2L-FCCL涂布厚度控制因素分析

郭 威，徐 军

（1.重庆化工职业学院 财经学院，重庆 401221；2.重庆云天化瀚恩新材料开发有限公司，重庆 401221）

1 挠性覆铜板概述

挠性覆铜板（Flexible Copper Clad 蕴amilate，缩写 FCC蕴）是指在绝缘基膜上覆盖以铜箔而成的一种可以弯曲的薄片状复合材料，是仅次于刚性覆铜板的一个覆铜板大类品种。它除了具有刚覆铜板的电气链接、绝缘、机械支撑等三大功能外，挠性覆铜板的突出表现为可以弯曲，既可以静态弯曲，也可以动态反复弯曲，具有高挠曲性是挠性覆铜板的最突出的产品特征，因此，又称为：柔性覆铜板、软性覆铜板。

FCC蕴有两大类品种：有胶黏剂型的三层型挠性覆铜板（3蕴-FCC蕴）与无胶黏剂型的二层挠性覆铜板（2蕴-FCC蕴）。

3蕴-FCC蕴的制造一般采用片状制造法或者卷状制造法两类方法，目前绝大多数企业采用后者连续生产。2蕴-FCC蕴定义为“无胶黏剂”类的FCC蕴。2蕴-FCC蕴的制造主要有涂布法、溅射法/电镀法、层压法。如图1所示。

图1 FCCL品种结构图

云天化单面无胶柔性覆铜板（2蕴-FCC蕴）采用的即是涂布机涂布法，主要是由于涂布相关设备不仅可以生2蕴-FCC蕴，还可以生产3蕴-FCC蕴，同时还可以生产覆盖膜，一条生产线可以实现多个相关产品的生产。

2 750涂布机概述

云天化重庆研发中心电子材料工厂2蕴-FCC蕴生产线所用750涂布机为昆山大阳机电设备制造公司制造，附属设备有树脂储罐，气浮式烘箱，供胶泵、发送、收卷以及相关控制设备。

相关技术参数：

最大涂布宽幅：750mm

最大涂布线速：20m/min

气浮式烘箱最高温度：200℃

供胶泵最大转速：200rpm/min

PAA树脂参数：

粘度：30000±5000cps

固含量：12%

在只有一条涂布生产线的情况下，年产量绝对取决于涂布的线速度以及开机生产总时间，也就是说，涂布线速度越快，产量就越大，由于受制于产品的性能以及涂布工艺参数，在涂布FCC蕴的时候只能将线速控制在一个较小的范围之内。那么，在这个线速范围之内，如何在最短的时间内找到产品规格厚度（规格为1312，PI为13μm，铜箔为 12μm，文章所指标准规格均为此规格）所需要的涂布参数尤为重要，一来可以节约大量的时间，二来可以节约大量的耗材。750涂布机正式投入使用后，经过一段时间的试机和摸索，能够在最短时间内精准的找到涂布产品所需要厚度对应的相关参数，现就涂布厚度控制因素进行简单的分析。

3 2L-FCCL涂布工艺简介

2蕴-FCC蕴涂布工艺可以简单的描述成将PAA树脂涂布在铜箔上，进行烘干再熟化处理，涂布过程具体工艺简图如图2所示。

图2 涂布过程具体工艺简图

4 涂布厚度控制因素

影响涂布厚度的因素有很多，哪些是主要因素、哪些是次要因素，各因素之间又是怎样的关系呢？

首先，知道PAA树脂的固含量为12%，即为定值，那么涂布出来干膜h的理论厚度就为湿膜H厚度的12%，故只要只要知道了固含量，控制了湿膜的厚度即控制了干膜h的厚度。在PAA树脂合成的时候，一般将固含量严格控制在12%左右，故h=0.12H。其次，湿膜的厚度H可以由单位时间内涂布树脂的体积Qv除以涂布面积S得出，故只要知道涂布树脂的体积和涂布铜箔的面积即可确定湿膜的厚度。（Qv=S*H）再次，涂布的面积S和涂布的宽幅W以及长度蕴有关，长度可以由线速确定，而涂布宽幅会根据涂布过程来适当的调整，这对厚度到底有多大的影响呢？由FCC蕴产品的规格所决定，涂布宽幅必须在500～520mm之间，在这个宽幅之内，同样体积的树脂所涂布出来的厚度是否符合产品厚度规格要求呢？（产品厚度规格要求为13±1μm）。最后，涂布树脂的体积如何确定呢？线速对厚度的影响又是什么样的呢？带着这一系列的疑问，笔者对整个涂布过程进行了详细的分析。

图3

如图3所示，只要涂布线速（铜箔运行速度）V一定，涂布宽幅W一定，则单位时间涂布面积一定，即S=W*V/T（T为单位时间）可以确定，则只要单位时间内涂布体积确定，厚度H即可确定。

涂布体积如何确定？

由图3可以得知，涂布树脂是由供胶泵所提供的，故由质量守恒定律可以得知，单位时间内涂布树脂的体积即为供胶泵单位时间的体积流量。

目前涂布机配置的供胶泵为日本冰神所提供的单螺杆泵，泵速可调，结构如图4所示。

图4 单螺杆泵

单螺杆泵工作时，流体被吸入后就进入螺纹与泵壳所围的密封空间，当螺杆旋转时，密封容积在骡牙的挤压下提高其压力，并沿着轴向移动。由于螺杆按等速旋转，所以流体出口流量是均匀的。单螺杆泵的流量：Qv=0.267eRtnηv

式中：e为偏心距，R为螺杆断面园半径，t为螺距，n为泵轴转速，ηv泵的容积效率。

当树脂的粘度在一定范围内，泵的容积效率曲线波动很小，故可以认为ηv为定值；由于泵是固定不变的，则e、R、t、ηv均为定值，故此供胶泵的体积流量与泵速成正比。假定涂布线速为V，涂布宽幅为W，涂布厚度为H。

由涂布树脂体积=单螺杆泵体积流量可知单位时间内的树脂的体积可以由下式来表达：

显然，厚度与泵速成正比，与涂布宽幅成反比，到底泵速和宽幅哪一个指标才是决定性指标呢？

根据成品规格1312可以知道PI的厚度为13μm，假定在基准厚度13μm下涂布宽幅为最小宽幅500mm，那么可以得知同样体积的树脂（同一泵速）在涂布宽幅为最大宽幅520mm的时候涂布干膜厚度为h=500*13/520=12.5μm，所以可以确定当泵速不变时候，在极限涂布宽幅500-520mm之间涂布厚度波动范围为±0.5μm以内，而市场对产品厚度的要求范围为±1μm，显然，当泵速n、线速V不变的情况下，无论涂布宽幅为最大宽幅还是最小宽幅，产品厚度都是符合要求的，实际上涂布宽幅只在505～515mm之间，故可以忽略涂布宽幅对成品厚度的影响，则可以说在线速V一定的情况下产品厚度H与泵速n成正比，故决定产品厚度的控制主要因素为泵速。

当知道某一泵速n1，线速V1对应的干膜厚度为h1，是否就可以推算出所需要的产品厚度h2对应的线速V2对应的泵速n2呢？

由以上可以判断，只要知道某一泵速n1，线速V1对应的干膜厚度为h1，就可以推算出所需要的产品厚度h2对应的线速V2和泵速n2，那么，在没有经验数据参考的情况下，任意固含量的PAA树脂，只要开机试凃几米产品，在收卷处用螺旋测微仪（精度1μm）测得其厚度，就可以算出所需要产品的线速对应的泵速，大大节约了生产的时间和成本，例如，泵速100rpm/min，线速5m/min所涂布的干膜厚度为12μm，那么在线速6m/min时候要得到标准厚度13μm的干膜的泵速为n2=100*6*13/12*5=130rad/min，则只需要将泵速设定在130rad/min即可生产处合格厚度的产品。

5 结语

从以上可以看出涂布厚度控制的主要因素即是对泵速的控制，知道了厚度的控制原理，即可方便快捷地生产出合格的产品，减少损耗，大大降低成本，提高生产效率以及合格率。

［1］ 刘天成.当前我国FCC蕴产业相关政策及现状［R］.首次挠性覆铜板企业联谊报告会，2014.

［2］ 刁恩晓，李帆.二层挠性覆铜板用聚酰亚胺的研究进展［J］.绝缘材料，2015，（3）：1-7.

［3］ 吴文伟，朱价平，汪晖.双螺杆泵密封失效原因分析［J］.石油化工设备，2015，（1）：76-78.

［4］ 胡庆喜.浆料输送设备与技术［J］.造纸科学与技术，2009，（6）：129-135.