JP7401488B2 - 積層成形システムおよび積層成形システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空積層装置と、該真空積層装置の後工程に配置されるプレス装置と、前記真空積層装置で積層成形された中間積層成形物をプレス装置へ搬送する搬送装置とを備えた積層成形システムおよび該積層成形システムの制御方法に関するものである。

真空積層装置と、該真空積層装置の後工程に配置されるプレス装置と、前記真空積層装置で積層成形された中間積層成形物をプレス装置へ搬送する搬送装置とを備えた積層成形システムについては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１は、真空積層装置の後工程にプレス装置である第二の積層装置の加圧加熱装置と第三の積層装置の加圧冷却装置が備えられている。

特開２００４－５８３４９号公報

しかしながら従来の積層成形システムでは、加熱加圧した積層成形品を冷却するためには、加熱加圧装置と冷却加圧装置の２台のプレス装置を設ける必要があった。または積層成形品に対する加圧加熱装置と冷却加圧装置によりそれぞれ略同じ時間ずつ加圧成形が行われるため、加圧加熱時間と加圧冷却時間の配分を最適なものとすることができなかった。そこで本発明では、積層成形システムの簡略化、積層成形システムによる積層成形の成形性向上、積層成形システムによる積層成形の成形時間短縮の少なくとも一つについて良好な結果を得ることができる積層成形システムおよび積層成形システムの制御方法を提供することを目的とする。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本発明の請求項１に記載の積層成形システムは、真空積層装置と、該真空積層装置の後工程に配置されるプレス装置と、前記真空積層装置で積層成形された中間積層成形物をプレス装置へ搬送する搬送装置とを備えた積層成形システムにおいて、前記プレス装置は、加圧手段と、上盤または下盤少なくとも一方の盤に取り付けられた加圧部材と、前記加圧部材の加圧面を加熱する加熱手段と、前記加圧部材の加圧面を冷却する冷却手段とを備える。

本発明の積層成形システムは、真空積層装置と、該真空積層装置の後工程に配置されるプレス装置と、前記真空積層装置で積層成形された中間積層成形物をプレス装置へ搬送する搬送装置とを備えた積層成形システムにおいて、前記プレス装置は、加圧手段と、上盤または下盤少なくとも一方の盤に取り付けられた加圧部材と、前記加圧部材の加圧面を加熱する加熱手段と、
前記加圧部材の加圧面を冷却する冷却手段とを備えるので、積層成形システムの簡略化、積層成形システムによる積層成形の成形性向上、積層成形システムによる積層成形の成形時間短縮の少なくとも一つについて良好な結果を得ることができる。

第１の実施形態の積層成形システムの概略説明図である。 第１の実施形態の積層成形システムのプレス装置の要部の縦断面図である。 第１の実施形態の積層成形システムのプレス装置の要部の水平断面図である。 第１の実施形態の積層成形システムの制御方法を示す図である。 第２の実施形態の積層成形システムのプレス装置の要部の縦断面図である。 第３の実施形態の積層成形システムのプレス装置の要部の縦断面図である。 第４の実施形態の積層成形システムのプレス装置の要部の縦断面図である。

本発明の第１の実施形態の積層成形システム１について、真空積層装置２とプレス装置３を断面表示した図１を参照して説明する。積層成形システム１は、真空積層装置２の後工程にプレス装置３が配置され、搬送装置によって送られるキャリアフィルムＦ１，Ｆ２により前記真空積層装置２から搬送された凹凸部を備えた被積層材である基板Ａ１と積層フィルムＡ２からなる中間積層成形物Ａ４が前記プレス装置３により加圧成形されるものである。

基板Ａ１と積層フィルムＡ２の移送装置とテンション装置を兼ねる搬送装置１０のキャリアフィルム巻出装置４は、下側の巻出ロール４１１および従動ロール４１２を備えている。前記巻出ロール４１１から巻き出された下キャリアフィルムＦ１は従動ロール４１２の部分で水平状態に向きが変更される。下キャリアフィルムＦ１が水平状態となった部分に、前工程から重ねられて送られてくる被成形材である基板Ａ１と積層フィルムＡ２を載置する載置ステージ部４１３が設けられている。また搬送装置１０を構成するキャリアフィルム巻出装置４は、上側の巻出ロール４１４および従動ロール４１５を備えており、前記巻出ロール４１４から巻き出された上キャリアフィルムＦ２は従動ロール４１５の部分で基板Ａ１と積層フィルムＡ２からなる積層成形物Ａ３の上に重ねられる。これらキャリアフィルムＦ１，Ｆ２に挟まれて基板Ａ１と積層フィルムＡ２が移送され、真空積層装置２やプレス装置３においてキャリアフィルムＦ１，Ｆ２を介して積層成形が行われることにより、積層フィルムＡ２が溶融して装置部分に付着することを防止したり、特にプレス装置３においては中間積層成形物Ａ４を加圧する際に一定の緩衝作用が付与されるという利点もある。また積層成形品Ａ５の種類によってはプレス装置３から取り出された積層成形品Ａ５の温度が低下した後に、キャリアフィルムＦ１，Ｆ２と積層成形品Ａ５の間を剥離するので良好な状態での剥離または離型を行うことができる。

搬送装置１０を構成するキャリアフィルム巻出装置４の後工程に配置される真空積層装置２は、真空状態（減圧状態）のチャンバＣ内においてダイアフラム２１１等の加圧体により基板Ａ１と積層フィルムＡ２からなる積層成形物Ａ３を加圧し、１次成形品である中間積層成形物Ａ４を積層成形するものである。真空積層装置２は、固定的に設けられた上盤２１２に対して下盤２１３が昇降機構２１４により昇降可能に設けられ、下盤２１３が上昇して上盤２１２と当接した際に内部にチャンバＣが形成可能となっている。チャンバＣは図示しない真空ポンプに接続され、減圧可能となっている。また上盤２１２の中央の下面には熱板２１５が取付けられ、熱板２１５の表面には図示しない耐熱性のゴム膜等の弾性シート２１６が取付けられている。一方下盤２１３の中央の上面にも熱板２１７が取付けられている。また下盤２１３の前記熱板２１７の周囲の部分には加圧体である耐熱性ゴム膜からなるダイアフラム２１１が熱板２１７の上面を覆うように取付けられている。そして図示しないコンプレッサにより加圧空気がダイアフラム２１１の裏面側に送られることによりダイアフラム２１１はチャンバＣ内で膨出して熱板２１７との間で基板Ａ１と積層フィルムＡ２を加圧する。なお真空積層装置２のダイアフラム２１１は上盤に取付けられたものでもよい。また真空積層装置の加圧体は、表面に弾性体が取付けられたロール体同士の間や前記ロール体と加圧板の間で基板Ａ１と積層フィルムＡ２を加圧するもの等でもよい。また真空積層装置は、上下の熱板の表面にゴム等の弾性シートが取り付けられ弾性シートが加圧面となっているプレス装置を用いてもよい。

前記真空積層装置２の後工程に直列方向に配設されるプレス装置３は、真空積層装置２で加圧成形され凹凸部を備えた被積層材である基板Ａ１と積層フィルムＡ２とからなり積層フィルムＡ２の側に凹凸が残った状態の中間積層成形物Ａ４を更に加圧してより一層平坦な積層成形品Ａ５に加圧成形するものである。プレス装置３は、下方に設けられた略矩形のベース盤３１１と、前記ベース盤３１１の上方に位置する略矩形の固定盤である上盤３１２の四隅近傍の間にそれぞれ立設されたタイバ３１３を備えている。そしてプレス装置３は、略矩形の可動盤である下盤３１４がベース盤３１１と上盤３１２との間で昇降移動可能となっている。上盤と下盤の間には両方の盤の間の距離を検出するための位置センサ３４０が取り付けられている。また位置センサ３４０は、上盤側の加圧部材３２２と下盤側の加圧部材３２１の間に取り付けられ、加圧部材３２１，３２２の間の距離を検出するものでもよい。なお本発明において位置センサ３４０は必須のものではない。

またベース盤３１１には加圧手段であって油圧により作動する加圧シリンダ３１５が設けられ、加圧シリンダ３１５のラム３１６が下盤３１４の背面に固定されている。加圧シリンダは単動のものでも複動のものでもよいが、加圧シリンダの図示しない加圧油室にはポンプ３１７から作動油を供給する管路３１８が接続され、管路３１８には作動油の油圧を測定するための油圧センサ３１９が設けられている。ポンプ３１７はこれに限定されるものではないが、サーボモータ３２０により回転数を制御することのできるポンプが用いられている。また前記管路３１８に流量を制御するためのサーボバルブを設けてもよい。ポンプ３１７は真空積層装置２にも作動油を供給するものでもよく、プレス装置３のみに作動油を供給するものでもよい。

なお第１の実施形態のプレス装置３の加圧手段は、サーボモータ等の電動モータによりボールねじを回転させて直接下盤等を移動させるものや、サーボモータ等の電動モータによりトグル装置を介して下盤等を移動させるものなど他の方式のものでもよい。更にプレス装置３は、下盤に対して上盤が下降するものなどでもよい。更にまた第１の実施形態のプレス装置３は、真空状態とすることが可能なチャンバを備えていないが、真空状態にすることが可能なチャンバを備え、真空チャンバ内で加圧を行うものでもよい。

プレス装置３の下盤３１４と上盤３１２の各対向面には加圧部材３２１，３２２を構成する加圧ブロック３２３，３２４がそれぞれ取付けられている。次に図２、図３を用いて下盤３１４側の加圧部材３２１の加圧ブロック３２３等について詳細に説明する。下盤３１４と加圧ブロック３２３の間には断熱板を設けてもよい。加圧ブロック３２３の内部の表面側には温度制御された水や油などの冷却媒体を流通させるための複数本の媒体通路３２５が形成されている。図３に示されるように加圧ブロック３２３には、供給側マニホールド部３２６が接続され、供給側マニホールド部３２６内に形成された主媒体通路３２７から前記媒体通路３２５がそれぞれ分岐している。

加圧ブロック３２３には、排出側マニホールド部３２８が接続され、排出側マニホールド部３２８内に形成された主媒体通路３２９へは前記媒体通路３２５がそれぞれ接続されている。そして供給側の主媒体通路３２９に対しては、冷却媒体供給装置３３０から媒体供給管路３３１が接続されている。そして媒体供給管路３３１には、冷却媒体の供給を開始または停止するための開閉バルブ３３２が設けられている。なお開閉バルブ３３２に替えて、或いは開閉バルブ３３２とともに流量制御バルブを設けてもよい。また排出側の主媒体通路３２９と冷却媒体供給装置３３０は、媒体排出管路３３３により接続されている。更に加圧ブロック３２３には加圧ブロック３２３の温度を測定する熱電対等の温度センサ３３４が取り付けられ、前記温度センサ３３４は、冷却媒体供給装置３３０のコントローラ３３５に接続されている。

なお加圧ブロック３２３内の媒体通路３２５に替えて加圧ブロック３２３の内部を空洞とし、複数のリブや柱により空洞内の表面側と裏面側を接続したものでもよい。これら媒体通路３２５、冷却媒体供給装置３３０、媒体通路３２５と冷却媒体供給装置３３０を接続するための通路やバルブは、本発明の加圧部材３２１の加圧面３４４ａを冷却する冷却手段に相当する。また本発明における冷却手段としては、加圧ブロック３２３の内部にヒートパイプを埋設したものなどでもよい。

加圧ブロック３２３の表面には加圧ブロック３２３の平面形状と略同じ平面形状のシート状のラバーヒータ３３６が貼着されている。ラバーヒータ３３６は耐熱温度が一例として１８０℃ないし２８０℃のシリコーンゴムやふっ素系ゴムの内部に通電により発熱するニクロム線などの発熱体が配置されたものである。ラバーヒータ３３６の板厚はこれに限定されるものではないが１．００ｍｍないし３．００ｍｍ程度である。ラバーヒータ３３６のニクロム線は、電力線３３７を介して外部のラバーヒータ３３６の温度コントローラ３３９に接続され、温度コントローラ３３９は制御装置６や電力を供給する図示しない電力供給装置に接続される。また温度コントローラ３３９は、加圧ブロック３２３に取り付けられた温度センサ３３８に接続されている。

ここにおいて加圧ブロック３２３等の温度検出は、前記温度センサ３３８によりラバーヒータ３３６の部分の温度を検出するようにしてもよく、上記した加圧ブロック３２３に設ける温度センサ３３４により温度を検出するようにしてもよく、少なくとも一方の温度センサ３３４，３３８を設けて温度検出を行う。これらラバーヒータ３３６と温度コントローラ３３９等は、本発明の加圧部材３２１の加圧面３４４ａを加熱する加熱手段に相当する。前記加熱手段としては、ラバーヒータ３３６以外に加圧ブロック３２３の内部に複数本のカートリッジヒータやヒートパイプを埋設したものなどでもよい。またラバーヒータ３３６やカートリッジヒータ等は、加圧部材３２１の加圧面３４４ａを複数に分割したゾーンごとに別々に設置し、ゾーンごとのヒータを個別に温度コントロールができるようにしてもよい。

加熱手段であるラバーヒータ３３６の表面には、ラバーヒータ３３６のカバー部材である内部金属プレート３４２が取り付けられている。内部金属プレート３４２はラバーヒータ３３６の発熱体の部分が他の部分よりも硬いことから加圧時に前記発熱体のある部分の表面側のみが中間積層成形物Ａ４の表面に強く当たって面圧が部分的に高くなることを防止するためのものである。内部金属プレート３４２はステンレス等の金属や伝熱性と所定以上の硬度を備えた部材からなり、表面および裏面は所定の平滑度に鏡面処理されておりことが望ましい。内部金属プレート３４２の平面形状はラバーヒータ３３６と略同じであり、板厚はこれに限定されるものではないが、一例として０．５ｍｍないし５．０ｍｍである。なお内部金属プレート３４２は必須のものではない。

内部金属プレート３４２の表面には、ポリイミドフィルム等のエンジニアリングプラスチックまたは熱硬化性樹脂の樹脂フィルムからなる緩衝材３４３が重ねられている。本発明に使用される樹脂フィルムは、エンジニアリングプラスチックフィルムまたは熱硬化性樹脂フィルムであって工業用機能フィルムが好ましい。具体的にはポリイミド等のエンジニアリングプラスチック（スーパーエンジニアリングプラスチックを含む）製フィルムか、ふっ素樹脂等の熱硬化性樹脂フィルムが望ましい。これらの樹脂フィルムはロックウエルＲスケールの硬度（（ＩＳＯ ２０３９－２）が１５ないし１４０、耐熱温度が１５０℃以上のものが特に好ましい。またこれらの緩衝材３４３としての樹脂フィルムの厚みは０．００５ｍｍないし３．００ｍｍ、更に好ましくは０．０５ｍｍないし１．００ｍｍがより好ましい。また緩衝材の材質は、樹脂の他、ゴムを含むエラストマ、繊維、紙、またはそれらの複合体からなるものでもよい。なおラバーヒータ３３６自体にもシート部分はシリコーンゴム等から構成され緩衝作用はあるので、ラバーヒータ３３６を緩衝材の代用とする場合、緩衝材３４３は必須のものではない。

そして前記緩衝材３４３の表面には加圧面３４４ａを構成する金属プレート３４４が重ねられている。金属プレート３４４の平面形状は、加圧ブロック３２３の平面形状と略同じである。金属プレート３４４の厚みは、０．０５ｍｍないし５．０ｍｍ程度である。金属プレート３４４の表面は加圧面３４４ａとなっており鏡面加工されている。また金属プレート３４４の表面の加圧面３４４ａに窒化処理などの表面処理をすることも行われる。加圧ブロック３２３、ラバーヒータ３３６、内部金属プレート３４２、緩衝材３４３、加圧面３４４ａを構成する金属プレート３４４等の互い部材の固着や取り付けは、図示しないボルト、クランパ、熱溶着、接着剤など適宜な方法により取付られる。そして前記により加圧ブロック３２３と金属プレート３４４の間に緩衝材３４３等が備えられることになる。なお図３において加圧部材３２１を構成する加圧ブロック３２３、のラバーヒータ３３６、内部金属プレート３４２、緩衝材３４３、加圧面３４４ａを構成する金属プレート３４４等は、水平方向の長さに対する厚み方向の長さが、実際よりも大きくデフォルメして描画されている。

第１の実施形態のプレス装置３においては、上盤３１２も下盤３１４と同じ辺の大きさ、同じ面積で同じ構造の加圧部材３２２を備える。即ち加圧部材３２２は、加圧ブロック３２４、符号を付さないラバーヒータ、内部金属プレート、緩衝材、表面が加圧面３４１ａを構成する金属プレート３４１を備えている。また上盤側の加圧部材３２１の加圧ブロック３２４の冷却手段も下盤側の加圧部材３２１の加圧ブロック３２３の冷却手段と同様の構造を備える。更に上盤側の加圧部材３２１のラバーヒータ等の加熱手段も下盤側の加圧部材３２１の加熱手段と同様の構造を備える。

ただし本発明では、上盤３１２と下盤３１４の少なくとも一方の盤に加熱手段と冷却手段を備えた加圧部材を設けるものでもよい。特には中間積層成形物Ａ４が銅箔等による凹凸面を片面にしか備えていない場合、前記凹凸面を直接加圧する側の加圧部材に加熱手段と冷却手段を備えたものでもよい。

プレス装置３の後工程には積層成形品Ａ５の移送装置とテンション装置を兼ねた搬送装置１０を構成するキャリアフィルム巻取装置５が設けられている。キャリアフィルム巻取装置５は、下側の巻取ロール５１１および従動ロール５１２を備えており、前記巻取ロール５１１により下キャリアフィルムＦ１が巻き取られる。またキャリアフィルム巻取装置５は、上側の巻取ロール５１３および従動ロール５１４を備えており、前記従動ロール５１４の部分で積層成形品Ａ５から上キャリアフィルムＦ２が剥離され、上キャリアフィルムＦ２は前記上側の巻取ロール５１３に巻取られる。そして下キャリアフィルムＦ１のみが水平状態で送られる部分に積層成形品Ａ５の取出ステージ５１５が設けられている。なおキャリアフィルムＦ１，Ｆ２の移送装置としては、キャリアフィルムＦ１，Ｆ２の両側を把持して後工程に向けて引っ張る移載装置を設けてもよい。また積層成形システム１の積層成形物Ａ３を真空積層装置２へ搬送したり、真空積層装置２で積層成形された中間積層成形物Ａ４をプレス装置３へ搬送する搬送装置１０については前記に限定されず、多軸ロボット等を用いたものでもよい。

次に積層成形システム１の制御装置６について説明する。制御装置６は真空積層装置２、プレス装置３、キャリアフィルム巻出装置４、キャリアフィルム巻取装置５と接続されている。とりわけプレス装置３との関連では、制御装置６は、回転数を制御可能なポンプ３１７を駆動するサーボモータ３２０と接続されている。この制御装置６とサーボモータ３２０に接続には、公知のサーボアンプやロータリエンコーダとの信号の送受信も含まれる。また制御装置６は、油圧回路の開閉バルブ３３２等のバブルや油圧センサ３１９とも接続されている。そして前記機構によりプレス装置３の加圧シリンダ３１５による圧力制御（クローズドループ制御）が可能となっている。また制御装置６は、位置センサ３４０とも接続されており、位置センサ３４０により上盤３１２に対する下盤３１４の位置を検出して前記ポンプ３１７のサーボモータ３２０の回転数を制御することにより、プレス装置３の加圧シリンダ３１５による位置制御（クローズドループ制御）が可能となっている。

更に制御装置６は、冷却手段の冷却媒体供給装置３３０、開閉バルブ３３２、温度センサ３３８等と接続され、金属プレート３４４の加圧面３４４ａを含む加圧部材の冷却制御が可能となっている。更にまた制御装置６は、加熱手段のラバーヒータ３３６の温度コントローラ３３９に接続され金属プレート３４４の加圧面３４４ａを含む加圧部材の加熱制御が可能となっている。なお上盤側の加圧部材３２２と制御装置６の関係についても下盤側の加圧部材３２１と同様である。

次に第１の実施形態のプレス装置３を含む積層成形システム１を用いた、被積層材である基板Ａ１と積層フィルムＡ２の積層成形方法について図４等により説明する。連続成形時の積層成形システム１では、ダイアフラム式の真空積層装置２と平坦化プレス装置であるプレス装置３においてシーケンス制御により同時にバッチ処理的に加圧成形が行われる。しかしここでは１成形サイクル分の被積層材である基板Ａ１と積層フィルムＡ２の成形順序に沿って説明する。なお図４の例はプレス装置３の２成形サイクル分の温度制御を描画している。

搬送装置１０の載置ステージ部４１３に載置される基板Ａ１は、基板表面に接着された銅箔部分の凸部Ａ１ｂと銅箔が無い部分の凹部Ａ１ｃからなる凹凸部Ａ１ａを有するビルドアップ用の回路基板である。銅箔の厚み（基板部分に対する高さ）はこれに限定されないが数ｕｍから数十ｕｍ程度であって殆どの場合０．１ｍｍ以下である。前記基板Ａ１の上下にそれぞれ積層フィルムＡ２が重ねられてビルドアップ成形用の積層成形物Ａ３が構成される。なお図１では積層成形物Ａ３は１個が記載されているが同時に複数個数の積層成形物Ａ３を積層成形するものでもよい。

第１の実施形態における積層フィルムＡ２は絶縁フィルムであって、元の保存状態から両面に積層されているＰＥＴフィルムが剥離されて使用される。積層フィルムＡ２の樹脂材料はエポキシ等の熱硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を主成分とするものである。また前記熱硬化性樹脂以外の材料としては、熱可塑性樹脂や、粗度調整、難燃性付与、低膨張性付与、流動性付与、成膜性付与、低誘電正接化（絶縁性付与）、含水率低下等の目的で各種の材料、添加剤が含有されている。なお積層されるフィルムは、絶縁フィルムの他、感光性フィルムなどでもよい。また積層されるフィルムの成分は、熱可塑性樹脂のみ、熱硬化性樹脂のみでもよく限定されない。

そして載置ステージ部４１３に載置された前記積層成形物Ａ３は、巻取ロール５１１，５１３の回転駆動ともに上下キャリアフィルムＦ１，Ｆ２とともに送られ、開放状態の真空積層装置２のチャンバＣ内に送られ位置決めされる。次に真空積層装置２はチャンバＣが閉鎖され図示しない真空ポンプによりチャンバＣ内が真空状態とされる。そして加圧空気を送り込んでダイアフラム２１１をチャンバＣ内に膨出させ、基板Ａ１と積層フィルムＡ２からなる積層成形物Ａ３を上盤２１２側の熱板２１５の弾性シート２１６との間で加圧する。この際のダイアフラム２１１による加圧力は一例として１．０ＭＰａ以下であり、基板Ａ１の凹部Ａ１ｃに積層フィルムＡ２が埋め込まれる形で基板Ａ１と積層フィルムＡ２の接着が行われ、１次成形品である中間積層成形物Ａ４が積層成形される。しかし真空積層装置により積層成形された中間積層成形物Ａ４の積層フィルムＡ２の表面はまだ基板Ａ１の凹凸部Ａ１ａの形状に倣って凹凸が残った状態である。またこの際、使用される積層フィルムＡ２が無機材料の含有率が高い場合には溶融または軟化した樹脂の流動性が低いのでより一層凹凸が残りやすい。

真空積層装置２において凹凸部Ａ１ａを備えた基板Ａ１と積層フィルムＡ２からなり、両者が貼着された中間積層成形物Ａ４が積層成形されるとチャンバＣが開放される。そして搬送装置１０であるキャリアフィルム巻出装置４とキャリアフィルム巻取装置５による次のキャリアフィルムＦ１，Ｆ２の送りにより、前記中間積層成形物Ａ４はプレス装置３の上盤３１２と下盤３１４の間に搬送され、所定の加圧位置に停止される。次にプレス装置３の加圧シリンダ３１５が作動され、下盤３１４および加圧部材３２１の加圧ブロック３２３等が上昇されて加圧工程が開始される。

この際のプレス装置３による加圧工程Ｐは、加圧工程開始時Ｐ１の加圧部材３２１の加圧面３４４ａの温度が加圧工程終了時Ｐ２の加圧部材３２１の加圧面３４４ａの温度よりも高くなるように制御が行われる。即ち前回のプレス装置３による加圧工程Ｐが終了すると、制御装置６からの信号により、冷却手段の媒体供給管路３３１の開閉バルブ３３２が閉鎖され、加圧ブロック３２３内の媒体通路３２５への冷却媒体の供給が停止される。そして同時に制御装置６から加熱手段の温度コントローラ３３９に信号が送られ、ラバーヒータ３３６に通電が開始される。そしてポンプ３１７のサーボモータ３２０が逆転駆動され、加圧シリンダ３１５の加圧油室から作動油がタンクに戻されると下盤３１４および加圧部材３２１が下降される。下盤３１４および加圧部材３２１が下降されると（型開されると）、次に積層成形品Ａ５はプレス巻き取り装置に向けて搬出される。また同時に真空積層装置２で積層成形された次の中間積層成形物Ａ４がプレス装置３の上盤３１２の加圧部材３２２と下盤３１４の加圧部材３２１の間に搬入される。

また次の中間積層成形物Ａ４がプレス装置３に搬入されると、制御装置６から信号が送られ、ポンプ３１７のサーボモータ３２０が正回転してタンクから加圧シリンダ３１５の加圧油室に作動油を供給する。そして下盤３１４の加圧部材３２１が上盤３１２の加圧部材３２２に向けて上昇され、やがて中間積層成形物Ａ４は、キャリアフィルムＦ１，Ｆ２を介して加圧部材３２１と加圧部材３２２の間に挟持される。この加圧工程Ｐが開始されるまでの型開工程Ｐ３の間、前記ラバーヒータ３３６へは通電が継続されているので急速にラバーヒータ３３６の熱が内部金属プレート３４２、緩衝材３４３、加圧面３４４ａを構成する金属プレート３４４に伝播し、前記加圧面３４４ａが昇温される。

前記型開工程Ｐ３が終了すると加圧工程Ｐに移行する。まず最初にプレス装置３の加圧工程Ｐの温度制御について説明する。図４の例では加圧工程Ｐを開始してから所定時間は、目標温度に向けて更に昇温させる加熱制御を行っている。このことにより型開工程Ｐ３のみで所望の温度に上昇できなかった部分を補っている。図４には１０５℃まで昇温される例が記載されている。加圧工程Ｐの加熱制御時における目標温度（最高温度）については、これに限定されるものではないが、一例としては、９０℃ないし１５０℃である。そして目標温度に到達すると所定時間は同じ温度に維持されるように温度コントローラ３３９によりラバーヒータ３３６のクローズドループ制御が行われる。より具体的には温度センサ３３８の値を検出してラバーヒータ３３６のＯＮ・ＯＦＦ制御が行われる。なお加圧工程Ｐの開始時までに、金属プレート３４４の加圧面３４４ａの温度が目標温度に到達している場合は、加圧工程Ｐにおいてそれ以上昇温させる必要はなく、そのまま同じ温度に維持される。いずれにしても加圧工程Ｐの開始時から所定時間、加熱加圧工程Ｐ４が行われる。

そして所定時間が経過すると加熱加圧工程Ｐ４が終了して冷却加圧工程Ｐ５へ移行する。冷却加圧工程Ｐ５への移行に際しては温度コントローラ３３９によりラバーヒータ３３６への通電が完全に遮断される。次に制御装置６からの信号により冷却手段の開閉バルブ３３２が開放され、冷却媒体供給装置３３０から加圧ブロック３２３内の媒体通路３２５へ冷却媒体が供給される。このことにより図４に示されるように金属プレート３４４の加圧面３４４ａは徐々に冷却される。この冷却加圧工程Ｐ５の冷却制御もクローズドループ制御により所定の温度となるように制御される。図４には８０℃まで降温される例が記載されている。加圧工程Ｐの冷却制御時における目標温度（最低温度）については、これに限定されるものではないが、一例として５０℃ないし１１０℃である。また冷却制御においてもラバーヒータ３３６を使用することを否定するものではない。例えば加圧ブロック３２３において冷却媒体が供給される側は、冷却媒体が排出される側よりも温度が低下しがちであるので、供給側のラバーヒータ３３６に通電して金属プレート３４４の加圧面が均等、または所望の温度分布となるように制御するものでもよい。

次にプレス装置３の加圧工程Ｐの加圧制御について説明する。図４に示されるようにプレス装置３による加圧工程Ｐでは、加圧工程開始時Ｐ１は、圧力制御が行われ、その後位置制御に切り替えられる。大まかには加熱加圧工程Ｐ４では圧力制御が行われ、冷却加圧工程Ｐ５では位置制御が行われる。しかし加熱加圧制御の区間と圧力制御の区間は完全に一致してもいなくてもよい。即ち、加熱加圧工程の間に圧力制御を終了して位置制御を開始するものでもよく、加熱加圧工程から冷却加圧工程に移行後もまだ圧力制御が継続されており、冷却加圧工程の途中で圧力制御から位置制御に切り替えられるものでもよい。また圧力制御と冷却制御の中間に、圧力制御の要素と位置制御の要素を併せ持つ制御を行うものでもよい。

プレス装置３による加圧工程Ｐの時間は、積層成形品Ａ５によって相違するのでこれに限定されるものではないが、一例として２０秒ないし９０秒である。そのうち加熱加圧工程Ｐ４の時間はこれに限定されるものではないが一例として加圧工程Ｐの時間のうち３０％ないし７０％の時間、加熱加圧工程を行うことが好ましい。また圧力制御の時間についても、これに限定されるものではないが一例として加圧工程Ｐの時間のうち３０％ないし８０％の時間、圧力制御を行うことが好ましい。

更に加圧工程Ｐの圧力については、これに限定されるものではないが一例として中間積層成形物Ａ４の１ｃｍ^２当たりの面圧が０．２ＭＰａないし３．０ＭＰａであることが好ましい。そのうち加熱加圧工程Ｐ４において中間積層成形物Ａ４の面圧は、従来の加圧工程の面圧よりも所定の範囲で低圧にすること望ましい場合もある。また特に加圧温度の低下により樹脂層の流動性または粘度が低下する中間積層成形物Ａ４の場合は、全ての工程で圧力制御を行う場合、冷却加圧工程Ｐ５の面圧は加熱加圧工程よりも上昇させるようにしてもよい。更には加圧温度の低下により樹脂層の流動性または粘度が低下する中間積層成形物Ａ４の場合は、冷却加圧工程Ｐ５開始後、加圧面３４４ａの温度が低下して樹脂の流動性または粘度が低下してから圧力を上昇させるようにしてもよい。更には冷却加圧工程Ｐ５において位置制御を行う場合は、中間積層成形物Ａ４の板厚を積層成形品Ａ５の板厚（最終板厚）になるように下盤３１４を上昇させる（加圧手段である加圧シリンダ３１５を制御する）と結果的に加熱加圧工程Ｐ４に中間積層成形物Ａ４に加えられる面圧よりも、冷却加圧工程Ｐ５の面圧のほうが上昇してしまうことも行われる。

このように加圧工程Ｐの開始から金属プレート３４４の加圧面３４４ａの温度を従来よりも高温として加熱制御を行うことにより中間積層成形物Ａ４の絶縁フィルム部分の溶融または軟化した樹脂の流動性を向上させることができる。そのため中間積層成形物Ａ４の銅箔部分の表側の樹脂フィルムに板厚の厚い凸部が残っていたとしてもその凸部の溶融または軟化した樹脂を板厚の薄い凹部の部分に良好に流動させることができる。そしてその結果、中間積層成形物Ａ４に強いストレスを加えることなる中間積層成形物Ａ４の表面の平坦性を確保することができる。またこの加圧工程Ｐにおける加圧シリンダ３１５の加圧力（中間積層成形物Ａ４に加えられる面圧）を従来よりも低くすることにより中間積層成形物Ａ４の端部付近への応力集中を低下させ、中間積層成形物Ａ４の端部から溶融または軟化した樹脂の側方への流出を防止することができる。

また加圧温度の低下により樹脂層の流動性または粘度が低下する中間積層成形物Ａ４の場合は、加圧工程Ｐの後部分の金属プレート３４４の加圧面３４４ａの温度を従来よりも低温として冷却制御を行うことにより次の効果が得られる。即ち加圧工程Ｐの前半の加熱制御により中間積層成形物Ａ４がほぼ均等な厚みとなってから溶融または軟化した樹脂の温度を低下させ流動性を低下させてから中間積層成形物Ａ４を加圧するので中間積層成形物Ａ４の端部から溶融または軟化した樹脂の側方への流出を防止または許容範囲内に抑制することができる。また上記したようにこの際、加圧力（中間積層成形物Ａ４に加えられる面圧）を高くしたり中間積層成形物Ａ４を所定の板厚となるように位置制御により加圧することにより結果的に一時的に加圧力が上昇したとしても中間積層成形物Ａ４の端部から溶融または軟化した樹脂の側方への流出を防止または許容範囲内に抑制することができる。

またプレス装置３により加圧成形の完了した積層成形品Ａ５が加圧されずに冷却されると反りを生じる場合は、冷却加圧工程Ｐ５を行うことにより積層成形品Ａ５の反りを無くすことができる。または従来は反りを無くすために冷却プレスを別途設置していた場合に冷却プレスを無くして簡略化することが出来る場合もある。

またプレス装置３の加圧工程Ｐの加熱加圧工程Ｐ４および冷却加圧工程Ｐ５、または圧力制御および位置制御の時間をそれぞれ最適化することにより、積層成形品Ａ５の成形性向上以外に、積層成形品Ａ５の成形時間短縮が図れる場合がある。即ち真空積層装置２とプレス装置３は、バッチ式処理により略同じ時間の成形が行われる。しかし実際はプレス装置３での加圧工程のほうが長い加圧時間を必要とする場合も多く、プレス装置３での加圧時間がネックになって積層成形システム１全体の成形時間が拘束されている場合が多い。しかしプレス装置３での加圧時間が短縮できれば積層成形システム１全体のサイクル短縮に繋がる。

次に図５により第２の実施形態のプレス装置の説明を行う。プレス装置７の加圧機構などの構造は、図１の第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。図５のプレス装置７では、図示しない上盤または下盤に加圧部材７１１が取り付けられている。加圧部材７１１とマニホールド部の部分は図３に示される第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。そして加圧部材７１１の加圧ブロック７１２の媒体通路７１３に送られる熱媒体が加熱媒体と冷却媒体が選択して送られるようになっている。プレス装置７の外部の媒体管路７１４には加熱媒体供給装置７１５と冷却媒体供給装置７１６からなる熱媒体供給装置７１７が備えられている。熱媒体供給装置７１７のうちの加熱媒体供給装置７１５は、図示しないヒータを備えたタンク７１８とポンプ７１９を備えている。また冷却媒体供給装置７１６も、図示しないクーラを備えたタンク７２０とポンプ７２１を備える。そして熱媒体供給装置７１７のコントローラ７２２は、加圧ブロック７１２に設けられた温度センサ７２３や制御装置６と接続されている。更に加熱媒体供給装置７１５と冷却媒体供給装置７１６の合流部分には切換バルブ７２４が設けられ、前記切換バルブ７２４はコントローラ７２２と接続され、加圧ブロック７１２に供給される熱媒体が、加熱媒体と冷却媒体の切換えが可能となっている。

図５の第２の実施形態では、加圧ブロック７１２内に設けられた媒体通路７１３が加熱手段と冷却手段の双方に該当する。また加熱手段としては加熱媒体供給装置７１５が含まれ、冷却手段には冷却媒体供給装置７１６が含まれる。加圧ブロック７１２の表面には図示しない緩衝材が直接取り付けられ、前記緩衝材の表面に取り付けられ加圧面を構成する金属プレート（図示せず）が取り付けられている。媒体通路７１３に流される熱媒体は、水、油、エア等の気体、蒸気の少なくとも一つが考えられる。蒸気を使用する場合は加熱媒体供給装置７１５が蒸気発生装置となる。

なお前記プレス装置７には加圧ブロック７１２内にカートリッジヒータを設けたり、加圧ブロック７１２の表面にラバーヒータを設けたものでもよい。加熱制御においては、前記ラバーヒータ等に通電しながら、媒体通路に加熱媒体を流すことにより加圧ブロック７１２や金属プレートの加圧面を急速に加熱することができる。または冷却制御においては、前記ラバーヒータ等に通電しながら、媒体通路に冷却媒体を流すことにより加圧ブロック７１２や金属プレートの加圧面の温度をコントロールしながら低下させることもできる。

第２の実施形態によるプレス装置７の加圧工程Ｐの温度制御は、図４の例と同様であり、加圧時以外と加圧初期の加熱制御時には、媒体通路７１３には加熱媒体を流し、加圧ブロック７１２、緩衝材を介して金属プレートとその加圧面を昇温させる。また加圧後期の冷却制御時には、切換バルブ７２４を切換えて媒体通路７１３に冷却媒体を流し、加圧ブロック７１２、緩衝材を介して金属プレートとその加圧面を降温させる。プレス装置７の圧力制御または位置制御も第１の実施形態と同様または適宜に異なる形で制御が行われる。

次に図６により第３の実施形態のプレス装置８の説明を行う。プレス装置８の加圧機構などの構造は、図１の第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。図６のプレス装置８は、図示しない上盤または下盤に加圧部材８１１が取り付けられている。そして加圧部材８１１である加圧ブロック８１２の内部に冷却手段である媒体通路８１３が形成されている。そして加圧ブロック８１２の表面には緩衝材８１４を備えている。緩衝材８１４は、緩衝作用を備えた上に電気的な絶縁性を備えるものが使用される。そして緩衝材８１４の表面には加熱手段により加熱可能であって加圧面を構成する金属プレート８１５が備えられている。

より具体的には加熱手段を構成する金属プレート８１５は、通電により抵抗発熱されるステンレス等の薄板からなる。そして金属プレート８１５の加圧面８１５ａは積層成形品の成形に必要な平滑面となっている。また金属プレート８１５の両側の端部には複数の電極８１６，８１７を備えている。そしてそれぞれの電極８１６，８１７は図示しない電力線を介して給電用コントローラに接続されている。従って前記給電用コントローラにより電流値または電圧値が制御された電流を金属プレート８１５に送電することにより、金属プレート８１５を所望の温度に昇温することができる。なおプレス装置８は、加圧時以外は、金属プレート８１５のみ、または金属プレート８１５と緩衝材８１４がバネ等の弾性力により加圧ブロック８１２から離隔されるようにしてもよい。

第３の実施形態によるプレス装置８の加圧工程の温度制御は、図４の例と同様であり、加圧時以外、または加圧時以外と加圧初期の双方の加熱制御時には、金属プレート８１５に通電して金属プレート８１５を昇温させる。その際には加圧ブロック８１２内の媒体通路８１３には冷却媒体を流さないことが望ましいが、金属プレート８１５が加圧ブロック８１２から離隔するもの等では媒体通路８１３に冷却媒体を流し続けるようにしてもよい。

次に図７により第４の実施形態のプレス装置９の説明を行う。プレス装置９の加圧機構などの構造は、図１の第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。図６のプレス装置９は、図示しない上盤または下盤に加圧部材９１１が取り付けられている。そして加圧部材９１１である加圧ブロック９１２の内部には、冷却手段である媒体通路９１３が形成されている。また加圧ブロック９１２の表面にはラバーヒータ９１４が取り付けられている。更にはラバーヒータ９１４の表面側には金属プレート９１５が取り付けられ、その表面には弾性シート９１６が取り付けられている。金属プレート９１５への弾性シート９１６の取り付けは焼き付けの他、接着剤による接着など方法を問わない。図１のプレス装置３と図７のプレス装置９の相違点は、図１のプレス装置３では金属プレート３４４により加圧面３４４ａが構成されるのに対して、図７では弾性シート９１６により加圧面９１６ａが構成される。そのためプレス装置９での中間積層成形物Ａ４の基板の凹凸への樹脂フィルムの埋め込みを良好に行うことができる。弾性シート９１６について種類等は限定されないが、シリコーンゴムやふっ素系ゴムなどの耐熱性の素材が用いられる。そしてこれに限定されるものではないが、硬度（ショアＡ）は２０度ないし８０度であり、シートの厚みは０．１ｍｍないし４．０ｍｍが好ましい。

また特許文献１に記載されるような緩衝材の表面に金属プレートの加圧面を備えたプレス装置に対して、型開時に外部から挿入された赤外線加熱装置などで金属プレートの加圧面を昇温するものも本発明に含まれる。即ち請求項３の「加熱手段により加熱可能であって加圧面を構成する金属プレート」は、外部の加熱装置により金属プレートが加熱されるものでもよい。また第１ないし第４の実施形態のプレス装置についても外部の加熱装置を併用するものでもよい。

そして本発明は、積層成形システム１の簡略化するものとして冷却プレスを設けなくすることができる場合も想定しているが、積層成形システム１にプレス装置を２台またはそれ以上設けることを発明から除外するものではない。一例としては真空積層装置２の後工程には加圧工程中、同じ温度で加熱加圧するプレス装置を配置し、更にその後工程に加圧工程開始時Ｐ１の加圧部材の加圧面の温度が加圧工程終了時Ｐ２の加圧部材の加圧面の温度よりも高くなるように制御を行うプレス装置３を設けてもよい。更には前記本発明のプレス装置３を２台またはそれ以上設けてもよい。また本発明の範囲には、真空積層装置２の後工程に、本発明以外のプレス装置や処理装置を挟んで、更に加熱制御と冷却制御を行うプレス装置３が配置される場合も含まれることを念のために記載する。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した第１ないし第３の実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものや第１ないし第３の実施形態の各記載を掛け合わせたものについても、適用されることは言うまでもないことである。積層成形システム１で積層成形される積層成形品Ａ５は、特に表面の平滑性が重要となる積層成形品に好適であり、ビルドアップ基板の他、他の回路基板、半導体ウエハなどでもよく限定されない。

また本発明の加圧部材３２１の加圧面３４４ａを加熱する加熱手段と前記加圧部材３２１の加圧面３４４ａを冷却する冷却手段とを備えたプレス装置３等は、加圧工程の最後に加熱制御を行う形で使用してもよい。即ち中間積層成形物Ａ４の樹脂層が熱硬化性樹脂をその一部または全部に用いたものであって、加圧面３４４ａの温度を一例として１５０℃よりも昇温するなどして、中間積層成形物Ａ４を硬化処理するものでもよい。その場合、加圧部材３２１を冷却制御して加圧工程の開始時までに加圧部材を降温させる。更には積層されるフィルムが熱硬化性樹脂からなるフィルムまたは熱硬化性樹脂の比率が高いフィルムであって、一度所定以上の高温で加熱加圧を開始すると硬化が開始されてしまうものであっても、加熱加圧を継続せずに冷却加圧に切り替えることより硬化を遅らせたりして加圧工程の制御を行うことができる。

１ 積層成形システム
２ 真空積層装置
３，７，８，９ プレス装置
２１２，３１２ 上盤
２１３，３１４ 下盤
３２１，３２２，７１１，８１１，９１１ 加圧部材
３２３，３２４，７１２，８１２，９１２ 加圧ブロック
３４３，８１４， 緩衝材
３４４，３４７，８１５ 金属プレート
９１６ 弾性シート
３４１ａ，３４４ａ，７２１ａ，８１５ａ，９１６ａ 加圧面

Claims (10)

1. 減圧されたチャンバにおいて凹凸部を備えた基板に熱硬化性樹脂を含む積層フィルムを貼着させて中間積層成形物を作製する真空積層装置と、
   該真空積層装置の後工程に配置され、前記中間積層成形物の表面の凹凸を平坦にしつつ、前記中間積層成形物の厚みを所定の厚みとするプレス装置と、
   前記真空積層装置で積層成形された中間積層成形物をプレス装置へ搬送する搬送装置とを備えた積層成形システムにおいて、
   前記プレス装置は、加圧手段と、
   上盤または下盤少なくとも一方の盤に取り付けられた加圧部材と、
   前記積層フィルムを溶融または軟化させて前記中間積層成形物の表面の凹凸を平坦にする加熱加圧工程を行うために前記加圧部材の加圧面を第１温度に加熱する加熱手段と、
   溶融または軟化させた前記積層フィルムの流動性を低下させつつ前記中間積層成形物の厚みを所定の厚みとする冷却加圧工程を行うために前記加圧部材の加圧面を前記第１温度よりも低い第２温度に冷却する冷却手段と、
   前記加熱加圧工程と前記冷却加圧工程の合計時間のうち、３０％以上７０％以下の時間が前記加熱加圧工程となるように前記加圧手段および前記加熱手段の動作を制御する制御装置と、
   を備えた、積層成形システム。
2. 前記第１温度は摂氏９０℃以上１５０℃以下であり、前記第２温度は摂氏５０℃以上１１０℃以下である、
   請求項１に記載の積層成形システム。
3. 前記加熱加圧工程と前記冷却加圧工程の合計時間は２０秒以上９０秒以下である、
   請求項１または２に記載の積層成形システム。
4. 前記プレス装置の加圧部材は加圧ブロックと、
   加圧ブロック内または加圧ブロックの表面に設けられた加熱手段と、
   加圧ブロック内に設けられた冷却手段と、
   加圧面を構成する金属プレートと、
   前記加圧ブロックと金属プレートの間に設けられた緩衝材とを備えた、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の積層成形システム。
5. 前記プレス装置の加圧部材は加圧ブロックと、
   加圧ブロック内に設けられた冷却手段と、
   加熱手段により加熱可能であって加圧面を構成する金属プレートと、
   前記加圧ブロックと金属プレートの間に設けられた緩衝材とを備えた、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の積層成形システム。
6. 前記プレス装置の加圧部材は加圧ブロックと、
   加圧ブロック内または加圧ブロックの表面に設けられた加熱手段と、
   加圧ブロック内に設けられた冷却手段と、
   前記加圧ブロックの表面側に設けられ加圧面を構成する弾性シートを備えた、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の積層成形システム。
7. 減圧されたチャンバにおいて凹凸部を備えた基板に熱硬化性樹脂を含む積層フィルムを貼着させて中間積層成形物を作製する真空積層装置と、
   該真空積層装置の後工程に配置され、前記中間積層成形物の表面の凹凸を平坦にしつつ、前記中間積層成形物の厚みを所定の厚みとするプレス装置と、
   前記プレス装置は、加圧手段と、上盤または下盤少なくとも一方の盤に取り付けられた加圧部材とを備え、
   前記真空積層装置で積層成形された中間積層成形物を前記プレス装置へ搬送する搬送装置とを備えた積層成形システムを用いた積層成形方法において、
   前記加圧部材の加圧面を第１温度に加熱して前記積層フィルムを溶融または軟化させつつ、前記加圧手段により前記中間積層成形物を加圧して前記中間積層成形物の表面の凹凸を平坦にする加熱加圧工程を行い、
   前記加圧部材の加圧面を前記第１温度よりも低い第２温度に冷却して溶融または軟化させた前記積層フィルムの流動性を低下させつつ、前記加圧手段により前記中間積層成形物を加圧して前記中間積層成形物の厚みを所定の厚みとする冷却加圧工程を前記加熱加圧工程の次に行い、
   前記加熱加圧工程と前記冷却加圧工程の合計時間のうち、３０％以上７０％以下の時間が前記加熱加圧工程となるように前記加圧手段および加熱手段の動作を制御する、
   積層成形システムの制御方法。
8. 前記第１温度は摂氏９０℃以上１５０℃以下であり、前記第２温度は摂氏５０℃以上１１０℃以下である、
   請求項７に記載の積層成形システムの制御方法。
9. 前記加熱加圧工程と前記冷却加圧工程の合計時間は２０秒以上９０秒以下である、
   請求項７または８に記載の積層成形システムの制御方法。
10. 前記プレス装置による加圧工程は、圧力制御の後に位置制御を行う、
    請求項７～９のいずれか一項に記載の積層成形システムの制御方法。

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