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线材电镀的设备

放大字体  缩小字体发布日期:2012-01-12  浏览次数:828
线材电镀的设备

   基于线材电镀的特点,线材电镀工艺在很大程度上与设备有很密切的相关性,采用不同的设备,要用不同的电镀工艺,包括镀液和操作条件。

 

对于采用常规工艺将线材成卷挂入电镀的工艺,只适用于小批量和少量线材的电镀,这时可以沿用传统电镀工艺的设备。我们这里所说的线材电镀设备是指以连续电镀生产方式工作的线材电镀设备。

 

常规线材电镀设备

 

   (1)线材运送动力装置

 

   线材电镀的设备与普通电镀最大的区别是有一组提供线材运动的牵引装置,通常称为收放线机。流行的是以收线机为主动轮,放线机是从动轮。如图7—1所示,让安放在放线机上的成卷线材在收线机主动轮的牵引下,通过阴极导电辊获得电流供应的同时转向进入镀槽,经两个压线轮的导向由镀槽另一端出来经导电辊再进入下个流程。这种装置的动力可以是单机式,也可以是多头式的。多头式是在一个较大的动力源驱动下,同时让多个收线轮进行收线作业,让更多的线材平行地在镀槽中电镀,从而提高电镀产能。

 

电子电镀由于场地和规模的原因,多采用单头式往复走线方式,并且采用高速走线方式来提高效率。

 

(2)镀槽

 

线材电镀用的镀槽基本上是纵向长度较长的镀槽,以让线材在镀槽中受镀时间得到保证。当走线速度一定时,镀槽越长,受镀时间也越多。因此,当走线速度提高,受镀时间就会减少,厚度达不到工艺的要求。这时就要延长镀槽来保证受镀时间。有时镀槽的长度要达到几十米至上百米。但同一个镀槽做得太长不仅制造上有困难,而且镀液的管理也麻烦了许多。为此,可以采用多槽串联方式,让线材在导电辊的引导下通过多个镀槽,每一个镀槽都有如图7-1所示的压线轮,两个镀槽之间装一个导电辊,就可以重复镀程。

 

需要指出的是,实际的线材电镀生产线的镀槽和前后处理槽加起来会达到几十个,一个完全的线材电镀自动生产线全长可达l50m,包括线材的去油、酸蚀、活化后镀后处理,都可以在线上进行。所有这些工作槽的结构基本上与电镀槽是类似的,只是导电辊可以改成不导电的引导轮,但有些工作槽则要加入加温等辅助设备。

 

(3)导电辊

 

线材电镀的导电辊是将线材与电源阴极连接的重要设备,要求有良好的导电性和耐磨性,为了让导电辊不影响线材的走行速度,一般导电辊也是与收线机的主转速同步旋转。对于旋转的导电辊,为了保证与阴极的有效连接,导电辊的两端除了装有轴承外,还要有与电源相连接的类似发电机电刷式的石墨导电机构,以保证电流能顺利地通过线材。对于前、后处理槽,导电辊不与电源连接,且可以改用其他耐腐蚀的非金属材料,如陶瓷或工程塑料等。

 

(4)压线轮

 

   压线轮的作用是让线材能在镀槽内完成电镀过程。根据镀槽的不同结构可以是全浸式(如图1所示),也可以是半浸式的。半浸式的压线轮不在镀槽内,而是只让压轮的一部分浸入到镀液中。半浸式的好处是压轮的中轴在镀槽液面以上,方便安装和维护。所用材料也要求是耐腐蚀的,特别是对于采用酸性镀液工艺的设备,都要考虑设备防腐问题。

 

(5)镀液循环与过滤装置

 

图1常规线材电镀装置示意图

 

   对于电子电镀,由于对镀层有较高的要求,对镀液的管理也是十分重要的。线材电镀由于电阻比常规电镀要高得多,一般都要在较高的电流密度下工作,有时高达300A/dm2,这时镀液升温非常快,主盐金属离子消耗也很快,要求槽液有较大的容量,以便即时降温和补充,但是由于工艺布局的限制,工作镀槽的容量往往是有限的,为了解决这个问题,可以在槽体下部或槽边或其他不影响生产线布局的情况下,另外以大于工作槽2~5倍的容积另设一个与工作槽连通的循环过滤槽,配上过滤机,必要时还可以配上热交换装置,有些没有热交换器的电镀厂将冰块封装在塑料袋或塑料桶里,放在循环槽中也可以解决燃眉之急。

 

特殊线材电镀设备

 

对于有些特殊结构的线材,比如引线框、插脚等,就更需要专业的线材电镀设备。这类设备有时就是为了加工专用的引线而设计的,称为专用设备,由于引线和放线时所用的线卷架很像老式电影胶片卷片盒,所以也叫做卷对卷电镀设备。典型的专用引线框电镀设备是集成电路(IC)引线框的连续电镀设备。

 

卷对卷电镀设备的基本原理与常规线材电镀设备一样,由引线和放线机构与镀槽构成,但是结构要精密得多,并且也很小巧,因为这类镀液多数是贵金属电镀,不可能配制大量的镀液,由于设备长度有限,所以必须采用高速电镀技术才能满足镀层厚度的要求。同样理由,为了节约贵金属材料,现在很多引线框采用的是局部电镀技术,只对需要的部位进行电镀,因此,使这类设备有很多的辅助设备和工装来满足特殊电镀过程的需要。

 

   (1)动力和镀槽

 

这种设备的动力也是以收线卷为主动轮,由于线框架的特殊形状而要求有很多导轮来保证线框的正常行走。

 

引线框连续电镀的镀槽在这种连续电镀设备中比较特殊,几乎已经很难看出与普通镀槽有什么相同之处。这时因为在这种生产线上,线框是以很快的速度从各工艺流程的镀槽中穿过,镀液和各种前、后处理液有时是以喷射的方式与线框接触的,清洗也是如此,因此,镀槽只是概念槽,可能采取的是其他装载镀液的方式。

 

(2)局部镀装置

 

局部镀在IC引线框电镀中是常用的方法,但是工艺比较复杂。引线框的局部镀工艺与常规电镀中的局部镀不同,不是在被镀产品表面采用绝缘胶之类的涂覆法,而是由设备来保证只在产品的局部镀覆,因此,线框局部镀的关键是在设备上。局部镀根据所采用的镀覆方式的不同而有连续镀方式和间歇镀方式。

 

   ①压板式局部镀装置。这种局部镀是间歇镀方式。让引线框平行进入由模具引导的局部镀机构,如图2所示,这时模具相当于镀槽,模具上的孔位对应的是需要镀覆的部位,上面由有一定压力硅胶带压住,压力保持在使线框受镀的一面与模具紧贴而不让镀液外泄。阳极喷嘴通过模具的孔向线框需要镀覆的部位喷射镀液,引线框则要与电源的阴极相连接。压板喷镀设备长约800mm,当待镀线框进入后,喷嘴即喷出镀液,5~10s后停止,收线轮动作让已经电镀的部位走出,下一轮是局部镀开始。

 

图2压板式局部镀装置示意

 

这种平板局部镀设备比较简单,模具容易制作,但由于受阳极喷嘴分布和镀液供给方式的影响,镀层厚度的均匀性较差。

 

②镀轮式局部镀装置。镀轮式喷镀是连续局部镀装置,因此生产效率比较高,其工作原理如图7-3所示。IC线框由引导轮导入喷镀机,受镀面与喷镀机上喷嘴对应,在喷镀机的半圆形模具的上部由压带导轮提供一组不停转动的硅胶带,通过并压紧喷镀机上部半圆处,正好与进入喷镀机的IC线框的背部相对应,将压力传至IC线框,使其受镀面与喷镀机工作面有紧密配合而又能顺利通过镀头。这样,随着引导轮的引导,IC线框经过喷镀机时,与喷嘴对应的部位就镀上了镀层。这种方法可以连续地进行喷镀,从而有较高的生产效率。

 

   由于这种局部镀是在运动中进行,镀层的厚度均匀,镀层的质量也有所提高,但是设备的结构比较复杂,喷嘴模具加工要求较高,因而设备成本会较高。

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