江澤軍 吳志鵬 江進(jìn)利

（昆山東威電鍍?cè)O(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(dòng)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?cè)O(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(shí)，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?cè)O(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(dòng)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)。現(xiàn)有的FPCB電鍍銅設(shè)備是帶邊框電鍍，費(fèi)時(shí)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?cè)O(shè)備，用上下夾持撓性板的方式，以保證撓性板在傳動(dòng)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(dòng)，撓性板帶動(dòng)下夾具，下夾具帶有滑輪，被動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)下板提供條件（如圖2）；

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

⑤儲(chǔ)存盒內(nèi)的線路板數(shù)量自動(dòng)感應(yīng)檢測、空存儲(chǔ)盒自動(dòng)彈出報(bào)警設(shè)計(jì)：機(jī)械手可自動(dòng)感應(yīng)儲(chǔ)存盒內(nèi)的線路板數(shù)量，自動(dòng)切換儲(chǔ)存盒，空存儲(chǔ)盒可自動(dòng)彈出，報(bào)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(dòng)上下板圖

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

解決方案：配手動(dòng)上料裝置，可在機(jī)械手出現(xiàn)問題時(shí)候手動(dòng)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(dòng)下板圖

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

采用鏈條傳動(dòng)時(shí)，鏈條在長時(shí)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(shí)速度不一致相同，使一同運(yùn)動(dòng)的電路板在不同時(shí)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(dòng)時(shí)，鋼帶一體成型，各個(gè)位置拉力引起的變形基本接近。傳動(dòng)帶各處的瞬時(shí)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(jì)新的FPCB設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（如圖4），包括料號(hào)、泵、整流機(jī)、傳動(dòng)、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(shí)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(shí)（測試時(shí)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?cè)O(shè)備、一種料夾輸送機(jī)構(gòu)及電鍍?cè)O(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(dòng)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(duì)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(gè)人，裝、拆邊框3個(gè)人，共計(jì)5個(gè)人。

按照每個(gè)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(chǔ)存盒內(nèi)放板和取板。

按照每個(gè)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(duì)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(shí)（測試時(shí)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(shí)（測試時(shí)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(duì)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(duì)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(huì)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(dòng)分開及機(jī)械手自動(dòng)上下料設(shè)計(jì)，上鏈條/鋼帶做主傳動(dòng)運(yùn)行，下滑塊做從動(dòng)運(yùn)行，使線路板上下同時(shí)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。