肖 鋒 夏東劼

（杭州新鼎力輕工裝備技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310015）

徐建明 滕 游

（浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)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(shí)現(xiàn)電連接，是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最基本架構(gòu)。在電子消費(fèi)產(chǎn)品需求不斷增加的情況下，CCL和PCB保持產(chǎn)銷兩旺的格局，同時(shí)也促使改進(jìn)CCL生產(chǎn)工藝、提高CCL生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平。疊合拆解回流生產(chǎn)線是依據(jù)CCL生產(chǎn)工藝要求的專用物流輸送線[2]，采用先進(jìn)的CCL生產(chǎn)工藝有賴于研制新型疊合拆解回流生產(chǎn)線。

本文采用“4聯(lián)吊”疊合工藝，研制覆銅箔板全自動(dòng)疊合拆解回流生產(chǎn)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(jìn)行快速拆分；鋼板清洗系統(tǒng)對(duì)不銹鋼板進(jìn)行高速清洗，并清除水漬，增進(jìn)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。回流生產(chǎn)線由PLC自動(dòng)程序控制[3]，使各設(shè)備在高速、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)CCL生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。

2 覆銅板的生產(chǎn)流程

生產(chǎn)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(jī)械強(qiáng)度和電器絕緣性?；旌蠘渲怯煞尤渲?、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(jié)玻璃纖維布和銅箔的粘合劑成分[4]。生產(chǎn)過程中，通常是將混合樹脂涂抹在玻璃纖維布上，再經(jīng)過干燥后，制成半固化片（Prepreg，又稱預(yù)浸材料、粘結(jié)片）。生產(chǎn)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(jī)中熱壓[5]，通過樹脂的粘結(jié)作用，將銅箔和玻璃纖維布基體粘結(jié)在一起，成為有一定機(jī)械加工性能的覆銅板。鋼板在覆銅板生產(chǎn)過程中作為熱壓模具使用。

覆銅板生產(chǎn)流程如圖1所示，樹脂、溶劑和其它添加劑經(jīng)混膠機(jī)合成混合樹脂，通過上膠機(jī)含浸玻璃纖維布，再經(jīng)干燥機(jī)生產(chǎn)半固化片；由剪切機(jī)將半固化片剪切后，按照覆銅板的厚度和其他工藝要求，經(jīng)配布機(jī)將不同標(biāo)號(hào)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(jīng)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(jī)中；在熱壓機(jī)中，通過高溫高壓，使銅箔粘結(jié)在半固化片上成為覆銅板；將壓制好的“BOOK”從壓機(jī)中取出，經(jīng)拆解系統(tǒng)將覆銅板和鋼板分離；覆銅板經(jīng)檢測后包裝，模具鋼板經(jīng)高速鋼板清洗機(jī)刷洗干燥后循環(huán)使用。

圖1 覆銅板生產(chǎn)流程

3 基于“4聯(lián)吊”的覆銅板疊合工藝

CCL回流線本質(zhì)上說是一種專門針對(duì)CCL生產(chǎn)的、符合CCL生產(chǎn)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(yù)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(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基本上所有的物流，包括模具鋼板流、銅箔流、預(yù)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(fù)雜、物料易損、維護(hù)難度大等特點(diǎn)，同時(shí)疊合工藝也是影響產(chǎn)品良品率的關(guān)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(dòng)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(shí)現(xiàn)了疊合工序上的立體物流。

圖2 “4聯(lián)吊”CCL疊合工藝設(shè)備示意圖

該疊合工藝的設(shè)備均由PLC自動(dòng)程序控制，使用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)合光電等傳感器技術(shù)，使各設(shè)備能協(xié)調(diào)一致的工作，自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了覆銅板疊合工序的全自動(dòng)生產(chǎn)，具有產(chǎn)能高、良品率高、能耗低、維護(hù)易的優(yōu)點(diǎn)。

4 覆銅箔板全自動(dòng)疊合拆解回流生產(chǎn)線

疊合拆解回流線是CCL生產(chǎn)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(jī)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(fù)使用。

CCL回流線本質(zhì)上說是一種專門針對(duì)CCL生產(chǎn)的、符合CCL生產(chǎn)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(yù)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(jié)構(gòu)示意圖，一共由37臺(tái)設(shè)備組成，根據(jù)輸送物流的不同，可以大致分成6個(gè)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(jī)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(shè)備名稱說明如下：

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

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

C1成品升降臺(tái)、C2成品拆解臺(tái)、C3拆解吸吊機(jī)。

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

Q1是鋼板刷磨機(jī)、Q2是鋼板沖洗烘干機(jī)。

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

CCL回流線采用基于PLC控制技術(shù)的伺服控制技術(shù)、光電等各種傳感技術(shù)以及基于CC-Link的總線通訊技術(shù)，通過PLC控制與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)疊配、拆解回流線各種設(shè)備間的程序控制，電機(jī)調(diào)速、位置檢測和定位等，并對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、實(shí)際運(yùn)行參數(shù)、參數(shù)記錄等進(jìn)行監(jiān)視及打印報(bào)表輸出，觸摸屏操作面板上具有參數(shù)設(shè)置和故障顯示等功能，可隨時(shí)方便地修改設(shè)備參數(shù)，使回流線在高速、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)CCL生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。

5 結(jié)論

全自動(dòng)疊合拆解回流生產(chǎn)線是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)電集成度高、控制難度大的大型自動(dòng)化生產(chǎn)裝備。研制的全自動(dòng)疊合拆解回流生產(chǎn)線由PLC自動(dòng)程序控制，使各設(shè)備能協(xié)調(diào)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(shí)現(xiàn)了覆銅板疊合工序的全自動(dòng)生產(chǎn)。

本論文的研究工作由浙江省科技計(jì)劃重大專項(xiàng)重點(diǎn)工業(yè)項(xiàng)目“新一代高性能覆銅箔板全自動(dòng)疊合拆解回流生產(chǎn)線的研制”（計(jì)劃編號(hào)：2009C11058）資助。

[1]辜信實(shí). 覆銅板技術(shù)（1）[J]. 印制電路信息，2003(5):19-23.

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

[3]劉光起, 周亞夫. PLC技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京:化學(xué)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(shù)探討[J]. 印制電路信息, 2002(3):15-18.