垂直连续电镀线取代传统龙门式电镀线是必然趋势

垂直连续电镀线取代传统龙门式电镀线是必然趋势
刘建波;朱爱明
【摘要】介绍垂直连续电镀线在用水量、用电、人力工时和耗用铜球以及产品品
质等方面与龙门式电镀线相比,有极大优势,认垂直连续电镀线取代传统龙门式电镀
线是必然趋势.
【期刊名称】《印制电路信息》
【年(卷),期】2018(026)001
【总页数】5页(P46-50)
【关键词】垂直连续电镀线;龙门式电镀线;比较
【作者】刘建波;朱爱明
【作者单位】昆山东威电镀设备技术有限公司,江苏昆山 215300;昆山东威电镀设备技术有限公司,江苏昆山 215300
【正文语种】中文
【中图分类】TN41
0 绪论
电镀技术历史悠久，源远流长，一路走来也是磕磕碰碰实非易事。

虽埋藏千年仍锋利无比的春秋越王勾践剑，足以充分说明我们古老的中华大地已经具备了很成熟的五金电镀工艺。

1834年法拉第发明了电解定律，更是将电镀技术推上了理论高度。

到现如今广泛采用新技术、新工艺、新材料、新设备，且手动线也普遍被先进的自
动龙门线所取代，规模化批量化生产已经非常常见。

尤其是在印制电路板行业中，电镀更是无可取代的主要功能性制作的关键单元之所在。

现在，电镀技术已经广泛应用于军工、电子、航空航天、机械、轻工、日用工业等各种领域，可以说现代化的生活已经根本就离不开电镀技术了。

然而，随着机械化工业化大规模的集约化生产，对各种宝贵资源的浪费和生产过程中对环境的严重污染已成了铁的不争的事实。

那种对环境几乎是毁灭性的污染，触目惊心，令人心痛。

随着国家倡导清洁文明生产和节能降耗以及“既要金山银山，也要绿水青山”等环境保护要求的提高，我公司作为专业研发生产电镀设备的企业，日益感到肩上社会责任的重大和技改的迫在眉睫。

1 VCP线技术及其发展
垂直连续电镀线，简称VCP电镀线，彻底颠覆了传统龙门式电镀线的生产形式。

镀槽无论多长，上端主槽联成一体，下端副槽也联成一体。

待制品从前段上料区通过人工或机械手上料后，分别垂直移动通过除油双水洗酸洗铜槽，铜槽中均布着N支喷管喷嘴，通过循环过滤泵浦将槽液从下面副槽抽上来，喷流到上端主槽中，再从铜主槽两端的回流槽自然落下流至下端的铜副槽，实现药液的循环流动。

通过外加电流的作用，待镀件从入口处进入铜槽后至出口处走出铜槽前，均在进行连续电镀。

可以通过控制传动速度和电流密度，来准确实现不同铜厚的生产管控。

另外，垂直连续电镀镍金线，即所谓的VCP电镀镍金线，原理与此完全相似。

下面我们主要谈谈对资源的节约和环境的保护以及使用维护等方面的杰出优势。

为了以详实的数据说话，举例以同样月产出16万ft2（即1.5万m2）的龙门式电镀线和东威的VCP电镀线，耗用水、电、人力工时和耗用铜球以及产品品质的稳定
可靠、性能提升以及设备的保养维护和现场的操作保养以及对环境污染的大量减少等方面，做一个实例的比较说明。

2 VCP线技术的使用优势
2.1 用水量的比较
见表1所示。

从表1可见，VCP电镀线的用水量仅占龙门式电镀线的40.63%。

表1 电镀线用水量的比较?
2.2 用电量的比较
见表2所示。

可见，VCP电镀线的用电量仅占龙门式电镀线的70.66%。

2.3 单位铜球耗用量的比较
每93 m2（1 kft2）待镀板铜球的理论耗用量为[为了方便比较，统一以每片板单面0.28 m2（3ft2）镀15 μm（0.6 mil）的中铜厚度计算]15×60×0.000886×14 4×3.0×3.0/400/1000×8.96×1000×1.2＝27.779 kg。

2.3.1 传统龙门式电镀线
因TP值一般在80～90%之间，故每93 m2（1 kft2）待镀板铜球的实际消耗量为27.78/0.85＝32.68 kg，同时考虑到挂架和陪镀板、边料也要消耗铜球，故实际铜球耗用量为32.68×（1.1～1.3）＝（35.95～42.48）kg。

表2 电镀线用电量的比较
2.3.2 VCP电镀线
因装有高压喷流系统于铜槽，且喷流过滤机变频可调，加之导电系统设计科学、电镀效率高等因素，TP值一般能达到85%～95%左右, 且边料、陪镀板等只在每次开线和收线以及切换料号时才使用，故每93 m2(1Kft2）待镀板铜球的实际消耗量为27.78/0.90×（1.0～1.2）＝（30.87～37.04）kg。

可见，VCP电镀线的铜球耗用量仅占龙门式电镀线的85.8%～87.2%。

2.4 人力工时的比较
2.4.1 龙门式电镀线
（4～5）人/班×12H×26天×2班/天=（2496～3120）人力工时。

2.4.2 VCP电镀线：
（1～2）人/班×12H×26天×2班/天=（624～1248）人工时（注意：若使用全
自动上下料机，每班每条线仅需要1人，则只需要一半即624人力工时）。

（当然，如果用户有2条面对面的VCP电镀线，1人完全可胜任负责2条线的正常生产，则人力工时又可缩短一半即为312人力工时）。

可见，VCP电镀线的人力工时仅占龙门式电镀线的40 %～50 %（当同样都是人
工上下料时），或仅占10 %～20%（当VCP线采用机械手上下料或1人看2条
面对面VCP线时）。

2.5 保养工时的比较
2.5.1 龙门式电镀线：
（8～10）小时/周×4次/月＝（32～40）小时(停产添加铜球4～5人就要4小时左右，且劳动强度非常大，又具有很高的危险性)。

2.5.2 VCP电镀线：
（1～2）小时/周×4次/月＝（4～8）小时(不需停产随时可进行铜球添加的动作，附有铜球添加盒，既方便添加又保证铜球不会掉入槽中，且无任何危险性)。

可见，VCP电镀线的保养工时仅占龙门式电镀线保养工时的12.5%～20%。

这样，大大缩短了保养工时，提升了设备开工率和产品产出率。

2.6 产品品质的比较
2.6.1 龙门式电镀线
（1）要通过每挂补上陪镀板和边料才能勉强达到均匀性R值13 μm（0.5 mil）
左右。

（2）随时会发生因各种原因造成的摔飞巴、刮伤板或折损报废板的可能性。

（3）非熟手没法及时排除天车等的复杂、重大设备故障，从而导致在制品均有品质隐患。

（4）非常规尺寸或厚度与孔径比较大的板，一般没法生产或即使勉强生产，品质
也无法得到有效的保障。

（5）由于有空气搅拌，使得光泽剂消耗量额外增加，并且可能因为空气中的油污、灰尘等杂物带到镀液里，减少镀液的使用寿命、影响产品品质。

2.6.2 VCP电镀线
（1）无论镀厚铜或薄铜，均匀性R值均能达6 μm（0.2 mil）左右。

（除了刚开线和收线时，其它均无需使用边料和陪镀板）
（2）一般正常情况下绝对不会发生刮伤或板损等报废性的品质异常。

（3）只要有人按照规定上下板即可（或全部采用机械手上下料），其余日常管理
1名合格作业员至少可以管理1～2条类似的线，完全能确保其正常生产运作。

（4）一般的板无论其大小、厚薄或板厚与孔径比的大小，均可生产且品质有保障。

（5）无需空气搅拌，通过铜槽药水上下槽的循环流动时补充了氧气。

同时，由于都是密闭式的，大大减少了可能的外来污染，从而延长了槽液的使用寿命和确保了产品品质。

2.7 其它（如环保和工业安全等）
2.7.1 龙门式电镀线
（1）即便是日常的设备和药水保养维护都费时费力，大保养就更不用说了。

（2）常会有跑冒滴漏的环保问题发生，尤其是大量的硝酸废气污染作业环境和严重危害作业人员的身心健康，易产生职业病危害，给社会造成很大的不稳定因素。

（3）员工劳动强度特别大，常常导致用工慌（招不到人或招到人却留不住）。

（4）易发生天车撞人、卡人等严重的工业安全事故。

（5）占地面积大且对厂房空间要求高(至少要6～8米）。

（一般龙门线，占地
L=40m，W=10m，H =7m）
（6）铜槽药水共24000升，硝酸槽3200升。

由于是开放式的，外来的各种污染源随时随地都在污染药水，大大减少了药水的使用寿命。

加上带出量大，每周因槽
液低位需要额外补充添加的硫酸、硝酸等的量就很大。

还有，硝酸又极易挥发，加上退镀时要咬蚀掉大量的铜，故连续生产时每周必须至少更槽一次，否则夹具就有残铜，若咬蚀不干净就会产生影响产品品质的风险。

（7）火灾隐患普遍存在，没法克服，防不胜防。

2.7.2 VCP电镀线
（1）无论大小保养，均简单易行，且轻松方便。

（2）只要交接班时充分利用十分钟稍做整理、清洁的5S动作，可始终达到清洁
文明生产验收的标准。

无需特殊刻意准备，客户或环保和公安消防部门随时随地可以前来检查、监督且无需担心会有异常问题出现。

（3）员工劳动强度小，工作环境适宜，干得轻松身心愉快、留得住人。

（4）只要按章规范操作，绝不会有意外的人身伤害安全事故发生。

（安全生产永远是第一位的！）
（5）占地面积小（仅为同样产能的龙门线的一半左右），且对厂房空间要求不高（一般有4米高就足够了）。

（一般VCP线，占地L＝40 m，W＝3 m，H＝3.6 m）
（6）铜槽药水共计仅13200升（几乎仅为龙门线的一半），硝酸槽仅400升（仅为龙门线的八分之一）。

由于均是密闭式的，几乎不受外来的各种污染物攻击，从而可大大延长药水的使用寿命，减少了挥发量，加上带出量又很小，故几乎每月才需要补充添加硫酸、硝酸一次且量也很小（仅此一项，足见对环保的贡献有多么大！）。

并且，机台下部安装有防药水渗漏的托盘，以确保地面的整洁卫生，同时万一有一点点小的滴漏，也便于发现和处理！
（7）只要涉及到用电的环节，均有各种保护（如过载保护、漏电保护、短路保护等），只要例行的维护保养得当到位，一般情况下无需担心火灾事故的发生。

2.8 综合结论
从上述各项详细的比较可以看出，以镀15 μm（即0.6 mil）的孔铜厚、月产
1.4865万平方米（16万平方英尺）的产能线看(龙门线6个铜槽，t＝10 min; VCP线6个铜槽18米长，V=0.7m/min)
产能计算：龙门线
60/10×8×2×3×22×26=164736kft2=15304.4 9m2，VCP线
0.7*60*24*26*1000/25.4*24/144=1719 68.5kft2=15976.41 m2：
（1）月用水量：VCP电镀线比传统龙门式电镀线节省（1978080-803640）
=1174440升=1174.44吨。

（2）月用电量：VCP电镀线比传统龙门式电镀线节省（110.1-77.8）
×26×24=20155.2kWh。

（3）月铜球耗用量（此为最主要的原物料成本部分）：VCP电镀线比传统龙门式电镀线节省[（35.95～42.48）－（30.87～37.04）]×160=（812.8～870.4）kg。

（4）月人力工时：VCP电镀线仅占传统龙门式电镀线的10%～20%（当全自动
上下料时）或40%～50%（当同样是人工上下料时）。

（5）月保养工时：VCP电镀线只需传统龙门式电镀线的1/8至1/5。

（6）产品品质：VCP电镀线比传统龙门式电镀线安全可靠太多，简直不是一个数量级的不可同日而语。

正常生产情况下，无需担心品质的可靠性（主要指均匀性）。

（7）清洁文明生产和对环境的污染等：VCP电镀线只要正常使用和适当维护，就完全可以做到清洁文明生产和几乎不会造成对环境的污染和工业安全事故；而传统的龙门式电镀线，安全隐患和对环境的污染既大又无法从根本上加以避免。

（5）设备后期的运营成本：因VCP电镀线零部件少，且几乎均为标准件且一般
不易损坏，经我司相关科研人员测算，同样产能的VCP线，运营成本仅为龙门式
电镀线的80%左右。

（9）由于VCP线建浴的药水使用量减少了约50%，同时也减少了单位铜球的耗
用量，从而大大减少了用户初期的铺垫资金。

（10）同样产能的设备占地面积VCP线仅为龙门线的一半。

3 结论
我公司在2010年推出了第一条比较成熟的可批量化生产的VCP电镀线，又经过多次技术性的变革，迄今为止累计已经售出380多条VCP电镀铜和电镀镍金线。

VCP设备这几年的技术性变革，诸如：从传统的手工上下料到现如今全自动化的机械手上下料；阴极导电形式也从最初的铜飞巴与铜轨道硬磨擦到碳铜导电滑块与轨道轻接触、再到现在的钢带化一体式；铜槽过滤桶也从占地大的外置式改为现在的内置式，从而大大缩短了用户宝贵的厂房空间等等。

从上述的分析和计算数据我们可以清晰地看到，一条线运行一个月的差异是节省这么多。

同时，我公司生产的VCP电镀Ni-Au线，由于电镀层均匀性控制得当，cpk值均大于等于1.67，从而大大地节约了用户金盐的使用量。

镀镍金VCP线是根据行业需求而改善设计的，改变了传统金手指线板长超过350 mm就需要通过上下颠倒镀两次的致命弱点，大大提升了设备的产能（无论板多长，只要镀一次）。

迄今为止，我司已经制造销售了10多条VCP电镀镍金线。

社会的需要就是我们成长最大的驱动力，我们一定与时俱进，不断主动进步，力争成为电镀设备研发制作的领头羊和弄潮儿！用VCP电镀线取代龙门电镀线，真正实现节能、减排、降耗，最大限度地减少对环境的污染，造福子孙后代！
参考文献
【相关文献】
[1]王文斌. 印制电路板电镀生产线的维护与保养[J]. 电镀与精饰,2010,06∶33-34
[2]马捷. 中国电镀史[M]. 化学工业出版社,2014,9.。