JP4157672B2

JP4157672B2 - 加圧成形装置

Info

Publication number: JP4157672B2
Application number: JP2000209924A
Authority: JP
Inventors: 久雄松野; 健治郎大杉
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: JP2001145911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに対して型により圧力を加えて所定の形状に成形する加圧成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電極とセラミックの絶縁体を積層して形成した積層コンデンサが知られている。積層コンデンサは、所定形状の導電体のシートとセラミックグリーンシートを交互に積層し、積層方向に加圧し、同時に加熱して各層間のバインダを硬化させ、さらにセラミックを焼成して製造される。所定形状の導電体が電極となり、焼成されたセラミック層が絶縁体となる。実際には、これを所定の形状に切り出して、回路素子として使用する。
【０００３】
前述の積層コンデンサの製造過程において導電体シートとセラミックグリーンシートの積層体を加圧するのに、加圧成形装置が用いられている。この加圧成形装置においては、前記積層体は下型上に載置され、上型により加圧されて圧着が行われる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の加圧成形装置は、対向配置される上型と下型で被加圧成形物を挟持し、加圧成形を行う加圧成形装置であって、前記下型は、被加圧成形物が載置される下型本体を有し、当該下型本体には、これの下方に位置するテーブル上の加熱板をまたぐように脚部が形成され、さらに、当該加圧成形装置は、前記加熱板が間に位置するようにテーブル上に形成された２本のレールを有する。そして、前記脚部は、前記レールの上面に当接する回動可能な上下ローラを有し、下型本体をレールに沿って移動可能とする。前記レールは、加圧成形時に、当該レールの、前記脚部の上下ローラが当接している位置に、ばねにより上方に付勢された可動片を含み、加圧成形時に、上型を下型に向けて押し下げることにより、前記可動片がばねの付勢力に抗して沈み込み、この結果、下型本体が加熱板に接触し、加圧成形が実行される。
【００１０】
さらに、前記加圧成形装置は、上型、下型の対向方向側方に配置され、上型、下型と共に外部から遮断される成形室を形成するサイド型を有するものとできる。
【００１１】
さらに、上型は、被加圧成形物に対する部分に、少なくとも２層からなる層構造を有する加圧パッドを有し、この加圧パッドは、剛体で形成された被加圧成形物に接触する接触層と、柔軟体で形成される柔軟層とを有するものとできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の装置の概略構成を示す図である。また、図２は、理解の助けとするために、図１に示される装置を三つの部分に分けて、それらを中心軸方向に離して示した図である。なおこれらの図において、中心線の左右は、異なる平面で切断した断面を示している。
【００１７】
本装置は、上型１０、下型１２およびサイド型１４によって、被加圧成形物が納められるキャビティ（成形室）１６を形成し、上型１０を下型１２に向けて移動することによって、キャビティ１６内の被加圧成形物に圧力を付与する装置である。すなわち、上型１０と下型１２とで被加圧成形物を挟持、加圧し、被加圧成形物が側方にはみ出すことをサイド型１４によって阻止し、所定形状の成形物を得る装置である。被加圧成形物は、図３に示すような、セラミックグリーンシート（以下、グリーンシート）１８と、電極シート２０が積層された積層体２２である。グリーンシート１８は、焼成することによって堅いセラミックとなるが、この時点では、粘土のように変形可能なものである。電極シート２０は、１枚のシート上の導電性部材を電極２４が得られるように、所定の形状に切り出したものである。
【００１８】
上型１０は、図示しない流体圧ピストンに結合される上型本体２６を含み、上型本体２６の先端には、さらに加熱板２８および加圧パッド３０が固定されている。加熱板２８は、穴付きボルト３２によって上型本体２６に固定されている。また、その内部には、加熱ヒータ３４が設けられている。加熱ヒータ３４の加熱により加熱板２８の温度が上昇し、これが加圧パッド３０を介して積層体２２に伝達される。なお、加熱ヒータ３４に代えて、加熱板２８内に高温の流体を流す流路を形成し、これにより加熱を行うこともできる。
【００１９】
加圧パッド３０は、背板３６、ゴム板３８および鋼板４０を含む多層構造を有する。背板３６には、つり下げピン４２がねじ結合しており、つり下げピン４２は、上型２６に形成された穴４４に挿入され、側方からのボルト４６により固定されている。これにより、背板３６は上型２６につり下げ支持される。ボルト４６を緩めれば、つり下げピン４２は解放され、加圧パッド３０を取り外すことができる。この作業は、上型の側面からの作業のみで済むため、加圧パッド３０の交換作業を容易にしている。本実施形態において、このつり下げピン４２は、２個備えられている。また、背板３６の側面のサイド型１４に接する部分には、キャビティ１６内を減圧するために、型どうしのシールを行うためのＯリング４３が配置されている。さらに、背板３６にはゴム板３８が、さらにゴム板３８には鋼板４０が接着により固定されている。
【００２０】
ゴム板３８は、積層体２２の上面と下面が平行でない場合など、この歪みを吸収して積層体２２の全体に均一な加圧を行うために機能する。例えば、下型１２に載置された積層体２２の上面が、上型１０の先端面と平行でなかった場合、ゴム板３８がなく、上型１０が剛に形成されていれば、積層体２２の最も高い部分に大きな圧力が加わることになる。ゴム板３８を設けることによって、積層体２２の厚みの不均一を吸収することができる。すなわち、ゴム板３８は、積層体２２の厚みの不均一を吸収できる程度に柔軟な層として機能する。したがって、この柔軟な層は、要求される柔軟性を有するものであれば、ゴムに代えて、他の材料で構成することができる。本実施形態では、特に、耐熱性を考慮してシリコンゴムによりゴム板３８を形成しているが、他の種類のゴム、および前述のように他の材料を用いることも可能である。また、その形状も、本実施形態のように比較的単純な平板に限ることなく、他の形状とすることができる。
【００２１】
ゴム板３８に固定された鋼板４０は、積層体２２に直接接触する接触層を形成し、積層体２２の表面を平坦にするために設けられている。鋼板４０がない状態、すなわち柔軟なゴム板３８で直接積層体２２を押圧すると、表面のグリーンシート１８は、図４に示すように、その下の電極２４にならって変形する。すなわち、電極シート２０の、電極２４以外の切り取られた部分を、グリーンシート１８が埋めようとする。この結果、積層体２２の表面には凹凸が形成され、これを焼成して得られるセラミック製品の表面にも凹凸が残留する。この凹凸があると、セラミック製品が回路基板の実装部品であれば、実装時にピックアップ装置の吸着ノズルにうまく吸着できないという問題が生じる。吸着ノズルは空気を吸引することによって、ノズル先端に回路部品を吸着するものであるが、凹凸により空気が漏れると所定の吸引力が発生しない。よって、吸着不良を生じ、回路部品が落下してしまう場合がある。これを防止するために、セラミック部品の表面、すなわち積層体２２の表面は、所定の平坦度とする必要がある。鋼板４０は、電極シート２０の凹凸の影響を受けずに、グリーンシート１８の表面を平坦にする程度の剛性を有するものである。したがって、この接触層は、要求される剛性およびその他の特性を有するものであれば、他の材料で構成することもできる。なお、その他の特性とは、加熱板２８からの熱を良好に伝えるための熱伝導性、加工性、価格などが考えられる。
【００２２】
ゴム板３８の背板３６および鋼板４０に接する面の縁には、バックアップリング４８が配置される。バックアップリング４８は、図５に示されるように、ゴム板３８の縁に形成された環状の肩部５０を埋めるような形状を有する。バックアップリングの外周面は、サイド型１４の内側面に当接する。これによって、ゴム板３８が圧力によって型どうしの隙間から漏れ出すことを阻止している。また、ゴム板３８の縁の部分を窪ませて肩部を形成し、この肩部５０を埋めるようにバックアップリング４８を配置したことにより、圧力が加えられたゴム板３８自体が、バックアップリング４８の背後から、これをサイド型１４の方向へ押しつける力を加えるようになる。これによって、より強固にシールすることができる。なお、二つのバックアップリング４８は、他の手段などによってゴム板３８のゴムの漏れが阻止されるのであれば、一方、または双方を省略することもできる。また、ゴムの漏れが発生する部位に合わせてその形状を変更することも可能である。すなわち、ゴムの漏れがサイド型１４と背板３６の環状の間隙全体ではなく、特定の部分に限定されるような場合であれば、その部位にのみバックアップ片を設けることも可能である。
【００２３】
サイド型１４は、４個の流体圧シリンダ５２を介して上型１０につり下げ支持されている。サイド型１４は、加圧パッド３０およびキャビティ１６の側方を取り囲むような環形状を有している。流体圧シリンダ５２は、加圧成形時において、サイド型１４を下型１２に向けて押し、これらを密着させる。このとき、流体圧シリンダ５２は、反作用として上型１０を押し上げようとするが、上型１０を下方に押すプレス力は、流体圧シリンダ５２の力に対して十分大きく、プレス力が実質的に減少することはない。サイド型１４の内部には、積層体２２から発生したガスなどをキャビティ１６外に排出するための排気孔５４が形成されている。サイド型１４の外周に沿って、環形状のシール枠５６が固定されている。このシール枠５６は、後述する当接片５９と共に、キャビティ１６を含む型により略囲まれた空間を外部からシールするシール構造を形成する。
【００２４】
下型１２は、積層体２２が載置される下型本体５８を有し、下型本体５８はテーブル６０上に固定された加熱板６２に載置される。加熱板６２の内部には、加熱ヒータ６４が設けられており、加熱ヒータ６４の発生する熱が、加熱板６２と下型本体５８を介して積層体２２に伝達される。下型本体５８の側方には、シール枠５６の内側面に当接する環状の当接片５９が固定されている。このようなシール構造を採ることによって、シールが達成される時点におけるサイド型１４と下型１２の距離が経時的に変化することを防止している。言い換えれば、サイド型１４の移動方向と、当接片５９の当接方向がほぼ直交しているので、繰り返しの使用により、当接片５９のへたりが生じても、シールが達成されるサイド型１４と下型１２の距離はほとんど変化しない。これに対して、サイド型１４と下型１２が直接接触する面にＯリングなどのシール部材を配置した場合、繰り返しの使用によりＯリングがへたり、その高さが変化する。この高さの変化は、サイド型１４とＯリングが接触する位置の変化となり、シールの達成される型どうしの距離が変化することとなる。
【００２５】
下型本体５８の四隅には下方に向けて脚部６６が形成されている。下型本体５８と脚部６６全体として、テーブル６０の加熱板６２をまたぐ形状となっている。脚部６６には、テーブル６０上に形成されたレール６８の上面に当接し、下型１２の図１などにおける上下位置を規定する上下ローラ７０が回動可能に支持されている。さらに、脚部６６には、レール６８の側面に当接し、下型１２の図１における左右位置を規定する左右ローラ７２が回動可能に支持されている。図６は、テーブル６０、レール６８、下型１２などを、図１の側方から見た状態で、示す図である。図６に示す下型１２の位置が、積層体を加圧成形するときの位置である。このとき、上下ローラ７０は、レールの沈み込み部分７４上にある。沈み込み部分７４は、可動片７６とこれを上方に付勢するばね７８を含む。可動片７６の可動範囲の上限は、その上面がレール６８の他の部分と面一となる状態である。下型１２が図６の位置にあるとき、上型１０が下方に移動すると下型１２が押され、さらに可動片７６も押される。この力によりばね７８が縮み、可動片７６および下型１２が、下型本体５８の下面が加熱板６２の上面に当接するまで、押下される。
【００２６】
以上の装置により、積層体２２を加圧成形する過程について以下説明する。初期状態において、上型１０およびサイド型１４は、下型１２に対して上方に退避した位置にある。グリーンシート１８と、電極シート２０が交互に積層され、積層体２２が形成される。上面に前記積層体２２を載置した下型１２は、レール６８上を移動して、上型１０およびサイド型１４の下方の所定の位置に搬送される。そして、上型１０およびサイド型１４の下方への移動が始まる。この下降過程において、サイド型１４が下型１２に当接する以前に、シール枠５６と当接片５９が接触し、Ｏリング４３と共に、キャビティ１６を含む空間がシールされる。この閉鎖された空間には、水蒸気、積層体２２のバインダに含まれる揮発成分およびその他の加熱反応により生成するガスが存在するが、排気孔５４に連通された減圧ポンプによって、これらは吸い出される。また、キャビティ１６内も減圧、脱気される。
【００２７】
上型１０とサイド型１４が更に下降すると、サイド型１４が下型１２に当接する。この状態で、流体圧シリンダ５２がサイド型１４を下向きに押し、サイド型１４と下型１２のシールがより強固に達成される。積層体２２を上下の型１０，１２により加圧しつつ、加熱することにより、積層体の各層１８，２０が密着し、バインダにより各層が強固に結合する。また、キャビティ１６内を減圧、脱気することにより、より一層密度の高い状態となる。
【００２８】
所定時間の加圧成形の後、上型１０およびサイド型１４が上方に退避し、ばね７８によって、下型１２がテーブルの加熱板６２から離れ、レール６８上を移動して、次の工程に搬送される。次工程においては、積層体２２が加熱され、グリーンシート１８が焼成されてセラミック層となり、セラミック層と電極層のシート上の積層体が得られる。これを、所定の形状に切り出し、端子を接続し、積層コンデンサが製造される。
【００２９】
図７には、型どうしの隙間からゴム板を形成するゴム材がはみ出す、または漏れ出すことを防止するバックアップ部材の一例が示されている。前述した部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。また、この図において、各部材の詳細な構造、例えば上型１０の背板３６を支持する構造などについては、省略してある。
【００３０】
本例において、バックアップ部材は、上型１０とゴム板３８の間に設けられたバックアップ板８０である。バックアップ板８０は、金属などの剛体で形成され、ゴム板３８と加硫接着などにより接着されており、これらによって加圧パッドが形成されている。バックアップ板８０とサイド型１４の隙間は、図８に示すように、上型１０とサイド型１４の隙間よりも小さく（狭く）設定されている。上型１０とサイド型１４の隙間そのものを精度良く管理しようとすると、型製作のコストが上昇するが、バックアップ板８０の加工精度は比較的容易に管理できるので、装置のコスト上昇を抑制することができる。この面から、バックアップ板８０は機械加工がより容易な金属、例えばアルミニウム系材料とすることが好適である。
【００３１】
本例においては、被加圧成形物である積層体２２に対して、柔軟層であるゴム板３８が直接接触するよう構成されているが、図１などに示される例のように積層体２２に接触する面に鋼板などの剛体の層を形成することも可能である。
【００３２】
図９には、バックアップ板８０を設けた上に、さらにバックアップリング８２を設けた構成が示されている。バックアップリング８２は、柔軟層３８のバックアップ板８０に接する面の縁の全周に、他の部分より厚みを薄くすることにより形成された肩部８４に配置されている。図示するように、バックアップリング８２は肩部８４をほぼ埋めるようになっている。
【００３３】
図１０は、バックアップリング８２の全体を示す斜視図である。本実施形態では、加圧型、サイド型の形状に合わせて、方形となっているが、型の形状が変わればこれに合わせた形状とする必要がある。すなわち、サイド型と、バックアップ板８０の隙間を全周にわたって封止する形状が求められる。バックアップリング８２の材料は、加圧の際の圧力による変形が十分小さく、また弾性範囲内となるような材料であればよい。好適にはポリアミドのような樹脂材料、また金属などを用いることもできる。
【００３４】
また、バックアップリング８２は、周上の１カ所で切断されている。この切断部８６の切り口は、環状のバックアップリングの軸線８８に対し、交差する面となっている。切断部８６を設けることにより、バックアップリング８２の弾性によってサイド型への密着性が確保される。また、斜めの切り口を有することで、バックアップリング８２の周長の変化に対し、切り口の接触が維持される。すなわち、図１１に示すように、一点鎖線で示す位置から、バックアップリング８２の周長が変化し、実線で示すような位置になっても、切り口の一部が接触し、ここから柔軟層３８を構成する材料が漏れ出すことを防止している。
【００３５】
図１２には、別形状の切り口の切断部９０を有するバックアップリング９２の要部が示されている。この例においては、斜めの切り口ではなく、クランク状の切り口となっている。この場合のバックアップリング９２の所定範囲の周長変化に対して、切り口の一部が常に接触するように維持される。よって、柔軟層３８の材料の漏れ出しが防止される。
【００３６】
以上のようにバックアップリングを設けることにより、バックアップ板のみより更に高い加圧力に対して、柔軟層３８の材料の漏れ出しを防止することができる。
【００３７】
以上、本実施形態の説明においては、被加圧成形物として、セラミックコンデンサ用の焼成前の多層積層体２２を用いたが、これに限定されず、例えば粉末、シート、仮圧着物などに適用することができる。特に、その表面の平坦度に所定の要求がある場合に好適である。被加圧成形物の表面には剛体が接するので、その表面は剛体の形状にならったものとなる。剛体の表面が平坦であれば、被加圧成形物の表面もまた平坦となる。また、柔軟な層を有することで、被加圧成形物の加圧前の形状、例えば型と被加圧成形物の表面の平行度について厳密な管理を行わないでも均一な加圧を行うことができる。また、所定の形状を得るための加圧力が小さく、装置も小型とすることができる。
【００３８】
また、バックアップ部材を設けることにより柔軟な層を形成する材料が型どうしの隙間からはみ出すことを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の装置を分解して示した図である。
【図３】積層体２２の概略断面図である。
【図４】積層体２２を加圧したときの変形を説明する図である。
【図５】加圧パッド３０を分解して示した図である。
【図６】下型１０の動作を説明するための図である。
【図７】板形状のバックアップ部材の一例を示す図である。
【図８】板形状のバックアップ部材と型の寸法関係を説明するための図である。
【図９】板形状のバックアップ部材にバックアップリングを組み合わせた例を示す図である。
【図１０】バックアップリングの全体を示す図である。
【図１１】バックアップリングの切断部の拡大詳細図である。
【図１２】バックアップリングの切断部の他の例を示す拡大詳細図である。
【符号の説明】
１０上型、１２下型、１４サイド型、１６キャビティ（成形室）、１８セラミックグリーンシート、２０電極シート、２２積層体、３０加圧パッド、３８ゴム板（柔軟層）、４０鋼板（接触層）、４８バックアップリング（バックアップ部材）、５２流体圧シリンダ（アクチュエータ）、５６シール枠（シール構造）、５９当接片（シール構造）、８０バックアップ板（バックアップ部材）、８２，９２バックアップリング、８６，９０切断部。

Claims

対向配置される上型、下型と、これらの上型、下型の対向方向側方に配置され、上型、下型と共に外部から遮断される成形室を形成するサイド型とを有し、被加圧成形物を前記上型、下型で挟持し、加圧成形を行う加圧成形装置であって、
前記下型は、被加圧成形物が載置される下型本体を有し、当該下型本体には、これの下方に位置する、テーブル上の加熱板をまたぐように脚部が形成され、
前記上型は、被加圧成形物に対する部分に、少なくとも２層からなる層構造を有する加圧パッドを有し、この加圧パッドは、剛体で形成された被加圧成形物に接触する接触層と、柔軟体で形成される柔軟層とを有し、
さらに、当該加圧成形装置は、前記加熱板が間に位置するようにテーブル上に形成された２本のレールを有し、
前記脚部は、前記レールの上面に当接する回動可能な上下ローラを有し、前記下型本体をレールに沿って移動可能とし、
前記レールは、加圧成形時に、当該レールの、前記脚部の上下ローラが当接している位置に、ばねにより上方に付勢された可動片を含み、
加圧成形時に上型を下型に向けて押し下げることにより、前記可動片がばねの付勢力に抗して沈み込み、この結果、下型本体が加熱板に接触し、加圧成形が実行される、
加圧成形装置。