(57)【要約】【課題】  装置のコストまたは成形時のランニングコストを抑制しつつ成形空間形成部内の酸素濃度を制御して被成形品の酸化を防止することの可能な成形装置または成形装置の制御方法を提供する。【解決手段】  成形空間形成部２６内で成形を行う成形装置１１は、前記成形空間形成部２６に接続され前記成形空間形成部２６内を減圧する真空吸引機構２７と、前記成形空間形成部２６に接続され前記成形空間形成部２６内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構３３と、前記成形空間形成部２６内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度センサ３９と、前記酸素濃度センサ３９の検出値に基づき前記成形空間形成部２６内の酸素濃度を制御する制御装置４０とを備える。【選択図】図１
2020199716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形空間形成部内で成形を行う成形装置において、
前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内を減圧する真空吸引機構と、
前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、
前記成形空間形成部内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度センサと、
前記酸素濃度センサの検出値に基づき前記成形空間形成部内の酸素濃度を制御する制御装置と、が備えられたことを特徴とする成形装置。
【請求項２】
前記成形空間形成部は、プレス装置の真空チャンバであることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
成形空間形成部内で成形を行う成形装置において、
前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内を減圧する真空吸引機構と、
前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、
前記成形空間形成部内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度センサと、が備えられ、
前記酸素濃度センサの検出値に基づき、前記成形空間形成部内の酸素濃度を制御することを特徴とする成形装置の制御方法。
【請求項４】
前記酸素濃度センサの検出値に基づき前記成形空間形成部内の不活性ガスの供給量または供給のタイミングを制御することを特徴とする請求項３に記載の成形装置の制御方法。
【請求項５】
前記酸素濃度センサにより第１の酸素濃度を検出されたら前記不活性ガス供給機構からの不活性ガスの供給を停止し、
前記酸素濃度センサにより前記第１の酸素濃度よりも酸素濃度の高い第２の酸素濃度が検出されたら前記不活性ガス供給機構からの不活性ガスの供給を再開することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の成形装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形空間形成部内で成形を行う成形装置および成形装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成形空間形成部内で成形を行う成形装置および成形装置の制御方法については特許文献１ないし特許文献３に記載されたものが知られている。これらはいずれもチャンバ内を真空化してプレス成形を行う成形装置に関するものであり、特許文献１では真空ケースに乾燥ガスを供給することにより真空度を低下させることが記載されている。また特許文献２では真空ケース内に不活性ガスを供給すること、およびその結果、被加工物の酸化が極めて有利に軽減され得ることが記載されている。更に特許文献３ではチャンバに相当するケーシングを２重にし、第２ケーシング内に不活性ガスを供給するとともに第１ケーシング内を減圧することが記載されている。そしてその結果、ガラス材料が酸化することを防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２７６５１６号公報（特許請求の範囲、第４頁左上欄、第１図、第２図）
【特許文献２】特開平５−２００７６６号公報（特許請求の範囲、００１０、００２２、００２５、００２６、図１）
【特許文献３】特開２０１７−３６１７５号公報（請求項１、００３６、００６１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記特許文献１ないし特許文献３のプレス装置は、被成形品の酸化に影響を与えるチャンバ内の酸素濃度についてはいずれも不明な状態のままプレス成形を行うものである。そのうち特許文献１については供給する乾燥ガスの種類については明示されておらず、酸素濃度も問題視していない。また特許文献２は、チャンバ内に不活性ガスを供給して酸素濃度の低下を目指してはいるが、酸素濃度自体の検出についての記載はなく、どの程度の酸素濃度で成形を行っているのかを把握できないものである。更に特許文献３についても、第１ケーシング、第２ケーシングともに酸素濃度の検出についての記載はなく、どの程度の酸素濃度で成形を行っているのかを把握できないものである。そのため特許文献２、特許文献３では、酸素濃度を低減するために、過剰に真空度を低下させたり不活性ガスを供給したりするという問題が発生する可能性がある。更に特許文献３は、成形空間である第１ケーシング内の酸素濃度を低減するための構造としては有効だと思われるが、前記第１ケーシングの外側に更に第２ケーシングを設ける必要があり、プレス装置全体の構造が大がかりなものとなるという問題があった。
【０００５】
本発明では上記の問題を鑑みて、装置のコストまたは成形時のランニングコストを抑制しつつ成形空間形成部内の酸素濃度を制御して被成形品の酸化を防止することの可能な成形装置または成形装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の成形装置は、成形空間形成部内で成形を行う成形装置において、前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内を減圧する真空吸引機構と、前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、前記成形空間形成部内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサの検出値に基づき前記成形空間形成部内の酸素濃度を制御する制御装置と、が備えられたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の成形装置は、請求項１において、前記成形空間形成部は、プレス装置の真空チャンバであることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の成形装置の制御方法は、成形空間形成部内で成形を行う成形装置において、前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内を減圧する真空吸引機構と、前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、前記成形空間形成部内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度センサと、が備えられ、前記酸素濃度センサの検出値に基づき前記成形空間形成部内の酸素濃度を制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４に記載の成形装置の制御方法は、請求項３において、前記酸素濃度センサの検出値に基づき前記成形空間形成部内の不活性ガスの供給量または供給のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項５に記載の成形装置の制御方法は、請求項３または請求項４において、前記酸素濃度センサにより第１の酸素濃度を検出されたら前記不活性ガス供給機構からの不活性ガスの供給を停止し、前記酸素濃度センサにより前記第１の酸素濃度よりも酸素濃度の高い第２の酸素濃度が検出されたら前記不活性ガス供給機構からの不活性ガスの供給を再開することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプレス装置は、成形空間形成部内で成形を行う成形装置において、前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内を減圧する真空吸引機構と、前記成形空間形成部に接続され前記成形空間形成部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、前記成形空間形成部内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサの検出値に基づき前記成形空間形成部内の酸素濃度を制御する制御装置とが備えられているので、酸素濃度を適切な範囲として成形を行うことができる。また本発明のプレス装置の制御方法も同様の効果を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態のプレス装置の全体図である。
【図２】図２は、本実施形態のプレス装置の制御方法を示すフローチャート図である。
【図３】図３は、本実施形態のプレス装置の制御方法を示すグラフ図である。
【図４】図４は、別の実施形態の成形装置の全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の成形装置の一種である本実施形態のプレス成形装置１１について図１を用いて説明する。プレス成形装置１１の上側の上盤１２と下側の下盤１３は、タイバ（図示せず）により接続されている。下盤１３には加圧シリンダ１４が取付けられ、加圧シリンダ１４のラム１５は可動盤１６の背面に固定されている。加圧シリンダ１４は、ポンプや油圧弁等を含む作動油供給機構１７（詳細は省略する）に接続されている。そして前記作動油供給機構１７から加圧シリンダ１４の油室に作動油（液体）が供給されることによりラム１５および可動盤１６が上昇されて熱板１８，１８の間で被成形材Ｐの加圧を行う。
【００１４】
可動盤１６の上面に固定される熱板１８と、上盤１２の下面に固定される熱板１８の間には、複数の熱板１８が昇降可能に保持されている。熱板１８は両面が平滑に形成された矩形の所定板厚の金属板であり、内部には熱媒油、蒸気または水等の温度制御用媒体が流通されるための屈曲した通路が形成、または電気ヒータ（図示せず）等が配置されている。また熱板１８には温度を測定する温度センサ（図示せず）が取付けられている。熱板１８には、ポンプ、弁、加熱装置等を含む温度制御用媒体供給機構１９（詳細は図示せず）から温度調節用媒体が供給可能となっている。温度制御用媒体供給機構１９から供給される熱媒油等の温度調節用媒体は、管路２０、供給側マニホールドブロック２１、および各熱板への接続管路２２を介して各熱板１８に供給される。また各熱板１８から排出される熱媒油等の温度調節用媒体は、各熱板への接続管路２３、排出側マニホールドブロック２４、管路２５を介して温度制御用媒体供給機構１９に還流される。従ってプレス成形装置１１は、多段に熱板１８を備え加熱・加圧成形を行うことから多段プレス装置とも称される。本実施形態のプレス成形装置１１は、熱板１８の加熱制御と冷却制御が可能なホットプレス装置であるが、プレス装置は被成形材の冷却のみを行うコールドプレス装置であってもよい。
【００１５】
また前記プレス成形装置１１には、箱状の成形空間形成部である真空チャンバ２６が設けられており、下盤１３と上盤１２の間の部分（成形領域）は、真空チャンバ２６に収容されている。真空チャンバ２６には内部でプレス成形される被成形材である回路基板Ｐを搬入、搬出するためのシール構造を備えた開閉扉（図示せず）が設けられている。従って真空チャンバ２６は、開閉扉が閉鎖された状態で外界と隔絶状態とされるようになっている。真空チャンバ２６は、一部または全部を２重構造とすることを除外するものではないが、主にコスト面から一重構造となっている。これら真空チャンバ２６は外界と隔絶状態とは言え、接続部やシール部があることから内部の真空度が高真空となればなるほど、リーク（外界から内部に向けて僅かに大気が流入）が発生する。前記リークの発生は技術常識でもあり、多額の費用をかければリークの量を減らすことはできるが完全にリークを解消することは難しい。
【００１６】
真空チャンバ２６には真空吸引機構２７が接続されている。真空吸引機構２７は、真空チャンバ２６に形成される真空吸引口２８に管路２９が接続され、該管路２９には開閉弁３０等が設けられている。そして管路２９は前記開閉弁３０等を介して真空ポンプ３１に接続されている。また真空チャンバ２６にはチャンバ内の真空度を計測する真空センサ３２が取付けられている。真空センサ３２は、真空吸引機構２７の管路２９に取付けられたものでもよく、その場合も真空チャンバ２６に接続され真空チャンバ２６の真空度を測定可能な真空センサ３２に該当する。前記真空吸引口２８が設けられる位置は、これに限定されるものでないが、真空チャンバ２６の下部の位置が望ましい。より具体的な下部の位置は、真空チャンバ２６の床板２６ａか側板２６ｂの下部（下降時の可動盤と同じ高さ以下の位置）が望ましい。床板２６ａに真空吸引口２８を設ける場合、床面にはプレス成形装置１１から漏れ出た温度制御用媒体や作動油等の液体が溜まる場合があるのでパイプ状の筒の先端の真空吸引口２８を床面から一定高さに突出させておくことが望ましい。このように真空チャンバ２６の下部の位置に真空センサ３２や真空吸引機構２７の真空吸引口２８が配置される理由は、酸素の比重が窒素の比重よりも大きく酸素は真空チャンバ２６の下方に多く滞留しがちであり、その酸素を効率的に吸引するためである。
【００１７】
また真空チャンバ２６には不活性ガス供給機構である窒素ガス供給機構３３が接続されている。窒素ガス供給機構３３は、真空チャンバ２６に形成されるガス供給口３４に管路３５が接続され、該管路３５には前記開閉弁３６、比例流量制御弁３７等を介して窒素ガスのタンク３８に接続されている。窒素ガスのタンク３８内のガス圧は大気圧よりも高い所定圧に保たれている。なお本実施形態では窒素ガスはタンク３８から供給されるが、窒素ガス供給機構３３に窒素ガス製造装置を取付け、窒素ガス製造装置で大気から直接窒素ガスを製造して供給してもよい。
【００１８】
窒素ガス供給機構３３のガス供給口３４が設けられる位置は、これに限定されるものでないが、真空チャンバ２６の上部の位置が望ましい。より具体的な位置は、真空チャンバ２６の上板２６ｃか、側板２６ｂのうち上部（上盤１２と同じ高さの位置）に設けることも好ましい。このように真空チャンバ２６の上部の位置に窒素ガスのガス供給口３４が配置される理由は、窒素の比重が酸素の比重よりも小さく、上方からの窒素供給により比重の大きい酸素を更に真空チャンバ２６内の下方に押しやり窒素置換を促進するためである。なお、本実施形態では不活性ガスは価格面等から窒素（Ｎ２）が使用されるが、被成形材や成形の種類に応じてアルゴンガス、ヘリウムガスなど窒素以外の不活性ガスを使用してもよい。
【００１９】
真空チャンバ２６にはチャンバ内の酸素濃度を計測する酸素濃度センサ３９が取付けられている。本実施形態では酸素濃度センサ３９は、真空雰囲気下での使用に有利なジルコニア式酸素濃度センサが用いられる。しかし本発明に使用する酸素濃度センサは他の種類の酸素濃度センサであってもよい。酸素濃度センサ３９による酸素濃度の値は一般的には体積比で示される。また酸素濃度センサ３９が設置される場所は、上記のように酸素はチャンバ内の下部に貯まりやすいことから、これに限定するものでないが、酸素濃度センサ３９は、真空チャンバ２６の床板２６ａの側か側板２６ｂのうち下部（（下降時の可動盤１６と同じ高さ以下の位置）に設けることが好ましい。または前記チャンバ内の酸素を測定可能な場所としては、管路２９に酸素濃度センサ３９を配置したものでもよい。
【００２０】
プレス成形装置１１には制御装置４０が設けられている。制御装置４０は、真空センサ３２や開閉弁３０を含む真空吸引機構２７に接続されている。また制御装置４０は、開閉弁３６や比例流量制御弁３７を含む窒素ガス供給機構３３と、酸素濃度センサ３９にも接続されている。更に制御装置４０は、作動油供給機構１７、温度制御用媒体供給機構１９、図示しない設定表示画面等にも接続されている。
【００２１】
次にプレス成形装置１１の制御方法について説明する。本実施形態に好適に用いられる被成形材は、酸素濃度が一定以上の雰囲気下で成形されると酸素の影響により材料の少なくとも一部が酸化し成形品が不合格品となる可能性のある被成形材である。一例としてフッ素樹脂をベース基材に使用した被成形材である回路基板Ｐをプレス成形する際は、成形温度（熱板の温度）が３６０℃ないし４００℃とする必要があるので、ベース基材に貼付られた銅箔等の金属部の表面が酸化しやすいという問題がある。なお熱板１８の間で回路基板Ｐを加圧する場合も、樹脂等の変形や流動、密度変化等を伴うので当然ながらプレス成形の概念に該当することを念のため記載する。
【００２２】
上記の被成形材の酸化の問題に対応して本実施形態では、酸素濃度センサ３９により酸素濃度を測定し酸素濃度を所定範囲内に保つためのクローズドループ制御が行われる。酸素濃度を所定範囲内に保つための主な機構としては、真空チャンバ２６内を減圧する真空吸引機構２７と、真空チャンバ２６内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給機構３３と、真空チャンバ２６内の酸素を測定可能な酸素濃度センサ３９と、酸素濃度センサ３９の検出値に基づき真空チャンバ２６内の酸素濃度を制御する制御装置４０とが挙げられる。
【００２３】
そして真空チャンバ２６内を真空吸引機構２７を用いて真空吸引しつつ酸素濃度センサ３９により酸素濃度を測定して窒素ガス供給機構３３からの窒素ガスを最適量または最適なタイミングで供給することにより望ましい酸素濃度の範囲内の雰囲気でのプレス成形が可能となる。即ち従来の真空チャンバ２６内を真空吸引のみ行ってプレス成形を行う方法や、チャンバ内を窒素置換のみ行ってプレス成形を行う方法では、実際の酸素濃度がどの程度であるか不明なまま成形を行っていた。そのため必要以上に真空度を高真空とするための制御や必要以上に窒素供給量を増やす制御が行われてきた。または真空チャンバのリークにより外部から酸素を含んだ大気が混入することを防止するために必要以上に機密性の高い真空チャンバを構築してコストアップとなっている場合もあった。本発明は前記問題の少なくとも一つを解消することも目的としている。
【００２４】
真空チャンバ２６内の酸素濃度Ｓは次の演算式により求められる。
Ｓ＝２０６，０００×（Ｙ／７６０）×｛（１００−Ｘ）／１００｝
上記演算式において、Ｓ，Ｘ，Ｙは以下の通りである。
酸素濃度・・・Ｓ（ｐｐｍ）
気体中の酸素比率削減率・・・Ｘ（％）
真空度・・・Ｙ（Ｔｏｒｒ）
大気中（１気圧）における酸素濃度・・・２０６，０００（ｐｐｍ）
また、真空チャンバ２６内の真空度を５Ｔｏｒｒ（ＳＩ単位では６６６．６１ｐａ）まで減圧した場合であって窒素供給を全く併用しない場合の酸素濃度Ｓ１は次の演算式により求められる。
Ｓ１＝２０６，０００×（５／７６０）×｛（１００−０）／１００｝
∴Ｓ１＝１，３５５ｐｐｍ（小数点以下四捨五入）
また前記真空度で窒素供給も併用して気体の酸素比率削減率を８０％とした場合の酸素濃度Ｓ２は次の演算式により求められる。
Ｓ２＝２０６，０００×（５／７６０）×｛（１００−８０）／１００｝
∴Ｓ２＝２７１ｐｐｍ（小数点以下四捨五入）
また同様に前記真空度で窒素供給も併用して気体の酸素比率削減率を９０％とした場合の酸素濃度Ｓ３は次の演算式により求められる。
Ｓ３＝２０６，０００×（５／７６０）×｛（１００−９０）／１００｝
∴Ｓ３＝１３６ｐｐｍ（小数点以下四捨五入）
【００２５】
なお以下に限定されるものではないが、酸化防止の必要な被成形材のプレス成形に望ましい酸素濃度は、５０ｐａないし５，０００ｐａであり、より望ましくは１００ｐａないし５００ｐａである。なお理論上、酸素濃度は低ければ低いほうが好ましいが、真空チャンバ２６の構造とコストの問題、真空ポンプ３１の能力とコストの問題、使用される窒素ガスの種類とコストの問題から、酸化防止に必要な酸素濃度の範囲が選択される。また真空度についても酸素濃度と同じく、理論上、高真空であるほうが好ましいが、装置コストや真空ポンプ３１の寿命等から最適な真空度の範囲が選択される。なお真空度が低すぎる（低真空領域である）と一般的に使用されるレベルの窒素ガスの供給だけでは所望の酸素濃度を得ることが難しくなる。
【００２６】
従って被成形材の種類または成形方法の種類から真空チャンバ２６内の望ましい酸素濃度が判明している場合、真空チャンバ２６内の真空度をどの程度の真空度とし、窒素供給等による気体中の酸素比率削減率をどの程度とすればよいかを上記の演算式から予め凡そ把握することができる。そして真空ポンプ３１の制御用の設定値を設定したり窒素ガスの供給量を制御する比例流量制御弁３７の設定値を設定することができる。またこれらの設定値がオープン制御に用いる設定値である場合は、試し成形を含む成形時に検出した酸素濃度センサ３９の酸素濃度の値を用いて前記設定値を補正することも可能である。
【００２７】
次に本実施形態のプレス成形装置１１の酸素濃度制御工程の制御について更に、図２のフローチャート図、図３のグラフ図を用いて詳しく説明する。最初に真空チャンバ２６の開閉扉が開放された状態で、各熱板１８の上に被成形材である回路基板Ｐが図示しない載置機構により載置される。そしてプレス成形装置１１の真空チャンバ２６のシール構造の開閉扉が閉鎖される（ｓ１）。そして真空チャンバ２６は開閉扉の閉鎖により真空チャンバ２６内は外界と隔絶される。次に制御装置４０からの指令信号により開閉弁３０が開かれるとともに真空吸引機構２７の真空ポンプ３１の作動が開始される（ｓ２）。本実施形態では真空ポンプ３１はオープン制御により制御され、プレス成形が終了するまで真空ポンプ３１が連続回転される。なお真空ポンプ３１により真空チャンバ２６内を真空吸引する目的は、酸素濃度の低減以外に、加熱・加圧時に被成形材から発生するガスや水分を除去することもある。
【００２８】
酸素濃度制御工程に至るまでの前段階では図３のグラフ図に示されるように真空ポンプ３１の作動開始により真空チャンバ２６内は減圧され、真空度と酸素濃度はそれぞれ低減される。そして真空チャンバ２６内の真空度が所定値以下か（ここでは５ｔｏｒｒ（ＳＩ単位では６６６．６１ｐａ）以下か？）が判断され（ｓ３）、真空度が５Ｔｏｒｒとなった時点（ｓ３＝Ｙ）で、窒素ガス供給機構３３から真空チャンバ２６内に窒素ガスの供給が開始され、酸素濃度制御工程が開始される。この際の窒素ガス供給機構３３の比例流量制御弁３７の開度については、オープン制御により弁の開度を定めて流量がコントロールされるが、別途に流量計等を取付けて窒素ガスの供給量をクローズドループ制御するものでもよい。
【００２９】
図３のフローチャートに示されるように、酸素濃度制御工程の終了時間は、制御装置４０内の図示しないタイマにより監視される。そして予め設定された時間が終了（タイムアップ）すると酸素濃度制御工程は終了される（ｓ５＝Ｙ）。ただしタイムアップするまでは（ｓ５＝Ｎ）、酸素濃度センサ３９により真空チャンバ２６内の酸素濃度が測定され、酸素濃度のクローズドループ制御が行われる。
【００３０】
そして真空チャンバ２６内が所定の真空度以下の状態で窒素ガス供給機構３３から窒素ガスを供給し続けることにより、チャンバ内の酸素濃度は更に低下し、酸素濃度の下限の閾値に到達する。本実施形態では下限の閾値である第１の酸素濃度の値は２００ｐｐｍであり、酸素濃度は２００ｐｐｍ以下か？が判断され続ける（ｓ６）。そして前記酸素濃度は２００ｐｐｍ以下であることが検出された場合（ｓ６＝Ｙ）は、制御装置４０から開閉弁３６を閉鎖する指令信号が送られ、窒素ガス供給機構３３から真空チャンバ２６内への窒素ガスの供給は停止される（ｓ７）。
【００３１】
酸素濃度が２００ｐｐｍの際の気体中の酸素比率削減率は、真空度の変化によって相違するが真空度が５ｔｏｒｒのままであると仮定すると９３．３％である。また後述する酸素濃度の上限の閾値である３００ｐｐｍの際の気体中の酸素比率削減率は、真空度が５ｔｏｒｒのままであると仮定すると７７．８％である。ただし気体中の酸素濃度の削減率（大気比）は真空度の設定や窒素ガスの供給量を設定する際の指標ではあるが酸素濃度のクローズドループ制御に使用される値ではない。
【００３２】
また窒素ガスの供給を停止する際の検出値は、真空センサ３２により検出される真空度であってもよい。一例として真空度が３０Ｔｏｒｒとなったことにより窒素ガスの供給を停止してもよい。
【００３３】
フローチャート図には記載されないが、プレス成形装置１１の加圧シリンダ１４の作動および加圧開始や熱板１８の昇温については、酸素濃度が所定の値、例えば前記下限の閾値である２００ｐｐｍ以下となったことにより開始される。これは真空チャンバ２６内の酸素濃度が所定値以上の段階で加熱された熱板１８間で回路基板Ｐを加圧・加熱を行うと、銅箔等の酸化が発生しやすいからである。しかしながら被成形品の種類によっては、成形サイクルを短縮する等の理由により、酸素濃度の検出値と連動させずに加圧シリンダ１４による加圧開始や熱板１８の昇温開始を行ってもよい。または真空チャンバ２６内が所定の真空度となったことにより加圧シリンダ１４による加圧開始や熱板１８の昇温開始を行ってもよい。
【００３４】
窒素ガスの供給が停止された場合（ｓ７）も、真空ポンプ３１はオープン制御により作動を続けてはいる。しかし真空チャンバ２６内の酸素濃度は、主にリークにより外界から酸素を含む大気が浸透することにより僅かづつ上昇してしまうことは避けられない。そして真空チャンバ２６内の真空度は、真空ポンプ３１の能力や作動状況にもよるがほぼ同じ値に維持されるか、窒素ガスが供給されないことにより徐々に真空度が上昇される。
【００３５】
そして窒素ガスの供給が停止された場合（ｓ７）、酸素濃度センサ３９にて測定される酸素濃度が所定値以上かが判断され続ける。本実施形態では上限の閾値であって第１の酸素濃度よりも酸素濃度の高い第２の酸素濃度の値は３００ｐｐｍであり、酸素濃度は３００ｐｐｍ以上か？が判断される（ｓ８）。そして酸素濃度が３００ｐｐｍ以上であることが検出された場合（ｓ８＝Ｙ）は、再び窒素ガス供給機構３３の開閉弁３６が開かれ、真空チャンバ２６内への窒素ガスの供給が開始される（ｓ９）。なお窒素ガスの停止の際の検出値（トリガ）を真空チャンバ２６内の真空度とした場合も、窒素ガスの供給の再開の際の検出値（トリガ）は、真空チャンバ２６内の酸素濃度である。従って本発明の酸素濃度制御工程では制御時にいずれかのタイミングで酸素濃度が測定され、窒素ガスの供給制御や真空ポンプの作動制御が行われる。
【００３６】
窒素ガスの供給により図３に示されるように真空チャンバ２６内では酸素濃度が再び低下される。なおこの際、窒素ガスが供給されることにより真空チャンバ２６内の真空度は僅かに上昇する。これらの制御は、前記（ｓ６＝Ｎ）、（ｓ８＝Ｎ）の場合も含め酸素濃度制御工程の期間が終了するまで繰り返し行われる。そして上記したように酸素濃度制御工程の時間を終了したことがタイマにより報知されタイムアップすると（ｓ５＝Ｙ）、酸素濃度制御工程は終了される。
【００３７】
酸素濃度制御工程が終了（タイムアップ）した際（ｓ５＝Ｙ）に、窒素ガス供給機構３３の開閉弁３６が開状態であり窒素ガスの供給が継続されている場合は、開閉弁３６が閉鎖され窒素ガスの供給が停止される（ｓ１０）。そして次に真空吸引機構２７の真空ポンプ３１が停止（ＯＦＦ）され（ｓ１１）、真空チャンバ２６に取付けられた図示しない大気開放バルブが開かれ真空チャンバ２６内の真空破壊が行われる（ｓ１２）。この際のプレス成形装置１１での加圧工程との関係は、熱板１８を加熱して加圧を行う加熱加圧工程と熱板１８の温度を降温しつつ加圧を行う冷却加圧工程の双方の工程が終了し、加圧シリンダ１４のラム１５等を下降させてから酸素濃度制御工程を終了させするようにしている。しかしながら加圧工程と酸素濃度制御工程の関係は前記以外でもよく、加圧工程において熱板１８の温度を検出し、熱板１８の温度が所定温度以下となったら酸素濃度制御工程を終了するようにしてもよい。被成形材である回路基板Ｐの銅箔等の金属部分の酸化は所定温度以下では殆ど進行しなくなるからである。なお上図２のフローチャート図の判断記号において「以下」または「以上」の判断については、「値よりも下」または「値よりも上」となったことを判断するものであってもよいことは言うまでもない。
【００３８】
なお上記の本実施形態の酸素濃度制御工程の制御においては、酸素濃度を検出して窒素ガス供給機構３３による窒素ガスの供給は、供給のタイミングを制御するものであり、ＯＮ・ＯＦＦ制御が行われるものである。しかしながら窒素ガスは連続して供給され、その供給量を増減させるものでもよい。
【００３９】
更に上記の本実施形態のフローチャート図による酸素濃度制御工程の制御においては、真空ポンプ３１は常時作動され、真空度を検出した真空ポンプ３１のクローズドループ制御は行っていない。しかしながら本発明の酸素濃度制御工程においては、真空度を検出して真空ポンプ３１のクローズドループ制御も併せて行うものでもよい。この場合の酸素濃度制御工程の制御は、窒素ガス等の不活性ガスの供給量または供給のタイミングを制御して酸素濃度を所定値の範囲内に保つとともに、真空度も所定値の範囲内に保つように制御される。このことにより真空度を必要以上に高真空にしすぎることによるエネルギー消費量の増加、真空ポンプの寿命短縮、真空チャンバ外から真空チャンバ内への酸素流入量の増加等を防止することができる。
【００４０】
または酸素濃度制御工程における酸素濃度のクローズドループ制御において、窒素ガス等の不活性ガスの供給はオープン制御により行って連動させず、真空ポンプ３１のＯＮ／ＯＦＦ制御や回転数制御等の制御のみを連動させるものもまったく除外するものではない。具体的には窒素ガスは常時一定流量または予め設定したタイミングで断続的に供給し、酸素濃度が上昇した際のみ真空ポンプ３１を作動させて酸素濃度を低下させる。そして酸素濃度が低下したら真空ポンプ３１を停止させる。従って本発明の酸素濃度のクローズドループ制御は、真空吸引機構２７または窒素ガス供給機構３３の少なくとも一方が連動制御されるものであればよい。
【００４１】
本実施形態では成形空間形成部内で成形を行う成形装置は、熱板１８が多段に配置されたプレス成形装置１１（ホットプレス装置）の例について記載したが、上型と下型だけを有する一般的なプレス装置であってもよい。また被成形材が加圧される方向も垂直方向に可動盤が移動する竪型のプレス装置に限定されず、横方向に可動盤が移動する横型のプレス装置であってもよい。また内部で成形を行う成形空間形成部については、プレス装置の主要部全体が収められるチャンバ以外に、固定盤と可動盤の間の部分等の成形空間部分のみがチャンバ等で覆われるものでもよい。その場合、チャンバは蛇腹式など伸縮するタイプのもの等が用いられる。またプレス装置で成形される被成形材は、成形空間の酸素の存在により酸化が問題となるものであれば回路基板Ｐに限定されない。一例として被成形材は、ガラス等からなる光学製品等でもよい。
【００４２】
更には成形空間内で成形を行う成形装置は、図４に示されるような積層成形装置４１（ラミネータ装置）であってもよい。断面で示される積層成形装置４１は、成形空間形成部である上盤４２に対して同じく成形空間形成部である下盤４３が昇降可能に設けられている。そして下盤４３の上昇時に上盤４２との間に周囲のＯリング４４等のシール部材によりシールされた成形空間Ｃが形成される。下盤４３には、加圧膜４５が設けられ、加圧膜４５の裏面側に図示しない気体供給装置から気体を供給することにより、加圧膜４５が上盤４２側に向けて膨出され、成形空間Ｃ内の回路基板Ｐやウエハ等の被成形材を加圧し、積層成形が行われる。下盤４３に取付けられる成形空間形成部の一部である側壁部４６には真空吸引機構４７の真空吸引口４８が設けられ、前記真空吸引口４８に接続される管路４９には真空センサ５０、酸素濃度センサ５１、開閉弁５２、真空ポンプ５３等が接続されている。また側壁部４６の別の部分にはガス供給口５４が設けられ、前記ガス供給口５４は管路５５を通じて不活性ガス供給機構である窒素ガス供給機構５６に接続されている。窒素ガス供給機構５６は、開閉弁５７、流量制御弁５８、窒素ガスタンク５９等を備えている。そして真空吸引機構、窒素ガス供給機構、酸素濃度センサ５１は、ぞれぞれ制御装置６０に接続されている。
【００４３】
前記積層成形装置４１の場合は、ホットプレス装置よりも１成形サイクルの成形時間が短い場合が多い。しかしながら真空ポンプ５３の駆動による高真空化と窒素ガスの供給を並行して行うか、真空ポンプ５３の駆動による高真空化の後に窒素ガスの供給を行うことを少なくとも１回以上、望ましくは２〜４回繰り返すことにより、真空ポンプ５３のみを使用していた場合や、真空ポンプ５３を使用せず窒素置換のみした場合よりも成形空間Ｃ内の酸素濃度を早期に所定値まで、または低酸素濃度まで低下させることができる。そして酸素濃度が所定値以下または所定値よりも低下されたことが検出された状態で、上盤４２と下盤４３の温度を上昇させ、加圧膜４５を膨出させて加圧を行うことにより被成形材の昇温時または加圧時の酸化防止を図ることができる。または成形空間Ｃの形成時から上盤４２と下盤４３が昇温されているものであっても被成形材の酸化の程度を減少させることができる。
【００４４】
従って本発明の成形空間形成部内の酸素濃度制御はプレス成形装置１１のように長時間、酸素濃度を範囲内に維持制御するものに限定されない。前記積層成形装置４１や射出成形装置のように、成形空間形成部内が真空吸引と窒素ガスの供給により予め設定された酸素濃度以下または酸素濃度よりも低くなるように酸素濃度を制御するものでもよい。この場合、酸素濃度センサの検出値に基づき酸素濃度が制御され、前酸素濃度センサにより設定された酸素濃度が確認されたことにより加圧開始や射出開始時を行うものでもよい。
【００４５】
また本発明の成形装置は、プレス成形装置１１や積層成形装置４１以外に、スタンピング成形装置、射出成形装置、中空成形装置、封止成形装置、転写成形装置等であってもよい。いずれの成形装置の場合も前記プレス装置同様、成形装置全体をチャンバ内に収められたものや成形装置の一部のみ（例えば固定盤と可動盤の間の成形空間のみ）がチャンバ内に収められたものであってもよい。または固定金型と可動金型が型閉された際に形成されるキャビティ内のみがシール可能であり、前記金型とそのキャビティのみが真空吸引および不活性ガス供給可能な成形空間形成部に相当するものでもよい。
【００４６】
本発明については、一々列挙はしないが、上記した実施形態のものに限定されず、上記した実施形態のいずれかを組み合わせたものや、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。
【符号の説明】
【００４７】
１１  プレス装置（成形装置）
２６  真空チャンバ（成形空間形成部）
２７  真空吸引機構
３１  真空ポンプ
３３  窒素ガス供給機構（不活性ガス供給機構）
３９  酸素濃度センサ
４０  制御装置
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  酸素濃度
【図１】
2020199716.tif 000003
【図２】
2020199716.tif 000004
【図３】
2020199716.tif 000005
【図４】
2020199716.tif 000006