CN107620065A - 一种全自动pcb电路板腐蚀箱 - Google Patents

Abstract

全自动PCB电路板腐蚀箱直接排除PCB电路板之间的大小差异，将上液位传感器的位置放置距离腐蚀箱底部3cm的高度；通过温度传感器和加热棒形成一个闭环控制，将腐蚀液的温度保持在50度到70度的最佳腐蚀温度区间；通过水平传动部分带动PCB电路板左右移动为主，以气泵产生大量的气泡搅动腐蚀液为辅的工作方式，使PCB电路板与溶液中的有效离子均匀接触并且加快接触速率，使腐蚀液对PCB电路板均匀腐蚀，提高腐蚀质量和腐蚀速率。通过全自动的加清水，腐蚀和清洗操作，将人手解放出来；以此提供了一种操作简单，便于市场推广，腐蚀效率和腐蚀质量比较高，能自动加清水、腐蚀和清洗的全自动PCB电路板腐蚀箱。

Description

一种全自动PCB电路板腐蚀箱

技术领域

本发明涉及一种PCB电路板腐蚀装置，特别涉及一种全自动PCB电路板腐蚀箱。

背景技术

对于公司、企业实验室开发人员和各大高校电子类的创新实验室，在制作电路板方面，主要是通过热转印方法，对电路板的腐蚀是一个非常重要的程序之一。目前国内大部分电子类的创新实验室对电路板的腐蚀还停留在手工腐蚀的阶段，通过摇晃腐蚀箱体使腐蚀液有规律地冲刷PCB电路板，进而对PCB电路板进行腐蚀。通过手工腐蚀浪费了实验室开发人员大量的时间。

市场上部分腐蚀装置是通过改进机械结构，对腐蚀箱进行有规律的摇晃，使腐蚀液有规律的冲刷PCB电路板。在摇动的过程中，由于水的惯性会保持原来的状态，阻碍水的流动，效率比较低且造成大量的电力资源浪费。

市场上部分腐蚀箱是通过水泵抽取腐蚀液在腐蚀箱内对PCB电路板进行冲刷，由于水泵内部部分长时间与腐蚀液接触，水泵易损坏，通过水泵冲刷PCB电路板，会使PCB电路板腐蚀不均匀，容易出现水压大的地方腐蚀过度而水压小的地方腐蚀不够充分。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种操作简单，便于市场推广，腐蚀效率和腐蚀质量比较高，能自动加清水、腐蚀和清洗的全自动PCB电路板腐蚀箱。

本发明是通过采用以下技术方案实现的： 按此目的设计的一种全自动PCB电路板腐蚀箱包括：进水通道部分，排水通道部分，气泡通道部分，腐蚀箱，机械传动部分，水平传动部分，水位检测部分，加热部分，驱动电路部分，提示部分，OLED显示部分，MCU处理器和按键。

所述进水通道部分包括：进水通道细杆，软管，水泵。

进水通道细杆的进水口通过软管与水泵相连；进水通道细杆固定在距离腐蚀箱出口2cm处并与出口保持平行，进水通道细杆有两个分支，每个分支上面有很多出水的细孔，上面的分支出水的细孔方向垂直朝下，下面的分支出水的细孔方向垂直向上；进水通道部分用来加入清水，对PCB电路板进行清洗。

进水路径：清水箱，水泵，软管，进水通道细杆，腐蚀箱。

所述排水通道部分包括：排水口，软管，电磁阀。

排水口位于腐蚀箱左侧底部，排水口一端与腐蚀箱内部相连，另一端通过软管与电磁阀相连，电磁阀的另一端与软管相连；排水通道部分用来排水，将腐蚀液废水排放到废水处理箱中。

排水路径：腐蚀箱，排水口，软管，电磁阀，软管，废水处理箱。

所述气泡通道部分包括：气泡通道细杆，软管，气泵。

气泡通道细杆固定在腐蚀箱底部中间位置，气泡通道细杆有两个分支，每个分支上面有很多出气泡的细孔，两个分支出气泡的细孔方向竖直向上；气泡通道细杆的入口通过软管与气泵相连；气泡通道部分用来产生大量气泡搅动腐蚀液，可以极大地加快PCB电路板与腐蚀液中的有效离子的接触速率，从而加快腐蚀速率。

气泡路径：气泵，软管，气泡通道细杆，腐蚀箱。

所述水位检测部分包括:上水位传感器和下水位传感器。

上水位传感器和下水位传感器固定在腐蚀箱箱体外侧的前面，下水位传感器位于最底端，由于PCB电路板厚度很薄，气泡通道细杆和加热棒厚度也很薄，因此，可以将上液位传感器放置在很低的位置，距离腐蚀箱底部3cm的高度；上水位传感器和下水位传感器信号输出端与MCU处理器相连，当全自动PCB电路板腐蚀箱自动加清水时，水位达到上水位传感器所在的高度后，全自动PCB电路板腐蚀箱自动停止加水；在排除腐蚀箱内的腐蚀液时下水位传感器用于检测腐蚀液是否排净。

所述加热部分包括：温度传感器和加热棒。

温度传感器的外侧被耐高温、耐腐蚀性材料包裹，温度传感器的温度感应部分位于腐蚀箱箱体内侧。

加热棒固定在腐蚀箱底部的中心位置，加热棒的外侧被耐高温、耐腐蚀材料包裹，例如陶瓷加热棒，外层附有玻璃的加热棒。

MCU处理器通过温度传感器实时采集腐蚀箱内腐蚀液的温度，通过加热棒对腐蚀液进行加热，通过温度传感器和加热棒形成一个闭环控制，将腐蚀液的温度保持在50度到70度的最佳腐蚀温度区间。

MCU处理器和加热棒之间通过电磁继电器或者光耦进行隔离。

所述温度传感器优选DS18B20温度传感器。

所述机械传动部分包括：固定圆盘，圆柱滑块，复用齿轮，固定圆柱，步进电机。

固定圆盘固定在腐蚀箱内侧的顶部，固定圆盘的中间有个小孔，通过一个耐腐蚀的金属棒将复用齿轮固定在固定圆盘和固定圆柱之间，复用齿轮的上端是圆柱齿轮，下端是涡轮，通过中间相连的圆盘连接在一起，复用齿轮可以在金属棒上面转动；圆柱滑块的内侧中间有螺纹，与复用齿轮下端涡轮的螺纹互补；通过上升传动带带动复用齿轮上端的圆柱齿轮转动，圆柱齿轮带动复用齿轮下端的涡轮转动，涡轮的转动使圆柱滑块上升或者下降。

4个圆柱滑块分别固定在支架的四个边角位置，通过上升传动带带动4个复用齿轮同步转动，进而引起复用齿轮下端的涡轮同步转动，进而使支架上面的4个圆柱滑块带动支架同步上升或者下降。

通过MCU处理器对步进电机驱动电路进行控制，进而对步进电机转动方向进行控制，进而对支架的上升或者下降进行控制。

所述步进电机可以替换为减速电机。

水平传动部分包括：减速电机，滚动传动带， 圆筒，支架。

圆筒的外侧附有耐腐蚀的硅胶，圆筒的一端有螺纹，圆筒中间的耐腐蚀的金属棒将圆筒固定在支架上面，多个圆筒等间距分布在支架上面，圆筒可以在金属棒上面转动；减速电机固定在支架上面，减速电机外部被耐高温、耐腐蚀的塑料包裹，减速电机转动带动滚动传动带转动，滚动传动带带动支架上面的多个圆筒同步转动，多个滚动的圆筒带动PCB电路板在滚筒上面移动。

通过MCU处理器对减速电机驱动电路进行控制，进而对减速电机转动方向进行控制，进而对圆筒的前后转动方向进行控制，进而对圆筒上面的PCB电路板的移动方向进行控制。

在腐蚀的过程中，通过水平传动部分带动PCB电路板左右移动，既增加PCB电路板与腐蚀液之间的接触速率，又使腐蚀箱内腐蚀液的温度和腐蚀液的有效离子均匀分布在腐蚀液中，进而加快腐蚀速率，提高腐蚀质量。

在腐蚀的过程中，通过气泵产生大量的气泡搅动腐蚀液，可以极大地加快PCB电路板与腐蚀液中的有效离子的接触速率，从而加快腐蚀速率。

通过水平传动部分带动PCB电路板左右移动为主，以气泵产生大量的气泡搅动腐蚀液为辅的工作方式，可以使PCB电路板与溶液中的有效离子均匀接触并且加快接触速率，使腐蚀液对PCB电路板均匀腐蚀，提高腐蚀质量和腐蚀速率。

所述驱动电路部分包括：减速电机驱动电路、步进电机驱动电路、电磁阀驱动电路、水泵驱动电路、气泵驱动电路、加热棒驱动电路、蜂鸣器和LED指示灯驱动电路。

所述提示部分包括：蜂鸣器和LED指示灯。

所述OLED显示部分：用于显示系统各个参数信息。

附图说明

图1为本发明的机械传动部分结构框图。

图2为本发明的部分内部结构框图。

图3为本发明的整体结构框图。

图4为本发明的系统逻辑框图。

图1中101 固定圆盘，102 圆柱滑块，103 复用齿轮，104 固定圆柱，105 步进电机。

图2中106 减速电机，107 滚动传动带，108 圆筒，109 支架，110进水通道细杆，111气泡通道细杆，112加热棒，113排水口。

图3中114 上升传动带，201 上水位传感器，202 温度传感器，203 下水位传感器。

进水路径：清水箱，水泵，软管，110进水通道细杆，腐蚀箱。

排水路径：腐蚀箱，113排水口，软管，电磁阀，软管，废水处理箱。

气泡路径：气泵，软管，111气泡通道细杆，腐蚀箱。

具体实施方式

腐蚀箱的箱体高度可以做的很矮，由于PCB电路板厚度很薄，气泡通道细杆和加热棒厚度也很薄，电路板是水平方向送到腐蚀箱中，因此，直接排除PCB电路板之间的大小差异，可以将上液位传感器的位置放置在很低的位置，距离腐蚀箱底部3cm的高度；在腐蚀的过程中可以用很少的腐蚀试剂和水，因此加热棒对腐蚀箱中的腐蚀液加热时间可以缩小到很短的时间，可以极大的节约腐蚀试剂和水资源，从而减少腐蚀试剂对环境造成的影响。

减速电机所在的高度高于上水位传感器所在的高度，以此避免腐蚀液对减速电机造成的影响。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的阐述。

如图1-图4，PCB电路板腐蚀的过程中先后经过加清水阶段，腐蚀阶段和清洗阶段。

第一实施例

加清水阶段：

首先将PCB电路板放置在腐蚀箱左侧的入口处，然后点击开始腐蚀按键，此时水平传动部分中的106减速电机开始工作，106减速电机转动，106减速电机上面的齿轮带动107滚动传动带转动，107滚动传动带带动109支架上面的多个108圆筒同步转动，多个滚动的108圆筒带动PCB电路板在滚筒上面移动，进而将PCB电路板移动到腐蚀箱的中间位置，当PCB电路板移动到腐蚀箱的中间位置后，此时106减速电机停止转动，水泵开始工作；清水沿着进水路径先后经过水泵，软管，110进水通道细杆从清水箱中加到腐蚀箱中，当腐蚀箱中的水位达到201上水位传感器所在的高度后，全自动PCB电路板腐蚀箱自动停止加水；在加清水20秒钟后，112加热棒和105步进电机开始工作，105步进电机的转动带动103复用齿轮上端的圆柱齿轮转动，圆柱齿轮带动114上升传动带转动，通过114上升传动带带动其余3个103复用齿轮同步转动，进而引起103复用齿轮下端的涡轮同步转动，进而使109支架上面的4个102圆柱滑块带动109支架同步下降，进而使PCB电路板下降，109支架下降到最底端后，105步进电机停止转动。

第二实施例

腐蚀阶段：

加完清水后，气泵和106减速电机开始工作，202温度传感器和112加热棒形成一个闭环控制，将温度保持在50度到70度的最佳腐蚀温度区间；106减速电机通过不断的正转和反转一段时间，PCB电路板随106减速电机的正转和反转而在腐蚀液中左右移动，106减速电机的这种工作方式既增加PCB电路板与腐蚀液之间的接触速率，又使腐蚀箱内腐蚀液的温度和腐蚀液中的有效离子均匀分布在腐蚀液中，进而加快腐蚀速率，提高腐蚀质量。

在腐蚀的过程中，通过气泵产生大量的气泡搅动腐蚀液，可以极大地加快PCB电路板与腐蚀液中的有效离子的接触速率，从而加快腐蚀速率。

在腐蚀的过程中，由于112加热棒的加热，会使溶解在腐蚀液中的气体溢出，部分气体会附着在PCB电路板上形成小气泡，很大的影响腐蚀液中的有效离子与PCB电路板之间的接触，水平传动部分带动PCB电路板左右移动的过程中，通过108圆筒与PCB电路板之间的直接接触，使PCB电路板上附着的小气泡很容易从PCB电路板上脱离，同时气泵产生大量的气泡搅动腐蚀液运动，可以有效的使附着在PCB电路板上的小气泡脱离。

通过水平传动部分带动PCB电路板左右移动为主，以气泵产生大量的气泡搅动腐蚀液为辅的工作方式，可以使PCB电路板与溶液中的有效离子均匀接触并且加快接触速率，使腐蚀液对PCB电路板均匀腐蚀，提高腐蚀质量和腐蚀速率。

当腐蚀结束，此时112加热棒、气泵和106减速电机停止工作，105步进电机开始工作；105步进电机的转动带动103复用齿轮上端的圆柱齿轮转动，圆柱齿轮带动114上升传动带转动，通过114上升传动带带动其余3个103复用齿轮同步转动，进而引起103复用齿轮下端的涡轮同步转动，进而使109支架上面的4个102圆柱滑块带动109支架同步上升，进而使PCB电路板上升，109支架上升到最顶端后，105步进电机停止转动，同时提示部分中的蜂鸣器和LED指示灯进行提示。

若此时PCB电路板腐蚀充分，则可以选择结束腐蚀，进行清洗操作；若腐蚀不够充分，则可以选择继续延时再腐蚀；若在一分钟之内没有人员进行下一步的选择，则全自动PCB电路板腐蚀箱自动执行清洗操作。

若腐蚀不够充分，执行延时再腐蚀操作：

此时112加热棒、气泵和106减速电机开始工作，105步进电机转动将PCB电路板移动到最底端，106减速电机转动带动PCB电路板在腐蚀液中左右移动，等腐蚀时间结束，112加热棒停止加热，气泵和106减速电机停止工作，105步进电机转动将PCB电路板移动到最顶端。

第三实施例

清洗阶段：

若PCB电路板腐蚀充分，此时执行排水和清洗操作，电磁阀打开，腐蚀箱中的腐蚀液通过排水路径先后经过113排水口，软管，电磁阀，软管，将腐蚀液排至废水处理箱中；当排除了部分腐蚀液之后，此时开始加清水，在加清水的过程中，106减速电机开始转动将PCB电路板慢慢送出腐蚀箱，当PCB电路板经过出口时，PCB电路板上面的腐蚀液被清水进行冲刷，一段时间后，水泵停止加清水，此时提示部分中的蜂鸣器和LED指示灯进行提示；等到203下水位传感器检测到腐蚀箱中没有腐蚀液时，此时关闭电磁阀，腐蚀结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围 ；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明权利要求书的范围所覆盖。

Claims (9)

1.一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于，一种全自动PCB电路板腐蚀箱包括：进水通道部分，排水通道部分，气泡通道部分，腐蚀箱，机械传动部分，水平传动部分，水位检测部分，加热部分，驱动电路部分，提示部分，OLED显示部分，MCU处理器和按键；

进水通道部分用来加入清水，对PCB电路板进行清洗；

排水通道部分用来排水，将腐蚀液废水排放到废水处理箱中；

气泡通道部分用来产生大量气泡搅动腐蚀液，加快PCB电路板与腐蚀液中的有效离子的接触速率，加快腐蚀速率；

水位检测部分中的上水位传感器用来控制水位的高度，下水位传感器在排除腐蚀箱内的腐蚀液时用于检测腐蚀液是否排净；

加热部分通过温度传感器和加热棒形成一个闭环控制，将腐蚀液的温度保持在50度到70度的最佳腐蚀温度区间；

机械传动部分对支架的上升或者下降进行控制；

水平传动部分带动PCB电路板左右移动，增加PCB电路板与腐蚀液之间的接触速率，使腐蚀箱内腐蚀液的温度和腐蚀液的有效离子均匀分布在腐蚀液中，加快腐蚀速率，提高腐蚀质量；

通过水平传动部分带动PCB电路板左右移动为主，以气泵产生大量的气泡搅动腐蚀液为辅的工作方式，既增加PCB电路板与腐蚀液之间的接触速率，又使腐蚀箱内腐蚀液的温度和腐蚀液的有效离子均匀分布在腐蚀液中，进而加快腐蚀速率。

2.根据权利要求1中所述的一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于，所述进水通道部分包括：进水通道细杆，软管，水泵；进水通道细杆的进水口通过软管与水泵相连；进水通道细杆固定在距离腐蚀箱出口2cm处并与出口保持平行，进水通道细杆有两个分支，每个分支上面有很多出水的细孔，上面的分支出水的细孔方向垂直朝下，下面的分支出水的细孔方向垂直向上；进水通道部分用来加入清水，对PCB电路板进行清洗；

进水路径：清水箱，水泵，软管，进水通道细杆，腐蚀箱。

3.根据权利要求1中所述的一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于，所述排水通道部分包括：排水口，软管，电磁阀；排水口位于腐蚀箱左侧底部，排水口一端与腐蚀箱内部相连，另一端通过软管与电磁阀相连，电磁阀的另一端与软管相连；排水通道部分用来排水，将腐蚀液废水排放到废水处理箱中；

排水路径：腐蚀箱，排水口，软管，电磁阀，软管，废水处理箱。

4.根据权利要求1中所述的一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于，所述气泡通道部分包括：气泡通道细杆，软管，气泵；气泡通道细杆固定在腐蚀箱底部中间位置，气泡通道细杆有两个分支，每个分支上面有很多出气泡的细孔，两个分支出气泡的细孔方向竖直向上；气泡通道细杆的入口通过软管与气泵相连；气泡通道部分用来产生大量气泡搅动腐蚀液，加快PCB电路板与腐蚀液中的有效离子的接触速率，加快腐蚀速率；

气泡路径：气泵，软管，气泡通道细杆，腐蚀箱。

5.根据权利要求1中所述的一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于，所述水位检测部分包括:上水位传感器和下水位传感器；上水位传感器和下水位传感器固定在腐蚀箱箱体外侧的前面，下水位传感器位于最底端，上液位传感器固定在距离腐蚀箱底部3cm的高度；上水位传感器和下水位传感器信号输出端与MCU处理器相连，当全自动PCB电路板腐蚀箱自动加清水时，水位达到上水位传感器所在的高度后，全自动PCB电路板腐蚀箱自动停止加水；在排除腐蚀箱内的腐蚀液时下水位传感器用于检测腐蚀液是否排净。

6.根据权利要求1中所述的一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于，所述加热部分包括：温度传感器和加热棒；温度传感器的外侧被耐高温、耐腐蚀性材料包裹，温度传感器的温度感应部分位于腐蚀箱箱体内侧；加热棒固定在腐蚀箱底部的中心位置，加热棒的外侧被耐高温、耐腐蚀材料包裹，例如陶瓷加热棒，外层附有玻璃的加热棒；

MCU处理器通过温度传感器实时采集腐蚀箱内腐蚀液的温度，通过加热棒对腐蚀液进行加热，通过温度传感器和加热棒形成一个闭环控制，将腐蚀液的温度保持在50度到70度的最佳腐蚀温度区间；

MCU处理器和加热棒之间通过电磁继电器或者光耦进行隔离；

所述温度传感器优选DS18B20温度传感器。

7.根据权利要求1中所述的一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于，所述机械传动部分包括：固定圆盘，圆柱滑块，复用齿轮，固定圆柱，步进电机；固定圆盘固定在腐蚀箱内侧的顶部，固定圆盘的中间有个小孔，通过一个耐腐蚀的金属棒将复用齿轮固定在固定圆盘和固定圆柱之间，复用齿轮的上端是圆柱齿轮，下端是涡轮，通过中间相连的圆盘连接在一起，复用齿轮在金属棒上面转动；圆柱滑块的内侧中间有螺纹，与复用齿轮下端涡轮的螺纹互补；通过上升传动带带动复用齿轮上端的圆柱齿轮转动，圆柱齿轮带动复用齿轮下端的涡轮转动，涡轮的转动使圆柱滑块上升或者下降；

4个圆柱滑块分别固定在支架的四个边角位置，通过上升传动带带动4个复用齿轮同步转动，进而引起复用齿轮下端的涡轮同步转动，进而使支架上面的4个圆柱滑块带动支架同步上升或者下降；

通过MCU处理器对步进电机驱动电路进行控制，进而对步进电机转动方向进行控制，进而对支架的上升或者下降进行控制；

所述步进电机可替换为减速电机。

8.根据权利要求1中所述的一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于：所述水平传动部分包括：减速电机，滚动传动带，圆筒，支架；

圆筒的外侧附有耐腐蚀的硅胶，圆筒的一端有螺纹，圆筒中间的耐腐蚀的金属棒将圆筒固定在支架上面，多个圆筒等间距分布在支架上面，圆筒在金属棒上面转动；减速电机固定在支架上面，减速电机外部被耐高温、耐腐蚀的塑料包裹，减速电机转动带动滚动传动带转动，滚动传动带带动支架上面的多个圆筒同步转动，多个滚动的圆筒带动PCB电路板在滚筒上面移动；

通过MCU处理器对减速电机驱动电路进行控制，进而对减速电机转动方向进行控制，进而对圆筒的前后转动方向进行控制，进而对圆筒上面的PCB电路板的移动方向进行控制。

9.根据权利要求1中所述的一种全自动PCB电路板腐蚀箱，其特征在于：通过水平传动部分带动PCB电路板左右移动为主，以气泵产生大量的气泡搅动腐蚀液为辅的工作方式，既增加PCB电路板与腐蚀液之间的接触速率，又使腐蚀箱内腐蚀液的温度和腐蚀液的有效离子均匀分布在腐蚀液中，进而加快腐蚀速率，提高腐蚀质量。