CN110004474A - 一种超细金属线的连续电镀生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超细金属线的连续电镀生产线，适用于金属线直径为10μm～100μm、镀层厚度为0.1μm～0.3μm的电镀生产线，生产线呈直线布置，包括设置于生产线头部的放线组件、设置于生产线中部的电镀组件和设置于生产线尾部的收线组件。本发明结构简单，通过收线组件和放线组件调节收线速度，从而调节放线速度，使待电镀金属丝不会因为收线端或放线端的力不平衡从而导致金属丝拉断，通过放线控制模块中的角度传感器和扭矩传感器实时调节放线端的速度，而收线控制箱内的PLC控制器控制收线速度，拉动金属丝改变摇臂的旋转角度，从而调节放线速度，并不需要复杂的机械调节结构即可完成对金属丝的连续电镀，电镀效率高，控制方式易实现，自动化程度较高。
Description
技术领域
本发明涉及电镀设备技术领域，特别是一种超细金属线的连续电镀生产线。
背景技术
键合丝是半导体器件和集成电路组装时为使芯片内电路的输出和输入的键合点与引线框架的内接触点之间实现电气连接而使用的微细金属丝内引线，键合效果的好坏直接影响集成电路的性能；键合丝主要分为四种：镀钯铜线、镀金合金线、键合金线和键合铜线。随着目前电子元器件的体积逐渐减小，这就要求生产电子元器件的原材料要更加精细小巧，而对于电子元器件中作为连接半导体器件和集成电路的键合丝的制作要求就要更高，键合丝的直径要更细，这就对键合丝的生产工艺和设备提出了更高的要求。目前键合丝的直径一般在15μm～300μm，但是对于10μm～100μm直径的键合丝来说，在生产的过程中，由于键合丝的直径太细，在电镀的过程中极易被拉断，尤其是在连续电镀的过程中，由于电镀生产线设备长达几米到十几米，在连读电镀的过程中键合丝更容易被拉断，所以对电镀生产线的收放线系统提出了更高、更精准的要求，但是现有的针对超细金属丝的电镀生产线为了达到能够连续地电镀，往往设备复杂、控制方式繁琐，如申请号201410026346.9（超细金属丝连续电镀自动生产线），就存在设备复杂、控制方式繁琐的问题，还加装了辅助驱动机构，并且现有的超细连续电镀生产线存在电镀效率不高的问题，亟需设计一种能够电镀超细金属丝的电镀生产线，并且能够同时兼备设备简单、控制方式易实现和电镀效率高的优点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超细金属线的连续电镀生产线。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种超细金属线的连续电镀生产线，适用于金属线直径为10μm～100μm、镀层厚度为0.1μm～0.3μm的电镀生产线，生产线呈直线布置，包括设置于生产线头部的放线组件、设置于生产线中部的电镀组件和设置于生产线尾部的收线组件。
所述放线组件包括放线机架、设置于放线机架上表面的放线箱、设置于放线箱内的放线控制模块和若干组放线机构，每一组所述放线机构均包括角度传感器、扭矩传感器、摇臂、固定杆和第一旋转电缸，所述放线箱的侧壁上设置有上下一一对应的固定孔和限位槽，所述摇臂的一端设置有旋转轴，所述角度传感器和扭矩传感器均套装在旋转轴上，所述旋转轴的两端通过铰支座固定在放线箱的内壁上；所述摇臂的另一端设置有第一导线轮，所述固定杆的一端穿过固定孔与放线箱的内壁固定，固定杆呈水平方向且凸出于放线箱设置，固定杆的另一端上设置有第二导线轮，所述放线箱的顶部设置有台阶式支架，每一个所述第一旋转电缸呈台阶式固定在台阶式支架上，每一个第一旋转电缸的输出轴上均设置有放线轮，所述放线轮上缠绕金属线，所述金属线依次通过第一导线轮和第二导线轮后进入电镀组件中进行电镀。
所述电镀组件包括电镀机架、设置于电镀机架下方的排水管路和设置于电镀机架中部的给水管路，所述电镀机架的上设置有若干个分隔设置的操作池，每一个所述操作池的底部通过管道连接有贮液箱，所述操作池与贮液箱之间还设置有循环泵。
所述收线组件包括收线机架和若干组设置于收线机架上且数量与放线机构一一对应的收线机构，所述收线机架的一侧还设置有收线控制箱，每一组所述收线机构包括电动直线滑台模组、移动杆和第二旋转电缸，所述电动直线滑台模组设置于收线机架上表面的内侧壁上，所述移动杆的一端与所述电动直线滑台的滑块固定，移动杆的另一端与所述第二旋转电缸的底部固定，所述收线机架的上表面上还设置有与收线机构一一对应的行程槽，所述电动直线滑台模组带动第二旋转电缸在行程槽内运动，每一个所述第二旋转电缸上均套装有收线轮；所述收线机架的上表面还设置有与收线机构一一对应的L型固定架，所述L型固定架的一端固定在所述收线机架的上表面，L型固定架的另一端设置有第三导线轮；所述金属丝经过电镀组件电镀后通过第三导线轮并缠绕于收线轮上。
所述第二旋转电缸上的收线轮拉动金属丝从而带动摇臂在限位槽内运动。
所述收线控制箱内设置有收线控制模块，所述收线控制模块包括PLC控制器和脉冲发生器，所述脉冲发生器与PLC控制器连接；所述PLC控制器通过第一驱动器与第二旋转电缸连接，PLC控制器能够输出启停信号和收线速度调整信号并控制第二旋转电缸的启停和转速；所述PLC控制器通过第二驱动器与电动直线滑台模组连接，PLC控制器能够输出左右调整信号并调整第二旋转电缸的位置。
所述放线控制模块包括中央处理器，所述中央处理器包括PID控制器和A/D转换模块，所述角度传感器和扭矩传感器的输出端通过A/D转换模块与PID控制器输入端连接，所述PID控制器的输出端与所述第一旋转电缸连接，PID控制器与第一旋转电缸之间还设置有变频器；所述角度传感器用于检测摇臂的偏转角度并将信号传递给PID控制器，所述扭矩传感器用于检测摇臂的旋转扭矩并将信号传递给PID控制器，所述PID控制器将角度信号和扭矩信号计算处理后通过变频器控制第一旋转电缸的转速。
所述PLC控制器还连接有第一触控屏，所述第一触控屏与PLC控制器以PPI串行通信方式连接。
所述PID控制器连接有第二触控屏，所述第二触控屏用于输入角度和扭矩控制零点。
所述操作池包括从头到尾顺次设置于电镀机架上的第一水洗池、酸洗池、超声波清洗池、第二水洗池、第一导电池、第一镀金池、第二导电池、第一回收水洗池、第三水洗池、第三导电池、镀钯池、第四导电池、第二回收水洗池、第四水洗池、第五导电池、第二镀金池、第六导电池、第三回收水洗池、第五水洗池、第六水洗池和热风烘干池。
本发明的有益效果是：
本发明结构简单，通过收线组件和放线组件调节收线速度，从而调节放线速度，使待电镀金属丝不会因为收线端或放线端的力不平衡从而导致金属丝拉断，通过放线控制模块中的角度传感器和扭矩传感器实时调节放线端的速度，而收线控制箱内的PLC控制器控制收线速度，拉动金属丝改变摇臂的旋转角度，从而调节放线速度，并不需要复杂的机械调节结构即可完成对金属丝的连续电镀，电镀效率高，控制方式易实现，自动化程度较高。
附图说明
图1为本发明生产线的俯视图；
图2为本发明的生产线结构示意图；
图3为本发明放线组件的结构示意图；
图4为本发明收线组件的结构示意图；
图中，1-放线组件，2-电镀组件，3-收线组件，4-放线机架，5-放线箱，6-摇臂，7-固定杆，8-第一旋转电缸，9-限位槽，10-第一导线轮，11-第二导线轮，12-台阶式支架，13-放线轮，14-电镀机架，15-循环泵，16-收线机架，17-收线控制箱，18-移动杆，19-第二旋转电缸，20-行程槽，21-收线轮，22-L型固定架，23-第三导线轮，24-第一触控屏，25-第二触控屏。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种超细金属线的连续电镀生产线由放线组件1、电镀组件2、收线组件3、放线机架4、放线箱5、摇臂6、固定杆7、第一旋转电缸8、限位槽9、第一导线轮10、第二导线轮11、台阶式支架12、放线轮13、电镀机架14、循环泵15、收线机架16、收线控制箱17、移动杆18、第二旋转电缸19、行程槽20、收线轮21、L型固定架22、第三导线轮23、第一触控屏24和第二触控屏25组成。
一种超细金属线的连续电镀生产线，适用于金属线直径为10μm～100μm、镀层厚度为0.1μm～0.3μm的电镀生产线，生产线呈直线布置，包括设置于生产线头部的放线组件1、设置于生产线中部的电镀组件2和设置于生产线尾部的收线组件3。
所述放线组件1包括放线机架4、设置于放线机架4上表面的放线箱5、设置于放线箱5内的放线控制模块和若干组放线机构，每一组所述放线机构均包括角度传感器、扭矩传感器、摇臂6、固定杆7和第一旋转电缸8，所述放线箱5的侧壁上设置有上下一一对应的固定孔和限位槽9，所述摇臂6的一端设置有旋转轴，所述角度传感器和扭矩传感器均套装在旋转轴上，所述旋转轴的两端通过铰支座固定在放线箱5的内壁上；所述摇臂9的另一端设置有第一导线轮10，所述固定杆7的一端穿过固定孔与放线箱5的内壁固定，固定杆7呈水平方向且凸出于放线箱5设置，固定杆7的另一端上设置有第二导线轮11，所述放线箱5的顶部设置有台阶式支架12，每一个所述第一旋转电缸8呈台阶式固定在台阶式支架12上，每一个第一旋转电缸8的输出轴上均设置有放线轮13，所述放线轮13上缠绕金属线，所述金属线依次通过第一导线轮10和第二导线轮11后进入电镀组件2中进行电镀。
所述电镀组件2包括电镀机架14、设置于电镀机架14下方的排水管路和设置于电镀机架14中部的给水管路，所述电镀机架14的上设置有若干个分隔设置的操作池，每一个所述操作池的底部通过管道连接有贮液箱，所述操作池与贮液箱之间还设置有循环泵15。
所述收线组件3包括收线机架16和若干组设置于收线机架16上且数量与放线机构一一对应的收线机构，所述收线机架16的一侧还设置有收线控制箱17，每一组所述收线机构包括电动直线滑台模组、移动杆18和第二旋转电缸19，所述电动直线滑台模组设置于收线机架16上表面的内侧壁上，所述移动杆18的一端与所述电动直线滑台的滑块固定，移动杆18的另一端与所述第二旋转电缸19的底部固定，所述收线机架16的上表面上还设置有与收线机构一一对应的行程槽20，所述电动直线滑台模组带动第二旋转电缸19在行程槽20内运动，每一个所述第二旋转电缸19上均套装有收线轮21；所述收线机架16的上表面还设置有与收线机构一一对应的L型固定架22，所述L型固定架22的一端固定在所述收线机架16的上表面，L型固定架22的另一端设置有第三导线轮23；所述金属丝经过电镀组件2电镀后通过第三导线轮23并缠绕于收线轮21上。
所述第二旋转电缸19上的收线轮21拉动金属丝从而带动摇臂6在限位槽9内运动。
所述收线控制箱17内设置有收线控制模块，所述收线控制模块包括PLC控制器和脉冲发生器，所述脉冲发生器与PLC控制器连接；所述PLC控制器通过第一驱动器与第二旋转电缸19连接，PLC控制器能够输出启停信号和收线速度调整信号并控制第二旋转电缸19的启停和转速；所述PLC控制器通过第二驱动器与电动直线滑台模组连接，PLC控制器能够输出左右调整信号并调整第二旋转电缸19的位置。
所述放线控制模块包括中央处理器，所述中央处理器包括PID控制器和A/D转换模块，所述角度传感器和扭矩传感器的输出端通过A/D转换模块与PID控制器输入端连接，所述PID控制器的输出端与所述第一旋转电缸8连接，PID控制器与第一旋转电缸8之间还设置有变频器；所述角度传感器用于检测摇臂6的偏转角度并将信号传递给PID控制器，所述扭矩传感器用于检测摇臂6的旋转扭矩并将信号6传递给PID控制器，所述PID控制器将角度信号和扭矩信号计算处理后通过变频器控制第一旋转电缸8的转速。
所述PLC控制器还连接有第一触控屏24，所述第一触控屏24与PLC控制器以PPI串行通信方式连接。
所述PID控制器连接有第二触控屏25，所述第二触控屏25用于输入角度和扭矩控制零点。
所述操作池包括从头到尾顺次设置于电镀机架14上的第一水洗池、酸洗池、超声波清洗池、第二水洗池、第一导电池、第一镀金池、第二导电池、第一回收水洗池、第三水洗池、第三导电池、镀钯池、第四导电池、第二回收水洗池、第四水洗池、第五导电池、第二镀金池、第六导电池、第三回收水洗池、第五水洗池、第六水洗池和热风烘干池。
本发明的主要工作过程如下：
首先本发明中的放线组件中的摇臂设置在限位槽内，摇臂的初始角度为负的，通过与PID控制器连接的第二触控屏输入设置PID控制器的控制范围和控制零点，设置角度控制范围为负40度到90度任意调整，设置扭矩控制范围为0克到20克任意调整，设置角度相对控制零点为0度，扭矩相对控制零点为0克，当角度传感器和扭矩传感器检测到角度和扭矩发生变化时，角度传感器和扭矩传感器输出信号至PID控制器，PID控制器经过微积分运算后输出一个电压，变频器在输出电压大小不同的情况下，调节第一旋转电缸的转速。
首先将缠绕有金属线的放线轮套装在第一旋转电缸上，拉动金属丝依次通过设置于摇臂上的第一导线轮和设置于固定杆上的第二导线轮，然后拉动金属丝穿过电镀组件并通过第三导线轮，最后缠绕于第二旋转电缸上的收线轮，在没有启动收线组件工作时，由于金属丝此时处于原始状态，没有被拉伸，摇臂的与水平线的角度处于负角度，此时摇臂也不会产生扭矩，通过第一触控屏控制脉冲发生器工作，PLC控制器的输出端与驱动器连接，驱动器驱动第二旋转电缸开始工作，此时还可以通过触控屏调节收线机构中的电动直线滑套模组调节第二旋转电缸的左右位置，第二旋转电缸开始工作，此时金属丝一圈圈地缠绕于收线轮上，此时金属丝被收线轮拉动往前运输，由于收线轮拉动金属丝产生了拉力，此时摇臂上的第一导线轮在拉力的作用下逆时针旋转，由于刚开始设置PID控制器的角度控制相对零点为0度，所以当摇臂与水平线的角度差为0度时，PID控制器控制第一旋转电缸带动放线轮旋转并开始放线，这个过程中要保持收线和放线的速度保持一致，不能因为张力过大而使金属丝拉断，所以摇臂上的旋转轴和滚动轴承上要涂抹润滑油，保证摇臂时刻处于零阻尼的状态。通过PLC控制器输出的收线速度信号调节第二旋转电缸的收线速度，速度越快时，对金属丝的拉力就越大，摇臂在拉力的作用下逆时针旋转的角度越大，则PID控制器内的角度和扭矩输入量就越大，通过PID控制器控制输出电压，变频器在输出电压大小不同的情况下，调节第一旋转电缸的转速，从而使收线速度和放线速度保持动态平衡，这样就不会使金属丝因为拉力过大而损坏。
本发明结构简单，通过收线组件和放线组件调节收线速度，从而调节放线速度，使待电镀金属丝不会因为收线端或放线端的力不平衡从而导致金属丝拉断，通过放线控制模块中的角度传感器和扭矩传感器实时调节放线端的速度，而收线控制箱内的PLC控制器控制收线速度，拉动金属丝改变摇臂的旋转角度，从而调节放线速度，并不需要复杂的机械调节结构即可完成对金属丝的连续电镀，电镀效率高，控制方式易实现，自动化程度较高。
诚然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种超细金属线的连续电镀生产线，适用于金属线直径为10μm～100μm、镀层厚度为0.1μm～0.3μm的电镀生产线，其特征在于：生产线呈直线布置，包括设置于生产线头部的放线组件(1)、设置于生产线中部的电镀组件(2)和设置于生产线尾部的收线组件(3)；
所述放线组件(1)包括放线机架(4)、设置于放线机架(4)上表面的放线箱(5)、设置于放线箱（5）内的放线控制模块和若干组放线机构，每一组所述放线机构均包括角度传感器、扭矩传感器、摇臂(6)、固定杆(7)和第一旋转电缸(8)，所述放线箱(5)的侧壁上设置有上下一一对应的固定孔和限位槽（9），所述摇臂（6）的一端设置有旋转轴，所述角度传感器和扭矩传感器均套装在旋转轴上，所述旋转轴的两端通过铰支座固定在放线箱（5）的内壁上；所述摇臂（9）的另一端设置有第一导线轮（10），所述固定杆（7）的一端穿过固定孔与放线箱（5）的内壁固定，固定杆（7）呈水平方向且凸出于放线箱（5）设置，固定杆（7）的另一端上设置有第二导线轮（11），所述放线箱（5）的顶部设置有台阶式支架（12），每一个所述第一旋转电缸（8）呈台阶式固定在台阶式支架（12）上，每一个第一旋转电缸（8）的输出轴上均设置有放线轮（13），所述放线轮（13）上缠绕金属线，所述金属线依次通过第一导线轮（10）和第二导线轮（11）后进入电镀组件（2）中进行电镀；
所述电镀组件（2）包括电镀机架（14）、设置于电镀机架（14）下方的排水管路和设置于电镀机架（14）中部的给水管路，所述电镀机架（14）的上设置有若干个分隔设置的操作池，每一个所述操作池的底部通过管道连接有贮液箱，所述操作池与贮液箱之间还设置有循环泵（15）；
所述收线组件（3）包括收线机架（16）和若干组设置于收线机架（16）上且数量与放线机构一一对应的收线机构，所述收线机架（16）的一侧还设置有收线控制箱（17），每一组所述收线机构包括电动直线滑台模组、移动杆（18）和第二旋转电缸（19），所述电动直线滑台模组设置于收线机架（16）上表面的内侧壁上，所述移动杆（18）的一端与所述电动直线滑台的滑块固定，移动杆（18）的另一端与所述第二旋转电缸（19）的底部固定，所述收线机架（16）的上表面上还设置有与收线机构一一对应的行程槽（20），所述电动直线滑台模组带动第二旋转电缸（19）在行程槽（20）内运动，每一个所述第二旋转电缸（19）上均套装有收线轮（21）；所述收线机架（16）的上表面还设置有与收线机构一一对应的L型固定架（22），所述L型固定架（22）的一端固定在所述收线机架（16）的上表面，L型固定架（22）的另一端设置有第三导线轮（23）；所述金属丝经过电镀组件（2）电镀后通过第三导线轮（23）并缠绕于收线轮（21）上；
所述第二旋转电缸（19）上的收线轮（21）拉动金属丝从而带动摇臂（6）在限位槽（9）内运动；
所述收线控制箱（17）内设置有收线控制模块，所述收线控制模块包括PLC控制器和脉冲发生器，所述脉冲发生器与PLC控制器连接；所述PLC控制器通过第一驱动器与第二旋转电缸（19）连接，PLC控制器能够输出启停信号和收线速度调整信号并控制第二旋转电缸（19）的启停和转速；所述PLC控制器通过第二驱动器与电动直线滑台模组连接，PLC控制器能够输出左右调整信号并调整第二旋转电缸（19）的位置；
所述放线控制模块包括中央处理器，所述中央处理器包括PID控制器和A/D转换模块，所述角度传感器和扭矩传感器的输出端通过A/D转换模块与PID控制器输入端连接，所述PID控制器的输出端与所述第一旋转电缸（8）连接，PID控制器与第一旋转电缸（8）之间还设置有变频器；所述角度传感器用于检测摇臂（6）的偏转角度并将信号传递给PID控制器，所述扭矩传感器用于检测摇臂（6）的旋转扭矩并将信号（6）传递给PID控制器，所述PID控制器将角度信号和扭矩信号计算处理后通过变频器控制第一旋转电缸（8）的转速。
2.根据权利要求1所述的一种超细金属线的连续电镀生产线，其特征在于：所述PLC控制器还连接有第一触控屏（24），所述第一触控屏（24）与PLC控制器以PPI串行通信方式连接。
3.根据权利要求1所述的一种超细金属线的连续电镀生产线，其特征在于：所述PID控制器连接有第二触控屏（25），所述第二触控屏（25）用于输入角度和扭矩控制零点。
4.根据权利要求1所述的一种超细金属线的连续电镀生产线，其特征在于：所述操作池包括从头到尾顺次设置于电镀机架（14）上的第一水洗池、酸洗池、超声波清洗池、第二水洗池、第一导电池、第一镀金池、第二导电池、第一回收水洗池、第三水洗池、第三导电池、镀钯池、第四导电池、第二回收水洗池、第四水洗池、第五导电池、第二镀金池、第六导电池、第三回收水洗池、第五水洗池、第六水洗池和热风烘干池。
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