JPH1051152A - 可撓性ラミナをアライメント・ピン上に積み重ねる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性ラミナの厳密な位置決め及びスタッキ
ングを達成する機構を提供する。 【解決手段】 ラミナを位置合わせして積み重ねる装置
が、アライメント・ピン１２２、及び上記アライメント
・ピンに沿って移動可能なスタッカ・プレート１２４を
含むスタッキング・フィクスチャ１２０と、スタッカ・
プレート１２４をアライメント・ピンの自由端の近くに
位置決めする構造１１４、１４０、１４８と、スタッカ
・プレートを摩擦式に支持するクラッチ１１２と、アラ
イメント・ピンに自己整合されるラミナを、アライメン
ト・ピン１２２上で加圧し、スタッカ・プレート１２４
をアライメント・ピン１２２に沿って、スタッカ・プレ
ートの摩擦支持に対抗して再位置決めするヘッド１３０
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、モジュラ電
子回路の製作に関し、特に、多層モジュール（ＭＬ
Ｍ）、とりわけ多層セラミック・モジュール（ＭＬＣ）
の自動製作に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路及び高速論理回路では、特に、
サイズの縮小、並びに集積度及びパッキング密度の増加
が、実質的な性能の改良を生み出す。こうした改良は、
短いパスを通じる信号伝搬時間の短縮、導体への容量性
及び誘導性結合の低減による耐ノイズ性の向上、及びそ
の他の効果による。この目的のために、モジュラ回路が
数年にわたり使用されてきており、単一の小型パッケー
ジ内で、異なる潜在的に互換性のない技術により形成さ
れた多様なタイプの多数の集積回路チップを接続するこ
とを可能にする。モジュラ回路はまた、放熱性の改良、
チップ間での温度の調整、埋め込まれる複雑な接続構造
に対する安定性及び保護、静電遮蔽が設計に組み込まれ
る可能性などの利点を提供する。

【０００３】モジュラ回路は複数のラミナ（薄板または
薄層）により形成され、各々のラミナがその片面または
両面上に形成される導電パターン、及びバイアとして知
られる開孔を有する。後者は導電材料により充填され、
ラミナ間またはそれらの両面間の接続を形成する。一般
に、導電パターン及びバイアの充填は、特殊に設計され
た機械を用いて、マスクを通じて導電ペーストをスクリ
ーニングすることにより、達成される。各導電パターン
は一般に、モジュラ回路の各ラミナに対して、固有であ
る。ラミナはスタック内に個々に配置され、以前に配置
されたラミナと注意深く位置合わせされる。アセンブリ
され、位置合わせされると、ラミナが既知の方法、例え
ばグリーン・シートとして知られる非硬化セラミック・
ラミナの焼結や、熱可塑性ラミナの溶解または接着など
により、単体に接合される。

【０００４】こうしたモジュラ回路は極めて複雑であ
り、その生成に順次実施される数百のプロセスを要求し
得る（少なくとも小ステップ・グループ間のテスト及び
修復を伴う）。例えば、ラミナが穿孔されて、バイアの
アレイが形成され、スクリーニングにより、バイアが充
填され、導電パターンが形成される（このことは、各固
有パターンに対する製造処理が、複数の同一のラミナを
形成する各要求パターンに対して実行されることを意味
し、最終的にこれらのラミナが、複数の同様のモジュラ
回路の各々に配置される）。続いて、パターンを保護
し、各ラミナに付着する汚染を回避するためのカバーリ
ング、ラミナの選択及び順序付け、カバーリングの除
去、スタックへのラミナの配置及びアライメント、及び
スタックのラミナの接合が実施される。

【０００５】グリーン・シートのスクリーニング及びア
センブリ以前でさえも、多くの複雑なプロセスが要求さ
れてきた。特に、グリーン・シート材料はロール状態で
供給され、押し抜き型（blanking die）により概略のサ
イズに切断される。同時に、位置出し穴が押し抜き型に
より、小さなシート内に切り込まれる。次に小さなシー
トが長期間、部分的に硬化され、キャプチャにより別の
穴抜き型（punching die）内に積み重ねられてバイアを
穿孔され、別の押し抜き型により、所望の最終サイズに
再度切断される。この所望の最終サイズは、最終構造が
切断される寸法を越える余裕を含む。押し抜き型による
２つの切断操作、特にグリーン・シートが積み重ねら
れ、切り取られる２番目の切断操作（ダイ・カッティン
グ操作）は、切り目から破片を提供し、切り取られた材
料によりグリーン・シートを汚染する可能性がある。

【０００６】更により重要なことは、第２のダイ・カッ
ティング操作により形成されるエッジが、スクリーニン
グ及び最終スタッキングの位置決め、及び周囲温度にお
いて特定の寸法を有するコールド・フレームへの移送、
更に積層時の温度８０℃において、コールド・フレーム
と同一の寸法を有するウォーム・フレームへの移送のた
めの基準として使用されてきたことであり、一方、位置
決め穴がバイアの穿孔のために使用された。バイアは仕
上げ製品において厳密に位置合わせされなければならな
いので、位置決め穴と第２のダイ・カッティング操作と
の間の潜在的なアライメント変動が、コールド・フレー
ムの使用と並んで、収容されなければならない製造公差
を課することになる。

【０００７】２つの打ち抜き操作の各々において必要な
生産設備は、準備及び保守の両面において高価である。
高精度の型は、特にグリーン・シートのキャプチャ及び
アライメントに必要である。パンチは炭化タングステン
から形成され、十分に耐久力のあるエッジを有するが、
その更新のために困難で高価な機械加工を要求する。パ
ンチの表面を付け替え、研ぎすまさねばならない場合、
約１日のパンチ装置の非稼働時間が要求される。パンチ
の更新は、未硬化のセラミック・グリーン・シートを切
断するとき、特定の頻度で要求される。なぜなら、セラ
ミック材料は、高度に研磨された高い割合のアルミナを
含むからである。更に、パンチの有効性は材料スタック
の切断において、必然的に制限される。なぜなら、パン
チ・ブレードが切断される別の層から現れる以前に、層
が切断力により実質的に変形されるからである。

【０００８】現在、スクリーニング・プロセスに続いて
順次実行される大部分のプロセス・ステップは、極めて
高度なアライメントすなわち位置決め精度のために、手
作業により実行されなければならず、小ステップ・グル
ープだけが今日自動化されている。こうした労働集約型
のプロセスの実質的な犠牲にも関わらず、モジュラ回路
の性能は、しばしばこうした犠牲を容認する。なぜな
ら、匹敵する性能を提供し、柔軟性及び信頼性を提供す
る合理的な代替手段が見当たらないからである。

【０００９】製造プロセスは、アセンブリにおける人間
の回避不能な誤り（例えばラミナ・スタックのアセンブ
リの間のラミナ順序またはアライメントの誤り）の可能
性により、一層複雑化する。製造の間に実施されるテス
トに失格するモジュールの修復（エンジニアリング変更
または単にＥＣとして知られる）の可能性が存在し、ラ
ミナの設計においても考慮されるが、ラミナ順序または
アライメントの大きな間違いは修復不能でありがちで、
生産される機能モジュールのコストを追加する。

【００１０】モジュラ回路の製造の自動化についても、
モジュラ回路に含まれるラミナの性質により、複雑化さ
れてきた。ラミナが熱可塑性ポリマ、未硬化セラミック
または他の材料かに関わらず、ラミナは、要求され得る
大きな追加の導体長を回避するために、また市場でのモ
ジュラ・パッケージの熱サイクルの間の応力の増加を回
避するために、薄くなければならない。更に、ラミナを
一緒に積層する必要性は、材料がそれらの最終形態では
なく、積層プロセスを容易にする特性を有さねばならな
いことを意味する。ラミナの薄さとそれらに要求される
材料特性の両面が、ラミナの回避不能なもろさにつなが
ることになる。

【００１１】更に、ラミナ上のスクリーニングされたペ
ーストの導電性パターンが、スクリーニング後の処理
（例えば加熱、乾燥など）により、幾分安定化され得る
が、導電性パターンは、導電材料の状態及びパターンの
微細さの両方により、非常にもろく損傷しやすい。この
ことは特に、実装されるチップの接続パッドに適合する
ようにパターン形状のピッチが増加する層に当てはま
る。従って、ラミナが互いに接触するときに、ラミナ間
のせん断運動が慎重に回避されなければならない。

【００１２】電子素子の傾向として、新技術が導入さ
れ、その技術を用いる回路の製造及び設計に関する経験
が得られるようになると、その技術が他の、より経済的
にアクセス可能な素子に適用されるようになる。新技術
により提供される性能及び機能の向上は、その技術のア
プリケーションに対する要求を多様な製品に広げること
になる。同様に、設計及び製造プロセスにおける経験の
増加は、製造歩留りを向上させ、多様な製品において、
新技術の利用コストを低減する傾向がある。しかしなが
ら、製造歩留りの妥協と、製造プロセスにおける人手の
拡張的な介入に帰属する人件費の両方が、コストの十分
な低減を阻止し、モジュラ回路の使用の普及を阻止して
きた。更に、生産量が労働集約型の製造方法により、余
りにも制限されるために、多様な製品内で、またはパー
ソナル・コンピュータとして使用可能なデータ・プロセ
ッサにおいてさえも、モジュラ回路の使用を伴う要求を
満足することができない。アセンブリ・プロセスのある
程度の自動化を達成する努力が、スループットの大きな
向上をもたらしていない。なぜなら、自動化されるアセ
ンブリ・プロセスの全ての部品が、連続アセンブリのた
めに集積化され、生産性を向上しなければならないから
である。

【００１３】上述の説明から、自動化にとって最大の障
害であるモジュラ回路パッケージ製造の極めて重大な要
素は、個々のラミナがスタックにアセンブルされるとき
の、それらのアライメント及び位置決めであることが理
解されよう。アライメント・ピンの使用は、他のプロセ
ス（例えばフォトグラフィ）において、ラミナの高精度
な位置決めを達成し、維持するために知られているが、
そこでは含まれるラミナの数が通常、非常に小さい。そ
れに対して、本設計は一般に、少なくとも５枚乃至９枚
のラミナを要求し（但し、２枚だけでも構わない）、１
００を越える数のラミナが計画され得る。

【００１４】更に、自動化によりスループットの向上が
発展されるとき、積層プロセスが実行されるまで、完全
なモジュールに対応するラミナ・スタックのグループを
積み重ね、作業スペースを節約することが都合がよい。
こうしたラミナ・スタックのグループは、個々のスタッ
ク内でのせん断力の印加を回避するように、また積層の
間に印加される圧縮力が各スタックにわたり、及びスタ
ックのグループを通じて、十分に一様であることを保証
するように、積層プロセスを通じて、良好な位置決めを
維持されなければならない。

【００１５】従って、自動化のためのコスト支出、並び
に自動化のための一般化された機械類の開発を正当化す
るために、かなりの長さ（例えば少なくとも１インチ程
度）のアライメント・ピンが要求され得る。しかしなが
ら、要求される位置決め精度を獲得するためには、アラ
イメント・ピンのサイズ及び位置を、ラミナ内の対応ホ
ールにきっちり整合させることが要求される。この制限
は、ラミナとアライメント・ピンとの間の摩擦を暗示
し、こうした摩擦はラミナの方向を変化させ、結合を生
じ得る。特にグリーン・シートは室温において非常にも
ろく（小さな温度上昇にて"弾性"を示すが）、結合がア
ライメント・ホールの近傍で破損を生じがちである。

【００１６】更に、ラミナの可撓性は穴位置を乱し、ラ
ミナの方向と同様、長いピンへのラミナの結合を回避不
能にする。ラミナが一緒に加圧されるとき、結合が発生
すると、アライメント・ホールにおいて、もろいラミナ
の裂けや他の損傷が必ず発生し、こうした構造の厳密な
位置決め能力を破壊する。少なくとも重要な点は、ラミ
ナが一緒に加圧されるときに、ラミナの可撓性がラミナ
間のワイピング運動を可能にすることである。こうした
加圧は、スクリーニング済みのペースト接続を多大に損
傷し得るが、目視によるこうした損傷の検出を見逃すこ
とになる。なぜなら、接続の損傷がラミナ間で生じるか
らである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、可撓性ラミナの厳密な位置決め及びスタッキングを
達成する機構を提供することである。

【００１８】本発明の別の目的は、もろいラミナを厳密
な位置決め精度で積み重ねる自動化を提供することであ
る。

【００１９】本発明の更に別の目的は、もろいラミナが
アライメント・ピン上に積み重ねられるとき、ラミナへ
の損傷及びそれらの間のワイピング運動を回避する機構
及び方法を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明のこれらの及び他
の目的を達成するために、可撓性ラミナをアライメント
・ピン上に積み重ねる方法が提供され、スタッカ・プレ
ートをアライメント・ピンの自由端の近傍に位置決めす
るステップと、スタッカ・プレートを摩擦式に支持する
ステップと、可撓性ラミナをスタッキング・ピンの肩部
分に自己整合するステップと、加圧部材をスタッキング
・ピンの肩部分に位置合わせするステップと、可撓性ラ
ミナをアライメント・ピン上で、スタッカ・プレートの
摩擦支持に対して加圧するステップとを含む。

【００２１】本発明の別の態様によれば、ラミナを位置
合わせして、積み重ねる装置が提供され、アライメント
・ピン、及び上記アライメント・ピンに沿って移動可能
なスタッカ・プレートを含むスタッキング・フィクスチ
ャと、スタッカ・プレートをアライメント・ピンの自由
端の近くに位置決めする構造と、スタッカ・プレートを
摩擦式に支持するクラッチと、アライメント・ピンに自
己整合されるラミナをアライメント・ピン上で加圧し、
スタッカ・プレートをアライメント・ピンに沿って、ス
タッカ・プレートの摩擦支持に対抗して再位置決めする
ヘッドとを含む。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明による
アライメント及びスタッキング装置の第１操作ステージ
における側面図が示される。本発明は、多層セラミック
（ＭＬＣ）または他のモジュラ回路パッケージのアセン
ブリのためのプロセスの大部分を自動化する装置、及
び、装置内の好適なラミナ移送機構に関連して述べられ
る。こうしたアセンブリは、本願と同時に出願される米
国特許出願番号第６５１１９２号で詳述されており、左
記出願は本発明の一般的な環境、及び本発明の構成要素
の動作を述べる上で参照されるが、これらは本発明の実
現にとって重要ではなく、本発明を様々な他の環境、マ
シン及びプロセスに適用するための支援をするに過ぎな
い。従って、本出願は任意のシート材料のスタッキング
に適用可能であり、本発明と共に使用される任意の装置
内で使用される移送機構または幾何には依存しない。ま
た、装置が単独で、若しくは単にシート材料移送機構と
一緒に、またはシート材料のスタッキングを要求する任
意の装置内の任意の数の追加の構成要素と一緒に、使用
され得る。

【００２３】図１に示される装置は、スタンドアロン様
式で使用されるか、或いは他の装置内に含まれ、本発明
の有用な機能を提供するように協動する３つの基本要素
を有する。特にこの装置は、上記の出願においてアライ
メント・ステーションとしても参照される積み重ね／除
去機構１００、ピン・スタック・アセンブリ１２０、及
び浮動スタック・ヘッド１３０を含む。これらの要素の
各々は、好適には、本発明が一緒に使用され得る全体装
置内において、追加の機能を有する。特に、本発明の好
適な環境では、積み重ね／除去機構１００は、浮動ヘッ
ド・アセンブリ１３０と一緒に、ピン・スタック・アセ
ンブリ１２０のアライメントの微調整を提供する。ピン
・スタック・アセンブリ１２０は、好適には自動的に取
り外し可能であり、それによりピン・スタック・アセン
ブリ１２０の連続的供給が提供され、連続的生産に対応
する。浮動ヘッド・アセンブリ１３０は、好適にはラミ
ナ及び（または）、セパレータ・プレート或いはマイラ
・セパレータ・シートなどの他のシート材料を、アライ
メント・ステーションに移送するためにも使用される。
（しかしながら、上記出願の環境では、操作スピード及
びスループット能力の点で、ラミナ及びセパレータ・シ
ートに対して、異なるヘッドが使用される。本発明の好
適な実施例の実現に重要でない本発明の他の変形も、そ
うした環境に特有の理由から、適宜使用され得る。）

【００２４】これらの構成要素の各々について述べる
と、積み重ね／除去機構１００は装着プレート１１８を
支持し、好適には、本発明を特定の他の静的または移動
式構造（図示せず）上に固定し装着するフレーム１１０
を含む。装着プレート１１８は、吸引フィクスチャ１１
６及び複数（好適には４つ）のリニア・フリクション・
スリップ・クラッチ１１２を保持する。このクラッチ１
１２を通じて、スタック支持ロッド１１４が通され、支
持されて、平行運動する。スタック支持ロッド１１４は
また、スタック支持アーム１４０により一緒に接合さ
れ、それによりスタック支持ロッドは、リニア・アクチ
ュエータ１４２、好適には空圧式アクチュエータまたは
ソレノイドの動き（例えば１４４）に応答して、一致し
て移動するように制限される。リニア・アクチュエータ
１４２はヨーク１４６により支持され、ヨークはフレー
ム１１０により支持されて、固定されるか、或いはリニ
ア・アクチュエータ１４２の軸方向に、フレームに対し
て相対的に移動する。

【００２５】ピン・スタック・アセンブリ１２０は、基
本的に、直立のアライメント・ピン１２２が固定される
ベース・プレート１２１と、アライメント・ピン１２２
と嵌合して、その上に載置するアパーチャを有するスタ
ッカ・プレート１２４とを含むフィクスチャである。ス
タック・アセンブリ・フィクスチャ１２０は、好適には
積み重ね／除去機構１００から取り外し可能であり、装
着プレート１１８の上部に手動式に、または円形コンベ
ヤ（carousel）などの複数の好適なロボット機構によ
り、運搬され得る。装着プレート１１８上でのスタック
・アセンブリ・フィクスチャ１２０の厳密なアライメン
トは、好適には、回転式のロボット・レバーまたはカム
１２６が、アパーチャ１２１'をスタック支持ロッド１
１４の端部に嵌合することにより、及び（または）ピン
・アライメント・ブッシング１３２がアライメント・ピ
ン１２２に嵌合するまで、浮動ヘッド・アセンブリ１３
０を下降し、ピン・スタック・アセンブリ１２０を装着
プレート１１８上で横方向にシフトすることにより、達
成される。浮動スタック・ヘッド１３０は、フローティ
ングとしても参照される。なぜなら、これは後述のよう
に、好適には、動作中に公称位置付近を横方向に容易に
シフトするように構成されるからである（例えばバネに
よりバイアスされるセンタリングによる）。しかしなが
ら、後者の厳密なアライメント構成では、ピン・スタッ
ク・アセンブリの厳密なアライメントの間に、浮動ヘッ
ドを公称中心位置に固定するために、制動、止め金、真
空引力、または類似の構成を提供することが好適であ
る。

【００２６】ピン・スタック・アセンブリ１２０の厳密
なアライメントが達成されると、真空継手１１６によ
り、真空をピン・スタック・アセンブリ１２０の下面に
適用することにより、ピン・スタック・アセンブリ１２
０が固定される。この点に関して、ピン・スタック・ア
センブリ１２０を装着プレート１１８に固定する多くの
他の手段が知られており（例えば電磁石、容量性引力な
ど）、特定の場合で使用され得る。しかしながら、電磁
引力は、モジュラ・パッケージ内に含まれ得る特定の構
造には不適であり、容量結合は他の場合に不適である。
従って、本発明の適用の汎用性の点から、真空装着がよ
り好適である。

【００２７】浮動スタック・ヘッド１３０は本来、好適
には上述のように、垂直方向に往復運動する空圧式アク
チュエータ（図示せず）上に弾力的に装着される真空プ
レートの形態のシート・ハンドラである。取り付け構造
の弾性により提供されるアクチュエータに対する運動の
自由度は、後述のように、垂直方向ではラミナの厚さ以
下に制限されるべきであり、一方、水平方向の運動の自
由度は、中心位置から、アライメント・ピンの直径の約
１／４に制限されるべきである。従って、後述される後
の動作では、浮動ヘッド１３０がピン上に下降され、シ
ートを一緒に加圧するとき、ピン・アライメント・ブッ
シング１３２がピン１２２にしっかり噛み合い、ラミナ
が一緒に加圧されるときの横方向の運動を排除するよう
に、浮動ヘッドが横方向にシフトすることができる。

【００２８】図２は、本発明の後の第２操作ステージに
おける側面図を示す。図１と比較して、上述の１つ以上
の構造により、ピン・スタック・アセンブリ１２０の厳
密な位置を固定した後、リニア・アクチュエータ１４２
の駆動ヘッド１４８が、アクチュエータ１４２の動作に
より、スタック支持アーム１４０に対して駆動される。
このアクチュエータ動作及び結果のスタック支持アーム
１４０の動きは、アパーチャ１２１'を通じて、スタッ
カ・プレート１２４の底面に対して、スタック支持ロッ
ド１１４を持ち上げ、アライメント・ピン１２２上のス
タッカ・プレートを、アライメント・ピンの自由端のテ
ーパ部分１２２'の肩の近くの位置まで持ち上げる。こ
のことは効果的に、スタッカ・プレート１２４または既
存のスタック上に、ラミナのアライメント・ホールを受
け入れて嵌合し、ラミナのアライメントを提供する、非
常に短いアライメント・ピン突起を提供する。スタッカ
・プレート１２４は、スリップ・クラッチ１１２による
スタッカ支持ロッド１１４の摩擦結合により、所定位置
に保持される。

【００２９】この点で、スタッカ・プレート１２４が、
アライメント・ピン１２２を効果的に短くするように持
ち上げられ、ラミナ間の結合及びワイピング運動、並び
にそれに関連する潜在的な損傷を阻止するので、アライ
メント・ピン１２２の全長は本発明の原理によれば、理
論的には制限を受けない。但し、それはアスペクト比及
びアライメント・ピン１２２の材料、または積層後にス
タックからフィクスチャ１２０を除去するために印加さ
れる力（スタックの高さと共に増加する）により、数イ
ンチに制限され得る。現時点における本発明の好適な実
施例では、アライメント・ピン１２２は、モジュラ回路
パッケージ用の現在の積層プレス機の寸法により、１イ
ンチより僅かに短く制限されるが、このことは本発明の
基本原理とは関係しない。

【００３０】この時点で、浮動ヘッド１３０がラミナま
たはグリーン・シートと、その供給位置において係合す
るように操作され、ラミナまたはグリーン・シートをア
ライメント・ピン１２２上の位置に移送する。この操作
は手動式に、または異なるヘッドを用いて行うこともで
きる。好適には、浮動ヘッド１３０は、ラミナを解放す
る前に、ラミナまたはグリーン・シートがアライメント
・ピン１２２上の約１／１６インチ（１．５９ｍｍ）の
位置に来るように運ばれる。

【００３１】ラミナが浮動ヘッド１３０から解放される
と、ラミナは重力により下方に落下し、アライメント・
ピン１２２のテーパ状の肩１２２'上の、参照番号１５
０で示される位置にほぼ自己整合する。スタッカ・プレ
ート１２４上のクリアランスは、このように置かれる最
初のラミナにとって、特に重要ではない。しかしなが
ら、クリアランスは、最初のラミナの配置以前に、浮動
ヘッド１３０をスタッカ・プレート１２４に対して直接
加圧することにより、調整され得る。この調整は、以後
のラミナに対して後述されるのと同様にして、実施され
る。

【００３２】次に浮動ヘッド１３０が更に下降され、ア
ライメント・ピンの肩１２２'上に載置することによ
り、中心合わせされる。ラミナを解放し、アライメント
・ピン１２２上で自己整合し、次に浮動ヘッド１３０を
同じアラメント・ピン１２２に位置合わせすることによ
り、ラミナのピックアップまたは移送期間における、浮
動ヘッド１３０とラミナとの間のアライメントの正確性
が要求されなくなる。従って浮動ヘッド１３０は、ラミ
ナの平行アライメント、及び各アライメント・ピン１２
２に沿うラミナの相等しい運動を保証し、アライメント
・ホールにおける結合及び裂け、または他の損傷を阻止
する。スクリーニングされた導電パターンが損傷されな
いように、既に積み重ねられたラミナと、後にスタック
されるラミナとの間のワイピング運動も阻止される。

【００３３】浮動ヘッドがアライメント・ピン１２２の
肩１２２'上で、ラミナを下方に加圧し、アライメント
・ピン１２２の円柱部分に、ラミナまたはグリーン・シ
ートの厚さに、約０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）を
加えた距離だけ、加圧することが望ましい。後者の距離
の増分は、スリップ・クラッチ１１２が、摩擦機構（プ
レート１２４及びスタック支持ロッド１１４の弾性圧縮
（検出可能か否かに関わらず）を含む）の滑りまたは跳
ね返り無しに、スタック支持ロッド１１４の運動を可能
にする距離に対応する。浮動ヘッド１３０の垂直方向の
浮動運動は、それに従い制限されるべきである。

【００３４】上述のプロセスは、次に図３に示されるよ
うに繰り返される。各ラミナを解放し、ラミナをスタッ
ク上に下方に加圧する浮動ヘッド動作が継続し、ラミナ
の厳密なアライメント、ワイピング運動からの解放、ラ
ミナの平行性、及びリニア・スリップ・クラッチに対す
る圧縮力の均等化及び調整を保証する。

【００３５】図３から、本プロセスは同一のスタッキン
グ・プロセスにおいて提供される異なるタイプのラミナ
にも適用可能であることに注目されたい。特に、上述の
ように、アライメント・ピン１２２の高さは、１インチ
未満に制限されたとしても、多くの現モジュラ回路設計
に対して要求されるラミナ数の数倍の数のラミナを収容
する。従って、アライメント・ピンの高さは、ラミナの
グループのスタッキングを可能にし、それらの各々が、
特定のモジュラ回路設計に必要な全てのラミナを含む。
このことは、スタッキングと積層との間の保管場所の低
減、積層力の調整の改良、並びに積層プレス機及び他の
積層装置のスループットの向上を可能にする。

【００３６】各ラミナ・グループにわたる積層力の一様
性を更に改良し、積層後のグループの分離を支援するた
めに、スタッカ・プレート１２４と類似であり、アライ
メント・ピン１２２上で自由に移動可能な金属プレート
３０３を、ラミナのグループ３０２間に配置することが
望ましい。たとえ、こうしたプレートをスタック上に押
下する必要がないとしても、上述の浮動ヘッドの動作
は、スタックをリニア・スリップ・クラッチ１１２に対
して下方に加圧することにより、次の積層が配置される
ための適切なクリアランスを提供する。

【００３７】更に分離を容易にするために、マイラ・シ
ート３０１が、ラミナのグループ３０２と各セパレータ
・プレート３０３との間に積み重ねられる（例えばスタ
ッカ・プレート１２４上の最初のラミナとして、及び各
セパレータ・プレート３０３の前後に積み重ねられ
る）。スタッカ・プレート１２４上のマイラ・シート３
０１のスタッキングはまた、上述のように、第１のグリ
ーン・シートまたは他のラミナのためのクリアランスを
調整する必要性を排除する。セパレータ・プレート３０
３及びマイラ・シート３０１は、別々にまたは交互に積
み重ねられて提供され、浮動ヘッドまたは任意の他のヘ
ッドの水平移動の軌跡に沿う、任意の好都合なポイント
に配置され得る。これらの他のヘッドは、セパレータ・
プレート３０３及びマイラ・シート３０１を、本発明に
より提供されるアライメント・ステーションに移動する
目的で、別々に提供され得る。

【００３８】図４に示されるように、３つの完全なラミ
ナ・グループが積み重ねられ、セパレータ・プレート３
０３及びマイラ・シート３０１により分離され、覆われ
る。この時点で、真空継手１１６に印加される真空が解
除され、ラミナ３０１、３０２、３０３を積み重ねられ
たピン・スタック・アセンブリ１２０全体が、装着プレ
ート１１８から除去され、積層のための一様な温度を確
立するために、ウォーム・フレームに移動され、続いて
積層のために積層プレス機及び炉に移動される。積層の
後、ラミナ・スタックがピン・スタック・アセンブリ１
２０から除去される。これはピン・スタック・アセンブ
リ１２０を、同一のまたは別の積み重ね／除去アセンブ
リ１００上に配置し、リニア・アクチュエータ１４２を
用いて、以前同様、スタック支持ロッド１１４を上方に
厳密に平行に押し上げ、スタッカ・プレート１２４及び
ラミナ・スタックを、アライメント・ピン１２２上に持
ち上げることにより、達成される。この動作は、損傷の
無い、アライメント・ピンからの積層の除去を保証す
る。

【００３９】以上から、本発明が、自動製造プロセスに
おいて、ラミナ間のワイピング運動を阻止する一方で、
もろく、容易に損傷しやすいラミナの厳密なアライメン
ト及び位置決めを達成する機構を提供することが理解さ
れよう。従って、本発明による方法及び装置は、本発明
のプロセス及び装置、並びに後に使用される積層装置の
両方のスループットを向上させ、低コスト及び高い製造
歩留りを提供する。更に、本発明の処理により、ダイ・
カッティング工程の排除により、現処理から低減される
処理、コールド・フレームの使用、並びにシートをキャ
プチャし積み重ねるための打抜き型の使用により、個々
のラミナが本発明による処理のために、十分に用意され
得る。

【００４０】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００４１】（１）可撓性ラミナをアライメント・ピン
上に積み重ねる方法であって、スタッカ・プレートを上
記アライメント・ピンの自由端の近傍に位置決めするス
テップと、上記スタッカ・プレートを摩擦式に支持する
ステップと、上記可撓性ラミナを上記アライメント・ピ
ンの肩部分に自己整合するステップと、加圧部材を上記
アライメント・ピンの上記肩部分に位置合わせするステ
ップと、上記可撓性ラミナを上記アライメント・ピン上
で、上記スタッカ・プレートの摩擦支持に対して加圧す
るステップと、を含む、方法。 （２）プレートを上記アライメント・ピン上で自己整合
するステップと、上記スタッカ・プレートの摩擦支持に
対抗して、上記プレートを上記アライメント・ピン上の
上記可撓性ラミナに対して加圧するステップと、を含
む、上記（１）記載の方法。 （３）上記可撓性ラミナを上記アライメント・ピンの肩
部分に自己整合するステップと、加圧部材を上記アライ
メント・ピンの肩部分に位置合わせするステップと、上
記スタッカ・プレートの摩擦支持に対抗して、上記可撓
性ラミナを上記アライメント・ピン上の上記プレートに
対して加圧するステップと、を含む、上記（２）記載の
方法。 （４）上記アライメント・ピンをラミナ移送ヘッドに位
置合わせするステップを含む、上記（１）記載の方法。 （５）上記ラミナ移送ヘッドが上記アライメント・ピン
の位置合せステップの間に、固定された横方向位置に保
持される、上記（４）記載の方法。 （６）上記加圧ステップが、上記ラミナ移送ヘッドを上
記アライメント・ピンに自己整合するステップを含む、
上記（４）記載の方法。 （７）上記アライメント・ピンを浮動ヘッドに位置合わ
せするステップを含む、上記（１）記載の方法。 （８）上記浮動ヘッドが上記アライメント・ピンの位置
合せステップの間に、固定された横方向位置に保持され
る、上記（７）記載の方法。 （９）上記加圧ステップが、上記浮動ヘッドを上記アラ
イメント・ピンに自己整合するステップを含む、上記
（７）記載の方法。 （１０）上記可撓性ラミナを一緒に積層するステップ
と、上記スタッカ・プレートを上記アライメント・ピン
の上記自由端に向けて位置決めするステップと、を含
む、上記（１）記載の方法。 （１１）上記可撓性ラミナを一緒に積層するステップ
と、上記スタッカ・プレートを上記アライメント・ピン
の上記自由端に向けて位置決めするステップと、を含
む、上記（３）記載の方法。 （１２）ラミナを位置合わせし、積み重ねる装置であっ
て、アライメント・ピン、及び上記アライメント・ピン
に沿って移動可能なスタッカ・プレートを含むスタッキ
ング・フィクスチャと、上記スタッカ・プレートを上記
アライメント・ピンの自由端の近くに位置決めする手段
と、上記スタッカ・プレートを摩擦式に支持する手段
と、上記アライメント・ピンに自己整合される上記ラミ
ナを、上記アライメント・ピン上で加圧し、上記スタッ
カ・プレートを上記アライメント・ピンに沿って、上記
摩擦支持手段による上記スタッカ・プレートの支持に対
抗して再位置決めする、加圧手段と、を含む、装置。 （１３）プレートを上記アライメント・ピン上で自己整
合する手段を含む、上記（１２）記載の装置。 （１４）上記加圧手段がラミナ移送ヘッドを含み、上記
装置が更に、上記アライメント・フィクスチャを上記ラ
ミナ移送ヘッドに位置合わせする手段を含む、上記（１
２）記載の装置。 （１５）上記ラミナ移送ヘッドが上記アライメント・ピ
ン上で加圧される、上記（１２）記載の装置。 （１６）上記ラミナ移送ヘッドが上記アライメント・ピ
ン上で加圧される、上記（１４）記載の装置。 （１７）上記加圧手段が浮動ヘッドを含み、上記装置が
更に、上記アライメント・フィクスチャを上記浮動ヘッ
ドに位置合わせする手段を含む、上記（１２）記載の装
置。 （１８）上記浮動ヘッドが上記アライメント・ピン上で
加圧される、上記（１２）記載の装置。 （１９）上記ラミナ移送ヘッドが上記アライメント・ピ
ン上で加圧される、上記（１７）記載の装置。 （２０）アライメント・ピンを含むアライメント・フィ
クスチャから積層構造を除去する方法であって、上記積
層構造がスタッカ・プレート上で上記アライメント・ピ
ン上に配置される複数のラミナを含み、上記スタッカ・
プレートがアライメント・ステーションの支持構造によ
り支持されるものにおいて、上記積層構造を有する上記
アライメント・フィクスチャを、上記アライメント・ス
テーション上に装着するステップと、上記スタッカ・プ
レートを上記支持構造により、上記アライメント・ピン
の自由端に向けて加圧するステップと、を含む、方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１操作ステージにおける側面図であ
る。

【図２】本発明の第２操作ステージにおける側面図であ
る。

【図３】本発明の第３操作ステージにおける側面図であ
る。

【図４】本発明の第４操作ステージにおける側面図であ
る。

【符号の説明】

１００ 積み重ね／除去機構 １１０ フレーム １１２ リニア・フリクション・スリップ・クラッチ １１４ スタック支持ロッド １１６ 吸引フィクスチャ（真空継手） １１８ 装着プレート １２０ ピン・スタック・アセンブリ １２１ ベース・プレート １２１' アパーチャ １２２ アライメント・ピン １２４ スタッカ・プレート １２６ ロボット・レバーまたはカム １３０ 浮動スタック・アセンブリ（浮動ヘッド） １３２ ピン・アライメント・ブッシング １４０ スタック支持アーム １４２ リニア・アクチュエータ １４６ ヨーク １４８ 駆動ヘッド ３０１ マイラ・シート ３０２ ラミナ・グループ ３０３ セパレータ・プレート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性ラミナをアライメント・ピン上に積
   み重ねる方法であって、 スタッカ・プレートを上記アライメント・ピンの自由端
   の近傍に位置決めするステップと、 上記スタッカ・プレートを摩擦式に支持するステップ
   と、 上記可撓性ラミナを上記アライメント・ピンの肩部分に
   自己整合するステップと、 加圧部材を上記アライメント・ピンの上記肩部分に位置
   合わせするステップと、 上記可撓性ラミナを上記アライメント・ピン上で、上記
   スタッカ・プレートの摩擦支持に対して加圧するステッ
   プと、 を含む、方法。
2. 【請求項２】プレートを上記アライメント・ピン上で自
   己整合するステップと、 上記スタッカ・プレートの摩擦支持に対抗して、上記プ
   レートを上記アライメント・ピン上の上記可撓性ラミナ
   に対して加圧するステップと、 を含む、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】上記可撓性ラミナを上記アライメント・ピ
   ンの肩部分に自己整合するステップと、 加圧部材を上記アライメント・ピンの肩部分に位置合わ
   せするステップと、 上記スタッカ・プレートの摩擦支持に対抗して、上記可
   撓性ラミナを上記アライメント・ピン上の上記プレート
   に対して加圧するステップと、 を含む、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】上記可撓性ラミナを一緒に積層するステッ
   プと、 上記スタッカ・プレートを上記アライメント・ピンの上
   記自由端に向けて位置決めするステップと、 を含む、請求項１または請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】ラミナを位置合わせし、積み重ねる装置で
   あって、 アライメント・ピン、及び上記アライメント・ピンに沿
   って移動可能なスタッカ・プレートを含むスタッキング
   ・フィクスチャと、 上記スタッカ・プレートを上記アライメント・ピンの自
   由端の近くに位置決めする手段と、 上記スタッカ・プレートを摩擦式に支持する手段と、 上記アライメント・ピンに自己整合される上記ラミナ
   を、上記アライメント・ピン上で加圧し、上記スタッカ
   ・プレートを上記アライメント・ピンに沿って、上記摩
   擦支持手段による上記スタッカ・プレートの支持に対抗
   して再位置決めする、加圧手段と、 を含む、装置。
6. 【請求項６】上記加圧手段が浮動ヘッドを含み、上記装
   置が更に、上記アライメント・フィクスチャを上記浮動
   ヘッドに位置合わせする手段を含む、請求項５記載の装
   置。
7. 【請求項７】上記浮動ヘッドが上記アライメント・ピン
   上で加圧される、請求項５記載の装置。