JPH04182322A - 石英部材の溶接方法および装置 - Google Patents
石英部材の溶接方法および装置Info
- Publication number
- JPH04182322A JPH04182322A JP2306260A JP30626090A JPH04182322A JP H04182322 A JPH04182322 A JP H04182322A JP 2306260 A JP2306260 A JP 2306260A JP 30626090 A JP30626090 A JP 30626090A JP H04182322 A JPH04182322 A JP H04182322A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- quartz
- members
- welding material
- end faces
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/20—Uniting glass pieces by fusing without substantial reshaping
- C03B23/203—Uniting glass sheets
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
産業上の利用分野
この発明はレーザによって石英部材を溶接するための方
法および装置に関するものである。
法および装置に関するものである。
従来の技術
半導体ウェハの高温処理用部材として各種の石英部材が
使用されている。このような石英部材は、従来、所定寸
法に切断した後、手作業によって一般には酸水素炎ガス
を使って溶接していた。
使用されている。このような石英部材は、従来、所定寸
法に切断した後、手作業によって一般には酸水素炎ガス
を使って溶接していた。
発明が解決しようとする課題
石英は高融点である為に熱源として高密度集中の熱源が
必要である。その熱源として従来は一般的に酸水素炎ガ
スを使用するので、作業時に爆発の危険があった。それ
だけでなく、作業場所が高温多湿となりやすく、作業環
境が劣悪であった。
必要である。その熱源として従来は一般的に酸水素炎ガ
スを使用するので、作業時に爆発の危険があった。それ
だけでなく、作業場所が高温多湿となりやすく、作業環
境が劣悪であった。
また、手作業による溶接であったため、熟練者が必要で
あった。しかも複数の作業者が同時に作業を行う必要が
あった。その結果、作業効率が悪かった。さらに、製品
の品質にバラツキが生じ易く、品質の安定性に乏しかっ
た。たとえば、石英製品に水分や不純物の混入が多かっ
た。
あった。しかも複数の作業者が同時に作業を行う必要が
あった。その結果、作業効率が悪かった。さらに、製品
の品質にバラツキが生じ易く、品質の安定性に乏しかっ
た。たとえば、石英製品に水分や不純物の混入が多かっ
た。
金属材料の溶接の場合はプラズマによる溶接法に比べ熱
収縮が小さく、高精度で、熱影響が小さい等の理由でレ
ーザによる溶接法が良く用いられているが、石英材料の
レーザ溶接の場合には、石英が高融点で軟化し難く、ま
た溶融し始めると昇華（蒸発）が始まる等の特性をもっ
ており、金属材料の溶融条件で行った場合に、溶融部付
近の温度勾配に起因する熱割れや、昇華したガスが再付
着してしまう問題があった。
収縮が小さく、高精度で、熱影響が小さい等の理由でレ
ーザによる溶接法が良く用いられているが、石英材料の
レーザ溶接の場合には、石英が高融点で軟化し難く、ま
た溶融し始めると昇華（蒸発）が始まる等の特性をもっ
ており、金属材料の溶融条件で行った場合に、溶融部付
近の温度勾配に起因する熱割れや、昇華したガスが再付
着してしまう問題があった。
この発明の目的は、安全性および生産性が優れていて、
しかも品質のよい石英部材の溶接方法および装置を提供
することである。
しかも品質のよい石英部材の溶接方法および装置を提供
することである。
［発明の構成］
課題を解決するための手段
この発明は、複数の石英部材をレーザの照射によって溶
接せしめる石英部材の溶接方法において、少なくとも一
方の石英部材の端面に開先を設けこれら石英部材の端面
を間隙を設けて支持台の上に設置し、該間隙に石英質の
溶接材料を配置しその上から焦点をぼかしたレーザ光を
照射することによって溶接することを特徴とする石英部
材の溶接方法を要旨としている。
接せしめる石英部材の溶接方法において、少なくとも一
方の石英部材の端面に開先を設けこれら石英部材の端面
を間隙を設けて支持台の上に設置し、該間隙に石英質の
溶接材料を配置しその上から焦点をぼかしたレーザ光を
照射することによって溶接することを特徴とする石英部
材の溶接方法を要旨としている。
この発明の好ましい態様について述べれば、溶接すべき
２つの石英部材の両端面間に開先を形成し、かつ、少く
ともその開先に棒状または粉状の溶接材料を配置し、そ
の溶接材料にレーザ光を照射して石英部材を溶接する。
２つの石英部材の両端面間に開先を形成し、かつ、少く
ともその開先に棒状または粉状の溶接材料を配置し、そ
の溶接材料にレーザ光を照射して石英部材を溶接する。
複数の石英部材の端面に溶接材料を配置する前に、石英
部材設定手段（たとえばカーボン等でできた台）を石英
部材の両端面にわたして両石英部制を下側から支承して
、石英部材を台上に設定し、その台と石英部材の両端面
によって形成された空間（つまり開先や間−５＝ 隙）に棒状又は粉状の溶接材料を配置するのが望ましい
。たとえば、７字形の開先を形成し、その７字形の開先
の下に０．５〜５ｍｍの間隙を設け、その下にカーボン
製の台を設定し、少くとも開先に溶接材料を配置し、そ
の溶接材料にレーザを照射する。
部材設定手段（たとえばカーボン等でできた台）を石英
部材の両端面にわたして両石英部制を下側から支承して
、石英部材を台上に設定し、その台と石英部材の両端面
によって形成された空間（つまり開先や間−５＝ 隙）に棒状又は粉状の溶接材料を配置するのが望ましい
。たとえば、７字形の開先を形成し、その７字形の開先
の下に０．５〜５ｍｍの間隙を設け、その下にカーボン
製の台を設定し、少くとも開先に溶接材料を配置し、そ
の溶接材料にレーザを照射する。
忙月
本発明においては、溶接する複数の石英部材の端面間に
間隙をつくるため、溶接材料にレーザを照射したとき、
全溶接領域において″ムラなく確実かつ良好な溶接が行
われる。
間隙をつくるため、溶接材料にレーザを照射したとき、
全溶接領域において″ムラなく確実かつ良好な溶接が行
われる。
実施例
第１図ないし第３図において、符号１はレーザ装置の一
例を概略的に示している。レーザ装置１の内部には集光
レンズ１ａ等が設けられている。レーザ装置１は、レー
ザ光１ｂを集光して、レーザ装置１と溶接すべき石英部
材２および３との間に集光点ＩＣを形成す−〇 − るようになっている。レーザ光１ｂはその集光点１−Ｃ
の先で分散して、２つの石英部月２および３間に配置さ
れたフィラー棒４と２つの石英部４・／１２および３の
端面２ａ、３ａとに焦点をぼかしたレーザ光で照射され
るようになっている。レーザ光がフィラー棒６ （＝Ｊ
近に照射されると、石英部材端部がｒ熱されフィラー棒
６が溶融して、肉盛り４ａが形成される。
例を概略的に示している。レーザ装置１の内部には集光
レンズ１ａ等が設けられている。レーザ装置１は、レー
ザ光１ｂを集光して、レーザ装置１と溶接すべき石英部
材２および３との間に集光点ＩＣを形成す−〇 − るようになっている。レーザ光１ｂはその集光点１−Ｃ
の先で分散して、２つの石英部月２および３間に配置さ
れたフィラー棒４と２つの石英部４・／１２および３の
端面２ａ、３ａとに焦点をぼかしたレーザ光で照射され
るようになっている。レーザ光がフィラー棒６ （＝Ｊ
近に照射されると、石英部材端部がｒ熱されフィラー棒
６が溶融して、肉盛り４ａが形成される。
ガス吹き付はノズル７の先端７ａが常にフィラー棒４の
溶融箇所の近くにくるように作動機構（図示せず）が設
けられれでいる。そのノズル７の先端７ａは溶接方向に
向ってサイドより加工ガスを流し、溶接により生じる昇
華物をゴマ１着させないようにし、肉盛り４ａを含めて
溶接部全体を透明仕上げになるようにしている。加工ガ
スの一例は空気又は不活性ガス等であり、吹き出し速度
は約２０Ｑ／分にするのが好ましい。
溶融箇所の近くにくるように作動機構（図示せず）が設
けられれでいる。そのノズル７の先端７ａは溶接方向に
向ってサイドより加工ガスを流し、溶接により生じる昇
華物をゴマ１着させないようにし、肉盛り４ａを含めて
溶接部全体を透明仕上げになるようにしている。加工ガ
スの一例は空気又は不活性ガス等であり、吹き出し速度
は約２０Ｑ／分にするのが好ましい。
両石英部材２および３間には間隙８を設定する。この間
隙は０．５〜５ｔ＋＋ｍが好ましい。
隙は０．５〜５ｔ＋＋ｍが好ましい。
０．５ｍｍ以下だと石英の昇華が多くまた熱伝導が金属
に比べ悪いことから裏面で連続した接合ができず溶接部
の強度不足が生じる。５ｍｍ以上だと溶は込み不良が生
じ連続した接合が安定して得られなかった。さらに最適
には強度や外観の滑らかさの点で１−〜３ｍｍの間隙と
する。
に比べ悪いことから裏面で連続した接合ができず溶接部
の強度不足が生じる。５ｍｍ以上だと溶は込み不良が生
じ連続した接合が安定して得られなかった。さらに最適
には強度や外観の滑らかさの点で１−〜３ｍｍの間隙と
する。
金属の場合と同じような溶接材料配置手段を設けて、フ
ィラー棒４が石英部材２および３に対して００〜７０°
の角度Ａをもつようにする。
ィラー棒４が石英部材２および３に対して００〜７０°
の角度Ａをもつようにする。
レーザ光１ｂの集光点１−Ｃが石英部材２および３の端
面２ａおよび３ａから所定の距離だけ離れるように調整
してレーザ光を分散させ、溶接箇所のレーザ光１ｂのビ
ーム径が比較的大きくなるようにする。たとえば、集光
点１゜Ｃを適当に設定して、石英部材２および３の端面
２ａおよび３ａのところで直径約２５ｍｍのビームを形
成するようにする。単にフィラー棒６のみがレーザ光１
ｂによって加熱されるだけでなく、石英部材２および
３の端面２ａおよび３ａもある程度加熱されるようにす
る。これにより、まず石英部＋）ｆ ２および３の端面
２ａおよび３ａが予熱され、しかるのち溶接されること
になるので熱歪の量が減少する。
面２ａおよび３ａから所定の距離だけ離れるように調整
してレーザ光を分散させ、溶接箇所のレーザ光１ｂのビ
ーム径が比較的大きくなるようにする。たとえば、集光
点１゜Ｃを適当に設定して、石英部材２および３の端面
２ａおよび３ａのところで直径約２５ｍｍのビームを形
成するようにする。単にフィラー棒６のみがレーザ光１
ｂによって加熱されるだけでなく、石英部材２および
３の端面２ａおよび３ａもある程度加熱されるようにす
る。これにより、まず石英部＋）ｆ ２および３の端面
２ａおよび３ａが予熱され、しかるのち溶接されること
になるので熱歪の量が減少する。
両石英部材２．３の端面２ａおよび３ａに開先１３を設
ける。この開先１３の形状は図示例のように７字形にす
るのが望ましい。その開先１３の角度は３０〜１２０度
にすると面積が広（なるため、裏面まで良く溶は込む又
フィラーが固定されるため安定して溶接できた。もちろ
ん、開先４−３は他の任意の形状にできる。
ける。この開先１３の形状は図示例のように７字形にす
るのが望ましい。その開先１３の角度は３０〜１２０度
にすると面積が広（なるため、裏面まで良く溶は込む又
フィラーが固定されるため安定して溶接できた。もちろ
ん、開先４−３は他の任意の形状にできる。
また、フィラー棒４は第１図〜第３図に示した例のよう
に断面円形にするのみでなく、第１図に示すように、フ
ィラー棒１−５の断面を角形にし、その鋭角部１５ａが
両石英部祠２および３間の間隙８から少し下方に突き出
るようにすることもできる。フィラー棒１５の鋭角部１
５ａは両石英部材の端面２ａおよび３ａ間から連続して
同じ高さだけ突き出た状態になる。これにより間隙８付
近の溶接が良好な仕上がりになる。第１図の例において
も、台］８上に両石英部材２．３を設定するのが好まし
い。その場合は、台］８の上面に凹所を形成し、そこに
鋭角部１５ａが入るようにする。この様な凹所を形成し
た台を用いると、台の材質から（る不純物の混入を防止
でき、また、裏面に曲率をもたせることができ強度を向
上できる。
に断面円形にするのみでなく、第１図に示すように、フ
ィラー棒１−５の断面を角形にし、その鋭角部１５ａが
両石英部祠２および３間の間隙８から少し下方に突き出
るようにすることもできる。フィラー棒１５の鋭角部１
５ａは両石英部材の端面２ａおよび３ａ間から連続して
同じ高さだけ突き出た状態になる。これにより間隙８付
近の溶接が良好な仕上がりになる。第１図の例において
も、台］８上に両石英部材２．３を設定するのが好まし
い。その場合は、台］８の上面に凹所を形成し、そこに
鋭角部１５ａが入るようにする。この様な凹所を形成し
た台を用いると、台の材質から（る不純物の混入を防止
でき、また、裏面に曲率をもたせることができ強度を向
上できる。
もちろん、フィラー棒は前述の断面形状以外の形状、た
とえば菱形、長方形等にしてもよい。
とえば菱形、長方形等にしてもよい。
さらに、溶接材料は前述のようなフィラー棒４でな（、
粉末の形で配置してもよい。
粉末の形で配置してもよい。
また、粉末状の溶接材料と棒状の溶接材料とを組合わせ
て使用することもできる。
て使用することもできる。
第５図に示すように、溶接すべき石英部材２および３を
互いに角度をもたせて配置し、それらの端面２ａおよび
３ａによって実質的にＶ字形の開先を形成することもで
きる。この場合にも、両方の石英部材２および３間に開
先に続けて間隙８を形成する。
互いに角度をもたせて配置し、それらの端面２ａおよび
３ａによって実質的にＶ字形の開先を形成することもで
きる。この場合にも、両方の石英部材２および３間に開
先に続けて間隙８を形成する。
第６図に示すように、３つの石英部材２゜３および１７
をほぼ１字形に配置し、それらの石英部材の間に形成さ
れた２つの開先にそれぞれフィラー棒４を配置し□、そ
れぞれ前述と同様のやり方で溶接することもできる。
をほぼ１字形に配置し、それらの石英部材の間に形成さ
れた２つの開先にそれぞれフィラー棒４を配置し□、そ
れぞれ前述と同様のやり方で溶接することもできる。
第７図に示すように、溶接を一段階でなく、二段階で行
い、溶接により形成された肉盛りを二層に構成するのが
望ましい。
い、溶接により形成された肉盛りを二層に構成するのが
望ましい。
まず、第７図（Ａ）に示すように、開先より比較的直径
の小さい第１フイラー棒４を２つの石英部材２および３
の端面によって形成された開先に配置して、下側から台
１８で支承して、石英部材２，３を所定位置に設定する
。そのあと、上方からレーザ光によって裏面の安定した
溶接を行う。第７図（Ｂ）には、そのようにして形成さ
れた比較的薄い第１肉盛り２０が示されている。この第
１肉盛り２０は石英部材２および３の端面の下方部に台
１８に沿って形成されている。次に、第７図（Ｃ）に示
すように、第１肉盛り２０の上に第１フイラーよりも直
径の大きい第２フイラー棒４を配置する。この第２フイ
ラー棒４に対して前述のようにレーザ光を照射して溶接
を行い、第７図（Ｄ）に示すように第２肉盛り２１を形
成し、最終的に石英部材２および３を溶接する。
の小さい第１フイラー棒４を２つの石英部材２および３
の端面によって形成された開先に配置して、下側から台
１８で支承して、石英部材２，３を所定位置に設定する
。そのあと、上方からレーザ光によって裏面の安定した
溶接を行う。第７図（Ｂ）には、そのようにして形成さ
れた比較的薄い第１肉盛り２０が示されている。この第
１肉盛り２０は石英部材２および３の端面の下方部に台
１８に沿って形成されている。次に、第７図（Ｃ）に示
すように、第１肉盛り２０の上に第１フイラーよりも直
径の大きい第２フイラー棒４を配置する。この第２フイ
ラー棒４に対して前述のようにレーザ光を照射して溶接
を行い、第７図（Ｄ）に示すように第２肉盛り２１を形
成し、最終的に石英部材２および３を溶接する。
なお、フィラー棒や粉末の配置は手動で行うようにして
もよいし、手動と自動とを組合わせてもよい。
もよいし、手動と自動とを組合わせてもよい。
溶接すべき石英部材の設定は自動的に行うのが好ましい
が、状況によっては手動で行ってもよい。
が、状況によっては手動で行ってもよい。
［発明の効果］
特に溶接部の裏面が全領域においてムラなくかつ滑らか
に接合できる。接合部が曲率をもつ形状となり易く接合
強度が大きい。溶接部が滑らかなので不純物の付着が少
ない。
に接合できる。接合部が曲率をもつ形状となり易く接合
強度が大きい。溶接部が滑らかなので不純物の付着が少
ない。
第１図はこの発明による石英溶接装置の一例を示す概略
斜視図、 第２図は第１図の装置を示す概略側面図、第３図は第１
−図の装置を示す概略断面図、第１図はこの発明の別の
実施例を示す概略断面図、 第５図はこの発明のさらに別の実施例を示す概略断面図
、 第６図はこの発明のさらに別の実施例を示す概略断面図
、 第７図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の二段階方式の溶接の
工程を示す概略説明図である。 １、、、、、、、、 レーザ装置 １ ａ、 ０８１．、 、集光レンズ ｌｂ、、、、、、、 レーザ光 ｌｃ、、、、、、、集光点 ２．３．、、、、、石英部材 ２ａ、３ａ、、、、石英部材の端面 ４、、、、、、、、 フィラー棒 ４ａ、、、、、、、肉盛り ７、、、、、、、、ガス吹き付はノズル８、、、、、、
、、間隙 １３．、、、、、、開先 １５、、、、、、、 フィラー棒 ム １８、、、、、、、口 １７、、、、、、、石英部材 ２０、、、、、、、第１肉盛り ２１、、、、、、、、第２肉盛り 代理人 弁理士 ［１１辺 徹・ ・ ［Ｄ 一
斜視図、 第２図は第１図の装置を示す概略側面図、第３図は第１
−図の装置を示す概略断面図、第１図はこの発明の別の
実施例を示す概略断面図、 第５図はこの発明のさらに別の実施例を示す概略断面図
、 第６図はこの発明のさらに別の実施例を示す概略断面図
、 第７図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の二段階方式の溶接の
工程を示す概略説明図である。 １、、、、、、、、 レーザ装置 １ ａ、 ０８１．、 、集光レンズ ｌｂ、、、、、、、 レーザ光 ｌｃ、、、、、、、集光点 ２．３．、、、、、石英部材 ２ａ、３ａ、、、、石英部材の端面 ４、、、、、、、、 フィラー棒 ４ａ、、、、、、、肉盛り ７、、、、、、、、ガス吹き付はノズル８、、、、、、
、、間隙 １３．、、、、、、開先 １５、、、、、、、 フィラー棒 ム １８、、、、、、、口 １７、、、、、、、石英部材 ２０、、、、、、、第１肉盛り ２１、、、、、、、、第２肉盛り 代理人 弁理士 ［１１辺 徹・ ・ ［Ｄ 一
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数の石英部材をレーザの照射によって溶接せしめ
る石英部材の溶接方法において、少なくとも一方の石英
部材の端面に開先を設けこれら石英部材の端面を間隙を
設けて支持台の上に設置し、該間隙に石英質の溶接材料
を配置しその上から焦点をぼかしたレーザ光を照射する
ことによって溶接することを特徴とする石英部材の溶接
方法。 ２、複数の石英部材をそれらの端面間に開先をつくって
設定し、その開先に第１溶接材料を配置し、その第１溶
接材料にレーザを照射して予め裏面を形成し、しかる後
、その第１肉盛りの上に第１溶接材料よりも大きい第２
溶接材料を配置し、その第２溶接材料にレーザを照射し
て第２肉盛りを形成することを特徴とする石英部材の溶
接方法。 ３、複数の石英部材をそれらの端面間に間隙をつくる形
で下側から支承して設定するための石英部材設定手段と
、そのように設定された複数の石英部材の端面間に溶接
材料を配置するための溶接材料配置手段と、そのように
配置された溶接材料にレーザを照射するためのレーザ装
置を設けたことを特徴とする石英部材の溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306260A JPH04182322A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 石英部材の溶接方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306260A JPH04182322A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 石英部材の溶接方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04182322A true JPH04182322A (ja) | 1992-06-29 |
Family
ID=17954935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2306260A Pending JPH04182322A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 石英部材の溶接方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04182322A (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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