JP4311873B2 - 加熱加圧装置及び加圧力均一化部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱加圧装置及び加圧力均一化部材に関し、更に詳しくは、加熱しながら、被加圧物に均一な圧力を付加することのできる加熱加圧装置及びそれに使用されることのできる加圧力均一化部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路の製造におけるプリント基板上への電子部品の装着に接着剤が用いられている。ホットメルト型感圧接着剤が塗布されたプリント基板上にそれぞれ電子部品を配置し、接着剤の溶融温度に加熱しつつ、プレスすることでプリント基板と前記電子部品との接着が行われる。通常の場合、装着される電子部品の高さが、それぞれ異なるので、プリント基板毎に一括してプレスしようとすると、電子部品の高さの違いによって加圧力が不均一となり、プリント基板に対する接着力が充分に得られない電子部品が生じる。このため、従来は、プレスはプリント基板毎ではなく、それぞれの電子部品毎に行われていた。
【０００３】
しかし、電子部品毎にプレスするのであるから、基板に搭載される電子部品の数に等しい回数のプレス作業をしなければならず、したがって、製造に時間がかかるという問題があった。また、小さな電子部品をそれぞれプレスする小さなプレス面を持つ特別なプレス装置が必要であった。さらに、前記プレス面の移動位置をプログラムされた自動制御により行う場合には、プリント基板の種類ごとに回路構造が異なるので、プリント基板の種類が変更される毎にプレス面の移動位置を設定するプログラムを入力し直す必要があった。
【０００４】
また、被加圧物が凸凹を有していても均一な圧力が付加されるプレス装置として、特開平１０−８５９９６に柔軟弾性部材を利用した加圧成形装置がある。しかし、前記加圧成形装置で用いられる柔軟弾性部材は、ゴム等で形成されているので、高温では使用できず、ホットメルト型感圧接着剤の溶解温度である約２００℃以上で使用することができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、高温で利用することができ、被加圧物に均一な圧力を与えることのできる加熱加圧装置を提供することにある。本発明の他の目的は、被加圧物に均一に加圧力を印加することのできる加圧力均一化部材を提供することにある。
【０００６】
また、この発明の他の目的は、高さの異なる被加圧物を一括してプレスすることができ、プレス時間を短縮することのできる加熱加圧装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するための本発明の手段は、少なくとも一方が他方に向かって移動可能に形成され、相互の挟圧力で被加圧物を加圧成形することのできる第１の加圧部材および第２の加圧部材と、前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材との間に介装され、内部に低くとも２００℃で溶融可能な金属類が充填され、かつ、被加圧物に向かう面に薄膜が形成されてなる加圧力均一化部材と、前記被加圧物、加圧部材及び加圧力均一化部材を加熱する加熱装置とを有して成り、前記加圧均一化部材は、前記被加圧物に向かう前記面を除いた面が加圧時に変形しない硬質な材料で形成され、かつ、内壁の端部に設けられた内向きのフランジからなり前記被加圧物に臨んで開口される開口部を有する容器における前記フランジに、加圧時に前記被加圧物の形状に沿って変形する前記薄膜が張り渡されて成ることを特徴とする加熱加圧装置であり、
また、前記加熱加圧装置の好適な態様では、前記薄膜が金属箔であり、
前記加熱加圧装置の好適な態様では、前記金属類は、融点が２００℃〜３５０℃の合金であり、
前記加熱加圧装置の好適な態様では、前記第１の加圧部材は、前記第２の加圧部材に向かう面が被加圧物を配置可能に、かつ加圧時に移動不可能に形成されてなる固定部材であり、前記第２の加圧部材は、前記第１の加圧部材に向かって昇降可能に形成されてなる押圧部材であり、前記加圧力均一化部材が前記第２の加圧部材の前記第１の加圧部材に向かう面に設けられてなる。
前記加熱加圧装置の好適な他の態様では、前記第１の加圧部材は、前記第２の加圧部材に向かう面が被加圧物を配置可能に形成され、かつ前記第２の加圧部材に向かって昇降可能に形成されてなる押圧部材であり、前記第２の加圧部材が加圧時に移動不可能に形成されてなる固定部材であり、前記加圧力均一化部材は、前記固定部材の前記押圧部材に向かう面に設けられてなる。
本発明の他の手段は、前記加熱加圧装置に装填される加圧均一化部材であって、被加圧物に向かう面を除いた面が加圧時に変形しない硬質な材料で形成され、かつ、内壁の端部に設けられた内向きのフランジからなり被加圧物に臨んで開口される開口部を有する容器と、前記フランジに張り渡されて被加圧物に向かう前記面を形成し、加圧時に前記被加圧物の形状に沿って変形する薄膜と、前記容器内に収容されたところの、低くとも２００℃で溶融可能な金属類とを有することを特徴とする加圧力均一化部材である。
【０００８】
この発明の加熱加圧装置は、第１の加圧部材および第２の加圧部材と、加圧力均一化部材と、加熱装置とを有する。
【０００９】
この発明における第１の加圧部材および第２の加圧部材は、少なくとも一方が他方に向かって移動可能に形成され、相互の挟圧力で被加圧物を加圧成形することのできる部材である。第１の加圧部材および第２の加圧部材は、被加圧物に相互の挟圧力を与えることのできる部材であれば、特に制限がなく、一方の加圧部材が他方の加圧部材に向かって移動するように形成されても良く、第１の加圧部材及び第２の加圧部材が相互に向かって移動するように形成されていても良い。
【００１０】
前記第１の加圧部材、及び第２の加圧部材の形状は、装置の形状あるいは被加圧物の形状等により適宜選択され、例えば上記具体的説明中における第１の加圧部材の形状は、円柱形でも角柱形でもよく、特に限定がない。また被加圧物の形状により、受圧面積をなるべく小さくするように、前記第１の加圧部材および第２の加圧部材の形状を適宜選択することは、生産効率、装置の小型化等の点から好ましい。
【００１１】
前記第１の加圧部材、及び第２の加圧部材の少なくともいずれかには、加圧部材を押圧する押圧部材が備えられる。この押圧部材は、前記第１又は第２の加圧部材と一体化されていてもよいし、独立した部材であってもよい。この押圧部材は、被加圧物に圧力を作用させることができるように形成されていれば特に制限がなく、流体の圧入による圧力で移動して被加圧物を加圧するように形成されていても良く、機械動力または機械的駆動力により移動して被加圧物を加圧するように形成されていても良い。この押圧部材としては、例えばピストンと油圧シリンダーとからなるシリンダー装置、及びギヤモータとギヤシステムとからなるギヤ式装置等が挙げられる。
【００１２】
この発明における加圧力均一化部材は、前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材との間に介装され、内部に低くとも２００℃で溶融可能な金属類が充填され、かつ、被加圧物に向かう面に薄膜が形成されてなり、この加圧力均一化部材は、第１の加圧部材と第２の加圧部材とで被加圧物を加熱しつつ挟圧するときに、被加圧物における被加圧表面に、均一な圧力を与えることができる。
【００１３】
前記加圧力均一化部材は、例えば、図４に示すように、被加圧物に向かう面を除いた面が加圧時に変形しない硬質な材料で構成されたところの、加熱時に溶融する低融点の金属類を収容可能とする容器（以下、これを流動体収容容器３３と称する。）と、被加圧物に向かう面が加圧時に被加圧物の形状に沿って変形する薄膜３２とで形成される。前記流動体収容容器３３には、低融点の金属類（以下、これを低融点金属類と称する。）が充填されている。
【００１４】
前記低融点金属類としては、例えば、ガリウム、水銀、インジウム、リチウム、鉛、パラジウム、セレン、及び錫等の金属単体、並びに、ホムベルグ合金、メロッテ合金、ニュートンメタル、ダルスメタル、リヒテンベルグ合金、ローズメタル、ウッドメタル、リボウィッチメタル、アマルガム、はんだ、及びアルミはんだ等の低融点の合金が挙げられる。これらの金属単体及び合金類のうちどのような金属類を採用するかは、被加圧物の成形時の温度に応じて決定され、通常の場合、成形時温度よりも２０℃〜３０℃低い温度で融解する金属類が採用される。金属類の融点が成形時温度に近接する温度であると、金属が完全に溶融しない恐れがあり、また、成形時温度よりもはるかに低い温度であると、金属が気化してしまい、本発明の目的を達成できなくなるからである。本発明における低融点の金属類としては、約２００℃〜３５０℃で溶融状態となる低融点の合金が好ましい。上記低融点の合金は、前記公知の合金を採用することができるほかに、金属の種類及びその含有量を変化させて合金の組成を変化させることによっても得ることができる。また、金属類は、薄膜３２によって流動体収容容器３３内に保持されるので、比重ができるだけ小さい合金が好ましい。また、加熱時における金属類の体積膨張、及び常温時における金属類の体積収縮は、薄膜３２の収縮、伸張を与えることになるので、なるべく、加熱時の体積膨張率が小さいものが好ましい。中でも鉛がこの点から好ましい。
【００１５】
前記薄膜は、例えば金属箔が挙げられる。金属箔は、前記溶融金属よりも融点の高い金属が選ばれる。材料としては、銅、鉄、金、銀、アルミニウム等の金属単体の他、ステンレス等の合金が挙げられる。中でも、アルミニウムが好ましい。金属箔の厚みｂは、使用する金属箔によっても異なるが、溶融金属を保持できる強度の面を考慮すると１００μｍ以上であることが好ましい。一方金属箔の厚みｂは、被加圧物と接触したときの変形のしやすさを考慮すると、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
前記流動体収容容器３３は、被加圧物に向かう面が開口し、内部に金属類を収容することができる容器である。換言すると、被加圧物に臨む開口部を備えて成り、内部に金属類を収容することのできる容器である。その容器の形状は、円柱体でも角柱体でもよく、特に限定がない。薄膜が形成される面には、内向きのフランジ３８が設けられている。内向きのフランジ３８を設けることにより、流動体収容容器３３と薄膜３２との接触面積が確保され、両者の密着力が高められる。流動体収容容器３３は、金属、セラミックス等の耐熱性を有する材料を用いることができる。加熱温度における耐熱性を有し、プレス時の圧力によって変形しない強度を有していれば、いずれの材料をも使用することができる。また、溶融金属の比重が大きいことを考慮すると、流動体の収容容積が少ない方がよい。このため、流動体収容容器３３の内壁の高さａは、なるべく低い方がよく、５〜２０ｍｍが好ましく、約１０ｍｍであることが特に好ましい。
【００１７】
前記加圧力均一部材は、例えば図５に示すように作ることができる。流動体収容容器３３を開口部を上にして設置し、溶融金属３４を流しこむ（ｓ１）。溶融金属３４を流動体収容容器３３の開口部の端部まで、満たした後、金属箔３２で蓋をし、溶接等により、流動体収容容器３３に金属箔３２を液密に固着させる（ｓ２）。このとき、溶融金属内に空気が入らないようにする（ｓ３）。空気は圧縮により体積が減少するので、空気が溶融金属内に存在すると、所定の加圧力を印加するのが困難に成ることがあるからである。一旦冷却した後、上下を反転させて、加熱加圧装置に装着する（ｓ４）。また、流動体収容容器３３は、図６に示すように、流動体の注入口４７と封止部４９を備えたものでもよい。この場合は、注入口４７から流動体を注入し、封止部４９により密閉する。なお、これらの図には示していないが、この容器には、溶融金属が固化するときの体積膨張を吸収するための膨張体積吸収室が、この容器の内部に連通する状態で、この容器に設けられている。
【００１８】
この発明においては、被加圧物を第１の加圧部材と第２の加圧部材とで挟持しつつこれらで加圧する際、つまり、第１の加圧部材と第２の加圧部材とで挟圧する際に、被加圧物が第１の加圧部材または第２加圧部材のいずれかに接する面に均一な挟圧力が付加されるように、第１の加圧部材と第２の加圧部材との間に加圧力均一化部材が介装される。この加圧力均一化部材は、挟圧時に、被加圧物に均一な圧力を付加することができる機能、及び被加圧物の被加圧面に密着可能で被加圧物を損傷しない機能を少なくとも有する。
【００１９】
この機能を実現するには、加圧力均一化部材は、被加圧物に向かう面が少なくとも薄膜で形成されていることを要する。被加圧物に向かう面が少なくとも薄膜で形成される限り、この加圧力均一化部材は様々の形態を取り得る。
【００２０】
したがって、被加圧物に向かう面を除いた面が加圧時に変形する軟質な面で構成された流動体収容容器を用いることもでき、また、加圧力均一化部材全体を薄膜で形成することもできる。これらの場合は、変形した加圧力均一部材が加圧部材同士の隙間や加圧部材とサイド型との隙間からはみ出すのを防止する目的で、加圧力均一化部材にバックアップ部材が備えられる。サイド型は、加圧部材と共に外部から遮断される成形室を形成する。
【００２１】
前記バックアップ部材は、金属等の剛体で形成され、例えば図７に示す環状体の形状を有し、加圧力均一化部材６の縁の近傍に配置され、縁に沿ってサイド型に接する。また、図８に示すように加圧力均一化部材６の縁の部分を窪ませて肩部５０を形成し、この肩部５０を埋めるように環状のバックアップ部材４８を配置させることもできる。この場合、圧力が加えられた加圧力均一化部材６自体が、バックアップ部材４８の背後から、これをサイド型の方向へ押しつける力を加えるようになる。これにより、加圧部材とサイド型との隙間をより強固にシールすることができる。また、バックアップ部材は、図８に示すように板状体８０とすることもできる。さらに、図８、図９に示すように、環状のバックアップ部材４８と板状のバックアップ部材８０と組み合わせて使用することもできる。板状と環状とのバックアップ部材を組み合わせることで、加圧部材とサイド部材との隙間が大きい場合や加圧力が大きい場合であっても加圧力均一部材のはみ出しを防止することができる。また、加圧力均化一部材のはみ出しが発生する部位に合わせてバックアップ部材の形状を変形することも可能である。すなわち、加圧力均一化部材のはみ出しが、環状の隙間全体でなく、特定部分に限定されるような場合には、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。
【００２２】
前記環状のバックアップ部材４８は、図１０に示すように、周上の一箇所を切断した形状とすることもできる。この切断部８６の切り口は、環状のバックアップ部材４８の軸線８８に対し、交差する面となっている。バックアップ部材４８に切断部を設けることにより、弾性が生じ、サイド部材への密着性が確保される。また切り口を斜めやクランク状にすることで、所定の範囲内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、切断部８６からの加圧力均化一部材のはみ出しが防止される。
【００２３】
また前記加圧力均一化部材は、第１の加圧部材あるいは第２の加圧部材のいずれかに装着されていてもよく、第１の加圧部材および第２の加圧部材の両部材それぞれに装着されていてもよく、第１の加圧部材あるいは第２の加圧部材に装着されずに他の保持手段によって第１の加圧部材と第２の加圧部材との間に介装されるように保持されていてもよい。さらに前記加圧力均一化部材は、被加圧物の被加圧表面上に配置されていてもよく、被加圧物を挟み込むように配置されていても良い。
【００２４】
この発明における被加圧物としては、金属類の融点以上の温度に加熱されつつ加圧される必要のあるもの、例えば粉末、シート、多積層体の成形前駆体、仮圧着物等を挙げることができる。
【００２５】
この発明に用いる加熱装置は、前記被加圧物を所定の温度にまで加熱でき、流動体収容容器３３中の金属を溶融できるものであれば、いずれのものでもよい。尚、一つの加熱装置によって、被加圧物及び溶融金属を加熱してもよいが、それぞれ独立した加熱装置によって、被加圧物及び溶融金属のそれぞれを加熱してもよい。
【００２６】
図１に、この発明の一具体例である加熱加圧装置を示す。また、図２には理解の助けとするために、図1に示す装置を３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。尚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。
【００２７】
本装置は、上型１０、下型１２及びサイド型１４によって、被加圧物が収められる収容室であるキャビティ１６を形成し、上型１０を下型１２に向けて移動させることによって、キャビティ１６内の被加圧物に圧力を付与する装置である。すなわち、被加圧物が側方にはみ出すことをサイド型１４によって阻止し、上型１０と下型１２とで被加圧物を挟持、加圧する装置である。
【００２８】
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、加熱板２８、及び加圧力均一化部材６とで構成される。加圧力均一化部材６は、間に加熱板２８を挟んだ形で上型本体２６に固定されている。加熱板２８は、穴付きボルト４３によって上型本体２６に固定されている。また、加熱板２８の内部には、加熱ヒータ４０が設けられている。加熱ヒータ４０の加熱により、加圧力均一化部材６及び被加圧物が加熱される。なお、加熱ヒータに代えて、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。
【００２９】
加圧力均一化部材６は、下部が開口した流動体収容容器３３と、流動体収容容器３３の開口部を塞ぐ薄膜３２とからなる。流動体収容容器３３内には、低融点金属類からなる溶融金属３４が充填されている。流動体収容容器３３には、吊り下げピン４２がねじ結合しており、吊り下げピン４２は、上型本体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。これにより流動体収容容器３３は、上型本体２６に吊り下げ支持される。ボルト４６を緩めれば、吊り下げピン４２は、解放され、加圧力均一化部材６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、加圧力均一化部材６の交換作業を容易にしている。本実施形態において、この吊り下げピン４２は、２個備えられている。
【００３０】
サイド型１４は、４個の流体圧シリンダ５２を介して上型１０に吊り下げ支持されている。サイド型１４は、加圧力均一化部材６及びキャビティ１６の側方を取り囲むように環形状を有している。流体圧シリンダ５２は、加圧時において、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とによりキャビティ１６を密閉する。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、図示しない流体圧シリンダによる上型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、被加圧物２２から発生したガス等をキャビティ１６外に排出するための排気路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。シール枠５６は、後述する当接片５９と共に、キャビティ１６を外部からシールするシール構造を形成する。
【００３１】
下型１２は、被加圧物２２を載置する下型本体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上に載置される。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を介して被加圧物２２に伝導される。下型本体５８の側方には、シール枠５６の内壁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との距離はほとんど変化しない。
【００３２】
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上の加熱板６２をまたぐ形状となっている。下型本体５８は、テーブル６０に形成されたレール上を移動させることができる。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等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。
【００３３】
図３は、テーブル６０、レール６８、下型１２等を、図１の側方から見た状態図である。図３における下型１２の位置が被加圧物２２を加圧するときの位置である。このとき、下型本体５８の下に加熱板６２が位置することになり、下型１２が押圧されていない状態では、加熱板６２の上面と下型本体５８の下面とは接触していない。また、上下ローラ７０は、レール６８の沈み込み部７４上に位置する。沈み込み部７４は、可動片７６とこれを上方に付勢するばね７８等の付勢部材とを含む。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までである。下型１２が図３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及び下型１２が、押下され、下型本体５８の下面が加熱板６２の上面に当接する。
【００３４】
以上の装置により、被加圧物２２を加圧する動作について以下説明する。初期状態において、上型１０及びサイド型１４は、下型１２に対して上方に退避した位置にある。下型本体５８の上面に前記被加圧物２２を載置した下型１２は、レール６８上を移動して、上型１０及びサイド型１４の下方の所定の位置に搬送される。続いて、図示しない流体圧シリンダ及び流体圧シリンダ５２により、上型１０及びサイド型１４を下降させる。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、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、被加圧物２２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場合があるが、排気路５４に連通された図示しない減圧ポンプ等の流体排出手段によって、これらは吸い出され、キャビティ１６内は減圧、脱気される。
【００３５】
上型１０とサイド型１４とがさらに下降すると、サイド型１４が下型１２に当接する。下型１２が、押下され、下型本体５８の下面が加熱板６２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。
【００３６】
更に上型１０が下降し、被加圧物２２の上面が、薄膜３２に当接する。流体圧シリンダは、被加圧物２２を、所定の圧力で押圧する。
【００３７】
このとき、流動体収容容器３３内に溶融金属３４が封入されており、しかもこの流動体収容容器３３及び薄膜３２が溶融金属３４を気密に保持することができ、かつ薄膜３２が、柔軟で弾性力を有するので、流体圧シリンダによる加圧力によって薄膜３２に押圧される被加圧物２２は、その全ての表面において均一な力で、加圧される。又、たとえ薄膜３２の表面と被加圧物２２の上面とで段差を生じていたとしても、前記薄膜３２が、被加圧物２２の上面に密着する。これによって、被加圧物２２が均一に加圧される。このとき、加熱ヒータ４０、６４により被加圧物２２が所定の温度に加熱される。
【００３８】
この一連の動作によって、被加圧物２２の被加圧表面の全面に、均一な圧力が負荷される。そして、被加圧物２２の被加圧表面が、加圧方向に垂直な平面に対して、平行である面はもちろんのこと、平行でない面であっても、あるいは、凹凸のある面であっても、加圧力が不均一に負荷されることがないので、圧着不良を起こすことがない。被加圧物２２が複数の高さの異なる電子部品を接着材で圧着する基板であるときには、圧接不足が生じることがない。
【００３９】
所定時間の加圧の後、上型１０及びサイド型１４が上方に退避し、バネ７８によって、下型１２がテーブル６０の加熱板６２から離れる。下型１２がレール６８上を移動して、搬送される。
【００４０】
この一連の動作は、加圧処理時間として、６〜１０秒のサイクルが可能である。よって、従来からのプレス板で個々の電子部品を圧着する方法よりも生産効率を高めることができる。また、従来のような前記平行度に関しての厳密な調整、管理を行わなくても、被加圧物に均一な圧力を負荷することができ、圧着不良を起こすことがない。
【００４１】
この発明の加熱加圧装置の他の例を図１１に示す。この加熱加圧装置は、ピストン１と、搬送台に載置された下板２と、上部基板３に固定された上板４と、中板５と、加圧力均一化部材６とを有する。
【００４２】
ピストン１は油圧シリンダーに装着される。油圧シリンダー７は、その上端開口部から突出する前記ピストン１が、水平に配置された下部基板８に設けられた開口部９を通じて前記下部基板８の上面に突出することができるように、前記下部基板８の下面に装着される。油圧シリンダー７には、図示しない流体導排出手段から供給される流体１５を油圧シリンダー７内に圧入し、また油圧シリンダー７から流体１５を排出することのできる第１流体導排出路１１と、図示しない圧縮空気導排出手段から前記油圧シリンダー７内に圧縮空気を圧入し、また前記圧縮空気導排出手段により排出することのできる第１気体導排出路４１とが設けられている。
【００４３】
図１２に示すように、前記下板２は、被加圧物２２を搭載することができるように、形成される。被加圧物が円形の場合は、円盤状に、被加圧物が矩形の場合は、矩形に形成される。更に言うと、被加圧物２２は、下板２上に設けられた搬送用板１９に形成された装填穴２１内に装填される。なおここで、前記搬送用板１９は、下板２と同じ大きさを有する。更にこの下板２の下面には、前記ピストン１の先端部を嵌入させることのできるように、前記ピストン１の先端面と同じ形状の開口を有し、かつ所定の深さを有する凹状装着穴２３が形成される。
【００４４】
下板２が載置される搬送台２０は、下板２を載置するのに十分な上部面積を有し、しかも前記ピストン１を挿通させるに十分な直径の貫通穴１７を開設している。図１に示すように搬送台２０には搬送用アーム１８が結合されており、搬送用アーム１８は、支柱１３に水平回転可能に装着される。支柱１３は、前記下部基板８の上面に、垂直方向に向かって延在する一対の支柱であり、かつ互いに平行に配置される。
【００４５】
図１４に示すように支柱１３を中心にして十文字状に配置された４本の搬送用アーム１８が水平回転可能に装着され、それぞれの搬送用アーム１８の先端には、搬送台２０が結合されている。搬送用アーム１８は、図１４及び図１５に示すように駆動手段例えば回転モータ３９により、支柱１３を中心に、９０度ずつの回転角をもって時計方向に回転可能に形成される。そして、前記下部基板８における開口部９の上方に前記搬送台２０が位置しているとき、その搬送台２０の位置を加圧位置と称し、その搬送台２０が加圧位置から９０度回転した位置を試料搬出位置と称し、更にその搬送台２０が試料搬出位置から９０度回転した位置を試料セット位置と称し、更にその搬送台２０が試料セット位置から９０度回転した位置を予熱位置と称する。この予熱位置には、この予熱位置にある搬送台２０に所定の加熱を行う予熱手段３７が設けられている。
【００４６】
搬送台２０には、下板２が、搬送用アーム１８の回転移動時に位置ずれを起こさないように、また加圧成形時にピストン１の先端部により搬送台２０から持ち上げられるように、着脱自在に載置されている。
【００４７】
前記一対の支柱１３は、上部基板３を支持する。前記上部基板３の下面には、上板４が装着固定されている。この上板４の下面には、中板５が装着固定される。この中板５は、装着貫通穴２５を有する環状板である。この装着貫通穴２５は、前記下板２を嵌挿可能とする直径を有する小径部２７と、この小径部２７の上方であって前記上板４よりに形成されたところの、テーパ状に拡開する上部テーパ部３０と、前記小径部２７の下方であって、この中板５の下面に開口するところの、テーパー状に拡開する下部テーパ部２９とを有する。前記上板４の下面と前記上部テーパ部３０とで太径部が形成されている。
【００４８】
この太径部には、加圧力均一化部材６が装着される。この加圧力均一化部材６は、下部が開口した流動体収容容器３３と、流動体収容容器３３の開口部を塞ぐ薄膜３２とからなる。流動体収容容器３３内には、低融点金属類である溶融金属３４が充填されている。
【００４９】
なお、この中板５には、前記小径部２７の内周面に開口する気体導排出路３５が設けられ、又、中板５の外周面に加熱ヒータ３６が装着される。
【００５０】
次に、この加圧成形装置の動作について説明する。
【００５１】
図１１に示すように、初期状態では、ピストン１の先端部が下部基板８の開口部９内にあって前記搬送台２０の水平回転移動に支障を来さないようになっている。又、試料セット位置において、搬送台２０の上面に載置されている下板２の上面に、載置された搬送用板１９における装填穴２１に被加圧物２２を装填する。
【００５２】
試料セット位置にある搬送台２０を、搬送用アーム１８を９０度回転させることにより、予熱位置に移動させる。
【００５３】
予熱位置において、予熱手段により、搬送台２０上に固定されている搬送用板１９上の被加圧物２２を所定の温度に加熱する。
【００５４】
次いで、予熱位置にある搬送台２０を、搬送用アーム１８をさらに９０度回転させることにより、加圧位置に移動させる。
【００５５】
図１１に示すように、第１流体導排出路１１を介して油圧シリンダー７の底面とピストン１の後端部との間の内部空間に、流体１５を圧入する。
【００５６】
流体１５の圧入により、ピストン１が上昇する。上昇するピストン１の先端部は、下部基板８の開口部９及び搬送台２０の貫通穴１７を通過して、凹状装着穴２３内に、挿入される。なおもピストン１が上昇すると、ピストン１の先端部１は、搬送台２０上から下板２を持ち上げ、遂には、下板２が、装着貫通穴２５内に嵌挿される。
【００５７】
なお、中板５に下部テーパ部２９が設けられているので、上昇してくる下板２の中心線が小径部２７の中心線と多少ずれていたとしても、円滑に小径部２７内に確実に案内される。
【００５８】
ピストン１が更に上昇すると、図１３に示すように被加圧物２２の上面が、薄膜３２に当接する。又、装着貫通穴２５内の気体は第２気体導排出路３５を通じて排気される。
【００５９】
依然として流体１５が、第１流体導排出路１１を通じて、油圧シリンダー７内の底面とピストン１の後端部との間の内部空間に圧入されるので、ピストン１は、被加圧物２２を、所定の圧力で押圧する。
【００６０】
このとき、流動体収容容器３３内に溶融金属３４が封入されており、しかもこの流動体収容容器３３及び薄膜３２が溶融金属３４を気密に保持することができ、かつ薄膜３２が、柔軟で弾性力を有するので、ピストン１による加圧力によって薄膜３２に押圧される被加圧物２２は、その全ての表面において均一な力で、加圧成形される。又、たとえ薄膜３２の表面と被加圧物２２の上面とで段差を生じていたとしても、前記薄膜３２が、被加圧物２２の上面に、密着する。これによって、被加圧物２２が均一に加圧成形される。
【００６１】
加熱ヒータ３６により被加圧物２２が所定の温度に加熱される。この被加圧物２２の組成に応じて、この加熱により、被加圧物２２からガスたとえば水蒸気、残留溶剤の揮発分、及びその他加熱反応により生成する反応生成ガスなどが発生するが、これらのガスは、第２気体導排出路３５を通じて、真空ポンプ（図示せず。）の減圧脱気作用により除去される。
【００６２】
これらの加圧作用、加熱作用及び減圧脱気作用によって、より一層密度の高い加圧成形体が形成される。
【００６３】
この一連の動作によって、被加圧物２２の被加圧表面の全面に、均一な圧力が負荷される。そして、被加圧物２２の被加圧表面が、加圧方向に垂直な平面に対して、平行である面はもちろんのこと、平行でない面であっても、あるいは、凹凸のある面であっても、加圧力が不均一に負荷されることがないので、圧着不良を起こすことがない。被加圧物２２が複数の高さの異なる電子部品を接着材で圧着する基板であるときには、圧接不足が生じることがない。
【００６４】
所定時間の加圧の後に、第２気体導排出路３５に備えられた気体リーク用バルブ（図示せず。）を開放して、装着貫通穴２５内を常圧に戻す。ついで、油圧シリンダー７内の底面とピストン１の後端部との間の内部空間とに圧入されていた流体１５を、第１流体導排出路１１とを通じて、流体導排出手段（図示せず。）によって排出する。
【００６５】
さらに油圧シリンダー７内の側壁面とピストン１の胴体部との間の内部空間に、第１気体導排出路４１を通じて、圧縮空気を圧入すると、ピストン１が降下する。そして、ピストン１の先端部が前記搬送台２０の水平回転移動に支障を来さない位置となったところで、ピストン１の降下が停止する。
【００６６】
加圧成形された被加圧物２２を安置したは下板２は、搬送台２０の上に再び固定され、搬送用アーム１８を９０度回転させることにより、加圧位置から試料搬出位置に移動される。
【００６７】
この一連の動作は、成形処理時間として、６〜１０秒のサイクルが可能である。よって、従来からのプレス板で個々の電子部品を圧着する方法よりも生産効率を高めることができる。また、従来のような前記平行度に関しての厳密な調整、管理を行わなくても、被加圧物に均一な圧力を負荷することができ、圧着不良を起こすことがない。
【００６８】
この発明によると、前記加熱加圧装置に好適に装填される加圧力均一化部材を提供することができる。
【発明の効果】
この発明によると、高温で利用することができ、被加圧物に均一な圧力を与えることのできる加熱加圧装置を提供することができる。
また、この発明によると、高さの異なる被加圧物を一括してプレスすることができ、プレス時間を短縮することのできる加熱加圧装置を提供することができる。
この発明によると、前記加熱加圧装置に好適に装填される加圧力均一化部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はこの発明の一例を示す加熱加圧装置の断面図である。
【図２】 図２は図１の加熱加圧装置を分解して示した図である。
【図３】 図３は下型１２の動作を説明するための図である。
【図４】 図４は、この発明の一例を示す加熱加圧装置に用いられる加圧力均一化部材の断面図である。
【図５】 図５は、この発明の一例を示す加熱加圧装置に用いられる加圧力均一化部材の製造工程を示す図である。
【図６】 図６は、加圧力均一化部材の他の例の断面図である。
【図７】 図７は、バックアップ部材を用いた加圧力均一化部材を分解して示した図である。
【図８】 図８は、バックアップ部材を用いた加圧力均一化部材の他の例を分解して示した図である。
【図９】 図９は、図８の加圧力均一化部材の断面図である。
【図１０】 図１０は、切断部を有するバックアップ部材を示す図である。
【図１１】 図１１は、この発明の他の例を示す加熱加圧装置の正面断面図の拡大図である。
【図１２】 図１２は、この発明の他の例を示す加熱加圧装置の正面断面図の拡大図である。
【図１３】 図１３は、この発明の他の例を示す加熱加圧装置の正面断面図の拡大図である。
【図１４】 図１４は、この発明の他の例を示す加熱加圧装置の正面図である。
【図１５】 図１５は、図１４におけるＡ−Ａの断面図である。
【符号の説明】
１・・・ピストン、２・・・下板、３・・・上部基板、４・・・上板、５・・・中板、６・・・加圧力均一化部材、７・・・油圧シリンダー、８・・・下部基板、９・・・開口部、１０・・・上型、１１・・・第１流体導排出路、１２・・・下型、１３・・・支柱、１４・・・サイド型、１５・・・流体、１６・・・キャビティ、１７・・・貫通穴、１８・・・搬送用アーム、１９・・・搬送用板、２０・・・搬送台、２１・・・装填穴、２２・・・被加圧物、２３・・・凹状装着穴、２５・・・装着貫通穴、２６・・・上型本体、２７・・・小径部、２８・・・加熱板、２９・・・下部テーパ部、３０・・・上部テーパ部、３２・・・薄膜（金属箔）、３３・・・流動体収容容器、３４・・・溶融金属、３５・・・第２気体導排出路、３６・・・加熱ヒーター、３７・・・予熱手段、３８・・・フランジ、３９・・・回転モータ、４０・・・加熱ヒータ、４１・・・第１気体導排出路、４２・・・吊り下げピン、４３・・・穴付きボルト、４４・・・穴、４６・・・ボルト、４７・・・注入口、４８・・・バックアップ部材、４９・・・封止部、５０・・・肩部、５２・・・流体圧シリンダ、５４・・・排気路、５６・・・シール枠、５８・・・下型本体、５９・・・当接片、６０・・・テーブル、６２・・・加熱板、６４・・・加熱ヒータ、６６・・・脚部、６８・・・レール、７０・・・上下ローラ、７２・・・左右ローラ、７４・・・沈み込み部、７６・・・可動片、７８・・・ばね、８０・・・バックアップ部材、８６・・・切断部

Claims (6)

1. 少なくとも一方が他方に向かって移動可能に形成され、相互の挟圧力で被加圧物を加圧成形することのできる第１の加圧部材および第２の加圧部材と、
   前記第１の加圧部材と前記第２の加圧部材との間に介装され、内部に低くとも２００℃で溶融可能な金属類が充填され、かつ、被加圧物に向かう面に薄膜が形成されてなる加圧力均一化部材と、
   前記被加圧物、加圧部材及び加圧力均一化部材を加熱する加熱装置とを有して成り、
   前記加圧均一化部材は、前記被加圧物に向かう前記面を除いた面が加圧時に変形しない硬質な材料で形成され、かつ、内壁の端部に設けられた内向きのフランジからなり前記被加圧物に臨んで開口される開口部を有する容器における前記フランジに、加圧時に前記被加圧物の形状に沿って変形する前記薄膜が張り渡されて成る
   ことを特徴とする加熱加圧装置。
2. 前記薄膜が金属箔である前記請求項１に記載の加熱加圧装置。
3. 前記金属類は、融点が２００℃〜３５０℃の合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱加圧装置。
4. 前記第１の加圧部材は、前記第２の加圧部材に向かう面が被加圧物を配置可能に形成され、かつ前記第２の加圧部材に向かって昇降可能に形成されてなる押圧部材であり、前記第２の加圧部材が加圧時に移動不可能に形成されてなる固定部材であり、前記加圧力均一化部材は、前記固定部材の前記押圧部材に向かう面に設けられてなる前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱加圧装置。
5. 前記第１の加圧部材は、前記第２の加圧部材に向かう面が被加圧物を配置可能に、かつ成形時に移動不可能に形成されてなる固定部材であり、前記第２の加圧部材は、前記第１の加圧部材に向かって昇降可能に形成されてなる押圧部材であり、前記加圧力均一化部材が前記第２の加圧部材の前記第１の加圧部材に向かう面に設けられてなる前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱加圧装置。
6. 前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱加圧装置に装填される加圧均一化部材であって、
   被加圧物に向かう面を除いた面が加圧時に変形しない硬質な材料で形成され、かつ、内壁の端部に設けられた内向きのフランジからなり被加圧物に臨んで開口される開口部を有する容器と、
   前記フランジに張り渡されて被加圧物に向かう前記面を形成し、加圧時に前記被加圧物の形状に沿って変形する薄膜と、
   前記容器内に収容されたところの、低くとも２００℃で溶融可能な金属類と
   を有することを特徴とする加圧力均一化部材。

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