CN101880877B - 翻斗式蚀刻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻斗式蚀刻机，包括翻斗装置、动力装置、主动件、从动件、加热装置及控制装置，主动件一端与动力装置连接，被动力装置驱动，动力装置及加热装置分别与控制装置电连接，控制装置与外界电源电连接，翻斗装置包括机座、翻斗及限位块，机座上设有支点，翻斗枢接于支点上，可沿一旋转轴转动，限位块设置于旋转轴两侧并低于支点的位置，从动件固定于翻斗装置的翻斗上，主动件与从动件间歇式接触配合，带动从动件及翻斗上升、下降及跌落，翻斗具有用于盛放蚀刻液的斗槽，斗槽的壁为中空结构，壁内形成加热槽，加热槽内容纳加热装置及加热液体。整个斗槽在做翻转过程时，有一半行程的翻转是依靠溶液槽内液体的流动所带来的重心的偏移，致使斗槽自动做翻转运动，并且溶液槽内的溶液产生一定的流速及冲刷力，使得本发明蚀刻精度高且成本低。

Description

翻斗式蚀刻机

技术领域

本发明涉及一种加工机械，尤其涉及一种为电子实验创新发明者使用的具有翻斗功能且能蚀刻电路板和金属的翻斗式蚀刻机。

背景技术

在电子科学技术高速发展的今天，促进电子科学技术普及和发展的硬件实验装置尤其是低成本、高效率、普及型的硬件实验装置却很少见。

在学校电子实验室的电子制作、社会上电子爱好者的电子电路发明创新、科研院所科技工作者的电子电路研究试验和中小企业电子产品的试验开发过程中，单块或小批量蚀刻加工印刷电路板（简称：PCB【Printed Circuit Board】板）是很频繁而重要的一道工序，选用先进的、低成本的加工方法及工具就显得十分重要。

通常制作印刷电路板有下面几种方法：（1）手工雕刻，是最原始落后的方法，只适合最简单且要求不高的电子电路；（2）数控铣雕，设备投资大，能耗大，操作烦琐，一次只能加工一块印刷电路板，铣雕成本高；（3）化学工艺蚀刻，是制作印刷电路板的最好的方法，但市场上推出的都是售价几十万元的大型机，这种投资大，耗能、耗材多的设备只适宜公司大批量生产。

目前，国内外虽然已推出几款小型化学工艺蚀刻机，但这些机器普遍存在以下缺点：（1）采用桶形或箱体形结构，溶液用量大；（2）工作时，印刷电路板不动，只采用电动喷头或电动换气机等辅助设备促使溶液流动混合，容器内各处溶液的浓度和温度不均匀，导致印刷电路板各处蚀刻的速度不均匀，蚀刻的精度较差；（3）对个人经济条件来讲，仍然存在耗资大、使用不够理想的问题。

利用化学工艺蚀刻金属有多种方案，针对在单面或双面覆铜箔板上快速安全可靠地蚀刻出精细而密集的各种导线图形的工艺要求，选择较稳定的、容易控制的三氯化铁（FeCl₃）溶液作蚀刻液是比较理想的。

由于FeCl₃溶液在溶解铜(Cu)时，其标准电位为+0.474V，溶解（蚀刻）速度较快，但随着蚀刻反应继续进行，距离铜箔板越近的地方蚀刻液内的铜含量增大，FeCl₃浓度减少，这时Fe(OH)₃的沉淀增多，蚀刻液的pH值增大，Cu₂Cl₂膜逐渐生成，导致蚀刻速度越来越慢，除了可以即时添加盐酸或氧化剂来提高蚀刻速度和精度外，通常在大型机械蚀刻时还采用水平传输装置让印刷电路板不停地运动，同时用喷淋装置让蚀刻液从上下两面以喷淋方式均匀接触铜箔。在整个蚀刻过程中，喷头的构造，通畅程度，喷射的压力，溶液的温度等因素对板面各处蚀刻速度的均匀度都有很大的影响。

在实际应用中，尤其是业余条件下有时使用单喷头或鱼缸换气泵让溶液流动，由于各处速度不均匀，使印刷电路板各处的蚀刻速度不同，蚀刻速度快的区域容易使较窄的线条被溶蚀断，留下电路断路隐患，蚀刻速度慢的区域容易使线条跨连接，同样留下电路的短路隐患，为了适应这种较差的蚀刻条件，绘制印刷电路板图时只好降低印刷电路板图形的密度，把线条绘得宽一些，也就是所谓的蚀刻精度差。

从以上分析可知，无论采用什么方法，只要在蚀刻过程中，让用于蚀刻的溶液在蚀刻时处于一种运动的状态，即让蚀刻的溶液流动，就能快速地蚀刻出高精度的印刷电路板，让蚀刻的溶液在蚀刻时处于一种运动的状态，其目的要达到：（1）足以能带走Fe(OH)₃沉淀；（2）防止Cu₂Cl₂膜产生；（3）让铜箔板双面各处都可以始终均匀地与含FeCl₃浓度较高的溶液接触；（4）保持各处达到一定的催化温度。

因此，急需一种成本低、溶液用量少、溶液混合均匀且能让溶液流动的具有高蚀刻精度的蚀刻机。

发明内容

本发明的目的在于为电子实验创新发明者提供一种成本低、溶液用量少、溶液混合均匀且能让溶液流动的具有高蚀刻精度的翻斗式蚀刻机。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种翻斗式蚀刻机，所述翻斗式蚀刻机，包括翻斗装置、动力装置、主动件、从动件、加热装置及控制装置，所述主动件一端与所述动力装置连接，所述主动件另一端与所述从动件连接，所述从动件与所述翻斗装置的翻斗连接，所述动力装置及加热装置分别与所述控制装置电连接，所述控制装置与外界电源电连接，其中，所述翻斗装置包括机座、翻斗及限位块，所述机座具有相对设置的前板及后板，所述前板及后板上分别有支点，所述翻斗枢接于所述支点上，所述限位块设置于前、后板的支点的两侧，所述动力装置连接于所述机座上，所述主动件与所述从动件间隙式连接，所述翻斗具有斗槽，所述斗槽具有盛放蚀刻液用的溶液槽，所述斗槽的壁呈中空结构并供容置所述加热装置，所述中空结构形成加热槽。

较佳地，所述翻斗还包括托架，所述斗槽连接于所述托架之上，所述托架具有与所述支点相枢接的旋转轴。具体地，所述托架四周分别具有中空的脚托，所述斗槽的底部分别具有与所述脚托相互插接的插脚。通过设有旋转轴的托架来承载斗槽，可根据实际蚀刻器件的尺度大小而更换不同的斗槽。

较佳地，所述主动件为偏心轮，所述从动件包括上从动板、下从动板及从动板支架，所述上从动板及下从动板分别相对地连接于所述从动板支架两侧，所述上从动板位于所述下从动板上侧，且所述上从动板、下从动板及偏心轮位于同一平面内，所述从动板支架与所述翻斗连接。通过动力装置的输出轴带动偏心轮作匀速转动，继而偏心轮带动从动件转动，由于从动板的上从动板位于下从动板的上侧，则上、下从动板之间形成高度落差，且由于上从动板、下从动板及偏心轮位于同一平面内，使得偏心轮在转动时候，实现与上、下从动板构成的从动板的间隙式连接，从而大大的节省了能源。本发明充分利用杠杆原理，所述动力装置的输出轴的位置不在支点处，而是在远离支点也就是具有较长的力臂的位置，使其动力装置通过偏心轮对从动板施加很小的力就可以将翻斗的一端抬升，该端一旦上升到超过支点水平面，翻斗的斗槽内的液体就会自己向倾斜方向流动，导致最终在自身重力的作用下做自动跌落运动。每次从动板离开偏心轮的时刻就是翻斗开始靠自身重力做跌落运动的时刻，由于动力装置对翻斗的间歇式工作方式，有效地利用了重力势能，大大地节省了电力资源。另一方面，翻斗的跌落运动还可以收到更好地提高蚀刻的效果。因为翻斗的跌落运动是匀速圆周运动和自由落体运动的合运动，即在竖直方向上作重力加速运动，由于翻斗端壁在作圆周运动时，对从上方落下和顺溶液槽流下的溶液有较大的阻挡回流作用，更能提高蚀刻的速度和精密度。

较佳地，所述斗槽为吹塑工艺形成，所述加热槽为吹塑产生的空腔形成，所述溶液槽为吹塑产生的凹陷形成。正由于所述斗槽利用塑料吹塑形成，使得斗槽为一体式紧密型结构，工艺简单实用，既节约材料和空间，又方便热传导节约能耗，从而降低成本。

较佳地，所述斗槽的溶液槽上设有槽盖。所述槽盖能有效的防止单独对溶液槽内的溶液加温时的蒸发，或完成蚀刻后防止异物掉入到溶液槽内。

较佳地，所述溶液槽底部具有凸出的导流条。所述导流条在蚀刻时对溶液槽内的待蚀刻物起支撑作用，避免蚀刻物与溶液槽相紧贴，导致溶液无法与待蚀刻物充分接触

较佳地，所述加热装置包括正温度系数热敏电阻加热器及橡胶隔热密封环，所述正温度系数热敏电阻加热器为扁管封装型，所述橡胶隔热密封环套于所述正温度系数热敏电阻加热器两端并与所述加热槽的内壁相连。所述正温度系数热敏电阻加热器灵敏度高、工作温度范围宽、体积小、稳定性好且过载能力强，从而使得本发明的翻斗式蚀刻机加热性能优异，稳定性好，且使用寿命长。

较佳地，所述机座为一体成型，所述机座相对的两侧上分别成型有向上延伸的支撑臂，所述支撑臂设有支点。采用一体式成型的机座结构简单、实用性强，且生产成本低，便于批量化生产。

本发明与现有技术相比，由于本发明翻斗式蚀刻机具有由机座、翻斗及限位块组成的翻斗装置，所述机座具有相对设置的前板及后板，所述前板及后板上分别有支点，所述翻斗枢接于所述支点上，使得翻斗在动力装置的作用下以支点为支撑点在限位块的阻挡作用下作翻斗运动，且所述主动件与所述从动件间隙式连接，这样使得整个斗槽在做翻转过程时，当斗槽处于平衡位置时，只需对斗槽施加一较小的驱动力，使斗槽失去平衡，即溶液槽内的溶液往溶液槽一侧流动，此时溶液槽内溶液的流动将带来的整个斗槽重心的偏移，致使斗槽在重力的作用下实现瞬间的跌落，即斗槽做翻转运动的一半行程是依靠溶液槽内溶液的流动所带来的整个斗槽重心的偏移而自动完成的，无需动力装置对其做功，从而实现了动力装置的间歇式工作方式，大大的节省了能源，并且溶液槽内的溶液在随着斗槽做翻转运动的同时，尤其是在瞬间的跌落过程中，使得溶液产生一定的流速及冲刷力，从而致使溶液内的沉淀物质不会沉积积累在待蚀刻物上，与此同时溶液随着斗槽的翻转运动，使得溶液各处的浓度、温度均相同，大大的提高了蚀刻精度；另一方面，本发明翻斗式蚀刻机小巧，结构紧凑，尤其是所述斗槽的设计使加热槽与溶液槽呈一体式结构，具有优异的紧密性，并且简单实用；所述加热装置置于所述加热槽内，溶液槽在加热槽槽的上部且被加热槽包围，使得加热槽内的传热介质的用量少，不仅有利于热传导和温度的保持，提高其热效率，也大大地提高了蚀刻工作效率。

附图说明

图1是本发明翻斗式蚀刻机的结构示意图。

图2是本发明翻斗式蚀刻机的机座的结构示意图。

图3是本发明翻斗式蚀刻机的后板与底架连接的结构示意图。

图4是本发明翻斗式蚀刻机的托架与从动件连接的结构示意图。

图5是本发明翻斗式蚀刻机的斗槽局部剖开的结构示意图。

图6是本发明翻斗式蚀刻机的动力装置、主动件、从动件、加热装置及控制装置连接的结构示意图。

图7是本发明翻斗式蚀刻机的控制装置的原理图。

图8是本发明翻斗式蚀刻机的动力装置、主动件及从动件连接的结构示意图。

图9是本发明翻斗式蚀刻机的底座为一体式的结构示意图。

图10是本发明翻斗式蚀刻机的斗槽处于平衡的状态示意图。

图11是本发明翻斗式蚀刻机的斗槽向左跌落的状态示意图。

图12是本发明翻斗式蚀刻机的斗槽右端被下压的状态示意图。

图13是本发明翻斗式蚀刻机的斗槽向右跌落的状态示意图。

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明翻斗式蚀刻机包括翻斗装置、动力装置、主动件45、从动件46、加热装置及控制装置，所述主动件45一端与所述动力装置44连接，所述主动件45另一端与所述从动件46连接，所述从动件46与所述翻斗装置的翻斗连接，所述动力装置44优选为单相永磁电机，所述单相永磁电机44及加热装置分别与所述控制装置电连接，所述控制装置与外界电源电连接，其中，所述翻斗装置包括机座1、翻斗及限位块152，所述机座1具有相对设置的前板11及后板12，所述前板11及后板12上分别有支点121a、121b，所述翻斗枢接于所述支点121a、121b上，所述限位块152设置于前板11、后板12的支点121a、121b的两侧，所述单相永磁电机44连接于所述机座1上，所述动力装置44的输出轴44a与所述主动件45连接，所述动力装置44驱动所述主动件转动，所述主动件45与所述从动件46间隙式连接，所述翻斗具有斗槽3，所述斗槽3具有盛放蚀刻液用的溶液槽32，所述斗槽3的壁呈中空结构并供容置所述加热装置，所述中空结构形成加热槽31。

更具体地，结合图3、图4、图5、图6及图8所示，如下：

较佳者，本发明翻斗式蚀刻机的机座1包括底架13、前板11及后板12，所述前板11及后板12分别相对的连接于所述底架13两侧，所述支点121a、121b分别设于所述前板11及后板12上，所述前板11、后板12及底架13形成供所述斗槽3做翻斗运动的翻转空间1a。具体地，所述前板11和所述后板12相对的两侧分别具有往翻转空间1a延伸的凸台130，所述凸台130上开设有锁孔124，所述底架13承载于所述凸台130上，且所述底架13上具有与所述锁孔124相对应的凸脚124a，所述底架13两端呈弯折状形成弯折部131，所述前板11和后板12两端具有与所述底架13的弯折部131相抵触的定位角板123。本发明的前板11和后板12出于同一模具，为了节省模具，故前板11和后板12上具均有电机座128，所述单相永磁电机可任意选择安装于前板11或后板12上的电机座128上即可，当然，本发明也可只在前板11或后板12上设电机座128，所述机座1上还安装有限位块152，所述限位块152可灵活地安放于支点121a、121b的左右的翻转空间1a内的任何位置；具体地，所述限位块152活动的连接于所述前板11及后板12上，所述前板11及后板12的两端均具有限位块152安装槽151，所述限位块152具有螺孔，所述螺钉152a穿过所述限位块安装槽151拧于所述限位块152的螺孔内，从而实现将限位块152安装于前板11及后板12上，并且通过拧松螺钉152a可移动螺钉固定于限位块安装槽151内的位置，从而改变限位块151在前板11及后板12上的位置；所述机座1结构简单实用，所述前板11、后板12及底架13形成开放的翻转空间1a，使得斗槽3具有足够的翻转空间，所述限位块152能根据实际需要，限制斗槽3的翻转幅度，从而提高蚀刻的精度并确保溶液不会溅出槽外。

较佳者，本发明翻斗式蚀刻机的机座1中央处具有贯穿所述翻转空间1a的横梁14，所述横梁14位于所述拖架2之下；所述托架2包括槽架21及旋转轴22a、22b，所述旋转轴22a、22b一端固定于所述槽架21中央处的两侧，另一端与所述机座1枢接，所述槽架21四周分别具有中空的脚托221，所述斗槽3的底部分别具有与所述脚托221相互插接的插脚35；具体地，所述前板11及后板12相对的支点121a、121b呈凹槽形，所述旋转轴22a、22b分别对应枢接于所述呈凹槽形的支点121a、121b内，从而使得所述具有槽架21的托架2以呈凹槽形的支点121a、121b为翻转中心支点做翻转运动，也即所述斗槽3以呈凹槽形的支点121a、121b为翻转中心支点做翻转运动，位于所述支点121a、121b之下的前板11及后板12上具有相对的梁槽122，所述横梁14两端卡于所述前板11及后板12的梁槽122内，所述横梁14两端还具有螺孔14a，所述前板11及后板12上具有与所述螺孔14a相对应的螺孔125，所述螺钉125a依次穿过螺孔125并拧于所述横梁14上螺孔14a内，从而使得横梁14稳固的连接与所述前板11与后板12之间，这样使得所述横梁14加固了具有翻转空间1a的机座1的牢固性，并且为合理安装托架2的位置提供了参考基准。通过固定有旋转轴22的槽架21来承载斗槽3，可根据实际蚀刻器件的尺度大小而跟换不同的斗槽。

较佳者，所述主动件45为偏心轮，所述从动件46包括上从动板461、下从动板462及从动板支架224，所述上从动板461及下从动板462分别相对地连接于所述从动板支架224两侧，所述上从动板461位于所述下从动板462上侧，且所述上从动板461、下从动板462及偏心轮45位于同一平面内，所述从动板支架224与所述翻斗槽架21连接。具体地，所述槽架21靠机座1上单相永磁电机44的一端具有滑槽222，所述螺钉222a穿过所述滑槽222并拧于所述从动板支架224的螺孔224a内，通过拧送所述螺钉222a可调整从动板支架224与所述槽架21的连接位置，从而调节从动件46相对所述槽架21的位置。所述偏心轮45的轮体451上具有凸出的接触部451a，所述接部451a、上从动板461及下从动板462位于同一平面内，通过动力装置44的输出轴44a带动偏心轮45的轮体451作匀速转动，继而偏心轮45的轮体451带动接触部451a转动，由于从动板46的上从动板461位于下从动板462的上侧，则上、下从动板461、462之间形成高度落差，且由于上从动板461、下从动板462及接触部451a位于同一平面内，使得偏心轮45的接触部451a在转动时候，实现与上、下从动板461、462构成的从动板46的间隙式连接，从而大大的节省了能源所述间隙式连接的所致的间歇式工作方式的具体描述请见后文。本发明翻斗式蚀刻机充分利用杠杆原理，所述动力装置44的输出轴44a的位置不在支点121a、121b处，而是在远离支点121a、121b处，也就是具有较长的力臂的位置，使其动力装置44通过偏心轮45对从动板46施加很小的力就可以将翻斗的一端抬升，该端一旦上升到超过支点水平面，翻斗的斗槽3内的液体就会自己向倾斜方向流动，导致最终在自身重力的作用下做自动跌落运动。每次从动件46离开偏心轮45的时刻就是翻斗开始靠自身重力做跌落运动的时刻，由于动力装置44对翻斗的间歇式工作方式，有效地利用了重力势能，大大地节省了电力资源。另一方面，翻斗的跌落运动还可以收到更好地提高蚀刻的效果。因为翻斗的跌落运动是匀速圆周运动和自由落体运动的合运动，即在竖直方向上作重力加速运动，由于翻斗端壁在作圆周运动时，对从上方落下和顺溶液槽32流下的溶液有较大的阻挡回流作用，更能提高蚀刻的速度和精密度。

较佳者，所述斗槽3为塑料材质吹塑形成，所述加热槽31为吹塑产生的空间形成，所述溶液槽32为吹塑产生的凹陷形成。所述斗槽3利用塑料吹塑形成，使得斗槽3为一体式紧密型结构，工艺简单实用，既节约材料和空间，又方便热传导节约能耗，从而降低成本；具体地，加热槽31内的传导介质优选为水，所述斗槽3的上侧边中部具有安全孔37，所述安全孔37作为吹塑工艺气孔，通过所述安全孔37可对加热槽31内的传热介质进行实时的观察，并且可作为加热槽31的灌注或排放传热介质的入口。

较佳者，所述斗槽3的溶液槽32上还盖有槽盖33。所述槽盖33上开凿有握持部33a，所述槽盖33能有效的防止单独对溶液槽32内的溶液加温时的蒸发，或完成蚀刻后防止异物掉入到溶液槽32内；在蚀刻时，为了能更直观的观察到溶液槽32内的蚀刻状态，一般不需盖上槽盖33。

较佳者，所述溶液槽32底部具有凸出的导流条36；所述导流条36在蚀刻时对溶液槽32内的待蚀刻物起支撑作用，避免待蚀刻物与溶液槽32相紧贴，导致溶液无法与待蚀刻物充分接触，从而提高蚀刻的速度和精度；本发明翻斗式蚀刻机在对多个印刷线路板进行蚀刻时，可将印刷线路板之间用具有导流条36的导流隔垫34相隔开进行叠放蚀刻。

较佳者，所述加热装置包括正温度系数热敏电阻加热器41及橡胶隔热密封环42，所述正温度系数热敏电阻加热器41（简称：PTC【positive temperativecoefficient】热敏电阻）为扁管封装型，所述橡胶隔热密封环42套于所述正温度系数热敏电阻加热器41两端并与所述加热槽31的壁相连，所述正温度系数热敏电阻加热器41容置于所述加热槽31内。所述正温度系数热敏电阻加热器41灵敏度高、工作温度范围宽、体积小、稳定性好且过载能力强，从而使得本发明的翻斗式蚀刻机加热性能优异，稳定性好，且使用寿命长。

如图6及图7所示，本发明翻斗式蚀刻机的控制装置包括插头40、插头端子组43、突跳式自复位温控开关47、开关组48及电路板49，所述开关组48为相同的两只带灯极偏扁插头开关48a、48b，所述插头端子组43包括相同的两只插头端子43a、43b，所述正温度系数热敏电阻加热器41的一极分别通过导线41a与所述突跳式自复位温控开关47的输出端电连接，所述正温度系数热敏电阻加热器41的另一极通过导线41b与所述插头端子组43的插头端子43b的输出端电连接，所述突跳式自复位温控开关47的输入端通过导线47a与所述插头端子组43的插头端子43a的输出端电连接，所述插头端子43a、43b的输入端分别与所述电路板49的输出端电连接，所述电路板49的输入端与用于与外界电源电连接的插头40电连接。本发明翻斗式蚀刻机位于加热槽31的底部内的两条正温度系数热敏电阻加热器41通电后，即可对加热槽31的底部热传导介质水进行高效率直接加热。

如图9所示，为本发明翻斗式蚀刻机另一实施例的机座的结构示意图，所述机座1`为一体成型，所述机座1`相对的两侧上分别成型有具有向外延伸的支撑臂11`、12`，所述支撑臂11`、12`上对应的具有支点121a`、121b`；所述支点121a`、121b`呈凹槽形，所述旋转轴22a枢接于所述呈凹槽形的支点121a`内，所述旋转轴22b枢接于所述呈凹槽形的支点121b`内；工作原理同上述机座1相同。

结合图6、图8、图10、图11、图12及图13对本发明翻斗式蚀刻机做间歇式的工作原理做一详细的说明：本发明翻斗式蚀刻机的从动件46的上从动板461及下从动板462优选为呈曲面形，如图10所示，本发明翻斗蚀刻机处于平衡位置的状态，即斗槽3内的溶液面与水平面平行，此时偏心轮45的接触部451a与上从动板461的前端461a相抵触，随着偏心轮45沿图10所示箭头方向继续旋转时，偏心轮45的接触部451a将沿上从动板461的前端461a向后端461b滑动，接触部451a沿上从动板461的前端461a向后端461b滑动的过程中将向上抬升斗槽3，由于斗槽3的溶液槽32内盛放的是液态的溶液，随着斗槽3的右端被抬起，斗槽3的溶液槽32内的溶液将向左端流动，使得斗槽3的重心随着溶液的流动而往左端偏移，所以偏心轮从平衡位置只需再旋转一个小的角度，通常2-3°，就可以实现斗槽3的向左跌落，此时偏心轮45的接触部451a脱离上从动板461，斗槽向左跌落的状态如图11所示，斗槽3发生向左跌落的过程只需偏心轮45的接触部451a对上从动板461向上抬升一较小高度即可触发溶液槽32内的液体往溶液槽32的左端流动，从而给予斗槽3向左跌落的动力，由于斗槽3在溶液槽32内液体的流动下发生向左跌落的过程短暂，使得斗槽3内的溶液具有较大的流速和冲刷力，从而使得斗槽3的溶液槽32内的溶液温度、浓度均匀，并且避免了阻碍蚀刻的薄膜生成，由于斗槽从图10所示的平衡位置到图11所示的向左跌落状态，斗槽3几乎是靠溶液槽32内溶液的流动将带来的整个斗槽3重心的偏移而致使斗槽3在重力的作用下自动实现瞬间的跌落，因此斗槽3在从图10所示的平衡位置至图11所示的向左跌落的过程中，偏心轮45的接触部451a只有一较小段行程对上从动板做功，其余行程为斗槽3在重心的偏移下自动实现的跌落过程，上述跌落过程中偏心轮45为空转状态；当偏心轮45的接触部451a沿图11所示箭头方向空转至与下从动板462的前端462a接触时，随着偏心轮45的继续转动，偏心轮45的接触部451a将从下从动板462的前端462a往后端462b滑动，上述接触部451a从下从动板462的前端462a往后端462b滑动的过程中，将下压斗槽3的右端，使斗槽3的左端上升，并且将斗槽3下压至斗槽3的左端高于斗槽3的右端为止，如图12所示，当斗槽3的左端只需略高于斗槽3的右端即可使得溶液槽32内的溶液往溶液槽32的右端流动，溶液槽32内的溶液往右端流动给予斗槽3向右跌落的动力，从而实现如图13所示的斗槽3的向右跌落过程，当斗槽3从左跌落的状态抬升至斗槽3的左端高于斗槽3的右端时，此时偏心轮45的接触部451a脱离下从动板462。由于斗槽3在溶液槽32内液体的流动下发生向右跌落的过程短暂，使得斗槽3内的溶液具有较大的流速和冲刷力，从而使得斗槽3的溶液槽32内的溶液温度、浓度均匀，并且避免了阻碍蚀刻的薄膜生成。由此可见，斗槽3的向右跌落同上述斗槽3的向左跌落具有相同的工作原理，且对溶液槽32内的溶液的影响作用也同样相同；当偏心轮45的接触部451a脱离下从动板462的后端462b继续沿图13所示箭头方向转动时，接触部451a随偏心轮45的转动转至与上从动板461的前端461a相抵触，随着偏心轮45的继续转动，接触部451a将沿上从动板461的前端461a往后端461b滑动，接触部451a沿上从动板461的前端461a往后端461b滑动的过程将向上抬升斗槽的右端，并且将斗槽3抬升至斗槽3的右端高于斗槽3的左端为止，在上述向上抬升斗槽3的右端的过程中，斗槽3经历与图10所示状态完全相同的平衡位置；因此，结合图10-13可知，偏心轮45在转动一周时，以图10所示状态为起始状态，斗槽3所经历的状态依次依为：斗槽3向左跌落、向上抬升斗槽3的左端、斗槽3向右跌落、向上抬升斗槽3的右端，斗槽3在工作时按照上述状态循环进行。

本发明翻斗式蚀刻机由于具有由机座1、翻斗及限位块152组成的翻斗装置，所述机座1具有相对设置的前板11及后板12，所述前板11及后板12上分别有支点121a、121b，所述翻斗枢接于所述支点121a、121b上，使得翻斗在动力装置的作用下以支点121a、121b为支撑点在限位块152的阻挡作用下作翻斗运动，且所述主动件45与所述从动件46间隙式连接，这样使得整个斗槽3在做翻转过程时，当斗槽3处于平衡位置时，只需对斗槽3施加一较小的驱动力，使斗槽3失去平衡，即溶液槽32内的溶液往溶液槽32一侧流动，此时溶液槽32内溶液的流动将带来的整个斗槽3重心的偏移，致使斗槽3在重力的作用下实现瞬间的跌落，即斗槽3做翻转运动的一半行程是依靠溶液槽32内溶液的流动所带来的整个斗槽3重心的偏移而自动完成的，无需动力装置对其做功，从而实现了动力装置的间歇式工作方式，大大的节省了能源，并且溶液槽32内的溶液在随着斗槽3做翻转运动的同时，尤其是在瞬间的跌落过程中，使得溶液产生一定的流速及冲刷力，从而致使溶液内的沉淀物质不会沉积积累在待蚀刻物上，同时也防止了沉淀物质与其它物质因长期接触而发生的化学反应；与此同时溶液随着斗槽3的翻转运动，使得溶液各处的浓度、温度均相同，大大的提高了蚀刻精度；另，本发明翻斗式蚀刻机小巧，结构紧凑，尤其是所述斗槽3的设计使加热槽31与溶液槽32呈一体式结构，具有优异的紧密性，并且简单实用；所述加热装置置于所述加热槽31内，溶液槽32在加热槽31槽的上部且被加热槽31包围，使得加热槽31内的传热介质的用量少，不仅有利于热传导和温度的保持，提高其热效率，也大大地提高了蚀刻工作效率。

结合图1-图7及实际应用，对本发明翻斗式蚀刻机对具有铜箔板的印刷线路板进行蚀刻的原理作一详细的说明：通常对具有铜箔板的印刷线路板进行蚀刻的溶液为FeCl₃，即溶液槽32内盛放FeCl₃溶液，通常配制FeCl₃水溶液时，其比例一般取3：5（三氯化铁：水），这时溶液密度会略小于单、双面铜箔板的密度。当铜箔板置于FeCl₃溶液中时，其重力的一部分已被溶液浮力抵消，一旦FeCl₃溶液有波动，铜箔板就很容易悬浮在溶液中，不但使板的上下表面都能同时接触溶液，而且铜箔板在溶液槽32内移动时，电路图形的保护漆或其他保护介质也不会摩擦受损。同时，利用有节奏的盛有FeCl₃溶液的斗槽3间歇式的翻转运动产生的液体流速和冲刷力足以能使蚀刻时化学反应生成的Fe(OH)₃不至于沉淀积累在铜箔板上，同时也防止了蚀刻时化学反应生成的Cu₂Cl₂膜的产生；同时，利用溶液槽32两端的槽壁阻碍流体运动时产生的浪涌回流促使溶液槽32内不同浓度、不同温度的溶液达到充分地混合，使铜箔板双面各处都可以始终均匀地与含FeCl₃浓度较高的、温度均匀的溶液接触。由此可见，溶液槽32作周期性的翻转运动为提高铜箔板化学蚀刻的速度和精度作出了巨大的贡献。

本发明翻斗式蚀刻机在实际应用中具有诸多优异的优点，例举如下：（1）体积小，结构简单，用材少，制造成本低；（2）PTC发热器元件，正常连续使用寿命长达10年以上，而在本机中PTC发热元件每次只工作10分钟左右，按此计算可以用50万次以上；（3）突跳式控温开关在交流250V（伏特）10A（安培）条件下都可以安全工作达10万次，而在该机中控温开关是在PTC发热器达到恒温时才突跳，依据PTC的特点，这时的电流不到1mA（毫安培）,即不到额定电流10A（安培）的万分之一，确保它具有超长、可靠的使用寿命；（4）单相永磁电机44输出轴上的偏心轮451与从动板461、462到托架2的旋转轴22的距离（即，动力臂）较长，从而使得单相永磁电机44省力；本发明在实际应用中电机的功率为4W（瓦特）即可安全工作；（5）蚀刻工作中单相永磁电机44动力不完全参与做功，即整个斗槽3在做翻转过程时，有一半行程的翻转是依靠溶液槽32内液体的流动所带来的整个斗槽3重心的偏移，致使斗槽3在重力的作用下自动做翻转运动，实现了电机的间歇式工作方式，大大的节省了能源；（6）不用辅助动力设备；本发明不需额外增加喷淋或搅动设备来制造溶液流动环境；（7）通用性强，能有效节约实验成本；本发明虽然体积小，但同样可加工具有较大尺寸的印刷线路板，并且单双面板都可加工，每次加工的数量与板面的大小有关，大、小板均可以叠放蚀刻，中间有导流隔垫34相隔，不影响质量。如果偶尔需要蚀刻单块大尺寸的电路板时，在事先对溶液加温预热的情况下，可以临时利用具有较大底面的食品塑料盒（或塑料袋）取代斗槽3并在其上加装上加热装置，再安放于托架2上即可，同时根据实际需要调整限位块152的高度，以满足实际蚀刻需求，这样即可完成大板的蚀刻；（8）本发明翻斗式蚀刻机每次需要的溶液量少，只要溶液面高出平放在溶液槽32的底部的铜箔板就可以正常工作，有效地节约了溶液和保温能耗。

本发明翻斗式蚀刻机所涉及利用化学反应实现蚀刻的工作原理及溶液槽内盛装何种溶液，均为本领域普通技术人员所熟知，在此不再做详细的说明。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种翻斗式蚀刻机，包括翻斗装置、动力装置、主动件、从动件、加热装置及控制装置，所述主动件一端与所述动力装置连接，被所述动力装置驱动，所述动力装置及加热装置分别与所述控制装置电连接，所述控制装置与外界电源电连接，其特征在于：所述翻斗装置包括机座、翻斗及限位块，所述机座上设有支点，所述翻斗枢接于所述支点上，可沿一旋转轴转动，所述限位块设置于所述旋转轴两侧并低于所述支点的位置，所述从动件固定于所述翻斗装置的翻斗上，所述主动件与所述从动件间歇式接触配合，带动所述从动件及翻斗上升、下降及跌落，所述翻斗具有用于盛放蚀刻液的斗槽，所述斗槽的壁为中空结构，壁内形成加热槽，所述加热槽内容纳所述加热装置及加热液体；

其中，所述主动件为偏心轮，所述从动件包括上从动板、下从动板及从动板支架，所述上从动板及下从动板分别相对地连接于所述从动板支架两侧，所述上从动板位于所述下从动板上侧，使所述上、下从动板之间形成高度落差，且所述从动板支架固定于所述翻斗上；

所述偏心轮上具有凸出的接触部，所述接触部、上从动板及下从动板位于同一平面内，通过动力装置带动偏心轮作匀速转动，继而带动接触部转动，使得偏心轮的接触部在转动时候，实现与上、下从动板构成的从动板的间隙式接触配合。

2.如权利要求1所述的翻斗式蚀刻机，其特征在于：所述翻斗还包括托架，所述斗槽安装于所述托架之上，所述托架具有与所述支点相枢接的旋转轴。

3.如权利要求2所述的翻斗式蚀刻机，其特征在于：所述托架四周分别具有中空的脚托，所述斗槽的底部分别具有与所述脚托相互插接的插脚。

4.如权利要求1所述的翻斗式蚀刻机，其特征在于：所述机座具有相对设置的前板及后板，所述前板及后板上分别设有支点。

5.如权利要求1所述的翻斗式蚀刻机，其特征在于：所述斗槽上设有槽盖。

6.如权利要求1所述的翻斗式蚀刻机，其特征在于：所述斗槽内部底面具有凸出的导流条。

7.如权利要求1所述的翻斗式蚀刻机，其特征在于：所述动力装置为单相永磁电机，装于所述机座内。

8.如权利要求1所述的翻斗式蚀刻机，其特征在于：所述加热装置包括正温度系数热敏电阻加热器及橡胶隔热密封环，所述正温度系数热敏电阻加热器为扁管封装型，所述橡胶隔热密封环套于所述正温度系数热敏电阻加热器两端。

9.如权利要求1所述的翻斗式蚀刻机，其特征在于：所述机座为一体式结构，所述机座成型有向上延伸的支撑臂，所述支点设于所述支撑臂上。

Images