JP4437762B2 - 熱圧着装置 - Google Patents

Description

本発明は、２枚以上のセラミックグリーンシートが重ねられて１セットを構成する圧着前のセラミックグリーンシート積層体が層状に２セット以上配置されてなる被加圧加熱物を加圧・加熱して２セット以上の圧着後のセラミックグリーンシート積層体を製造する熱圧着装置に関する。

近年、積層セラミック基板等、セラミック積層体からなる種々の製品が開発されてきている。係るセラミック積層体は、一般に、２枚以上のセラミックグリーンシートを重ねて作製された（圧着前）セラミックグリーンシート積層体（即ち、被加圧加熱物）を熱圧着装置（ヒータ付きのプレス装置）により加圧・加熱して熱圧着し、その後、熱圧着されたセラミックグリーンシート積層体を焼成することで製造される。ここで、圧着前セラミックグリーンシート積層体からなる被加圧加熱物を加圧・加熱するための熱圧着装置については、種々のものが知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。
特開２０００−７９６１１号公報

図２０は、このような熱圧着装置のうち、本願の発明者が検討しているものの概略構成図である。図２０（ａ）は、この熱圧着装置Ｂに被加圧加熱物Ｈをセットした状態、図２０（ｂ）は、セットした被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱している状態を示している。

図２０に示すように、この熱圧着装置Ｂは、下側加圧部材１００と、上側加圧部材２００とを含んでいる。下側加圧部材１００は、床の上に固定された下側テーブル１１０と、下側テーブル１１０の上に配置・固定された断熱部材１２０と、断熱部材１２０の上に配置・固定された下側熱板１３０と、下側熱板１３０の上に配置・固定された弾性体１４０と、支柱１５０とから構成されている。弾性体１４０の上面（水平面）に被加圧加熱物Ｈがセットされる（配置される）ようになっている。

下側熱板１３０は鉄（或いは、ステンレス）から構成されていて、下側熱板１３０には、図示しないヒータ制御装置により制御される４本の下側ヒータ１３０ａが所定の間隔をもって内蔵されている。係るヒータ制御装置を制御することにより、下側ヒータ１３０ａから下側熱板１３０を介して熱伝達を受ける弾性体１４０の上面の温度は、熱圧着に必要な所定の高温（例えば、９０℃）に調整されている。

これにより、弾性体１４０の上面上にセットされる被加圧加熱物Ｈは、弾性体１４０の上面にセットされた（加圧前の）時点から加圧終了時点まで弾性体１４０から（即ち、下側から）加熱されるようになっている。

また、断熱部材１２０には断熱材が充填されている。従って、加熱された下側熱板１３０の熱は下側テーブル１１０へは伝達され難くなっている。これにより、下側熱板１３０の熱が弾性体１４０の上面に向けて効率良く伝達され得るようになっている。

弾性体１４０は鉄（或いは、ステンレス）よりもヤング率が低いシリコンゴムから構成されている。この弾性体１４０は、加圧中において被加圧加熱物Ｈに加わる圧力における局所的な不均一の発生に伴う圧着不良等の不具合の発生を抑制するために配置されている。支柱１５０は、下側テーブル１１０から上方に向けて下側熱板１３０等を囲うように４本、立設されている。

上側加圧部材２００は、上側テーブル２１０と、上側テーブル２１０の下に配置・固定された断熱部材２２０と、断熱部材２２０の下に配置・固定された上側熱板２３０とから構成されている。加圧中において上側熱板２３０の下面（水平面）に被加圧加熱物Ｈの上面が接触するようになっている。

上側テーブル２１０の４隅には上記４本の支柱１５０がそれぞれ貫通していて、これにより、上側テーブル２１０（従って、上側加圧部材２００）が上下方向に平行移動可能となっている。

また、上側テーブル２１０（従って、上側加圧部材２００）は、ＥＣＵを含んだ駆動制御装置ＥＢにより上下方向に駆動制御され得るようになっている。これにより、上側加圧部材２００の上下方向の位置、及び加圧中における被加圧加熱物Ｈが挿まれる圧力が調整可能となっている。

上側熱板２３０は下側熱板１３０と同様、鉄（或いは、ステンレス）から構成されていて、上側熱板２３０には、図示しないヒータ制御装置により制御される４本の上側ヒータ２３０ａが所定の間隔をもって内蔵されている。係るヒータ制御装置を制御することにより、上側ヒータ２３０ａから熱伝達を受ける上側熱板２３０の下面の温度は、熱圧着に必要な上記所定の高温（即ち、上記弾性体１４０の上面の温度と等しい温度）に調整されている。これにより、加圧中において上側熱板２３０の下面に接触される被加圧加熱物Ｈは、加圧中においてのみ上側熱板２３０から（従って、上側から）加熱されるようになっている。

断熱部材２２０にも断熱部材１２０と同様、断熱材が充填されている。従って、加熱された上側熱板２３０の熱は上側テーブル２１０へは伝達され難くなっている。これにより、上側熱板２３０の熱がその下面に向けて効率良く伝達され得るようになっている。

加えて、本願の発明者は、生産性の向上等のため、２セット以上の圧着前セラミックグリーンシート積層体を同時に熱圧着して２セット以上の圧着後セラミックグリーンシート積層体を一回の熱圧着工程で得ることを検討している。このため、本願の発明者は、上記構成を有する図２０に示した熱圧着装置Ｂを用いて、圧着前セラミックグリーンシート積層体が層状に２セット以上配置されてなる被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱することを検討している。この被加圧加熱物Ｈの詳細については後述する。

図２１は、上記構成を有する図２０に示した熱圧着装置Ｂを用いて圧着前セラミックグリーンシート積層体が層状に２セット配置されてなる被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱する場合における、上側セラミックグリーンシート積層体（以下、単に「上側積層体」と呼ぶこともある。）の温度（実線を参照）、下側セラミックグリーンシート積層体（以下、単に「下側積層体」と呼ぶこともある。）の温度（破線を参照）、及び被加圧加熱物Ｈを挿む圧力（以下、単に「圧力」と呼ぶこともある。一点鎖線を参照）の変化の例を示したタイムチャートである。

この例では、時刻ｔ１にて被加圧加熱物Ｈがセットされ、その後、上側加圧部材２００を下降させて被加圧加熱物Ｈを下側加圧部材１００と上側加圧部材２００とで上下方向に挿むことで、時刻ｔ２にて加圧が開始されている。圧力は、時刻ｔ２以降において「０」から増大させられ、時刻ｔ４にて圧着に必要な高圧（この例では、３．６ＭＰａ。以下、「圧着圧力Ps」と称呼する。）に達している。圧力は、時刻ｔ４以降、時刻ｔ５まで圧着圧力Psに維持された後、時刻ｔ５以降にて減少させられて、時刻ｔ６にて「０」になっている。即ち、時刻ｔ６にて熱圧着工程が終了している。

この例の場合、被加圧加熱物Ｈがセットされる時刻ｔ１以前では、上側積層体の温度、及び下側積層体の温度が共に雰囲気温度に維持されている。時刻ｔ１において、被加圧加熱物Ｈが上記所定の高温（この例では、９０℃）に調整されている弾性体１４０の上面にセットされると、被加圧加熱物Ｈ内の２セットの積層体のうち弾性体１４０の上面に近い側に存在する下側積層体が弾性体１４０から熱伝達を受ける。この結果、下側積層体の温度が時刻ｔ１以降において上昇する。

この場合、シリコンゴムからなる弾性体１４０の熱伝導率は比較的小さいから、下側積層体が弾性体１４０から伝達される熱量は制限され易い。従って、時刻ｔ１以降における下側積層体の温度の上昇勾配は比較的小さくなる。

一方、時刻ｔ１から、加圧が開始される時刻ｔ２までの間においては、被加圧加熱物Ｈが未だ上側熱板２３０の下面に接触していない。従って、上記２セットの積層体のうち上側熱板２３０の下面に近い側に存在する上側積層体が上側熱板２３０から熱伝達を受けることはない。従って、この間、上側積層体の温度は上記雰囲気温度に維持される。これにより、時刻ｔ２では、下側積層体の温度が上側積層体の温度よりも高くなっている。

時刻ｔ２において加圧が開始されると（即ち、加圧加熱物Ｈが上側熱板２３０の下面との接触を開始すると）、上側熱板２３０の下面に近い側に存在する上側積層体が上側熱板２３０から熱伝達を受ける。この結果、上側積層体の温度が時刻ｔ２以降において上昇する。

この場合、鉄（或いは、ステンレス）からなる上側熱板２３０の熱伝導率は大きい（シリコンゴムからなる弾性体１４０のものに比して十分に大きい）から、上側積層体が上側熱板２３０から伝達される熱量は制限され難い。従って、時刻ｔ２以降における上側積層体の温度の上昇勾配は、時刻ｔ２以降における下側積層体の温度の上昇勾配よりも大きくなる。

この結果、時刻ｔ２の直後の時点から上側積層体の温度が下側積層体の温度を上回るようになる。この時点以降、上側積層体の温度から下側積層体の温度を減じた値（以下、単に「温度差」と云う。）は、しばらく増大し続け、その後、上側積層体の温度、及び下側積層体の温度が上記所定の高温（この例では、９０℃）に近づく（収束する）につれて減少していく。

ところで、セラミックグリーンシート（従って、セラミックグリーンシート積層体）は、その温度が高くなるほどより小さくなる（より収縮する）特性を有している。従って、図２１に示した例では、被加圧加熱物Ｈ内の上側積層体、及び下側積層体もそれぞれの温度の上昇に応じて別個独立に収縮しようとする。

しかしながら、時刻ｔ２以降、圧力も上昇していく。圧力が上昇するほど上記収縮が抑制される程度が増加する。そして、圧力が或る圧力（この例では、１．５ＭＰａ。以下、「拘束圧力Pr」と称呼する。）を超えると、上記収縮が完全に禁止される。

図２１に示した例では、圧力が時刻ｔ２以降、拘束圧力Prよりも大きい圧着圧力Psに向けて直ちに増大させられるから、圧力は時刻ｔ４より前の時刻ｔ３にて拘束圧力Prに達している。即ち、上側積層体、及び下側積層体は、時刻ｔ３までにおいてそれぞれの温度の上昇に応じて別個独立して収縮していき、時刻ｔ３以降、温度が上昇するにもかかわらずそれらの寸法が時刻ｔ３での値に維持される。

ここで、図２１に示したように、この時刻ｔ３では温度差が非常に大きい。このことは、時刻ｔ３以降、上側積層体の寸法が下側積層体の寸法よりも小さく、且つ、その寸法の差が大きい状態が維持されることを意味している。この結果、熱圧着工程が終了する時刻ｔ６において製造される圧着後の上側積層体と圧着後の下側積層体とでは寸法に大きな差が生じる。

そして、このように寸法に大きな差がある２セット以上のセラミックグリーンシート積層体を同一の条件で焼成してセラミック積層体（即ち、製品）を製造すると、製品の寸法にも大きな差（バラツキ）が生じるという問題がある。

換言すれば、図２０に示した熱圧着装置Ｂを用いて圧着前セラミックグリーンシート積層体が層状に２セット以上配置されてなる被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱すると、熱圧着工程中における２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度の変化パターン（以下、「温度プロファイル」と称呼する。）の相違に起因して、圧着後セラミックグリーンシート積層体の寸法、ひいては製品の寸法において大きなバラツキが生じるという問題がある。

従って、本発明の目的は、圧着前のセラミックグリーンシート積層体が層状に２セット配置されてなる被加圧加熱物を加圧・加熱する熱圧着装置において、圧着後セラミックグリーンシート積層体の寸法、ひいては焼成後の製品の寸法におけるバラツキを小さくすることができるものを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に関連する技術の特徴は、２枚以上のセラミックグリーンシートが重ねられて１セットを構成する圧着前のセラミックグリーンシート積層体が層状に２セット配置されてなる被加圧加熱物を加圧・加熱して２セットの圧着後のセラミックグリーンシート積層体を製造する熱圧着装置であって、上側加圧部材を加熱するための上側ヒータを内蔵した上側加圧部材と、下側加圧部材を加熱するための下側ヒータを内蔵した下側加圧部材とを備え、前記上側ヒータにより加熱された前記上側加圧部材と前記下側ヒータにより加熱された前記下側加圧部材との間において前記セラミックグリーンシート積層体の積層方向が上下方向に一致するように配置された前記被加圧加熱物を同上側加圧部材と同下側加圧部材とで上下方向に挿んで加圧・加熱する熱圧着装置において、加圧中に亘って前記上側加圧部材から前記被加圧加熱物に伝達される時間経過に対する伝熱量と、加圧中に亘って前記下側加圧部材から同被加圧加熱物に伝達される時間経過に対する伝熱量とが等しいことにある。

上述した焼成後の製品の寸法バラツキ（従って、焼成前の圧着後セラミックグリーンシート積層体の寸法バラツキ）を小さくするための一つの解決策として、熱圧着工程中における被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度プロファイルをより近づけることが考えられる。

ここで、上述した図２０に示した熱圧着装置Ｂにおいて被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度プロファイルに差が生じる大きな要因として、加圧中に亘って上側加圧部材２００（具体的には、上側熱板２３０）から被加圧加熱物Ｈに伝達される時間経過に対する伝熱量と、加圧中に亘って下側加圧部材１００（具体的には、弾性体１４０）から同被加圧加熱物Ｈに伝達される時間経過に対する伝熱量とが大きく異なることを挙げることができる。

即ち、上記構成のように、加圧中に亘って前記上側加圧部材から前記被加圧加熱物に伝達される時間経過に対する伝熱量と、加圧中に亘って前記下側加圧部材から同被加圧加熱物に伝達される時間経過に対する伝熱量とを等しくすれば、熱圧着工程中における被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度プロファイルをより近づけることができる。

これにより、熱圧着工程中のどの時点で圧力が拘束圧力に達しても、その時点以降の熱圧着工程中において維持されるセラミックグリーンシート積層体の寸法においてバラツキが小さくなり、この結果、圧着後セラミックグリーンシート積層体の寸法バラツキ（従って、焼成後の製品の寸法バラツキ）が小さくなる。

この場合、前記上側加圧部材における前記被加圧加熱物と接触する接触面を有する部分（以下、「上側接触部分」と称呼する。）の熱伝導率と前記下側加圧部材における同被加圧加熱物と接触する接触面を有する部分（以下、「下側接触部分」と称呼する。）の熱伝導率とを等しくすることが好適である。

これによれば、加圧中に亘って上側加圧部材から被加圧加熱物に伝達される時間経過に対する伝熱量と、加圧中に亘って下側加圧部材から同被加圧加熱物に伝達される時間経過に対する伝熱量とが等しくなるように調整することがより一層容易となる。

なお、上側接触部分の熱伝導率と下側接触部分の熱伝導率とを等しくするためには、上側接触部分の材質と下側接触部分の材質とを等しくすればよい。例えば、図２０に示した熱圧着装置Ｂにおいては、弾性体１４０を除去して、上側接触部分と下側接触部分の材質を鉄、或いはステンレス（即ち、熱板の材質）に統一すればよい。或いは、上側熱板の下面と下側熱板の上面に同じ材質からなる部材をそれぞれ配置すればよい。

具体的には、例えば、上側熱板の下面と下側熱板の上面に、シリコンゴム等からなる同じ材質の弾性体をそれぞれ配置すればよい。これにより、上述した図２０に示した弾性体１４０と同様、加圧中において被加圧加熱物に加わる圧力における局所的な不均一の発生に伴う圧着不良等の不具合の発生を効果的に抑制することができる。また、例えば、上側熱板の下面と下側熱板の上面に、薄い鉄板、低熱伝導層（例えば、テフロンシート等）等をそれぞれ配置してもよい。これらの効果については後述する。なお、「テフロン」は、登録商標である。

上記目的を達成するための本発明の特徴は、加圧前において、前記上側ヒータにより加熱された前記上側加圧部材と前記下側ヒータにより加熱された前記下側加圧部材との間に配置された前記被加圧加熱物を同上側加圧部材と同下側加圧部材の何れにも接触しない状態に維持する先行加熱防止機構を備えたことにある。

上述した図２０に示した熱圧着装置Ｂにおいて被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度プロファイルに差が生じる他の要因として、加圧前の段階で、被加圧加熱物が下側ヒータで加熱されている下側加圧部材に接触している一方、上側ヒータで加熱されている上側加圧部材には接触していないことを挙げることができる。

即ち、上記構成のように、加圧前において、被加圧加熱物を上側加圧部材と下側加圧部材の何れにも接触しない状態に維持すれば、加圧開始時点まで被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度を等しい値に維持することができる。この結果、加圧開始後における被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度プロファイルをより近づけることができる。

ここで、上側接触部分の熱伝導率と下側接触部分の熱伝導率とが等しくされるとともに、加圧前において、被加圧加熱物が上側加圧部材と下側加圧部材の何れにも接触しない状態に維持されることが好適である。これにより、加圧開始時点での被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度を等しい値とすることができ、更に、加圧中に亘って上側加圧部材から被加圧加熱物に伝達される時間経過に対する伝熱量と、加圧中に亘って下側加圧部材から同被加圧加熱物に伝達される時間経過に対する伝熱量とを等しくすることができる。従って、被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度プロファイルを更に一層近づけることができる。

この場合、前記先行加熱防止機構は、前記上側加圧部材と前記下側加圧部材との間に前記被加圧加熱物を配置するためのテーブルと、前記テーブルの上下方向位置を変動可能とするとともに、加圧前において同テーブルの上下方向位置を同テーブルに配置された前記被加圧加熱物が前記上側加圧部材と前記下側加圧部材の何れにも接触しない所定の位置に調整する弾性付勢力を発生する弾性付勢力発生部材（例えば、コイルスプリング）を含んだテーブル上下方向位置調整機構とを備えることが好適である。

これによれば、加圧前においてテーブルの上下方向位置が、同テーブルに配置された被加圧加熱物が上側加圧部材と下側加圧部材の何れにも接触しない所定の位置に弾性付勢力により調整されることに加え、加圧中では、被加圧加熱物が上側加圧部材、及び／又は下側加圧部材から受ける上下方向の力に応じてテーブルの上下方向位置が弾性付勢力に抗して自由に移動され得る。

従って、簡易な構成で、且つ、被加圧加熱物の自由な上下移動を阻害することなく、加圧開始時点まで被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度を等しい値に維持することができる。

また、上記本発明に係る熱圧着装置の何れかにおいては、前記上側加圧部材と前記下側加圧部材は、同上側加圧部材における前記被加圧加熱物と接触する接触面（以下、「上側接触面」と称呼する。）と同下側加圧部材における同被加圧加熱物と接触する接触面（以下、「下側接触面」と称呼する。）の相対的な向き（傾き）が加圧中において同被加圧加熱物から受ける反力に応じて変動可能となるように構成されることが好適である。

いま、加圧前において、上側接触面、下側接触面、被加圧加熱物の上面（即ち、上側接触面と接触する面）、及び被加圧加熱物の下面（即ち、下側接触面と接触する面）の間での向き（より具体的には、平行度）の関係が、被加圧加熱物に加わる圧力を均一とするための適切な関係になっていない場合を考える。この場合であっても、上記構成によれば、加圧中において、上側接触面、及び／又は下側接触面が傾くことで、被加圧加熱物に加わる圧力が均一化され得、この結果、圧着不良等の不具合の発生が抑制され得る。

ところで、上述したように、上述した熱圧着装置は、熱圧着工程中における被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度プロファイルをより近づけるための構成を有している。しかしながら、圧力が上記拘束圧力に達する前の段階で被加圧加熱物内の２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度に大きなバラツキ（セット間のバラツキ、以下、単に「温度バラツキ」とも云う。）が生じていても、少なくとも圧力が拘束圧力に達した時点における温度バラツキが十分に小さくなっていれば、圧着後セラミックグリーンシート積層体の寸法バラツキ（ひいては、焼成後の製品の寸法バラツキ）を小さくすることができると考えられる。

ここで、上述した図２１に示した例において圧力が拘束圧力に達した時点（時刻ｔ３）における温度差（従って、温度バラツキ）が非常に大きくなる要因として、温度バラツキが加圧開始時点（時刻ｔ２）の直後の短期間において非常に大きくなること、係る短期間内において圧力が拘束圧力に達していることを挙げることができる。

加えて、この温度バラツキは、図２１から容易に推測され得るように、上記短期間が経過した後、２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度が上記所定の高温（図２１では、９０℃）に近づくにつれて次第に減少していく。以上のことから、加圧開始時点の直後の上記短期間が経過した後において圧力が拘束圧力に達するように圧力の変化パターンを変更すれば、圧力が拘束圧力に達した時点における温度バラツキを小さくすることができる。

係る知見に基づき、本発明に関連する技術の特徴は、前記被加圧加熱物を挿む圧力が、加圧開始時点から所定時間に亘って、前記被加圧加熱物内での前記セラミックグリーン積層体の温度上昇による収縮が許容される値（即ち、上記拘束圧力未満の値）に維持され、前記所定時間の経過後において、同セラミックグリーン積層体の温度上昇による収縮が禁止される値（即ち、上記拘束圧力以上の値）であって同セラミックグリーンシート積層体の圧着に必要な値（即ち、上記圧着圧力）まで上昇させられるように調整されることにある。

これによれば、圧力が、加圧開始時点から所定時間に亘って上記拘束圧力未満の低い圧力に維持され、その後、同拘束圧力以上である上記圧着圧力まで増大・維持され得る。即ち、加圧開始後、維持される圧力の大きさが２段階に設定される。

従って、上記所定時間を調整することで、加圧開始時点の直後の上記短期間が経過した後において圧力が拘束圧力に達するように圧力変化パターンが設定され得、この結果、圧力が拘束圧力に達した時点における温度バラツキを小さくすることができる。

この場合、より具体的には、前記所定時間は、前記加圧開始時点から、前記２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度におけるセット間のバラツキ（即ち、上記温度バラツキ）の程度が所定の程度以下となるまでに要する時間以上の時間に設定される。

或いは、前記所定時間は、前記加圧開始時点から、前記セラミックグリーンシート積層体の温度の上昇勾配が所定値以下となるまでに要する時間以上の時間に設定されてもよい。これは、図２１から容易に推測され得るように、温度バラツキが上記短期間が経過した後において次第に減少していくにつれて２セット以上のセラミックグリーンシート積層体の温度上昇勾配も次第に減少していくことに基づく。

また、前記セラミックグリーンシート積層体において、隣接するセラミックグリーンシートの間にバインダ成分を含む接着層が設けられている場合、前記所定時間は、前記加圧開始時点から、前記セラミックグリーンシート積層体の温度が前記バインダ成分のガラス転移点温度に達するまでに要する時間を超えない時間に設定されることが好ましい。この点については後述する。

以下、図面を参照しながら本発明による熱圧着装置の各実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱圧着装置Ａ１の概略構成図である。図１（ａ）は、この熱圧着装置Ａ１に被加圧加熱物Ｈをセットした状態、図１（ｂ）は、セットした被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱している状態を示している。

図１に示すように、この熱圧着装置Ａ１は、下側加圧部材１０と、上側加圧部材２０と、先行加熱防止機構３０とを含んでいる。下側加圧部材１０は、床の上に固定された鉄（或いは、アルミ合金）からなる下側テーブル１１と、下側テーブル１１の上に配置・固定された鉄（或いは、ステンレス）からなる固定部材１２と、固定部材１２の上に配置・固定された断熱部材１３と、断熱部材１３の上に配置・固定された下側熱板１４と、下側熱板１４の上に配置・固定された弾性体１５と、支柱１６とから構成されている。後述するように、加圧中において弾性体１５の上面（水平面）に被加圧加熱物Ｈの下面が接触するようになっている。従って、弾性体１５は、上記下側接触部分に相当する。

下側熱板１４は鉄（或いは、ステンレス）から構成されていて、下側熱板１４には、図示しないヒータ制御装置により制御される４本の下側ヒータ１４ａが所定の間隔をもって内蔵されている。係るヒータ制御装置を制御することにより、下側ヒータ１４ａから下側熱板１４を介して熱伝達を受ける弾性体１５の上面の温度は、熱圧着に必要な所定の高温（例えば、９０℃近傍）に調整されている。これにより、加圧中において弾性体１５の上面に接触される被加圧加熱物Ｈは、加圧中においてのみ弾性体１５から（即ち、下側から）加熱されるようになっている。

また、断熱部材１３には断熱材が充填されている。従って、加熱された下側熱板１４の熱は下側テーブル１１側へは伝達され難くなっている。これにより、下側熱板１４の熱が弾性体１５の上面に向けて効率良く伝達され得るようになっている。

弾性体１５は鉄（或いは、ステンレス）よりもヤング率が低いシリコンゴムから構成されている。この弾性体１５は、鉄（或いは、ステンレス）からなる下側熱板１４に比して外力に応じて変形し易いから、加圧中において被加圧加熱物Ｈに加わる圧力における局所的な不均一の発生（従って、圧着不良等の不具合の発生）を抑制することができる。支柱１６は、下側テーブル１１から上方に向けて下側熱板１４等を囲うように４本、立設されている。

上側加圧部材２０は、鉄（或いは、アルミ合金）からなる上側テーブル２１と、上側テーブル２１０の下に配置・固定された鉄（或いは、ステンレス）からなる固定部材２２と、固定部材２２の下に配置されたシリコンゴムからなる弾性体２３と、弾性体２３の下に配置された上側熱板２４と、上側熱板２４の下に配置・固定された弾性体２５と、固定部材２２に固定された一対の支持部材２６，２６とから構成されている。後述するように、加圧中において弾性体２５の下面（水平面）に被加圧加熱物Ｈの上面が接触するようになっている。従って、弾性体２５は、上記上側接触部分に相当する。

上側テーブル２１の４隅には上記４本の支柱１６がそれぞれ貫通していて、これにより、上側テーブル２１（従って、上側加圧部材２０）が上下方向に平行移動可能となっている。

また、上側テーブル２１（従って、上側加圧部材２０）は、ＥＣＵを含んだ駆動制御装置Ｅ１により上下方向に駆動制御され得るようになっている。これにより、上側加圧部材２０の上下方向の位置、及び加圧中における被加圧加熱物Ｈが挿まれる圧力が調整可能となっている。

上側熱板２４は下側熱板１４と同じ鉄（或いは、ステンレス）から構成されていて、上側熱板２４には、図示しないヒータ制御装置により制御される４本の上側ヒータ２４ａが所定の間隔をもって内蔵されている。係るヒータ制御装置を制御することにより、上側ヒータ２４ａから上側熱板２４を介して熱伝達を受ける弾性体２５の下面の温度は、熱圧着に必要な上記所定の高温（即ち、上記弾性体１５の上面の温度と等しい温度）に調整されている。これにより、加圧中において弾性体２５の下面に接触される被加圧加熱物Ｈは、加圧中においてのみ弾性体２５から（従って、上側から）加熱されるようになっている。

弾性体２５は弾性体１５と同じシリコンゴムから構成されている。即ち、上側接触部分である弾性体２５の熱伝導率と下側接触部分である弾性体１５の熱伝導率とは等しい。この弾性体２５は、弾性体１５と同様、加圧中において被加圧加熱物Ｈに加わる圧力における局所的な不均一の発生に伴う圧着不良等の不具合の発生を抑制するために配置されている。

一対の支持部材２６，２６は、その下端にそれぞれフランジ部２６ａ，２６ａを有している。上側熱板２４に形成されている段差部２４ｂ，２４ｂは、このフランジ部２６ａ，２６ａに係止されるようになっている。即ち、上側熱板２４は、支持部材２６，２６により、同支持部材２６，２６に対して相対移動可能に支持されるようになっている。

この結果、加圧中において、弾性体２３が上側熱板２４を介して被加圧加熱物Ｈから受ける力に応じて変形すると、上側熱板２４は、同弾性体２３の変形に応じて傾くことができるようになっている。換言すれば、上記上側接触面である弾性体２５の下面と下側接触面である弾性体１５の上面の相対的な向き（傾き）が加圧中において被加圧加熱物Ｈから受ける反力に応じて変動可能となっている。

これにより、加圧前において、弾性体２５の下面、弾性体１５の上面、及び被加圧加熱物Ｈの上面及び下面の間での向き（より具体的には、平行度）の関係が、被加圧加熱物Ｈに加わる圧力を均一とするための適切な関係になっていない場合であっても、加圧中において弾性体２５の下面が傾くことで、被加圧加熱物Ｈに加わる圧力が均一化され得る。この結果、圧着不良等の不具合の発生が抑制され得るようになっている。なお、弾性体２３が省略されても、弾性体１５、或いは弾性体２５の変形のみで同様の効果が得られる。

先行加熱防止機構３０は、下側テーブル１１から上方に向けて下側熱板１４等を囲うように立設された４本の（図１において、左側２本、右側２本の）支柱３１と、片側２本の支柱３１，３１の上端にそれぞれが固定された、被加圧加熱物Ｈを置くための一対のテーブル３２，３２と、各支柱３１の周囲にそれぞれ配置された４本のコイルスプリング３３とから構成されている。

４本の支柱３１は、その下端の下側テーブル１１への上下方向の侵入長さが変更可能になっていて、これにより、下側テーブル１１に対して上下方向に平行移動可能になっている。この結果、一対のテーブル３２，３２の上下方向位置が変動可能になっている。

一対のテーブル３２，３２は、互いに水平方向に所定距離だけ離れて配置されていて、被加圧加熱物Ｈの両端部（図１において、左右両端部）がそれぞれ対応するテーブル３２の上の所定位置に置かれることで、被加圧加熱物Ｈが一対のテーブル３２，３２の上に水平にセットされるようになっている。

これにより、被加圧加熱物Ｈは、一対のテーブル３２，３２の上にセットされた状態で、その下面（水平面）が弾性体１５の上面と対向し、その上面（水平面）が弾性体２５の下面と対向するようになっている。

４本のコイルスプリング３３は、その下端が下側テーブル１１に係止され、その上端が対応するテーブル３２の下面に係止されている。これにより、４本のコイルスプリング３３は、一対のテーブル３２，３２を上方へ付勢する弾性付勢力を発生するようになっている。

係る弾性付勢力により、加圧前（即ち、上側加圧部材２０が原位置にある状態。図１（ａ）を参照。）において一対のテーブル３２，３２の上下方向位置が、同テーブル３２，３２にセットされた被加圧加熱物Ｈが弾性体２５（上側接触部分）と弾性体１５（下側接触部分）の何れにも接触しない原位置に調整されるようになっている。

加えて、上側加圧部材２０が原位置から下降して弾性体２５が被加圧加熱物Ｈに接触すると、被加圧加熱物Ｈが弾性体２５から受ける下向きの力に応じて、一対のテーブル３２，３２が４本のコイルスプリング３３の弾性付勢力に抗して上記原位置から自由に下降され得るようになっている。

従って、加圧中（被加圧加熱物Ｈが弾性体２５と弾性体１５とに挟まれている状態。図１（ｂ）を参照。）では、一対のテーブル３２，３２は、弾性体２５と弾性体１５とに挟まれている被加圧加熱物Ｈの上下方向位置に対応する位置まで下降し得る。この結果、被加圧加熱物Ｈは、加圧中においてのみ、弾性体２５の下面、及び弾性体１５の上面に接触し得るようになっている。以上、４本のコイルスプリング３３は、弾性付勢力発生部材に相当している。また、４本の支柱３１と４本のコイルスプリング３３が上下方向位置調整機構に相当している。

なお、この例では、一対のテーブル３２，３２は、下側テーブル１１から上方に向けて立設された４本の支柱３１の上端に固定されているが、上側テーブル２１から下方に向けて立設された４本の支柱の下端に固定されてもよい。

次に、以上のように構成された第１実施形態に係る熱圧着装置Ａ１により加圧・加熱される被加圧加熱物Ｈについて図２を参照しながら説明する。図２（ａ）は、被加圧加熱物Ｈの分解斜視図であり、図２（ｂ）は、上記一対のテーブル３２，３２にセットされる状態（図１に示す状態）にある被加圧加熱物Ｈの斜視図である。

被加圧加熱物Ｈは、上方に向けて立設された４本のピンｂ１ａを備えたステンレスからなるピン立台ｂ１と、ピン立台ｂ１の上に重ねられるステンレスからなる底板ｂ２と、底板ｂ２の上に重ねられる圧着前のセラミックグリーンシート積層体Ｌｄ（以下、「下側積層体Ｌｄ」とも称呼する。）と、下側積層体Ｌｄの上に重ねられるステンレスからなる中板ｂ３と、中板ｂ３の上に重ねられる圧着前のセラミックグリーンシート積層体Ｌｕ（以下、「上側積層体Ｌｕ」とも称呼する。）と、上側積層体Ｌｕの上に重ねられるステンレスからなる上板ｂ４とから構成されている。上側積層体Ｌｕと下側積層体Ｌｄとは同一の構成、同一の形状を有している。

底板ｂ２、下側積層体Ｌｄ、中板ｂ３、上側積層体Ｌｕ、上板ｂ４はそれぞれ、４本のピンｂ１ａに対応する位置に４つのピン孔を有している。底板ｂ２、下側積層体Ｌｄ、中板ｂ３、上側積層体Ｌｕ、上板ｂ４がピン孔にピンｂ１ａを通しながらこの順に組みつけられていく（積まれていく）ことで、被加圧加熱物Ｈが準備される。

このように、被加圧加熱物Ｈ内では、圧着前のセラミックグリーンシート積層体（Ｌｕ，Ｌｄ）が層状に２セット配置されている。これにより、２セットの圧着前セラミックグリーンシート積層体（Ｌｕ，Ｌｄ）を同時に熱圧着して２セットの圧着後セラミックグリーンシート積層体（Ｌｕ，Ｌｄ）を一回の熱圧着工程で得ることができる。

また、図２から容易に理解できるように、被加圧加熱物Ｈが一対のテーブル３２，３２の上に水平にセットされた状態において、上側積層体Ｌｕ、及び下側積層体Ｌｄの積層方向が上下方向（鉛直方向）に一致するようになっている。

次に、係る構成を有する被加圧加熱物Ｈの内部に配置される上側積層体Ｌｕ、及び下側積層体Ｌｄについて図３〜図５を参照しながら説明する。図３（ａ）は、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの分解斜視図であり、図３（ｂ）は、積層された状態の上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの斜視図である。

図３（ａ）に示すように、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄはそれぞれ、３枚のセラミックグリーンシートＳ１，Ｓ２，Ｓ３が積層されてなるものである。セラミックグリーンシートＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、例えば、ドクターブレード法等により作製されたセラミックグリーンシートを、金型を用いた打抜加工やレーザー加工等の方法により図３（ａ）に示した形状に加工して作製される。

セラミックグリーンシートＳ１，Ｓ３は同一形状である。セラミックグリーンシートＳ１，Ｓ３に挟まれるセラミックグリーンシートＳ２は、セラミックグリーンシートＳ１，Ｓ３に対して更に、図３（ａ）に示すように、２列に亘って各列５個ずつ計１０個の同一形状の窓Ｗが加工されたものである。この窓Ｗは、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの平面図（上面図）である図４に示すように、高さがａ、幅がｂの長方形を呈している。

上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの熱圧着装置Ａ１による熱圧着をより確実にするため、図４における５−５線に沿った切断面の拡大断面図である図５に示すように、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄには、接着層ｇ１，ｇ２が設けられている。接着層ｇ１，ｇ２を構成する成分は、セラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３のものと組成が同じで配合比（特に、バインダ成分の配合比）が異なる。

上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄが作製される際には、先ず、セラミックグリーンシートＳ３の上に所定の厚さの接着層ｇ２が、セラミックグリーンシートＳ２の上に所定の厚さの接着層ｇ１が、スクリーン印刷等の方法によりそれぞれ印刷される。

次いで、接着層ｇ２が印刷されたセラミックグリーンシートＳ３の上（即ち、接着層ｇ２の上）に、接着層ｇ１が印刷されたセラミックグリーンシートＳ２が重ねられ、その上（即ち、接着層ｇ１の上）にセラミックグリーンシートＳ１が重ねられる。

このようにして作製される上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの内部には、図５に示すように、窓Ｗに対応する位置にキャビティＣが形成される。即ち、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの内部には、２列に亘って各列５個ずつ計１０個の同一形状のキャビティＣが形成されている。以下、窓Ｗの幅ｂに相当するキャビティの幅（図５に示す「ｂ」）を「キャビティ幅」と称呼する。

なお、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄを熱圧着、焼成した後に得られるセラミック積層体に所定の処理を加え、その後、図４、及び図５に示した２点鎖線（図４では、高さがＡ、幅がＢの長方形の形状線）に対応する線（面）に沿って切断することにより、セラミック積層体からなる製品が完成する。即ち、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄ（即ち、２セットの積層体）を熱圧着、焼成することで、内部にキャビティＣが形成された同一の製品を２×１０＝２０個、得ることができる。

次に、上述したように、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄが層状に配置された上記被加圧加熱物Ｈを上記熱圧着装置Ａ１を用いて加圧・加熱する場合における、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの各温度、及び被加圧加熱物Ｈを挿む圧力の変化について説明する。

ここで、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの各温度の計測方法の例について説明しておく。上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの各温度は、例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すように、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの各セラミックグリーンシートＳ２にそれぞれ切欠Ｋを設け、各切欠Ｋにシート状のＫ熱電対をそれぞれ挿入することで計測することができる。

この例では、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度として、対応するセラミックグリーンシートＳ２の温度が使用されている。また、圧力は、上側加圧部材１０、又は下側加圧部材２０を構成する部品の何れかの内部に圧電素子等を挿入する等により計測することができる。

図７は、第１実施形態に係る上記熱圧着装置Ａ１を用いて駆動制御装置Ｅ１により上記被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱する場合における、上側積層体Ｌｕの温度（実線を参照）、下側積層体Ｌｄの温度（破線を参照）、及び圧力（一点鎖線を参照）の変化の例を示したタイムチャートである。

この例では、背景技術の欄において説明した図２１に示した場合（即ち、図２０に示した駆動制御装置ＥＢにより従来の熱圧着装置Ｂが制御される場合）と同様、時刻ｔ１にて被加圧加熱物Ｈがセットされ、その後、上側加圧部材２０を下降させて被加圧加熱物Ｈを下側加圧部材１０と上側加圧部材２０とで上下方向に挿むことで、時刻ｔ２にて加圧が開始される。

圧力は、時刻ｔ２以降において「０」から増大させられ、時刻ｔ３にて上述した拘束圧力Pr（この例では、１．５ＭＰａ）に達する。その後、圧力は、時刻ｔ４にて上述した圧着圧力Ps（この例では、３．６ＭＰａ）に達する。圧力は、時刻ｔ４以降、時刻ｔ５まで圧着圧力Psに維持された後、時刻ｔ５以降にて減少させられて、時刻ｔ６にて「０」になっている。即ち、時刻ｔ６にて熱圧着工程が終了する。即ち、この図７に示す例での圧力変化パターンは、図２１に示すものと同一である。

この例の場合、被加圧加熱物Ｈがセットされる時刻ｔ１以前では、上側積層体Ｌｕの温度、及び下側積層体の温度Ｌｄが共に雰囲気温度に維持されている。また、時刻ｔ１において、被加圧加熱物Ｈが一対のテーブル３２，３２上にセットされても、加圧が開始される時刻ｔ２までの間においては、上述したように、先行加熱防止機構３０の作用により、被加圧加熱物Ｈは、弾性体２５と弾性体１５の何れにも接触しない。

従って、上側積層体Ｌｕが上記所定の高温（この例では、９０℃近傍）に調整されている弾性体２５から熱伝達を受けることがなく、また、下側積層体Ｌｄも同所定の高温に調整されている弾性体１５から熱伝達を受けることがない。従って、この間、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度は共に上記雰囲気温度に維持される。これにより、時刻ｔ２において、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度は等しくなっている。

時刻ｔ２において加圧が開始されると、上述したように、被加圧加熱物Ｈの弾性体２５及び弾性体１５との接触が開始される。これにより、時刻ｔ２以降、弾性体２５の下面に近い側に存在する上側積層体Ｌｕが弾性体２５から（従って、上側から）熱伝達を受け、弾性体１５の上面に近い側に存在する下側積層体Ｌｄが弾性体１５から（従って、下側から）熱伝達を受ける。この結果、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度が時刻ｔ２以降において上昇する。

この場合、上述したように、弾性体２５の熱伝導率と弾性体１５の熱伝導率とが等しく、この結果、加圧中に亘って弾性体２５から被加圧加熱物Ｈに伝達される時間経過に対する伝熱量と、加圧中に亘って弾性体１５から同被加圧加熱物Ｈに伝達される時間経過に対する伝熱量とが等しくなっている。従って、時刻ｔ２以降における上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度の上昇勾配も等しくなる。

この結果、図７に示すように、時刻ｔ２以降、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度が上記所定の高温に収束する時刻ｔ６までの間においても、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度が略等しい状態に維持される。即ち、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度プロファイルが時刻ｔ１〜ｔ６に亘って略一致し続ける。

これにより、圧力が拘束圧力Prに達する時刻ｔ３における上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差が非常に小さくなる。このことは、時刻ｔ３における上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法の差（バラツキ）が非常に小さいことを意味している。従って、時刻ｔ３以降の熱圧着工程中において維持される（拘束され続ける）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法のバラツキが小さくなる。この結果、熱圧着工程終了後の（従って、圧着後の）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法バラツキ（従って、焼成後の上記製品の寸法バラツキ）が小さくなる。

図８は、図２０に示した従来の熱圧着装置Ｂにより上記被加圧加熱物Ｈ（従って、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄ）の加圧・加熱を行った場合と、第１実施形態に係る上記熱圧着装置Ａ１により同被加圧加熱物Ｈの加圧・加熱を行った場合とで、焼成後のセラミック積層体Ｌｕ１，Ｌｄ１（以下、「上側基板Ｌｕ１、下側基板Ｌｄ１」とも称呼する）の寸法バラツキについての比較を行った実験結果を示している。

この実験では、図８中の「基板形状バラツキ」を測定するため、図９に示すように、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄにおいて、各窓Ｗ（従って、上記各製品）に対応する所定の位置に形状測定用孔ｈがそれぞれ設けられている。図１０は、図９に示した１０個の形状測定用孔ｈが設けられた上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄを熱圧着、焼成して得られる上側、下側基板Ｌｕ１，Ｌｄ１の例を示している。

図１０に示したように、焼成に伴う収縮による形状測定用孔ｈの移動距離は、形状測定用孔ｈの基板全体における位置に応じて異なる。そして、この例では、図１０に示したようにＸ軸、Ｙ軸を採り、上側基板Ｌｕ１と下側基板Ｌｄ１における対応する１対の形状測定用孔ｈについてのＸ軸方向の位置の差を１０箇所について順に測定していく。そして、これにより得られる差の値（１０個の値）の最大値を図８中の「基板形状バラツキ」と定義する。

また、この実験では、図８中の「キャビティ幅バラツキ」を測定するため、上側、下側基板Ｌｕ１，Ｌｄ１から各１０個ずつ計２０個得られるキャビティの幅（上記キャビティ幅。図５を参照。）を測定する。そして、これにより得られる２０個の値における標準偏差の３倍（所謂「３σ」）を「キャビティ幅バラツキ」と定義する。

また、この実験では、図８中の「反りのバラツキ」を測定するため、上側基板Ｌｕ１を水平面に置いた場合での同上側基板Ｌｕ１における最も高い位置の同水平面からの高さと、下側基板Ｌｄ１を水平面に置いた場合での同下側基板Ｌｄ１における最も高い位置の同水平面からの高さの差を測定する。そして、この差の値を「反りのバラツキ」と定義する。

図８では、第１実施形態として、上述した図１に示したもの（即ち、上側熱板２４の下、及び下側熱板１４の上に弾性体２５，１５がそれぞれ固定されたもの。以下、「実施例１」と云う。）、図１に示した弾性体２５の下、及び弾性体１５の上に更に同じ鉄（或いは、ステンレス）からなる薄い板がそれぞれ固定されたもの（以下、「実施例２」と云う。）、並びに、図１に示した弾性体１５を省略して、弾性体２５の下、及び下側熱板１４の上に更に低熱伝導層（テフロンシート）がそれぞれ固定されたもの（以下、「実施例３」と云う。）が示されている。

即ち、実施例２では、弾性体２５の下の上記薄い板が上記上側接触部分に相当し、弾性体１５の上の上記薄い板が上記下側接触部分に相当する。実施例３では、弾性体２５の下の低熱伝導層が上記上側接触部分に相当し、下側熱板１４の上の低熱伝導層が上記下側接触部分に相当する。即ち、この実施例２，３でも、上側接触部分と下側接触部分の熱伝導率が等しくなっている。

なお、実施例２では、実施例１に比して、加圧開始直後の短期間内における上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度の上昇勾配が大きくなる。また、実施例３では、実施例１に比して、加圧開始直後の短期間内における上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度プロファイルの差がより一層小さくなる。

この実施例３から理解できるように、上側接触部分（この例では、弾性体２５）と下側接触部分（この例では、下側熱板１４）の材質が異なる場合（従って、上側接触部分と下側接触部分の熱伝導率が異なる場合）、上側接触部分の下、及び下側接触部分の上に更に同一の低熱伝導層を配置して上側接触部分と下側接触部分の熱伝導率を一致させることで、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度プロファイルの差を小さくすることができる。

図８に示すように、先行加熱防止機構３０を備えていて、且つ、上側接触部分と下側接触部分の熱伝導率が等しい実施例１，２，３では、従来例に比して、「基板形状バラツキ」、「キャビティ幅バラツキ」、「反りのバラツキ」の全ての値が小さくなっていることが理解できる。これは、上述したように、第１実施形態では、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度プロファイルの差（特に、図７における時刻ｔ３での温度差）が非常に小さくなることに起因すると考えられる。

また、この実験では、被加圧加熱物Ｈ（以下、「カセット」とも称呼する。）の内部の圧力分布を測定するため、カセット内の隣り合う所定の層と層の間に感圧紙を挿入した状態でカセットを加圧・加熱する。そして、感圧紙の色の分布を目視で確認して圧力分布の均一の程度を判定する。

図８に示すように、実施例１，２，３では、従来例に比して、圧力分布の均一の程度がより良好になっている。これは、上述したように、上記上側接触面の向きが、上記下側接触面に対して被加圧加熱物Ｈから受ける反力に応じて変動可能となっていることに起因すると考えられる。

以上、説明したように、本発明の第１実施形態に係る熱圧着装置Ａ１では、先行加熱防止機構３０の作用により加圧前において被加圧加熱物Ｈが上側接触部分（弾性体２５）と下側接触部分（弾性体１５）の何れにも接触しない。加えて、上側接触部分と下側接触部分の熱伝導率が等しい。これにより、被加圧加熱物Ｈ内の上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度プロファイルが熱圧着工程中において略一致する。

この結果、圧力が拘束圧力Prに達する時点（図７において、時刻ｔ３）での上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差が非常に小さくなるから、同時点以降の熱圧着工程中において維持される（拘束され続ける）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法のバラツキが小さくなる。この結果、熱圧着工程終了後の（従って、圧着後の）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法バラツキ（従って、焼成後の上記製品の寸法バラツキ）が小さくなる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る熱圧着装置Ａ２について説明する。図１１は、この熱圧着装置Ａ２の概略構成図である。熱圧着装置Ａ２は、加圧開始後における圧力の変化パターンのみが上述した図２０に示した従来の熱圧着装置Ｂと異なり、機械的な構成については同熱圧着装置Ｂと同一である。

従って、図１１において図２０の部材と同一の部材については図２０に示した符号を付してそれらの説明に代える。図１１と図２０とを比較すれば明らかなように、熱圧着装置Ａ２と熱圧着装置Ｂとは、圧力の変化パターンを制御する駆動制御装置のみが異なっている。

図１２は、この第２実施形態に係る熱圧着装置Ａ２を用いて駆動制御装置Ｅ２により（図２に示した）被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱する場合における、上側積層体Ｌｕの温度（実線を参照）、下側積層体Ｌｄの温度（破線を参照）、及び圧力（一点鎖線を参照）の変化の例を示したタイムチャートである。

図１２における時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６はそれぞれ、従来の熱圧着装置Ｂを用いた場合を示した図２１のタイムチャートにおける時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６と対応している。

図１２と図２１を比較すれば明らかなように、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度プロファイルは、熱圧着装置Ａ２を用いた場合と従来の熱圧着装置Ｂを用いた場合とで同じになる。これは、この熱圧着装置Ａ２では、上記従来の熱圧着装置Ｂと同様、上記先行加熱防止機構３０が備えられておらず、且つ、上側接触部分（上側熱板２３０）と下側接触部分（弾性体１４０）の各熱伝導率が熱圧着装置Ｂのものと同じだからである。

一方、熱圧着装置Ａ２では、加圧開始時点である時刻ｔ２以降において上昇する圧力が時刻ｔ２ａにて、上記拘束圧力Pr（この例では、１．５ＭＰａ）よりも十分に低い圧力であって予め設定された或る圧力（この例では、０．７ＭＰａ。以下、「非拘束中維持圧力Pk」と称呼する。）に達すると、時刻ｔ２ａ以降、時刻ｔ２ｂまでの間、圧力が非拘束維持圧力Pkに維持される。従って、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄは、時刻ｔ２ｂまでは、それぞれの温度上昇に応じて別個独立に収縮し得る。

時刻ｔ２ｂになると、圧力は再び増大させられ、圧力は時刻ｔ３にて拘束圧力Prに達する。その後、圧力は、時刻ｔ４にて上述した圧着圧力Ps（この例では、３．６ＭＰａ）に達すると、時刻ｔ４以降、時刻ｔ５まで圧着圧力Psに維持される、そして、時刻ｔ５以降にて減少させられて、時刻ｔ６にて「０」になる。このように、熱圧着装置Ａ２では、維持される圧力の大きさが２段階（非拘束中維持圧力Pk、及び圧着圧力Ps）に設定される。

ここで、図１２における時刻ｔ３は、図２１における時刻ｔ３よりも所定時間（ｔ２ｂ−ｔ２ａ）だけ遅れていて、これにより、図１２における時刻ｔ３では、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差が十分に小さくなっている。従って、図１２における時刻ｔ３では、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法バラツキが十分に小さくなり得る。

従って、図１２の時刻ｔ３以降の熱圧着工程中において維持される（拘束され続ける）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法のバラツキが小さくなる。この結果、熱圧着工程終了後の（従って、圧着後の）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法バラツキ（従って、焼成後の上記製品の寸法バラツキ）が小さくなる。

ここで、上記非拘束中維持圧力Pkについて付言しておく。図１３は、図２に示した被加圧加熱物Ｈが上下方向に挟まれる圧力と、被加圧加熱物Ｈの上面−下面間の見かけ熱伝導率との関係を示したグラフである。図１３において、σ_0.02は、セラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．０２％耐力を表す。なお、図１３における見かけ熱伝導率には、測定誤差が含まれている。

図１３から理解できるように、圧力がセラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．０２％耐力に相当する圧力（この例では、０．３３ＭＰａ）未満である場合、見かけ熱伝導率の値が非常に不安定となっている。これは、圧力が非常に低いことから、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの内部において熱伝導率が非常に小さい空気層が残存していることに起因すると考えられる。

従って、圧力がセラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．０２％耐力に相当する圧力未満であると、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの内部において熱が均一に伝導し得ず、この結果、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの内部において温度の不均一の程度（従って、収縮の程度）が局所的に増大する可能性が大きくなる。

このことは、熱圧着工程終了後の（従って、圧着後の）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法バラツキ（従って、焼成後の上記製品の寸法バラツキ）の増大に繋がる。以上のことから、非拘束中維持圧力Pkは、セラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．０２％耐力に相当する圧力以上であることが好ましい。

図１４は、図１２に示した圧力変化パターンで圧力を変化させた場合における、非拘束中維持圧力Pkと、上述した定義に基づく焼成後の「基板形状バラツキ」との関係を示したグラフである。図１４において、σ_0.1は、セラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．１％耐力を表す。

図１４から理解できるように、非拘束中維持圧力PkがセラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．１％耐力に相当する圧力（この例では、１．６５ＭＰａ）よりも小さい「１．０ＭＰａ」より大きいと、「基板形状バラツキ」が大きくなる傾向がある。

従って、非拘束中維持圧力Pkは、セラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．１％耐力に相当する圧力より小さい「１．０ＭＰａ」以下であることが好ましい。即ち、この例の場合、非拘束中維持圧力Pkは、セラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．０２％耐力に相当する圧力（この例では、０．３３ＭＰａ）以上であって、セラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．１％耐力に相当する圧力（この例では、１．６５ＭＰａ）より小さい「１．０ＭＰａ」以下であることが好ましい。

図１５は、図２０に示した従来の熱圧着装置Ｂにより上記被加圧加熱物Ｈ（従って、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄ）の加圧・加熱を行った場合と、第２実施形態に係る上記熱圧着装置Ａ２により同被加圧加熱物Ｈの加圧・加熱を行った場合とで、焼成後のセラミック積層体Ｌｕ１，Ｌｄ１（以下、「上側基板Ｌｕ１、下側基板Ｌｄ１」とも称呼する）の寸法バラツキについての比較を行った実験結果を示している。

図１５中の「基板形状バラツキ」、「キャビティ幅バラツキ」、「反りのバラツキ」の定義はそれぞれ、図８のものと同一である。図１５では、第２実施形態として、非拘束中維持圧力Pkを０．２ＭＰａに設定し、Pk維持終了時（図１２の時刻ｔ２ｂに相当する。）を所定の或る時点としたもの（以下、「実施例１」と云う。）、非拘束中維持圧力Pkを０．７ＭＰａに設定し、Pk維持終了時を実施例１と同一の時点としたもの（以下、「実施例２」と云う。）、及び、非拘束中維持圧力Pkを０．７ＭＰａに設定し、Pk維持終了時を実施例１，２に比して若干遅らせたもの（以下、「実施例３」と云う。）が示されている。

なお、図１５中、「Pk維持終了時上下積層体温度差」とは、Pk維持終了時での上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差である。「Pk維持終了時温度上昇勾配」とは、Pk維持終了時での上側積層体Ｌｕの温度の上昇勾配である。「Pk維持終了時積層体温度」とは、Pk維持終了時での上側積層体Ｌｕの温度である。また、「バインダＴｇ温度」とは、上述した接着層ｇ１，ｇ２（図５を参照）内のバインダ成分のガラス転移点温度である。

図１５に示すように、所定時間に亘って圧力が非拘束中維持圧力Pkに維持される実施例１〜３では、従来例に比して、「基板形状バラツキ」、「キャビティ幅バラツキ」、「反りのバラツキ」の全ての値が小さくなっていることが理解できる。これは、上述したように、第２実施形態では、圧力が拘束圧力Prに達する時点（図１２における時刻ｔ３）が上記所定時間だけ遅れることにより、圧力が拘束圧力Prに達する時点での上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差が従来例に比して小さくなっていることに起因すると考えられる。

また、実施例１では、実施例２に比して、「基板形状バラツキ」、「キャビティ幅バラツキ」、「反りのバラツキ」の全ての値が大きくなっている。これは、実施例１では、非拘束中維持圧力Pkが上記セラミックグリーンシートＳ１〜Ｓ３の０．０２％耐力に相当する圧力（０．３３ＭＰａ）よりも小さいから上述した「上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄ内部での空気層の残存」が発生し、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄ内部にて温度の不均一の程度が局所的に増大することに起因すると考えられる。

図１６は、実施例２での上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差、及び圧力の変化を示したタイムチャートである。図１７は、実施例２での上側積層体Ｌｕの温度上昇勾配、及び圧力の変化を示したタイムチャートである。図１６，１７における各時刻はそれぞれ、図１２におけるものに対応している。

図１５の実験結果、及び図１６から理解できるように、従来例に比して基板Ｌｕ１，Ｌｄ１の寸法バラツキを十分に小さくするためには、Pk維持終了時上下温度差は「３．０℃以下」（より好ましくは、「２．５℃以下」）であることが好ましいと考えられる。即ち、上記所定時間（図１２における時間（ｔ２ｂ−ｔ２ａ））は、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差が「３．０℃以下」となるまでに要する時間以上の時間に設定されることが好ましいと考えられる。

また、図１５の実験結果、及び図１７から理解できるように、従来例に比して基板Ｌｕ１，Ｌｄ１の寸法バラツキを十分に小さくするためには、Pk維持終了時温度上昇勾配を「０．５℃/sec以下」としてもよいことが判る。即ち、上記所定時間（図１２における時間（ｔ２ｂ−ｔ２ａ））は、上側積層体Ｌｕの温度上昇勾配が「０．５℃/sec以下」となるまでに要する時間以上の時間に設定されることが好ましいと考えられる。これは、上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差が時刻ｔ２ａの直後以降において次第に減少していくにつれて（図１６を参照）、上側積層体Ｌｕの温度上昇勾配も同様に減少していくことに基づく（図１７を参照）。

更には、実施例３では、実施例２に比して、「基板形状バラツキ」、「キャビティ幅バラツキ」、「反りのバラツキ」の全ての値が大きくなっている。この結果から、上記所定時間（図１２における時間（ｔ２ｂ−ｔ２ａ））を長めに設定することでPk維持終了時積層体温度がバインダＴｇ温度を超えると、基板Ｌｕ１，Ｌｄ１の寸法バラツキが大きくなる傾向があることが判る。

図１８は、Pk維持終了時積層体温度からバインダＴｇ温度を減じた値と、上述した定義に基づく「キャビティ幅バラツキ」との関係を示したグラフである。図１８からも、上記所定時間（図１２における時間（ｔ２ｂ−ｔ２ａ））を長めに設定することでPk維持終了時積層体温度がバインダＴｇ温度を超えると、「キャビティ幅バラツキ」が大きくなることが判る。

図１５の実験結果、及び図１８から理解できるように、従来例に比して基板Ｌｕ１，Ｌｄ１の寸法バラツキを十分に小さくするためには、Pk維持終了時積層体温度はバインダＴｇ温度以下であることが好ましいと考えられる。即ち、上記所定時間（図１２における時間（ｔ２ｂ−ｔ２ａ））は、上側積層体Ｌｕの温度がバインダＴｇ温度に達するまでに要する時間を超えない時間に設定されることが好ましいと考えられる。

以上、説明したように、本発明の第２実施形態に係る熱圧着装置Ａ２では、上記所定時間（図１２において時間（ｔ２ｂ−ｔ２ａ））に亘って圧力が拘束圧力Prよりも低い非拘束中維持圧力Pkに維持される。これにより、圧力が拘束圧力Prに達する時点（図１２における時刻ｔ３）が上記所定時間だけ遅れることにより、圧力が拘束圧力Prに達する時点での上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの温度差が従来例に比して小さくなる。

この結果、上記第１実施形態と同様、圧力が拘束圧力Prに達する時点以降の熱圧着工程中において維持される（拘束され続ける）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法のバラツキが小さくなる。この結果、熱圧着工程終了後の（従って、圧着後の）上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄの寸法バラツキ（従って、焼成後の上記製品の寸法バラツキ）が小さくなる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第１実施形態において第２実施形態の圧力変化パターンを採用してもよい。この場合、上記第１実施形態に係る熱圧着装置Ａ１において、駆動制御装置Ｅ１を第２実施形態用の駆動制御装置Ｅ２に変更すればよい。

また、上記第１、第２実施形態においては、層状に配置された２セットのセラミックグリーンシート積層体（上側、下側積層体Ｌｕ，Ｌｄ）を内蔵した被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱しているが、層状に配置された３セット以上のセラミックグリーンシート積層体を内蔵した被加圧加熱物Ｈを加圧・加熱してもよい。

また、上記第１実施形態（図１を参照）においては、上側熱板２４の下に弾性体２５を配置する際、図１９に示す構造を採用することが好ましい。即ち、上側熱板２４の下面の外周部に、同外周部に対応する外形状を有するＳＫ焼入れ鋼、或いはＳＵＳ４４０焼入れ鋼等の高剛性材料からなる枠部材２７が固設される。枠部材２７の下方部分の周囲には、内方へ向けて水平方向に突出したフランジ部２７ａが設けられていて、このフランジ部２７ａの上面に弾性体２５が置かれている。弾性体２５の下面にはＰＥＴフィルム２８が貼り付けられていることが好ましい。

これにより、１．８〜７．５（W/m・K）と熱伝導率が高く、且つ、加圧時に破断し易い針入度硬度が３０〜７０（１/１０mm）の弾性体を使用することが可能になる。なお、「針入度」とは、ＪＩＳ Ｋ２２０７で規格されている硬度評価方法であって、その値が大きいほど柔らかいことを意味する。

これにより、加圧中において弾性体２５が被加圧加熱物Ｈから圧力を受けた際に、弾性体２５の上面が上側熱板２４の下面に対して自由に相対移動可能となり、この結果、加圧による弾性体２５の破壊等の不具合の発生を抑制することが可能となる。

なお、上記フランジ部２７ａの突出長さＬ（図１９を参照）は、同フランジ部２７ａの厚さｔ（図１９を参照）の２倍以下であることが好ましい。例えば、フランジ部２７ａの厚さｔが３ｍｍである場合、フランジ部２７ａの突出長さＬは６ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、フランジ部２７ａの割れ等の不具合の発生を抑制することができる。

また、図１９に示した構造と同様の構造は、上記第１実施形態（図１を参照）における下側熱板１４の上に弾性体１５を配置する際、或いは、上記第２実施形態（図１１を参照）における下側熱板１３０の上に弾性体１４０を配置する際にも使用されることが好適である。

本発明の第１実施形態に係る熱圧着装置の概略構成図である。図１（ａ）は、被加圧加熱物がセットされた状態を示した図であり、図１（ｂ）は、セットされた被加圧加熱物が加圧・加熱されている状態を示した図である。 図２（ａ）は、図１に示した被加圧加熱物の分解斜視図であり、図２（ｂ）は、セットされた状態にある同被加圧加熱物の斜視図である。 図３（ａ）は、図２に示した上側、下側積層体の分解斜視図であり、図３（ｂ）は、積層された状態の同上側、下側積層体の斜視図である。 図３に示した上側、下側積層体の平面図（上面図）である。 図４における５−５線に沿った切断面の拡大断面図である。 図３に示した上側、下側積層体の各温度の計測方法の例を示した図である。 図１に示した熱圧着装置を用いて被加圧加熱物を加圧・加熱する場合における、上側積層体の温度、下側積層体の温度、及び圧力の変化の例を示したタイムチャートである。 被加圧加熱物（上側、下側積層体）の加圧・加熱を図２０に示した従来の熱圧着装置を用いて行った場合と、図１に示した熱圧着装置を用いて行った場合とで、焼成後のセラミック積層体の寸法バラツキについての比較を行った実験結果を示した図である。 基板形状バラツキを測定するために形状測定用孔が設けられた上側、下側積層体の平面図である。 図９に示した形状測定用孔が設けられた上側、下側積層体を熱圧着、焼成して得られる上側、下側基板の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る熱圧着装置の概略構成図である。図１１（ａ）は、被加圧加熱物がセットされた状態を示した図であり、図１１（ｂ）は、セットされた被加圧加熱物が加圧・加熱されている状態を示した図である。 図１１に示した熱圧着装置を用いて被加圧加熱物を加圧・加熱する場合における、上側積層体の温度、下側積層体の温度、及び圧力の変化の例を示したタイムチャートである。 被加圧加熱物が上下方向に挟まれる圧力と、被加圧加熱物の上面−下面間の見かけ熱伝導率との関係を示したグラフである。 図１２に示した圧力変化パターンで圧力を変化させた場合における、非拘束中維持圧力と、キャビティ幅バラツキとの関係を示したグラフである。 被加圧加熱物（上側、下側積層体）の加圧・加熱を図２０に示した従来の熱圧着装置を用いて行った場合と、図１１に示した熱圧着装置を用いて行った場合とで、焼成後のセラミック積層体の寸法バラツキについての比較を行った実験結果を示した図である。 上側、下側積層体の温度差、及び圧力の変化を示したタイムチャートである。 上側積層体の温度上昇勾配、及び圧力の変化を示したタイムチャートである。 Pk維持終了時積層体温度からバインダＴｇ温度（ガラス転移点温度）を減じた値と、キャビティ幅バラツキとの関係を示したグラフである。 上側熱板の下に弾性体を配置する際における好ましい構造の概略構成図である。 従来の熱圧着装置の概略構成図である。図２０（ａ）は、被加圧加熱物がセットされた状態を示した図であり、図２０（ｂ）は、セットされた被加圧加熱物が加圧・加熱されている状態を示した図である。 図２０に示した従来の熱圧着装置を用いて被加圧加熱物を加圧・加熱する場合における、上側積層体の温度、下側積層体の温度、及び圧力の変化の例を示したタイムチャートである。

符号の説明

１０…下側加圧部材、１４…下側熱板、１５…弾性体、２０…上側加圧部材、２３…弾性体、２４…上側熱板、２５…弾性体、１００…下側加圧部材、１３０…下側熱板、１４０…弾性体、２００…上側加圧部材、２３０…上側熱板、Ｈ…被加圧加熱物、Ｌｕ…上側積層体、Ｌｄ…下側積層体、Ｓ１〜Ｓ３…セラミックグリーンシート、ｇ１，ｇ２…接着層

Claims (2)

1. ２枚以上のセラミックグリーンシートが重ねられて１セットを構成する圧着前のセラミックグリーンシート積層体が層状に２セット配置されてなる被加圧加熱物を加圧・加熱して２セットの圧着後のセラミックグリーンシート積層体を製造する熱圧着装置であって、
   上側加圧部材を加熱するための上側ヒータを内蔵した上側加圧部材と、
   下側加圧部材を加熱するための下側ヒータを内蔵した下側加圧部材と、
   を備え、
   前記上側ヒータにより加熱された前記上側加圧部材と前記下側ヒータにより加熱された前記下側加圧部材との間において前記セラミックグリーンシート積層体の積層方向が上下方向に一致するように配置された前記被加圧加熱物を同上側加圧部材と同下側加圧部材とで上下方向に挿んで加圧・加熱する熱圧着装置において、
   加圧前において、前記上側ヒータにより加熱された前記上側加圧部材と前記下側ヒータにより加熱された前記下側加圧部材との間に配置された前記被加圧加熱物を同上側加圧部材と同下側加圧部材の何れにも接触しない状態に維持する先行加熱防止機構を備えたことを特徴とする熱圧着装置。
2. 請求項１に記載の熱圧着装置において、
   前記先行加熱防止機構は、
   前記上側加圧部材と前記下側加圧部材との間に前記被加圧加熱物を配置するためのテーブルと、
   前記テーブルの上下方向位置を変動可能とするとともに、加圧前において同テーブルの上下方向位置を同テーブルに配置された前記被加圧加熱物が前記上側加圧部材と前記下側加圧部材の何れにも接触しない所定の位置に調整する弾性付勢力を発生する弾性付勢力発生部材を含んだテーブル上下方向位置調整機構と、
   を備えることを特徴とする熱圧着装置。

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