专利名称：用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡设备及其镀锡方法
技术领域：
本发明涉及一种电子产品制造领域，特别是---种用于半柔性同轴电缆屏 蔽层垂直镀锡设备及其镀锡方法。
背景技术：
同轴电缆(射频信号线)在各种通讯设备、有线电视及通讯网络以及测 控设备屮有着广泛的应用。主要用于传输各种高频的声音、图像信号。为/ 保证信号的可靠传输，提高抗干扰能力，同轴电缆一般由四部分组成，如图
l所示，la是传输信号的导体芯， 一般由无氧铜制成；2a是套在导体芯外部 的高分子保护层，起到保护芯部导线的作用，并使电缆保持一定的强度和刚 度；3a是屏蔽层， 一般由很细的金属丝编织成网状结构，起信号屏蔽作用。 它一方面阻止外部杂乱信号的干扰，另一方面防止内部信号外泄而衰减；4a 是最外层的护套，套装到镀完锡的电缆外部，起保护内部结构和绝缘作用。
随着3G时代的到来，信号的频率越来越高，对同轴电缆的质量要求也 越来越高，主要体现在对屏蔽层的屏蔽效果要求越来越高。传统的金属丝编 织网屏蔽层结构，即未进行整体镀锡的已经逐渐不能满足使用要求。研究表 明，在金属丝编织网屏蔽层上再整体镀一层致密的锡合金层，可以有效提高 屏蔽效果。同时，由于锡很软，电缆镀锡后呈半刚性状态而且弹性很小，可 以随意弯曲成任意角度并保持不变，使布线更美观更便于操作。有效克服了 传统同轴电缆由于有一定的弹性而导致的成型和保形能力差的问题。
冃前半柔性同轴电缆屏蔽层镀锡技术主要采用热浸镀方法，其工艺流程 如图2所示，待镀锡的同轴电缆由放线机放出后，依次经过碱洗槽进行除油、 经过水洗槽清洗、经过助焊剂槽浸涂助焊剂、经过烘干器烘干去除水分和有机溶剂、进入镀锡槽中的锡液进行镀锡，最后缠绕到收线机上。
在当前工艺屮，电缆进入锡液的方法是由.-个完全没没在锡液中的导向
轮从锡液的上表面压入锡液的，即水平镀锡；另外，电缆从碱洗、清洗、
浸涂助焊剂、烘干到镀锡是在同一道工序中完成的，因此可以称之为一歩法
水平镀锡工艺。
该镀锡方法主要存在以下三个问题
1) 锡镀层上容易出现气孔缺陷，影响屏蔽效果。气孔主要集中在编织 线交叉的位置上。
2) 镀锡层对屏蔽网的附着力不足，电缆在折弯过程中镀锡层易发生开
裂和起鮍，严重影响产品质量。将镀锡后的编织网剪开后观察内表面可以发 现在编织线之间，特别是编制线交叉的位置上几乎没有渗入锡。镀层对屏蔽 网内侧的渗透不足，是导致镀锡层对屏蔽网附着力不足的根本原因，
3) 生产效率低，不经济。由于整个过程在一道工序中完成，生产线拉 的很长，电缆的送进速度，即镀锡速度很难提高， 一般在3-4m/min，生产效 率低；另外，由于生产线拉的长，电缆的料头料尾浪费很大，不经济。
发明内容
本发明提供了一种用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡设备及其镀 锡方法，其目的是解决目前镀锡方法存在的气孔缺陷、镀层对屏蔽网附着力 不足及生产效率低等问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直 镀锡设备，其中该设备包括有收放电缆的放线机、收线机、镀锡槽、位于 镀锡槽下方的下导向轮、位于镀锡槽上方的上导向轮，镀锡槽安装在机架上;
所述镀锡槽分为深槽和浅槽两个区域，其中浅槽是镀锡区域，深槽是锡钎料
的存放区域；在浅槽的底部开有一个孔，孔中安装有电缆导入装置，电缆导 入装置中间开有一个电缆导入孔，该孔的直径比所述电缆的直径大0.2-1.5mm。
同时提供一种用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡的方法，该方法包
括以下歩骤
1) 将编织好金属网屏蔽层的同轴电缆进行碱洗除油、清洗和浸涂助焊 剂；该电缆在清洗和浸涂助焊剂后，要分别进行烘干，彻底去除水分和有机 溶剂，至此，前处理工序完成，等待镀锡；
2) 将经前处理的电缆安放到所述垂直镀锡设备的放线机上，经下导向轮 从镀锡槽浅槽底部的电缆导入装置垂直穿过镀锡槽，然后经由上导向轮连接到 收线机上；
3) 启动电机，将镀锡槽深槽上方的中空盒子下降并浸入锡液屮，使锡液 面上升并流入到镀锡槽浅槽，使待镀锡电缆浸入锡液一定的深度；
4) 启动收线机，带动所述电缆经过锡液进行镀锡，镀锡完后缠绕到收线 机上，至此，镀锡过程完成。
本发明的效果是使用本发明的垂直镀锡设备和本发明所提出的垂直镀 锡方法对半柔性同轴电缆屏蔽层镀锡，縮短了电缆在锡槽中的停留时间和在 锡液中的浸入长度，有效解决了同轴电缆镀锡过程中存在的气孔问题和锡层 对屏蔽网的附着力不足的问题，提高了镀锡质量；同时，由于采用高的镀锡 速度和两步法的镀锡工艺，提高了生产效率，减少了电缆料头料尾的浪费。
图1为半柔性同轴电缆的结构示意图2为现有的同轴电缆一步法水平镀锡方法的流程图3为本发明的垂直镀锡设备结构示意图4为本发明的多条电缆同步前处理的设备示意图5为本工艺两步法垂直镀锡工艺的流程图中la—-导体芯；2a--绝缘层；3a—屏蔽层；4a--外套；
Id--放线机组；2d—碱洗槽；3d—清洗槽；4d—-烘千器组1; 5d —助焊 剂槽；6d-—烘干器组2; 7d—收线机组；
le—同轴电缆；2e—锡液；3e—镀锡槽；4e—电缆导入装置； 5e—下导向轮；6e—上导向轮；7e—放线机；8e—-收线机； 9e—中空盒子；10e—机架；lie—电机。
具体实施例方式
结合附图及实施例对本发明的用于半柔性同轴电缆屏蔽层快速垂直镀 锡设备及其镀锡方法加以说明。
本发明的用于半柔性同轴电缆屏蔽层快速垂直镀锡设备及其镀锡方法
是基于如下的机理
竹先，对于同轴电缆屏蔽层镀锡存在的气孔缺陷问题，经过反复试验发 现，这些细小的气孔都是在电缆离开锡槽的瞬间形成的。分析原因如下
电缆在进入锡槽之前要预浸助焊剂，部分助焊剂就会渗透到金属丝屏蔽 网的内侧。现在常用的无铅助焊剂基本都是由有机物组成，其主要成分在助 焊过程中由于化学反应、沸腾以及分解等原因容易产生大量的气体。在浸锡 过程中，渗透到屏蔽网内侧的助焊剂产生的气体由于周围液态锡的压力作用 不能被释放出来，随着浸锡时间的延长，会在屏蔽网内产生较高的气压。当 电缆离开锡槽的瞬间，由于外部锡液的压力突然消失，而镀锡层还没有凝固， 这时内部的高压气体就很容易鼓破锡层的某些薄弱部位而释放出来，从而形 成一些微小的气孔。因为浸锡时间越长助焊剂产生的气体会越多，上述气孔 问题就会越严重；大量的试验还表明即使采用两次镀锡的方法也不能彻底消 除这一问题，因为在第二次镀锡过程中前一次的助焊剂残留物还会释放出气 体从而再次形成气孔。
锡镀层对屏蔽网附着力不足的问题，分析原因如下由于在镀锡过程中屏蔽层内部产生气体，在屏蔽网内部形成较高的气体正压力，该压力阻止了 锡液向屏蔽网内部的渗透，所以造成了锡液对屏蔽层的渗透不足，从而导致 了锡镀层对屏蔽网附着力不足。
因此减少镀锡过程中屏蔽网内的气体产生量、降低其内部的气体压力是 解决上述气孔问题和锡镀层对屏蔽网附着力不足问题的关键。助焊剂产生气 体需要一定的时间，屏蔽层内的气压是缓慢上升的，只有当内部气压超过一 定值时，当电缆离开锡槽时内部气体才会鼓破还未凝固的锡层形成气孔。因 此，要减少内部的气体压力，可以从以下几方面入手第一，电缆在高温锡 液中停留的时间要尽量短，以减少助焊过程中气体的产生量。第二，电缆浸 入锡槽的长度要尽量短，从而减少气体向电缆后侧(未进入锡槽端)排放的 阻力，降低气体的压力；第三，电缆在清洗和浸涂助焊剂后要进行彻底烘千， 去除水分和有机溶剂，消除由于它们在高温锡液中气化所引起的屏蔽网内气 体压力的升高。
如图3所示，本发明的用于半柔性同轴电缆屏蔽层快速垂直镀锡设备结 构是该设备包括有收放电缆的放线机7e、收线机8e、镀锡槽3e、位于镀锡 槽3e下方的下导向轮5e、位于镀锡槽3e上方的上导向轮6e，镀锡槽3e安 装在机架10e上。
所述镀锡槽3e分为深槽和浅槽两个区域，其中浅槽是镀锡区域，深槽 是锡钎料的存放区域；在浅槽的底部开有一个孔，孔中安装有电缆导入装置 4e，电缆导入装置4e中间开有一个电缆导入孔，该孔的直径比所述电缆的 直径火0.2陽1.5mm。
在镀锡槽3e的深槽区域的上方设置有一个不锈钢的中空盒子9e，该中 空盒子9e由固定于机架10e上的电机lie带动相对于锡槽3e可以作上下运 动；在镀锡状态时，该盒子下降并浸入锡液2e中，在其它状态时该盒子抬 离至锡液面以上。所述镀锡槽3e的外周安装有电阻加热器和保温外壳(图未示)。
镀锡槽3e可以由不锈钢板经焊接或整体冲压制成，也可以由铸铁铸造 制成。由于锡液的温度较低为300度以下，加热采用外加热方式，将电加热 器布置在槽的外周，最外层由保温外壳包覆。
镀锡槽由用于镀锡的浅槽和用于存放锡液的深槽两个区域组成。在浅槽 的底部开一个尺寸较大的孔，孔内安装电缆导入装置4e。电缆导入装置4e 与该孔可以采用螺纹连接，以便于更换。在电缆导入装置4e的中间是电缆 导入孔。导入孔的直径根据待镀锡电缆的尺寸来确定，可以根据不同尺寸的 电缆制造多个这种电缆导入装置，以便于根据产品随时进行更换。
该设备的关键点之一就是要保证在工作状态时锡液不能因为重力作用 从电缆导入孔与电缆的缝隙中泄漏出来。经过反复试验发现只要保证电缆导 入孔的直径比电缆的直径大0.2-1.5mm范围内，就可以保证在镀锡过程中锡 液不会泄漏下来，同时电缆可以畅通地通过该孔。其原因有以下两方面一 是由于锡液的表面张力很大，电缆导入装置由与锡液不润湿的材料制成，表 面张力可以阻止锡液的泄漏；二是由于电缆在镀锡过程中是连续向上运动 的，会对导入孔附近的锡液产生一个向上的摩擦力，也会阻止锡液向下流动。
为了保证在上下料过程以及非工作状态时锡液不从电缆导入孔中泄漏， 在深槽的上方设置了一个金属的中空盒子。该盒子由固定于机架上的电机带 动可以相对于锡槽上下移动。当在非工作状态或上下料时，该金属盒子上升 到锡液面以上，锡液会在重力作用下从浅槽自动回流到深槽区域，因此不会 发生经过电缆导入孔的锡液泄漏问题；在工作状态时，启动收线机带动电缆 开始送进的同时启动电机lie带动金属的中空盒子9e下降并浸入锡液中一 定深度，中空盒子的浸入会排开同等体积的锡液，锡液面将上升，锡液流入 到浅槽区域并浸没电缆le，由收线机8e带动电缆穿过锡液，即可以实现镀 锡。中空盒子浸入锡液的深度要根据电缆需要在锡液中浸入长度来确定，在镀锡过程中，随着锡液的不断消耗，屮空盒子的浸入深度也要不断加大以保 证电缆在锡液中的浸入长度不变。同时，为了保证在中空盒子抬离锡液面时， 锡液能全部回流到深槽中，要求镀锡槽中锡液的总放入量不能超过浅槽的底 部内表面。
与目前的水平镀锡工艺相比，本发明所提出的垂直镀锡技术可以方便的
将电缆浸入锡液的长度控制在20cm以下，可以大幅降低屏蔽网内气体向后 排放的阻力，进一步降低内部的气体压力。
从前面的机理分析可以知道，减少电缆在锡液中的浸入深度以及在锡液 中的停留时间是减少气孔缺陷的有效办法，这就要求镀锡工序要采用高的电 缆送进速度进行镀锡；另一方面，为了减少气孔的缺陷，还需要对电缆进行 彻底的烘干，这就要求前处理工序要采用较慢的电缆送进速度。
为了解决上述两道工序之间对电缆送进速度的不同要求，提出了两步法 的垂直镀锡工艺。即将碱洗除油、清洗、浸涂助焊剂以及烘干等前处理工序 与镀锡丁.序分幵进行。前处理工序采用低的电缆送进速度，以保证清洗干净 并烘干彻底；镀锡工序则采用高的电缆送进速度，以减少助焊过程屮屏蔽网 内气体的产生量，避免气孔等缺陷的发生。
采用两步法镀锡，为了保证前处理工序与高速镀锡工序节拍上的--致， 需要采用多条电缆同时进行清洗、浸涂助焊剂和烘干。为此，本发明还设计 了多条电缆同步碱洗除油、清洗、浸涂助焊剂以及烘干的装置。如图4所示 为该设备示意图。该设备从左至右包括放线机组ld、碱洗槽2d、水洗槽3d、 烘干器组4d、助焊剂槽5d、烘干器组26d、收线机组7d。其特点是可以让 多条电缆同时进行收放线和烘干。
本发明的用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡的方法，该方法包括以 F步骤:
1)将编织好金属网屏蔽层的同轴电缆进行碱洗除油、清洗和浸涂助焊剂；该电缆在清洗和浸涂助焊剂后，要分别进行烘干，彻底去除水分和有机 溶剂，至此，前处理工序完成，等待镀锡；
2) 将经前处理的电缆le安放到所述垂直镀锡设备的放线机7e上，经下 导向轮5e从镀锡槽浅槽底部的电缆导入装置4e垂直穿过镀锡槽3e，然后经 由上导向轮6e连接到收线机8e上；
3) 启动电机lle，将镀锡槽深槽上方的中空盒子9e下降并浸入锡液2e 中，使锡液面上升并流入到镀锡槽浅槽，使待镀锡电缆浸入锡液一定的深度；
4) 启动收线机8e，带动所述电缆经过锡液进行镀锡，镀锡完后缠绕到 收线机上，至此，镀锡过程完成。
所述电缆从镀锡槽3e的底部垂直进入镀锡槽内，然后垂直于锡液表面 离幵镀锡槽；所述电缆在锡液中的停留时间在0.2-4秒之间，电缆浸入锡液 中的深度在3-30cm之间。
最佳的规范是将电缆在锡液中的停留时间在0.5-1.5秒之间，电缆浸入锡 液中的长度在5-20cm之间。
所述的电缆碱洗除汕、清洗、浸涂助焊与烘干等前处理工序和随后的镀 锡工序分两步进行，以保证电缆在镀锡前能彻底的烘干。
下面就木发明提出的两步法快速镀锡工艺进行进一步解释。
如图5所示的流程图，实施例的步骤如下
1) 将三组编织好金属网屏蔽层的待镀锡电缆经由图4所示的多条电缆 同步清洗和前处理设备的放线机组ld放出后，依次经过碱洗槽2d进行碱洗 除油、清洗槽3d进行清洗、第1烘干机组4d进行烘干、助焊剂槽5d浸涂 助焊剂、第2烘干机组6d进行再次烘干，彻底去除水分和有机溶剂，最后 缠绕到收线机组7d上，至此，前处理工序完成。前处理工序中电缆的送进 速度为3m/min。
2) 将-"组经前处理完的电缆安放到图3所述的垂直镀锡设备的放线机7e上，经下导向轮5e、从浅槽底部的电缆导入装置垂直穿过所述的垂直镀锡 槽3e，然后经由上导向轮6e、连接到收线机8e上。
3) 启动控制屮空盒子9e的电机lle，将深槽上方的中空盒子9e下降并 浸入锡液中，使锡液面上升并流入到浅槽区域，使待镀锡电缆浸入锡液10cm。
4) 启动收线机8e，带动所述电缆经过锡液进行镀锡，电缆送进速度为 9m/mim，锡液的温度控制在250-320度之间。
5) —组电缆镀锡完成后，将中空盒子9e升起，使锡液回流到镀锡槽的 深槽区域存放。至此， 一组电缆的镀锡过程完成。
6) 重复2) —5)步骤，即可对其余的电缆进行镀锡。 同步清洗的电缆的条数需根据前后两道工序的速度比进行调整，以保证
P拍一致。在本实施例中，垂直镀锡工序的速度设定为清洗除油和浸涂助焊 剂工序速度的三倍，因此需要采用三条电缆同时进行清洗和浸涂助焊剂，然 后分别缠绕在三个骨架上，以供镀锡工序使用。
采用本发明提出的两步法垂直镀锡工艺还大大縮短了镀锡过程中从放 线机到收线机之间的距离，从而减少了电缆料头料尾的浪费。与现有工艺相 比，在本实施例中，每一组电缆的料头料尾废料可以减少4一6米，减少了浪 费；同时，镀锡的速度从一步法水平镀锡的3-4m/min提高到了 9m/min，效 率提高了一倍以上。
进一步的研究还发现，当电缆在镀锡槽中的停留时间超过4秒，气孔缺 陷就会再次出现；当停留时间少于0.2秒时，锡液对屏蔽网的润湿反应时间 不足，鍍层出现不完整现象。可行的停留时间范围是0.2-4.0秒，最佳的范围 是0.5-1.5秒。电缆浸入锡槽的可行长度范围在3-30mm，最佳范围在5-20mm。 镀锡过程中电缆的送进速度可以在6-20m/min。
权利要求
1、一种用于半柔性同轴电缆金属网屏蔽层垂直镀锡设备，其特征是该设备包括有收放电缆的放线机(7e)、收线机(8e)、镀锡槽(3e)、位于镀锡槽下方的下导向轮(5e)、位于镀锡槽(3e)上方的上导向轮(6e)，镀锡槽(3e)安装在机架(10e)上；所述镀锡槽(3e)分为深槽和浅槽两个区域，其中浅槽是镀锡区域，深槽是锡液的存放区域；在浅槽的底部开有一个孔，孔中安装有电缆导入装置(4e)，电缆导入装置的中间开有一个电缆导入孔，该孔的直径比待镀锡电缆的直径大0.2-1.5mm。
2、 根据权利要求1所述的用于半柔性同轴电缆金属网屏蔽层垂直镀锡 设备，其特征是在镀锡槽(3e)的深槽区域的上方设置有-一个不锈钢的屮 空盒子(9e)，该中空盒子由固定于机架(10e)上的电机(lie)带动，相 对于锡槽(3e)作上下运动；在镀锡状态时，该中空盒子(9e)下降并浸入 锡液中，在不镀锡状态时，该中空盒子(9e)抬离至锡液面以上。
3、 根据权利要求1所述的用于半柔性同轴电缆金属网屏蔽层垂直镀锡 设备，其特征是所述镀锡槽(3e)的外周安装有电阻加热器和保温外壳。
4、 一种用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡的方法，该方法包括以 下歩骤1) 将编织好半柔性金属网屏蔽层的同轴电缆进行碱洗除油、清洗和浸 涂助焊剂；该电缆在清洗和浸涂助焊剂后，分别进行烘干，彻底去除水分和 有机溶剂，至此，前处理工序完成，等待镀锡；2) 将经前处理的电缆(le)安放到所述垂直镀锡设备的放线机(7e)上， 经下导向轮(5e)从镀锡槽浅槽底部的电缆导入装置(4e)垂直穿过镀锡槽(3e)， 然后经由上导向轮(6e)连接到收线机(8e)上；3) 启动电机(lie)，将镀锡槽深槽上方的中空盒子(9e)下降并浸入锡液(2e)中，使锡液面上升并流入到镀锡槽浅槽，使待镀锡电缆浸入锡液一 定的深度；4)启动收线机(8e)，带动所述电缆经过锡液进行镀锡，镀锡完后缠绕 到收线机上，至此，镀锡过程完成。
5、 根据权利要求4所述的垂直镀锡的方法，其特征是所述电缆从镀 锡槽(3e)的底部垂直进入镀锡槽内，然后垂直于锡液表面离开镀锡槽。
6、 根据权利要求4或5所述的垂直镀锡的方法，其特征是所述电缆 在镀锡槽锡液中的停留时间在0.2-4秒之间，电缆浸入锡液中的长度在 3-30cm之间。
7、 根据权利要求4或5所述的垂直镀锡的方法，其特征是所述电缆 在锡液中的停留时间在0.5-1.5秒之间，电缆浸入锡液中的长度在5-20cm之 间。
8、 根据权利要求4所述的垂直镀锡的方法，其特征是所述的电缆碱 洗除油、清洗、浸涂助焊与烘干前处理工序和随后的镀锡工序分两歩进行， 以保证电缆在镀锡前能彻底烘干。
全文摘要
本发明提出一种用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡设备，该设备包括有收放电缆的放线机、收线机、镀锡槽、位于镀锡槽下方的下导向轮、位于镀锡槽上方的上导向轮，镀锡槽安装在机架上。同时提供一种用于半柔性同轴电缆屏蔽层的垂直镀锡的方法，该方法为两步法快速镀锡工艺，包括前处理工序及垂直镀锡工序。本发明的效果是使用本发明的垂直镀锡设备和本发明所提出的垂直镀锡方法对半柔性同轴电缆屏蔽层镀锡，缩短了电缆在锡槽中的停留时间和在锡液中的浸入长度，有效解决了同轴电缆镀锡过程中存在的气孔问题和锡层对屏蔽网的附着力不足的问题，提高了镀锡质量 同时，由于采用高的镀锡速度和两步法的镀锡工艺，提高了生产效率，减少了电缆料头料尾的浪费。
文档编号C23C2/02GK101603166SQ20091006982
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月22日 优先权日2009年7月22日
发明者程方杰 申请人:天津大学