JP2008055510A - 圧力と熱により板状の被加工物を積層するためのプレス機および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力と熱により板状の被加工物を積層するためのプレス機において、真空工程と加熱工程を更に改善する。
【解決手段】上側プレスプレート７と下側プレスプレート１０との間が閉じられた状態において真空プレス室を作り出すために環状シール部材１６，１７が備えられ、環状シール部材によって作り出される真空プレス室が真空にされ、上側プレスプレート７または下側プレスプレート１０あるいはその両方が加熱可能である。下側プレスプレート１０は、下側プレスブロック２に対して上昇可能に構成され、プレス位置に位置する被加工物６が、真空プレス室が作り出される前に、加熱されたプレスプレート７，１０に接触しないように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、上側プレスプレートと下側プレスプレーとの間に真空プレス室を作り出し、圧力と熱により板状の被加工物を積層するためのプレス機及びプレス方法に関する。

従来のこのようなプレス機は、上側プレスプレートを有する上側プレスブロックと、下側プレスプレートを有する下側プレスブロックとを有していて、両プレスプレートの少なくとも一方は加熱可能である。上側プレスブロックに又は上側プレスプレートに取り付けられているか、あるいは下側プレスブロックに取り付けられている環状シール部材は、プレス機を閉じてプレス状態にすると、外方に対して密封された真空プレス室が作り出されるので、被加工物を真空下で積層することができる。環状シール部材は２部材で構成され、一方は、上側プレスブロックもしくは上側プレスプレートに取り付けられ、他方は下側プレスブロックに取り付けることができるので、上下の環状シール部材は、プレス機を閉じると、互いに接触することになる。真空プレス室を真空にするために、環状シール部材を通じて形成された真空プレス室を真空にするための真空手段が設けられている。

この形式のプレス機は、主として、プリント回路を有する回路基板を積層するために使用する。この場合、２枚の銅はくと、樹脂を含浸しているガラス繊維織物からなる少なくとも１つの内層と、いわゆるプレプレッグとからなる板状の被加工物が、プレス機に移送されて、樹脂の典型的な溶融温度を達成するための熱と、圧力との作用下で積層される。プレプレッグの溶融する樹脂は、所定のプレス圧力の場合の被加工物の各層間の緊密な結合をもたらす。被加工物に応じて、両外側の銅はく間に、典型的には４０層までの内層構造がプレプレッグ内に存在させることができる。

このような積層方法により、満足な結果を得るために必要なプレス時間は、熱プレスを真空下でおこなうと、短縮できることが明らかになった。この形式の方法は、例えば特許文献１によって公知になっている。このドイツ国公開特許に記載の積層プレス方法は、１７０℃乃至２５０℃のプレス温度、１分間と３分間の間のプレス時間および３５０乃至１．０００Ｎ／ｃｍ^２の典型的なプレス圧力で実施される。この場合、真空プレス室内には、約０，０５バールの圧力が支配している。さらにこのドイツ国公開特許に記載のプレス機は、上側プレスプレートの縁側に、シールフレームを環状に有している。シールフレームは、プレス機を閉じると、下側プレスプレートと接触して十分に弾性的に変形可能である。シールフレームのこの構成により、一方では、真空プレス室に対する、両プレスプレート間のスペースの密閉が保証され、他方では両プレスプレートの相互のプレス運動を妨げない。

ドイツ国公開特許第４２３２６１０号明細書

本発明の課題は、方法のパラメータと作業結果を正確に守ることに関して更に改善された、プレス機とプレス方法を提供することにある。

上記課題を解決するための、本発明によるプレス機は、上側プレスプレートを有する上側プレスブロックと、下側プレスプレートを有する下側プレスブロック、前記上側プレスプレートと前記下側プレスプレートとの間が閉じられた状態（このプレス機のプレス直前状態）において真空プレス室を作り出すために、上側プレスブロックないしは前記上側プレスプレートに取り付けられるか、または前記下側プレスブロックに取り付けられるか、あるいはその両方に取り付けられる環状シール部材と、前記上側プレスプレートと下側プレスプレートとの間を開閉する開閉手段と、前記環状シール部材によって作り出される前記真空プレス室を真空にするための真空手段とを備え、前記上側プレスプレートまたは下側プレスプレートあるいはその両方が加熱可能であり、前記下側プレスプレートは、前記下側プレスブロックに対して上昇可能に構成され、プレス位置に位置する被加工物が、前記真空プレス室が作り出される前に、加熱された前記プレスプレートに接触しないように構成されている。
さらに、上記課題を解決するためのプレス方法は、前記被加工物を、前記上側プレスプレートと下側プレスプレートとの間のプレス位置に移送する工程と、前記被加工物を、前記加熱されたプレスプレートと接触させることなく、前記上側プレスプレートと下側プレスプレートとの間に真空プレス室を形成する工程と、前記真空プレス室を真空にする工程と、前記被加工物を前記上側プレスプレートと前記下側プレスプレートとに接触させるために、前記下側プレスプレートを上昇させる工程と、前記被加工物を所定のプレス圧力でプレスする工程とからなる。

プレス機の好適な実施形態の例は、請求項２から８に記載されており、プレス方法の好適な実施形態の例は請求項１０から１２に記載されている。

上記本発明によるプレス技術は、被工作物を加熱されたプレスプレートに接触させることなく、真空プレス室を作り出して（閉じて）真空にし、かつ真空が限定的に形成された後に初めて、被加工物を熱プレスする点で、従来技術と異なっている。この目的のために、下側プレスプレートは、下側プレスブロックに対して相対的に昇降するように構成されていて、しかも、下側プレスプレートと上側プレスプレートとの間を閉じること（プレス機のプレス直前状態）が、真空プレス室を作り出される（真空プレス室が閉じられる）ことだけを生じさせ、下側プレスプレートと上側プレスプレートとの接触もしくは下側プレスプレートや上側プレスプレートと被加工物との接触をまだ生じさせない。閉じられたプレス機の状態において、下側プレスプレートの独立した上昇プロセスが行われることにより、初めて、両プレスプレートへの被加工物の接触並びに被加工物へのプレス熱の伝達および被加工物へのプレス圧力の付与を導くことになる。

本発明の構成により、公知の従来技術と比較して、積層プレス処理がより高い信頼性を得る。なぜなら、真空工程と熱プレス工程の明確に区分けされた順序が常に確実に実現されるからである。従来技術において、被加工物の加熱工程と真空プレス室の真空工程とがどんな順序で行われるかは、作為的なものではなく、偶然性によっていた。さらにまた、本発明は、積層プレス方法が、一定な短いサイクル時間でかつより小さなプレス圧力で実施されることを可能にし、かつ市場の要望を満たすべく改善された品質を達成することを可能にしている。

本発明の、下側プレスブロックに対して昇降可能な下側プレスプレートは、下側プレスブロック上に浮き支持され、かつ下側プレスブロックと下側プレスプレートとの間に設けられた流体圧力室により昇降させられる構成が好都合である。下側プレスプレートが、下側プレスブロックと下側プレスプレートとの間の、流体圧力室により持ち上げることにより、加熱サイクルによる熱の導入により、場合によってはさらにその流体圧力が増大することになる。また、被加工物の表面やプレスプレートに生じうる凹凸や製作誤差を吸収して、これらを自動補償する役割も果たす。

流体圧力室を流体圧が負荷されるダイヤフラムで形成してもよいし、それ自体は公知の圧力クッションで形成することができる。

本発明のプレス機を短時間サイクル方法で運転するために、下側プレスプレートと上側プレスプレートとの間に、搬送ベルトコンベヤが走行するように構成すると有利である。被加工物は、搬送ベルト上に載置されて、プレス機に搬入され、プレス機が閉じられ、真空にされて、下側プレスプレートが持ち上げられる。この場合、被加工物は、ずっと搬送ベルト上に載置されているので、プレス機が開いた後に、積層された被加工物は、搬送ベルトコンベヤにより、プレス機から搬出することができる。この場合、被加工物を２つの分離薄板間に配置して、樹脂が搬送ベルトに接触しないようにすると好都合である。

プレス機は、昇降可能な上側プレスブロックを備えていると有利である。この場合、ピストン・シリンダ・ユニットは、上側プレスブロックの昇降運動に利用される。同時に、上側プレスプレートも加熱される。これは、プレス機を閉じて密封された真空プレス室を作り出す際に、最初、被加工物を加熱されたプレスプレートに接触させないということを簡単に実現させる。

特に、搬送ベルトコンベヤの使用の場合、下側プレスプレートも加熱することができる。なぜなら、被加工物を搬送ベルト上に載置したままで、下側プレスプレートに接触することなく、プレス機が閉じられて密封された真空プレス室が作り出されるからである。

以下に、本発明のプレス機の１つの実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１に図示したプレス機は、上側プレスブロック１と下側プレスブロック２とを有している。下側プレスブロック２は、プレス機フレーム３に固定されている。プレス機フレーム３内には、油圧式のピストン・シリンダ・ユニット４も固定されている。油圧式のピストン・シリンダ・ユニット４には、上側プレスブロック１が取り付けられている。ピストン・シリンダ・ユニット４により、上側プレスブロック１は上下昇降運動することができる。搬送ベルトコンベヤ５の搬送ベルトは、上側プレスブロック１と下側プレスブロック２との間を、被加工物６をプレス機内へ搬入しかつプレス機から搬出するためにエンドレス走行する。したがって、プレス作業中にも、搬送ベルト５は、プレス機内に存在している。

図１の要部拡大図である図２から、プレス機における要部の関係がより明らかになる。上側プレスブロック１は、加熱される上側プレスプレート７を支持している。上側プレスプレート７は、絶縁層８を介して上側プレスブロック１に固定されている。フレキシブルな接続部９により、それ自体公知の形式で、熱流体が、上側プレスプレート７を常にプロセス温度に保つために、上側プレスプレート７内へ導入される。下側プレスブロック２は、下側プレスプレート１０を支持している。下側プレスプレート１０は同様に加熱される構造であり、熱流体のためのフレキシブルな接続部１１を有している。

上側プレスプレート７と下側プレスプレート１０は、それぞれ、上側プレスブロック１と下側プレスブロック２を構成する外側枠としての上側フレーム１２と下側フレーム１３により取り囲まれている。上側フレーム１２と下側フレーム１３とは、熱流体の接続部９，１０のための接続コネクタ１４，１５を設けている。上側フレーム１２と下側フレーム１３の表面に設けられた環状溝に、それぞれ環状シール部材１６、１７の一部を嵌め込んで、固定している。この２つの環状シール部材１６，１７が、共同して、本発明の真空プレス室を作り出す環状シール部材を構成している。なお、環状シール部材１６，１７に代えて、この２つの環状シール部材１６，１７を合わせた高さを有する１つの環状シール部材を上側のフレーム１２と下側のフレーム１３のいずれかに固定するようにしてもよい。この上側プレスブロック１の下降により、プレス機が閉じると、両環状シール部材１６，１７は互いに接触してその内部の空間（真空プレス室）を密閉することになる、なぜなら、両環状シール部材１６，１７は、周囲に循環して取り付けられていて、プレス機の内部を、内部にある被加工物６と一緒に、つまり両プレスプレート７、１０間の空間を、外部に対して気密に閉鎖する。上側プレスブロック１と下側プレスブロック２のそれぞれの上側フレーム１２と下側フレーム１３は、プレス機が閉じられると互いに接触するので、ピストン・シリンダ・ユニット４の更なる下降は停止される。

図示のプレス機は、プレス機が閉じた際、つまり上側フレーム１２と下側フレーム１３とが接触した状態では、上側プレスプレート７も下側プレスプレート１０も被加工物６に接触しないように構成されている。被加工物６は、加熱されたプレスプレート７と１０と熱接触することなく搬送ベルト５上に載置されている。

真空手段（ここではポンプＰと流路だけがしかも模式的にしか図示されていない）は、上側フレーム１２と下側フレーム１３との間、及び上側プレスプレート７と下側プレスプレート１０との間の、環状シール部材１６、１７により密閉されている内室である真空プレス室を真空にする。つまり、環状シール部材１６，１７は真空プレス室の縁部を形成している。

下側プレスプレート１０は、本発明では、浮き支持されていて、つまり下側プレスブロック２に固定されていない。この実施形態では、下側のプレート１０は、ダイヤフラム１９上に載置されている。ダイヤフラム１９の下側には、下側プレスブロック２を通って案内される圧縮空気供給装置１８の複数の圧縮空気口２０が開口している。ダイヤフラム１９自体は、下側の絶縁層２１により、下側プレスブロック２の熱伝導から遮断されている。圧縮空気供給装置１８の作動により（ここには図示していないが）ダイヤフラム１９はクッション形状に上方に押されて変形することにより、下側プレスプレート１０が持ち上がる。この持ち上がりにより、最終的に、被加工物６は、下側プレスプレート１０と上側プレスプレート７との間でプレスされて、熱とプレス圧力を受ける。この時、真空プレス室内の真空化は、前もって実現されている。

図１と図２に示されたプレス機により、本発明の特徴である、最初、真空プレス室が閉じられて真空にされ、次ぎに、初めて被加工物が熱と圧力を受ける独立した２段階工程の積層方法を実現することができる。典型的には１分間から３分間までの短いプレスサイクルでおこなわれる熱プレス後に、プレス機は再び開かれて、被加工物６は、搬送ベルト５によりプレス機から搬出される。その後、新しい被加工物による本発明のあらたなプレスサイクルが行われる。

本発明のプレス機は、図に基づく上述した実施形態に限定されるのではなく、本発明の範囲内には、種々の変化形があることは自明のことである。例えば、上側プレスプレートだけを加熱することで、被加工物を下側プレスプレートと熱伝導接触しながらプレス機への移送することを可能にしてもよい。環状シール部材の構成も異なった形式で、例えば、環状シール部材をプレスプレートに直接取り付けることも可能である。真空手段も上述した以外の形態で実現させてもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。

本発明のプレス機の実施形態の一例を示す断面側面図 図１の要部拡大図

符号の説明

１：上側プレスブロック
２：下側プレスブロック
４：開閉手段
７：上側プレスプレート
１０：下側プレスプレート
１６，１７：環状シール部材

Claims (12)

1. 圧力と熱により板状の被加工物を積層するためのプレス機であって、
   上側プレスプレート（７）を有する上側プレスブロック（１）と、
   下側プレスプレート（１０）を有する下側プレスブロック（２）と、
   前記上側プレスプレート（７）と前記下側プレスプレート（１０）との間が閉じられた状態において真空プレス室を作り出すために、上側プレスブロック（１）ないしは前記上側プレスプレート（７）に取り付けられるか、または前記下側プレスブロック（２）に取り付けられるか、あるいはその両方に取り付けられる環状シール部材（１６，１７）と、
   前記上側プレスプレート（７）と下側プレスプレート（１０）との間を開閉する開閉手段（４）と、
   前記環状シール部材（１６，１７）によって作り出される前記真空プレス室を真空にするための真空手段と、
   を備え、前記上側プレスプレート（７）または下側プレスプレート（１０）あるいはその両方が加熱可能であるものにおいて、
   前記下側プレスプレート（１０）は、前記下側プレスブロック（２）に対して上昇可能に構成され、プレス位置に位置する被加工物（６）が、前記真空プレス室が作り出される前に、加熱された前記プレスプレート（７，１０）に接触しないように構成されていることを特徴とするプレス機。
2. 被加工物（６）をプレス位置に移送した後に、前記シール部（１６，１７）を通じて真空プレス室が作り出されるまで、前記上側プレスプレート（７）と前記下側プレスプレート（１０）とを相対移動させ、前記真空プレス室が前記真空手段によって真空化された状態で、前記下側プレスプレート（１０）を、前記下側プレスブロック（２）に対して上昇させることにより前記被加工物（６）を上側プレスプレート（７）と下側プレスプレート（１０）とに接触させることを特徴とする請求項１に記載のプレス機。
3. 前記下側プレスプレート（１０）は、前記下側プレスブロック（２）上に浮き支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプレス機。
4. 前記下側プレスブロック（２）と前記下側プレスプレート（１０）との間に、前記下側プレスプレート（１０）を上昇させるための、流体圧力室が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のプレス機。
5. 前記流体圧力室は、ダイヤフラム（１９）により形成されていることを特徴とする請求項４に記載のプレス機。
6. 前記流体圧力室は、圧力クッションにより形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のプレス機。
7. 前記上側プレスプレート（７）と下側プレスプレート（１０）との間を走行する被加工物搬送用の搬送ベルトコンベヤ（５）が備えられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のプレス機。
8. 前記開閉手段は、前記上側プレスブロック（１）を昇降させるピストン・シリンダ・ユニット（４）を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のプレス機。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のプレス機を用いて、圧力と熱により板状の被加工物を積層するためのプレス方法であって、
   前記被加工物を、前記上側プレスプレートと下側プレスプレートとの間のプレス位置に移送する工程と、
   前記被加工物を、前記加熱されたプレスプレートと接触させることなく、前記上側プレスプレートと下側プレスプレートとの間に真空プレス室を形成する工程と、
   前記真空プレス室を真空にする工程と、
   前記被加工物を前記上側プレスプレートと前記下側プレスプレートとに接触させるために、前記下側プレスプレートを上昇させる工程と、
   前記被加工物を所定のプレス圧力でプレスする工程と、
   からなることを特徴とするプレス方法。
10. 前記下側プレスプレートを、圧力クッションにより上昇させることを特徴とする請求項９に記載のプレス方法。
11. 前記被加工物を、前記上側プレスプレートと下側プレスプレートとの間で走行する搬送ベルトコンベヤにより、プレス位置に移送することを特徴とする請求項９または１０に記載のプレス方法。
12. 複数の前記被加工物を、分離薄板で挟んで、プレス位置に移送することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載のプレス方法。
    

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