CN104790022B - 一种全自动pcb垂直连续电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，包括:自动上料、链传输、前处理、电镀、后处理和自动下料。电镀铜缸采用了独立阳极室结构、下辅助链条夹紧、侧喷和可调高度的底喷、导向构件、独立滑块连接夹具兼导向和导电结构以及橡胶密封导电夹头免退镀；链传输采用推压弹簧式张紧调节。本发明的有益效果是：独立阳极室使阳极液和阴极电镀液完全分离，彻底避免了阳极泥进入阴极电镀液影响电镀质量，消除或显著降低了过滤负担，大大降低了添加剂的消耗；夹头免退镀简化了工艺并可实现双列操作提高产能。

Description

一种全自动PCB垂直连续电镀装置

技术领域

本发明属于电镀技术领域，尤其涉及全自动PCB垂直连续电镀(VCP)的生产线。

背景技术

制程中为了线路连接的需要通常进行通孔、盲孔和填孔的全板电镀铜。垂直连续电镀(VCP)是该行业近几年新发展起来较先进的连续电镀方法，行业内纷纷摒弃挂镀而采用VCP的越来越多，它采用连续处理、自动上下料等手段克服了挂镀的不足，镀层均匀性好且效率和自动化程度高。但现有技术的垂直连续电镀线仍存在溶液循环量大、过滤负担重、添加剂消耗多、夹具导电夹头需要退镀、阴阳极挡板操作麻烦、电镀均匀性还没有达到更好以及自动上下料采用价格昂贵的机械手或以人工操作等欠缺。

目前，该行业现有技术无论挂镀还是连续电镀，夹具夹头退镀(退挂)都是不可避免的工序。垂直连续电镀线的夹具导电夹头要每个循环都要化学退镀，退镀后还要有清洗和吹干。退镀过程多采用硝酸体系，不仅危险，而且操作复杂，环境污染严重，废水量大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型高效的全自动PCB垂直连续电镀装置和电镀工艺方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，包括自动上料、链传输、前处理、电镀、后处理和自动下料。自动上料靠伺服电机推进料盒、气动从料盒推出待镀板切线上料；前处理采用浸泡或喷淋方式除油、清洗和微蚀；电镀铜缸采用了独立阳极室结构、下辅助链条夹紧、侧喷和可调高度的底喷相结合、导向机构、独立滑块连接夹具兼导向和导电结构以及橡胶密封导电夹头免退镀；后处理采用喷淋清洗、风刀吹干和烘干；链传输采用推压弹簧式张紧调节；自动下料靠伺服电机推进料盒、完成电镀的板切线开夹自动装入料盒。

本发明所述一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于：所述的铜缸独立阳极室结构是在铜缸内利用两侧槽壁和若干焊接在槽壁上的侧立板和底板以及隔膜夹持插板所构成若干个独立完全封闭的阳极室，单一阳极室长度为700-1000mm，高度要高出液位50-100mm，厚度要大于钛蓝直径为80-150mm，隔膜采用异相阳离子交换膜或均相中性隔膜，夹持隔膜的两层插板上开有和外导向隔板间隔相同宽度且相互平行的横向倾斜开口，便于铜离子的通过，隔膜插板插入侧立板插槽后用氟橡胶条密封，这样在电镀过程中阳极不断电解出的铜离子可以穿过隔膜供给阴极铜的析出，阳极泥、阴离子和磷铜阳极析出的磷被阻隔在其内，添加剂被阻隔在其外，避免了添加剂在阳极的氧化消耗，节省了添加剂的消耗，避免了阳极泥和磷对镀液的污染并消除或大大降低了镀液的循环过滤负担。阳极液可以是和镀液相同的浓度和成分或是不同的浓度和成分，独立循环搅拌和盛放，可以去掉钛蓝的阳极袋，便于阳极球的添加、更换和清洗。

本发明所述一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于：所述的导向构件是用塑料板焊接或注塑成型的梯形构件若干层隔板倾斜并相互平行的焊接在梯形构件的两侧板上方开固定孔的立板上，最后将该导向构件放入阳极室侧立板之间并通过上方的开孔栓接固定到阳极室侧立板上。导向构件还可以加在阳极室内的侧立板之间，起到导向作用并构成狭窄的待镀板通道，对此，当采用底喷方式喷流时速度更快，从而使板两侧的压差加大，对高厚径比的高密度多层板的通孔电镀效果提高贯孔能力效果更加明显。各导向构件之间在前进进入方向的每层隔板上开有导向斜面，便于导向并避免卡板，倾斜角沿水平方向倾斜5-15°。导向隔板每层间隔为10-50mm，宽度为20-80mm，厚度为2-10mm，导向件高度和液位同高，长度和阳极室侧立板间隔相同为700-1000mm，安装完成后两侧导向隔板之间的间距为20-60mm，留作待镀板的通道。侧喷管设置在阳极室插板和导向隔板之间，喷嘴设在各层导向隔板的缝隙中间。导向隔板使电力线得以均匀分而使得镀层更均匀并起到对待镀板前进的导向作用，此外，对不同尺寸型号的待镀板因其对下层电力线的阻隔而省去了阴极浮板和阳极挡板，操作更便利。

本发明所述一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于：所述的链条传输机构包括了上部主传动链条和下部辅助夹紧链条，上部主传动链条主要用于传输待镀板，下部辅助夹紧链条部分浸没于铜缸内，主要用于软板电镀时辅助夹紧软板的下边缘保持其平直，同时对硬板电镀如采用可确保不会掉板。下链条采用与上链条规格型号完全相同但材质为耐腐蚀更好的不锈钢316或塑料材质，在间隔节距的链条外侧上翻板上固定塑料夹具，铜缸内下链条在塑料链条托架内滑行支撑链条和夹具。下部辅助链条可以水平环绕或从铜缸外底部垂直环绕，传输从动于上部主链条主动轮的传动，当垂直环绕时，利用主动轴上的伞齿和下链轮从动轴上的同规格伞齿变向，确保上下链条同步而不会引起待镀软板的褶皱。下链条机构铜缸外部链轮可以自动或手动调节高低位置，适应对不同尺寸板型的电镀要求。

本发明所述一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于：所述的铜缸独立滑块引导和导电结构是在链条的两侧翻板上固定开口朝上和朝下的两个塑料耐磨凹型滑块，上下凹口分别进入导电铜排和下滑轨，电刷架和固定夹具的直段不锈钢条也固定于其上，这样确保了夹具的良好导电和滑块凹槽准确进入下滑轨和上铜排，并确保了夹口和所夹待镀板的垂直度和链条的平稳运行。

本发明所述一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于：所述的特殊设计的切线上料夹具采用了反向开口和反向夹紧结构，可以采用固定于链轮轴上与链轮同步的顶夹轮推动夹具的活动臂开启夹口上下料，在活动臂被顶开的同时夹口产生上位移，留出了上料板推进的间隔，这是现有技术各种夹具无法实现的，从而避免了进板后的上推动作使切线上下料得以方便稳定的实现。此外，所述的橡胶密封导电夹头免退镀是指夹具的导电夹头另外套卡上了依靠橡胶弹性紧固在夹头四周的橡胶O型圈或O型密封环，O型圈或密封环外沿要高出夹头平面1-2mm，当夹紧待镀板后依靠夹紧压力和橡胶的弹性变形使夹头导电部位完全密封不会上镀，进而免去了导电夹头的退镀。O型圈或O型密封环的材质可以是硬度稍低的氟橡胶或硅橡胶，依靠自身弹力卡入并可方便更换。

本发明所述一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于：所述的自动上料料盒是特殊设计用于承装待镀板的可调插入式料盒，料盒由上下两个开有多个凹槽承载板、四周4个可伸缩调节的金属套管支撑立柱，左右两侧设置了固定于立柱之上的4个可伸缩调节的金属套管拉杆，后侧在两层拉杆的每层固定了后挡板，料盒前侧没有阻挡便于待镀板的进出。这种设计的料盒机构可以用来承装不同规格的待镀板，上下两个承载板的凹槽在待镀板进入第一个夹口夹紧后起下滑轨和导向作用。

本发明所述一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于：所述的推压弹簧式张紧调节是在张紧轴侧采用了在上下轴承固定板之间可滑动的张紧装置，该装置在推压螺杆上套接了压簧，该压簧不仅在正常运转时起到张紧作用，而且在电机启动或停机时起到了相应的缓冲作用，防止链条被拉断。

本发明所述新型全自动PCB垂直连续电镀装置的装配和生产操作步骤如下：

装配操作：

步骤一、用两片插板夹住隔膜，插入阳极室侧立板的插口，塞入橡胶条将其密封。

步骤二、盖上阳极室上盖板，装入钛蓝并在盖板上接好阴极铜排。

步骤三、固定并接好喷管，从前方将导向构件插入阳极室侧立板之间使喷嘴置于隔板缝隙之间，就位后用钛或塑料螺栓穿过导向构件立板和阳极室侧立板上方的穿孔，同时将两侧的导向构件固定。

步骤四、盖上前盖板，完成装配。

生产操作：

步骤一、按工艺要求配制阳极液和阴极电镀液，均匀地加入阳极液和阴极电镀液，保持阳极室内外液位均衡。

步骤二、运行调试正常后可以开启整套装置运行。

步骤三、将待镀板装入料盒，根据工艺要求设定所需的电镀时间、电流大小和相应的链速。

步骤四、自动上料后，开启前处理、电镀和后处理。

步骤五、人工及时将备用料盒装入待镀板，并在下料处收集电镀完成板。工艺过程：自动上料→化学脱脂→热水洗→二级水洗→酸蚀活化→电镀铜→二级水洗→风刀吹干→电热烘干→自动下料收料。

本发明与现有技术相比所做的改进总结如下：

封闭并隔离了阳极室。现有技术中没有。

采用了下部辅助夹紧链条。现有技术中没有。

铜缸内设置了同时具有对待镀板行进导向、电力线导向和下部电力线阻隔作用的导向构件。现有技术中采用可调浮板作行进导向，用可调阳极挡板阻隔下部电力线，没有电力线导向。

采用了与链条连成一体小巧的独立滑块连接和导电结构。现有技术中采用铜铸导电黄铜块。

设计并采用了可以在开夹时使夹头向上位移的新型夹具，夹头导电部位外加了可拆卸的橡胶密封O型圈或O型环。现有技术中所有夹具开夹时没有夹头的上位移，固定的外包塑(胶)不能保护导电部位。

设计并采用了可调式待镀板料盒自动上下料。现有技术中采用机械手或基本靠人工。

推压弹簧张紧结构。现有技术中采用重力拉拽张紧。

本发明与现有技术相比的优点如下：

独立封闭的阳极室使阳极液和阴极电镀液分离，避免了阳极泥进入阴极电镀液影响电镀质量，取消或大大降低了过滤，大大降低了添加剂的消耗并避免了磷铜阳极磷的析出对电镀品质的影响，降低了生产运行成本，对比试验表明，相同操作条件下，添加剂消耗可以减少三分之一以上。

下部辅助夹紧链条可以和上部主链条同步，辅助夹紧待镀板的下部边缘，可以使软板电镀省去加框和卸框直接上料，对硬板可以确保不会发生掉板。

导向构件的导向隔板使电力线重新分布更加均匀，从而使镀层更均匀一致，并起到对待镀板前进的导向作用，此外，对不同尺寸的板型因其下层隔板对电力线的阻隔而省去了阴极浮板和阳极挡板，改变板型无需任何条件，操作更加便利。

独立滑块连接和导电结构在确保夹持板垂直度的前提下，运行更加平稳可靠，逐个夹具直接连到电刷，导电可靠性更高并省去了造价昂贵的铸铜导电黄铜块。

特殊设计的夹具因开夹时夹头向上位移而使得便利的切线上下料得以方便实现，卡套在夹具导电夹头的橡胶O型圈或O型环在夹头夹紧待镀板后依靠夹紧压力和橡胶的弹力使夹头导电部位完全密封，进而避免了上镀也就免去了夹头的退镀。

可调式料盒使自动上下料更方便准确，简化了操作并不会产生板与板之间的摩擦，适用于各种板型，制作成本低，省去了价格昂贵的机械手自动上料。

推压弹簧式张紧调节装置同时起到了张紧和缓冲的双重作用，省去了现有技术庞大笨拙的重力拉拽张紧，结构简单紧凑，调节方便并且造价低。

整套设备自动化程度高，操作维护方便，工艺可靠，电镀产品均匀性提高质量好，效率高，处理量大，节水节电并对环境友好，大大节省了生产和劳动力成本，可以适用于各种尺寸板型的电镀。

附图说明

本发明有附图10幅，其中

图1是铜缸内部结构横向剖面示意图。

图2是导向构件的结构示意图。

图3是上位移电镀夹具实施例1的示意图

图4是图3中AA截面示意图

图5是上位移电镀夹具实施例2的示意图

图6是图5中BB截面示意图

图7是导电夹头橡胶O型圈和O型环的结构放大图。

图8是独立滑块连接和导电结构示意图。

图9是独立滑块连接和导电结构的侧视图。

图10是可调式料盒的结构示意图。

图中，1、阳极室，101、钛蓝，102、隔膜插板，103、侧立板，104、后挡板，105、底板，106、上盖板，2、导向构件，201、导向隔板，202、固定立板，3、喷管，4、溢流通道，5、上位移电镀夹具，501、活动柄，502、固定柄，503、导电夹头，504、塑胶涂层，505、橡胶O型环，506、橡胶O型圈，6、滑块和导电结构，601、滑块，602、铜排，603、下滑轨，604、电刷架，605、夹具连接条，7、主链条，8、可调式料盒，801、下承载板，8011、凹槽，802，上承载板，803、伸缩立柱，804、伸缩拉杆，805、后挡杆，9、待镀铜板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行说明：

如图1-10所示，在每个电镀铜缸内中间部分利用两侧槽壁作中间阳极室1的后挡板，在槽壁上焊接等间距的4个侧立板103，中间室两侧室在侧立板103上离槽壁留出一定间隔焊接后挡板104，距槽底留出一定间隔焊接底板105，留出的间隔空间用作溢流通道4，槽壁上开有溢流口，侧立板103两边开有供隔膜插板102插入的插槽，插入后采用氟橡胶密封条挤入密封，构成若干个独立的阳极室1，各阳极室1内侧立板103上开孔，使所有室内阳极液连通；钛蓝101靠阳极室底板支撑，并靠后上盖板开孔限位放入阳极室1中。隔膜采用异相阳离子交换膜或均相中性隔膜，夹持隔膜的两层插板102上开有和外导向隔板间隔相同宽度且相互平行的纵向倾斜开口。在阳极室1外部，利用阳极室底板105和盖板106固定喷管3，间隔设在各钛蓝101的间隙之间。随后将预制好的导向构件2插入侧立板103之间，并利用固定立板202和侧立板103上部的开孔栓接固定，喷管3的喷嘴插在导向隔板201之间，最后，加盖上前上盖板将喷管3完全固定而完成装配。

需要指出的是，电镀将阳极室独立隔离开来，采用阳离子膜隔离与阴极相对应的面，使阳极电解得到的阳离子能够穿过膜进入阴极区域提供沉积所需阳离子，这个概念和结构对采用可溶性阳极的各镀种(铜、锌、锡、镍、银和铬等)和各种方式(挂镀、垂直镀和水平镀等)以及各领域(电子、汽车和五金)的电镀都适用，只需利用槽壁或独立构造成封闭独立的阳极室即可，其所具的优点也和文中所及基本相同或更多。因此，本技术领域的技术人员应当认识到，本文详述的相关部分只是为了说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可以做出多种等效的变化和替换，因此，只要在本发明实质精神范围内对相关过程所做的变化、变形都属于本发明权利要求书的保护的范围。

Claims (8)

1.一种全自动PCB垂直连续电镀装置，包括：自动上料、链传输、前处理、电镀、后处理和自动下料，自动上料靠伺服电机推进料盒、气动从料盒推出待镀板切线上料；前处理采用喷淋或浸泡方式除油、清洗和微蚀；电镀铜缸采用了独立阳极室结构、下辅助链条夹紧、侧喷和可调高度的底喷、导向构件、独立滑块连接夹具兼导向和导电结构以及橡胶密封导电夹头免退镀；后处理采用喷淋清洗、风刀吹干和烘干；链传输采用推压弹簧式张紧调节；自动下料靠伺服电机推进料盒、完成电镀的板切线开夹自动装入料盒。

2.根据权利要求1所述的一种全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于所述的电镀铜缸独立阳极室结构是在铜缸内利用两侧槽壁和若干焊接在槽壁上的侧立板和底板以及夹持隔膜插板构成若干个独立完全封闭的阳极室，各阳极室间隔留出铜缸侧壁的溢流通道，隔膜采用异相阳离子交换膜或均相中性隔膜，夹持隔膜的两层插板上开有若干和外导向隔板间隔相同宽度且相互平行的横向向倾斜开口，便于铜离子和电力线通过，隔膜插板插入侧立板的插槽后用氟橡胶条密封；阳极液独立循环搅拌和盛放。

3.根据权利要求1所述的一种全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于所述的导向构件是塑料板焊接或注塑成型的梯形构件，若干层隔板倾斜并相互平行地焊接在梯形构件的两侧立板上，导向构件栓接固定到阳极室侧立板上，导向构件加在阳极室外部或内部；各导向构件之间在前进进入方向的每层隔板上设有导向斜面避免卡板，隔板沿水平方向倾斜一定角度,避免因电力线的恒定阻挡而影响镀层的均匀性；导向隔板每层间隔为10-50mm，宽度为20-80mm，厚度为2-10mm，导向构件高度和液位同高，安装完成后两侧导向隔板之间通道间距为10-60mm；侧喷管设置在阳极室隔膜插板和导向隔板之间，喷嘴设在各层导向隔板的缝隙中间，底喷管设置在底部待镀板底边两侧并可升降调节。

4.根据权利要求1所述的一种全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于所述的链传输包括上部主传动链条和下部辅助夹紧链条，上部主传动链条用于传输待镀板，下部辅助夹紧链条浸没于铜缸内，用于软板电镀时辅助夹紧软板的下边缘保持其平直，同时对硬板电镀，确保不会掉板，下链条采用与上链条规格型号完全相同但材质为耐腐蚀更好的不锈钢316或塑料材质，在间隔节距的链条外侧上翻板上固定塑料夹具，铜缸内下链条在塑料链条托架内滑行支撑链条和夹具；下链条机构铜缸外部链轮自动或手动调节其高低位置，适应对不同尺寸板型的电镀要求。

5.根据权利要求1所述的一种全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于所述的电镀铜缸独立滑块连接和导电结构是在链条的两侧外翻板上固定开口朝上和朝下的两个塑料耐磨凹型滑块，上下凹口分别进入导电铜排和下滑轨，电刷架和不锈钢夹具固定条也固定于其上。

6.根据权利要求1所述的一种全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于所述的夹具是采用反向开口和反向夹紧结构，采用固定于链轴之上的与链轮同步的顶夹轮推动夹具的活动臂开启夹口上下料，夹具在活动臂被顶开的同时留出了上料板推进的空间便于切线上下料；夹具的导电夹头卡套上了依靠橡胶弹性紧固在夹头四周的橡胶O型圈或O型密封环，O型圈或密封环外沿高出夹头平面，当夹紧待镀板后依靠夹紧压力和橡胶的弹力变形使夹头导电部位完全密封进而避免了夹头上镀也就免去了退镀；O型圈或O型密封环的材质为硬度稍低的氟橡胶或硅橡胶，依靠自身弹力卡入或可拆卸更换。

7.根据权利要求1所述的一种全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于所述的料盒为可调插入式料盒，料盒由上下两个带若干凹槽的承载板、四周4个可伸缩调节的金属套管支撑立柱，左右两侧设置了固定于立柱之上的4个可伸缩调节的金属套管拉杆，后侧在两层拉杆的每层固定了后挡板，料盒前侧没有阻挡便于待镀板的进出；用来承装不同规格的待镀板，承载板的凹槽在待镀板进入第一个夹口夹紧并带动其前行后起到下滑轨支撑和导向作用。

8.根据权利要求1所述的一种全自动PCB垂直连续电镀装置，其特征在于所述的推压弹簧式张紧调节结构为在张紧轴侧采用了在上下轴承固定板之间可滑动的张紧装置，该装置在推压螺杆上套接了压簧起缓冲作用，套接缓冲弹簧的张紧推压螺杆为一个或两个。