覆銅箔板全自動疊合拆解回流生產線

肖 鋒 夏東劼

（杭州新鼎力輕工裝備技術有限公司，浙江 杭州 310015）

徐建明 滕 游

（浙江工業(yè)大學信息工程學院，浙江 杭州 310023）

1 引言

覆銅箔板（Copper Clad Laminates，簡稱CCL）是印制電路板（Printed Circuit Board，簡稱PCB）的基板材料[1]，將電子元器件安裝在PCB板上實現電連接，是電子產品設計的最基本架構。在電子消費產品需求不斷增加的情況下，CCL和PCB保持產銷兩旺的格局，同時也促使改進CCL生產工藝、提高CCL生產設備自動化水平。疊合拆解回流生產線是依據CCL生產工藝要求的專用物流輸送線[2]，采用先進的CCL生產工藝有賴于研制新型疊合拆解回流生產線。

本文采用“4聯(lián)吊”疊合工藝，研制覆銅箔板全自動疊合拆解回流生產線，主要由疊合系統(tǒng)、拆解系統(tǒng)、鋼板清洗系統(tǒng)以及銅箔牽引剪切系統(tǒng)組成。疊合系統(tǒng)將不銹鋼板、下銅箔、上銅箔、半固化片（Prepreg，簡稱PP）四種材料，在一道工序中一次疊合完成；拆解系統(tǒng)是將壓制成型的CCL成品和不銹鋼板進行快速拆分；鋼板清洗系統(tǒng)對不銹鋼板進行高速清洗，并清除水漬，增進鋼板表面的干燥度，以便不銹鋼板的循環(huán)使用；銅箔牽引剪切系統(tǒng)采用恒張力控制以保證銅箔的表面平整性，采用定位控制裝置以保證銅箔剪切精度?；亓魃a線由PLC自動程序控制[3]，使各設備在高速、可靠、穩(wěn)定的運行狀態(tài)下，實現CCL生產過程的自動化。

2 覆銅板的生產流程

生產覆銅板需要的主要物料有：玻璃纖維布、混合樹脂、銅箔和鋼板。玻璃纖維布是覆銅板基體和銅箔的附著體，具有耐熱性、一定的機械強度和電器絕緣性。混合樹脂是由酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、三聚氰胺改性酚醛樹脂等配以其他添加劑和溶劑混合而成，作為粘結玻璃纖維布和銅箔的粘合劑成分[4]。生產過程中，通常是將混合樹脂涂抹在玻璃纖維布上，再經過干燥后，制成半固化片（Prepreg，又稱預浸材料、粘結片）。生產中，通常將銅箔剪切成片狀，與半固化片按照一定要求疊合在一起，送入熱壓機中熱壓[5]，通過樹脂的粘結作用，將銅箔和玻璃纖維布基體粘結在一起，成為有一定機械加工性能的覆銅板。鋼板在覆銅板生產過程中作為熱壓模具使用。

覆銅板生產流程如圖1所示，樹脂、溶劑和其它添加劑經混膠機合成混合樹脂，通過上膠機含浸玻璃纖維布，再經干燥機生產半固化片；由剪切機將半固化片剪切后，按照覆銅板的厚度和其他工藝要求，經配布機將不同標號的半固化片按照一定順序疊合起來；將配好的半固化片、剪切好的銅箔和模具鋼板經疊合系統(tǒng)按照一定順序疊合起來，疊合好的這些物料，稱之為“BOOK”，再送到熱壓機中；在熱壓機中，通過高溫高壓，使銅箔粘結在半固化片上成為覆銅板；將壓制好的“BOOK”從壓機中取出，經拆解系統(tǒng)將覆銅板和鋼板分離；覆銅板經檢測后包裝，模具鋼板經高速鋼板清洗機刷洗干燥后循環(huán)使用。

圖1 覆銅板生產流程

3 基于“4聯(lián)吊”的覆銅板疊合工藝

CCL回流線本質上說是一種專門針對CCL生產的、符合CCL生產工藝要求的專用物流輸送線。從圖1可以看出，在CCL回流線中主要的物流有：模具鋼板流、銅箔流、預疊半固化片流、疊合完成BOOK流、拆解完成CCL成品流。

疊合工序是覆銅板生產中的關鍵環(huán)節(jié)，基本上所有的物流，包括模具鋼板流、銅箔流、預疊半固化片流、疊合完成BOOK流等物流，在該工序交匯。因此該工序具有物流品種多、組織復雜、物料易損、維護難度大等特點，同時疊合工藝也是影響產品良品率的關鍵因素。

基于“4聯(lián)吊”的覆銅板疊合工藝，通過合理規(guī)劃各種物流走向，引入立體物流概念，如圖2所示：在平面上沿縱向順序布置的第1流水線（下銅箔流）、第2流水線（鋼板流）、第3流水線（上銅箔流）、第4流水線（疊合完成BOOK流）和第5流水線（半固化片流），在所述第1至第5流水線的上方裝有可空間移動的四聯(lián)吊車，該四聯(lián)吊車包括沿縱向順序布置的銅箔真空吸取裝置、鋼板銅箔夾取裝置Ⅰ、鋼板銅箔夾取裝置Ⅱ和半固化片夾取裝置，從而實現了疊合工序上的立體物流。

圖2 “4聯(lián)吊”CCL疊合工藝設備示意圖

該疊合工藝的設備均由PLC自動程序控制，使用伺服驅動系統(tǒng)，結合光電等傳感器技術，使各設備能協(xié)調一致的工作，自動化程度高，具有剪切銅箔、輸送銅箔、分離輸送半固化片、輸送鋼板、疊配等疊合覆銅板所需要的全部功能，實現了覆銅板疊合工序的全自動生產，具有產能高、良品率高、能耗低、維護易的優(yōu)點。

4 覆銅箔板全自動疊合拆解回流生產線

疊合拆解回流線是CCL生產過程中的主要裝備，它由如圖3所示的“4聯(lián)吊”覆銅板疊合系統(tǒng)、覆銅板拆解系統(tǒng)和高速鋼板清洗機系統(tǒng)三大塊組成。CCL回流線主要功能是將疊合出熱壓覆銅板需要的物料，將熱壓完成后的覆銅板和模具鋼板分離，以及清洗模具鋼板以便重復使用。

CCL回流線本質上說是一種專門針對CCL生產的、符合CCL生產工藝要求的專用物流輸送線。從圖1可以看出，在CCL回流線中主要的物流有：模具鋼板流、銅箔流、預疊半固化片流、疊合完成BOOK流、拆解完成CCL成品流。

圖3是一種典型的CCL回流線結構示意圖，一共由37臺設備組成，根據輸送物流的不同，可以大致分成6個子系統(tǒng)： A覆銅板疊合系統(tǒng)、Q鋼板清洗系統(tǒng)、B覆銅板上下壓機系統(tǒng)、C覆銅板拆解系統(tǒng)、P半固化片輸送系統(tǒng)、S鋼板輸送系統(tǒng)。具體設備名稱說明如下：

A1是覆銅板疊合夾吊機（四聯(lián)吊）、A2是下銅箔剪切機、A3是下銅箔定位輸送機、A4是鋼板定位預疊機、A5是鋼板輸送機、A6是上銅箔剪切機、A7是上銅箔輸送機、A8是上銅箔定位預疊機、A9是升降疊合機、A10是疊合物料輸送機。

B1是蓋板吸吊機、B2是上料輸送機、B3是旋轉輸送機、B4是蓋板定位臺、B5是下料輸送機、B6是旋轉輸送機、B7是上下料輸送小車、B8是雙層輸送機、B9是疊合出料小車。

C1成品升降臺、C2成品拆解臺、C3拆解吸吊機。

P1是半固化片上下料小車、P2是半固化片分離機、P3是半固化片分離平臺、P4是半固化片夾取輸送機、P5是半固化片夾取輸送機。

Q1是鋼板刷磨機、Q2是鋼板沖洗烘干機。

S1是鋼板輸送機、S2是鋼板打磨輸送機、S3是翻板機、S4是鋼板打磨輸送機、S5是鋼板定位輸送機、S6是鋼板緩存臺、S7是鋼板緩存臺、S8是鋼板吸吊機。

CCL回流線采用基于PLC控制技術的伺服控制技術、光電等各種傳感技術以及基于CC-Link的總線通訊技術，通過PLC控制與伺服驅動系統(tǒng)，實現疊配、拆解回流線各種設備間的程序控制，電機調速、位置檢測和定位等，并對系統(tǒng)各設備的工作狀態(tài)、工作參數、實際運行參數、參數記錄等進行監(jiān)視及打印報表輸出，觸摸屏操作面板上具有參數設置和故障顯示等功能，可隨時方便地修改設備參數，使回流線在高速、可靠、穩(wěn)定的運行狀態(tài)下，實現CCL生產過程的自動化。

5 結論

全自動疊合拆解回流生產線是一種結構復雜、機電集成度高、控制難度大的大型自動化生產裝備。研制的全自動疊合拆解回流生產線由PLC自動程序控制，使各設備能協(xié)調一致的工作，具有剪切銅箔、輸送銅箔、分離輸送半固化片、輸送鋼板、疊配等疊合覆銅板所需要的全部功能，實現了覆銅板疊合工序的全自動生產。

本論文的研究工作由浙江省科技計劃重大專項重點工業(yè)項目“新一代高性能覆銅箔板全自動疊合拆解回流生產線的研制”（計劃編號：2009C11058）資助。

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[2]李清亮. 覆銅板設備的發(fā)展及現狀[J]. 印制電路信息, 2003(12):45-47.

[3]劉光起, 周亞夫. PLC技術及應用[M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2007.

[4]祝大同. PCB基板材料用新型環(huán)氧樹脂發(fā)展綜述[J]. 印制電路信息, 2009(4):17-21.

[5]曾光龍. FR-4型覆銅板層壓成型技術探討[J]. 印制電路信息, 2002(3):15-18.