WO2023120384A1

WO2023120384A1 - 積層装置および積層方法

Info

Publication number: WO2023120384A1
Application number: PCT/JP2022/046259
Authority: WO
Inventors: 隆幸山本
Original assignee: 株式会社日本製鋼所
Priority date: 2021-12-24
Filing date: 2022-12-15
Publication date: 2023-06-29
Also published as: TW202337669A; JP2023095447A

Abstract

対向する盤（３１２，３１４）の間で基材層（Ａ１）と樹脂層（Ａ２）を含む積層物（Ａ４）を所定の温度で加圧する積層装置（３）においては、少なくとも一方の盤（３１２）または（３１４）には、加圧面（３２８ａ）を構成する板状部材（３２８）と加圧ブロック体（３２３）または（３２４）との間に緩衝材（３２７）が備えられ、前記緩衝材（３２７）は周辺部（３２７ｂ）の硬度が中央部（３２７ａ）の硬度よりも高くなっている。これにより、積層装置にて基材層と樹脂層を含む積層物を加圧した際に、積層物の端部付近の樹脂の積層物側面からの流動を抑制することのできる積層装置および積層方法を提供する。

Description

積層装置および積層方法

本発明は、プレス装置の対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層装置および積層方法に関するものである。

対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層成形装置については、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の積層成形装置は、相対向して近接・遠退可能に設けられた熱盤を備えており、前記熱盤間で被積層材と積層材とを所定の温度で加圧する積層成形装置であって、前記熱盤の対向面に、緩衝材層を介して、被積層材または積層材を加圧する弾性変形可能な鏡面板を設けることが記載されている。

特開２００２－１２０１００号公報

しかしながら特許文献１の積層成形装置については、緩衝材層は均一な材質のであり、前記緩衝材を介して鏡面板で被積層材と積層材（双方を合わせて積層物）の加圧を行うと、本明細書とともに添付した図面の［図７］のように積層物の端部付近に応力が集中して端部付近の樹脂が外部に向けて流動しやすいという問題があった。

そこで本発明では、前記の問題を抑制し、基材層と樹脂層を含む積層物を、加圧面を構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材が備えられる積層装置を用いて加圧した際に、積層物の端部付近の樹脂の積層物側面からの流動を抑制することのできる積層装置および積層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に記載の積層装置は、プレス装置の対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層装置において、少なくとも一方の盤には、加圧面を構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材が備えられ、前記緩衝材は周辺部の硬度が中央部の硬度よりも高い、ことを特徴とする。

本発明の積層装置は、プレス装置の対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層装置において、少なくとも一方の盤には、加圧面を構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材が備えられ、前記緩衝材は周辺部の硬度が中央部の硬度よりも高いので、積層成形時に積層物の端部付近の樹脂の積層物側面からの流動を抑制することができる。また本発明の積層方法も同様の効果を有する。

第１の実施形態の積層装置の概略説明図である。第１の実施形態の積層装置の真空積層装置の加圧時の要部の拡大断面図である。第１の実施形態の積層装置のプレス装置の加圧時の要部の拡大断面図である。第１の実施形態の積層装置のプレス装置の緩衝材と積層物の関係を示す説明図である。積層措置に用いられる緩衝材を例示した側面図である。積層措置に用いられる緩衝材を例示した側面図である。積層措置に用いられる緩衝材を例示した側面図である。積層措置に用いられる緩衝材を例示した側面図である。積層措置に用いられる緩衝材を例示した側面図である。積層措置に用いられる緩衝材を例示した側面図である。積層装置に用いられる緩衝材を複数例示した平面図である。従来技術の積層装置による積層成形の問題点を示す説明図である。

＜積層成形システムと積層装置の構造の説明＞
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基材層である基板Ａ１と樹脂層であるである樹脂フィルムＡ２が積層された積層物である中間積層物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。

基材層である基板Ａ１と樹脂装置である樹脂フィルム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基材層である基板Ａ１と樹脂層である樹脂フィルム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と樹脂フィルムＡ２からなる積層物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と樹脂フィルムＡ２が移送され、積層装置である真空積層装置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Ｃｈ内において弾性膜体であるダイアフラム２１１等の加圧体により基板Ａ１と樹脂フィルムＡ２からなる積層物Ａ３を加圧し、１次成形品である中間積層物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Ｃｈが形成可能となっている。チャンバＣｈ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が金属プレート２１８に貼着される形で取り付けられているか、または直接取り付けられている。

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の周囲の部分には弾性シートであるシリコーンゴムまたはフッ素ゴム等の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Ｃｈ内で膨出して熱板２１７との間で基板Ａ１と樹脂フィルムＡ２を加圧する。なお真空積層装置２の弾性シートであるダイアフラム２１１は上盤に取付けられたものでもよい。

本実施形態の真空積層装置２の加圧手段の一部を構成する弾性シートであるダイアフラム２１１は、図２に示されるように周辺部２１１ｂの硬度が中央部２１１ａの硬度よりも小さくなっている。ここでは図５Ｂのようにダイアフラム２１１の全面積に対応するゴム材料Ｅａの中央部に凹部が設けられ、凹部に硬度の高いゴム材料Ｅｂが貼着されている。これは前記弾性シートであるダイアフラム２１１のうちのうち少なくとも前記積層物Ａ３の外周部Ａ３ｂに対向する部分の弾性作用が前記積層物Ａ３の中央部Ａ３ａに対向する部分の弾性率よりも小さくする目的のためである。前記を実現するための弾性シートであるダイアフラム２１１は、ゴム材料Ｅａ，Ｅｂを周辺部２１１ｂと中央部２１１ａで変えてもよく、同一の素材であっても配合比率や気泡率を調整して硬度や弾性率のみが異なる種類の弾性体としたものでもよい。

また上記した上盤側の弾性シート２１６についても、弾性シートであるダイアプラム２１と同様に、周辺部２１６ｂの硬度が中央部２１６ａの硬度よりも小さくなっている。ここでは弾性シート２１６の周辺部２１６ｂには硬度が小さい（弾性率が小さい）ゴム材料Ｅｂが用いられ、中央部２１６ａには硬度が相対的に大きい（弾性率が相対的に小さい）ゴム材料Ｅａが用いられている。なおダイアフラム２１１と弾性シート２１６のいずれか一方は全面同じゴム材料であってもよい。

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基材層である基板Ａ１と樹脂層である樹脂フィルムＡ２とからなり樹脂フィルムＡ２の側に凹凸が残った状態の中間積層物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３１２と下盤３１４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１基の加圧シリンダ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３１５の図示しない加圧油室には図示しないポンプから作動油を供給する管路が接続され、管路には作動油の油圧を測定するための油圧センサが設けられている。ポンプはこれに限定されるものではないが、サーボモータ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。また前記管路に流量を制御するためのサーボバルブを設けてもよい。加圧手段は２基以上あるものを除外しないが、いずれにしても下盤３１４を介して加圧面３２８ａの各部分に対して制御的に異なる加圧力を付与するものではない。

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。その場合プレス装置３は、最初に加圧を行うステージ（図１において真空積層装置２の位置）であってもよく、真空積層装置２の後工程でもよい。

上下の加圧部材３２１，３２２の構造は略同じなので、下盤３１４の加圧部材３２１について図３を参照して説明する。加圧部材３２１は、下盤３１４と加圧ブロック体３２３の間に断熱材３２５を備えている。従ってプレス装置３の加圧ブロック体３２３は、断熱材３２５を介して下盤３１４に図示しないボルト等により取り付けられている。加圧ブロック体３２３は、所定の厚みを備えたブロック体であり、内部に加熱手段であるカートリッジヒータ３２６が備えられている。なお加圧部材３２１の加熱手段は、カートリッジヒータ３２６の他、加圧ブロック体３２３の表面などにラバーヒータなどを備えたものでもよい。加圧ブロック体３２３の中間積層物Ａ４側の表面には緩衝材３２７が備えられ、緩衝材３２７の中間積層物Ａ４側の表面３２７ｃには加圧面３２８ａを構成する板状部材である金属プレート３２８が配置されている。

＜プレス装置の緩衝材の説明＞
次に緩衝材３２７について説明する。緩衝材３２７はシート状のものであり、周辺部３２７ｂの硬度が中央部３２７ａの硬度よりも高くなっている。これは前記緩衝材３２７のうち少なくとも前記積層物Ａ４の外周端部Ａ８に対向する部分の緩衝作用が前記積層物Ａ４の中央部Ａ９に対向する部分の緩衝作用よりも小さくする目的のためである。前記を実現するための緩衝材３２７は、緩衝材３２７の緩衝材料Ｃａ，Ｃｂを周辺部３２７ｂと中央部３２７ａで変えてもよく、同一の素材であっても配合比率や気泡率を調整して硬度のみが異なる種類の緩衝材３２７としたものでもよい。

緩衝材３２７の素材は、樹脂の他、ゴムを含むエラストマー、繊維、紙、またはそれらの複合体からなるものでもよい。これに限定されるものではないが、一例として中央部３２７ａは、フッ素樹脂（（ロックウェルＲスケール（ＩＳＯ　２０３９－２）２０ないし１１３）、周辺部３２７ｂは、ポリイミド（ロックウェルＲスケール１１０ないし１３０）としてもよい。または中央部３２７ａは、ゴムを含むエラストマーから構成し、周辺部３２７ｂを中央部３２７ａに対して相対的に硬度の高い樹脂から構成してもよい。または同じ素材であっても添加剤や気孔率の差から相対的に硬度が異なるものとしてもよい。

本発明において緩衝材３２７（緩衝材料）に樹脂フィルムを使用する場合は、熱硬化性樹脂フィルムやエンジニアリングプラスチックフィルムまたはであって工業用機能フィルムが好ましい。ふっ素樹脂フィルムについては、テフロン（登録商標）とも呼ばれるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（ロックウェルＲスケール（ＩＳＯ　２０３９－２）２０、荷重たわみ温度（℃（１．８１ＭＰａ））５５℃、最高使用温度２６０℃）の他、ＰＦＡ（ロックウェルＲスケール５０、荷重たわみ温度４７℃、最高使用温度２６０℃）、ＦＥＰ（ロックウェルＲスケール５０、荷重たわみ温度５０℃、最高使用温度２００℃）、ＰＣＴＦＥ（ロックウェルＲスケール８０、荷重たわみ温度９０℃、最高使用温度１２０℃）、ＥＴＦＥ（ロックウェルＲスケール５０、荷重たわみ温度７４℃、最高使用温度１５０℃）、ＥＣＴＦＥ（ロックウェルＲスケール５０、荷重たわみ温度７７℃、最高使用温度１５０℃）、ＰＶＤＦ（ロックウェルＲスケール９３ないし１１６、荷重たわみ温度１００℃、最高使用温度１５６℃）等の種類があり、前記のふっ素樹脂フィルムのいずれでもよい。とりわけＰＴＦＥは入手が容易であり、最高使用温度も高いのでよく用いられる。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＲ）については、ロックウェルＲスケールの値の低いものでは１８程度のものも存在し、Ｒ１５程度の硬度の樹脂フィルムであっても同様の積層成形が可能である。前記ふっ素樹脂フィルムに使用されるふっ素樹脂は、ふっ素ゴムのように架橋処理がされていないものであり、ふっ素ゴム等のような伸縮性は備えていない。

また本発明で緩衝材３２７に使用されるふっ素樹脂（ＦＲ）フィルム以外の熱硬化性樹脂フィルムの一例としては、これに限定されるものではないが、フェノール樹脂（ＰＦ）、尿素樹脂（ＵＦ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、アリル樹脂（ＰＤＡＰ）、アルキッド樹脂（ＡＬＫ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ジリアルフタレート（ＤＡＰ）、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂（ＳＩ）、ポリイミド（ＰＩ）などが含まれる。熱硬化性樹脂フィルムは特に耐熱性に優れ、積層成形用のプレス装置３に使用する温度が比較的高温の場合でも劣化しにくい性質であるので好適に選択される。

また緩衝材３２７（緩衝材料）に用いる樹脂フィルムは、エンジニアリングプラスチックでもよい。本発明におけるエンジニアリングプラスチックの定義は、耐熱性が１００℃以上、引張強度４９ＭＰａ以上、曲げ弾性率２．４ＧＰａ以上の樹脂を指す。そして本発明のエンジニアリングプラスチックには、汎用エンジニアリングプラスチック（略して汎用エンプラとも呼ばれる）と、スーパーエンジニアリングプラスチック（略して特殊エンプラとも呼ばれる）が含まれるものとする。緩衝材に用いられる汎用エンジニアリングプラスチックの例としては、これに限定されるものではないが、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチテレフタレート（ＰＢＴ）、ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ-ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）などが含まれる。汎用エンジニアリングプラスチックは積層成形プレス装置が比較的低温で使用される際に使用可能である。

またスーパーエンジニアリングプラスチックは、耐熱性１５０℃以上の樹脂であり、緩衝材に用いられる汎用エンジニアリングプラスチックの例としては、これに限定されるものではないが、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエチレンナフタレート（ポリエーエルニトリル）（ＰＥＮ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＦＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアミノブスアレイイミド（ＰＡＢＭ）、ポリブシマレイミドリアジン（ＢＴ-レジン）、ポリオキシベンゾイル（ＰＯＢ）、アラミド（芳香族骨格のみで構成されるポリアミドでありＡｒと称される場合もある）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）などが含まれる。

上記のスーパーエンジニアリングプラスチックを含むエンジニアリングフィルムのうち、本発明に特に好適に用いられる樹脂としては、ポリイミド（熱可塑性または熱硬化性の双方）（荷重たわみ温度２６０℃以上、ロックウェルＲスケール１１０ないし１３０）、ポリエーテルケトン（荷重たわみ温度１４０℃、ロックウェルＲスケール１２６）、ポリサルホン（荷重たわみ温度、ロックウェルＲスケール１１０ないし１２０）ポリフェニレンサルファイド（荷重たわみ温度２６０℃、ロックウェルＲスケール１００）、ポリエーテルサルホン（荷重たわみ温度２０３℃、ロックウェルＲスケール１００）、ポリエチレンナフタレート（ポリエーエルニトリルフィルム）（荷重たわみ温度３３０℃、ロックウェルＲスケール１１４）、アラミド（荷重たわみ温度２００℃ないし２３０℃）があり、これらは市販品としても比較的入手容易である。またこれら樹脂の少なくとも一つを用いたものでもよい。また上記の中では、ポリイミドフィルムまたはポリイミドを主成分とする樹脂フィルムが好適に用いられる。ポリイミドフィルムは比較的容易に入手でき、耐熱性にも優れている。

また緩衝材３２７（緩衝材料）がゴムを含むエラストマーである場合、耐熱性に優れたシリコーンゴムまたはふっ素ゴム等が選択される。これらゴムが選択される場合、これに限定されるものではないが、ショアＡ硬度は３０度以上のものが好ましい。または緩衝材３２７がショアＡ硬度で測定されるものである場合、中央部３２７ａの緩衝材料Ｃａに対して、周辺部３２７ｂの緩衝材料ＣｂのショアＡの硬度差を５度以上とすることが好ましい。

緩衝材３２７の厚みについては、０．０１ｍｍないし２．００ｍｍ、更に好ましくは０．０２ｍｍないし１．００ｍｍがより好ましい。本実施形態では緩衝材３２７の中央部３２７ａと周辺部３２７ｂは厚みが同じである。しかし厚みが相違するものを除外するものではない。一例としていずれか一方の厚みを１．００ｍｍ以下の範囲で相違させるようにしてもよい。例えば中央部３２７ａの硬度よりも中間積層物Ａ４の外周端部Ａ８に対応する部分の硬度が高い場合は、外周端部Ａ８に対応する部分の厚みを薄くしてもよい。また中央部３２７ａの硬度と前記外周端部Ａ８に対応する部分の硬度が同じか、前記外周端部Ａ８に対応する部分の硬度のほうが低い場合、前記外周端部Ａ８の厚みのほうが中央部３２７ａの厚みよりも僅かに厚くしてもよい場合もある。即ち本発明の緩衝材３２７は、加圧時に緩衝材３２７のうち少なくとも積層物である中間積層物Ａ４等の外周端部Ａ８に対向する部分の板状部材である金属プレート３２８の変形を抑制するための物理的性質が、中間積層物Ａ４の中央部Ａ９に対向する部分の前記板状部材である金属プレート３２８の変形を抑制するための物理的性質よりも大きければよい。即ち加圧時に緩衝材３２７の周辺部３２７ｂに当接する金属プレート３２８の変形が抑制されるようになっていればよい。

また金属プレート３２８を省略した図４の説明図に示されるように、緩衝材３２７の硬度が高い緩衝材料Ｃｂである樹脂材料（またはゴム材料）と硬度の低い緩衝材料Ｃａである樹脂部材（またはゴム材料Ｃａ）の境界Ｘは、中間積層物Ａ４の成形位置の外周端部Ａ８に対して内側方向Ｙに３０ｍｍ、外周端部Ａ８に対して外側方向Ｚに１０ｍｍの間に設けることが望ましい。従って前記境界は中間積層物Ａ４の加圧面３２８ａに形成されてもよく、加圧面３２８ａではない部分に形成されてもよい。前記の境界Ｘは中間積層物Ａ４を含む積層物の種類や大きさによっても相違する。

そして前記緩衝材３２７の中間積層物Ａ４側の表面３２７ｃには加圧面３２８ａを構成する硬質材からなる板状体である金属プレート３２８が重ねられている。金属プレート３２８の材質はステンレスが用いられるが、鉄、アルミニウムなどの他の金属やセラミックスでもよい。金属プレート３２８の平面形状は、加圧ブロック体３２３の平面形状と略同じである。金属プレート３２８の厚みは、０．０５ｍｍないし５．０ｍｍ程度である。金属プレート３２８の表面は加圧面３２８ａとなっており鏡面加工されている。また金属プレート３２８の表面の加圧面３２８ａに窒化処理などの表面処理をすることも行われる。加圧ブロック体３２３、緩衝材３２７、加圧面３２８ａを構成する金属プレート３２８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り付けられる。なお図３において加圧部材３２１を構成する加圧ブロック体３２３、緩衝材３２７、加圧面３２８ａを構成する金属プレート３２８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。

＜積層成形システムの構造の説明の続き＞
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。即ち上盤３１２もまた加圧ブロック体３２４、緩衝材３２７、金属プレート３２８、図３と同様の構成の緩衝材３２７等を備えている。

ただし本発明では、下盤３１４と上盤３１２の少なくとも一方の盤に加圧面３２８ａを構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材３２７が備えられ、前記緩衝材３２７は周辺部３２７ｂの硬度が中央部３２７ａの硬度よりも高い状態となっていればよい。例えば基板Ａ１の片面にしか樹脂フィルムＡ２を積層しない場合、樹脂フィルムＡ２と対向する側の盤のみの緩衝材３２７を周辺部３２７ｂの硬度が中央部３２７ａの硬度よりも高い状態としておけば目的を達成できる場合もあり得る。

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。

上下キャリアフィルムＦ１，Ｆ２の送り量のコントロールは、巻取ロール５１１，５１３の巻き取られたフィルムの直径を測定により検出するとともに、サーボモータにより巻き取りロール５１１，５１３の回転数（回転角度）を制御することにより行ってもよい。また従動ロール５１２にロータリエンコーダ等の回転数検出装置を設けてもよい。更にはキャリアフィルム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。

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、加熱手段の温度制御、加圧力の制御を行う。

＜積層方法の説明＞
次に第１の実施形態の積層成形システム１を用いた、基材層である基板Ａ１と樹脂層である樹脂フィルムＡ２の積層方法について説明する。連続成形時の積層成形システム１では、積層装置であるダイアフラム式の真空積層装置２と同じく積層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と樹脂フィルムＡ２（積層フィルム）の成形順序に沿って説明する。

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の上下にそれぞれ樹脂フィルムＡ２が重ねられてビルドアップ成形用の積層物Ａ３が構成される。なお図１では積層物Ａ３は１個が記載されているが同時に複数個数の積層物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樹脂フィルム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。樹脂フィルム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Ｃｈ内に送られ位置決めされる。この際に図３に示されるように真空積層装置２のダイアフラム２１１の周辺部２１１ｂの硬度の低い部分が、キャリアフィルムＦ，Ｆ２に挟まれた基板Ａ１と樹脂フィルムＡ２からなる積層物Ａ３の外縁に対向するように停止されることが必要である。そのためにサーボモータ等により上下キャリアフィルムＦ１，Ｆ２による中間積層物Ａ４の送り量の制御とプレス装置３のプレス位置への停止制御を正確に行う必要がある。また必要に応じて積層物Ａ３がプレス位置に停止しているかを監視するカメラ等の監視装置を取り付けてもよい。

次に真空積層装置２はチャンバＣｈが閉鎖され図示しない真空ポンプによりチャンバＣｈ内が真空状態とされる。そしてチャンバＣｈ内が真空状態となるとダイアフラム２１１の裏面側に加圧空気を送り込んでダイアフラム２１１をチャンバＣｈ内に膨出させ、基板Ａ１と樹脂フィルムＡ２からなる積層物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。

この際にダイアフラム２１１は周辺部２１１ｂの硬度が低いことから主にその部分が伸びて膨出し、中央部２１１ａが先に基板Ａ１等に当接するものの周辺部２１１ｂもさほど遅れることなく当接する。ダイアフラム２１１による基板Ａ１等に加えられる加圧力（面圧）は一例として０．０１ＭＰａないし２．５ＭＰａであり、特に好ましくは０３．ＭＰａないし１．０ＭＰaである。そして基板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と樹脂フィルムＡ２の接着が行われ、１次成形品である中間積層物Ａ４が積層成形される。

また前記したようにダイアフラム２１１は、図２に示されるように周辺部２１１ｂの硬度が中央部２１１ａの硬度よりも小さくなっている。そのため基板Ａ１と樹脂フィルムＡ２を加圧して積層する際に中央部２１１ａと比較して、基板Ａ１と樹脂フィルムＡ２の端部Ａ６と端部近傍への押圧力がやや弱められる。またダイアフラム２１１の周辺部２１１ｂの硬度が低くて追従性がよいことから、基板Ａ１と樹脂フィルムＡ２の端部Ａ６の側面Ａ７に当接して側面Ａ７から押圧する力が相対的に大きくなる。このため本実施形態の真空積層装置２では、加圧時に樹脂層が側面Ａ７から外部に流動してしまうという問題が抑制できる。

しかし真空積層装置２により積層成形された中間積層物Ａ４の樹脂フィルム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、使用される樹脂フィルム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と樹脂フィルムＡ２からなり、両者が貼着された中間積層物Ａ４が積層成形されるとチャンバＣｈ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。この際も真空積層装置２への積層物Ａ３の搬入時と同じピッチだけサーボモータ等により上下キャリアフィルムＦ１，Ｆ２の正確な送り制御が行われる。また中間積層物Ａ４がプレス位置に停止しているかを監視するカメラ等の監視装置をプレス装置３の側に取り付けてもよい。

そして中間積層物Ａ４の更なる平滑化を行うためのプレス装置３の所定の位置に前記中間積層物Ａ４が停止されると次に、プレス装置３の加圧シリンダ３１５が作動され加圧工程が開始される。加圧工程では、下盤３１４および加圧部材３２１の加圧ブロック体３２３等が上昇されて加圧ブロック体３２３に緩衝材３２７を介して取り付けられた金属プレート３２８が下キャリアフィルムＦ１を介して中間積層物Ａ４に当接すると更に押し上げ、中間積層物Ａ４の上面が上キャリアフィルムＦ２を介して上盤側の金属プレート３２８に当接され、その後に加圧制御が開始される。

本実施形態ではプレス装置３の加圧制御は、圧力制御により制御され、中間積層物Ａ４に対して一例として０．０１ＭＰａないし２．５ＭＰａ、更に好ましくは０．５ＭＰａないし１．５ＭＰａの面圧が加えられる。ただし圧力制御は圧力を途中で変更するものでもよい。またプレス装置３の加圧工程のうち前半は圧力制御を行い、後半は位置制御（または速度制御）を行うものでもよい。更には最初から最後まで位置制御（または速度制御）を行うものを除外するものではない。

プレス装置３による加圧工程時、従来の緩衝材３２７の全面が同じ硬度の場合は、図７に示されるように、基材層と樹脂層を含む中間積層物Ａ４を加圧した際に中間積層物Ａ４の外周端部Ａ８に応力が集中して端部付近の樹脂が中間積層物Ａ４の側面Ａ１０から外部に向けて流動してしまうという問題があった。しかし本発明では、図３にも示されるように、加圧ブロック体３２３と金属プレート３２８の間に緩衝材３２７が備えられ、緩衝材３２７は周辺部３２７ｂの硬度が中央部３２７ａの硬度よりも高くなっている。（中央部３２７ａの硬度が周辺部３２７ｂの硬度よりも小さく）なっている。そのため中間積層物Ａ４を加圧した際に、緩衝材３２７の緩衝作用の小さい周辺部３２７ｂで中間積層物Ａ４の外周端部Ａ８を含む部分が金属プレート３２８を介して押圧され、緩衝材３２７の緩衝作用の大きい中央部３２７ａで中間積層物Ａ４の中央部Ａ９が金属プレート３２８を介して押圧される。

その結果、図７のような金属プレート３２８の周辺部の撓みが無くなり、緩衝材３２７と金属プレート３２８を介して、中間積層物Ａ４の外周端部Ａ８に応力が集中することが無くなる。その結果、金属プレート３２８は略平坦な状態が保たれるので、中間積層物Ａ４の外周端部Ａ８付近の樹脂が中間積層物Ａ４の側面Ａ１０からの流動を抑制することができる。

そして所定のプレス工程の時間が終了するとプレス装置３は型開きされ、上キャリアフィルムと下キャリアフィルムの送りにより積層成形品Ａ５が取り出しステージに送られる。
そして取り出しステージにおいて積層成形品Ａ５の取り出しが行われる。

＜他の実施形態の説明＞
次に他の実施形態の積層成形システム１の積層装置について説明する。本発明の積層成形装置は、図１に示されるダイアフラム２１１を備えた真空積層装置２が単独で設けられたものでもよい。更には第１の実施形態の積層成形システム１のプレス装置３の後工程に１台ないしは複数台の本発明のプレス装置が配設されたものでもよい。または後工程に設けられるプレス装置は、加圧ブロック体と加圧面である金属板状部材の間に配置される緩衝材は、均一な材料からなるものでもよい。

または積層成形システム１は、図１に示されるダイアフラム２１１を備えた真空積層装置２が配置されておらず、プレス装置３が最初の第１加圧工程の加圧装置となるものでもよい。その場合、プレス装置３は真空チャンバを備えていて真空積層装置を構成する。そのプレス装置３からなる真空積層装置はそれ単独の積層装置でも積層成形システムのラインを構成する。また積層成形システム１は、本発明のプレス装置３（真空チャンバの有無は問わない）の後工程に、プレス装置３と同じプレス装置や、加圧ブロック体の表面に緩衝材を介して加圧面を構成する金属薄板プレートを備えたプレス装置を１台ないし複数台設けたものでもよい。

＜弾性シートの組み合わせや形状のバリエーションの説明＞
次に図５Ａ～図５Ｆにより本発明の緩衝材３２７の周辺部３２７ｂと中央部３２７ａの硬度を異ならせるバリエーションについて説明する。図５Ａに示されるように緩衝材３２７（緩衝シート）は、２種類の緩衝材料ＣａとＣｂからなり、周辺部３２７ｂと中央部３２７ａで重なりなく構成されるものでもよい。また図５Ｂのように緩衝材３２７は、２種類の緩衝材料ＣａとＣｂからなり、全面に設けられた相対的に硬度の高い緩衝材料Ｃｂの中央の凹部Ｃｂ１に硬度の低い緩衝材料Ｃａが配置されたものでもよい。または図５Ｃのように、緩衝材３２７は、２種類の緩衝材料ＣａとＣｂからなり、両面側の硬度の高い緩衝材料Ｃｂの間の中央部分に硬度の低い緩衝材料Ｃａが挟まれたものでもよい。その場合両面側の硬度の低い緩衝材料Ｃｂの間の周辺部分には、前記両面側の緩衝材料Ｃｂと同じ種類の硬度の高い緩衝材料Ｃｂが配置される。更には図５Ｄのように片面側の全面をカバーする硬度の相対的に高い緩衝材料Ｃｂに対して、前記緩衝材料Ｃｂよりも硬度が低い緩衝材料Ｃａを中央部３２７ａに配置し、周辺部３２７ｂには前記全面をカバーする緩衝材料Ｃｂと同じ緩衝材料Ｃｂを配置してもよい。

更に緩衝材３２７は、３種類以上の緩衝材料からなるものでもよい。一例としては図５Ｅのように両表面側の緩衝材料ＣｂとＣｃの硬度が異なり、その間に挟まれる緩衝材については、周辺部３２７ｂがいずれか一方の表面と同じ緩衝材料ＣｂまたはＣｃであり、中央部３２７ａは両表面の緩衝材料ＣｂまたはＣｃとは異なり、周辺部の緩衝材料ＣｂまたはＣｃよりも相対的に硬度の低いものとしてもよい。また図５Ｆのように両表面側の緩衝材料を同じ緩衝材料Ｃｃとし、その間に挟まれる緩衝材料は周辺部３２７ｂの緩衝材料Ｃｂと中央部３２７ａの緩衝材料Ｃａをそれぞれ両表面の緩衝材料Ｃｃとは別にし、周辺部３２７ｂの緩衝材料Ｃｂは中央部３２７ａの緩衝材料Ｃａよりも相対的に硬度が高いものとしてもよい。

これら図５Ａないし図５Ｆの緩衝材３２７は、図において緩衝材３２７の上側が金属プレート３２８に当接されるようになっている（図において緩衝材３２７の下側が加圧ブロック体３２３に当接される）ものでもよく、図において緩衝材３２７の上側が加圧ブロック体３２３に当接される（緩衝材３２７の下側が金属プレート３２８に当接される）ものでもよい。金属プレート３２８に当接する側の緩衝材３２７の硬度を全面均一にして、加圧ブロック体３２３に当接するなど反対側の裏面側や中間の緩衝材３２７の硬度を周辺部３２７ｂよりも中央部３２７ａのほうが相対的に硬度を低くすることにより、中間積層物Ａ４等の積層物の表面に明確な硬度差に伴う形状変化が現れなくなる場合もある。また緩衝材３２７の緩衝材料Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ等は、耐熱性の接着剤で接着されることが望ましい。または緩衝材３２７の緩衝材料Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ等は、熱融着やボルトで係合されるものでもよい。

また緩衝材３２７の周辺部３２７ｂと中央部３２７ａを平面視した配置関係は、積層物の形状や数に応じて図６に示されるように変更可能である。即ち緩衝材３２７のうち硬度の低い中央部３２７ａの形状は、矩形（正方形と長方形を含む）に限定されず、円形、楕円形、菱形、四隅が面取りされた形状などでもよい。また積層物の個数に応じて、緩衝材３２７の相対的に硬度の低い部分が複数設けられたものでもよい。従って本発明における「緩衝材のうち少なくとも前記積層物の外周部に対向する部分の緩衝作用が前記積層物の中央部に対向する部分の緩衝作用よりも小さい」とは、積層物の数に応じて緩衝材３２７に、他の部分よりも硬度が低い部分（緩衝作用の大きい部分）が２つ以上備えられているものを含む。なお図６では、硬度の低い中央部３２７ａはハッチング入りで示し境界Ｘは実線で記載しているが、表面側（金属プレート側）の全体が１枚の均一な緩衝材３２７であり、中心側や裏面側の中央部３２７ａの硬度が周辺部３２７ｂよりも相対的に低いものも含まれる。

上記の緩衝材３２７の説明は、主に周辺部３２７ｂと中央部３２７ａの硬度の差など物理的影響の差を利用して積層物からの樹脂流動を抑制するものである。しかし緩衝材３２７の熱的影響の差を利用して積層物からの樹脂流動を抑制するものでもよい。具体的には緩衝材３２７のうち少なくとも中間積層物Ａ４等の積層物の外周端部Ａ８に対向する部分の熱伝導特性の一種である熱伝導率が前記積層物の中央部Ａ９に対向する部分の熱伝導特性の一種である熱伝導率よりも小さくする。そのようにすることにより緩衝材３２７の表面３２７ｃ側の金属プレート３２８は、中央部３２７ａの温度が高い状態となり、周辺部３２７ｂは温度の低い状態となる。その結果、周辺部の金属プレート３２８に当接する中間積層物Ａ４の外周端部Ａ８付近の樹脂流動は抑制される。なお緩衝材３２７は、周辺部３２７ｂと中央部３２７ａで同じ熱伝導率の緩衝材料を使用し、気孔率の差や他に混合される物質の差により熱伝導特性に差が生じるようにしてもよい。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した第１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明細書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、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。また基材層は基板に限定されない。

　この出願は、２０２１年１２月２４日に出願された日本出願特願２０２１－２１１３４３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１　積層成形システム
２　真空積層装置
３　プレス装置
２１２，３１２　上盤
２１３，３１４　下盤
３２１，３２２　加圧部材
３２３，３２４　加圧ブロック体
３２７　緩衝材
３２７ａ　中央部
３２７ｂ　周辺部
３２８　金属プレート
Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ　緩衝材料

Claims

プレス装置の対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層装置において、
少なくとも一方の盤には、加圧面を構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材が備えられ、前記緩衝材は周辺部の硬度が中央部の硬度よりも高い、積層装置。
プレス装置の対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層装置において、
少なくとも一方の盤には、加圧面を構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材が備えられ、加圧時に前記緩衝材のうち少なくとも前記積層物の外周端部に対向する部分の前記板状部材の変形を抑制するための物理的性質が前記積層物の中央部に対向する部分の前記板状部材の変形を抑制するための物理的性質よりも大きい、積層装置。
プレス装置の対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層装置において、
少なくとも一方の盤には、加圧面を構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材が備えられ、前記緩衝材のうち少なくとも前記積層物の外周端部に対向する部分の緩衝作用が前記積層物の中央部に対向する部分の緩衝作用よりも小さい、積層装置。
プレス装置の対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層装置において、
少なくとも一方の盤には、加圧面を構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材が備えられ、前記緩衝材のうち少なくとも前記積層物の外周端部に対向する部分の熱伝導特性が前記積層物の中央部に対向する部分の熱伝導特性よりも小さい、積層装置。
プレス装置の対向する盤の間で基材層と樹脂層を含む積層物を所定の温度で加圧する積層方法において、
少なくとも一方の盤には加圧面を構成する板状部材と加圧ブロック体との間に緩衝材が備えられ、
前記緩衝材の緩衝作用の小さい部分で前記板状部材を介して前記積層物の外周端部を含む部分を押圧し、前記緩衝材の緩衝作用の大きい部分で前記板状部材を介して前記積層物の中央部分を押圧する積層方法。
前記積層物はビルドアップ基板であることを特徴とする請求項５に記載の積層方法。