2L-FCCL涂布厚度控制因素分析

郭 威，徐 軍

（1.重慶化工職業(yè)學院 財經(jīng)學院，重慶 401221；2.重慶云天化瀚恩新材料開發(fā)有限公司，重慶 401221）

1 撓性覆銅板概述

撓性覆銅板（Flexible Copper Clad 蘊amilate，縮寫 FCC蘊）是指在絕緣基膜上覆蓋以銅箔而成的一種可以彎曲的薄片狀復合材料，是僅次于剛性覆銅板的一個覆銅板大類品種。它除了具有剛覆銅板的電氣鏈接、絕緣、機械支撐等三大功能外，撓性覆銅板的突出表現(xiàn)為可以彎曲，既可以靜態(tài)彎曲，也可以動態(tài)反復彎曲，具有高撓曲性是撓性覆銅板的最突出的產(chǎn)品特征，因此，又稱為：柔性覆銅板、軟性覆銅板。

FCC蘊有兩大類品種：有膠黏劑型的三層型撓性覆銅板（3蘊-FCC蘊）與無膠黏劑型的二層撓性覆銅板（2蘊-FCC蘊）。

3蘊-FCC蘊的制造一般采用片狀制造法或者卷狀制造法兩類方法，目前絕大多數(shù)企業(yè)采用后者連續(xù)生產(chǎn)。2蘊-FCC蘊定義為“無膠黏劑”類的FCC蘊。2蘊-FCC蘊的制造主要有涂布法、濺射法/電鍍法、層壓法。如圖1所示。

圖1 FCCL品種結構圖

云天化單面無膠柔性覆銅板（2蘊-FCC蘊）采用的即是涂布機涂布法，主要是由于涂布相關設備不僅可以生2蘊-FCC蘊，還可以生產(chǎn)3蘊-FCC蘊，同時還可以生產(chǎn)覆蓋膜，一條生產(chǎn)線可以實現(xiàn)多個相關產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2 750涂布機概述

云天化重慶研發(fā)中心電子材料工廠2蘊-FCC蘊生產(chǎn)線所用750涂布機為昆山大陽機電設備制造公司制造，附屬設備有樹脂儲罐，氣浮式烘箱，供膠泵、發(fā)送、收卷以及相關控制設備。

相關技術參數(shù)：

最大涂布寬幅：750mm

最大涂布線速：20m/min

氣浮式烘箱最高溫度：200℃

供膠泵最大轉(zhuǎn)速：200rpm/min

PAA樹脂參數(shù)：

粘度：30000±5000cps

固含量：12%

在只有一條涂布生產(chǎn)線的情況下，年產(chǎn)量絕對取決于涂布的線速度以及開機生產(chǎn)總時間，也就是說，涂布線速度越快，產(chǎn)量就越大，由于受制于產(chǎn)品的性能以及涂布工藝參數(shù)，在涂布FCC蘊的時候只能將線速控制在一個較小的范圍之內(nèi)。那么，在這個線速范圍之內(nèi)，如何在最短的時間內(nèi)找到產(chǎn)品規(guī)格厚度（規(guī)格為1312，PI為13μm，銅箔為 12μm，文章所指標準規(guī)格均為此規(guī)格）所需要的涂布參數(shù)尤為重要，一來可以節(jié)約大量的時間，二來可以節(jié)約大量的耗材。750涂布機正式投入使用后，經(jīng)過一段時間的試機和摸索，能夠在最短時間內(nèi)精準的找到涂布產(chǎn)品所需要厚度對應的相關參數(shù)，現(xiàn)就涂布厚度控制因素進行簡單的分析。

3 2L-FCCL涂布工藝簡介

2蘊-FCC蘊涂布工藝可以簡單的描述成將PAA樹脂涂布在銅箔上，進行烘干再熟化處理，涂布過程具體工藝簡圖如圖2所示。

圖2 涂布過程具體工藝簡圖

4 涂布厚度控制因素

影響涂布厚度的因素有很多，哪些是主要因素、哪些是次要因素，各因素之間又是怎樣的關系呢？

首先，知道PAA樹脂的固含量為12%，即為定值，那么涂布出來干膜h的理論厚度就為濕膜H厚度的12%，故只要只要知道了固含量，控制了濕膜的厚度即控制了干膜h的厚度。在PAA樹脂合成的時候，一般將固含量嚴格控制在12%左右，故h=0.12H。其次，濕膜的厚度H可以由單位時間內(nèi)涂布樹脂的體積Qv除以涂布面積S得出，故只要知道涂布樹脂的體積和涂布銅箔的面積即可確定濕膜的厚度。（Qv=S*H）再次，涂布的面積S和涂布的寬幅W以及長度蘊有關，長度可以由線速確定，而涂布寬幅會根據(jù)涂布過程來適當?shù)恼{(diào)整，這對厚度到底有多大的影響呢？由FCC蘊產(chǎn)品的規(guī)格所決定，涂布寬幅必須在500～520mm之間，在這個寬幅之內(nèi)，同樣體積的樹脂所涂布出來的厚度是否符合產(chǎn)品厚度規(guī)格要求呢？（產(chǎn)品厚度規(guī)格要求為13±1μm）。最后，涂布樹脂的體積如何確定呢？線速對厚度的影響又是什么樣的呢？帶著這一系列的疑問，筆者對整個涂布過程進行了詳細的分析。

圖3

如圖3所示，只要涂布線速（銅箔運行速度）V一定，涂布寬幅W一定，則單位時間涂布面積一定，即S=W*V/T（T為單位時間）可以確定，則只要單位時間內(nèi)涂布體積確定，厚度H即可確定。

涂布體積如何確定？

由圖3可以得知，涂布樹脂是由供膠泵所提供的，故由質(zhì)量守恒定律可以得知，單位時間內(nèi)涂布樹脂的體積即為供膠泵單位時間的體積流量。

目前涂布機配置的供膠泵為日本冰神所提供的單螺桿泵，泵速可調(diào)，結構如圖4所示。

圖4 單螺桿泵

單螺桿泵工作時，流體被吸入后就進入螺紋與泵殼所圍的密封空間，當螺桿旋轉(zhuǎn)時，密封容積在騾牙的擠壓下提高其壓力，并沿著軸向移動。由于螺桿按等速旋轉(zhuǎn)，所以流體出口流量是均勻的。單螺桿泵的流量：Qv=0.267eRtnηv

式中：e為偏心距，R為螺桿斷面園半徑，t為螺距，n為泵軸轉(zhuǎn)速，ηv泵的容積效率。

當樹脂的粘度在一定范圍內(nèi)，泵的容積效率曲線波動很小，故可以認為ηv為定值；由于泵是固定不變的，則e、R、t、ηv均為定值，故此供膠泵的體積流量與泵速成正比。假定涂布線速為V，涂布寬幅為W，涂布厚度為H。

由涂布樹脂體積=單螺桿泵體積流量可知單位時間內(nèi)的樹脂的體積可以由下式來表達：

顯然，厚度與泵速成正比，與涂布寬幅成反比，到底泵速和寬幅哪一個指標才是決定性指標呢？

根據(jù)成品規(guī)格1312可以知道PI的厚度為13μm，假定在基準厚度13μm下涂布寬幅為最小寬幅500mm，那么可以得知同樣體積的樹脂（同一泵速）在涂布寬幅為最大寬幅520mm的時候涂布干膜厚度為h=500*13/520=12.5μm，所以可以確定當泵速不變時候，在極限涂布寬幅500-520mm之間涂布厚度波動范圍為±0.5μm以內(nèi)，而市場對產(chǎn)品厚度的要求范圍為±1μm，顯然，當泵速n、線速V不變的情況下，無論涂布寬幅為最大寬幅還是最小寬幅，產(chǎn)品厚度都是符合要求的，實際上涂布寬幅只在505～515mm之間，故可以忽略涂布寬幅對成品厚度的影響，則可以說在線速V一定的情況下產(chǎn)品厚度H與泵速n成正比，故決定產(chǎn)品厚度的控制主要因素為泵速。

當知道某一泵速n1，線速V1對應的干膜厚度為h1，是否就可以推算出所需要的產(chǎn)品厚度h2對應的線速V2對應的泵速n2呢？

由以上可以判斷，只要知道某一泵速n1，線速V1對應的干膜厚度為h1，就可以推算出所需要的產(chǎn)品厚度h2對應的線速V2和泵速n2，那么，在沒有經(jīng)驗數(shù)據(jù)參考的情況下，任意固含量的PAA樹脂，只要開機試凃幾米產(chǎn)品，在收卷處用螺旋測微儀（精度1μm）測得其厚度，就可以算出所需要產(chǎn)品的線速對應的泵速，大大節(jié)約了生產(chǎn)的時間和成本，例如，泵速100rpm/min，線速5m/min所涂布的干膜厚度為12μm，那么在線速6m/min時候要得到標準厚度13μm的干膜的泵速為n2=100*6*13/12*5=130rad/min，則只需要將泵速設定在130rad/min即可生產(chǎn)處合格厚度的產(chǎn)品。

5 結語

從以上可以看出涂布厚度控制的主要因素即是對泵速的控制，知道了厚度的控制原理，即可方便快捷地生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，減少損耗，大大降低成本，提高生產(chǎn)效率以及合格率。

［1］ 劉天成.當前我國FCC蘊產(chǎn)業(yè)相關政策及現(xiàn)狀［R］.首次撓性覆銅板企業(yè)聯(lián)誼報告會，2014.

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