用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统

摘要

本发明公开了一种用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统，属于电镀设备领域，旨在提供一种提高电镀质量的用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统，其技术方案如下，一种用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统，包括铜粉输料装置、搅拌过滤装置、溶液循环装置、溶液内循环装置和曝气装置。本发明适用于配合电镀槽加工过程中的铜元素的补充，保证电镀槽中的电镀浓度，进而提高待镀件的电镀质量。

说明书

技术领域

本发明涉及电镀设备，特别涉及用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统。

背景技术

在使用不溶性阳极的硫酸铜电镀中，由于不是从阳极溶解铜，因 此，随着电镀的进行，镀浴中的铜浓度减少。为了使减少了的铜浓度 恢复到适于电镀的铜浓度，补给氧化铜、碳酸铜、氢氧化铜等铜盐作 为铜离子的补给盐。

公开号为CN204727977U的中国专利公开了一种线路板电镀铜装置，它包括电镀铜缸、溶铜桶、出液管和回流管；所述的溶铜桶内设有铜块；所述的出液管连通电镀铜缸和溶铜桶，回流管连通电镀铜缸和溶铜桶，电镀铜缸内的电镀液由出液管进入溶铜桶，再经回流管进入电镀铜缸。

上述这种线路板电镀铜装置所采用的是铜块，而铜块在熔铜桶内溶解时的溶解量受铜块的接触面积限制，使得在熔铜桶内直接输出会导致铜反应不够完全而使硫酸铜的浓度不够，影响加工质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统，具有使氧化铜反应更加充分以提高硫酸铜的浓度，进而使电镀后的工件质量更好。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统，包括铜粉输料装置、搅拌过滤装置、溶液循环装置、溶液内循环装置，

所述铜粉输料装置，包括储料桶、用于抽取储料桶内氧化铜铜粉的真空上料机、与真空上料机连通的螺旋给料机；

所述搅拌过滤装置，包括输入端与螺旋给料机连通的溶解槽，所述溶解槽内的下侧设置有若干用于将溶解槽内部隔离成若干溢流槽的分隔板一，所述分隔板一与溶解槽的顶部留有间隙；所述溶解槽内的上侧位于相邻两个分隔板一之间的位置设置有分隔板二，所述分隔板二与溶解槽的底部留有间隙，所述溶解槽内设置有搅拌器；

所述溶液循环装置，包括用于将电镀槽内的溶液输入到溶解槽的输入端的出液管、设置在溶解槽远离输入管一端用于将溶解槽内溶液输送至电镀槽内的进液管；

所述溶液内循环装置，包括每个溢流槽的底部均设置有循环管，所述循环管上均设置有球阀，若干所述循环管相互连通。

通过采用上述技术方案，通过真空上料机将储料桶内的氧化铜铜粉吸入到螺旋给料机，然后再通过螺旋给料机将铜粉从溶解槽的输入端喂入到溶解槽内与硫酸铜、硫酸反应，而在这个反应的过程中，由于在溶解槽内添加的是铜粉，因此铜粉进入到溶解槽内时能够快速的与硫酸反应生产硫酸铜溶液，并且在溶解槽内设置的分隔板一将溶解槽分隔成若干溢流槽，使得从溶解槽内的溶液从螺旋给料机的一端缓慢的从分隔板一的上端溢流到相邻的另一个溢流槽中，再从这个溢流槽中通过另一个分隔板一上端溢流到另一个溢流槽中，同时分隔板二将溢流槽再分隔成两部分，使得溶液只能从溢流槽的底部从分隔板二的一侧流动到另一侧，进而使得铜粉在加入到溶解槽内之后到从进液管输出的过程的运行轨迹较长，从而延长其反应时间，并且通过分隔板一上端溢过再分隔板二下端流过这样反复的上下交错方式，使得铜粉能够更充分反应生成硫酸铜溶液，进而以液体的方式从分隔板一的上端不断的溢流至相邻的溢流槽，直到从进液管输入到电镀槽中；而搅拌器的设置能够将加入的铜粉及时的与硫酸溶液混合，进而加快铜粉与硫酸溶液的反应；其溶解槽上设置的出液管能够用于电镀槽内的溶液输入，然后在溶解槽内加铜以提高浓度并从进液管再次进入到电镀槽内，从而保证电镀槽内硫酸铜的浓度，使得在电镀过程中能够使待镀件的电镀质量更好；而为了使进液管输出的硫酸铜溶液的浓度更高，在每个溢流槽的下方连接的循环管能够将预从进液管内流出的硫酸铜溶液在回流至前序的溢流槽中，进而使未充分反应的氧化铜铜粉进一步进行反应生成硫酸铜溶液，进而提高硫酸铜溶液的浓度，以使电镀槽内硫酸铜溶液能够更电离出铜离子以镀到待镀工件上，从而提高电镀质量。

进一步的，所述螺旋给料机包括料仓、设置在料仓下端出料口的送料管，所述送料管横向设置且所述送料管内设有螺纹杆，所述螺纹杆的一端由设置在送料管上的伺服电机驱动，另一端延伸出送料管的出口，所述送料管在出口的位置设有竖直向下延伸至溶解槽的输入端的输料管，所述输料管上端设有进风口，所述输料管在进风口的位置设有鼓风机。

通过采用上述技术方案，在真空上料机将铜粉从储料桶内抽出之后输入到料仓，在需要提高溶解槽内硫酸铜溶液的浓度时，其伺服电机开始工作从而驱动螺纹杆转动，螺纹杆的转动便能够将料仓底部的铜粉从送料管的出口，在重力的作用下而落下；同时，鼓风机工作产生的风从进风口输入到输料管内，从而将铜粉快速的吹下而与硫酸溶液反应。

进一步的，所述循环管上连接有液体泵，所述溢流槽的底部连接有浓度感应器，所述溶解槽上设置有用于控制液体泵的PLC控制器，所述浓度感应器与PLC控制器电连接。

通过采用上述技术方案，在浓度感应器感应到溢流槽内的硫酸铜溶液的浓度偏低时，将信号反馈至PLC控制器，然后由PLC控制器控制液体泵开始工作，从而将浓度偏低的溢流槽内的硫酸铜溶液输送至前序的溢流槽中继续与铜粉进行反应，进而使得最终从进液管输出的硫酸铜溶液的浓度较高，以提高电镀质量。

进一步的，所述溢流槽的底部设置有排渣管，所述排渣管上设置有截止阀，所述排渣管远离溢流槽的一端设置有废液清空站。

通过采用上述技术方案，在溢流槽经过长期的使用之后，其铜粉与硫酸反应制成硫酸铜溶液，在加入罐体内的铜粉会有一些与硫酸不相溶的杂质掺杂在里面，罐体在多次制作硫酸铜溶液的过程中，杂质会堆积的越来越多，排渣管可以将罐体内的杂质排出，有利于将罐体内的杂质排出，减小了罐体内的杂质残留，截止阀可以在不需要排渣的时候，使硫酸铜溶液不会从排渣管内流出的现象。

进一步的，所述分隔板一、分隔板二上位于间隙的一端均转动连接有若干扇体，相邻所述扇体的扇叶的扭转方向相反。

通过采用上述技术方案，当硫酸铜溶液通过溢流槽时，其硫酸铜溶液会带动扇体转动，扇体的转动会使硫酸铜溶液进行搅动，进而使硫酸铜溶液混合的较均匀；由于扇叶的扭转方向相反，则硫酸铜溶液经过相邻的扇叶后的流向是相反的，使得相邻的分流槽流出的硫酸铜溶液的流向方向相反，当硫酸铜溶液流过溢流槽时，相邻的溢流槽流出的硫酸铜溶液会发生碰撞而搅合到一起，使氧化铜和硫酸铜溶液混合的更加均匀。

进一步的，靠近所述进液管的分隔板一与分隔板二之间设有过滤板，与所述过滤板相邻且位于过滤板远离进液管的一侧的分隔板一的上端设有缓冲板，靠近所述进液管的分隔板二上开设有凹槽，所述缓冲板倾斜向下设置并延伸至凹槽内，且所述缓冲板与凹槽的槽底之间有空隙。

通过采用上述技术方案，过滤板位于靠近进液管的分隔板一和分隔板二之间，且分隔板一靠近出口设置，则分隔板一可以阻挡硫酸铜溶液直接从熔铜管中流出，而是先通过分隔板一与溶解槽的间隙，然后由于分隔板一的阻挡，硫酸铜溶液和铜粉不会直接到达溶解槽的输出端，而是会经过分隔板一和分隔板二之间的过滤板，在这个过程中，硫酸铜溶液中的一些杂质颗粒会被过滤板滤除，之后再经过分隔板一与罐体之间的间隙到达输出端，则经过输出端的硫酸铜溶液纯度会较高，进而使电镀槽内的硫酸铜溶液比较纯净，溶液从分隔板一的间隙处落下时，会与溶解槽的槽底的溶液发生强烈的撞击，从而产生较多的泡沫，而泡沫张力较大，经过长期的积累，泡沫会进入到过滤板内，从而影响过滤板的过滤效果，设有缓冲板用于减缓硫酸铜溶液与罐体内的溶液撞击，硫酸铜溶液会顺着缓冲板而运动至分隔板二上的凹槽内，溶液会先在凹槽内进行缓冲，然后顺着凹槽慢慢流下，使溶液不会直接与分隔板二的表面进行撞击，从而能使溶液沿着第二挡板缓慢的流下，减缓了泡沫的产生，从而能够使过滤板较效率的对溶液进行过滤。

进一步的，所述凹槽为圆弧槽，所述凹槽的下侧壁与分隔板二圆弧过度。

通过采用上述技术方案，把凹槽设为圆弧槽，硫酸铜溶液通过缓冲板进入到圆弧槽内后，会由于冲力而沿着圆弧槽的槽壁较均匀的扩散，从而较大程度的缓冲了溶液的冲击力。

进一步的，所述凹槽的下侧壁上设置有阻流板，所述阻流板远离凹槽的槽底倾斜向上设置。

通过采用上述技术方案，设有阻流板可以减缓溶液的流速，让直面上的溶液经过阻流板慢慢溢流出去，对溶液进行缓冲，使溶液能够较顺利的沿着第一挡板下滑。

进一步的，所述溶解槽靠近出液管的一端设置有加酸桶，所述加酸桶的下端与溶解槽连通，所述加酸桶的下端铰接有用于封闭加酸桶的阻挡板，所述阻挡板朝向加酸桶内侧的一端铰接有驱动杆，所述驱动杆远离阻挡板的一端设置有固定杆，所述加酸桶的上端内侧设置有供固定杆嵌入的插槽。

通过采用上述技术方案，操作者将铜粉从输入端加入到溶解槽的内部，铜粉与硫酸反应制成硫酸铜溶液，硫酸铜溶液从输出端排出到电镀槽内，铜粉与硫酸溶液相溶反应生成硫酸铜溶液的时候，由于硫酸的量不够从而影响了硫酸铜的溶液的浓度，操作者可以更具硫酸铜浓度的偏差，通过加酸桶加入硫酸，可以有效的提高硫酸铜溶液的浓度，在不需要加酸的时候，阻挡板将加酸桶底部封闭，减小了溶解槽内硫酸的出现挥发的情况，在需要进行加酸工作的时候，通过驱动杆将阻流板打开实现加酸工作。

进一步的，每个所述溢流槽内均设置有曝气装置，所述曝气装置包括位于溢流槽内的曝气机、与曝气机连通的曝气管，所述曝气管远离曝气机的一端依次连接有安全阀、压力泵和旋风机。

通过采用上述技术方案，旋风机产生的风通过曝气管输入到曝气机内，由曝气机输入到溶解槽内的硫酸铜溶液中形成气泡，进而使硫酸铜溶液受气泡的作用而使铜粉与硫酸溶液反应更加的完全，进而充分利用铜粉而快速的提高硫酸铜溶液的浓度，当需要调节进气量时，可通过压力泵来进行调节，并且通过安全阀来控制曝气管开启和合并的状态。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过螺旋给料机实现对铜粉的精确加料，进而更加准确的控制硫酸铜溶液的浓度；

分隔板一、分隔板二的设置使得硫酸铜溶液进行折流，一方面可以增大铜粉和硫酸溶液在溶解槽内的反应时间，另一方面可以使铜粉和硫酸溶液更加均匀的混合，从而使铜粉和硫酸溶液较充分的反应；

搅拌器的设置使硫酸铜溶液混合的更加均匀，加快反应时间；

溶解槽上的进液管与出液管的设置使得溶解槽内的硫酸铜溶液与电镀槽能够进行循环，从而不断的将高浓度的硫酸铜溶液补充到电镀槽中以提高电镀槽中硫酸铜溶液的浓度，进而提高电镀质量；

由PLC控制器与浓度感应器配合来驱动液体泵来将低浓度的硫酸铜溶液输送至前序的溢流槽，进而将低浓度的硫酸铜溶液再次进行添加铜粉以提高硫酸铜溶液浓度。

附图说明

图1是实施例1中用于体现铜粉输料装置、搅拌过滤装置、溶液循环装置、溶液内循环装置之间的连接关系示意图；

图2是实施例1中用于体现真空上料机、螺旋给料机、溶解槽之间连接关系示意图；

图3是实施例1中用于体现螺旋给料机内部结构示意图；

图4是实施例1中用于体现溶解槽与电镀槽之间的连接关系示意图；

图5是实施例1中用于体现溶解槽内部的结构示意图；

图6是图5中A部的放大图；

图7是实施例1中用于体现缓冲板与凹槽之间的位置关系示意图；

图8是图7中B部的放大图；

图9是实施例1中用于体现溶液内循环装置的结构示意图；

图10是实施例1中用于体现加酸桶的结构示意图；

图11是图10中C部的放大图；

图12是实施例2中用于体现曝气装置的结构示意图。

图中，1、储料桶；11、真空上料机；12、螺旋给料机；121、料仓；122、送料管；1221、螺纹杆；1222、伺服电机；1223、输料管；12231、进风口；1224、鼓风机；2、溶解槽；21、输入端；22、输出端；23、分隔板一；231、扇体；232、扇叶；233、缓冲板；24、分隔板二；241、凹槽；242、阻流板；25、溢流槽；251、排渣管；252、截止阀；253、废液清空站；26、搅拌器；27、出液管；271、磁力泵一；28、进液管；281、磁力泵二；3、循环管；31、球阀；32、液体泵；33、浓度感应器；34、PLC控制器；4、过滤板；5、加酸桶；51、阻挡板；52、驱动杆；53、固定杆；54、插槽；6、曝气机；61、曝气管；62、安全阀；63、压力泵；64、旋风机；65、排气管；7、电镀槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：一种用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统，如图1所示，包括铜粉输料装置、搅拌过滤装置、溶液循环装置、溶液内循环装置。

如图5和6所示，搅拌过滤装置包括溶解槽2，溶解槽2的左端为输入端21，右端为输出端 22，在溶解槽2内设置有若干个分隔板一23，这些分隔板一23将溶解槽2分隔成若干个溢流槽25，在其分隔板一23的下端以及两侧均与溶解槽2连接，其分隔板一23的上端与溶解槽2的上端之间留有5cm的间隙；在相邻的两个分隔板一23之间设置有分隔板二24，该分隔板二24与溶解槽2的上端固定连接，并且分隔板二24与溶解槽2的槽底之间留有5cm的间隙。在分隔板一23的上端、分隔板二24的下端均转动连接有若干扇体231（如图6所示），并且相邻两个扇体231上的扇叶232的扭转方向为相反的，其目的是能够使硫酸铜溶液从扇体231上流过时，能够带动扇体231转动，并且相邻之间的扇体231的转动方向相反，进而使硫酸铜溶液的流动方向相反，使硫酸铜溶液混合的更加的均匀。在溶解槽2输入端21的溢流槽25上固定连接有一个搅拌器26。

如图7和8所示，在溶解槽2的输出端 22与靠近输出端 22的分隔板一23之间还设置有一块分隔板二24，该分隔板二24的下部设置有一过滤板4，该过滤板4设置在分隔板二24靠近输出端 22的一侧，过滤板4完全遮盖分隔板二24与溶解槽2槽底之间的间隙；在该分隔板二24远离过滤板4的一侧设置有凹槽241，在与该分隔板二24相邻的分隔板一23上端固定连接有一缓冲板233，该缓冲板233向输出端 22方向向下倾斜延伸至凹槽241内，并且缓冲板233与凹槽241之间留有供硫酸铜溶液流通的空隙，该凹槽241的截面形状为圆弧形，即凹槽241为圆弧槽，在凹槽241的下侧壁与分隔板二24之间圆弧过度。在凹槽241的下侧壁上设置有一块阻流板242，该阻流板242位于缓冲板233的下方。

如图9和11所示，在溶解槽2位于输入端21的一端还设置有加酸桶5，该加酸桶5的下端与溶解槽2连通，并且在加酸桶5的底部铰接有一片用于封闭加酸桶5底部的阻挡板51，在阻挡板51封闭加酸桶5的底部时，其阻挡板51朝上的一侧铰接有一根驱动杆52，该驱动杆52远离远离阻挡板51的一端铰接有固定杆53，为了能够对固定杆53固定，在加酸桶5内侧靠近上端的地方设置有供固定杆53插入的插槽54。

如图2和3所示，铜粉输料装置包括设置在溶解槽2输入端21的螺旋给料机12、真空上料机11和储料桶1，其中螺旋给料机12包括设置在溶解槽2上的料仓121，在料仓121的下端出料口的位置设置有水平设置的送料管122，在送料管122内穿设有螺纹杆1221，该螺纹杆1221为螺纹输送杆，螺纹杆1221与送料管122的内壁适配，在送料管122上设置有伺服电机1222，该伺服电机1222与螺纹杆1221同轴固定连接，在送料管122远离伺服电机1222的一端为出口，该出口的位置设置有竖直向下延伸到溶解槽2的输入端21的输料管1223，在输料管1223的上端设置有进风口12231，在输料管1223上位于进风口12231的位置设置有鼓风机1224，鼓风机1224的出风端与进风口12231连通并使鼓风机1224的出风端竖直朝下。

如图4和7所示，溶液循环装置包括设置在溶解槽2输入端21的进液管28和位于溶解槽2输出端 22的出液管27，其进液管28和出液管27均与电镀槽7连通；在出液管27上设置有磁力泵一271；在进液管28上设置有磁力泵二281。

如图1和9所示，溶液内循环装置包括设在每个溢流槽25底部的循环管3，每根循环管3均相互连通，并且在每根循环管3上均设置有球阀31和液体泵32，在每个溢流槽25的底部设置有浓度感应器33，在溶解槽2的外壁上设置有PLC控制器34，该PLC控制器34为S7-200，浓度感应器33与PLC控制器34电连接，并且PLC控制器34与伺服电机1222电连接。

如图1所示，在每个溢流槽25的底部还设置有排渣管251，每根排渣管251的另一端均连接至废液清空站253，由废液清空站253统计对废液进行收集处理。在溶解槽2的顶部还设置有排气管65。

具体实施过程：首先通过真空上料机11将储料桶1中的氧化铜铜粉通过负压作用将其吸入到料仓121中存储；将电镀槽7内的电镀液，即硫酸铜溶液通过进液管28在磁力泵二281的作用下输入到溶解槽2的输入端21；当输入端21的溢流槽25内的浓度感应器33检测到溢流槽25内的电镀液的浓度降低时，其浓度感应器33将信号反馈至PLC控制器34，PLC控制器34将电信号传递至伺服电机1222，进而驱动伺服电机1222开始工作，同时还驱动鼓风机1224开始工作，其伺服电机1222的转动带动螺纹杆1221转动，螺纹杆1221转动便能够将料仓121底部的铜粉在送料管122内向出口方向推动，并进一步的推入到输料管1223内，由于输料管1223上端的鼓风机1224的工作而产生的风能够从进风口12231进入到输料管1223内，从而将铜粉快速的向下吹动，使铜粉不易粘附在输料管1223的管壁上，进而使加入的铜粉的量更加的准确，铜粉从输料管1223落下之后便从溶解槽2的输入端21进入到溶解槽2内与电镀液反应，此时，搅拌器26开始工作，从而使电镀液与铜粉接触更加的完全，使铜粉能够快速的分散在混合液中，与电镀液快速反应生成硫酸铜以提高硫酸铜溶液的浓度，当输入端21所在的溢流槽25内的电镀液慢慢增加之后，其电镀液会从分隔板二24的下端经过，流动的电镀液便会驱动扇体231转动，并且相邻的扇体231的转动方向相反，使得相邻的电镀液能够相互混合更加的均匀；随着电镀液的不断增多，其电镀液达到第一块分隔板一23的高度时，电镀液会溢流过分隔板一23进入到另一个溢流槽25内，电镀液在经过分隔板一23上端时，流动的电镀液便会驱动扇体231转动，并且相邻的扇体231的转动方向相反，使得相邻的电镀液能够相互混合更加的均匀；而这样依次使电镀液以上下折流的方式从输入端21向输出端22流动，使得电镀液即硫酸铜溶液变得更加的纯净，并延长了铜粉的反应时间，使铜粉能够更加充分的被利用而生成硫酸铜溶液；当硫酸铜溶液流到缓冲板233上时，其硫酸铜溶液顺着缓冲板233向凹槽241方向移动，然后硫酸铜溶液会流入到凹槽241内并向下流动，之后便受到阻流板242的作用而从阻流板242的上端溢出并顺着凹槽241的下侧壁流到分隔板二24的下端，有效的减少了泡沫的产生，然后硫酸铜溶液经过过滤板4过滤，将硫酸铜内的杂质去除掉，使得硫酸铜溶液更加的纯净，然后硫酸铜溶液从出液管27在磁力泵一271的作用下流出进入到电镀槽7内用于电镀工作。

当溢流槽25内的硫酸铜溶液浓度小于设定值时，其浓度感应器33将信号传递至PLC控制器34，然后由PLC控制器34控制液体泵32开始工作并打开球阀31，将浓度较低的溢流槽25内的硫酸铜溶液通过循环管3输入到输入端21的溢流槽25内，使得浓度较低的硫酸铜溶液能够再次与铜粉反应以提高硫酸铜溶液的浓度。

当溶解槽2内的硫酸溶液减少时，将固定杆53从插槽54中拔出，并向下移动，从而通过驱动杆52来驱动阻挡板51向下翻转，进而使加酸桶5内的硫酸溶液能够加入到溶解槽2的输入端21，进而使得硫酸溶液能充分的与铜粉反应。

随着长期的使用，在每个溢流槽25内都会沉淀一些杂质沉淀物，将截止阀252打开，将这些沉淀物通过溢流槽25底部的排渣管251冲离溢流槽25，并且通过排渣管251将这些沉淀物汇入到废液清空站253进行集中处理，防止沉淀物直接排放而对环境造成污染。

实施例2：一种用于镀铜工艺的硫酸铜溶液全自动配制系统，与实施例1的不同之处在于，如图12所示，在每个溢流槽25内均设置有曝气装置，该曝气装置包括曝气机6和曝气管61，曝气管61与溶解槽2的顶部固定连接，曝气管61的下端与曝气机6连通，另一端依次连接有安全阀62、压力泵63和旋风机64。

通过旋风机64工作产生风，由压力泵63来调节风压，然后打开安全阀62，其高压气体经过安全阀62、曝气管61至曝气机6，再由曝气机6输出到硫酸铜溶液与硫酸溶液的混合液中，使得铜粉与混合液混合的更加均匀，进而增大铜粉的接触面积，提高反应速率，进而充分利用铜粉而快速的提高硫酸铜溶液的浓度，当需要调节进气量时，可通过压力泵63来进行调节，并且通过安全阀62来控制曝气管61开启和合并的状态。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。