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        談?chuàng)闲杂≈齐娐钒逵脽o框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備的特點(diǎn)

        2019-07-25 01:53:56江澤軍吳志鵬江進(jìn)利
        印制電路信息 2019年7期
        關(guān)鍵詞:線路板撓性鍍銅

        江澤軍 吳志鵬 江進(jìn)利

        (昆山東威電鍍設(shè)備技術(shù)有限公司,蘇州 昆山 215300)

        0 前言

        撓性印制電路板(FPCB)作為印制電路板的一種重要類別,與剛性印制電路板(PCB)相比,具有輕、薄、短、小,結(jié)構(gòu)靈活,可彎曲、卷曲、折疊和立體組裝等特點(diǎn),能取代很多轉(zhuǎn)接部件,便于最大使用有效空間,使電子產(chǎn)品在外觀上變得更為輕薄,廣泛應(yīng)用于具有小型化、輕量化和移動要求的各類電子產(chǎn)品。

        FPCB非常輕薄,厚度只有0.036 mm~0.3 mm。由于線路板厚度問題,在一般的電鍍設(shè)備中其自身強(qiáng)度不足以保證板面平直(垂直度),單單通過位于電路板上方的夾具來夾裝時,電路板的下端在電鍍液槽中的垂直度無法保證,從而極易出現(xiàn)翹曲、撕裂、疊板的問題,導(dǎo)致鍍層不均勻。

        現(xiàn)有的FPCB電鍍設(shè)備,包括傳統(tǒng)的龍門式電鍍線和垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備為保證FPC線路板在電鍍槽內(nèi)能順利電鍍,需要通過人工加裝邊框提高其剛性,才能使其順利電鍍。在裝夾及拆卸過程中,需要人工裝、拆邊框和固定夾,固定夾安裝和拆卸的過程復(fù)雜,并且無法做到自動上下料,并且無法形成連續(xù)生產(chǎn),工作效率極低。由于多了二次人工操作過程,容易將撓性板造成折皺,影響產(chǎn)品品質(zhì)?,F(xiàn)有的FPCB電鍍銅設(shè)備是帶邊框電鍍,費(fèi)時費(fèi)力,急需要一種新型設(shè)備改善這一狀況。

        1 FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備

        1.1 概要

        FPC垂直連續(xù)無框電鍍設(shè)備,用上下夾持撓性板的方式,以保證撓性板在傳動中平穩(wěn)的通過電鍍槽進(jìn)行電鍍。上夾具夾持撓性板,并作為主動,撓性板帶動下夾具,下夾具帶有滑輪,被動限定在既定的軌道內(nèi)運(yùn)行,以保證板面的垂直度和上下夾的同步性。

        采用上下夾持的撓性板的方式,以保證撓性板在傳動中平穩(wěn)的通過電鍍槽進(jìn)行電鍍;使用機(jī)械手配合新式吸盤,實(shí)現(xiàn)自動上下板,少人無人化操作,向工業(yè)2025邁進(jìn)。

        1.2 難題和解決方案

        (1)FPC板厚只有0.036 mm~0.3 mm厚,如何使其不加邊框在垂直連續(xù)的電鍍槽液中運(yùn)行?

        解決方案:采用上下夾持撓板的方式(如圖1),以保證軟板在傳動中平穩(wěn)的通過電鍍槽進(jìn)行電鍍。

        圖1 FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備上下夾圖

        (2)如何實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動上下板?

        解決方案:

        ①采用世界先進(jìn)的“那智不二越”(NACHI)六軸機(jī)械手;

        ②采用分區(qū)式面式吸盤(分區(qū)式可以滿足不同F(xiàn)PC板面積要求);

        ③在線吹烘干設(shè)計,為實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動下板提供條件(如圖2);

        ④連續(xù)生產(chǎn)不停線設(shè)計:上下料左右分料盒,實(shí)現(xiàn)不停線,更換、添加線路板;

        ⑤儲存盒內(nèi)的線路板數(shù)量自動感應(yīng)檢測、空存儲盒自動彈出報警設(shè)計:機(jī)械手可自動感應(yīng)儲存盒內(nèi)的線路板數(shù)量,自動切換儲存盒,空存儲盒可自動彈出,報警;

        ⑥增加機(jī)械手防護(hù)罩,保證人身安全。

        圖2 FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備自動上下板圖

        (3)如何實(shí)現(xiàn)在機(jī)械手發(fā)生故障的時候可以使產(chǎn)品正常收線?

        解決方案:配手動上料裝置,可在機(jī)械手出現(xiàn)問題時候手動上料收(如圖3)。

        圖3 FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備手動下板圖

        (4)連續(xù)電鍍銅線傳動裝置鋼帶傳動和鏈條傳動的選擇?

        采用鏈條傳動時,鏈條在長時間運(yùn)行過程中因?yàn)槔Φ淖饔?,使鏈條變長。由于每節(jié)鏈節(jié)受到的拉力不同,鏈條每節(jié)節(jié)距的不相同,造成鏈條上各處的瞬時速度不一致相同,使一同運(yùn)動的電路板在不同時間的運(yùn)行速度不同,最終造成電路板板面電鍍后電路板上下邊緣產(chǎn)生褶皺形成荷葉邊。采用鋼帶傳動時,鋼帶一體成型,各個位置拉力引起的變形基本接近。傳動帶各處的瞬時速度均相同,使電路板板面電鍍后,上下邊緣無荷葉邊產(chǎn)生。

        1.3 FPCB設(shè)備監(jiān)控項(xiàng)目

        設(shè)計新的FPCB設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(如圖4),包括料號、泵、整流機(jī)、傳動、設(shè)備異常等的監(jiān)控。

        1.4 FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備能達(dá)到的技術(shù)要求

        圖4 FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備監(jiān)控界面圖

        (1)可連續(xù)同時生產(chǎn)產(chǎn)品(產(chǎn)品垂直方向固定250 mm~500 mm,板厚范圍0.036 mm~0.3 mm,長度方向250 mm~500 mm。

        (2)生產(chǎn)速度為0.5~2 m/min,可調(diào)節(jié)。

        (3)鍍層均勻度:表面鍍銅為10 μm時(測試時用250 mm×25 0mm尺寸的基板),鍍銅層R≤2 μm,鍍層測量范圍:上下各距板邊10 mm;左右各距板邊5 mm。(注:鍍銅后不過微蝕進(jìn)行均勻性測試)

        1.5 FPC無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備獲得的中國專利成果

        從2016年至2018年本項(xiàng)目共獲得已授權(quán)專利6項(xiàng),其中:發(fā)明專利兩項(xiàng):一種板材輸送機(jī)構(gòu)以及電鍍設(shè)備、一種料夾輸送機(jī)構(gòu)及電鍍設(shè)備。

        實(shí)用新型專利四項(xiàng):一種上下料開夾裝置、一種上下料吸取裝置、一種滾動夾具、一種電路板吸附裝置及電路板上下料機(jī)械手。

        2 FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備與傳統(tǒng)FPCB電鍍銅設(shè)備的比較

        2.1 在人員成本方面對比

        (1)FPCB(加框式)垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備

        常規(guī)設(shè)置,上下板各一個人,裝、拆邊框3個人,共計5個人。

        按照每個人工資5千/月/班,兩班制大概每月5萬元人民幣。

        (2)FPC無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備。

        常規(guī)設(shè)置,巡線一人,兼職儲存盒內(nèi)放板和取板。

        按照每個人5千/月/班,兩班制大概每月1萬元人民幣。

        2.2 在性能、產(chǎn)能和質(zhì)量方面對比

        FPCB垂直電鍍線(A)與FPCB垂直連續(xù)無邊框線(B)(如圖5)。

        圖5 FPCB垂直電鍍線(A)與FPCB垂直連續(xù)無邊框線(B)

        (1)FPC(加框式)垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備

        性能:板厚范圍0.036 mm~0.3 mm,需要輔助治具(邊框);

        產(chǎn)能:按照1.5 m/min產(chǎn)速,250寬線路板,一天(8 h)可生產(chǎn)2880張,需要5人;

        質(zhì)量:鍍層均勻度:面銅為10 μm時(測試時用250 mm×250 mm尺寸的基板), 鍍銅層R≤3 μm,鍍層測量范圍:上下各距板邊10 mm;左右各距板邊5 mm(注:鍍銅后不過微蝕進(jìn)行均勻性測試)。

        (2)FPC無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備。

        性能:板厚范圍0.036 mm~0.3 mm,無邊框上板;

        產(chǎn)能:按照1.5 m/min產(chǎn)速,250寬線路板,一天(8 h)可生產(chǎn)2880張,需要1人;

        質(zhì)量:鍍層均勻度:面銅為10 μm時(測試時用250 mm×250 mm尺寸的基板),鍍銅層R≤2 μm,鍍層測量范圍:上下各距板邊10 mm;左右各距板邊5 mm(注:鍍銅后不過微蝕進(jìn)行均勻性測試)。

        表1 兩種設(shè)備比較

        2.3 綜合對比

        傳統(tǒng)FPCB電鍍銅設(shè)備和FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備的對比(見表1)。

        均勻性差異的原因:FPCB加了邊框后,噴管噴到邊框后,藥液會散開,導(dǎo)致邊框附近的鍍銅層均勻性差些,還有就是夾具夾點(diǎn)處,一面是邊框,一面電路板,導(dǎo)電不均勻。

        3 結(jié)語

        FPCB無框化垂直連續(xù)電鍍銅設(shè)備采用上下傳動分開及機(jī)械手自動上下料設(shè)計,上鏈條/鋼帶做主傳動運(yùn)行,下滑塊做從動運(yùn)行,使線路板上下同時限位,保證線路板在電鍍槽內(nèi)順利運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)全線少人或無人操作,保證線路板在電鍍槽內(nèi)順利運(yùn)行,不僅節(jié)約了人工,提高了生產(chǎn)效率,也提高了產(chǎn)品質(zhì)量,綜合技術(shù)水平達(dá)到先進(jìn)水平。

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