年产200万台5g手机pcb工艺设计

1、北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业设计年产200万台5G手机PCB工艺设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：化工与材料学院应用化学苏永杰学 号：职 称：160505105298汪烈焰高级工程师中国珠海二二年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计年产200万台5G手机PCB工艺设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日中文题目摘 要PCB，中文名称为印制电路板，又可以叫作印刷线路板，它可以说是一个电子产品里最关键的一个电子部件。它支撑着一个电子产品的所有电子元器

2、件，因此也可以说是扮演电子元器件电气连接的一个重要角色。被称之为“印刷”电路板是由于它的制作工艺是在基材上利用电子印刷术制作而成的。PCB有很多独特的优点，这也是它能受到越来越广泛的应用和青睐的原因，PCB能够制成密度非常高，同时它还十分可靠，不仅如此，它还能随着人们的使用需要来进行不同的设计，以及PCB能够进行量化生产，能在成品出厂后进行测试，还能利用不同的PCB板来进行组装等。其中，印制电路板一直能够跟随着集成电路集成度的不断提升和安装技术的进步从而相应发展。而通过一众的对成品定时检查，定时对成品进行测试和防止产品老化试验等技术手段，可以保证PCB长期（使用期一般为20年）而可靠地工作。不

3、仅如此，PCB还可以使系统小型化、轻量化、信号传输高速化。而作为许多电子产品的最基础的零部件之一，PCB的下游消费市场的深刻变化无疑会推动着PCB行业的发展轨迹。业内的专业人士预测，三到五年的时间发展，5G通信功能可以成为带动PCB产业增长的第一引擎，不仅能够超越如今的智能终端，还能超越汽车电子两大应用市场。关键词：印制电路板；可高密度化；电路集成度；智能终端英文题目AbstractPCB, also known as printed circuit board in Chinese, can be called printed circuit board, it can be said to

4、 be one of the most critical electronic components in an electronic product. It supports all the electronic components of an electronic product, so it can also be said to play an important role in the electrical connection of electronic components. It is called printed circuit board because its fabr

5、ication process is made on the substrate using electronic printing.PCB has many unique advantages, that is it can attract more and more widely used and reasons, the PCB can be made into density is very high, at the same time it also is very reliable, not only that, it also can be used as peoples nee

6、ds for different designs, as well as PCB production can quantitatively, to test after the finished products, also can use for different PCB assembly, etc. Among them, printed circuit board has been able to follow the continuous improvement of integrated circuit integration and the progress of instal

7、lation technology so as to develop accordingly. Through a number of regular inspection of the finished products, regular testing of the finished products and the prevention of product aging test and other technical means, can ensure that PCB long-term (generally 20 years) and reliable work. Not only

8、 that, PCB can also make the system small, lightweight, high-speed signal transmission.As one of the most basic components of many electronic products, the profound changes in the downstream consumer market of PCB will undoubtedly promote the development trajectory of the PCB industry. Industry prof

9、essionals predict that in three to five years time, 5G communication function can become the first engine driving the growth of PCB industry, which can not only surpass todays intelligent terminals, but also surpass the two major application markets of automotive electronics.Keywords: Printed circui

10、t boards; High density; Circuit integration; Intelligent terminal目录1 前言71.1研究的现状及其意义71.2 印制电路板的发展概况71.2.1行业规模71.2.2市场分布81.2.3发展趋势81.2.4全球P CB细分产品结构91.2.5全球PCB下游应用领域91.2.6全球PCB领先企业101.3多层线路板的优缺点112. 印制电路板材料的选择122.1材料选择时考虑的因素122.2基底材料122.3蚀刻剂122.4蚀刻条件123工艺流程133.1多层PCB板工艺流程133.2开料133.3内层图形133.3钻孔133.4沉

11、铜143.5全板电镀143.6图形电镀143.7蚀刻143.8阻焊143.9电测试153.10成品检验（FQC）153.11成品包装154车间分类155工作制度和年时基数、生产纲领155.1工作制度155.2年时基数155.3生产纲领156各工序时间计算166.1沉铜166.2电镀铜166.3蚀刻176.4各工序时间176.4.1日生产批次和每批生产数量计算177物料衡算188设备选型189通风要求199.1通风设计目的及要求199.2通风除尘设计199.3集气罩选用209.3.1集气罩设计原则209.3.2集气罩分类209.3.3集气罩选用219.4除尘器设计219.5通风管道设计2210车

12、间土建要求2210.1车间组成面积2210.2对厂房建筑的要求2310.3地面防腐蚀2311.小结2412附件241 前言Error! No bookmark name given.PCB的创造者是奥地利人保罗爱勒斯，1936年，他首先在收音机里采用了印刷电路板。1943年，美国人多将该技术运用于军用收音机，1948年，美国正式认可此发明可用于商业用途。自20世纪50年代中期起，印刷线路板才开始被广泛运用。印刷电路板几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。PCB的主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接，起中继传输的作用，是电子产品

13、的关键电子互连件，有“电子产品之母”之称。1.1研究的现状及其意义随着科学技术的发展，数码产品在我们的生活中无处不在。手机也是其中之一，而现在的手机消费者对于性能要求越来越高。而且随着科技的快速发展，越来越多的技术诞生，随之而来的5G手机就诞生了。而5G手机的诞生，无疑给许多行业带来了巨大的挑战和机遇，其中，印制电路板（PCB）就是其中一个具有代表性意义的行业。5G手机的发展及开发已经引起了许多无线通信领域的研究人员们的兴趣1。有分析指出2，在这十年里，衣服，车，火车，传感器等超过50亿的东西都将与移动网络相连接。PCB提供了一个组装基地给第一级部件和其它电子电路部件的连接，这样使得许多不同的

14、部件就可以组合成一个具有独特功能的成品。因此，PCB存在于整个电子设备中，作用是连接着所有的功能。从而当电子设备出现失误或者故障时，最先被认为出故障的地方和零部件通常就是PCB，另外，PCB的加工制成方面也比较麻烦，所以生产控制这一方面在PCB的生产中尤为重要。而5G手机的PCB对比4G手机要求更为精细且精密，因此需要叠加的层数应该更为多，但又不能使得整块电路板占用太大面积，所以PCB的基材和层数就是本工艺要解决的关键点。1.2 印制电路板的发展概况1.2.1行业规模电子元件细分下来，毫无疑问PCB是占据最大的地位。随着科技的日新月异，研究的不断进行和技术的不断进步。PCB产品正慢慢地往着其他

15、方面发展，其中密度更大是一个重要的点，而板材的孔径越来越小也成为了一个挑战，信息的容量往更大发展，整体产品更轻更薄的方向发展。据不完全的统计，18年全球PCB市场的GDP达到623.96亿美元，同比增长百分之六，而据预测，未来五年全球PCB市场将保持温和增长，物联网、汽车电子、工业4.0、云端服务器、存储设备等将成为驱动PCB需求增长的新方向3。1.2.2市场分布PCB的生产工业分布在世界各地。而因为工业革命等因素欧美发达国家对比我国较早进行了研发，不断开发和充分利用了先进的技术和设备来进行完善该行业，因此PCB行业取得了很大的发展。但随着科技的进步以及中心逐渐向亚洲转移，PCB行业成为了在亚

16、洲，尤其是中国大陆为制造中心的新格局，而中国与全球经济的融合度日益提高，逐渐占据了全球PCB市场的半壁江山4。注：SEA/ROW代表东南亚/全球其他国家及地区。1.2.3发展趋势在当前全球经济复苏环境下，通信电子行业和消费电子行业的需求相对稳定，而汽车电子、医疗器械等下游市场的新需求也在逐年增加5。预计未来5年全球PCB行业产值将继续稳步增长。1.2.4全球P CB细分产品结构据统计，2018年全球PCB细分产品的市场结构如下：从产品结构来看，当前PCB市场刚性板仍占主流地位，其中多层板占比39.4%，单双面板占比4.9%，其次是柔性板，占比达19.9%，HDI板和封装基板分别占比为14.8%

17、和12.1%6。而伴随着电子工业技术的飞速进步，电子元器件的功能越来越多，电子产品对PCB的要求也越来越多，尤其以高密度为主。1.2.5全球PCB下游应用领域PCB下游的应用市场分布十分广阔。包括我们常用的通讯系统，电脑，网络支付，军事航空等许多领域。据统计，2018年全球PCB下游应用领域分布如下：1.2.6全球PCB领先企业近几年PCB行业主要分布在中国、中国台湾、日本、韩国和欧美地区，但随着这几年来全球PCB逐渐向中国转移，目前中国已经是全球PCB行业产量最大的区域。2018年全球前十大PCB厂商的销售情况如下：1.3多层线路板的优缺点优点：做出来的产品的密度高，相对来说产品里的零件的体

18、积可以做到较小，从而零件的质量可以变为轻型的产品。而因为做出来的产品的密度高，所以各组件之间形成的连线会有一定的减少。这样不仅逐步提高了整个产品的可靠性能；而且还可以不断增加零件的最大布线层数，使得产品设计的灵活性变得更大；不仅如此，构成的电路还具有一定阻抗；而这样产品成品后形成的传输电路速度能达到一个较为高的值；当然，产品中还可以按照需要来进行设置电路和磁路屏蔽层，而且为了充分满足所需要的屏蔽、散热等特种功能，还可以在产品中多设置一个金属芯散热层；这样不仅安装十分简单，而且可靠性十分高。缺点：造价成本偏大；制作的时间需要花费较多；而且还需要用到一些十分靠，也就是很少出现失误的检测手段。随着多

19、层印制电路不断发展和带领之下，无疑电子技术会跟随着往速度更快，能够使用的功能更加广泛，信息储存和处理的容量巨更大，产品成品的体越来越小的方向发展。而随着电子技术的不断更新换代，最主要的体现是越来越大型的集成电路板在市场上的广泛应用，从而也会引领着多层印制电路迅猛快速地往密度逐渐变大、精确度逐渐变高等方向发展，而且在不断出现的新型技术，更是出现了微细线条、小孔径贯穿和盲孔埋孔以及高板厚孔径比等一系列较为发达的技术以满足市场的需要。2. 印制电路板材料的选择2.1材料选择时考虑的因素1.首先要考虑玻璃化转变温度，而玻璃化转变温度较高的基材则是不二的首选，因为在电路板中，基材的玻璃化转变温度要高于电

20、路工作温度。2.其次，热膨胀系数的值要低。因为一旦X、Y和厚度方向的热膨胀系数不能达到一个相对值，PCB就会变形而破坏了原本的结构，形象功能，在严重时甚至能够造成金属化的孔断裂和损坏整个元件。3.第三，整个基材的耐热性能要达到一定高的值。总的来说，PCB要能有250/50S的耐热性。4.第四，基材的整体平整度要达到良好的要求。其中，SMT的PCB翘曲度要求0.0075mm/mm7。5.最后，基材要有一个良好的电气性能，不然在高频电路时往往会发生故障损坏等情况。所以基材不但要求选择介电常数高、介质损耗小的材料。而且绝缘电阻、耐电压强度、抗电弧性能都要满足产品要求。2.2基底材料该工艺设计我选择采

21、用聚酰亚胺薄膜作为基底材料，聚酰亚胺薄膜又可以细分为两种，其中包括均苯型聚酰亚胺薄膜，以及联苯型聚酰亚胺薄膜两种8。聚酰亚胺薄膜制备方法为：聚酰胺酸溶液流延成膜、拉伸后，高温酰亚胺化9。聚酰亚胺薄膜具有良好的耐热性、耐腐蚀性和机械性能，同时还具备良好的稳定性，不需要加入阻燃剂即可阻止燃烧。而本设计采用聚酰亚胺薄膜来制成多层挠性印制电路板。2.3蚀刻剂蚀刻剂我们选用硫酸（H2SO4）/ml：110-130；磷酸（H3PO4）/ml：50；过氧化氢（H2O2）/ml：300-350；尿素（NH2）2CO）/g：5对于本次设计选用的蚀刻液的成分是过氧化氢和硫酸。但它们的蚀刻性能和稳定性不太稳定，为了

22、稳定该蚀刻剂的性能。我们可以加入相应的稳定剂和催化剂，从而达到加强蚀刻性和稳定性的目的。该蚀刻液不仅能够对各种抗蚀层使用，包括有机抗蚀层与金属抗蚀层等；而且蚀刻速率能达到一个较为高的值，以及对材料的侧蚀造成的影响较小，其次是反应较为容易控制、能够溶解的铜量比较大。最重要的是毒性小，相对来说操作安全，处理不好也不会对环境污染造成很大影响。但也有不足的是过氧化氢的稳定性较差，但通过加入稳定剂能稍微改善。而因为5G手机PCB的层数需要层数较为多，故选用薄膜来作为基材，挠性电路板可以充分利用仪器设备的有效空间，灵活排布电路，使得仪器设备的结构小巧轻便10。2.4蚀刻条件本设计的蚀刻条件温度选在蚀刻温度

23、50-603工艺流程3.1多层PCB板工艺流程外层钻孔层压内层蚀刻内层图形开料图形电镀外层图形全板电镀外层沉铜喷锡丝印字符丝印阻焊外层蚀刻包装FQAFQC电测试成型成品出厂图3.1多层PCB板工艺流程3.2开料 开料具体是指使用特定的裁切机将做好的成卷的产品裁剪成所需要的片状尺寸，主要用于裁切单面覆铜板以及双面覆铜板，还有胶膜和覆盖膜等。最重要的是开料的精确度可以达到极其薄的0.3mm。3.3内层图形 材料开料后，先对芯板进行处理，再对铜表面进行轻微的蚀刻和粗化，然后打印湿膜或压干膜处理,然后使用生产电影将涂布感光层核心板接触,使感光层的线的交联反应,通过弱碱显影保存成品,然后由显影液溶解未反

24、应的底物,露出铜表面,最后将露铜的部分使用酸性蚀刻蚀刻,感光层覆盖面积的铜可以保留,形成一个线形图。3.3钻孔 目的：在线路板上钻通孔或盲孔，适用于线路板的元件焊接、装配以及建立层与层之间的通道。其能否对后续工序产生很大影响取决于品质对。钻孔的方式包括数控钻孔和冲孔以及激光钻孔，但目前来说，工业水使用较为广泛的还是数控钻孔。3.4沉铜 沉铜，又可以称之为化学镀铜，能够在孔隙壁的非导电表面沉积一层铜，从而保证内部导体与电路之间的可靠连接。在沉铜的时候，我们需要加入一定量的催化剂来促使沉铜反应，因为想要沉积出金属铜，不但要有反应条件，还需要有在催化剂（Pd或Cu）存在，而新沉积出的铜本身就是一种可

25、以导致反应继续进行的催化剂，因此，一旦活化的工件发生化学镀铜反应，就可以在新的铜表面继续进行反应。可以利用这一特点不断沉积出客户或者厂家需要的的铜的厚度。3.5全板电镀 目的：全板电镀是为了保护新沉积出来的一层薄薄的铜单质，防止铜单质被氧化后再被酸浸蚀掉。 方法：主要是通过电镀将新沉积的铜单质加厚到一定程度，从而具有保护能力。3.6图形电镀 目的：图形电镀是指将孔壁或铜片电镀在外露表面上所绘的线形图案一层所需厚度的铜。 流程：上板除油水洗二次微蚀水洗酸洗镀铜水洗浸酸镀锡水洗下板3.7蚀刻 原理：采用化学方法使得未做保护措施的铜单质溶解掉，从而留下已经做好保护措施的铜单质，再将线路层上对铜进行保

26、护的保护层（锡层）溶解，最后得到所需要的线路图形在光铜板上。 生产流程：放板退膜水洗蚀刻水洗退锡水洗烘干QC检查下工序3.8阻焊 原理：将已经进行前处理完成后的印制电路板，将阻焊油墨在丝网的作用下顺利涂到到板面，并将其保持在特定的温度和时间下，还要保持一定的抽风量，从而能够让在油墨中的溶剂得以挥发。最后再用菲林图形把所需的焊盘及孔保护住从而进行曝光，显影时将未与UV光反应的油墨溶解掉，最终得到所需要焊接的焊盘和孔。 生产流程：磨板丝印阻焊预烤曝光显影PQC检查后固化下工序3.9电测试 目的：PCB的电气性能测试，通常可以叫开关测试或开关短路测试，可以检查生产的PCB板的网络状态是否符合条件和安

27、全性能，并测试是否符合原PCB板的设计要求。 原理：连通性测试：在被测网络的一端加电流，然后到网络上在另一端进行数据测量，通过电流的变化值来判断网络是否有导通。确定网络的电阻或网络是否断开。3.10成品检验（FQC） 目的：产品出厂前进行检验，确保产品质量符合客户要求。3.11成品包装 根据客户或商家的要求，检验合格的成品PCB板在加热、抽真空的条件下用真空包装膜包装，防止成品PCB板回潮，方便储运。4车间分类 车间设计原则：互不影响，对人不产生影响。 本设计根据设计工艺划分，车间主要有：前处理车间，电镀车间，后处理车间。 前处理车间主要对原材料进行打磨抛光，水洗，除油等一系列前处理。 电镀车

28、间包括沉铜，电镀铜和中间的水洗，电镀车间作为本设计较为重要的一个车间，因为产品的覆铜板会影响产品的性能。 后处理车间则是一系列检查产品的车间。5工作制度和年时基数、生产纲领5.1工作制度 本设计采用的是一天两班制，一天工作16小时，一年工作300天。所以，一年工作时间是：30016=4800小时5.2年时基数本设计的年时基数按95%计算，为：480095%=4560设备年时基数按95%计算，为：480095%=45605.3生产纲领 由于本次工艺设计是设计年产200万台5G手机PCB的工艺设计，而对于手机领域的PCB来说，需要做到非常细致。用于电子设备的PCB需要良好的导热性、导电性、化学稳定

29、性以及最重要的薄，而5G手机的PCB更是要求薄。 所以我将铜箔层厚度设为35um，第一层和最后一层介质定位0.25mm，一共20层，板厚2.0mm，则其余每层介质厚度为（2.0-0.25*2）/（20-3）88um 而每个PCB板的尺寸设定为10cm*4cm 每年生产200万台5G手机PCB，以每年300天为工作天数，每天工作16小时，两班制来计算，实际年产量为2046120个5G手机PCB：N=2000000（1+0.02）（1+0.003）=2046120其年生产纲领见下表5.1 所示：表5.1 5G手机PCB年生产纲领加工类别单个工件厚度/um年生产个数年生产厚度/cm其余介质厚度88u

30、m17204612030609.9552铜箔35um716.142第一层介质250um5115.3最后一层介质250um5115.36各工序时间计算6.1沉铜 沉铜工艺中如果使用化学镀液，则要求沉铜速率能有一个稳定的数值。这个速率既不能太慢，否则就会导致板材的孔壁产生空洞或板材出现细小的针孔；但沉铜速率也不能过快，否则将会影响镀层的质量，导致镀层变得粗糙等问题。所以，一定要严格控制好沉铜工艺的时间和速率沉铜反应式： 先将待处理品进行沉铜工艺前的预浸和对待处理品进行活化，然后放入还原液中进行还原处理，使得待会能够顺利进行反应，最后放进沉铜液（25）中进行沉铜处理半小时左右，拿出处理品进行清洗，直

31、到清洗干净为止。6.2电镀铜由法拉第第一定律可知电镀时间的计算公式，如下： （式6.2）式中，本设计镀铜层为35m，阴极电流密度以2A/dm2进行计算，代入式6.2可得其电镀时间t为：min6.3蚀刻 蚀刻所需的时间跟蚀刻速度和蚀刻深度有关，三者关系如下：V=h/t，但这只是最基本的计算方法，在工业生产中还有很多因素会影响蚀刻的时间，在蚀刻剂的浓度和蚀刻条件一定时，材料的特性及热处理状态对蚀刻加工的速度同样有很大的影响。6.4各工序时间本设计中控制槽与槽之间的距离为 0.5m。由于生产过程所经过的工序较多，有除油、层压、蚀刻、水洗、电镀多个步骤，每个步骤所需的时间各不相同，其各个工序的时间参照

32、表如下表 6.2所示表6.3电镀各个工序时间序号工序及步骤时间1除油30min2层压10min3钻孔15min4沉铜30min5全板电镀99min6图形电镀45min7蚀刻30min8三级逆流水洗/共3次3min9水洗/共3次1015s粗略估计一个工件加工时间约为30+10+15+30+99+45+30+9+0.75=268.75min第二批（56=30个工件）加工开始在在第一批工件开始后t2后，则t2=工具的长度/速度v=600/6=100（s）每条生产流水线上的产量=30（每天总的工作时间第一批工件所用的时间）/t2=30（143600268.7560）/100=10283（件）由于本设计

33、的年产量为 200 万件，年实际工作天数 300 天，每天工作 16小时，所以生产线的条数=2000000/（30010283）=0.65条，即实际生产设计的生产线条数为 1 条。6.4.1日生产批次和每批生产数量计算每天工作 16 小时，每一批工件加工，包括前处理及电镀各步骤共 268.75min，其中工件加工时间为204min 左右，前处理及其他步骤时间总共为 55min，加上各工序耽误时间，大概为 15min，所以每天可安排加工批次为：N=（1460-55-15）204=3.77 ，即 4批则一年按 300 天计算，每批所生产的产品数量为:2000000（3004）=1667（个）7物料

34、衡算在实际的操作中，镀液槽的电解液不可能完完全全装满整个镀液槽，其镀液槽中镀液真实的页面高度为：槽高H液面至槽沿的距离H4=750-100=650（mm）镀液体积V=液面高度H槽宽B槽长L =650500700 =0.227109(mm3) =227(L)因此，根据工艺配方及电镀槽液的实际容积，可算出镀槽所需物料用量，其中电镀时不消耗的物质大约为4个电解槽的量，消耗的物质每日以5%的的质量补加，即15个电解槽的量。其中硫酸镍，氯离子为不消耗物质。其各个工艺环节所需的具体物料用料数据见下表7.1所示表7.1各物料的生产用料工序物料名称配方用量g/L除油磷酸钠17.5OP-乳化剂1氢氧化钠5蚀刻硫

35、酸 180磷酸90过氧化氢700尿素10电镀铜硫酸铜175硫酸70聚乙二醇0.075氯离子0.05十二烷基硫酸钠0.0752-巯基苯并咪唑（M）0.7510-3亚乙基硫脲0.5510-3聚二硫二丙烷磺酸钠0.018沉铜硫酸铜125甲醛20Pd5氢氧化钠58设备选型表8.1设备选型序列设备名称设备规格大小数量1开料机1400850120012化学除油槽570056550013层压机320013005014水洗槽94056550085数控钻孔机1300400020016电镀铜槽780056550017沉铜槽500056550018自动恒温/控温箱科家KH-3KW6套9稳压直流电流0-12v，0-4

36、000A6套10隧道式烘干机GUANDN冠顶111去离子水机(2T/H)JJC-RO-2T/H-3112超滤装置FY-UF-10113增压泵G550WZ114电镀镀层测厚仪iEDX-150T115镀层结合力测试仪 BLD-306 116盐雾试验箱YWX/Q-150117袋式除尘器DMC-3219通风要求在产品生产过程中，需要经过多种会生产污染物的工序，其中包括开料、蚀刻、电镀等在内的许多不同的工艺生产环节。不同的工艺生产环节都会产生少量的生产粉尘、生产酸雾等不同的污染物，然而哪怕只有十分少量的污染物，若不进行及时处理，不但会对工作人员身体健康产生危害，同时还会导致设备不能正常运行，使得产品质量

37、降低。对电镀车间不同工段进行危险因素分析，提高对不同危害因素的认识，能够为管理者采用合适通风除尘方法提高基本条件支持11。9.1通风设计目的及要求表面处理车间的磨光工段、抛光工段、浸蚀除油工段、电镀工段等处，产生有毒气体、含纤维的灰尘，为保证工人身体健康及产品质量，必须采用强大的机械通风系统予以排除，通常情况下，这种系统使车间内空气每小时更换达8-10次左右，为了维持适宜的室温又必须考虑采暖措施，因此车间既要求排风又要求送风。本设计生产场所粉尘浓度应符合工业企业设计卫生标准（GBZ1-2010）、处理后气体排入大气，应符合大气污染物综合排放标准（GB16297-1996），排放颗粒物浓度100

38、mg/m312。9.2通风除尘设计通风除尘系统设计是一个对于生产车间来说十分重要且十分复杂的设计过程，设计师不能简单而随意的选择通风设备来进行布置，更加不可随意安装所需的通风设备，必须进行实地勘察和测量等获得数据和信息以及具体产生的粉尘的种类。从而可以对所得数据进行分析，进而设计出合适且全面完整的通风除尘系统。9.3集气罩选用9.3.1集气罩设计原则通风除尘，顾名思义就是对工厂的员工生产过程中产生的粉尘等一系列污染物进行处理，从而来达到改善作业环境，以及可以适当保护工作人员，最重要的是能够做到防止污染环境的目的。因此在进行通风除尘设计之前必须确定作业环境中的产尘点，并选择合适位置安装集气罩，要

39、做到既不影响作业人员的工作，同时又能在粉尘及污染物扩散之前对其进行收集处理13。粉尘、酸雾等污染物的产生点毫无疑问是各工段生产设备所产生的，所以用于通风除尘的集气罩应按照以下原则进行：1、 可以改良排放粉尘有害物的生产工艺和工艺环境，尽量能够做到减少粉尘排放及对于环境造成的危害；2、 集气罩最好能够将污染源其围罩起来并且尽可能靠近污染源，但又不能妨碍操作。3、 通过实地勘察和收集数据来决定集气罩的安装位置以及选择正确有效的排气方向；4、 防止集气罩周围的紊流；5、 吸吹式利用喷出的力量将污染气体排出；6、 决定控制风速。9.3.2集气罩分类 由于生产工艺条件和操作方式的不同，可使用的集气罩有很

40、多种。根据集气罩的功能和结构，可分为四种不同类型的集气罩，即封闭式、半封闭式、外置集气罩和吹吸式。1、 集气罩基本上分为三种不同的形式，包括三种基本形式:部分密封罩、整体密封罩和大容量密封罩。 其中部分密封集气罩可以部分密封设备的产尘部位，固定产尘部位，使设备暴露于外部的密封盖。它的缺点是体积小，所以适用于产尘气流小，瞬时升压不大，粉尘集中连续的场所。 整体集气罩，顾名思义，是指产生粉尘的设备或场所都密闭起来。设备的控制部分保持在密封盖的外面。整体集气罩的特点是气密盖本身是一个独立的整体，便于进行密闭操作。设备可以通过盖板上的内置观察孔进行监测，不仅如此，还可以在盖板外对设备的传动部分进行维修

41、。这种密封方式适用于振动设备或风速较大的粉尘产生场所。能将产生粉尘的设备和场所进行全面密闭，是大容量密闭罩。它的最大特点是覆盖面比较大，不仅能缓冲含尘的气流，还能降低局部压力。同样的，大体积的封闭式盖子可以通过盖子上的观察孔观察监控设备的运行情况，也可以对盖子内的设备进行维修。这种密封方式适用于工厂内多处产生粉尘的设备或场所，或成波产生粉尘，粉尘气流速度非常大的场所。2、半密闭罩：有箱式集气罩和柜式集气罩柜式集气罩又按排风形式有下部排风柜式罩、上部排风柜式罩和上下联合排风柜式罩。 3、外部集气罩：外部集气罩主要分为两种不同类别的集气罩，分别是上吸式集气罩和侧吸式集气罩。在工厂中，许多时候有害污

42、染物不能对其进行密闭操作或围挡起来时，这时就可以在厂内设置外部集气罩，该类集气罩主要是利用罩口的吸气作用把距离吸气口还有一定距离的有害物吸入罩内。 4、吹吸罩：吹吸罩需要考虑一个与其他集气罩不同的地方。它吸入口的吸气速度会迅速减弱，而吹出的气体的距离较远。在集气罩的另一端设有一个喷气口，用于喷出空气，另一端则有一个进气口，用于吸入喷出的气体以及被吸入槽表面的污染气体。这种作用结合在一起的称为吹吸罩。这种集气罩之所以能在环境工程中得到广泛应用，是因为它具有气流小、控制污染结果较好、防干扰强、不会影响生产等特点。9.3.3集气罩选用抛光机在开料、打磨过程中产生了粉尘，因此选用外部集气罩；采用双侧槽

43、边吸气罩且为条缝式吸气口，既不影响操作，又能防止有害物经过人的呼吸区。9.4除尘器设计本次设计为常温下通风除尘，选用脉冲袋式除尘器；其余各工段产生的污染气体主要含有酸雾或者碱雾，同时除油工段可能存有易燃蒸气且浓度较低，为保证安全，选用湿式除尘方式中的填料塔进行处理。表11.1除尘器类型及特性除尘器类型优点缺点重力除尘器结构简单、阻力小、易维护体积大、效率低惯性除尘器结构简单、阻力小效率较低旋风分离器结构简单、操作方便、耐高温、造价低、阻力中等捕集粒径小于5微米的微粒效率不高袋式除尘器净化效率高、结构简单、投资省、运行稳定、可回收高电阻率粉尘过滤速度低、体积庞大、耗钢量大、寿命短、压力损失大、运

44、行费用高脉冲喷吹袋式除尘器清灰效果好、净化效率高、处理气量大、滤袋寿命长、维修工作量小、运行安全可靠需要压缩空气，若压缩空气压力不够，则会大大降低清灰效果静电除尘器净化效率高、阻力损失小、允许操作温度高、可处理腐蚀性气体、处理范围大、可自动控制设备复杂、对粉尘比电阻有一定要求、受气体温度等条件影响较大、投资大电袋复合除尘器可降低滤袋阻力、降低喷吹压力、延长滤袋寿命粉尘需兼顾电除尘与袋除尘的操作要求湿式除尘器结构简单、压力损失小、操作稳定、投资省需处理污泥，有可能造成二次污染1本次设计选用袋式除尘器，其特点为：（1）本设计采用的设备受到的外来干扰低，无论修理是还是安装，即使是更换装置都较为方便；

45、（2）释放气体的压力低，使用低压直通阀的结构，使得很多容易受损的部件使用寿命超过一年；（3）滤袋笼骨细分又可以分为硬骨架和弹簧骨架两种不同的类型，能满足于不同用户之间的各种不同需求；（4）自带一个可以随着使用需求任意打开的开关，可以在保证密封的前提下，进行灵活自如的开启关闭，而且使用者能够在机外换袋；（5）在没有集中供气气源的条件下，使用的客户可以自己配制气源空压泵对设备进行所需的供气，减少了安装气源管路的必要。2.本次设计选用湿式填料塔（10%12%的NaOH）处理酸雾等污染物，其特点为：（1）气液接触时间、液气比均可在较大范围的调节；（2）结构简单、压力减小；（3）生产能力大，分离效率高。

46、9.5通风管道设计通风管道是在一个工厂的除尘系统中连接着除尘器的关键设备，适当的布局通风管道不仅可以节省许多成本和人力物力，还能保证具有良好的除尘效果。一般情况下，管道布置应满足以下条件：1.整个管道系统的配置和布局要从总体布局来考虑，对整个车间的管线通盘进行考虑，不仅要进行合理的布局，并且还要能够保证安装、操作、维修都十分方便，还要尽可能缩短管道布局的长度，节省一笔投资；2.在有多个污染源的场合的前提下，可以对整个工厂进行分散布置多个相互独立的系统，也可以选择采用集中布置一个较为全面的通风系统，具体情况要看实际而定；3.管道布置最重要的是最好布置的管道顺直、减少外来阻力；4.管道设置还要遵循

47、一个原则，要避免遮挡室内采光以及不得妨碍门窗的开合；更不能妨碍工人对其他设备的操作和检修；5.水平管道应有一定的坡度，以便于放水、放气、疏水和防止积尘；6.要放置足够数量的法兰为方便工人进行检修、安装；以焊接为主要连接方式的管道也要放置足够数量的法兰；其次，还有一种管道是以螺栓连接为主，这种管道要放置足够数量的活接头；最后，穿墙的管段和楼板的管段不能有焊缝；7.管道与阀件不倡导直接安装在承载设备上，最好能够单独设置支架与吊架；8.管道上要安装必不可少的调节和测量装置。10车间土建要求10.1车间组成面积（1）车间组成表面处理车间按照不同的工作性质和设备布置分为生产的主要车间部分和辅助的次要车间

48、部分。生产车间部分常见的有电镀间、开料车间、沉铜车间、水洗间、化学表面处理车间及后处理车间。辅助车间部分包括供电所、维修车间、辅助材料存放仓库、化学药品存放仓库、挂具制造车间以及通风间、零件存放仓库等。生活区部分包括了员工和领导的办公室、工人们的更衣室和工人们的浴室以及卫生间等一系列的生活设施。（2）面积生产部分面积按表面处理工种及设备外形尺寸画出作业线及工作间的布置图，根据平面布置图计算出所需面积。辅助部分面积，占20%考虑，详细设计时，一般根据表面处理车间有关辅助设施，按实际布置确定各部分的面积。最后，根据车间平面布置图统计出车间生产面积和辅助面积，厂房内还应考虑办公室和生活部分面积。车间设计见附图。10.2对厂房建筑的要求表面车间在生产过程中，会制造出腐蚀性气体和水蒸气。并排出许多含有酸碱及其他腐蚀性介质的废水，而且废水的温度也较高，因此对建筑物的防腐、厂房形式及参数、装饰等都有一定的要求14。建筑物的承重结构，应选用抗蚀性较好，坚固耐久的结构形式，根据具体情况，采用适当的防腐措施。放置槽子和进行电镀、酸洗等的地面，需耐酸、耐碱、清洁、容易冲洗、不污水、耐冲洗。地面及楼板上的金属柱、栏杆、支架等底部要固定在高出地面的混凝土上，并对垫层的外露部分采取防腐包裹措施。地基应该根据实际情况，考虑到建筑的防腐处理。防腐地面应有适宜