(57)【要約】【課題】真空下でのホットプレス成形を行う際に必要な真空容積を極力抑えることができる真空プレス用枠体を提供すること。【解決手段】プレス装置のプレス盤に載置される真空プレス用枠体であって、互いが重ね合わせられたとき、被加工物が収容される閉空間が形成されるように、互いの対向面のうちの少なくとも一面の一部が凹状に落ち込む一対の板状部材と、一端が閉空間と連通し、他端が所定の真空ポンプと接続される真空用配管とを備えており、一対の板状部材は、プレス盤によるプレス時にプレス圧が閉空間内の被加工物に伝わるように変形することができる構成となっている。【選択図】図４
2013095011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス装置のプレス盤に載置される真空プレス用枠体であって、
互いが重ね合わせられたとき、被加工物が収容される閉空間が形成されるように、互いの対向面のうちの少なくとも一面の一部が凹状に落ち込む一対の板状部材と、
一端が前記閉空間と連通し、他端が所定の真空ポンプと接続される真空用配管と、
を備え、
前記一対の板状部材は、前記プレス盤によるプレス時にプレス圧が前記閉空間内の被加工物に伝わるように変形することができることを特徴とする、真空プレス用枠体。
【請求項２】
前記一対の板状部材は、柔軟性を持つ弾性シート部材であることを特徴とする、請求項１に記載の真空プレス用枠体。
【請求項３】
前記真空ポンプ側から前記閉空間側への空気の逆流を防止する逆流防止機構が前記真空用配管に取り付けられていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の真空プレス用枠体。
【請求項４】
前記一対の板状部材は、前記プレス盤が被加工物をプレスすることが可能なプレス領域よりも大きく形成されており、
前記真空用配管は、前記真空プレス用枠体の前記プレス盤への載置時に前記プレス領域の外側に位置するように配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の真空プレス用枠体。
【請求項５】
前記一対の板状部材は、前記互いの対向面が冊子状に見開くように、一辺同士が固着していることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の真空プレス用枠体。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の真空プレス用枠体を用いて被加工物をプレス成形するプレス成形品の製造方法であって、
前記閉空間を規定する前記対向面の領域上に前記被加工物を載置する被加工物載置ステップと、
前記一対の板状部材を重ね合わせることにより、前記被加工物を前記閉空間内に収容する収容ステップと、
前記真空用配管に接続された所定の真空ポンプを駆動し、該真空用配管を介して前記閉空間を脱気する脱気ステップと、
前記脱気後の真空プレス用枠体をプレス装置のプレス盤に載置する枠体載置ステップと、
前記プレス盤に載置された真空プレス用枠体ごと前記被加工物をプレスして該被加工物を成形するプレス成形ステップと、
を含む、プレス成形品の製造方法。
【請求項７】
前記脱気ステップ後、前記プレス成形ステップ前に、前記真空用配管と前記真空ポンプとを外すステップ
を含む、請求項６に記載のプレス成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を真空下でホットプレス成形するための真空プレス用枠体、及び該真空プレス用枠体を用いて被加工物をプレス成形するプレス成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板等の板状製品を成形するため、熱盤の間に載置された被加工物をホットプレス成形するプレス装置が広く知られており、実用に供されている。この種の従来のプレス装置の具体的構成例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のプレス装置は、プレス機全体が真空チャンバ内に収容されており、被加工物がプレス機の熱盤に載置された後、プレス機を収容する真空チャンバが密閉される。密閉された真空チャンバ内が真空ポンプ等によって脱気されて所定の真空度に達した後、熱盤に載置されている被加工物がホットプレス成形される。特許文献１では、被加工物が真空下でホットプレス成形されるため、プレス成形品中のボイドが抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０７４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、真空チャンバ内にプレス機全体を収容するために、大型の真空チャンバが必要となり、プレス装置が大型化し、広い設置面積を必要とした。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、真空下でのホットプレス成形を行う際に必要な真空容積を極力抑えることができる真空プレス用枠体、及び該真空プレス用枠体を用いて被加工物をプレス成形するプレス成形品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る真空プレス用枠体は、プレス装置のプレス盤に載置される真空プレス用枠体であり、互いが重ね合わせられたとき、被加工物が収容される閉空間が形成されるように、互いの対向面のうちの少なくとも一面の一部が凹状に落ち込む一対の板状部材と、一端が閉空間と連通し、他端が所定の真空ポンプと接続される真空用配管とを備えており、一対の板状部材は、プレス盤によるプレス時にプレス圧が閉空間内の被加工物に伝わるように変形することができる。
【０００７】
真空用配管に接続された真空ポンプを駆動して閉空間を脱気することにより、被加工物を真空下に置くことができる。真空下に置かれた被加工物を真空プレス用枠体ごとホットプレスすることにより、プレス機ごと収容する既存の真空チャンバ内を真空引きした場合と同じく、プレス成形品中のボイドが抑えられる。真空プレス用枠体は、プレス装置のプレス盤に載置される程度の寸法であるため、真空チャンバと比べてホットプレス成形を行う際に必要な真空容積が小さい。そのため、排気能力の高い大型真空ポンプを用意する必要がない。
【０００８】
一対の板状部材は、例えば柔軟性を持つ弾性シート部材であり、ホットプレス成形中、プレス盤からの荷重を受けて柔軟に変形することにより、プレス盤からの荷重を被加工物の被加工面全体に均等に伝えることができる。
【０００９】
真空用配管には、真空ポンプ側から閉空間側への空気の逆流を防止する逆流防止機構が取り付けられていてもよい。真空用配管に逆流防止機構が取り付けられたことにより、例えば真空用配管が真空ポンプから取り外された場合であっても、外気が閉空間内に流入せず、閉空間内の真空度は保たれる。
【００１０】
一対の板状部材は、プレス盤が被加工物をプレスすることが可能なプレス領域よりも大きく形成されていてもよい。この場合、真空用配管は、プレス盤によるホットプレス成形を阻害しないため、真空プレス用枠体のプレス盤への載置時にプレス領域の外側に位置するように配置されるとよい。
【００１１】
一対の板状部材は、互いの対向面が冊子状に見開くように一辺同士が固着したものであってもよい。この場合、冊子状の一対の板状部材を開くと、被加工物を一方の板状部材の対向面上に載置することができ、一対の板状部材を閉じると、対向面上に載置された被加工物を閉空間に収容することができる。すなわち、閉空間への被加工物の収容は、一対の板状部材の開閉という簡易な作業を通じて行うことができる。
【００１２】
また、本発明の一形態に係るプレス成形品の製造方法は、上記真空プレス用枠体を用いて被加工物をプレス成形する方法であり、真空プレス用枠体内の閉空間を規定する対向面の領域上に被加工物を載置する被加工物載置ステップと、一対の板状部材を重ね合わせることにより、被加工物を閉空間内に収容する収容ステップと、真空用配管に接続された所定の真空ポンプを駆動し、真空用配管を介して閉空間を脱気する脱気ステップと、脱気後の真空プレス用枠体をプレス装置のプレス盤に載置する枠体載置ステップと、プレス盤に載置された真空プレス用枠体ごと被加工物をプレスして被加工物を成形するプレス成形ステップを含む。また、脱気ステップ後、プレス成形ステップ前に、真空用配管と真空ポンプとを外すステップが更に含まれていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真空下でのホットプレス成形を行う際に必要な真空容積を極力抑えることができる真空プレス用枠体、及び該真空プレス用枠体を用いて被加工物をプレス成形するプレス成形品の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態のプレス装置の正面図である。
【図２】本発明の実施形態の真空プレス用枠体の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の真空プレス用枠体の上面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施形態の真空プレス用枠体を用いて被加工物をホットプレス成形する、プレス成形品の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態のプレス装置について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態のプレス装置１の正面図である。図１に示されるように、プレス装置１は、一対のホットプレス用の熱盤体が天地方向に並べて配置された縦型のホットプレス装置であり、例えばベース材に対してカバーレイをホットプレスにより密着させてＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を作製する。プレス装置１は、設置部であるベースＢに剛体支持されたプレスフレーム２を備えている。プレスフレーム２は、所定の間隔を空けて天地方向に対向配置されたフレーム基盤２１とフレーム天井盤２２を備えており、これらを複数本のフレーム支柱２３を介して結合した構成となっている。
【００１７】
プレス装置１は、フレーム基盤２１に支持されたラムシリンダ部３００を備えている。ラムシリンダ部３００は、上端面が開口し下端面が閉じられた略円筒形状を持つシリンダ３１０を備えている。シリンダ３１０内には、シリンダ３１０の内壁面と摺動しながら上下動可能な略円柱状のラム３２０が収容されている。プレス装置１のコントローラには、油圧ポンプが接続されている（不図示）。コントローラは、油圧ポンプを駆動してシリンダ３１０内の作動油の加圧又は減圧を行うことにより、ラム３２０をシリンダ３１０に対して上下動させる。
【００１８】
プレス装置１は、ラムシリンダ部３００に支持された下部熱盤体１００を備えている。下部熱盤体１００は、下方から順に、テーブル定盤１１０、断熱板１２０、下部熱板１３０を積層して一体に固定したものである。下部熱盤体１００は、テーブル定盤１１０の下面でラム３２０の先端面と接合されており、ラム３２０に対して固定されている。下部熱盤体１００は、コントローラによるシリンダ３１０内の油圧制御に応じて、ラム３２０とともに上下動する。すなわち、下部熱盤体１００は、プレスフレーム２に対し、ラムシリンダ部３００を介して上下動可能に支持されている。
【００１９】
プレス装置１は、フレーム天井盤２２に支持された上部熱盤体２００を備えている。上部熱盤体２００は、上方から順に、クラウン定盤２１０、断熱板２２０、上部熱板２３０を積層して一体に固定したものである。上部熱板２３０の下面はプレス面であり、下部熱盤体１００側のプレス面である下部熱板１３０の上面と対向して配置されている。
【００２０】
ところで、本実施形態のプレス装置１には、被加工物Ｐの周囲の雰囲気を真空にするために必要な真空チャンバが備えられていない。本実施形態では、真空チャンバに代わり、真空プレス用枠体５０を使用することにより、プレス成形品中のボイドが抑えられる。
【００２１】
図２は、真空プレス用枠体５０の構成を示す分解斜視図である。図３（ａ）は、真空プレス用枠体５０の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図２又は図３に示されるように、真空プレス用枠体５０は、上側弾性シート部材５１及び下側弾性シート部材５２を備えている。上側弾性シート部材５１及び下側弾性シート部材５２は、シリコンゴム等の柔軟性を持つ樹脂で成形されている。本実施形態では、上側弾性シート部材５１の下面（上側対向面５１ａ）が平面形状である一方、上側対向面５１ａと対向する下側弾性シート部材５２の上面（下側対向面５２ａ）は平面形状ではない。具体的には、下側対向面５２ａは、中央領域５２Ｃが周辺領域５２Ｐに対して凹状に一段落ち込む形状となっている。そのため、上側弾性シート部材５１と下側弾性シート部材５２とを重ね合わせると、上側対向面５１ａと下側対向面５２ａとにより、実質的に密封された閉空間ＣＳが規定される（図３参照）。
【００２２】
図３に示されるように、上側弾性シート部材５１と下側弾性シート部材５２は、上側対向面５１ａと下側対向面５２ａが冊子状に見開くように、互いの一辺（図３（ａ）中、斜線で示す接合領域５４を持つ辺）が溶着等で接合されている。被加工物Ｐは、図３（ｂ）に示されるように、真空プレス用枠体５０が見開き状態（上側弾性シート部材５１が二点鎖線で示される状態）にあるとき、中央領域５２Ｃに載置される。真空プレス用枠体５０が見開き状態から閉じ状態（図３（ｂ）中、上側弾性シート部材５１が実線で示される状態）とされることにより、中央領域５２Ｃに載置された被加工物Ｐが閉空間ＣＳに収容された状態となる。
【００２３】
このように、本実施形態では、下側弾性シート部材５２に対して上側弾性シート部材５１を開くと、被加工物Ｐを中央領域５２Ｃに載置することができ、上側弾性シート部材５１を閉じると、中央領域５２Ｃに載置した被加工物Ｐを閉空間ＣＳに収容することができる。すなわち、閉空間ＣＳへの被加工物Ｐの収容は、上側弾性シート部材５１の開閉という簡易な作業を通じて行うことができる。
【００２４】
下側対向面５２ａには、支持溝５２Ｖが形成されている。支持溝５２Ｖは、接合領域５４を含む周辺領域５２Ｐの一辺を横断するように形成されている。支持溝５２Ｖには、上側弾性シート部材５１と下側弾性シート部材５２との溶着により、真空用配管５３の一端が固着されている。真空用配管５３は、閉空間ＣＳ内を脱気するための配管であり、その他端は、図示省略された真空ポンプに着脱自在に接続される。真空用配管５３の中途には、真空ポンプ側から閉空間ＣＳ側への空気の逆流を防止するチェッキ弁等の逆流防止機構５３ａが取り付けられている。なお、閉空間ＣＳは、支持溝５２Ｖと真空用配管５３との隙間が、溶着によって上側弾性シート部材５１及び下側弾性シート部材５２が変形したことにより埋まっており封止状態にある。そのため、外気が支持溝５２Ｖを通じて流入することはない。
【００２５】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、真空プレス用枠体５０を用いて被加工物Ｐをホットプレス成形する、プレス成形品の製造方法を説明するための図である。図４（ａ）に示されるように、被加工物Ｐが閉空間ＣＳに収容された真空プレス用枠体５０は、例えばステンレス鋼等の金属製のキャリアプレートＭに載置される。キャリアプレートＭは、剛性の低い真空プレス用枠体５０を下部熱板１３０の上面（プレス面）へスムーズに搬送するために補助的に使用される治具である。
【００２６】
真空プレス用枠体５０がキャリアプレートＭに載置されて、真空用配管５３が真空ポンプに接続されると、真空ポンプが駆動され、閉空間ＣＳ内が真空用配管５３を通じて脱気される。閉空間ＣＳ内が脱気されて真空プレス用枠体５０の周囲の大気圧との圧力差が生じることにより、図４（ｂ）に示されるように、上側対向面５１ａと下側対向面５２ａとが直接又は被加工物Ｐを介して吸着するように、上側弾性シート部材５１が（実際には下側弾性シート部材５２も）弾性変形する。閉空間ＣＳ内の脱気は、閉空間ＣＳ内が所定の真空度に達するまで行われる。
【００２７】
脱気処理後、真空ポンプから真空用配管５３が取り外されると、真空プレス用枠体５０を載せたキャリアプレートＭは、ローダ等の搬送装置によって下部熱板１３０の上面（プレス面）に搬送され載置される。なお、逆流防止機構５３ａにより、真空ポンプから取り外された真空用配管５３を通じて外気が閉空間ＣＳ内に流入することはない。また、ホットプレス成形中に被加工物Ｐからガス等が発生して真空度が大きく変化する虞がある場合は、真空用配管５３と真空ポンプとを取り外さず、ホットプレス成形中も閉空間ＣＳを脱気できるようにしてもよい。
【００２８】
下部熱板１３０、上部熱板２３０の各熱板には、図示省略された周知の加熱手段（例えば電熱ヒータ）が設けられている。各熱板のプレス面は、温度調節ユニットの動作により、被加工物Ｐを構成する樹脂材料の成形温度（例えば熱硬化性樹脂においては熱硬化温度）まで上昇され維持される。各熱板のプレス面が所定の成形温度に維持されている状態で油圧ポンプを駆動して下部熱板１３０を上昇駆動させ、下部熱板１３０上に載置された真空プレス用枠体５０及びキャリアプレートＭを下部熱板１３０と上部熱板２３０との間で挟み込むことにより、そのプレス圧が被加工物Ｐに掛かるように上側弾性シート部材５１と下側弾性シート部材５２とが柔軟に変形し、真空プレス用枠体５０（閉空間ＣＳ）内の被加工物Ｐがホットプレス成形される（図４（ｃ）参照）。このとき、被加工物Ｐは、真空プレス用枠体５０内で真空下に置かれているため、プレス成形品中のボイドが抑えられる。
【００２９】
このように、真空プレス用枠体５０は、被加工物Ｐを真空下に置くことができる。そのため、本実施形態のプレス装置１には真空チャンバが不要である。また、真空プレス用枠体５０の真空容積は、被加工物Ｐを収容可能な大きさで足るため、排気能力の高い大型真空ポンプが不要である。従って、プレス装置１を小型化することができると共に、プレス装置１のコストやメンテナンスコスト、消費電力等が抑えられる。また、真空容積が小さいため、真空引きが短時間で完了し、真空プレスの工程時間を大幅に短縮させることができる。
【００３０】
上側弾性シート部材５１及び下側弾性シート部材５２は、ホットプレス成形中、下部熱板１３０、上部熱板２３０の各熱板からの荷重を受けて柔軟に変形することにより、各熱板からの荷重を被加工物Ｐの被加工面全体に均等に伝える。すなわち、真空プレス用枠体５０は、ホットプレス用のクッション部材としての役割も果たす。別の観点では、真空プレス用枠体５０は、真空チャンバの機能が付加されたホットプレス用のクッション部材と表現することもできる。
【００３１】
真空用配管５３は、両熱盤体によるホットプレス成形を阻害しないため、真空プレス用枠体５０を下部熱板１３０の上面（プレス面）へ載置した状態にて、両熱盤体と機械的に干渉し難い位置に設置されている。具体的には、真空プレス用枠体５０は、下部熱板１３０と上部熱板２３０とがプレスすることが可能なプレス領域よりも大きく形成されており、真空用配管５３は、図４（ｃ）に示されるように、真空プレス用枠体５０を下部熱板１３０の上面（プレス面）へ載置した状態にて、プレス領域の外側に位置するように支持溝Ｖ内に設置されている。
【００３２】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。例えば、本実施形態のプレス装置は、一対の熱盤体によって被加工物をホットプレス成形するタイプであるが、別の実施形態のプレス装置は、多数のプレス成形品を一時に製造可能とするため、複数の熱盤体が積層方向に配置された多段タイプであってもよい。
【００３３】
また、上側対向面５１ａと下側対向面５２ａの形状は、本実施形態の形状に限らない。例えば、下側対向面５２ａを平面形状とし、上側対向面５１ａを中央領域が周辺領域に対して凹状に一段落ち込む形状（以下、「凹形状面」と記す。）としてもよい。また、厚みのある被加工物Ｐをホットプレス成形するため、上側対向面５１ａと下側対向面５２ａの両方を凹形状面としてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  プレス装置
２  プレスフレーム
２１  フレーム基盤
２２  フレーム天井盤
２３  フレーム支柱
５０  真空プレス用枠体
５１  上側弾性シート部材
５１ａ  上側対向面
５２  下側弾性シート部材
５２ａ  下側対向面
５２Ｃ  中央領域
５２Ｐ  周辺領域
５２Ｖ  支持溝
５３  真空用配管
５３ａ  逆流防止機構
５４  接合領域
１００  下部熱盤体
１１０  テーブル定盤
１２０  断熱板
１３０  下部熱板
２００  上部熱盤体
２１０  クラウン定盤
２２０  断熱板
２３０  上部熱板
３００  ラムシリンダ部
３１０  シリンダ
３２０  ラム
ＣＳ  閉空間
Ｍ  キャリアプレート
【図１】
2013095011.tif 000003
【図２】
2013095011.tif 000004
【図３】
2013095011.tif 000005
【図４】
2013095011.tif 000006