CN114318308A - 镀膜系统和镀膜生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镀膜系统和镀膜生产线。镀膜系统包括：放卷装置，能够收容以及匀速传送薄膜；镀膜池，设置在放卷装置的输出侧，并用于储存镀膜液，以对放卷装置传送过来的薄膜镀膜处理；喷淋装置，能够清洗被镀膜池镀膜后的薄膜；烘干装置，用于对喷淋装置清洗后的薄膜烘干处理；收卷装置，设置在烘干装置的输出侧，能够匀速传送和收容被烘干装置处理后的薄膜。当需要将薄膜镀膜时，薄膜从放卷装置移出，并收容在放卷装置。可以理解为薄膜被放卷装置和收卷装置预先拉平。当薄膜匀速通过镀膜池时，镀膜池的镀膜液能够均匀地附着在薄膜上，从而使得薄膜的镀膜层厚度增加。通过控制放卷装置传送薄膜的速率，能够使得薄膜上的镀膜层的厚度增加的不同。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域，特别是涉及镀膜系统和镀膜生产线。
背景技术
在对薄膜进行镀膜处理时，预先通过磁控、蒸镀等类型加工工艺处理。磁控和蒸镀这些加工工艺处理后的薄膜的金属膜面厚度不足或不均匀，薄膜的膜面方阻在2000毫欧左右，薄膜的膜面方阻过高，为此需要将薄膜上的镀膜层的厚度增加，以使得薄膜的膜面方阻低于500毫欧。
为了增加薄膜的镀膜层厚度，现有的方案采用电镀的方式处理。在电镀的过程中，如果电镀时电流设定为电镀处理时限定的电流，此时薄膜的镀膜层厚度仍然达不到要求的厚度范围。而以增大电镀时的电流方式来增加薄膜的镀膜层厚度时，又会导致薄膜出现烧孔、穿孔或断膜等问题，这影响了薄膜加工的合格率。
发明内容
基于此，有必要针对现有的采用电镀的方式增加薄膜镀膜层厚度的方案中存在薄膜出现烧孔、穿孔或断膜等问题，提出一种镀膜系统。进而还提出一种包括该镀膜系统的镀膜生产线。
一种镀膜系统，所述镀膜系统包括：
放卷装置，能够收容以及传送薄膜；
镀膜池，用于收容镀膜液，以对所述放卷装置传送过来的所述薄膜镀膜处理；
喷淋装置，能够清洗被所述镀膜池镀膜后的所述薄膜；
烘干装置，用于对所述喷淋装置清洗后的所述薄膜烘干处理；
收卷装置，能够传送和收容被所述烘干装置处理后的所述薄膜。
上述镀膜系统，当需要将薄膜镀膜时，薄膜从放卷装置移出，并收容在放卷装置。可以理解为薄膜被放卷装置和收卷装置预先拉平。当薄膜匀速通过镀膜池时，镀膜池的镀膜液能够均匀地附着在薄膜上，从而使得薄膜的镀膜层厚度增加。通过控制放卷装置传送薄膜的速率，能够使得薄膜上的镀膜层的厚度增加的不同，薄膜层的厚度越厚时，薄膜移动的速率越低。薄膜上的镀膜层增加厚度后，依次被喷淋装置清洗、烘干装置烘干最后被收容在收卷装置内。本方案能够较好地避免电镀中以增大电流的方式增加镀膜层的厚度时存在的薄膜出现烧孔、穿孔或断膜等问题。
在其中一个实施例中，所述放卷装置包括卷料盘，所述卷料盘能够绕自身轴线转动，以使所述薄膜被缠绕于所述卷料盘。
在其中一个实施例中，所述放卷装置还包括多组间隔设置的辊轮，所述辊轮用于传送所述薄膜。
在其中一个实施例中，所述放卷装置还包括抵压机构，所述抵压机构可转动地设置在所述放卷装置，所述抵压机构包括触碰压头，所述触碰压头用于抵压所述卷料盘上的所述薄膜。
在其中一个实施例中，所述放卷装置设置有能够相互通信的移动模块和测距模块，所述测距模块用于测量所述卷料盘上所述薄膜的厚度，所述移动模块用于驱动所述放卷装置在水平面上沿与所述薄膜传送方向垂直的方向移动。
在其中一个实施例中，所述镀膜池靠近所述放卷装置的一侧设置有可供所述薄膜通过的检测通道，所述检测通道与所述镀膜池连通，所述检测通道设置有多组图像处理模组，以用于检测所述薄膜的表面质量，所述图像处理模组能够与所述放卷装置通信。
在其中一个实施例中，所述喷淋装置连通有污水处理管道，以用于回收处理所述喷淋装置使用过的废液。
在其中一个实施例中，所述烘干装置包括烘干模块和风道模块，所述风道模块用于将所述烘干模块的热量均匀吹向所述薄膜。
在其中一个实施例中，所述烘干装置还包括第一传感器，所述第一传感器用于检测所述烘干模块产生的温度，所述第一传感器与所述烘干模块电性连接。
一种镀膜生产线，包括所述的镀膜系统。
附图说明
图1为本发明一实施例中的镀膜系统的模块示意图；
图2为本发明一实施例中镀膜系统的结构示意图；
图3为本发明一实施例中放卷装置的结构示意图；
图4为本发明一实施例中烘干装置的结构示意图。
附图标号说明：
100、放卷装置；110、卷料盘；120、辊轮；130、抵压机构；
131、触碰压头；140、移动模块；150、测距模块；
200、镀膜池；210、检测通道；211、图像处理模组；
300、喷淋装置；310、污水处理管道；
400、烘干装置；410、烘干模块；420、风道模块；430、第一传感器；
500、收卷装置。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
在对薄膜进行镀膜处理时，预先通过磁控、蒸镀等类型加工工艺处理。磁控和蒸镀这些加工工艺处理后的薄膜的金属膜面厚度不足或不均匀，薄膜的膜面方阻在2000毫欧左右，薄膜的膜面方阻过高，为此需要将薄膜上的镀膜层的厚度增加，以使得薄膜的膜面方阻低于500毫欧。为了增加薄膜的镀膜层厚度，现有的方案采用电镀的方式处理。在电镀的过程中，如果电镀时电流设定为电镀处理时限定的电流，此时薄膜的镀膜层厚度仍然达不到要求的厚度范围。而以增大电镀时的电流方式来增加薄膜的镀膜层厚度时，又会导致薄膜出现烧孔、穿孔或断膜等问题，这影响了薄膜加工的合格率。
研究人员在分析上述情况后，拟采用化学镀膜的方式来增加薄膜的厚度。在化学镀膜的方式中，需要预先将薄膜拉平，薄膜以匀速的方式经过镀膜池，通过控制薄膜的移动速率，从而使得镀膜池中镀膜液附着在薄膜上的镀膜层厚度不同，薄膜移动速率越快，镀膜层的厚度越低。基于化学镀膜的思路，研究人员提出一种镀膜系统，进而还提出一种包括该镀膜系统的镀膜生产线。
研究人员提出的镀膜系统，能够将多种金属层镀膜在薄膜上。本发明将会在后文中以薄膜镀铜的方式举例说明。本发明中提到的薄膜指的是厚度在3.2um～8um，当然薄膜的厚度不限与此。
参阅图1和图2所示，图1示出了本发明一实施例中的镀膜系统的模块示意图，图2为本发明一实施例中镀膜系统的结构示意图，本发明一实施例提供的镀膜系统包括：放卷装置100、镀膜池200、喷淋装置300、烘干装置400以及收卷装置500。其中未经过镀膜池200镀膜处理的薄膜被收容在放卷装置100，经过镀膜处理的薄膜被收容在收卷装置500。在薄膜预先镀膜时，薄膜被放卷装置100和收卷装置500预先拉平。在薄膜镀膜时，放卷装置100和收卷装置500工作时，薄膜从放卷装置100上匀速移动至收卷装置500。镀膜池200用于对从放卷装置100进入到收卷装置500的薄膜进行镀膜处理；喷淋装置300用于对薄膜清洗，以去除薄膜上残留的镀膜液；烘干装置400用于对清洗后的薄膜烘干处理，以便于收卷装置500收容镀膜处理后的薄膜。
具体地，放卷装置100能够收容以及匀速传送薄膜；镀膜池200设置在放卷装置100的输出侧，并用于储存镀膜液，以对放卷装置100传送过来的薄膜镀膜处理，其中镀膜液可以为化学镀铜镀液及添加剂；喷淋装置300能够清洗被镀膜池200镀膜后的薄膜；烘干装置400用于对喷淋装置300清洗后的薄膜烘干处理；收卷装置500设置在烘干装置的输出侧，能够匀速传送和收容被烘干装置400处理后的薄膜。
本实施例中的镀膜系统的工作原理为：放卷装置100和收卷装置500预先将薄膜拉平，以使得薄膜经过镀膜池200时，镀膜液能够均匀地附着在薄膜上。当需要将薄膜镀膜时，薄膜从放卷装置100移出，并收容在放卷装置100。当薄膜匀速通过镀膜池200时，镀膜池200的镀膜液能够均匀地附着在薄膜上，从而使得薄膜的镀膜层厚度增加。通过控制放卷装置100传送薄膜的速率，能够使得薄膜上的镀膜层的厚度增加的不同，薄膜层的厚度越厚时，薄膜移动的速率越低。薄膜上的镀膜层增加厚度后，依次被喷淋装置300清洗、烘干装置400烘干最后被收容在收卷装置500内。本实例中的方案相比现有的电镀方案而言，不会出现烧孔、穿孔或断膜等问题。在本方案中，当需要增大或减小薄膜的镀膜层厚度时，只需要通过放卷装置100和收卷装置500控制薄膜的移动速率即可，从而避免电镀中以增大电流的方式增加镀膜层的厚度时存在的薄膜出现烧孔、穿孔或断膜等问题。
在放卷装置100收容薄膜时，为了防止薄膜表面发生折叠从而影响薄膜表面的平整，进而影响镀膜时薄膜表面镀膜层的厚度。研究人员想到将薄膜缠绕收容在放卷装置100。具体地，参阅图2所示，放卷装置100包括卷料盘110，其中卷料盘110能够绕自身轴线转动，以使薄膜被缠绕于卷料盘110。卷料盘110设置在气涨轴上，并能够绕气涨轴转动。通过驱动元件，例如电机，使得气涨轴匀速转动，通孔控制驱动元件的转速从而实现卷料盘110上面的薄膜能够匀速地移动。
在放卷装置100传动薄膜的过程中，由于放卷装置100与镀膜池200之间还存在间距，此时薄膜自身的重力会导致薄膜向下弯曲，因此可能影响薄膜表面的平整。为此放卷装置100还包括多组间隔设置的辊轮120，参阅图2所示，辊轮120用于传送薄膜。也就是说，多组辊轮120能够支撑以及传送薄膜，进而较好地避免薄膜向下弯曲。每组辊轮120可以包括相对设置的上辊轮和下辊轮，上辊轮和下辊轮之间存在传送通道，薄膜从该传送通道内传送；或者每组辊轮120也可以是单个辊轮构成。
在放卷装置100中的卷料盘110在传送薄膜时，为了使得薄膜尽可能地平整，需要施加给薄膜更大的拉力。尽管卷料盘110在缠绕的过程中也施加给薄膜相应的作用力，但是该作用力较弱，薄膜也会出现表面不平整的情况。为此研究人员想到在缠绕在放卷装置100上的薄膜施加抵压作用力，如此能够使得从放卷装置100传送出的薄膜能够被更好地拉平，从而保证薄膜上的镀膜层均匀。具体地，参阅图3所示，放卷装置100还包括抵压机构130，其中抵压机构130可转动地设置在放卷装置100，抵压机构130包括触碰压头131，触碰压头131用于抵压卷料盘110上的薄膜。需要说明的是抵压机构130可以通过转轴连接的方式设置在放卷装置100，也可以通过驱动元件，例如电机的方式驱动抵压架构绕放卷装置100转动；触碰压头131包括压力传感器，能够实施例检测和调整施加于薄膜上的压力。
在镀膜系统中传送薄膜时，由于系统本身制造精度的原因或者系统施加在薄膜上的原因，因此薄膜的实际传送方向与系统本身传送薄膜的方向出现偏差，可以理解为薄膜实际的传送方向与系统的传送方向出现倾斜。如果不对该偏差进行纠正，则系统施加与薄膜上的作用力可能发生改变，从而导致薄膜断裂。为此，一实施例中，参阅图3所示，放卷装置100设置有能够相互通信的移动模块140和测距模块150，其中测距模块150用于测量卷料盘110上薄膜的厚度，移动模块用于驱动放卷装置100在水平面上沿与薄膜传送方向垂直的方向移动。在薄膜未发生偏移的情况下，测距模块150检测的薄膜厚度为均匀变化，而当薄膜出现偏移后，测距模块150测量的薄膜厚度会发生变化。比如说，每层薄膜的厚度为X，目前薄膜在放卷装置100的卷料盘110上的层数为10层，测距模块150能够检测的厚度为10X。在正常情况下，卷料盘110绕一圈后，测距模块150测量的薄膜厚度变为9X，而当薄膜出现偏差时，在卷料盘110还未旋转一圈的情况下，测距模块150测量的薄膜厚度变为9X，此时表示薄膜出现偏差。因此需要通过移动模块140来调整放卷装置100移动，使得放卷装置100传送薄膜的方向与薄膜实际传送的方向重合。测距模块150可以包括多个激光测距传感器，激光测距传感器可以分布设置在放卷装置100的卷料盘110的边缘。移载模块可以包括伺服电机，通过伺服电机与丝杠的连接可以驱动放卷装置100移动。当然移载模块还可以是直线电机等其他类似实现平移移动的驱动元件。
在另一实施例中，放卷装置100与放卷系统的结构类似，可以包括放卷系统中的卷料盘110和辊轮120，不同的是，放卷装置100中的卷料盘110用于将镀膜后的薄膜缠绕，而放卷系统中卷料盘110用于将镀膜前薄膜移出。放卷装置100中也可以设置抵压机构130以及移动模块140和测距模块150，其工作原理与放卷系统中设置该装置的工作原理类似。
薄膜收容在放卷装置100中时，由于薄膜依次缠绕，因此薄膜本身的表面质量较难判断。如果薄膜表面质量本身存在问题，则需要及时地剔除该薄膜，以降低薄膜生产损失。薄膜的表面质量包括断膜、穿孔或者平整度等。为此研究人员想到在薄膜传送至镀膜池200之前，预先对薄膜进行表面质量检测。具体地，参阅图2所示，镀膜池200靠近放卷装置100的一侧设置有可供薄膜通过的检测通道210，其中检测通道210与镀膜池200连通，检测通道210设置有多组图像处理模组211，以用于检测薄膜的表面质量，图像处理模组211能够与放卷装置100通信。在本实施例中，图像处理模组211能够实时地识别薄膜的表面质量，如果图像处理模组211识别薄膜表面质量异常时，此时可以控制放卷装置100停止工作，薄膜也被停止传送。图像处理模组211在布置时，可以布置在薄膜上表面和薄膜下表面，从而能够对薄膜两个表面的表面质量进行识别处理。
当薄膜经过镀膜池200镀膜处理后，薄膜的表面可能还会残留镀膜液，为此需要经过喷淋装置300进行清洗。由于镀膜液中含有金属材料，如果直接将喷淋后的废液排放，一方面可能会污染水源；另一方面也可能造成较大的材料浪费。为此，研究人员想到将喷淋装置300清洗后的废液进行回收。具体地，喷淋装置300连通有污水处理管道310，以用于回收处理喷淋装置300使用过的废液。喷淋装置300冲洗薄膜时，可以采用纯水；喷淋装置300可以包括多个喷淋孔，以尽可能地将去除薄膜上残留的镀膜液。
镀膜后的薄膜经过喷淋装置300清洗后，需要将薄膜烘干处理，从而便于对镀膜后的薄膜收容。在薄膜的烘干过程中，需要考虑烘干装置400的热量能够分布均匀，为此研究人员想到在烘干装置400内设置风道模块420。具体地，参阅图4所示，烘干装置400包括烘干模块410和风道模块420，其中风道模块420用于将烘干模块410的热量均匀吹向薄膜。
进一步地，为了防止烘干装置400的产生的烘干温度过高，从而影响薄膜的表面质量，为此可以通过设置传感器的方式来调节。具体地，参阅图4所示，烘干装置400还包括第一传感器430，其中第一传感器430用于检测烘干模块410产生的温度，第一传感器430与烘干模块410电性连接。第一传感器430可以为温度传感器，当第一传感器430检测到温度异常时，可以控制烘干模块410以降低烘干温度。
在本发明中还提出一种镀膜生产线，其中镀膜生产线包括上述提到的镀膜系统。在本镀膜生产线中，镀膜系统中的放卷系统的放卷速度为3～5m/min，卷料盘110的轴径为80～100mm，触碰压头131的压力设定可以为2kg/m2；镀膜池200在镀铜时，材质可以选择塑料，例如PFA材质塑料、PP材质塑料或者PVC材质塑料，镀膜池200的宽度可以为1350mm～1650mm，槽深可以为500mm～600mm，长度为3m～4m；喷淋装置300可以包括4个水洗槽，其中水洗槽的材质可以为塑料，例如PFA材质塑料、PP材质塑料或者PVC材质塑料；每个水洗槽的宽度可以为1500mm～1650mm，槽深可以为600mm～700mm，长度为3m～5m，喷淋管的直径可以为10～20mm，喷淋口2mm～5mm，喷淋管的数量为30～50个；烘干装置400中的风道模块420中风口处的孔径为3mm～5mm，风速为2m/s。
在通过本系统对薄膜镀铜时，研究人员对镀膜系统镀膜生产后薄膜检测发现，本发明生产的薄膜可完全改善镀膜针尖状穿孔孔弊病，膜面在50倍晶相显微镜观察下，膜面铜层连续无针状穿孔出现。依靠本发明中提出的镀膜系统可适合于薄膜镀膜工业化生产，进而使得磁控或蒸镀铜膜上沉铜速度大大提高，缩短镀膜时间，薄膜也能够获得结晶细致连续的镀铜层。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种镀膜系统，其特征在于，所述镀膜系统包括：
放卷装置，能够收容以及匀速传送薄膜；
镀膜池，设置在所述放卷装置的输出侧，所述镀膜池用于存储镀膜液，以对所述放卷装置传送过来的所述薄膜镀膜处理；
喷淋装置，能够清洗被所述镀膜池镀膜后的所述薄膜；
烘干装置，用于对所述喷淋装置清洗后的所述薄膜烘干处理；
收卷装置，设置在所述烘干装置的输出侧，能够匀速传送和收容被所述烘干装置处理后的所述薄膜。
2.根据权利要求1所述的镀膜系统，其特征在于，所述放卷装置包括卷料盘，所述卷料盘能够绕自身轴线转动，以使所述薄膜被缠绕于所述卷料盘。
3.根据权利要求2所述的镀膜系统，其特征在于，所述放卷装置还包括多组间隔设置的辊轮，所述辊轮用于传送所述薄膜。
4.根据权利要求3所述的镀膜系统，其特征在于，所述放卷装置还包括抵压机构，所述抵压机构可转动地设置在所述放卷装置，所述抵压机构包括触碰压头，所述触碰压头用于抵压所述卷料盘上的所述薄膜。
5.根据权利要求4所述的镀膜系统，其特征在于，所述放卷装置设置有能够相互通信的移动模块和测距模块，所述测距模块用于测量所述卷料盘上所述薄膜的厚度，所述移动模块用于驱动所述放卷装置在水平面上沿与所述薄膜传送方向垂直的方向移动。
6.根据权利要求1所述的镀膜系统，其特征在于，所述镀膜池靠近所述放卷装置的一侧设置有可供所述薄膜通过的检测通道，所述检测通道与所述镀膜池连通，所述检测通道设置有多组图像处理模组，以用于检测所述薄膜的表面质量，所述图像处理模组能够与所述放卷装置通信。
7.根据权利要求1所述的镀膜系统，其特征在于，所述喷淋装置连通有污水处理管道，以用于回收处理所述喷淋装置使用过的废液。
8.根据权利要求1所述的镀膜系统，其特征在于，所述烘干装置包括烘干模块和风道模块，所述风道模块用于将所述烘干模块的热量均匀吹向所述薄膜。
9.根据权利要求8所述的镀膜系统，其特征在于，所述烘干装置还包括第一传感器，所述第一传感器用于检测所述烘干模块产生的温度，所述第一传感器与所述烘干模块电性连接。
10.一种镀膜生产线，其特征在于，包括如权利要求1～9中任意一项所述的镀膜系统。
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