阅读说明：本技术 一种全自动电镀流水线 (Full-automatic electroplating assembly line ) 是由 夏一娇 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了电镀技术领域中的一种全自动电镀流水线,包括放料卷和收料卷,放料卷和收料卷之间设有电镀装置,电镀装置包括若干个镀液池、抗氧化池,抗氧化池的入液端和出液端均设有水洗池,电镀装置的前端和后端均设有展平辊,镀液池的入液端和出液端、收料卷的入卷处均设有张力辊,张力辊检测对应位置的铜膜的张力并反馈至控制系统,与收料卷对应的张力辊的后端设有膜厚检测器,膜厚检测器与控制系统连接。本发明采用分段梯度张力控制,实现了铜膜的稳定、匀速的张力输出和速度控制,避免铜膜受损,同时保证其收卷紧实,同时实现了对铜膜厚度进行在线监测,进而通过闭环控制系统控制镀液池内的电解液浓度和电流密度,保证了产品膜厚一致。(The invention discloses a full-automatic electroplating assembly line in the technical field of electroplating, which comprises a material discharging roll and a material receiving roll, wherein an electroplating device is arranged between the material discharging roll and the material receiving roll, the electroplating device comprises a plurality of plating baths and anti-oxidation baths, a liquid inlet end and a liquid outlet end of each anti-oxidation bath are respectively provided with a washing bath, the front end and the rear end of the electroplating device are respectively provided with a flattening roller, the liquid inlet end and the liquid outlet end of each plating bath and the roll inlet position of each material receiving roll are respectively provided with a tension roller, the tension rollers detect the tension of a copper film at corresponding positions and feed the tension to a control system, the rear end of each tension roller corresponding to the material receiving roll is provided with a film thickness detector, and the film thickness detectors are. The invention adopts the sectional gradient tension control, realizes the stable and uniform tension output and speed control of the copper film, avoids the copper film from being damaged, simultaneously ensures the compact winding of the copper film, simultaneously realizes the online monitoring of the thickness of the copper film, further controls the concentration and the current density of the electrolyte in the plating bath through a closed-loop control system, and ensures the consistent thickness of the product film.)

一种全自动电镀流水线

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，具体的说，是涉及一种全自动电镀流水线。

背景技术

电镀工艺已经广泛应用在各种领域，其是对走带行进中的铜膜进行电镀的工艺，随着人们对产品尺寸的要求不断提高，超薄柔性材料(≦6um)的应用越来越广，这种材料在电镀过程中，受到电解液的附着，容易在其表面形成水膜，这对镀膜的速度和张力的控制带来相当大的难度，进而容易造成铜膜的破损，同时导致走带极易打皱、收卷不实、厚度均匀性差等缺陷；

另外，在铜膜电镀的过程中，电解液的浓度并非是一成不变的，其随着电镀过程进行而不断变化，并且变化过程没有对应的的跟踪记录装置，导致整个铜膜的厚度薄厚不易，且不能调控，影响收卷铜膜的质量。

上述缺陷，值得解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种全自动电镀流水线。

本发明技术方案如下所述：

一种全自动电镀流水线，包括放料卷和收料卷，所述放料卷和所述收料卷之间设有电镀装置，所述放料卷放出的铜膜经过所述电镀装置电镀后在所述收料卷上收料，其特征在于，所述电镀装置包括若干个镀液池、抗氧化池，所述抗氧化池的入液端和出液端均设有水洗池，

所述电镀装置的前端和后端均设有展平辊，所述展平辊用于对所述铜膜进行展平；

所述镀液池的入液端和出液端、所述收料卷的入卷处均设有张力辊，所述张力辊检测对应位置的所述铜膜的张力并反馈至控制系统，所述控制系统调节根据该反馈值调节该位置的铜膜张力；

与所述收料卷对应的所述张力辊的后端设有膜厚检测器，所述膜厚检测器与控制系统连接，所述控制系统控制所述镀液池的电流密度和电解液浓度。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述电镀装置还包括上层机架和下层机架，所述展平辊、所述张力辊均固定在所述上层机架上，所述镀液池、所述水洗池以及所述抗氧化池均固定在所述下层机架上。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述镀液池的入液端设有第一镀液池入液导电辊和第二镀液池入液导电辊，所述镀液池的出液端设有第一镀液池出液导电辊和第二镀液池出液导电辊，所述第一镀液池入液导电辊与第一镀液池入液压辊配合连接，所述第二镀液池入液导电辊与第二镀液池入液压辊配合连接，所述第一镀液池出液导电辊与第一镀液池出液压辊配合连接，所述第二镀液池出液导电辊与第二镀液池出液压辊配合连接。

进一步的，所述第一镀液池入液压辊、所述第二镀液池入液压辊、所述第一镀液池出液压辊以及所述第二镀液池出液压辊均为弹性橡胶压辊。

进一步的，所述第一镀液池入液压辊、所述第二镀液池入液压辊、所述第一镀液池出液压辊以及所述第二镀液池出液压辊的外部均包裹有两层包膜，且内层包膜的硬度小于外层包膜的硬度。

更进一步的，所述内层包膜的材质为聚氨酯PU弹性材料，所述外层包膜的材质为三元乙丙橡胶。

进一步的，所述第一镀液池入液导电辊和第二镀液池入液导电辊并排设置，所述第一镀液池入液压辊和所述第二镀液池入液压辊位于所述第一镀液池入液导电辊和所述第二镀液池入液导电辊连线的两侧；所述第一镀液池出液导电辊和第二镀液池出液导电辊并排设置，所述第一镀液池出液压辊和所述第二镀液池出液压辊位于所述第一镀液池出液导电辊和所述第二镀液池出液导电辊连线的两侧。

进一步的，所述镀液池内部设有镀液池液下辊，所述铜膜依次绕过所述第一镀液池入液导电辊、所述第二镀液池入液导电辊、所述镀液池液下辊、所述第一镀液池出液导电辊以及所述第二镀液池出液导电辊后穿出，位于所述镀液池液下辊前侧的所述铜膜处设有钛阳极板，位于所述镀液池液下辊后侧的所述铜膜处设有钛蓝，通过调节流经所述钛蓝的电解液流量，进而调节所述镀液池内的电解液浓度。

更进一步的，位于所述镀液池液下辊前侧的所述铜膜的左右两侧均设有钛阳极板，位于所述镀液池液下辊后侧的所述铜膜的左右两侧均设有钛蓝。

进一步的，所述电镀池底部设有电镀池液下辊：一条皮带的头部内侧绕过所述第一电镀池入液导电辊、外侧绕过所述第二电镀池入液导电辊、内侧绕过所述电镀池液下辊后与其尾部连接；另一条皮带的头部内侧绕过所述第二电镀池出液导电辊、外侧绕过所述第一电镀池出液导电辊、内侧绕过所述电镀池液下辊后与其尾部连接。

更进一步的，所述电镀池液下辊通过电镀池液下辊轴承座固定在所述电镀装置的下层机架上。

更进一步的，所述电镀池的两侧设有转向轴，其中一个所述转向轴位于所述第一电镀池入液导电辊和所述第二电镀池入液导电辊之间，另一所述转向轴位于所述第一电镀池出液导电辊和第二电镀池出液导电辊之间，并且两条所述皮带均绕过对应的所述转向轴后再与所述电镀池液下辊连接。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述镀液池内设有上下两条前后方向的进液管，所述进液管上分布有若干喷孔，所述镀液池的前后两侧设有回液管，电解液经由所述进液管流入并经由所述喷孔喷出，反应后的电解液经由所述回液管进行回收利用。

进一步的，所述进液管与调节电流密度的电镀电源连接，所述电镀电源与所述控制系统通讯，所述控制系统通过控制所述电镀电源的电流大小，进而控制所述镀液池的电流密度。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述水洗池的内部设有水洗池液下辊，所述水洗池液下辊通过水洗池液下辊轴承座固定在所述电镀装置的下层机架上。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述水洗池的出液端设有水洗池出液压辊，所述水洗池出液压辊的一侧设有与其配对使用的切液过辊，所述水洗池出液压辊和所述切液过辊对从所述水洗池中穿出的铜膜进行切液。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述抗氧化池的内部设有抗氧化池液下辊，所述抗氧化池液下辊通过抗氧化池液下辊轴承座固定在所述电镀装置的下层机架上。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述抗氧化池的入液端设有第一抗氧化池入液导电辊和第二抗氧化池入液导电辊，所述第一抗氧化池入液导电辊和所述第二抗氧化池入液导电辊并排设置，所述铜膜依次反向绕过所述第一抗氧化池入液导电辊和所述第二抗氧化池入液导电辊后进入所述抗氧化池内。

根据上述方案的本发明，其特征在于，位于所述抗氧化池后侧的所述水洗池出液端设有烘箱，所述烘箱的出口处设有风冷柜。

根据上述方案的本发明，其特征在于，位于所述电镀装置后端的所述展平辊出口处设有切边器，所述铜膜两侧切边后端废料经过废料卷进行收卷。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明采用分段梯度张力控制，从铜膜放卷到电镀、收卷的过程中，通过不同位置的张力辊对铜膜的张力进行检测，并智能控制铜膜的张力，实现了铜膜的稳定、匀速的张力输出和速度控制，解决了超薄铜膜在切液过程中容易打皱的现象，避免铜膜受损，同时保证其收卷紧实；本发明在电镀装置尾端设置膜厚检测装置，对铜膜厚度进行在线监测，进而通过闭环控制系统控制镀液池内的电解液浓度和电流密度，保证了产品膜厚一致。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为放卷机构的结构示意图。

图3为镀液池部分的结构示意图。

图4为镀液池内部的结构示意图。

图5为镀液池动力传动部分的示意图。

图6为镀液池的侧面结构示意图。

图7为抗氧化池及两侧水洗池的结构示意图。

图8为收卷机构的结构示意图。

在图中，001、张力辊；002、展平辊；

110、上层机架；120、下层机架；

200、铜膜；210、放料卷；220、收料卷；230、废料卷；

300、镀液池；301、进液管；302、回液管；303、喷孔；310、镀液池液下辊；311、皮带；321、第一镀液池入液导电辊；322、第一镀液池入液压辊；331、第二镀液池入液导电辊；332、第二镀液池入液压辊；341、第一镀液池出液导电辊；342、第一镀液池出液压辊；351、第二镀液池出液导电辊；352、第二镀液池出液压辊；360、钛阳极板；370、钛蓝；380、转向轴；

400、第一水洗池；410、第一水洗池液下辊；420、第一水洗池出液压辊；

500、抗氧化池；510、抗氧化池液下辊；520、第一抗氧化池入液导电辊；530、第二抗氧化池入液导电辊；540、抗氧化池出液压辊；

600、第二水洗池；610、第二水洗池液下辊；620、第二水洗池出液压辊；

700、烘箱；710、风冷柜；

800、切边器；

900、膜厚检测器。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1所示，一种全自动电镀流水线，包括放料卷210、收料卷220及机架，放料卷210和收料卷220之间设有电镀装置，电镀装置包括若干个镀液池300、抗氧化池500，抗氧化池500的入液端和出液端均设有水洗池，其中，抗氧化池500入液端为第一水洗池400，其出液端为第二水洗池600。

放料卷210放出的铜膜200经过电镀装置电镀后在收料卷220上收料，在放卷、电镀及收卷的过程中，整个流水线上设置有若干个辊子，包括张力辊001、展平辊002、压辊等。

机架包括上层机架110和下层机架120，便于组装、调整上下基准平面的平行度和设备维修。具体的，上层机架110采用组装式结构，展平辊002、张力辊001均固定在上层机架110上，下层机架120采用焊接式结构，镀液池300、第一水洗池400、第二水洗池600、抗氧化池500以及对应的主辊的轴承座均固定在下层机架120上，最大限度的降低了各轴承座的高度，增加了轴承座的钢性。

如图1、图3所示，为了实现铜膜200的速度和张力的控制，本发明采用分段梯度张力监测、控制结构，每两个相邻的张力辊001之间设有对应的主动电机，该主动电机带动这一张力区间内所有的辊子转动，张力辊001、该主动电机及控制系统构成闭环控制，通过张力辊001检测该段区间的铜膜200的张力，控制系统根据张力辊001的反馈数据调整主动电机的转速，进而调节该区间内铜膜200的张力。并且每根导电辊上增加对应的压辊，把铜膜200从池内带出来的液体大部分挤压出去(即切液)，增大镀膜与辊之间的摩擦力，实现了张力隔断，增加镀膜与导电辊之间的导电性，并且杜绝了导电辊由于有残留电解液而引起的镀铜现象，实现了设备的进一步保护。

镀液池300采用左右对称布局的结构，即：镀液池300内部设有镀液池液下辊310，镀液池300的入液端（即图中镀液池液下辊310左侧）设有第一镀液池入液导电辊321和第二镀液池入液导电辊331，第一镀液池入液导电辊321与第一镀液池入液压辊322配合连接，第二镀液池入液导电辊331与第二镀液池入液压辊332配合连接；镀液池300的出液端（即图中镀液池液下辊310右侧）设有第一镀液池出液导电辊341和第二镀液池出液导电辊351，第一镀液池出液导电辊341与第一镀液池出液压辊342配合连接，第二镀液池出液导电辊351与第二镀液池出液压辊352配合连接。

具体的，第一镀液池入液导电辊321和第二镀液池入液导电辊331卧式并排设置，第一镀液池入液压辊322和第二镀液池入液压辊332位于第一镀液池入液导电辊321和第二镀液池入液导电辊331连线的两侧；第一镀液池出液导电辊341和第二镀液池出液导电辊351卧式并排设置，第一镀液池出液压辊342和第二镀液池出液压辊352位于第一镀液池出液导电辊341和第二镀液池出液导电辊351连线的两侧。通过两个镀液池入液导电辊的并排设置、两个镀液池出液导电辊的并排设置，保证了铜膜200出第一镀液池入液导电辊321的角度与进入第二镀液池入液导电辊331的角度一致，铜膜200出第一镀液池出液导电辊341的角度与进入第二镀液池出液导电辊351的角度一直，进而保证接触面积一致。

在本实施例中，第一镀液池入液压辊322位于第一镀液池入液导电辊321的下侧，第二镀液池入液压辊332位于第二镀液池入液导电辊331的上侧；第一镀液池出液压辊342位于第一镀液池出液导电辊341的上侧，第二镀液池出液压辊352位于第二镀液池出液导电辊351的下侧。

优选的，电镀池液下辊通过电镀池液下辊轴承座固定在电镀装置的下层机架120上，保证了电镀池液下辊的有效支撑性能。

如图1、图4所示，本发明在电解液浓度调节上采用组合式阳极的结构，调节钛阳极板360的电解液浓度。具体的：铜膜200依次绕过第一镀液池入液导电辊321、第二镀液池入液导电辊331、镀液池液下辊310、第一镀液池出液导电辊341以及第二镀液池出液导电辊351后穿出，位于镀液池液下辊310前侧的铜膜200处设有钛阳极板360，位于镀液池液下辊310后侧的铜膜200处设有钛蓝370。电解液浓度是指单位体积的电解液所含的铜离子的数，本发明通过调节流经钛蓝370的电解液流量，进而调节镀液池300内的电解液浓度。

优选的，位于镀液池液下辊310前侧的铜膜200的左右两侧均设有钛阳极板360，位于镀液池液下辊310后侧的铜膜200的左右两侧均设有钛蓝370。

如图4、图5所示，本发明中电镀池的动力驱动过程中，采用压辊加摩擦型传动原理，集分段梯度张力、微速差控制以一体，实现了稳定、匀速的张力输出和速度控制。具体的：电镀池底部设有电镀池液下辊，一条皮带311的头部内侧绕过第一电镀池入液导电辊、外侧绕过第二电镀池入液导电辊、内侧绕过电镀池液下辊后与其尾部连接；另一条皮带311的头部内侧绕过第二电镀池出液导电辊、外侧绕过第一电镀池出液导电辊、内侧绕过电镀池液下辊后与其尾部连接。

本发明采用同一条摩擦型皮带311的正反面带动导电辊的正反转代替了传统的齿轮传动，由于摩擦型皮带存在着应力打滑的特性，能有效地解决因加压辊后同一张力段内的分段张力不均现象。

在本实施例中，电镀池的两侧设有转向轴380，其中一个转向轴380位于第一电镀池入液导电辊和第二电镀池入液导电辊之间，另一转向轴380位于第一电镀池出液导电辊和第二电镀池出液导电辊之间，并且两条皮带311均绕过对应的转向轴380后再与电镀池液下辊连接。通过转向轴380对皮带311的整体走向进行控制，使得皮带311与第一电镀池入液导电辊和第二电镀池入液导电辊上的接触面积大大增加，保证了良好的摩擦性能和皮带311的张紧力。

如图6所示，镀液池300内设有上下两条前后方向的进液管301，进液管301上分布有若干喷孔303，镀液池300的前后两侧设有回液管302，电解液经由进液管301流入并经由喷孔303喷出，反应后的电解液经由回液管302进行回收利用。

本发明中的进液管301与调节电流密度的电镀电源连接，电镀电源与控制系统通讯，控制系统通过电镀电源控制进液管301的流速，本发明采用在线调节电流的方式代替了传统的手工调节电流的方式，自动化程度高，解放了人力物力。具体的：

电流密度是指单位面积电极上通过的电流强度。在本发明中，钛蓝370内的铜球既是作为导电阳极同时又是铜离子添加的来源，当检测到电解液铜离子浓度偏高时，钛阳极板360的电流密度加大，钛蓝370的电流密度减小，使得消耗的铜离子多于添加的铜离子；当检测到电解液铜离子偏低时，钛阳极板360的电流密度降低，钛蓝370的电流密度增加，使得消耗的铜离子小于添加的铜离子。

本发明克服了传统电镀池中单独采用钛蓝370作为阳极，由于铜球的溶解不可控，而造成的在消耗量小于溶解量的情况下引起电解液铜离子浓度一直升高的问题，保证铜离子的消耗量和添加量在工艺要求的范围内。

如图1、图7所示，水洗池（包括第一水洗池400和第二水洗池600）的内部设有水洗池液下辊，水洗池液下辊通过水洗池液下辊轴承座固定在电镀装置的下层机架120上。抗氧化池500的内部设有抗氧化池液下辊510，抗氧化池液下辊510通过抗氧化池液下辊510轴承座固定在电镀装置的下层机架120上。

水洗池的出液端设有水洗池出液压辊，水洗池出液压辊的一侧设有与其配对使用的切液过辊，水洗池出液压辊和与其配对的切液过辊对从水洗池中穿出的铜膜200进行切液。具体的，第一水洗池400的出液端设有第一水洗池出液压辊420及与其配合的切液过辊，第二水洗池600的出液端设有第二水洗池出液压辊620及与其配合的切液过辊。

抗氧化池500的入液端设有第一抗氧化池入液导电辊520和第二抗氧化池入液导电辊530，第一抗氧化池入液导电辊520和第二抗氧化池入液导电辊530卧式并排设置，铜膜200依次反向绕过第一抗氧化池入液导电辊520和第二抗氧化池入液导电辊530后进入抗氧化池500内。抗氧化池500的出液端设有抗氧化池出液压辊540及与其配合的切液压辊，铜膜200进入抗氧化池500内并绕过抗氧化池液下辊510后，通过抗氧化池出液压辊540和对应的切液压辊进行切液，而后进入第二水洗池600。

如图1、图2、图8所示，铜膜200电镀完成后还经过了烘干、展平、在线切边及废料收卷、膜厚检测、收卷等过程。

（1）位于抗氧化池500后侧的水洗池出液端设有烘箱700，烘箱700的出口处设有风冷柜710。通过烘箱700对从第二水洗池600出液的铜膜200进行烘干；同时风冷柜710烘干后的铜膜200进行风冷，避免烘干后的铜膜200接触到金属过辊而骤然冷却引起膜面打皱。

（2）电镀装置的前端和后端均设有展平辊002，展平辊002用于对铜膜200进行展平，便于对铜膜200进行电镀和厚度测试，通过膜厚检测装置的反馈对比工艺参数的值，在线自动调整镀液池300电流的大小，最终达到满足工艺需求。

（3）由于镀膜过程中存在尖端电流放电效应，铜膜200的两边缘的电流密度会比其它地方大，因此两边缘的厚度也会比其它地方厚，这就导致了收卷卷料两边缘紧实，中间疏松的现象，进而引起铜膜200在卷料内的物理变形而打皱。传统的电镀过程中，采用人工纠正的方式，偏移收卷中心位置，但是对于膜厚≦6um、收卷张力≦100N的铜膜，此种方式容易引起膜面打皱。本发明采用在线切边解决膜厚不一的问题。

具体的：在位于电镀装置后端的展平辊002出口处设置切边器800，铜膜200两侧切边后端废料经过废料卷230进行收卷。通过收卷之前切除铜膜200两边缘厚度比较厚的部分，使张力更加稳定可控。

（4）与收料卷220对应的张力辊001的后端设有膜厚检测器900，膜厚检测器900与控制系统连接，控制系统控制镀液池的电流密度和电解液浓度。

本发明中铜膜200在整个工作过程中，走向依次为：放料卷210-张力辊001-展平辊002-（第一镀液池入液导电辊321-第二镀液池入液导电辊331-镀液池液下辊310-第一镀液池出液导电辊341-第二镀液池出液导电辊351）-张力辊001-（第一镀液池入液导电辊321-第二镀液池入液导电辊331-镀液池液下辊310-第一镀液池出液导电辊341-第二镀液池出液导电辊351）-张力辊001-（第一镀液池入液导电辊321-第二镀液池入液导电辊331-镀液池液下辊310-第一镀液池出液导电辊341-第二镀液池出液导电辊351）-张力辊001-第一水洗池液下辊410-第一水洗池出液压辊420-第一抗氧化池入液导电辊520-第二抗氧化池入液导电辊530-抗氧化池液下辊510-抗氧化池出液压辊540-第二水洗池液下辊610-第二水洗池出液压辊620-烘箱700-风冷柜710-展平辊002-切边器800（废料卷230）-张力辊001-膜厚检测器900-收料卷220。

另外，由于电镀电流密度、电解液浓度、走带速度(电镀时间)是控制电镀层厚度的关键因素，当速度恒定时通过改变电流密度和电解液浓度，是电镀工艺中改变镀层厚度的有效手段。本发明采用在线镀层厚度检测反馈、自动闭环控制电流的方法，达到在工艺参数范围内自动调节电流密度。具体的：在电流密度控制方面，通过膜厚检测器900检测到的铜膜200厚度，通过闭环控制系统调节镀液池300对应的电镀电源，进而自动调整进液管301流速；在电解液浓度控制方面，通过组合式阳极（钛阳极板360和钛蓝370）的配合，调节钛阳极板360的电流密度，实现铜离子的消耗量和添加量在工艺上的要求。

优选的，本发明中各个阶段的压辊均为弹性橡胶压辊，该弹性橡胶压辊包裹有两层包膜，且内层包膜的硬度小于外层包膜的硬度，通过内层包膜和外层包膜的硬度差，抵消经过各个压辊的铜膜200形变引起的接触面积变化。优选的，内层包膜的材质为聚氨酯PU弹性材料，外层包膜的材质为三元乙丙橡胶。

本发明集成了收放卷、张力控制、电镀工艺、电流控制、镀层厚度在线检测和控制、电解液均匀性循环控制、铜离子在线添加和浓度控制、抗氧化镀层处理、在线烘烤、在线切边、废料收卷等机构，解决导电辊镀铜刺破铜膜200、走带极易打皱、收卷不实、厚度均匀性超差等缺陷，保证生产出的铜膜符合对应的工艺需求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。