TW200940333A - Apparatus for production of composite material sheet - Google Patents

Description

200940333 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於複合材料薄片的製造農置，尤 以具有在基材上將有機溶劑硬化所形成之樹赌薄膜 層的複合材料薄片的製造裝置。 【先前技術】

远今’在基材上具有樹脂薄膜層的複合材料薄 片運用在各種領域。 / 如以基材來說，作成金屬薄膜之一的銅箔複八 材料薄片可作為可撓性基板；將基材作成不鱗鋼^ (S U S箔）可作為硬碟（H D D )的彈簧材；又， 將基材作成鎳銀可作為絕緣護片；還有/將美祚 ”et (聚脂薄膜）、PEN、PEs、丁ς、尼 龍等者可作為耐熱膜或電子用覆蓋膜使用。 將再使：領域如此多樣的複合材料薄片時，在 等運送途徑送到塗佈位置的同時 =1二剛模塗佈(Diec〜 佈有機溶劑，之？將ί2方法，在前述基材上塗 溶媒，藉以進行ΐ:::有機溶劑乾燥以去除其中 得在前述基材上前述以=化，最後就能取 層的複合材料薄片。1 一硬化而形成樹脂薄膜 7 9 9 19 號公報【專利文獻—】特— 200940333 然而，以往在複合材料薄片成形之際，藉由將 基材上所塗佈的有機溶劑乾燥硬化，在基材上形成 樹脂薄膜層的階段中，複合材料薄片的寬度方向兩 端會在樹脂薄膜層侧捲起，出現整個薄膜呈現圓滾 的捲曲問題。 尤其近年手機、液晶電視及其他電子產品不斷 進行小型化、複雜化發展，對於使用於這類產品的 以銅箱為基材之複合材料薄片，其所組成的可挽性 印刷基板，除進一步強調薄膜化，也需要求更佳的 耐熱性、耐候性、耐彎曲性、形狀維持性及高剝離 強度’但目前未有滿足於此者。 更進一步說明，塗佈於銅箔的樹脂為聚醯亞胺 樹脂，該聚醯亞胺樹脂以樹脂先質—醯胺酸（amic acid)作為塗佈原料，由於乾燥時邊去除前述溶液 内的NMP溶媒將之固化（硬化）邊進行反應，而 形成聚醯亞胺樹脂，因此由反應所造成 他樹脂來得大，更容易發生捲曲現象。、'目比其 此外，聚醯亞胺樹脂難以將Ν Μ P溶媒從有機 溶劑中揮發，故也是其容易發生捲曲現象原因之一。 一旦ΝΜΡ溶媒沒有完全100%去除，在配 線時的焊接結線階段’加熱至2 5 〇它以上時，聚 醯亞胺樹脂内的Ν Μ Ρ溶媒會蒸發，銅箔將與聚醯 亞胺剝離’剝離強度明顯變差，最糟的狀況則是銅 箔與聚醯亞胺剝離。 200940333 因此’以往在銅箔塗佈酿胺酸溶液後，必須在 $錄鋼網片捲附塗佈後的材料，將捲附物放入氮氣 f境爐内加熱，用5 0 (TC〜7 〇 〇。〇加熱4 8小 時，去除NMP溶媒，否則不能作成產品。又，不 錄f網片的痕跡會在銅落留下凹凸，對產品也是個 問題。尤其多層時，空氣可能會進人此痕跡，因此 不適合多層可撓性基板。 因此，以往都是邊運送優良的複合材料薄片， 邊連續製造。 【發明内容】 人 插、乂發明係有鑑於此點製成，其目的在於提供 3 =料薄片，製造裝置，能取得高品質的複-規备/片，將稷合材料薄片薄膜化，有效防止捲曲 、蠻Λ I·亦此連續製造，且具備耐熱性、耐候性、耐 ❹ 生、开> 狀維持性及高剝離強度等特性。 =成前述目的，與本發明第一形態有關的複 缚片的製造裝置，係用以在連續基材上塗佈 :::溶劑與溶媒所組成的有機溶液後，將該基材 以：！機溶液在一定氣體環境溫度下乾燥硬化，藉 前述基材上具備由前述有機溶劑硬化形成 之^月曰溥膜層的複合材料薄片者，其中設有：預備 力力:：途徑’對往長方向運送之塗有有機溶液的基材 …使前述有機溶劑中的溶媒殘留至僅丄〇〜 200940333 1 5% ;固化爐’將業已藉由該預備加熱途徑進行 預備加熱之塗有有機溶液的基材，往長方向自由運 出或運入；非活性供氣途徑，在前述預備加献途徑， 將即將運往前述固化爐之塗有有機溶液的基材 持在非活性氣體環境，以避免基材氧化；輥子，在 =述固化爐㈣前述基材未塗有應乾燥之有機溶液 =一面㈣運送，並將前述基材及有機溶液加埶； 在該親子與基材間形成非活性氣 莫’並維持刖述固化爐内低氧濃度以防止前述基 =匕，以及加熱途徑，將捲繞於前述輥子的基材 以ίί!機溶液加熱至前述樹脂的玻璃轉移溫度 有機溶劑中的溶媒残留量降至1%以 下C最好在0.5%以下）。 根據該裝置’塗佈有機溶液 有機溶劑中的溶媒加熱乾燥至= 藉由非活性供氣途經所形成的非活性氣體環境内 以避免基材氧化 運八固化爐之塗二預備加熱途徑 ’機/合液的基材’係在未塗有庫 之 面與處於加熱狀態的輥子外周: 將通“止固化狀態下運送，運送期間 境。同時，的基材錢的低氧濃度氣體環 給予的敎量二執劑將透過輥子及加熱途徑所 量僅至m下轉移點以上’使殘留 (最好疋〇. 5%以下），以確實去 200940333 除溶媒，予以硬化。因此成為完全沒有捲曲現象的 薄膜狀複合材料薄片，可連續製造出具有絕佳耐熱 性、耐候性、耐彎曲性、形狀維持性、高剝離強度 荨两品質複合材料薄片。 个奴％乐----以〜队。刊竹得月的製造裝

置，係於本發明第一形態中，前述基材為鋼薄膜， 樹脂為聚醯亞胺樹脂，非活性氣體為氮氣，前述預 備加熱途徑的非活性供氣途徑中，氧氣濃度為5 〇 〇:100〇PPM’前述固化爐内的氧氣 丄U0〜500PPM。 根據該裝置’在使用銅箱等銅薄 :幾：利用氮氣’有效防止作為基材的鋼 除含聚醯亞胺樹脂的溶媒，予以硬 ，取得咼等級的複合材料薄片。 :據本發明複合材料薄片的製造 質的複合材料薄片，將複 ‘：传 耐候性、耐彎曲性、：1貝仏’且具備耐熱性、 性。h曲隹、㈣維持性及高剝離強度等特 【實施方式】 接著根據第 料薄片的製造裝 第一圖至第 圖至第三圖，說明本發明複合材 圖表示本發明複合材料薄片的製 7 200940333 造裝置之第一實施形態。 本實施形態的製造裝置1如第三圖所示，是以 製造在銅箔等銅薄膜組成的基材2上層積聚醯亞胺 樹脂3的複合材料薄片4為例，予以說明。 第一圖至第二圖所示的製造裝置1具有基材2 之從捲材輥5 ( Raw Fabric Roll)至捲附裝置6的 運送路徑，在一連串的運送路徑中設有保持基材2 運送的多個引導滾輪7。捲材輥5的下游具有將捲 附於s亥捲材輥5的長尺狀基材2捲出的捲出裝置 8。該捲出裝置8的下游設有塗工裝置g，以在被 前述捲出裝置8捲出的基材2表面，塗佈作為聚醯 亞胺樹脂先質的醯胺酸溶液（有機溶劑與溶媒的混 合物）。该塗工裝置9最好設有剛模塗佈、反轉塗佈 (Reverse Coating)、刮刀塗佈或凹版塗佈等直徑 在5 0mm以下的微凹版塗佈。本實施形態下，聚 酿亞胺樹脂的吸水性強’ 一旦捲進空氣，黏度就會 出現變化’或出現白濁化’因此塗佈後’聚醯亞胺 特性可能會消失’故使用不會接觸到空氣的剛模塗 佈。该塗工裝置9的下游側連續設置多個乾燥爐丄 0、1 1、12，作為將基材2上有機溶劑中的溶 媒加熱乾燥至殘留1 〇〜i 5 %的預備加熱途捏。 這些乾燥爐1 0、1 1、1 2的下游側設有固化燐 1 3 ’使有機溶劑硬化最終形成聚醯亞胺樹脂^ 該固化爐1 3的下游侧料漸冷裝^ 4，將處於 高熱狀態的複合材料薄片4慢慢冷卻。該漸冷敦置 200940333 1 4與捲附裝置6間設有捲附驅動裝置丄5，以驅 動捲附冷卻後的複合材料薄片4。 ’

作為前述預備加熱途徑的多個乾燥爐丄〇、工 1、1 2中，在上游側的兩個乾燥爐丄〇、丄丄設 有多個紅外線或遠紅外線加熱器i 6，面對有機溶 液而配設，將塗有有機溶液的基材2慢慢加熱至丄 ^ 0 C左右。在設於乾燥爐丄〇、丄1下游側的乾 燥爐1 2 ’將多個紅外線或遠紅外線加熱器丄7設 在面對有機溶液侧，或視必要設在面對基材2側， 將k有有機γ谷液的基材2慢慢加熱至3 〇 〇〜3 5 〇 c左右最後使有機溶劑加熱乾燥至其中的溶媒殘 留1 0〜1 5%。再者，對於塗有剛運入固化爐工 3之有機溶液的基材2，在面對有機溶液側及面對 f材^側兩端設有加熱器i 7，且兩加熱器丄了間 :又有氮軋喷嘴1 8，作為非活性供氣途徑，供給作 為非/舌性氣體的氮氣，形成氧氣濃度5 〇 〇〜1 〇 〇 〇 Ρ 非活性氣體環境。這#__來，在剛運 入固化爐1 3的乾燥爐1 2内’就能使基材2維持 在非活性氣體環境中，避免氧化。 m配置於乾燥爐^ 2下游側的固化爐1 3上面開 «又了入口 1 9與出口 2 0 ,以將複合材料薄片4在 固化爐1 3的長方向自由運出或運人。固化爐1 3 $的中央部橫架直徑200〜lQQGmm的輕子 1，可自由旋轉，將複合材料薄片4未塗有應乾 耜之有機溶媒的基材2該面捲回。該輥子2 i可自 200940333 由切換自由旋轉與驅動旋轉。最好在不造成基材2 非必要張力時使輥子2 1自由旋轉。又，輥子2 1 内’内建低溫加熱器（未以圖示），將基材2維持在 較聚醯亞胺樹脂3的玻璃轉移點（約3 5 0 °C )低 的温度。 _ 又，在與有機溶劑面對的圓弧狀位置設有紅外 線或遠紅外線加熱器2 2，作為將有機溶劑加熱至 玻璃轉移點以上（如3 8 〇〜4 2 〇 ^)使有機溶 劑聚醯亞胺化的加熱途徑。藉由該加熱器2 2及輥 子2 1内的加熱器加熱，使塗佈於基材2的有機溶 劑中之溶媒殘留量僅至丄％以下（最好是〇 . 5%以 下），視為優質聚醯亞胺樹脂3。再者，為能在輥子 才料薄片4的基材2間形成非活性氣體 膜’故δ又有成膜用氮氣喷嘴2 3，將屬非活性氣體 之一種的氮氣朝輥子2 i上方f生孔體 實开工kiL ^ 方外周面喷出。為能確 广成遠非活性氣體膜，亦 ^的外周變粗形成細小凹凸。又， 嶋嘴24 ’提供必要量的非活性ί體：= =度(如1〇。〜 :::24形成非活性氣體供L:喷 内維持在低氧濃度，防=爐13 氧化。為能將固化爐”=”，薄膜過於 在入口19盥出口維持在低氧濃度，也可 〃 2 0配設簾幕用氮氣喷嘴2 5， 200940333

分別形成氮氣簾幕。設置在固化爐2 3下游側的漸 冷裝置1 4，為能將處於高熱狀態下的複合材料薄 片4慢慢冷卻至常溫，將多個紅外線或遠紅外線加 熱器2 6配設在面對聚醢亞胺樹脂3侧與視必要面 對基材2侧，以達到基材2的銅結晶化穩定，使 醯亞胺樹脂3及基材2維持平坦。 A 接著說明本實施形態的作用。 、、首先，透過捲出裝置8將基材2從捲材輥5運 送至塗工裝置9後，在該基材2上塗佈有機溶劑聚 醯亞胺樹脂的先質一醯胺酸溶液。此時，加工能 下的複合材料薄片4，其基材2的厚度為9_、g 醯亞胺樹脂3的厚度約為1 〇 μιη。 从 接著’在基材2上塗佈有機溶媒後，將該基材 达至作為預備加熱途徑的多個乾燥爐i 〇、工 2、1 2内，在各乾燥爐i 〇、工i、i 2内藉 將基材2上的有機溶媒乾燥至一定氣體環境溫度 、"足使有機溶劑硬化。此時，也可使用吹風器等 =風機’於有機溶劑表面吹附熱風，以有效進行乾 :乾S3形態下之預備加熱途徑的上游側之兩 勒里 、1 1，塗有有機溶液的基材2乃慢 至約15CTC左右。接著’配設在這些乾燥 ^ 1 1下游側的乾燥爐1 2，藉由多個加熱 ί) 〇 : t終將塗有有機溶液的基材2慢慢加熱至3 煙δ # Μ I5 0 C左右，使有機溶劑中的溶媒加熱乾 ' 〇〜15 %。再者，對於即將運入固化 200940333 爐1 3之塗有有機溶液的基材2，在配設於面對有 機〉谷液側及面對基材2側的兩者的兩加熱器1 7 間，氤氣喷嘴1 8將供給氮氣作為非活性氣體，形 成氧氣濃度在5 0 〇〜1 〇 〇 〇 p PM的非活性氣 體環境，故透過兩加熱器1 7加熱至高溫的基材2 之銅就能有效防止氧化。 在固化爐1 3上游側，慢慢加熱至3 〇 〇〜3 5 0 C左右的基材2銅薄膜與有機溶劑，順序經過 ，簾幕用氮氣喷嘴2 5所形成約3 0 0 t左右的氮 ◎ 氣簾幕及入口 1 9運入固化爐χ 3内。為能提高與 聚醯亞胺樹脂3的結合性，也可將基材2的銅薄膜 表面進行若干粗化。 该固化爐1 3内藉由氮氣喷嘴2 4提供約3 0 〇°C左右的氮氣，維持在1〇 〇〜5 〇〇ppM低 氧濃度。將基材2塗有硬化前之應乾燥的聚醯亞胺 樹脂3該面與另一面捲回處於自由旋轉狀態下的輥 子21之際，使成膜用氮氣喷嘴23所喷出之約3 ❹ 0 〇°C左右的氮氣沿著滾輪2 i的外周面，具體來 說，藉由該外周面所形成的粗面將該氮氣捲進並保 持，故在與輥子2 1外周面之間形成氮氣薄膜。在 此狀態下，基材2藉由捲附在溫度保持於較聚醯亞 胺樹脂3破璃轉移點低的輥子21，使溫度維持在 該玻璃轉移點以下。因此，作為基材2的銅薄膜不 - 會受到氧化作用，亦不會被異常加熱。 同時，塗在基材2外側的聚醯亞胺樹脂3藉由 12 200940333 加熱器2 2加熱至聚醯亞胺樹脂3的玻璃轉移點 (350C)以上的溫度，意即380〜420 t： 的溫度，所含溶媒NMP幾乎被百分之百去除（n MP的殘留量在1%以下（最好是〇 . 5%以下 藉此，實執行聚醯亞胺化。再者，固化爐i 3内若 干氧氣會在硬化的聚醯亞胺樹脂3厚度方向滲透， ㈣基材2的銅薄膜，銅出現若干氧化，與聚酿亞 月女樹脂3的結合性又更加穩固。

、-人^樣’聚醯亞胺樹脂3硬化而為最後製品的 稷5材料薄片4 ’從固化爐1 3順序經過出口 2 〇 =幕用氮氣喷嘴25形成的約3〇〇。〇左右氮 乳廉幕，運出外部的乾燥爐1 2内。 A 复合材料薄片4經由乾燥爐1 2到達漸 、、1 \ ，透過该漸冷裝置1 4慢慢冷卻至常 月:Ί Γ其f f材2銅結晶化的穩定，使聚醯亞胺樹 “的；2維持平坦性。藉此就能取得完全沒有 之=複合材料薄片4。例如，作為基材2 之鋼溥膜的厚度可遠0) 〇1：： 的厚度可達10〜s 5_、聚醯亞胺樹腊3 為耐熱性、耐1二二生且’該複合材料薄片4 離強度等高品質么曲性、形狀維持性、高剝 之後’複合材料薄片4被捲附至捲附裝置6。 此外’本發明不限定 、s , 可進行各種變更。貫㈣態’視必要 200940333 例如可在基材兩面形成㈣亞胺樹脂，作為複 以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因 此侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明 說明書及圖式内容所為之等效技術變化，肖包含於 本發明之權利保護範圍内，合予陳明。 【圖式簡單說明】 第一圖係表示本發明複合材料薄片的製造裝置 ❹ 第—實施形態的概略正面圖。 第二圖係表示本發明固化爐第一實施形態的概 略截面圖。 第二圖係表示與本發明有關之複合材料薄片的 側面圖。 【主要元件符號說明】 1複合材料薄片的製造裝置 2基材 3聚酰亞胺樹脂 4複合材料薄片 5捲材輥 6捲附裳置 7引導滾輪 8捲出裝置 14 200940333 9塗工裝置 1 0、1 1、1 2 乾燥爐 13 固化爐 14 漸冷裝置 15 捲附驅動裝置 16、17、2 2、2 6 加熱器 18 氮氣喷嘴 19 入口 2 0 出口 2 1 輥子 2 3、2 4、2 5 氮氣喷嘴

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Claims (1)

1. 200940333 七、申清專利範圍： 夷材丄塗材料薄片的製造裝置，係用以在連續 =塗二由有機溶劑與溶媒所組成的有機溶液後，將 二藉以製^:液在一定氣體環境溫度下乾燥硬 成之^二，述基材上具備由前述有機溶劑硬化形 成之树月曰潯膜層的複合材料薄片者，i中μ有. 的基方向運送之二有機溶液 η〜:述有機溶劑中的溶媒殘留至僅1 U〜丄iD 3¾， 献夕2爐’其將業已藉由該預備加熱途徑進行預備加 熱之塗有有機溶液的基材，往# 仃預僑加 ::性供氣途徑’其在前述預備 或二:將 = =:::溶液的基材，維持在』 之有在前述固化爐内將前述基材未塗有應乾燥 加=機⑽的-面捲起料’並將前述基材及有機溶液 〇 氣體其在_子與基㈣形成非活性 氧化以及爐内低氧濃度以防止前述基材 力^熱途徑，其將捲繞於前_子的基材上塗佈之有 冷液加熱至刖述樹脂的玻璃轉移溫度以上 機溶劑中的溶媒残留量降至工％ ^吏則述有 以下）。 ±/〇以下（最好在0.5% 2、如申請專利範圍第1項 製造裳置，其中前述基材為銅薄膜，樹脂：聚 16 200940333 脂，非活性氣體為氮氣，前述預備加熱途徑的非活性供 氣途徑中，氧氣濃度為5 0 0〜1 0 0 0 PPM，前述 固化爐内的氧氣濃度為100〜500PPM。

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