫＨ…キーホール
Ｌ，ＬＡ，ＬＢ…レーザ光
Ｐ…（レーザ光の）パワー
Ｐ_０…（加工対象を貫通するレーザ光のパワーの）最小値
Ｐａ…溶融領域（溶接部位、溶接痕）
Ｓ…傾き指標
Ｓｍｉｎ…（傾き指標の）下限値
Ｓｍａｘ…（傾き指標の）上限値
Ｓ１…工程（第一工程）
Ｓ２…工程（第二工程）
ｖ…移動速度（相対移動速度）
Ｗ…加工対象
Ｗａ…表面
Ｗｂ…裏面
Ｘ…方向（長手方向、相対移動方向、掃引方向）
Ｙ…方向（短手方向、幅方向）
Ｚ…方向（厚さ方向あるいは照射面に対する垂直方向）

Claims

複数の金属箔を重ね合わせる第一工程と、
４００ｎｍ以上でありかつ５００ｎｍ以下である波長のレーザ光を照射することにより重ね合わせられた前記複数の金属箔を溶接する第二工程と、
を備え、
前記第二工程では、重ね合わせられた前記複数の金属箔と、前記レーザ光を出射するレーザ装置の出射部とを、相対的に動かすことにより、線状の溶接部位を形成し、
溶接条件指標Ｅを、次の式（１）
Ｅ＝（Ｐ－Ｐ _０）／ｖ・ｄ・・・（１）
（ここに、Ｐは、前記レーザ装置によるレーザ光のパワー、Ｐ _０は、重ね合わせられた前記複数の金属箔と前記出射部とが相対的に静止した状態で重ね合わせられた前記複数の金属箔を前記レーザ光が貫通する当該レーザ光のパワーの最小値、ｖは、重ね合わせられた前記複数の金属箔と前記出射部との相対的な移動速度、ｄは、レーザ光のスポット径）
としたとき、
前記第二工程において、当該溶接条件指標Ｅが、重ね合わせられた前記複数の金属箔の前記出射部とは反対側の面に溶接痕が出現する状態となる下限値以上であり、かつ重ね合わせられた前記複数の金属箔を前記レーザ光が通り抜け穴があく状態となる上限値よりも小さくなる溶接条件で、溶接を実行する、金属箔の溶接方法。
複数の金属箔を重ね合わせる第一工程と、
４００ｎｍ以上でありかつ５００ｎｍ以下である波長のレーザ光を照射することにより重ね合わせられた前記複数の金属箔を溶接する第二工程と、
を備え、
前記第二工程では、重ね合わせられた前記複数の金属箔と、前記レーザ光を出射するレーザ装置の出射部とを、相対的に動かすことにより、線状の溶接部位を形成し、
レーザ光Ｌのパワーを加工対象の表面におけるレーザ光のスポット面積で除算したパワー密度の、重ね合わせられた前記複数の金属箔と前記出射部との相対的な移動速度による微分値としての傾き指標が、３×１０^－３以上かつ１６×１０^－３未満である、金属箔の溶接方法。
前記傾き指標が、６×１０^－３以上１０×１０^－３未満である、請求項２に記載の金属箔の溶接方法。
前記金属箔は、銅箔である、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の金属箔の溶接方法。