JP2017513718A - 加熱と冷却が可能な等方圧プレス装置、及びそれを用いたチップ部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、圧力容器に充填される流体または気体により圧縮成形を行う等方圧プレスに関する。本発明の実施例による等方圧プレスは、被加工物が収容される収容溝が形成され、収容溝に加圧媒体が充填され、被加工物を等方圧で加圧する圧力容器を備える等方圧プレス装置において、収容溝に設けられ、収容溝に供給された加圧媒体を加熱または冷却するように、加圧媒体と熱交換する熱交換部材を有する熱交換器を備える。このため、短時間で被加工物を加熱及び冷却させることができ、緻密な組織の被加工物が得られて被加工物の不良率を最小化することができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、圧力容器に充填される加圧媒体により等方圧圧縮成形を行う等方圧プレス装置、及びそれを用いたチップ部品の製造方法に関する。

一般に、等方圧プレス装置は、圧力容器の内部に被加工物を入れた状態で、圧力容器に気体または流体を注入し、気体または流体の圧力により圧縮成形を行う装置であって、最近ではチップ部品を製造するために多く用いられている。

従来の等方圧プレス装置は、特許文献１に「等方圧加圧装置」として開示されているものがある。

図１に示すように、従来の等方圧加圧装置は、被加工物Ｗを収容する処理室Ｒを形成する断熱体３と、前記断熱体３を覆う圧力容器２と、前記圧力容器２を加熱する加熱装置と、前記圧力容器２の内部に圧力媒体を供給可能な圧力媒体供給装置５と、を備え、断熱体３と圧力容器２との間に、圧力媒体を導入可能な圧力媒体導入空間Ｓが設けられ、断熱体３の上部に形成された連通孔を通じて、処理室Ｒが圧力媒体導入空間Ｓに連通し、圧力容器の下部に形成された圧力媒体導入口１８を通じて、圧力媒体導入空間Ｓに圧力媒体供給装置５が連通するように構成される。

このような構成の等方圧加圧装置は、圧力容器２を加熱装置で加熱して圧力媒体を加熱することにより、被加工物Ｗを加熱した状態で、圧縮成形を行うことができた。

しかしながら、従来の等方圧加圧装置では、被加工物Ｗを加熱するためには圧力容器２を加熱しなければならなかったので、被加工物Ｗを加熱する時間が長く所要し、これにより、熱損失の浪費が生じるだけでなく、被加工物を均一な温度で加熱し難いという問題点があった。

また、圧力容器２の加熱により、圧力容器２を密閉する蓋に設けられるパッキングが高温・高圧の影響により破損するという問題点があった。

また、従来の等方圧加圧装置は、圧力媒体を加熱するだけの機能はあるが、冷却する機能を行うことができないので、焼成と硬化を通じて緻密な組織を有するための、被加工物Ｗの加工が行われなかった。

大韓民国公開特許第１０‐２００７‐０１１２７１８号公報

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被加工物を加圧する加圧媒体によって被加工物を短時間で加熱または冷却し、圧縮成形時間及び熱損失を減少させるとともに、均一な温度に被加工物を加熱または冷却することができる等方圧プレス装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、加熱と一緒に冷却を行い、緻密な組織を有するように被加工物を圧縮成形するとともに、被加工物の不良率を最小化し、パッキングの破損を防止して、圧力損失を防ぎ、気密性を向上させることができる等方圧プレス装置を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、加圧媒体の加熱と冷却によって、短時間でチップ部品を圧縮成形するとともに、組織が緻密であり、不良率の低いチップ部品を製造することができるチップ部品の製造方法を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明の実施例による加熱と冷却が可能な等方圧プレス装置は、被加工物が収容される収容溝が形成され、前記収容溝に加圧媒体が充填され、被加工物を等方圧で加圧する圧力容器を有するプレス装置において、前記収容溝に設けられ、前記収容溝に供給された加圧媒体を加熱または冷却するように、前記加圧媒体と熱交換する熱交換部材を有する熱交換器を備えることを特徴とする。

前記熱交換部材は、前記熱交換部材に供給される熱媒体により加熱または冷却されてもよい。

前記熱交換器は、前記熱媒体を加熱する加熱部と、前記熱媒体を冷却する冷却とを有してもよい。

前記熱交換器は、前記加熱部及び前記冷却部において加熱または冷却される熱媒体を、前記熱交換部材に選択的に供給する選択供給部を有してもよい。

前記熱交換器は、前記熱媒体を貯蔵する熱媒体貯蔵タンクを有してもよい。

前記熱交換部材は、前記熱交換部材を冷却または加熱する熱媒体が流入する流入口と、前記流入口に流入した熱媒体が排出される排出口と、前記熱交換部材をジグザグに循環するように、前記流入口と排出口を連結する微細流路と、を有してもよい。

前記熱媒体は、水を含んでもよい。

前記熱交換部材は、電気により加熱されるヒーターを有してもよい。

前記熱交換部材は、冷媒により冷却される冷却ユニットを有してもよい。

前記熱交換部材は、板状、円筒状、または螺旋状のいずれか一つの形状に形成されてもよい。

前記熱交換部材は、前記加圧媒体との接触面積が広くなるように、前記熱交換部材を貫通する複数個の貫通孔または前記熱交換部材の外面から突出する複数個の突起を有してもよい。

前記収容溝の内面に設けられ、前記熱交換部材の熱が前記収容溝の外部に伝達されることを防止する断熱材を有してもよい。

前記断熱材は、樹脂、セラミックのいずれか一つを含んでもよい。

前記圧力容器は、前記圧力容器の上部及び下部をそれぞれ密閉する上部キャップと下部キャップをさらに有し、前記上部キャップと前記下部キャップのいずれか一方または両方に設けられ、前記加圧媒体を加熱するヒーターを有してもよい。

前記圧力容器は、前記圧力容器の上部及び下部をそれぞれ密閉する上部キャップと下部キャップをさらに有し、前記上部キャップと下部キャップのいずれか一方に結合され、被加工物が安着される棚を有してもよい。

本発明の実施例による等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法は、チップ部品が収容される収容溝が形成され、前記収容溝に加圧媒体が充填されて、チップ部品を等方圧で加圧する圧力容器と、前記収容溝に設けられ、前記収容溝に供給された加圧媒体を加熱または冷却するように、前記加圧媒体と熱交換する熱交換部材を有する熱交換器と、を備える等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法であって、前記収容溝に前記チップ部品を搬入する段階と、前記収容溝に加圧媒体を供給し、前記チップ部品の等方圧圧縮成形を行う段階と、前記加圧媒体により圧力を維持した状態で、前記チップ部品が加熱されるように、前記加圧媒体と熱交換する前記熱交換部材を加熱する段階と、前記収容溝に供給された前記加圧媒体を前記収容溝から排出する段階と、前記収容溝に収容された前記チップ部品を搬出する段階と、を含むことを特徴とする。

前記加圧媒体と熱交換する前記熱交換部材を加熱する段階の以前または以後に、前記加圧媒体により圧力を維持した状態で、前記チップ部品が冷却されるように、前記加圧媒体と熱交換する前記熱交換部材を冷却する段階を有してもよい。

本発明の加熱と冷却が可能な等方圧プレス装置によれば、加圧媒体により直接に被加工物を加熱または冷却することにより、短時間で被加工物を加熱または冷却させ、圧縮成形時間及び熱損失を最小化することができる。

また、焼成された被加工物を、圧力が維持された状態で直ちに硬化させることができるので、緻密な組織を有する被加工物が得られ、不良率を最小化することができる。

また、圧力容器の内部に断熱材が設けられ、内部の熱が圧力容器に伝達されることを防止することにより、パッキングの破損を防止し、圧力損失を防ぎ、気密性を向上させることができる。

また、被加工物を加圧媒体により冷却または加熱するので、被加工物を均一な温度に加熱または冷却することができる。

本発明の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法によれば、チップ部品を加圧媒体により直接に加熱及び冷却することにより、短時間でチップ部品を加熱または冷却させ、緻密な組織を有するチップ部品を製造するとともに、チップ部品の不良率を最小化することができる。

また、チップ部品を製造するための焼成または硬化工程を省略することにより、設備コスト及び製造時間を大幅に減らすことができる。

従来の等方圧加圧装置を示す側断面図である。 本発明の実施例による等方圧プレス装置を示す概略構成図である。 本発明の実施例による等方圧プレス装置を示す概略構成図であって、収容溝を開放した状態を示す図である。 本発明の実施例による等方圧プレス装置を構成する熱交換器を示す概略構成図である。 本発明の実施例による等方圧プレス装置の熱交換器を構成する熱交換部材を示す斜視図である。 図５の断面図である。 本発明の実施例による等方圧プレス装置の熱交換器を構成する熱交換部材の変形例であって、円筒状に形成された熱交換部材を示す斜視図である。 本発明の実施例による等方圧プレス装置の熱交換器を構成する熱交換部材の他の変形例であって、螺旋状に形成された熱交換部材を示す斜視図である。 本発明の実施例による等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法を示す概略流れ図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

先ず、本発明の等方圧プレス装置１００は、被加工物、例えば、チップキャパシタ、チップバリスタ、チップレジスタ、チップインダクタ、チップアンテナ、チップＥＭＩフィルタ等のセラミックで製造されるチップ部品、及びＦＰＣＢ、ＰＣＢ等の基板を製造するときに行われる圧縮成形工程において用いられるだけでなく、粉末材料を圧縮成形する様々な分野においても用いられる。

図２及び図３に示すように、本発明の実施例による等方圧プレス装置１００は、圧力容器１１０を有することができる。この圧力容器１１０は、中空の円筒状に形成され、等方圧で成形する被加工物を収容する。

一方、圧力容器１１０の収容溝１１１には、被加工物を等方圧で加圧する加圧媒体が充填され、圧力容器１１０の開放した上部及び下部には、上部キャップ１１３及び下部キャップ１１５が結合され、圧力容器１１０を密閉する。

ここで、収容溝１１１に充填される加圧媒体の圧力は、数十ｂａｒ〜数千ｂａｒであり、この加圧媒体の圧力により等方圧圧縮成形を行う。

また、圧力容器１１０の上部キャップ１１３と下部キャップ１１５が結合される構造においては、例えば、圧力容器１１０の上部を密閉する上部キャップ１１３と、圧力容器１１０の下部を密閉する下部キャップ１１５とは、周囲にねじ山が形成されて圧力容器１１０にねじ山が締め付けられて結合される構造、ボルトによって互いに結合される構造、ピンが貫通する形態で互いに結合される構造、治具によって結合される構造、上部キャップ１１３及び下部キャップ１１５が圧力容器１１０から離脱しないようにフレームに挟持される構造等により結合される。

ここで、圧力容器１１０の上部キャップ１１３と下部キャップ１１５が結合される構造としては、多様な公知の方法が用いられるので、これらに限定されるものではない。

また、上部キャップ１１３及び下部キャップ１１５のいずれか一方には、圧力容器１１０の収容溝１１１に加圧媒体を供給する媒体供給口が形成され、他方には、供給された加圧媒体を外部に排出する媒体排出口が形成されてもよく、媒体供給口と媒体排出口の両方が、上部キャップ１１３及び下部キャップ１１５のいずれか一方に形成されてもよい。

また、上部キャップ１１３及び下部キャップ１１５のいずれか一方には、被収容物が安着される棚１１４が設けられる。棚１１４は、圧力容器を開放する上部キャップ１１３または下部キャップ１１５に連結され、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５の開放時、圧力容器１１０からこれらと一緒に外部に露出する。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００は、加圧媒体供給機構１３０を有する。

この加圧媒体供給機構１３０は、被加工物を加圧する加圧媒体を圧力容器１１０の収容溝１１１に供給する。

一方、加圧媒体供給機構１３０は、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５に形成された媒体供給口から、加圧媒体貯蔵タンク１３１に貯蔵された加圧媒体を収容溝１１１に供給し、加圧媒体供給機構１３０は、加圧ポンプ１３３を有することができる。

加圧ポンプ１３３は、加圧媒体を高い圧力で加圧し、収容溝１１１に供給する。

ここで、加圧媒体は、水や油等のような流体または気体であってもよいが、通常、流体の水であることが最も好ましく、水を迅速に加熱または冷却し、または加圧力を増大させるために、水以外の他の成分を含めてもよい。

また、加圧媒体供給機構１３０は、加圧ポンプ１３３と媒体供給ライン１３５を有することができる。

加圧ポンプ１３３は、加圧媒体の圧力を増大させて供給することができ、媒体供給ライン１３５は、加圧ポンプ１３３において流体の圧力を増大させて収容溝１１１に供給する。

この実施例では、媒体供給ライン１３５を下部4キャップ１１５に設置し、下部キャップ１１５が収容溝１１１を密閉した状態で、加圧媒体が収容溝１１１に供給されるように構成したが、媒体供給ライン１３５を圧力容器１１０または上部キャップ１１３に連結して加圧媒体を収容溝１１１に供給することもできる。

また、媒体供給ライン１３５には逆止弁を設けることができ、この逆止弁は、収容溝１１１へ加圧媒体を供給することもでき、または加圧媒体の供給を遮断することもできる。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００は、駆動機構（図示せず）を有してもよい。

この駆動機構は、圧力容器１１０に被加工物を搬入し、または等方圧で圧縮成形された被加工物を搬出するために、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５を圧力容器１１０の上部または下部に移動させ、圧力容器１１０を開放または密閉する。

また、駆動機構は、被加工物が容易に搬出及び搬入されるように、上部キャップ１１３及び下部キャップ１１５が収容溝１１１を開放した状態で、圧力容器１１０を左右または上下方向に移動させるように構成される。

一方、駆動機構は、油圧または空圧シリンダーで具現されてもよい。

図５及び図６に示すように、本発明の実施例による等方圧プレス装置１００は、熱交換器２００を有する。

この熱交換器２００は、収容溝１１１に充填される加圧媒体を加熱しまたは冷却させることができ、熱交換器２００は、熱交換部材２１０を有することができる。

この熱交換部材２１０は、収容溝１１１の内部に設けられ、収容溝１１１に充填された加圧媒体を直接に加熱しまたは冷却させることができ、収容溝１１１の内部に複数個設けられてもよい。

一方、熱交換部材２１０は、冷却部材と加熱部材を含んで構成することもできる。

すなわち、熱交換部材２１０を冷却部材と加熱部材に分け、冷却部材は、収容溝１１１に充填される加圧媒体を冷却させ、加熱部材は、収容溝１１１に充填される加圧媒体を加熱するようにそれぞれ構成されることもできる。

ここで、加熱部材は、電気により加熱されるヒーターで具現され、冷却部材は、吸熱する冷却シンクまたは蒸発器等で具現されることもできる。

また、熱交換部材２１０は、電気的にいずれか一面は冷却し、他面は加熱するペルチェモジュールで具現されてもよい。

また、熱交換部材２１０は、実施例のように、流体または気体である熱媒体が、熱交換部材２１０を経ながら、熱交換部材２１０を介して加圧媒体を冷却または加熱するように構成されてもよい。

このとき、熱交換部材２１０には、熱媒体が流入する流入口２１１と、熱媒体が排出される排出口２１２が形成され、流入口２１１と排出口２１２は、熱交換部材２１０をジグザグに通過する微細流路２１３を介して互いに連結され、流入口２１１に流入した熱媒体が、微細流路２１３を介して熱交換部材２１０を全体的に循環し、排出口２１２から排出される。

ここで、熱交換部材２１０は、一面に微細流路２１３、流入口２１１及び排出口２１２が形成された２枚の板を付き合わせて接着する形態であってもよく、微細流路２１３は、加圧媒体により等方圧圧縮成形を行うとき、潰れない構造を有するように、板の厚さによる深さ及び多様な形状に形成される。

また、熱交換部材２１０は、収容溝１１１に占める体積を最小化するために、板状に形成され、または図７に示すように、円筒状に形成されてもよく、円筒状に形成される場合、微細流路２１３は、内部に螺旋状に形成される。

また、熱交換部材２１０は、図８に示すように、パイプを螺旋状に撓んで形成してもよい。

また、熱交換部材２１０には、収容溝１１１に収容された加圧媒体が、熱交換部材２１０を貫通して自由に移動するとともに、接触面積が広くなるように、複数個の貫通孔２１４が形成されてよく、図示されていないが、接触面積を広くするために複数個の突起が設けられてもよい。

また、熱交換部材２１０には、加圧媒体の温度を測定するための温度センサ２１５が設けられる。

一方、熱交換部材２１０は、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５のいずれか一方または両方に設置されてもよく、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５に設けられる熱交換部材２１０は、電気的に加熱されるヒーターであることが好ましい。

熱交換器２００は、熱媒体貯蔵タンク２８０を有することができる。この熱媒体貯蔵タンク２８０には、熱交換部材２１０を介して加圧媒体と熱交換すべき熱媒体が収容される。

また、熱交換器２００は、加熱部２２０と冷却部２３０を有することができる。この加熱部２２０と冷却部２３０は、熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵された熱媒体を供給されて加熱しまたは冷却させることができる。

すなわち、加熱部２２０では、熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵された熱媒体を加熱し、冷却部２３０では、熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵された熱媒体を冷却させることができる。

加熱部２２０は、電気により加熱され、または熱媒体により加熱されるヒーター２２１を含んで構成することができ、冷却部２３０は、冷媒により冷却される冷却ユニット２３１を含んで構成することができる。このとき、冷却ユニット２３１は、蒸発器または冷却シンクで具現され、冷却部２３０は、一般の冷媒を循環させて冷却させるチラーで具現される。

また、熱交換部材２１０が冷却部材及び加熱部材の二つに分けて構成される場合は、加熱部２２０は加熱部材と連結され、冷却部２３０は冷却部材と連結され、冷却部２３０で冷却された熱媒体は、冷却部材を介して加圧媒体を冷却させ、加熱部２２０で加熱された熱媒体は、加熱部材を介して加圧媒体を加熱するように構成されることもできる。

また、熱交換器２００は、選択供給部２４０を有することができる。

この選択供給部２４０は、熱媒体貯蔵タンク２８０に収容された熱媒体を、選択的に冷却部２３０から熱交換部材２１０に供給し、または加熱部２２０から熱交換部材２１０に供給することができる。

ここで、選択供給部２４０は、冷却部２３０または加熱部２２０から熱交換部材２１０に熱媒体を供給及び遮断する電磁弁により具現される。

また、選択供給部２４０は、供給ポンプ２５０を有する。この供給ポンプ２５０は、熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵された熱媒体を、冷却部２３０または加熱部２２０を経て熱交換部材２１０に供給し、熱交換部材２１０に供給された熱媒体を再び熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵されるように熱媒体を循環させる。

ここで、熱媒体は、流体または気体であってもよいが、流体の水であることが好ましく、熱媒体が水である場合は、熱交換が迅速に行われるように、他の添加物が混合されてもよい。

このように構成された熱交換器２００は、選択供給部２４０において、収容溝１１１に収容された加圧媒体を加熱するように選択される場合は、熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵された熱媒体を加熱部２２０に供給して熱媒体を加熱させた状態で熱交換部材２１０に供給し、または、加圧媒体を冷却するように選択される場合は、熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵された熱媒体を冷却部２３０に供給して熱媒体を冷却させた状態で熱交換部材２１０に供給することにより、加圧媒体を短時間で冷却または加熱することができる。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００は、断熱材３００を有することができる。この断熱材３００は、収容溝１１１の内面に設けられ、熱交換部材２１０の熱が圧力容器１１０に伝達されることを防止する。

すなわち、断熱材３００は、熱交換部材２１０が収容溝１１１に収容される加圧媒体とのみ熱交換可能に断熱することにより、熱が収容溝１１１の外部に漏れることを遮断する。

また、圧力容器１１０の内部だけでなく、収容溝１１１を密閉する上部キャップ１１３及び下部キャップ１１５に設けられてもよい。

また、断熱材３００は、加圧媒体の高い圧力に耐えるために、硬度と熱遮断率の高いテフロン（登録商標）、ポリイミドのような樹脂、セラミックのいずれか一つを含んで形成されてもよく、またはいずれか一つの材料のみで形成されてもよい。

次いで、上述した各構成間の作用と効果について説明する。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００は、圧力容器１１０の収容溝１１１に熱交換部材２１０が設けられ、収容溝１１１の内部には断熱材３００が設けられ、熱交換部材２１０の熱が圧力容器１１０の外部に伝達されることを防止する。

また、熱交換部材２１０の流入口２１１には、冷却部２３０または加熱部２２０において冷却または加熱された熱媒体が供給されるように、熱交換部材２１０が、圧力容器１１０の外部に位置する冷却部２３０及び加熱部２２０と熱媒体供給管２６０を介して互いに連結される。

ここで、図面には、上部キャップ１１３から熱交換部材２１０と連結されて熱媒体を供給するものと示されているが、下部キャップ１１５または圧力容器１１０の側面から熱交換部材２１０に熱媒体を供給するように構成されてもよい。

また、熱交換部材２１０の排出口２１２には、熱交換部材２１０の微細流路２１３を循環した熱媒体が熱媒体貯蔵タンク２８０に排出されるように、熱交換部材２１０が、熱媒体貯蔵タンク２８０と熱媒体排出管２７０を介して互いに連結される。

また、加熱部２２０と冷却部２３０には、選択供給部２４０が設けられ、加熱部２２０で加熱された熱媒体または冷却部２３０で冷却された熱媒体を選択的に熱交換部材２１０に供給可能に構成される。

一方、圧力容器１１０は、フレームの挿入口に挿設され、駆動機構により、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５が移動し、圧力容器１１０の収容溝１１１を開放または密閉するように、駆動機構がフレームまたは圧力容器１１０に設けられてもよい。

また、圧力容器１１０の下部キャップ１１５には、収容溝１１１の密閉時、加圧媒体を収容溝１１１に供給する加圧媒体供給機構１３０が連結される。

このように構成された等方圧プレス装置１００は、等方圧圧縮成形を行うためには、先ず、収容溝１１１に被加工物を搬入するために、駆動機構を用いて上部キャップ１１３または下部キャップ１１５を移動させ、圧力容器１１０を開放する。

また、開放された収容溝１１１に被加工物を搬入するが、このとき、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５に棚１１４が設けられた場合、棚１１４に被加工物を安着させた状態で、収容溝１１１を密閉するように、再び駆動機構を用いて上部キャップ１１３または下部キャップ１１５を移動させ、加圧媒体供給機構１３０により収容溝１１１の内部に加圧媒体を供給して、等方圧圧縮成形を行う。

一方、等方圧圧縮成形を行ううちに、被加工物を任意の温度以上に加熱する必要があるとき、例えば、被加工物に加圧力を維持した状態で焼成させるときは、熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵された熱媒体を加熱部２２０で加熱させ、熱交換部材２１０に供給して、熱交換部材２１０と加圧媒体が熱交換することにより、任意の温度で被加工物を加熱する。

このとき、熱媒体が水であっても、収容溝１１１の圧力が高いので、水の沸点が高くなり、加圧媒体を１００℃以上に加熱することができ、加圧媒体の温度を温度センサ２１５が測定して均一に維持することができる。

また、等方圧圧縮成形を行ううちに、被加工物を任意の温度以下に冷却する必要があるとき、例えば、被加工物に加圧力を維持した状態で硬化させるときは、熱媒体貯蔵タンク２８０に貯蔵された熱媒体を冷却部２３０で冷却させ、熱交換部材２１０に供給して、熱交換部材２１０と加圧媒体が熱交換することにより、任意の温度以下に被加工物を冷却することができる。

このときも、冷却される加圧媒体の温度を温度センサ２１５が測定し、均一な温度を維持して冷却させることができる。

加えて、等方圧圧縮成形が完了すると、駆動機構を用いて、圧力容器１１０の上部キャップ１１３または下部キャップ１１５を開放し、収容溝１１１に満たされた加圧媒体を外部に排出させるか、または加圧媒体供給機構１３０で回収し、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５の棚１１４に安着された被加工物を搬出する形態で、等方圧圧縮成形作業を仕上げる。

したがって、本発明の実施例による等方圧プレス装置１００は、被加工物に等方圧で圧力を加える加圧媒体を、熱交換器２００で直接に加熱または冷却させることができるので、短時間で被加工物を加熱または冷却させ、圧縮成形時間及び熱損失を最小化することができる。

また、加圧媒体により被加工物を直接に加熱または冷却させるので、均一な温度で被加工物を加熱または冷却させることができる。

また、圧力が維持された状態で、被加工物を加熱または冷却させることにより、緻密な組織を有する被加工物が得られ、被加工物の不良率を最小化することができる。

また、圧力容器１１０の内部に断熱材が設けられ、内部における熱が圧力容器１１０に伝達されることを防止することにより、パッキングの破損を防止し、圧力損失を防ぎ、気密性を向上させることができる。

以下、本発明の実施例による上述した等方圧プレス装置１００を用いたチップ部品の製造方法について説明する。

この実施例によるチップ部品の製造方法は、上述した本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いたものとして説明するが、多様な形態の公知の等方圧プレス装置１００に上述した熱交換器２００が設けられたものであれば、いずれも適用可能である。

先ず、本発明の実施例による等方圧プレス装置１００にチップ部品が搬入される前に、チップ部品が半製品成形段階を経てもよい。

この半製品成形段階では、パウダーに溶媒、バインダー等を混合して、成形性の高いスラリを製造し、このスラリをシート状に形成して電極と一緒に積層し、または任意の形状に成形して電極を成形する形態で半製品を成形することができる。

例えば、チップ部品のうち、チップコンデンサとチップバリスタの場合は、スラリをシート状に製造し、電極とシートを交互に積層する形態で半製品を成形し、チップインダクタの場合は、スラリを任意の形状に形成し、磁気パターンが形成されたシートを積層する等、各チップ部品により異なる半製品を形成することができる。

一方、半製品成形段階において、パウダーは、セラミックパウダーまたはメタルパウダーであってもよく、セラミックパウダーまたはメタルパウダーにポリイミドやエポキシのようなポリマー樹脂を混合し、またはセラミックパウダー、メタルパウダー、ポリマー樹脂を一緒に混合して、バインダーを要しないスラリを製造してもよい。

ここで、バインダーが含まれたスラリにより半製品を成形する場合は、バインダーを除去するバーンアウト工程を行わなければならないが、ポリマー樹脂を含めてバインダーを要しないスラリにより半製品を成形する場合は、バーンアウト工程を行う必要がない。したがって、本発明では、バーンアウト工程を行わないポリマー樹脂が含まれたスラリにより半製品を成形することが好ましい。

このようにチップ部品を製造するための半製品が成形されると、下記のように、本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いて圧縮成形を行う。

図９に示すように、本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いたチップ部品の製造方法は、被加工物であるチップ部品を搬入する段階（Ｓ１０）を含むことができる。

このチップ部品を搬入する段階（Ｓ１００）では、半製品成形段階で成形された半製品を圧縮成形するために、等方圧プレス装置１００の収容溝１１１にチップ部品を搬入する。

このとき、収容溝１１１にチップ部品を搬入するために、圧力容器１１０の上部キャップ１１３または下部キャップ１１５を開放した状態で、収容溝１１１にチップ部品を搬入することができ、チップ部品を収容溝１１１に容易に安着及び運搬するために、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５に結合された棚にチップ部品を安着させた状態で収容溝１１１に搬入する。

また、収容溝１１１にチップ部品が収容されると、上部キャップ１１３または下部キャップ１１５を閉じて圧力容器１１０を密閉する。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いたチップ部品の製造方法は、チップ部品の等方圧圧縮成形を行う段階（Ｓ２０）を含むことができる。

このチップ部品の等方圧圧縮成形を行う段階（Ｓ２０）では、収容溝１１１に加圧媒体供給機構１３０により加圧媒体を供給し、収容溝１１１に搬入されたチップ部品に対して等方圧圧縮成形を行う。

このとき、等方圧圧縮成形は、加圧媒体を予め設定された圧力で収容溝１１１に供給し、予め設定された時間の間、等方圧圧縮成形を行うことである。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いたチップ部品の製造方法は、加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を加熱する段階（Ｓ３０）を含むことができる。

この加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を加熱する段階（Ｓ３０）では、熱交換部材２１０の加熱により加圧媒体を加熱することができる。すなわち、チップ部品への焼成を行うために加圧媒体を加熱することができる。

ここで、加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を加熱する段階（Ｓ３０）では、加圧媒体が収容溝１１１に供給され、予め設定された時間の間、チップ部品への等方圧圧縮成形を終えた後、または等方圧圧縮成形を行う間に、加圧媒体の加圧力を維持した状態で加圧媒体を加熱することができる。

一方、加圧媒体は、熱交換器２００の加熱部２２０で加熱された熱媒体が熱交換部材２１０に供給され、熱媒体により加熱された熱交換部材２１０が加圧媒体と熱交換することにより加熱媒体を加熱することができる。

このとき、加圧媒体の加熱は、熱交換部材２１０に設けられた温度センサ２１５により予め設定された温度を維持した状態で、予め設定された時間の間に行われる。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いたチップ部品の製造方法は、加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を冷却する段階（Ｓ４０）を含むことができる。

この加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を冷却する段階（Ｓ４０）では、チップ部品を硬化させるために、加圧媒体を冷却する形態でチップ部品を冷却させることができる。

例えば、チップ部品を加熱した状態で冷却させると、緻密な組織を有するチップ部品を製造することができるが、この段階で、加圧媒体を用いて焼成されたチップ部品を冷却させる形態で硬化が行われる。

ここで、加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を冷却する段階では、上述した加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を加熱する段階以降に行われてもよく、または加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を加熱する段階以前に行われてもよい。

一方、加圧媒体と熱交換する熱交換部材２１０を冷却させる段階（Ｓ４０）は、熱交換部材２１０に設けられた温度センサ２１５により予め設定された温度を維持した状態で予め設定された時間の間に行われる。

また、加圧媒体を冷却するときは、熱交換器２００の冷却部２３０により熱媒体を冷却させ、冷却された熱媒体を熱交換部材２１０に供給し、最終的に熱交換部材２１０が加圧媒体と熱交換することにより冷却されるように構成することができる。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いたチップ部品の製造方法は、収容溝１１１に供給された加圧媒体を収容溝１１１から排出する段階（Ｓ５０）を含むことができる。

この収容溝１１１に供給された加圧媒体を収容溝１１１から排出する段階は、収容溝１１１で等方圧圧縮成形されたチップ部品を搬出するために、収容溝１１１に充填された加圧媒体を圧力容器１１０の外部に排出する段階である。

一方、収容溝１１１に供給された加圧媒体を収容溝１１１から排出する段階（Ｓ５０）は、圧力容器１１０の下部を密閉する上部キャップ１１３または下部キャップ１１５を、圧力容器１１０から駆動機構により移動させるか、または加圧媒体供給機構１３０により加圧媒体を再び回収する形態で、収容溝１１１に収容された加圧媒体を収容溝１１１から排出することができる。

本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いたチップ部品の製造方法は、収容溝１１１に収容されたチップ部品を搬出する段階（Ｓ６０）を含むことができる。

この収容溝１１１に収容されたチップ部品を搬出する段階（Ｓ６０）は、等方圧圧縮成形が完了したチップ部品を、次の工程のために等方圧プレス装置１００から搬出する段階である。

一方、収容溝１１１に収容されたチップ部品を搬出するためには、圧力容器１１０を密閉する下部キャップ１１５または上部キャップ１１３を、駆動機構により移動させ、収容溝１１１を開放した状態でチップ部品を搬出する。

このように等方圧プレス装置１００から搬出されたチップ部品は、用途に合った大きさに切断し、積層された電極が外部に露出するように研磨した状態で、回路基板に容易に実装されるように、外部電極を形成することでチップ部品の製造を完了する。

このとき、外部電極は、錫、ニッケル錫等で電気メッキ法により形成され、チップ部品の種類に応じて、等方圧プレス装置１００からの搬出後、異なる工程を経てチップ部品を製造することができる。

したがって、本発明の実施例による等方圧プレス装置１００を用いたチップ部品の製造方法は、等方圧圧縮成形を行う等方圧プレス装置１００において、チップ部品に対して焼成及び硬化を一緒に行うことができるので、緻密な組織を有するチップ部品を製造し、チップ部品の不良率を最小化することができる。

また、チップ部品を焼成及び硬化させるために、他の生産設備を備える必要がないので、チップ部品の生産コストを減らすことができる。

また、加圧媒体により直接にチップ部品を加熱または冷却させるので、短時間でチップ部品を加熱または冷却させることにより、チップ部品の製造時間を短縮することができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、本発明の実施例から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者により容易に変更され、均等なものと認められる範囲の全ての変更及び修正を含む。

半導体製造、セラミック加工、圧縮成形等の産業分野において用いられる。

１００ 等方圧プレス装置
１１０ 圧力容器
１１１ 収容溝
１１３ 上部キャップ
１１４ 棚
１１５ 下部キャップ
１３０ 加圧媒体供給機構
１３１ 加圧媒体貯蔵タンク
１３３ 加圧ポンプ
１３５ 媒体供給ライン
２００ 熱交換器
２１０ 熱交換部材
２１１ 流入口
２１２ 排出口
２１３ 微細流路
２１４ 貫通孔
２１５ 温度センサ
２２０ 加熱部
２２１ ヒーター
２３０ 冷却部
２３１ 冷却ユニット
２４０ 選択供給部
２５０ 供給ポンプ
２６０ 熱媒体供給管
２７０ 熱媒体排出管
２８０ 熱媒体貯蔵タンク
３００ 断熱材

Claims (31)

1. 被加工物が収容される収容溝が形成され、前記収容溝に加圧媒体が充填され、被加工物を等方圧で加圧する圧力容器を備える等方圧プレス装置において、前記収容溝に設けられ、前記収容溝に供給された加圧媒体を加熱または冷却するように、前記加圧媒体と熱交換する熱交換部材を有する熱交換器を備えることを特徴とする等方圧プレス装置。
2. 前記熱交換部材は、前記熱交換部材に供給する熱媒体により加熱または冷却されることを特徴とする請求項１に記載の等方圧プレス装置。
3. 前記熱交換器は、前記熱媒体を加熱する加熱部と、前記熱媒体を冷却する冷却部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の等方圧プレス装置。
4. 前記熱交換器は、前記加熱部及び冷却部で加熱または冷却される熱媒体を前記熱交換部材に選択的に供給する選択供給部を有することを特徴とする請求項３に記載の等方圧プレス装置。
5. 前記熱交換器は、前記熱媒体を貯蔵する熱媒体貯蔵タンクを有することを特徴とする請求項２に記載の等方圧プレス装置。
6. 前記熱交換部材は、前記熱交換部材を冷却または加熱する熱媒体が流入する流入口と、前記流入口に流入した熱媒体が排出される排出口と、前記熱交換部材をジグザグに循環するように、前記流入口と排出口を連結する微細流路と、を有することを特徴とする請求項２に記載の等方圧プレス装置。
7. 前記熱媒体は、水を含むことを特徴とする請求項２に記載の等方圧プレス装置。
8. 前記熱交換部材は、電気により加熱されるヒーターを有することを特徴とする請求項１に記載の等方圧プレス装置。
9. 前記熱交換部材は、冷媒により冷却される冷却ユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の等方圧プレス装置。
10. 前記熱交換部材は、板状、円筒状、または螺旋状のいずれか一つの形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の等方圧プレス装置。
11. 前記熱交換部材は、前記加圧媒体との接触面積が広くなるように前記熱交換部材を貫通する複数個の貫通孔を有し、または前記熱交換部材の外面から突出する複数個の突起を有することを特徴とする請求項１に記載の等方圧プレス装置。
12. 前記収容溝の内面に設けられ、前記熱交換部材の熱が前記収容溝の外部に伝達されることを防止する断熱材を有することを特徴とする請求項１に記載の等方圧プレス装置。
13. 前記断熱材は、樹脂、セラミックのいずれか一つを有することを特徴とする請求項１２に記載の等方圧プレス装置。
14. 前記圧力容器は、前記圧力容器の上部及び下部をそれぞれ密閉する上部キャップと下部キャップをさらに有し、前記上部キャップと前記下部キャップのいずれか一方または両方に設けられ、前記加圧媒体を加熱するヒーターを有することを特徴とする請求項１に記載の等方圧プレス装置。
15. 前記圧力容器は、前記圧力容器の上部及び下部をそれぞれ密閉する上部キャップと下部キャップをさらに有し、前記上部キャップと前記下部キャップのいずれか一方に結合され、被加工物が安着される棚を有することを特徴とする請求項１に記載の等方圧プレス装置。
16. チップ部品が収容される収容溝が形成され、前記収容溝に加圧媒体が充填され、チップ部品を等方圧で加圧する圧力容器と、前記収容溝に設けられ、前記収容溝に供給された加圧媒体を加熱または冷却するように、前記加圧媒体と熱交換する熱交換部材を有する熱交換器と、を備える等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法であって、前記収容溝に前記チップ部品を搬入する段階と、前記収容溝に加圧媒体を供給して前記チップ部品の等方圧圧縮成形を行う段階と、前記加圧媒体により圧力を維持した状態で、前記チップ部品が加熱されるように、前記加圧媒体と熱交換する前記熱交換部材を加熱する段階と、前記収容溝に供給された前記加圧媒体を前記収容溝から排出する段階と、前記収容溝に収容された前記チップ部品を搬出する段階と、を含むことを特徴とする等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
17. 前記加圧媒体と熱交換する前記熱交換部材を加熱する段階の以前または以後に、前記加圧媒体により圧力を維持した状態で、前記チップ部品が冷却されるように、前記加圧媒体と熱交換する前記熱交換部材を冷却する段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
18. 前記熱交換部材は、前記熱交換部材に供給される熱媒体により加熱または冷却されることを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
19. 前記熱交換器は、前記熱媒体を加熱する加熱部と、前記熱媒体を冷却する冷却部と、を有することを特徴とする請求項１８に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
20. 前記熱交換器は、前記加熱部及び冷却部で加熱または冷却される熱媒体を前記熱交換部材に選択的に供給する選択供給部を有することを特徴とする請求項１９に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
21. 前記熱交換器は、前記熱媒体を貯蔵する熱媒体貯蔵タンクを有することを特徴とする請求項１８に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
22. 前記熱交換部材が、前記熱交換部材を冷却または加熱する熱媒体が流入する流入口と、前記流入口に流入した熱媒体が排出される排出口と、前記熱交換部材をジグザグに循環するように、前記流入口と排出口を連結する微細流路と、を有することを特徴とする請求項１８に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
23. 前記熱媒体は、水を含むことを特徴とする請求項１８に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
24. 前記熱交換部材は、電気により加熱されるヒーターを有することを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
25. 前記熱交換部材は、冷媒により冷却される冷却ユニットを有することを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
26. 前記熱交換部材は、板状、円筒状、または螺旋状のいずれか一つの形状に形成されることを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
27. 前記熱交換部材は、前記加圧媒体との接触面積が広くなるように、前記熱交換部材を貫通する複数個の貫通孔を有し、または前記熱交換部材の外面から突出する複数個の突起を有することを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
28. 前記収容溝の内面に設けられ、前記熱交換部材の熱が前記収容溝の外部に伝達されることを防止する断熱材を有することを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
29. 前記断熱材は、樹脂、セラミックのいずれか一つを有することを特徴とする請求項２８に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
30. 前記圧力容器は、前記圧力容器の上部及び下部をそれぞれ密閉する上部キャップと下部キャップをさらに有し、前記上部キャップと前記下部キャップのいずれか一方または両方に設けられ、前記加圧媒体を加熱するヒーターを有することを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
31. 前記圧力容器は、前記圧力容器の上部及び下部をそれぞれ密閉する上部キャップと下部キャップをさらに有し、前記上部キャップと前記下部キャップのいずれか一方に結合され、被加工物が安着される棚を有することを特徴とする請求項１６に記載の等方圧プレス装置を用いたチップ部品の製造方法。
    

Images