线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法与流程

1.本发明涉及一种对线路板金属化处理的制造系统，尤其涉及一种线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法。


背景技术：

2.目前在线路板处理过程中，需要对其表面和通孔进行金属化处理。由于金属化处理的前后也需要相应的工序，因此，通常以制造系统(又称为生产线)的方式出现。传统的金属化处理生产线产量低，且结构庞大，占用厂房面积大。石墨烯技术日益受到业界技术人员的关注，已将其用于电路板的金属化处理。本发明人于2021年8月21日在知识产权检索分析系统https：//s.gpic.gd.cn/以“摘要＝(石墨烯and金属化)”为关键词，检索到164件中国专利文献，未见有生产线相关的专利文献，大部分专利文献描述的技术方案还处于实验室阶段。未见到可以量产的石墨烯金属化处理的生产制造技术。
3.为了能将石墨烯技术应用于电路板的金属化处理工艺，有必要结合制造设备，将石墨烯技术应用于量产的电路板金属化处理中去。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法。
5.本发明的目的通过下列技术方案来实现：
6.线路板石墨烯金属化水平自动制造系统，包括基座或水平面固定物，包括固定于所述基座或固定物且依次排列的第一水洗装置、第一微蚀装置、第二水洗装置、除油整孔装置、第三水洗装置、石墨烯金属化装置、第二微蚀装置、第四水洗装置和烘干装置；所述的第一水洗装置、第一微蚀装置、第二水洗装置、除油整孔装置、第三水洗装置、石墨烯金属化装置、第二微蚀装置、第四水洗装置和烘干装置均设有水平输送辊，且处于同一水平位置，以连续式或间歇式水平移动所需要处理的电路板；所述石墨烯金属化装置包括机座、位于所述水平输送辊下方的用于收集石墨烯金属化处理液的收液槽，及位于所述水平输送辊上方的喷管，和联通于所述收液槽与所述喷管之间的输液泵，还包括联通于所述收液槽与所述输液泵之间的进液管，联通于所述输液泵与所述喷管之间的出液管。
7.优选地，所述喷管平行于所述水平输送辊，设有若干排斜面错位分布的通孔，以使移动中的电路板在横向位置均匀被喷管喷射。
8.优选地，所述石墨烯金属化装置还包括设于所述喷管两端的超声波换能器，和/或，设于所述水平输送辊固定端的超声波换能器。
9.优选地，还包括设于所述石墨烯金属化装置和第二微蚀装置之间的烘干导料桶，所述烘干导料桶也设有所述水平输送辊。
10.优选地，所述石墨烯金属化装置还包括固定于所述机座的一个或二个立柱，与立柱上下滑动联接的升降架；所述喷管固定于所述升降架；还包括设用于驱动升降架上下滑
动的丝杆，及用于驱动所述丝杆的垂直电机；所述垂直电机带动所述丝杆旋转，通过所述升降架设有的螺母变成所述升降架的上下移动，以调节所述喷管与线路板的距离。
11.优选地，所述输液泵、所述喷管均为二个；近于进料端的所述喷管的通孔孔径大于近于出料端的所述喷管的通孔孔径。
12.优选地，还包括主控制电路，所述石墨烯金属化装置还包括与所述输液泵电性连接的金属化控制电路，所述主控制电路与所述金属化控制器通讯连接。
13.优选地，所述石墨烯金属化装置还包括固定于所述处理液槽侧壁的加热模块、设于所述喷管的温度传感器；所述的加热模块、温度传感器均与所述金属化控制电路电性联接。
14.优选地，所述石墨烯金属化装置还包括石墨烯金属化原液槽，与所述石墨烯金属化原液槽底部相通的电磁阀，处理的电路板面积达至设定值时，开启电磁阀工作设定的时长，为所述处理液槽提供设定容量的石墨烯金属化原液。
15.本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造方法，采用前述的线路板石墨烯金属化水平自动制造系统，所需金属化处理的线路板从所述第一水洗装置上料进行水洗，再经过所述第一微蚀装置、第二水洗装置、除油整孔装置、第三水洗装置、石墨烯金属化装置、第二微蚀装置、第四水洗装置和烘干装置之后，收料打包或转入下一个工序。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明因为采用了石墨烯金属化处理装置，可以加快电路板表面和通孔(或盲孔)的金属化速度，以提高产能，并采用了喷管，从上往下将石墨烯溶液喷射至电路板表面和通孔(或盲孔)，加快表面金属化的效率，进一步节省时间，且能减短设备的长度，减少生产线的总占地面积。申请人目前实际运行的生产制造系统的总长为20米，若采用传统生产制造系统需要35-40米。按每天工作20小时来算，传统生产制造线的产量为2万平米/月，本发明的产量可达6-8万平米/月。进一步地在喷管两端和/或水平输送辊固定端设有超声波换能器，以改善石墨烯金属化处理液进入通孔或盲孔的效果，采用了升降架来支撑喷管，便于喷管的维护。还设有石墨烯金属化原液槽，可以定期为处理液槽补充原液，以保持在合理的浓度范围。还设有加热模块和温度传感器，可以根据不同电路板的需求，来调整石墨烯金属化处理液的工作温度。
附图说明
17.图1为本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法具体实施例的结构示意图；
18.图2为图1中的石墨烯金属化装置的局部放大图；
19.图3a为图1实施例中的石墨烯金属化装置采用二个喷管的结构示意图；
20.图3b为图1实施例中的石墨烯金属化装置采用一个喷管和超声波换能器的结构示意图；
21.图4为本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法采用了检测电路的具体实施例的控制面板示意图；
22.图5为本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法具体实施例中的喷管主视图及其局部放大图；
23.图6为图5的俯视图；
24.图7为图5的左视图；
25.图8为本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法具体实施例中的另一种喷管结构的主视图及其局部放大图；
26.图9为图8的俯视图；
27.图10为图8的左视图；
28.图11为本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法又一具体实施例采用的石墨烯金属化装置的结构示意图；
29.图12为本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法再一具体实施例采用的石墨烯金属化装置的结构示意图；
30.图13为本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法另一具体实施例采用的石墨烯金属化装置的结构示意图。
31.附图标记
32.图1-图4的标记
33.g
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喷管
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s0
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石墨烯金属化装置
34.l
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制造系统
35.501
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液体压力区
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502
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喷管的温度区
36.503
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超声波换能器功率区 504
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行进速度区
37.509
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超声波换能器
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50
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水平输送辊
38.51
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第一水洗装置
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52
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第一微蚀装置
39.53
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第二水洗装置
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54
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除油整孔装置
40.55
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第三水洗装置
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56
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第二微蚀装置
41.57
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第四水洗装置
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58
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烘干装置
42.59
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烘干导料桶
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80a
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处理液槽
43.90a
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机座
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91a
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输液泵
44.图5-图13的标记
45.10
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管体
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100
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中空腔
46.101
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通孔
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17
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过渡腔体部
47.18
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进液联接部
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191
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外螺纹
48.19
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进液联接部
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40
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线路板
49.60
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升降架
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61
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丝杆
50.62
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垂直电机
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70
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立柱
51.80
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处理液槽
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81
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回收管
52.82
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回收箱
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90
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机座
53.911
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抽液管
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91
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输液泵
54.92
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电机
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99
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线路板输送平面
55.g
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喷管
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s1
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石墨烯金属化装置
56.s2
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石墨烯金属化装置
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s3
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石墨烯金属化装置
具体实施方式
57.下面将通过以下实施例进行清楚、完整地描述本发明的技术方案中显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
59.还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
60.如图1和图2所示，本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统l，包括基座或水平面固定物，包括固定于所述基座或固定物且依次排列的第一水洗装置51、第一微蚀装置52、第二水洗装置53、除油整孔装置54、第三水洗装置55、石墨烯金属化装置s0、第二微蚀装置56、第四水洗装置57和烘干装置58；第一水洗装置51、第一微蚀装置52、第二水洗装置53、除油整孔装置54、第三水洗装置55、石墨烯金属化装置s0、第二微蚀装置56、第四水洗装置57和烘干装置58均设有水平输送辊50，且处于同一水平位置，以连续式或间歇式水平移动所需要处理的电路板。石墨烯金属化装置s0包括机座90a、位于所述水平输送辊下方的用于收集石墨烯金属化处理液的处理液槽80a，及位于所述水平输送辊50上方的喷管g，和联通于处理液槽80a与喷管g之间的输液泵91a。
61.更具体地，喷管g平行于水平输送辊50，设有若干排斜面错位分布的通孔，以使移动中的电路板在横向位置均匀被喷管喷射。更具体地，还包括设于石墨烯金属化装置s0和第二微蚀装置56之间的烘干导料桶59，烘干导料桶59也设有水平输送辊50。
62.如图3a所示的实施例中，输液泵91a、喷管g均为二个；近于进料端的喷管g的通孔孔径大于近于出料端的喷管g的通孔孔径。也即先以较低的压力和较大的流量进行喷射，第二次再以较高的压力和较小的流量进行喷射，有助于通孔、盲孔较多的电路板的金属化处理，以提高产量，若是孔、盲孔较少的电路板，可以仅启用其中的一个喷管和相对应的输液泵。
63.如图3b所示的实施例中，石墨烯金属化装置s0还包括设于水平输送辊50固定端的超声波换能器509,还可以进一步地，在喷管两端也设有超声波换能器。当有二个输液泵91a、和二个喷管g时，适合将超声波换能器设于近于出料端的喷管g或与其相邻的位置，通过超声波的处理，改善较高压力时，石墨烯金属化处理液进入微小通孔(比如小至4mil的孔径)或盲孔的效率。
64.更具体地，还包括主控制电路(图中未示出)，石墨烯金属化装置还包括与输液泵电性连接的金属化控制电路，主控制电路与所述金属化控制器通讯连接。这样的结构可以实现各个装置单独控制，又能与相邻的装置进行速度的匹配。
65.于其它实施例中，石墨烯金属化装置还包括固定于所述处理液槽侧壁的加热模块、设于喷管的温度传感器；加热模块、温度传感器均与金属化控制电路电性联接。
66.于其它实施例中，石墨烯金属化装置s0还可以包括石墨烯金属化原液槽(另外再做一个槽)，与石墨烯金属化原液槽底部相通的电磁阀，处理的电路板面积达至设定值时，开启电磁阀工作设定的时长，为处理液槽提供设定容量的石墨烯金属化原液。
67.进一步地，还可以在金属化控制电路中增加具有检测和测试功能的检测电路(也可以叫做测试电路)，该检测电路主要用于记录生产过程中的喷管的液体压力、喷管的温度，超声波换能器的功率等数据，且对同一参数的电路板进行性能测试，形成相对应的关联数据。在能保证产量和质量的前提下，对日常的电路板金属化处理的工艺做一些微小的调整。进而获得不同参数的电路板半成品。采用了检测电路之后，可以在保证正常的生产之余，又可以做一些创新与变化。以获得各种参数对金属化处理过程的影响。这样的方式为创新方面的尝试大大地降低了成本，又为进一步创新积累了原始数据。该检测电路具体的做法，可以设计出一个检测用的控制面板(如图4所示)，上面设有液体压力区501、喷管的温度区502，超声波换能器的功率区503、电路板的行进速度区504等参数的数字显示屏、调节按钮和启动开关按钮。并进一步设有检测存储电路，以存储这些数据。该实施例，又可以将其叫做线路板石墨烯金属化水平自动制造测试系统，可以在一边生产，又一边测试，在量产的同时，为生产工艺的改进，提供实验数据。
68.更进一步的实施例中，检测电路还可以包括喷管的喷射面离电路板的距离参数。在具体生产时进行检测功能时，选择上述各类参数的变化值小于1％-5％，以在启动检测功能(或叫测试功能)时，不影响产品性能和成品良率为前提。
69.如图5-7所示的本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法采用的喷管的实施例(图中的尺寸大小与实物不符，仅为了更清楚地表达联接关系)，它包括设有中空腔100且两端封闭的管体10，管体10为长条形结构，管体10的一侧面设有多排通孔101，相对的另一侧面的中段设有进液联接部19；通孔101的孔径为0.4-1.0mm；所述管体为金属件，且壁厚为3-5mm，以承受较高压力的处理液。
70.更具体地，管体10的横截面为矩形；中空腔100的横截面也是矩形；所述管体的壁厚为1.5-5mm。其中，进液联接部19与管体10垂直；进液联接部19的外端设有外螺纹191，以联接供液管路。
71.更具体地，通孔101为腰形孔，长度为1.2mm-2.5mm,宽度为0.6-1.2mm。
72.更具体地，通孔101沿管体10的长度方向设有3-6排通孔，相邻的两排通孔，沿管体的长度方向错开通孔横向间距的六分之一至三分之一。
73.如图8-10所示的本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法采用的喷管的又一实施例(图中的尺寸大小与实物不符，仅为了更清楚地表达联接关系)，进液联接部18与管体10平行，管体10另一侧面的中段还设有过渡腔体部17，进液联接部18设于过渡腔体部17的一端；进液联接部18的外端设有外螺纹，以联接供液管路。
74.如图11所示的本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法又一实施例的石墨烯金属化装置s1(图中的尺寸大小与实物不符，仅为了更清楚地表达联接关系)，包括设于机座90上的输液泵91(由电机92驱动)，及与输液泵91的输出口连接的喷管，喷管为前述的喷管g。
75.更具体地，机座90设有线路板输送平面99，线路板输送平面99距所述喷管g的下侧面5-20mm。
76.又一具体实施例中，工作时的处理液槽80的液面平于喷管g的喷射表面或稍高于喷管g的喷射表面(2-5mm左右)，以防止较高压力的处理液在喷射时，飞溅至处理液槽之外，避免增加过高的防护栏，以提高安全生产系数。
77.更具体地，线路板输送平面下方设有处理液槽80，以回收对线路板进行孔处理之后的处理液；处理液槽80通过设有的回收管81,流至回收箱82，再通过抽液管911与输液泵91的输入口连接。更具体地，处理液为石墨烯金属化处理液。
78.如图12所示的本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法再一实施例的石墨烯金属化装置s2(图中的尺寸大小与实物不符，仅为了更清楚地表达联接关系)，它进一步地采用了固定于机座90的立柱70，与立柱70上下滑动联接的升降架60，喷管g固定于升降架60；还包括设用于驱动升降架60上下滑动的丝杆61，及用于驱动丝杆61的垂直电机62；垂直电机62带动丝杆61旋转，通过升降架60设有的螺母(图中未示出)变成升降架60的上下移动，以调节喷管g与线路板40的距离。
79.如图13所示的本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造系统和方法另一实施例的石墨烯金属化装置s3(图中的尺寸大小与实物不符，仅为了更清楚地表达联接关系)，它采用了二个固定于机座90的立柱70，升降架60的两端均与立柱70滑动联接；还包括设用于驱动升降架60上下滑动的丝杆61，及用于驱动丝杆61的垂直电机62；垂直电机62带动丝杆61旋转，通过升降架60设有的螺母(图中未示出)变成升降架60的上下移动，以调节喷管g与线路板40的距离，以用于清洗不一样的线路板(比如通孔，盲孔，单层电路板、多层电路板等)。升降架的升降也有利于喷管的更换或维护。在这个实施例中，二个垂直电机需要同步控制，使升降架平稳地上升或下降。
80.在图12和图13的实施例中，输液泵91与升降架60之间设有软管69，以适合升降架60的上下活动。在升降架60内设有管道(图中未示出)，用于联通输液泵与喷管之间。
81.本发明还公开了一种线路板石墨烯金属化水平自动制造方法，具体步骤为：所需金属化处理的线路板从第一水洗装置上料进行水洗，再经过第一微蚀装置、第二水洗装置、除油整孔装置、第三水洗装置、石墨烯金属化装置、第二微蚀装置、第四水洗装置和烘干装置之后，收料打包或转入下一个工序。本制造系统的其它装置可以按现有技术中可以实施方案进行选择，在此不赘述。
82.进一步地，本发明线路板石墨烯金属化水平自动制造方法，还包括测试步骤，该测试步骤是在石墨烯金属化处理装置中增加液体压力、喷管的温度(也即处理液的温度)，超声波换能器的功率的调节，以班次为单位，每班次以0.2％-1％的变化量进行减少或增加，且对每个班次的产品进行金相检测，以获得不同电路板的生产工艺参数。以达到最优化的工艺路线，实现较佳的性能比，在满足电路板金属化的质量要求下，又尽力地降低成本。
83.综上所述，本发明因为采用了石墨烯金属化处理装置，可以加快电路板表面和通孔(或盲孔)的金属化速度，以提高产能，并采用了喷管，从上往下将石墨烯溶液喷射至电路板表面和通孔(或盲孔)，加快表面金属化的效率，进一步节省时间，且能减短设备的长度，减少制造系统的总占地面积。申请人目前实际运行的制造系统的总长为20米，若采用传统制造系统需要35-40米。按每天工作20小时来算，传统制造系统的产量为2万平米/月，本发明的产量可达6-8万平米/月。进一步地在喷管两端和/或水平输送辊固定端设有超声波换能器，以改善石墨烯金属化处理液进入通孔或盲孔的效果，采用了升降架来支撑喷管，便于
喷管的维护。还设有石墨烯金属化原液槽，可以定期为处理液槽补充原液，以保持在合理的浓度范围。还设有加热模块和温度传感器，可以根据不同电路板的需求，来调整石墨烯金属化处理液的工作温度。
84.上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。