JP2008229656A - プレス成形治具およびプレス被成形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の被成形物を同時にプレスするとともに、各被成形物に加わるプレス圧を均一にするプレス成形治具およびプレス被成形物の製造方法を提供する。
【解決手段】プレス成形治具１０は、下金型２０、中金型３０および上金型４０を積層方向に配設している。下金型２０は枡形をしており、中金型３０および上金型４０が枡形の凹陥部２３内を積層方向に移動可能となっている。そして中金型３０および上金型４０には、その側面から外方に向けて出っ張った凸型嵌合部３４，４４が設けてある。また下金型２０には、これの側壁部２２に積層方向の切り込みを設けて、この切り込みに凸型嵌合部３４，４４が入れられる凹型嵌合部２５が設けてある。さらに上金型４０の上面には、その重心位置に突起部４１が設けてある。そして被成形物は、下金型２０の上面と中金型３０の上面に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形治具およびこれを用いてプレス被成形物を製造する方法に関するものである。

プレス被成形物は、プレス成形されて得られる物であり、例えばラミネート済み実装基板をプレス成形して得ることができる。すなわちプレス被成形物は、例えば、実装基板上に電子部品を配設するとともに、実装基板上に樹脂シートを積層して電子部品を覆った、いわゆるラミネート済み実装基板に圧力を加えることにより得ることができる。

このような被成形物の製造方法について開示したものには特許文献１がある。特許文献１に開示された弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスは、ＳＡＷチップを実装基板にフェイスダウン実装する工程と、ＳＡＷチップの外面を樹脂にて覆うラミネート工程と、ラミネートされたＳＡＷチップを加圧しながら加熱して、樹脂を硬化させるプレス成形工程と、樹脂を完全に硬化させる熱硬化工程により製造される。

このプレス成形工程では、プレス成形装置を使用している。プレス成形装置は、実装基板が載せられる金属型と、実装基板の側方に位置するとともに金属型上に設けたスペーサと、ラミネートされた樹脂の上面外縁に沿って添接される枠体と、枠体の上面を加圧する金属板を備えている。そしてプレス成形工程は、ラミネート済み実装基板をプレス成形装置に入れ、プレス機を用いてプレス成形を行う。このときスペーサは、金属型と金属板に挟まれるので、過剰なプレスが行われるのを防止している。そしてプレス機の上型および下型は加熱してあるので、これにより樹脂が硬化する。
特開２００４−１２９０９２号公報

ところで被成形物が特に量産品の場合は、一回の作業により多くの仕掛品を投入することができれば作業効率が向上するので好ましい。このため前述したプレス成形工程では、１枚ずつ実装基板をプレスすると、樹脂に加わるプレス圧を均一にすることができるが、作業効率が悪くなってしまう。

またラミネート実装基板では、実装基板上に樹脂シートを積層させるときの厚さにバラツキを生じる。これは、例えば被成形物が小型のものの場合、実装基板上に電子部品を固着したときの高さが約１０μｍ違っても、バラツキを生じてしまう。そして、仮に前述したプレス成形工程において、ラミネート済み実装基板を平面方向に並べてプレス成形を行った場合は、ラミネート済み実装基板毎の高さが異なっているので、各ラミネート済み実装基板の樹脂に加わるプレス圧が均一にならない。

このときにプレス圧が大きければ、実装基板と電子部品との間の気密空間に樹脂が入り込んでしまい、前述したＳＡＷデバイスを製造するときにはＳＡＷチップの機能面を樹脂で侵してしまう。またプレス圧が小さければ、実装基板と電子部品の間の気密空間が加熱によって拡張してしまい、この工程の後にダイシングを行うと、ＳＡＷデバイスの側面に孔が空いてしまう。さらに金属型上にスペーサを設けていると、ラミネート済み実装基板の高さがスペーサよりも低くなってしまう可能性があり、スペーサよりも低いラミネート済み実装基板を加圧できなくなってしまう。

本発明は、複数の被成形物を同時にプレスするとともに、各被成形物に加わるプレス圧を均一にするプレス成形治具およびプレス被成形物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るプレス成形治具は、下金型、中金型および上金型を積層方向に配設して、中金型および上金型を積層方向に移動可能とし、下金型と中金型との間に被成形物の第１収納部を設けるとともに、中金型と上金型との間に被成形物の第２収納部を設けたことを特徴としている。下金型、中金型および上金型を下から上へこの順番に配置し、各金型の間に収納部を設けているので、複数の被成形物を積層方向に配置することができる。これによりプレス成形治具に圧力を加えれば、複数の被成形物を一度にプレスすることができ、作業効率を向上できる。またプレス成形治具は、複数の被成形物を積層方向に配置しているので、被成形物の厚さにかかわらず各被成形物に加わる圧力を均一にできる。

また本発明に係るプレス成形治具は、下金型の上面および中金型の上面に被成形物が入れられる凹部をそれぞれ設けたことを特徴としている。これにより被成形物を収納部に確実に配置できるとともに、被成形物の位置ずれを防止できる。

また本発明に係るプレス成形治具は、中金型の下面および上金型の下面に被成形物を押圧する凸部をそれぞれ設けたことを特徴としている。この凸部により被成形物を押して圧力を加えることができる。

また本発明に係るプレス成形治具は、凸部の周囲に枠体を設けたことを特徴としている。この枠体の内側に被成形物が入るので、枠体は被成形物の平面サイズよりも大きくなっている。そして収納部に入れられる被成形物には、硬化前の樹脂を備えているものがある。この場合には、この被成形物をプレスすると樹脂が収納部の外側に出てしまう物を生じる可能性があるが、凸部に設けた枠体によって、被成形物の樹脂が収納部の外側に飛び出してしまうのを防ぐことができる。

そして前述した下金型は枡形をしており、中金型および上金型が枡形の凹陥部内を積層方向に移動可能となっていることを特徴としている。中金型および上金型が凹陥部内を移動するので、凹陥部を形成する側壁部がガイドの役割を果たすことができ、各金型の位置合わせを容易にできる。

また本発明に係るプレス成形治具は、下金型、中金型および上金型は嵌合部を備え、積層方向に重なる金型同士の嵌合部を嵌め合い可能にしたことを特徴としている。これにより各金型同士の位置合わせを容易にできるとともに、被成形物に圧力を加えているときに金型がずれてしまうのを防止できる。

そして前述した中金型および上金型に設けた嵌合部は、これらの金型の側面から外方に向けて出っ張った凸型嵌合部であり、下金型に設けた嵌合部は、下金型の側壁部に積層方向の切り込みを設けて、この切り込みに凸型嵌合部が入れられる凹型嵌合部としたことを特徴としている。中金型に設けた凸型嵌合部および上金型に設けた凸型嵌合部を、下金型に設けた凹型嵌合部に入れれば、中金型および上金型と下金型との位置合わせを容易にできるとともに、被成形物に圧力を加えているときに金型同士がずれてしまうのを防止できる。

また本発明に係るプレス成形治具は、上金型の上面の重心位置に突起部を設けたことを特徴としている。これによりプレス圧を一点に集中して加えることができる。そして突起部が上金型の重心位置に設けてあるので、プレス圧をより均一にできる。

そして前述した被成形物は、実装基板上に電子部品を配設し、実装基板上における電子部品の外方を樹脂ラミネートで覆ったことを特徴としている。これにより被成形物に均一にプレス圧を加えることができるので、実装基板と電子部品との間の樹脂で覆っていない空間が膨張したり、前記空間に樹脂が入り込み過ぎてしまったりすることを防止できる。

また本発明に係るプレス被成形物の製造方法は、下金型の上面に第１被成形物を配置する工程と、第１被成形物を配置した下金型の上方に中金型を配置する工程と、中金型の上面に第２被成形物を配置する工程と、第２被成形物を配置した中金型の上方に上金型を配置する工程と、を行った後に上金型および下金型を下げて、上金型、中金型および下金型を積層方向に重ね、第１被成形物および第２被成形物をプレスすることを特徴としている。これにより複数の被成形物を積層方向に配置することができる。そして金型を介して被成形物にプレス圧を加えれば、複数の被成形物を一度にプレスすることができ、作業効率を向上できる。また複数の被成形物を積層方向に配置しているので、被成形物の厚さにかかわらず各被成形物に加わる圧力を均一にできる。

以下に、本発明に係るプレス成形治具およびプレス被成形物の製造方法の最良の実施形態について説明する。図１はプレス成形治具の分解斜視図である。図２はプレス成形治具の説明図である。ここで図２（Ａ）はプレス成形治具の断面図、図２（Ｂ）は中金型の底面図、図２（Ｃ）は上金型の底面図である。図３は上金型および中金型を下金型に入れたときのプレス成形治具の斜視図である。

プレス成形治具１０は、被成形物１２（図５参照）、例えばラミネート済み実装基板５０（図４参照）をプレス成形するときに用いる。このプレス成形治具１０は、図１等に示すように、下金型２０、中金型３０および上金型４０を備えている。下金型２０は底板２１を備えるとともに、この底板２１の外縁部から上方に向けて立ち上げ形成した側壁部２２を備えている。すなわち下金型２０は枡形を成しており、その内部が上方に向けて開口した凹陥部２３になっている。この下金型２０の上面、すなわち底板２１の上面には、第１被成形物１２ａが入れられる凹部２４を設けている。また下金型２０には、各側壁部２２における平面方向の中央部に積層方向の切り込みが設けてあり、その切り込みの上端部分が上方に開口している。この切り込みによって凹型嵌合部２５を形成している。

中金型３０は矩形をした板であり、第２被成形物１２ｂが入れられる凹部３１をその上面に設けている。また中金型３０の下面には、図２（Ａ）に示すように凸部３２を設けている。この凸部３２は、中金型３０の下方に配置してある第１の被成形物１２ａを押して、圧力を加えるためのものである。この凸部３２の周囲には、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように矩形の枠体３３が設けてある。さらに中金型３０における対向している１組の側面には、図１に示すように外方に向けて出っ張った凸型嵌合部３４が設けてある。この凸型嵌合部３４は、図３に示すように下金型２０に設けた凹型嵌合部２５内に入れられるようになっている。

上金型４０は矩形をした板である。この上金型４０の上面には、上金型４０の重心となる位置に突起部４１を設けている。なお上金型４０が正方形等の対称形状であれば、上面の中心部に突起部４１を設ければよい。突起部４１は、プレス機によってプレス圧が加えられる箇所である。そして突起部４１の上面は、上方に向けて凸になった曲面になっていてもよい。また上金型４０の下面には、図２（Ａ）に示すように凸部４２を設けている。この凸部４２は、上金型４０の下方に配置してある被成形物１２を押して、圧力を加えるためのものである。この凸部４２の周囲には、図２（Ａ），（Ｃ）に示すように矩形の枠体４３を設けている。

さらに上金型４０における対向している１組の側面には、図１に示すように外方に向けて出っ張った凸型嵌合部４４が設けてある。この凸型嵌合部４４は、図３に示すように下金型２０に設けた凹型嵌合部２５内に入れられるようになっている。なお上金型４０に設けた凸型嵌合部４４と、中金型３０に設けた凸型嵌合部３４は、本実施形態の場合、互いに交差する方向に設けてあるが、実施形態によっては同じ方向に設けてあってもよい。この変形例の場合、下金型２０に設ける凹型嵌合部２５は、凸型嵌合部３４，４４を設けた方向と同じ方向のみに設けてあってもよい。

このような上金型４０および中金型３０は、下金型２０の凹陥部２３内に入るように、積層方向に移動可能にして配設してある。そして図２（Ａ）や図３に示すように、上金型４０および中金型３０が移動して下金型２０の凹陥部２３に入ったときには、図２（Ａ）に示すように、下金型２０の上面に設けた凹部２４と中金型３０の下面に設けた凸部３２とが対向することになり、これらの間が被成形物１２を収納する第１収納部１４となる。また、これと同様に、中金型３０の上面に設けた凹部３１と上金型４０の下面に設けた凸部４２とが対向することになり、これらの間が被成形物１２を収納する第２収納部１６となる。

このようなプレス成形治具１０を用いて被成形物１２を製造する工程は、次のようになっている。まずプレス成形治具１０に入れられる被成形物１２、すなわち本実施形態の場合ではラミネート済み実装基板について説明する。図４はラミネート済み実装基板の断面図である。ラミネート済み実装基板５０（シート状になっている樹脂封止型の電子デバイス）は、絶縁性の実装基板５２を備えている。この実装基板５２には、電子部品６０を配設する領域毎に、接続部材配置用電極５４が上面に設けてあるとともに、外部端子５６が下面に設けてある。そして前記領域毎に設けた接続部材配置用電極５４と外部端子５６は導通している。この接続部材配置用電極５４の上に導電性の接続部材５８が設けてあり、この接続部材５８を用いて電子部品６０が実装基板５２と電気的および機械的に接続している。

この電子部品６０には様々な物を用いることができるが、一例としてはＳＡＷチップ単体や振動素子片をパッケージに収容したもの等の振動デバイスであればよい。ここで振動素子片は、電気信号が供給されると所定の周波数で発振するものである。そして前記ＳＡＷチップや前記振動素子片が圧電体を用いていれば、前記振動デバイスは圧電振動デバイスとなる。また実装基板５２の上には、ラミネート加工することにより樹脂６２を設けている。これにより電子部品６０の外方を樹脂で覆うとともに、電子部品６０の下面と実装基板５２の間に空間６４を設けている。なお電子部品６０が前記ＳＡＷチップであれば、このＳＡＷチップはフェイスダウン実装される。そして空間６４によって、すだれ状電極等を設けたＳＡＷチップの機能面に樹脂６２が侵入し、前記すだれ状電極に樹脂が付着するのを防いでいる。

図５はプレス成形治具に被成形物を配置したときのプレス成形治具の断面図である。なお図５では、被成形物１２の内部の記載を省略している。被成形物１２をプレス成形するには、まず下金型２０の上面に被成形物１２（第１被成形物１２ａ）を配置する。このとき第１被成形物１２ａは、下金型２０の上面に設けた凹部２４に入っている。この後、下金型２０の凹型嵌合部２５と中金型３０の凸型嵌合部３４とを嵌め合わせつつ下金型２０の凹陥部２３に中金型３０を入れて、下金型２０の底板２１の上方に中金型３０を配置する。このとき第１被成形物１２ａと中金型３０の下面に設けた凸部３２とが対向するとともに、中金型３０に設けた枠体３３の内側に第１被成形物１２ａが配置してある。すなわち第１被成形物１２ａが第１収納部１４内に入っている。

次に、中金型３０の上面に被成形物１２（第２被成形物１２ｂ）を配置する。このとき第２被成形物１２ｂは、中金型３０の上面に設けた凹部３１に入っている。この後、下金型２０の凹型嵌合部２５と上金型４０の凸型嵌合部４４とを嵌め合わせつつ下金型２０の凹陥部２３に上金型４０を入れて、中金型３０の上方に上金型４０を配置する。このとき第２被成形物１２ｂと上金型４０の下面に設けた凸部４２とが対向するとともに、上金型４０に設けた枠体４３の内側に第２被成形物１２ｂが配置してある。すなわち第２被成形物１２ｂが第２収納部１６内に入っている。これにより下金型２０、中金型３０および上金型４０が積層方向に重なるので、第１被成形物１２ａと第２被成形物１２ｂとが積層方向に重なる。

そして上金型４０に設けた突起部４１の上にプレス機７０を配置して、下方に向けて圧力を加える。このとき突起部４１の上面が湾曲していればプレス機７０と点接触することになるので、プレス機７０から加わる圧力が１点に集中することになる。したがって上金型４０の平面方向には均一な圧力が加わることになり、第２被成形物１２ｂにも平面方向に均一な圧力が加わる。また中金型３０には、第２被成形物１２ｂを介して平面方向に均一な圧力が加わる。このため第１被成形物１２ａにも、平面方向に均一な圧力が加わる。なお突起部４１は、上金型４０の重心に設けてあるので、上金型４０は、プレス圧が加わると上金型４０の平行度を保ったままを下方に押し込まれる。したがって第１被成形物１２ａおよび第２被成形物１２ｂは、平行度を保った状態で押し込まれることになる。そして被成形物１２にプレス圧が加わると、一部の被成形物１２は、硬化前の樹脂６２が変形して収納部１４，１６の外側に出てしまう可能性がある。このときには、上金型４０および下金型２０に設けた枠体３３，４３によって、被成形物１２の樹脂６２が枠体３３，４３（収納部１４，１６）の外側に出してしまうのを防止している。

この後、第１被成形物１２ａおよび第２被成形物１２ｂを樹脂６２が硬化する温度まで加熱して、樹脂６２を硬化する。この硬化が終了すると、第１被成形物１２ａおよび第２被成形物１２ｂをプレス成形治具１０から取り出す。これによりプレス成形された被成形物１２（プレス被成形物）を得る。
この後、プレス被成形物１２を前記領域毎に切断して、個片化する。すなわち図４を用いて説明したシート状になっている電子デバイスをプレス成形した後、個片化して電子デバイスを得る。

このようなプレス成形治具１０およびこれを用いてプレス成形された被成形物１２の製造方法によれば、複数の被成形物１２を積層方向に配置することができる。そして１回のプレス作業で複数の被成形物１２をプレスすることができ、作業効率を向上できる。またプレス成形治具１０は、複数の被成形物１２を積層方向に配置しているので、被成形物１２の厚さにかかわらず各被成形物１２に加わる圧力を均一にできる。したがってプレス成形治具１０は、プレス圧が大きくなって電子部品６０と実装基板５２の間に設けている空間６４に樹脂６２が入り込むのを防止できるとともに、プレス圧が小さくなって空間６４が膨張するのを防止できるので、プレス成形によって得られた被成形物１２に不良が発生するのを防止できる。

また上金型４０の上面に突起部４１を設けているので、プレス圧を１点に集中することができ、平面方向において圧力を均一にすることができる。
またプレス成形治具１０は、積層方向に重なる金型同士の嵌合部を嵌め合い可能にしている。すなわちプレス成形治具１０は、中金型３０および上金型４０に設けた凸型嵌合部３４，４４を下金型２０に設けた凹型嵌合部２５に入れるため、各金型２０，３０，４０の位置合わせを容易に行うことができるとともに、各金型２０，３０，４０にプレス圧が加わっているときでは、金型２０，３０，４０同士がずれるのを防止できる。

また下金型２０および中金型３０のそれぞれに凹部２４，３１を設けているので、被成形物１２を各収納部１４，１６に確実に配置できるとともに、被成形物１２の位置ずれを防止できる。

また下金型２０が枡形をしていると、下金型２０の側壁部２２が、中金型３０および上金型４０が移動するときのガイドの役割を果たすので、各金型２０，３０，４０の位置合わせを容易にできる。

なお前述した実施形態では、下金型２０に凹型嵌合部２５を設けるとともに、中金型３０および上金型４０に凸型嵌合部３４，４４を設けてこれらを嵌め合わせる形態を説明した。しかし本発明は、この形態に限定されることはない。すなわち、例えば、下金型２０の側壁部２２を低く形成して中金型３０を凹陥部２３に入れる構成にするとともに、中金型３０に凸型嵌合部３４および凹型嵌合部を異なる位置に設けておく。そして下金型２０の凹型嵌合部２５と上金型４０の凸型嵌合部３４を嵌め合わせるとともに、中金型３０の前記凹型嵌合部と上金型４０の凸型嵌合部４４を嵌め合わせる形態にしてもよい。このように積層方向に重なる金型２０，３０，４０同士の嵌合部を嵌め合い可能にしたので、金型の位置合わせを容易に行うことができ、またプレス中に金型同士がずれるのを防止できる。

また前述した実施形態では、中金型３０を１枚だけ設けた形態を説明した。しかし本発明は、この形態に限定されることはなく、複数の中金型３０を設けた形態であってもよい。

また前述した実施形態では、被成形物１２をプレス成形する場合、下金型２０に被成形物１２や中金型３０、上金型４０を順番に入れていく形態について説明した。しかし本発明は、この形態に限定されることはない。すなわち下金型２０の上面に第１被成形物１２ａを配置するとともに、中金型３０の上面に第２被成形物１２ｂを配置しておき、この後、第２被成形物１２ｂを載せた中金型３０を下金型２０の凹陥部２３に入れるとともに、上金型４０を下金型２０の凹陥部２３に入れる形態であってもよい。このような形態であっても、上金型４０、中金型３０および下金型２０が積層方向に重なるので、第１被成形物１２ａおよび第２被成形物１２ｂが積層方向に重なり、１度のプレス作業で複数の被成形物１２を同時にプレス成形することができる。

プレス成形治具の分解斜視図である。 プレス成形治具の説明図である。 上金型および中金型を下金型に入れたときのプレス成形治具の斜視図である。 ラミネート済み実装基板の断面図である。 プレス成形治具に被成形物を配置したときのプレス成形治具の断面図である。

符号の説明

１０…プレス成形治具、１２…被成形物、１２ａ…第１被成形物、１２ｂ…第２被成形物、１４…第１収納部、１６…第２収納部、２０…下金型、２２…側壁部、２３…凹陥部、２４，３１…凹部、２５…凹型嵌合部、３０…中金型、３２，４２…凸部、３３，４３…枠体、３４，４４…凸型嵌合部、５０…ラミネート済み実装基板、５２…実装基板、６０…電子部品、６２…樹脂。

Claims (10)

1. 下金型、中金型および上金型を積層方向に配設して、前記中金型および前記上金型を積層方向に移動可能とし、
   前記下金型と前記中金型との間に被成形物の第１収納部を設けるとともに、
   前記中金型と前記上金型との間に被成形物の第２収納部を設けた、
   ことを特徴とするプレス成形治具。
2. 前記下金型の上面および前記中金型の上面に前記被成形物が入れられる凹部をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形治具。
3. 前記中金型の下面および前記上金型の下面に前記被成形物を押圧する凸部をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成形治具。
4. 前記凸部の周囲に枠体を設けたことを特徴とする請求項３に記載のプレス成形治具。
5. 前記下金型は枡形をしており、前記中金型および前記上金型が前記枡形の凹陥部内を積層方向に移動可能となっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のプレス成形治具。
6. 前記下金型、前記中金型および前記上金型は嵌合部を備え、積層方向に重なる金型同士の前記嵌合部を嵌め合い可能にしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のプレス成形治具。
7. 前記中金型および前記上金型に設けた前記嵌合部は、これらの金型の側面から外方に向けて出っ張った凸型嵌合部であり、
   前記下金型に設けた前記嵌合部は、前記下金型の側壁部に積層方向の切り込みを設けて、この切り込みに前記凸型嵌合部が入れられる凹型嵌合部とした、
   ことを特徴とする請求項６に記載のプレス成形治具。
8. 前記上金型の上面の重心位置に突起部を設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のプレス成形治具。
9. 前記被成形物は、実装基板上に電子部品を配設し、前記実装基板上における前記電子部品の外方を樹脂ラミネートで覆ったことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のプレス成形治具。
10. 下金型の上面に第１被成形物を配置する工程と、
    前記第１被成形物を配置した前記下金型の上方に中金型を配置する工程と、
    前記中金型の上面に第２被成形物を配置する工程と、
    前記第２被成形物を配置した前記中金型の上方に上金型を配置する工程と、
    を行った後に前記上金型および前記中金型を下げて、前記上金型、前記中金型および前記下金型を積層方向に重ね、前記第１被成形物および前記第２被成形物をプレスする、
    ことを特徴とするプレス被成形物の製造方法。

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