CN110234203A - 一种pcb沉银生产线、沉银药水补给控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCB沉银生产线、沉银药水补给控制系统及其方法，本发明的沉银药水补给控制系统，板数获取模块、信息获取模块结合控制器控制药水补给模块实现沉银药水自动补给；另外，PCB沉银生产线利用沉银药水补给控制系统、沉银槽和运输装置实现沉银工艺自动补给、生产，有效提高沉银生产效率。最后，沉银药水补给控制方法中，通过获取第一板数对应的银所需量，再根据第一板数对应的银所需量与预设银量进行补给判断，当第一板数对应的银所需量大于预设银量时，控制进行补给，银补给量为第一板数对应的银所需量以维持沉银槽中的银总量稳定，确保沉银效果，并能实现自动补给，提高生产效率。

Description

一种PCB沉银生产线、沉银药水补给控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及PCB制作领域，尤其是一种PCB沉银生产线、沉银药水补给控制系统及其方法。

背景技术

为了满足电子工业对于禁用铅的迫切要求，印刷电路板工业正逐步将最终表面处理从铅锡热风整平转移到其他表面处理，如沉银、沉锡、化学沉镍金以及有机保护膜等。其中，沉银工艺由于它的优异性能及合理的成本，被认为是最终的表面处理方式的最佳选择。

PCB沉银工艺是基于溶液中的银离子和印刷电路板(PCB)上金属铜之间的置换反应的原理来实现的，因此，在实际的生产过程中，伴随着产量的提高，铜含量的提高，沉银槽内的药水耗量会大幅的上升，需要补充银离子以保证正常生产，已知的补充方式是人工手动补充沉银药水，生产效率低下，且药水补给不及时容易造成沉银效果不佳，亟需对此技术做出改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种沉银药水补给控制系统，用于控制沉银药水的补给，并提供一种PCB沉银生产线，用于完成PCB沉银操作。

为此，本发明的第二个目的是提供一种沉银药水补给控制方法，用于控制沉银药水的补给，维持沉银槽中的银总量稳定。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种沉银药水补给控制系统，应用于PCB沉银生产线，所述PCB沉银生产线包括装有沉银药水的沉银槽和运输装置，所述运输装置用于输送PCB板至所述沉银槽内，所述沉银药水补给控制系统包括用于获取进入所述沉银槽的PCB板的数目的板数获取模块、用于获取PCB板的产品信息的信息获取模块、控制器和用于向所述沉银槽中补给药水的药水补给模块，所述板数获取模块的输出端与所述控制器的输入端连接，所述信息获取模块的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述药水补给模块的输入端连接。

进一步地，所述板数获取模块包括红外线探头，所述红外线探头设置在所述沉银槽的进板方向一侧。

进一步地，所述控制器包括计算机或单片机。

进一步地，所述信息获取模块包括键盘或触摸屏。

进一步地，所述药水补给模块包括补给药水储藏装置和电控阀，所述补给药水储藏装置与所述沉银槽连通，所述电控阀用于控制所述补给药水储藏装置是否向所述沉银槽输出补给药水，所述控制器的输出端与所述电控阀的控制端连接。

进一步地，所述补给药水储藏装置的输出端设置在所述沉银槽的进板方向一侧。

进一步地，所述药水补给模块还包括加热模块和/或冷却模块，所述加热模块用于加热补给药水，所述冷却模块用于降低所述补给药水的温度，所述控制器的输出端分别与所述加热模块的输入端、所述冷却模块的输入端连接。

第二方面，本发明提供一种PCB沉银生产线，包括装有沉银药水的沉银槽、运输装置和所述的沉银药水补给控制系统，所述运输装置用于输送PCB板至所述沉银槽内。

进一步地，所述PCB沉银生产线还包括自动上板装置，所述自动上板装置用于将所述PCB板运输至所述运输装置上。

第三方面，本发明提供一种沉银药水补给控制方法，应用于所述的沉银药水补给控制系统，包括：

获取PCB板的产品信息，所述PCB板的产品信息包括正面受镀面积、反面受镀面积和要求银厚；

获取进入所述沉银槽的PCB板的数目作为第一板数；

根据所述第一板数、所述PCB板的产品信息和银密度获取对应的银所需量；

根据所述银所需量和预设银量进行补给判断，所述预设银量小于所述沉银槽的银总量且大于单片PCB板的银所需量，所述单片PCB板的银所需量根据所述PCB板的产品信息和银密度获取得到；

判断所述第一板数对应的银所需量小于所述预设银量，则不进行补给；否则，进行药水补给，银补给量为所述第一板数对应的银所需量，将所述第一板数清零并继续获取进入所述沉银槽的PCB板的数目作为第一板数。

本发明的有益效果是：

本发明的沉银药水补给控制系统，设置有获取进入沉银槽的PCB板的数目的板数获取模块和获取PCB板的产品信息的信息获取模块，板数获取模块、信息获取模块结合控制器控制药水补给模块实现沉银药水自动补给，克服现有技术中存在沉银生产工艺利用人工手动补给药水，生产效率低下且沉银效果不佳的技术问题；另外，PCB沉银生产线利用沉银药水补给控制系统、沉银槽和运输装置实现沉银工艺自动补给、生产，有效提高沉银生产效率。最后，沉银药水补给控制方法中，通过获取第一板数对应的银所需量，再根据第一板数对应的银所需量与预设银量进行补给判断，当第一板数对应的银所需量大于预设银量时，控制进行补给，银补给量为第一板数对应的银所需量以维持沉银槽中的银总量稳定，确保沉银效果，并能实现自动补给，提高生产效率。

另外，由于沉银槽中的沉银速率的数值从进板方向向里递减，因此，本发明还将药水补给模块的输出端设置在沉银槽的进板方向一侧，即从高沉银速率区域开始补给，以使药水在沉银槽中分布均匀，确保沉银槽中各处的药水浓度一致。

附图说明

图1是本发明中PCB沉银生产线的一具体实施例示意图；

图2是本发明中沉银药水补给控制系统的板数获取模块和PCB板在一个方向上的一具体实施例位置示意图；

图3是本发明中沉银药水补给控制系统的板数获取模块和PCB板在另一个方向上的一具体实施例位置示意图；

其中，1-PCB板，2-红外线探头，3-沉银槽，4-滚轮，5-拨片，6-补给盒，7-加热模块，8-电磁阀，9-红外线，10-太阳式翻板机，11-管道，12-外框架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参考图1，图1是本发明中PCB沉银生产线的一具体实施例示意图；PCB沉银生产线包括自动上板装置、装有沉银药水的沉银槽3、运输装置和沉银药水补给控制系统，自动上板装置用于将PCB板1运输至运输装置上；运输装置用于输送PCB板1至沉银槽3内，本实施例中，运输装置用于运输PCB板1通过沉银槽3，即从沉银槽3的进板方向运动到沉银槽3的出板方向，PCB板1在通过沉银槽3后将完成沉银操作；沉银药水补给控制系统包括用于获取进入沉银槽的PCB板1的数目的板数获取模块、用于获取PCB板的产品信息的信息获取模块、控制器和用于向沉银槽3中补给药水的药水补给模块，PCB板的产品信息包括板子尺寸、PCB板厚、正面受镀面积、反面受镀面积、要求银厚等，药水补给模块的输出端设置在沉银槽3的进板方向一侧，板数获取模块的输出端与控制器的输入端连接，信息获取模块的输出端与控制器的输入端连接，控制器的输出端与药水补给模块的输入端连接。

沉银药水补给控制系统中，板数获取模块、信息获取模块结合控制器控制药水补给模块实现沉银药水自动补给，克服现有技术中存在沉银生产工艺利用人工手动补给药水，生产效率低下且沉银效果不佳的技术问题；另外，由于沉银槽中的沉银速率的数值从进板方向向出板方向递减，因此，本发明将药水补给模块的输出端设置在沉银槽的进板方向一侧，即从沉银槽的高沉银速率区域开始补给，以使药水在沉银槽中分布均匀，确保沉银槽中各处的药水浓度一致，有效保障PCB板的沉银效果。而PCB沉银生产线利用沉银药水补给控制系统、沉银槽和运输装置实现沉银工艺自动补给、生产，有效提高沉银生产效率。

参考图1至图3，图2是本发明中沉银药水补给控制系统的板数获取模块和PCB板在一个方向上的一具体实施例位置示意图，图3是本发明中沉银药水补给控制系统的板数获取模块和PCB板在另一个方向上的一具体实施例位置示意图；下面对PCB沉银生产线做具体说明：

本实施例中，自动上板装置采用太阳式翻板机10，太阳式翻板机10的夹片缝隙根据不同的PCB板厚信息可进行调节，并且能稳定夹持PCB板1；其翻板速度(旋转速度)可调节，根据翻板速度的大小可自定义前后两块PCB板1之间的间距。太阳式翻板机10将PCB板1搬运到运输装置上，其中，运输装置包括多个用于实现物品传输的输送滚轮4组成的运输带，输送滚轮4转动以带动PCB板1直线运动实现向前传输，其中，包含上下两部分输送滚轮4，药水会有浮力把PCB板飘起来，上方的这一部分输送滚轮4的作用是压着板面；另一方面，增加传送稳定性，上下都有输送滚轮4传动，速度较好控制且稳定。而板数获取模块包括红外线探头2，红外线探头2设置在沉银槽3的进板方向一侧，具体地，红外线探头2设置在沉银槽3(进板方向)的旁侧，以实现对进入沉银槽3的PCB板1的计数。值得注意的是，运输装置还包括拨片5和拨片控制装置(未示出)，拨片控制装置包括机械手或气缸，在红外线探头采集PCB板的信号之前，拨片控制装置控制两侧的拨片5向中间运动以将PCB板1调整至运输带的中心，则红外线探头2发射出的红外线9可覆盖PCB板1完整的轮廓以实现对PCB板1的计数。参考图1，沉银槽3的外围还覆盖有外框架12，外框架12用于防止外部灰尘或者污染性的气体进入到沉银槽3中，避免污染、破坏沉银环境，影响PCB板的沉银质量。

进一步地，控制器包括计算机或单片机，以实现数据处理和补给控制，而信息获取模块对应的可以是键盘或触摸屏，用于实现数据输入。而药水补给模块包括补给药水储藏装置、泵浦和电控阀，电控阀用于控制补给药水储藏装置是否向沉银槽输出补给药水，控制器的输出端与电控阀的控制端连接以控制电控阀的工作，需要补给药水时，控制器控制电控阀开启并由泵浦从补给药水储藏装置中抽取补给药水使其流至沉银槽内。参考图1，本实施例中，补给药水储藏装置为补给盒6，电控阀采用电磁阀8来实现，补给盒6通过管道11与沉银槽3连通，并且，管道11的出口设置在沉银槽3的前部(沉银速率最大的区域)，并且使得补给药水直接触达PCB板1的板面，管道11的出口设置于沉银槽3的高沉银速率区域(药水消耗较快的区域)，直接调整PCB板板面周围的药水组分，让其周围浓度维持一个稳定的水平，使得沉银槽3各位置的药水浓度分布均匀，确保PCB板的沉银效果；另外，由于沉银速率是取决于银离子的还原速度，因此沉银速率随银离子浓度、溶液搅拌以及温度的增加而增加。为了使得补给药水能迅速参与PCB板面反应，而不至于降低铜银置换反应的速率，药水补给模块还包括加热模块和/或冷却模块，加热模块用于加热补给药水，冷却模块用于降低补给药水的温度，控制器的输出端分别与加热模块的输入端、冷却模块的输入端连接，设置加热模块和冷却模块以使补给药水能维持在一定的温度，使得补给药水和沉银槽中的沉银药水的温度一致，具体地，加热模块7可采用加热管来实现，而冷却模块可采用冷却管来实现，当药水补给模块不包括加热模块但包括冷却模块时，冷却管可以设置在加热模块7的位置上。而同理，为了使补给药水的加入不会导致沉银槽中的药水的浓度超标而改变沉银速率，需要配置合适浓度的沉银药水作为补给药水，补给药水的浓度大于或等于沉银槽中的药水浓度，以保证补给后的沉银槽的药水浓度稳定。

实施例2

一种沉银药水补给控制方法，应用于实施例1所述的沉银药水补给控制系统，包括：

S1、获取PCB板的产品信息，PCB板的产品信息包括正面受镀面积、反面受镀面积和要求银厚；

S2、获取进入沉银槽的PCB板的数目作为第一板数；

S3、根据第一板数、PCB板的产品信息和银密度获取对应的银所需量，其计算公式为：

第一板数对应的银所需量＝第一板数*(正面受镀面积+反面受镀面积)*要求银厚*银密度，银所需量为PCB板到达要求银厚所需的银量；

S4、根据银所需量和预设银量进行补给判断，预设银量小于沉银槽的银总量且大于单片PCB板的银所需量，预设银量用于控制补给时机，保证提前补给使得沉银槽药水浓度保持稳定水平，保障沉银效果；单片PCB板的银所需量根据PCB板的产品信息和银密度获取得到，同理，单片PCB板的银所需量的计算公式为：

单片PCB板的银所需量＝(正面受镀面积+反面受镀面积)*要求银厚*银密度；

S5、判断第一板数对应的银所需量小于预设银量，则不进行补给，继续统计第一板数；否则，进行药水补给，银补给量为第一板数对应的银所需量，将第一板数清零并返回步骤S2继续获取进入沉银槽的PCB板的数目作为第一板数，并继续执行步骤S3、步骤S4和步骤S5。例如，第一板数为2时，对应的银所需量大于预设银量，则提前向沉银槽补给板子1和板子2两个板子的消耗量(也即第一板数对应的银所需量)，以使板子3进入沉银槽时为原来沉银槽的药水浓度水平，板子1和板子2经过后，归零重新统计消耗量和补给判断对比。

沉银药水补给控制方法中，控制原理为沉银槽的药水浓度逐步下降，当到达补给条件时，开始提前进行药水补给，以将沉银槽的药水浓度调整回原有水平，以达到沉银槽的药水稳定，制程稳定，并能实现药水自动补给，提高生产效率。补给宗旨为消耗多少则提前补充多少，以维持沉银槽稳定的药水浓度水平，则在多型号连续大批量生产时能保持稳定的药水补给，仍能精准控制药水浓度稳定，达到稳定生产的目的，避免多型号连续制作时存在沉银槽各位置的药水浓度分布不均匀的问题。本实施例中，沉银槽的槽液温度稳定，而沉银槽的银浓度稳定，则沉银速率稳定，因此，对于不同型号PCB板的银厚度的要求可以通过改变运输装置的线速度(即PCB板在沉银槽中的停留时间)来实现。

实际生产时，控制器自动计算不同型号的第一板数对应的银所需量以完成补给判断，为了提高补给判断的速度，本实施例中，采用以下补给判断方式：

不同产品的要求银厚为a，单位cm，根据化学方程式Cu+2Ag⁺＝2Ag+Cu2⁺，63.5g铜可置换出216g银，216g为预设银量，具体数值可以进行调整。实际生产过程，铜单质的含量远高于Ag离子的含量，参与反应的量充足。理论上，银的密度取10.536g/cm³，216g银生成厚度a cm的银可覆盖的面积大小为20.5/a cm²，以20.5/a cm²作为预设面积，则补给判断规则为当前总受镀面积V总大于等于20.5/a时，控制器为药水补给模块输送补给指令，当前总受镀面积V总＝第一板数n*(单片板的正面受镀面积+单片板的反面受镀面积)；补给量为第一板数n所对应的银所需量；V总大于等于20.5/a时，不进行补给。

参考图1和实施例1的描述，下面以实际生产过程为例，对沉银药水补给控制方法进行具体说明：

1、产品信息录入

输入不同型号的PCB板的板子尺寸、PCB板厚、正面受镀面积、反面受镀面积、要求银厚五项信息进入控制器。此时，沉银槽的银总量已知，而单片PCB板的银所需量可以计算得到，则不同型号的预设银量可以控制器上进行计算、设置和调整。

2、设置制作顺序

在控制器上对不同型号的制作顺序进行设置，如下表：

制作顺序	型号	银厚要求
			1	A	X
2	B	Y
			…	…	…

3、启动太阳式翻板机10，太阳式翻板机10的夹片开始按一个方向固定旋转，此时将待生产的PCB板1放入夹片之间，PCB板1被夹片带入输送滚轮4上，此时运输装置的拨片开始往中间移动，将PCB板的运输路径调整至运输带的正中心。

4、第一板数采集

每一片PCB板经过红外线探头下方区域时，均反馈“板到站点”的信号给控制器，同理，每一片PCB板离开红外线探头下方区域，也会反馈“板离开站点”的信息，集齐这2个信号，控制器自动统计第一板数n。

5、补给判断

根据第一板数n和预设银量进行补给判断，实际生产时，根据总受镀面积和预设面积进行补给判断。当需要补给时，将第一板数n清零，并返回第一板数采集步骤继续进行生产。

不同型号连续制作时，控制器根据不同的预设银量和第一板数对应的银所需量控制补给；而且由于存在补给操作，前一型号制作完成后沉银槽仍保持原有药水浓度水平，因此，前后不同型号的制作互不影响。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种沉银药水补给控制系统，应用于PCB沉银生产线，所述PCB沉银生产线包括装有沉银药水的沉银槽和运输装置，所述运输装置用于输送PCB板至所述沉银槽内，其特征在于，

所述沉银药水补给控制系统包括用于获取进入所述沉银槽的PCB板的数目的板数获取模块、用于获取PCB板的产品信息的信息获取模块、控制器和用于向所述沉银槽中补给药水的药水补给模块，所述板数获取模块的输出端与所述控制器的输入端连接，所述信息获取模块的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述药水补给模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的沉银药水补给控制系统，其特征在于，所述板数获取模块包括红外线探头，所述红外线探头设置在所述沉银槽的进板方向一侧。

3.根据权利要求1所述的沉银药水补给控制系统，其特征在于，所述控制器包括计算机或单片机。

4.根据权利要求1所述的沉银药水补给控制系统，其特征在于，所述信息获取模块包括键盘或触摸屏。

5.根据权利要求1至4任一项所述的沉银药水补给控制系统，其特征在于，所述药水补给模块包括补给药水储藏装置和电控阀，所述补给药水储藏装置与所述沉银槽连通，所述电控阀用于控制所述补给药水储藏装置是否向所述沉银槽输出补给药水，所述控制器的输出端与所述电控阀的控制端连接。

6.根据权利要求5所述的沉银药水补给控制系统，其特征在于，所述补给药水储藏装置的输出端设置在所述沉银槽的进板方向一侧。

7.根据权利要求5所述的沉银药水补给控制系统，其特征在于，所述药水补给模块还包括加热模块和/或冷却模块，所述加热模块用于加热补给药水，所述冷却模块用于降低所述补给药水的温度，所述控制器的输出端分别与所述加热模块的输入端、所述冷却模块的输入端连接。

8.一种PCB沉银生产线，其特征在于，包括装有沉银药水的沉银槽、运输装置和权利要求1至7任一项所述的沉银药水补给控制系统，所述运输装置用于输送PCB板至所述沉银槽内。

9.根据权利要求8所述的PCB沉银生产线，其特征在于，所述PCB沉银生产线还包括自动上板装置，所述自动上板装置用于将所述PCB板运输至所述运输装置上。

10.一种沉银药水补给控制方法，应用于权利要求1至7任一项所述的沉银药水补给控制系统，其特征在于，包括：

获取PCB板的产品信息，所述PCB板的产品信息包括正面受镀面积、反面受镀面积和要求银厚；

获取进入所述沉银槽的PCB板的数目作为第一板数；

根据所述第一板数、所述PCB板的产品信息和银密度获取对应的银所需量；

根据所述银所需量和预设银量进行补给判断，所述预设银量小于所述沉银槽的银总量且大于单片PCB板的银所需量，所述单片PCB板的银所需量根据所述PCB板的产品信息和银密度获取得到；

判断所述第一板数对应的银所需量小于所述预设银量，则不进行补给；否则，进行药水补给，银补给量为所述第一板数对应的银所需量，将所述第一板数清零并继续获取进入所述沉银槽的PCB板的数目作为第一板数。