エンジニアのための技術講座

ローコストオートメーション講座

掲載日:2013年06月14日

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第547回 自動化ノウハウ編:加圧加熱技術

 生産技術のなかで均一な圧力をかけた状態で加熱処理をする工法が、接着/接合や転写(変形)加工などに利用されている。加圧加熱技術と自動化について解説する。

(1)加圧加熱技術の概要解説

次のような加工プロセスで加圧加熱技術(ホットプレス技術)が適応されている。
1) 精密加工(切削、研削など)の場合の被削ワークと加工治具の接着(図1a))
2) 2枚のガラス基板を数μmのギャップを持たせて接着(液晶素子など)
3) COG(Chip On Glass)などの実装接合
4) 微細なパターンの転写加工(マイクロ・ナノインプリントなど)(図1b))

【図1】加圧加熱工法の例

 加圧加熱技術には次のような精度と生産性を満たす特徴が求められてくる。
a) 対象ワークの面積に対して均一・高精度な圧力の付与
b) 均一・高精度な温度分布と正確な昇温・定常温度・降温の制御プログラム
c) 高い生産性(一定タクト)を持つ加圧加熱工法

(2)加圧加熱の装置化

・以下では上記2)の事例でホットプレス技術について解説する。
・加圧加熱処理は、加圧処理と加熱処理の2工法に分離して装置化するのが一般的である。
・加圧処理は、(1)本加圧のみと(2)予備加圧と本加圧の2種のプロセス設計があり、後者の場合は位置決め精度を要する場合などに採用される。
・加圧処理の機構事例を図2に示した。基本構造はプレス装置と同じで、4本の案内コラムでベースプレートに対し加圧プレートを平行移動して圧力をかける。
・ベースプレートと加圧プレートの2つの対抗面が正確に平行だとしても、加圧プレートへの荷重により機構全体の変形は回避できないため、加圧緩衝材(ゴム弾性体など)を介して圧力をかける場合が多い。
・加熱処理は、室温から熱処理温度までの昇温と降温制御と一定時間の熱処理が必要となるためトンネル炉の採用が多い。多品種処理にはボックス炉が使いやすくなる。
・生産性の面から、図2の加圧機構に複数個の被加工物を入れて加圧加熱処理をするのが好ましい。

【図2】加圧機構の例

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