JP4979611B2

JP4979611B2 - 真空積層装置による積層成形方法

Info

Publication number: JP4979611B2
Application number: JP2008035469A
Authority: JP
Inventors: 活之榊原; 隆幸山本
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2028-02-18
Also published as: JP2009190344A

Description

本発明は、減圧雰囲気で被積層材の凹凸面に積層材を密に被着して積層する真空積層装置による積層成形方法に関するものである。

この技術分野には特許文献１に示す技術がある。特許文献１は、積層材が、凹部を有する被積層部材と、該被積層部材に対して加圧されると共に加熱されることにより貼着される積層部材とからなり、積層材が収容される密閉チャンバと、該密閉チャンバ内の少なくとも一面を構成し、被積層部材に対して積層部材を押圧する膜体と、密閉チャンバ内を真空引きする減圧手段と、真空引きされた密閉チャンバ内の積層材が加圧されないように膜体の膨出を阻止することと、膜体を膨出させてその表面により積層材を加圧させることと、を切り替え可能に操作する膜体操作手段と、積層材を加熱する加熱手段と、を備えた真空積層装置であって、被積層部材と膜体との間に介装され、膜体により積層部材を被積層部材に加圧したときに積層部材を介して被積層部材の凹部内に流入する流動性部材を設けた真空積層装置に関する。

このように、特許文献１の技術は、被積層部材の比較的狭い凹部内へ積層部材を充填させるために流動性部材を用いるものである。しかしながら、流動性部材は、文字どうり流動性を有し硬度は極めて低いものである。そのため、不意の流動を避けるためその形状は制限されるとともに、チャンバ内でのその配設状態にも制限があるのである。しかも、特許文献１では、本願発明における搬送材を使用していないので、搬送材に起因する被着不良は生じないのである。

特許第３６９７６００号公報

本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、取扱いに困難性のある流動性部材を使用することなく、搬送材を用いるにも拘わらず被積層材の溝を積層材で良好に被着することができる成形方法を提供することを目的とする。

本発明は、開閉する上盤と下盤のそれぞれの対向面に吸引手段、加圧手段及び加熱手段を備えた真空積層装置のチャンバへ、溝幅が０．２ｍｍ以上でかつ溝深さが０．１〜０．４ｍｍの凹凸面を有する被積層材、積層材及び弾性材をこの順序で二の搬送材に載置・挟持して搬入し、前記チャンバを気密に閉鎖し、前記吸引手段で前記チャンバ内を減圧し、前記加圧手段と前記加熱手段で前記搬送材と前記弾性材を介して前記被積層材及び積層材を加圧・加熱し、前記積層材が前記被積層材の凹凸面の溝内を被着するように成形する真空積層装置による積層成形方法に関する。

本発明の真空積層装置による積層成形方法によれば、取扱いに困難性のある流動性部材を使用することなく、搬送材を用いるにも拘わらず被積層材の溝を積層材で良好に被着することができる。

図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の積層成形を実施する真空積層装置の縦断面図である。図２は、本発明の積層成形で成形された積層品とそれを平坦化する工程を示す構成図である。

真空積層装置１は、凹部を有し上面から凹部へ連通する吸引孔６を中央部に有する矩形の上盤２と、上盤２と略同形状で中央部に吸引・加圧孔７を有する下盤３と、下盤３の外周縁にダイアフラム２２の外周縁を介して立設される額縁状の枠４と、上盤２の凹部に底面から順に積層された通気板１１、断熱板９、ヒータ１３及びプレス板１５と、下盤３と枠４で形成された凹部に底面から順に積層された断熱板１０、ヒータ１４、プレス板１６、通気板１２及びダイアフラム２２とからなる。なお、通気板１１を設けずに上板２の下面に通気溝を加工したものとしてもよく、通気板１２を設けずにプレス板１６の上面に通気溝を加工したものとしてもよい。また、加熱手段としてのヒータ１３，１４は、ゴム板状の電気ヒータが効果的に用いられるが、シーズ型の電気ヒータや熱媒体式のもの等であってもよい。また、ダイアフラム２２は、伸縮性、可撓性、弾性及び耐熱性を有するシリコンゴムやフッ素ゴム等の素材が用いられる。ダイアフラム２２の厚さと硬度は、被積層材２１の凹凸面の形状等に応じて種々な値に設定されるが、代表的なものは厚さ３ｍｍ、ＪＩＳ K６２５３に準拠して測定されたショアーＡ硬度が３０度である。

下盤３は、図示しない油圧シリンダ等からなる圧締装置で昇降し、上盤２と下盤３より形成されるチャンバ８を開閉する。連続したＰＥＴフィルム等からなる搬送材１７，１８は、チャンバ８を挿通して設けられる。下側の搬送材１８にはその上面から順に、弾性材１９、積層材２０及び被積層材２１（凹凸面を積層材２０側にする）が予めチャンバ８の外側で積層・載置されている。チャンバ８が開放されているとき、搬送材１７，１８を移動させ、弾性材１９、積層材２０及び被積層材２１を挟持しつつチャンバ８内に搬入して位置決めする。なお、搬送材１７，１８は、積層材２０が溶融し流動して加圧手段等を汚染するのを防止する目的も有する。

下盤３が上昇して枠４が上盤２に当接すると、枠４の上端面に埋設されたＯリング５がチャンバ８を気密にする。その状態で、吸引孔６と吸引・加圧孔７に連通接続した図示しない真空ポンプを作動させる。真空ポンプは、吸引孔６、上盤２の凹部側壁面及び通気板１１を介してチャンバ８内の空気を吸引してチャンバ８内を減圧する。また、真空ポンプは、吸引・加圧孔７及び通気板１２を介してダイアフラム２２の下盤３側内部の空気を吸引する。このようにすることにより、被積層材２１を圧締する前のチャンバ８減圧時にダイアフラム２２が不意に膨出することを防止する。ここで、真空ポンプ、吸引孔６、吸引・加圧孔７及び通気板１１，１２は吸引手段を構成する。

そして、吸引・加圧孔７に接続されていた真空ポンプの管路は、大気又は空圧源に切換えられる。それにより、ダイアフラム２２は通気板１２から離隔して膨出し、搬送材１８を介して弾性材１９、積層材２０及び被積層材２１を上昇させ、搬送材１７を介してプレス板１５に押圧し圧締する。ここで、ダイアフラム２２、通気板１２及び吸引・加圧孔７は加圧手段を構成する。なお、加圧手段としては、ダイアフラム２２の膨出によるのではなく、ダイアフラムを有しない下盤で直接加圧するようなものであってもよい。

被積層材２１は、セラミック等の基盤上にＩＣや圧電体等の高さ０．１〜０．４ｍｍのチップを０．２ｍｍ以上の間隙を設けて多数配設したものである。すなわち、被積層材２１は、高さ０．１〜０．４ｍｍの凹凸面を有し、凹凸面の溝の幅は０．２ｍｍ以上のものである。

積層材２０は、エポキシ系樹脂等からなり、被積層材２１の凹凸面を被着し封止するものである。積層材２０は、被着する樹脂のみからなるものであってもよいし、被着する樹脂の両面に離型フィルムを備えチャンバ８の外側で弾性材１９の上面に載置する際に離型フィルムを剥ぎ取ったものでもよい。いずれにしても、チャンバ８内で積層成形するときには、積層材２０は被着樹脂のみからなるものであることが、溝への積層材２０の被着性を良好にする点で好ましい。なお、積層材２０の膜厚は、エポキシ樹脂の実施例では０．０７ｍｍである。

弾性材１９は、ダイアフラム２２と同一の材質又はシリコンゴム等からなり、積層材２０と略同一の形状であって、板厚は１〜５ｍｍが好ましく、より好ましくは２〜３ｍｍである。弾性材１９の表面硬度は、ＪＩＳ K６２５３に準拠して測定されたショアーＡ硬度が１５〜３０度であることが好ましい。弾性材１９の表面平滑性は、ダイアフラム２２のような布目ではなく紙目であることが好ましい。ただし表面平滑性が高すぎると離型性が低下するので、弾性材１９の表面にシリコンコーティング等の離型処理を施すことが好ましい。

このような被積層材２１の凹凸面の溝に積層材２０を加圧手段で被着させる際、加圧手段は硬度が高く伸縮性の低い搬送材１８を介して積層材２０を加圧するので、積層材２０に十分な圧力が伝えられない。実際に、弾性材１９を取除き、搬送材１８のみを介して加圧手段で積層成形を試みた場合には、溝の底部角に積層材２０の未被着部が出現し被着不良となった。そこで、本願発明の弾性材１９を装着して積層成形を実施したところ、溝の内部は積層材２０で密に被着され溝の底部角に積層材２０の未被着部がなく、被着性は極めて良好となった。

このように、弾性材１９は、流動性ではないので取扱いや装着が極めて容易であり、流動性であることを要しない凹凸面の溝の深さが０．１〜０．４ｍｍで溝の幅が０．２ｍｍ以上の被積層材２１において、積層材２０を極めて良好に被着し積層成形させることができる。このときの成形条件は、加熱手段の温度が６０〜１８０度、加圧手段の圧力が０．５〜１．０Ｍｐａ、加圧手段の加圧時間が４０〜８０秒、チャンバ８の減圧継続時間が２０〜８０秒である。このようにして被積層材２１が積層材２０で密に被着された積層品２４が成形される。

積層品２４の積層材２０が被着された被着面には、凹凸面の溝深さや積層材２０の厚さに応じて凹部２５が形成される。この凹部が積層品２４において問題となる場合には、積層品２４に対してさらに平坦化工程を実施する。平坦化工程は、開閉する上盤２と下盤３のそれぞれの対向面に吸引手段、加圧手段及び加熱手段を備えた真空積層装置１と同一のものか又は、真空積層装置１から吸引手段を除き加圧手段を平板プレス型とし必要に応じてその押圧面に弾性膜を備えたような積層装置を用いて実施される。図２に示すように、真空積層装置１又は積層装置のチャンバへ、真空積層装置１で成形した積層品２４の被着面に直接又は搬送材２６を介して当接するように押圧板２３を配設して、押圧板２３が加圧手段側となるようにして搬送材２６で搬入し、チャンバを閉鎖し、加圧手段と加熱手段さらに必要に応じて吸引手段で押圧板２３を介して積層品２４を加圧・加熱する。押圧板２３は金属の薄板であり、板厚０．３〜３．０ｍｍのステンレス鋼板であることが好ましい。加熱手段及び押圧板２３で溶融された積層材２０は、凹部２５へ流動し、被着面は押圧板２３の平滑面に倣って平坦化される。なお、搬送材２６を押圧板２３と積層材２０との間に設け被着面が搬送材２６を介して押圧板２３に当接するようにした場合は、押圧板２３を加熱手段の加圧面に予め載置しておくことにより、押圧板２３を予熱することができ、より効果的に平坦化することができる。

この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、加圧手段であるダイアフラムを下盤に配設した実施の形態で説明したが、ダイアフラムを上盤に配設して構成できることは言うまでもない。

本発明の積層成形を実施する真空積層装置の縦断面図である。本発明の積層成形で成形された積層品とそれを平坦化する工程を示す構成図である。

符号の説明

１真空積層装置
２上盤
３下盤
４枠
５Ｏリング
６吸引孔
７吸引・加圧孔
８チャンバ
９，１０断熱板
１１，１２通気板
１３，１４ヒータ
１５，１６プレス板
１７，１８，２６搬送材
１９弾性材
２０積層材
２１被積層材
２２ダイアフラム
２３押圧板
２４積層品
２５凹部

Claims

開閉する上盤と下盤のそれぞれの対向面に吸引手段、加圧手段及び加熱手段を備えた真空積層装置のチャンバへ、溝幅が０．２ｍｍ以上でかつ溝深さが０．１〜０．４ｍｍの凹凸面を有する被積層材、積層材及び弾性材をこの順序で二の搬送材に載置・挟持して搬入し、前記チャンバを気密に閉鎖し、前記吸引手段で前記チャンバ内を減圧し、前記加圧手段と前記加熱手段で前記搬送材と前記弾性材を介して前記被積層材及び積層材を加圧・加熱し、前記積層材が前記被積層材の凹凸面の溝内を被着するように積層成形することを特徴とする真空積層装置による積層成形方法。
前記弾性材は、その表面硬度がショアーＡ硬度１５〜３０度である請求項１に記載の真空積層装置による積層成形方法。
請求項１に記載した積層成形で成形した積層品の被着面に直接又は搬送材を介して当接するように押圧板を配設して、開閉する上盤と下盤のそれぞれの対向面に少なくとも加圧手段及び加熱手段を備えた積層装置のチャンバへ前記押圧板が前記加圧手段側となるようにして搬入し、前記チャンバを閉鎖し、前記加圧手段と前記加熱手段で前記押圧板を介して前記積層品を加圧・加熱する請求項１に記載の積層成形方法。