DE112018007274T5

DE112018007274T5 - Beschichtungsvorrichtung und Beschichtungssystem

Info

Publication number: DE112018007274T5
Application number: DE112018007274.6T
Authority: DE
Inventors: Wataru Yamamoto; Kimiko Koiwa; Katsunori Akiyama; Yoshiaki Hoshino
Original assignee: Yamamoto MS Co Ltd
Current assignee: Yamamoto MS Co Ltd
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: CN111801445A; TWI691620B; US11674236B2; US20210254236A1; TW201945601A; CN111801445B; JPWO2019175990A1; KR102373893B1; KR20200118864A; DE112018007274B4; JP6877070B2; WO2019175990A1

Abstract

Es ist eine Beschichtungsvorrichtung vorgesehen, die in geeigneter Weise eine Mikro-Streufähigkeit messen kann. Eine erste Beschichtungsvorrichtung (1A) weist auf: eine erste Anode (12A), die in einer ersten Beschichtungswanne (11A) angeordnet ist; ein isolierendes Substrat (4) mit einem Loch (5), das in der ersten Beschichtungswanne (11A) angeordnet ist; ein Paar erster Kathoden (13AX, 13AY), wobei jede Kathode in dem isolierenden Substrat (4) an einem Bodenabschnitt des Lochs (5) und an einer Oberfläche auf einer Öffnungsseite des Lochs (5) vorgesehen ist; eine erste Beschichtungsstromquelle (14A), die so konfiguriert ist, dass sie einen elektrischen Strom zwischen der ersten Anode (12) und dem Paar erster Kathoden (13AX, 13AY) liefert; und eine erste elektrische Strom-Messschaltung (22A), die so konfiguriert ist, dass sie jeweilige Werte elektrischer Ströme misst, die durch das Paar erster Kathoden (13AX, 13AY) fließen.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beschichtungsvorrichtung und ein Beschichtungssystem, die z.B. für den Zellentest nach Haring und dergleichen verwendet werden.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist der Haring-Zellentest als ein Verfahren zur Bewertung der Beschichtungs- bzw. Galvanisierungsleistung bekannt. Nach dem Haring-Zellentest wird eine Beschichtung mit einer Anode durchgeführt, die zwischen einem Kathodenpaar angeordnet ist, und die Streufähigkeit (Fähigkeit einer gleichmäßigen Galvanisierung) der Beschichtung, mit der ein Material auf das Kathodenpaar abgeschieden wird, wird bewertet.
Nach der Galvanisierung stehen Stromdichte und eine Menge eines abgeschiedenen Materials (Metall) grundsätzlich in einem proportionalen Verhältnis zueinander. Wenn jedoch ein Zustand erreicht wird, bei dem kein großer Unterschied in der Menge des abgeschiedenen Materials im Verhältnis zu einem breiten Bereich der Stromdichte vorliegt, kann ein Film mit einer gleichmäßigen Dicke durch Beschichten auf einem Produkt mit einer komplexen Form ausgebildet werden. Die Fähigkeit, unabhängig von der Stromdichte eine gleichmäßige Schichtdicke zu erzeugen, wird als Streufähigkeit bezeichnet.
Die Streufähigkeit ist weitgehend von einer Stromverteilung abhängig. Eine Stromverteilung wird grob in eine erste Stromverteilung und eine zweite Stromverteilung eingeteilt. Die erste Stromverteilung hängt von den geometrischen Bedingungen (Form eines zu beschichtenden Gegenstandes, Form einer Beschichtungswanne, Anordnung der Elektroden und dergleichen) in der Beschichtungswanne ab, unabhängig vom Beschichtungsbad, den Beschichtungsbedingungen und dergleichen. Die erste Stromverteilung kann durch eine mathematische Berechnung oder dergleichen bestimmt werden. Die Mehrheit einer Beschichtungsverteilung hängt von der ersten Stromverteilung ab.
Bei der eigentlichen Galvanisierung bzw. Beschichtung tritt jedoch ein Polarisationsphänomen an einer Kathodengrenzfläche in Erscheinung, und es entsteht eine neue Stromverteilung, d.h. eine zweite Stromverteilung. Die zweite Stromverteilung hängt von elektrochemischen Eigenschaften wie einer Polarisation an einer Kathode, einer Leitfähigkeit des Beschichtungs- bzw. Galvanisierungsbades und dergleichen ab, und wird durch die Art des Galvanisierungsbades, die Art und die Menge eines Additivs oder dergleichen verändert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Um eine Streufähigkeit zu messen, wird der konventionelle Haring-Zellentest durchgeführt, indem eine Makro-Streufähigkeit gemessen wird, d.h. die Fähigkeit, einen Film gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche eines zu beschichtenden Objekts abzuscheiden. Der konventionelle Haring-Zellentest konnte jedoch nicht für die Messung einer Mikro-Streufähigkeit, d.h. der Fähigkeit, einen Film in einer Vertiefung (Rille, Loch usw.) eines zu beschichtenden Objekts abzuscheiden, durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben genannte Problem gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtungsvorrichtung und ein Beschichtungssystem zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, eine Mikro-Streufähigkeit in einer geeigneten Weise zu messen.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Um das obige Problem zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Beschichtungsvorrichtung vor, aufweisend: eine Anode, die in einer Beschichtungswanne angeordnet ist; ein isolierendes Substrat mit einem Loch, wobei das isolierende Substrat in der Beschichtungswanne angeordnet ist; ein Paar von Kathoden, wobei jede Kathode in dem isolierenden Substrat an einem Bodenabschnitt des Lochs und an einer Oberfläche auf einer Öffnungsseite des Lochs vorgesehen ist; eine Beschichtungsstromquelle, die so konfiguriert ist, dass sie einen elektrischen Strom zwischen der Anode und dem Paar von Kathoden bereitstellt; und mindestens einen Teil zur Messung eines elektrischen Stroms, der so konfiguriert ist, dass er jeweilige Werte von elektrischen Strömen misst, die durch das Paar von Kathoden fließen, und einen Teil zur Messung einer Spannung, der so konfiguriert ist, dass er Spannungswerte des Paars von Kathoden misst.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Mikro-Streufähigkeit in geeigneter Weise zu messen.
Figurenliste

1A ist eine schematische Darstellung einer ersten Beschichtungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1B ist eine Schnittdarstellung, die schematisch eine erste Kathode zeigt.
2 ist ein Beispiel für einen Schaltplan der ersten Beschichtungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Beispiel für einen Schaltplan der ersten Beschichtungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Darstellung eines Beschichtungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Beispiel für einen Schaltplan einer zweiten Beschichtungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Beispiel für einen Schaltplan der zweiten Beschichtungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung des elektrischen Stromwertes und des Spannungswertes der Kathoden zeigt, wenn keine Korrektur auf ein Potential unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung in der ersten Beschichtungsvorrichtung durchgeführt wurde.
8 ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung des elektrischen Stromwertes und des Spannungswertes der Kathoden zeigt, wenn in der ersten Beschichtungsvorrichtung eine Korrektur auf ein Potential unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung durchgeführt wurde.
9A ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung des elektrischen Stromwertes und des Spannungswertes der Kathoden zeigt, wenn in der zweiten Beschichtungsvorrichtung keine Korrektur auf ein Potential unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung durchgeführt wurde.
9B ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung des elektrischen Stromwertes und des Spannungswertes der Kathoden zeigt, wenn eine Korrektur auf ein Potential unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung in der zweiten Beschichtungsvorrichtung durchgeführt wurde.
10A ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung des Stromverteilungsverhältnisses zeigt, wenn in der zweiten Beschichtungsvorrichtung eine Korrektur auf ein Potential unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung durchgeführt wurde.
10B ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung der elektrolytischen Spannung zeigt, wenn in der zweiten Beschichtungsvorrichtung eine Korrektur auf ein Potential unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung durchgeführt wurde.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen eine Beschichtungs- bzw. Galvanisierungsvorrichtung und ein Beschichtungs- bzw. Galvanisierungssystem nach der vorliegenden Erfindung auf einem Beschichtungsprüfgerät, das für den Haring-Zellentest verwendet wird, angewandt wurde. In der Erläuterung werden die gleichen Bestandteile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine erneute Erläuterung unterbleibt.
<Erste Ausführungsform>
Wie in 1A dargestellt, handelt es sich bei einer ersten Beschichtungsvorrichtung 1A nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung um ein Beschichtungsprüfgerät zur Durchführung eines Haring-Zellentests, bei dem die Beschichtung gleichzeitig auf einem Paar Kathoden 13AX, 13AY durchgeführt und eine Streufähigkeit, genauer gesagt eine Mikro-Streufähigkeit, ausgewertet wird. Nach der ersten Beschichtungsvorrichtung 1A wird das Galvanisieren bzw. Beschichten z.B. durch Elektrolyse unter einem konstanten elektrischen Strom oder durch Elektrolyse unter einer konstanten Spannung durchgeführt (nach dieser Ausführungsform, Elektrolyse unter einem konstanten elektrischen Strom, gemäß der eine Summe der elektrischen Ströme, die durch das Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY fließen, konstant ist, und unter einer konstanten Spannung). Die erste Beschichtungsvorrichtung 1A umfasst eine erste Beschichtungswanne 11A, eine erste Anode 12A, ein Paar erster Kathoden 13A (13AX, 13AY), eine erste Beschichtungsstromquelle (Gleichrichter) 14A, einen ersten Schaltungsteil 20A, einen Controller 31, einen Bedienteil 32 und eine Anzeige 33.
<Erste Beschichtungswanne>
Ein erstes Beschichtungsbad 2 befindet sich in der ersten Beschichtungswanne 11A. Das erste Beschichtungsbad 2 kann ein Kupfersulfat-Beschichtungsbad sein (allgemeines Bad, Bad mit hoher Streuung).
<Erste Anode>
Eine erste Anode 12A ist eine Metallplatte, die zwischen dem Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY in der ersten Beschichtungswanne 11A angeordnet und in das Beschichtungsbad 2 eingetaucht ist.
<Erste Kathoden>
Das Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY ist voneinander getrennt. Die ersten Kathoden 13AX, 13AY sind Metallplatten, die gegenüber der ersten Anode 12A in der ersten Beschichtungswanne 11A angeordnet und in das Beschichtungsbad 2 eingetaucht sind. In dieser Ausführungsform umfasst die erste Beschichtungsvorrichtung 1A ein Substrat 3 aus einem isolierenden Material, eine erste Kathode (eine des Paars erster Kathoden) 13AX, die auf einer Oberfläche des Substrats 3 vorgesehen ist, ein Substrat 4 aus einem isolierenden Material, das die erste Kathode 13AX zusammen mit dem Substrat 3 sandwichartig anordnet, und eine weitere erste Kathode (die andere des Paars erster Kathoden) 13AY, die auf einer Oberfläche des Substrats 4 vorgesehen ist. Eine Vielzahl von Löchern 5 in der Form eines Kreiszylinders ist in dem Substrat 4 und der anderen ersten Kathode 13AY ausgebildet. Die eine erste Kathode 13AX stellt eine Bodenfläche eines Loches 5 dar. Ferner ist ein Strukturelement, das aus dem Substrat 3, dem Substrat 4 und dem Paar erster Kathoden 13AX, 13AY besteht, in dem Beschichtungsbad 2 angeordnet, wobei die Öffnungen der Löcher 5 auf die erste Anode 12A gerichtet sind.
<Erste Beschichtungsstromquelle (Gleichrichter)>
Die erste Beschichtungsstromquelle (Gleichrichter) 14A liefert einen elektrischen Strom für die Beschichtung an das Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY. Die erste Beschichtungsstromquelle 14A ist elektrisch mit der ersten Anode 12A und dem Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY über einen ersten Schaltungsteil 20A verbunden. Die erste Beschichtungsstromquelle 14A ist eine Gleichstromquelle zur Lieferung eines elektrischen Stroms, um eine Beschichtung auf dem Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY abzuscheiden. Nach dieser Ausführungsform ist die erste Beschichtungsstromquelle 14A eine Konstantstromquelle. Eine Summe aus einem elektrischen Strom, der durch die erste Kathode 13AX fließt, und einem elektrischen Strom, der durch die erste Kathode 13AY fließt, wird mit einer konstanten Stromstärke eingestellt.
<Erster Schaltungsteil»
Der erste Schaltungsteil 20A bildet zusammen mit der ersten Anode 12A, dem Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY und der ersten Beschichtungsstromquelle 14A einen elektrischen Schaltkreis. Der erste Schaltungsteil 20A enthält eine erste Rückkopplungsschaltung 21A, einen ersten Strommesskreis 22A und einen ersten Spannungsmesskreis 23A.
<Erste Rückkopplungsschaltung>
Die erste Rückkopplungsschaltung 21A führt eine Rückkopplungsregelung auf der Grundlage von Spannungen (Potentialen) der jeweiligen ersten Kathoden 13AX, 13AY und der ersten Anode 12A durch, so dass ein Elektrodenpotential der einen des Paares der ersten Kathoden 13AX, 13AY gleich einem Elektrodenpotential der anderen des Paares der ersten Kathoden 13AX, 13AY ist. Mit anderen Worten, die erste Rückkopplungsschaltung 21 führt eine Rückkopplungsregelung auf der Grundlage von Spannungen (Potentialen) der jeweiligen ersten Kathoden 13AX, 13AY und der ersten Anode 12A durch, so dass eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Anode 12A und der ersten Kathode 13AX gleich einer Potentialdifferenz zwischen der ersten Anode 12A und der ersten Kathode 13AY ist. Diese Rückkopplungsregelung wird in einem Zustand eines konstanten elektrischen Stroms durchgeführt, bei dem die Summe eines durch die erste Kathode 13AX fließenden elektrischen Stroms und eines durch die erste Kathode 13AY fließenden elektrischen Stroms konstant gehalten wird. Dieser Zustand eines konstanten elektrischen Stroms kann durch eine Fähigkeit der ersten Beschichtungsstromquelle 14A oder durch eine Schaltungskonfiguration des ersten Schaltungsteils 20A erreicht werden. Die erste Rückkopplungsschaltung 21A kann weggelassen werden.
<Erster Strommesskreis>
Der erste Strommesskreis 22A misst die jeweiligen Werte der elektrischen Ströme, die durch das Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY fließen, und gibt die gemessenen Stromwerte an den Controller 31 aus. Diese elektrischen Stromwerte nähern sich einander an, wenn die Löcher 5 mit einem Beschichtungsfilm gefüllt und die ersten Kathoden 13AX, 13AY elektrisch miteinander verbunden sind. Nämlich sind die elektrischen Stromwerte und die zeitliche Änderung (Zeit von der Einleitung der Beschichtung bis zur Annäherung dieser elektrischen Stromwerte) Parameter, die eine Mikro-Streufähigkeit des Beschichtungsbades 2 anzeigen.
<Erster Spannungsmesskreis>
Der erste Spannungsmesskreis 23A misst die jeweiligen Elektrodenpotentiale des Paares der ersten Kathoden 13AX, 13AY, d.h. die Spannungswerte, und gibt die gemessenen Spannungswerte an den Controller 31 aus. Wenn es nicht notwendig ist, Spannungswerte zu messen, kann der erste Spannungsmesskreis 23A weggelassen werden. Diese Spannungswerte nähern sich einander unter der Bedingung an, dass keine Rückkopplungsregelung mit der ersten Rückkopplungsschaltung 21A durchgeführt wird und wenn die Löcher 5 mit einem Beschichtungsfilm gefüllt und die ersten Kathoden 13AX, 13AY elektrisch miteinander verbunden sind. Nämlich sind die Spannungswerte und die zeitliche Änderung (Zeit von der Einleitung der Beschichtung bis zur Annäherung dieser elektrischen Stromwerte) Parameter, die eine Mikro-Streufähigkeit des Beschichtungsbades 2 anzeigen.
<Controller>
Der Controller 31 umfasst eine CPU (Central Processing Unit), ein ROM (Read-Only Memory), ein RAM (Random Access Memory), eine Ein-/Ausgabeschaltung und dergleichen. Der Controller 31 erhält die an das Kathodenpaar 13X, 13Y angelegten Spannungswerte, die von dem ersten Strommesskreis 22A gemessen werden, und gibt sie an die Anzeige 33 aus. Ferner erhält der Controller 31 Spannungswerte, die an das Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY angelegt werden, die von dem ersten Spannungsmesskreis 23A gemessen werden, und gibt sie an die Anzeige 33 aus.
Darüber hinaus kann der Controller 31 eine Menge (theoretische Menge) des auf dem Paar der zweiten Kathoden 13AX, 13AY abgeschiedenen Beschichtungsmaterials auf der Grundlage der Werte der elektrischen Ströme (elektrischer Gesamtstromwert), die durch das Paar der zweiten Kathoden 13AX, 13AY fließen, berechnen und auf der Anzeige 33 ausgeben. Die theoretische Menge A (g) des abgeschiedenen Materials wird durch die folgende Gleichung unter Verwendung eines elektrischen Stroms I (A), der durch das Paar von Kathoden 13B fließt, einer Anregungszeit t (s), der Faraday-Konstante F (C/mol), einem Atomgewicht M (g/mol) eines durch Beschichten abgeschiedenen Metalls und der Valenzzahl z eines Ions berechnet. $A = I \cdot t \cdot M / (z \cdot F)$
Dabei wird die Faraday-Konstante F vorab im Controller 31 gespeichert. Ein elektrischer Strom I wird durch den zweiten Strommesskreis 22A gemessen. Eine Anregungszeit t wird durch den Controller 31 gemessen. Das Atomgewicht M und die Valenzzahl z eines Ions werden in den Controller 31 durch Betätigung des Bedienteils 32 durch einen Benutzer eingegeben oder durch Betätigung des Bedienteils 32 durch den Benutzer aus zuvor im Controller 31 gespeicherten Werten ausgewählt.
<Bedienteil»
Der Bedienteil 32 umfasst eine Tastatur, eine Maus und dergleichen. Der Bedienteil 32 gibt an den Controller 31 ein Betriebsergebnis aus, das durch eine Operation eines Benutzers erzeugt wurde.
<Anzeige>
Die Anzeige 33 ist ein Monitor. Die Anzeige 33 zeigt als Grafik eine zeitliche Änderung des vom Controller 31 ausgegebenen Stromwertes, Spannungswertes und dergleichen an.
<Ein Beispiel für einen Schaltplan>
2 ist ein Schaltplan, in dem ein Widerstand 15AX der ersten Anode 12A und der ersten Kathode 13AX und ein Widerstand 15AY der ersten Anode 12A und der ersten Kathode 13AY schematisch beschrieben sind, um eine Struktur der ersten Anode 12A und des Paares der ersten Kathoden 13AX, 13AY zu zeigen, die in der ersten Beschichtungswanne 11A angeordnet sind. Wie in 2 dargestellt, führt die erste Beschichtungsvorrichtung 1A nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Beschichtung unter einer Elektrolyse mit einem Konstantstrom durch, bei der eine Summe der durch das Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY fließenden elektrischen Ströme konstant gehalten wird (konstanter elektrischer Strom). Die Beschichtungsvorrichtung 1A enthält, als einen elektrischen Stromkreis, die erste Beschichtungsstromquelle 14A, das Widerstandspaar 15AX, 15AY, das Amperemeterpaar 22AX, 22AY, die erste Rückkopplungsschaltung 21A und einen Konstantspannungskreis 24A. Entsprechend dieser Schaltung sind der Widerstand 15AX, das Amperemeter 22AX und der Konstantspannungskreis 24A in Reihe geschaltet, und der Widerstand 15AY, das Amperemeter 22AY und die erste Rückkopplungsschaltung 21A in Reihe geschaltet. Ferner sind eine Kombination aus dem Widerstand 15AX, dem Amperemeter 22AX und dem Konstantspannungskreis 24A und eine Kombination aus dem Widerstand 15AY, dem Amperemeter 22AY und der ersten Rückkopplungsschaltung 21A parallel zueinander in Bezug auf die erste Beschichtungsstromquelle 14A angeordnet.
<Erste Beschichtungsstromquelle>
Nach dieser Ausführungsform ist eine positive Elektrode der ersten Beschichtungsstromquelle 14A elektrisch mit der ersten Anode 12A und eine negative Elektrode der ersten Beschichtungsstromquelle 14A elektrisch mit dem Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY verbunden.
<Widerstände>
Der Widerstand 15AX ist ein Zellwiderstand, der eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Anode 12A und der ersten Kathode 13AX anzeigt. Der Widerstand 15AY ist ein Zellwiderstand, der eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Anode 12A und der ersten Kathode 13AY anzeigt.
<Amperemeter>
Das Amperemeter 22AX, das einer der ersten Strommesskreise 22A ist, misst einen Wert eines elektrischen Stroms, der durch den Widerstand 15AX, d.h. die erste Kathode 13AX, fließt. Das Amperemeter 22AY, das einer der ersten Strommesskreise 22AY ist, misst einen Wert eines elektrischen Stroms, der durch den Widerstand 15AY, d.h. die erste Kathode 13AY, fließt.
<Erste Rückkopplungsschaltung>
Die erste Rückkopplungsschaltung 21A führt die Regelung so durch, dass ein Elektrodenpotential der ersten Kathode 13AY gleich dem der ersten Kathode 13AX als Referenz dient (eine Elektrodenpotentialdifferenz zwischen der ersten Kathode 13AX und der ersten Kathode 13AY wird Null). Die erste Rückkopplungsschaltung 21A ist nicht auf einen in den Abbildungen gezeigten FET (Feldeffekttransistor) beschränkt und kann mit einem Bipolartransistor, einem Halbleiterelement oder dergleichen realisiert werden.
<Konstantspannungskreis>
Der Konstantspannungskreis 24A, der einer der ersten Schaltungsteile 20A ist, ist ein Schaltkreis zum Anheben eines Elektrodenpotentials der ersten Kathode 13AX, um ein Elektrodenpotential der ersten Kathode 13AY in einen Spannungsbereich zu bringen, in dem die erste Rückkopplungsschaltung 21A regeln kann. Anstelle des Konstantspannungskreises 24A kann die erste Beschichtungsvorrichtung 1A eine Diode oder einen Widerstand enthalten, der eine ähnliche Funktionswirkung wie der Konstantspannungskreis 24A besitz.
Bei der Konfiguration dieser elektrischen Schaltung werden die Signaleingangsleitungen b1, b2, b3 (siehe 1) zur Messung eines elektrischen Stromwertes und eines Spannungswertes und die Klemmen (nicht dargestellt) zum Verbinden der Signaleingangsleitungen b1, b2, b3 mit den Elektroden 12A, 13AX, 13AY jeweils getrennt von den Signaleingangsleitungen a1, a2, a3 (siehe 1) zur Erregung der jeweiligen Elektroden 12A, 13AX, 13AY und den Klemmen (nicht gezeigt) zum Anschließen der Signaleingangsleitungen a1, a2, a3 an die Elektroden 12A, 13XA, 13AY vorgesehen. Mit anderen Worten, sie werden nicht gemeinsam genutzt und sind voneinander getrennt.
<Ein weiteres Beispiel für einen Schaltplan>
Ein weiteres Beispiel für den Schaltplan der ersten Beschichtungsvorrichtung 1A nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hauptsächlich über Unterschiede zu dem oben beschriebenen einen Beispiel des Schaltplans erläutert. Wie in 3 dargestellt, führt die erste Beschichtungsvorrichtung 1A nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Galvanisierung bzw. Beschichtung unter einer Elektrolyse mit einem Konstantstrom durch, bei der eine Summe der durch das Paar der ersten Kathoden 13AX, 13AY fließenden elektrischen Ströme konstant gehalten wird (konstanter elektrischer Strom). Die in 3 gezeigte erste Beschichtungsvorrichtung 1A enthält, als Bestandteil eines elektrischen Stromkreises, eine Hilfsstromquelle 25A anstelle des Konstantspannungskreises 24.
<Hilfsstromquelle und erste Beschichtungsstromquelle>
Die Hilfsstromquelle (Gleichrichter) 25A, die einer der ersten Schaltungsteile 20A ist, ist eine Gleichstromquelle zur Lieferung eines Beschichtungsstroms an die erste Kathode 13AY. Nach dieser Ausführungsform ist die Hilfsstromquelle 25A eine Konstantstromquelle, und eine Kombination aus der ersten Beschichtungsstromquelle 14A und der Hilfsstromquelle 25A macht eine Summe eines durch die erste Kathode 13AX fließenden elektrischen Stroms und eines durch die erste Kathode 13AY fließenden elektrischen Stroms konstant. Eine positive Elektrode der Hilfsstromquelle 25A ist elektrisch mit der ersten Anode 12A und eine negative Elektrode ist elektrisch mit der ersten Kathode 13AY verbunden.
Nach dieser Ausführungsform liefert die erste Beschichtungsstromquelle 14A einen Galvanisierungsstrom an die erste Kathode 13AX. Eine positive Elektrode der ersten Beschichtungsstromquelle 14A ist elektrisch mit der ersten Anode 12A verbunden, und eine negative Elektrode ist elektrisch mit der ersten Kathode 13AX verbunden.
Gemäß dieser elektrischen Schaltung fließt ein Beschichtungsstrom von der ersten Beschichtungsstromquelle 14A durch die erste Kathode 13AX, ein Beschichtungsstrom von der Hilfsstromquelle 25A durch die erste Kathode 13AY und ein Gesamtbeschichtungsstrom der ersten Kathoden 13AX, 13AY durch die erste Anode 12A.
Ein Elektrodenpotential der negativen Elektrode der Hilfsstromquelle 25A wird so eingestellt, dass es um einen vorgegebenen Bereich (z.B. mehrere hundert Volt (mV) bis mehrere Volt (V)) niedriger ist als das der negativen Elektrode der ersten Beschichtungsstromquelle 14A. Dies ist ein vorbereitender Schritt, um ein Elektrodenpotential der ersten Kathode 13AY in einen Spannungsbereich zu bringen, in dem die erste Rückkopplungsschaltung 21A ein Elektrodenpotential der ersten Kathode 13AY regeln kann. Außerdem hat die Hilfsstromquelle 25A die Fähigkeit, einen durch die erste Kathode 13AY fließenden Beschichtungsstrom in einem ausreichenden Maße bereitzustellen.
Bei der Konfiguration dieser elektrischen Schaltung werden die Signaleingangsleitungen b1, b2, b3 (siehe 1) zur Messung eines elektrischen Stromwertes und eines Spannungswertes und die Klemmen (nicht dargestellt) zum Verbinden der Signaleingangsleitungen b1, b2, b3 mit den Elektroden 12A, 13AX, 13AY jeweils getrennt von den Signaleingangsleitungen a1, a2, a3 (siehe 1) zur Erregung der jeweiligen Elektroden 12A, 13AX, 13AY und den Klemmen (nicht gezeigt) zum Anschließen der Signaleingangsleitungen a1, a2, a3 an die Elektroden 12A, 13AX, 13AY vorgesehen. Mit anderen Worten, sie werden nicht gemeinsam genutzt und sind voneinander getrennt.
Wenn die erste Beschichtungsvorrichtung 1A die Galvanisierung durchführt, wird ein auf der ersten Kathode 13AY abgeschiedener Beschichtungsfilm in den Löchern 5 gezüchtet und elektrisch mit der ersten Kathode 13AY verbunden. Wenn eine Rückkopplungsregelung unter Verwendung der ersten Rückkopplungsschaltung 21A durchgeführt wird, nähern sich die elektrischen Stromwerte der ersten Kathoden 13AX, 13AY zu diesem Zeitpunkt einander an. Wenn keine Rückkopplungsregelung unter Verwendung der ersten Rückkopplungsschaltung 21A durchgeführt wird, nähern sich die elektrischen Stromwerte und die Spannungswerte der ersten Kathoden 13AX, 13AY zu diesem Zeitpunkt nahezu einander an. Der Controller 31 kann die Zeit vom Beginn der Galvanisierung bis zu diesem Zeitpunkt als Parameter messen, der eine Mikro-Streufähigkeit angibt.
Des Weiteren, was die Kombination der ersten Kathoden 13AX, 13AY und der Substrate 3, 4 anbelangt, so kann die erste Beschichtungsvorrichtung 1A Unterschiede (Einbettungsvermögen) in der Mikro-Streufähigkeit in Bezug auf zu beschichtende Objekte mit verschiedenen Vertiefungen (Rillen, Löcher usw.) vorhersagen, indem verschiedene Objekte mit jeweils unterschiedlicher Form (Durchmesser, Tiefe, Abstand usw.) der Löcher 5 vorbereitet und gemessen werden.
Die erste Beschichtungsvorrichtung 1A nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die ersten Kathoden 13AX, 13AY, die an den Bodenflächen der Löcher 5 und an den Umfangsrändern der Öffnungen der Löcher 5 vorgesehen sind, so dass es möglich ist, in geeigneter Weise eine Mikro-Streufähigkeit zu messen.
Ferner kann die erste Beschichtungsvorrichtung 1A einen Haring-Zellentest durchführen und dabei die Einflüsse der Amperemeter 22AX, 22AY eliminieren.
<Zweite Ausführungsform>
Als nächstes wird ein Beschichtungssystem nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hauptsächlich über Unterschiede zur ersten Beschichtungsvorrichtung 1A nach der ersten Ausführungsform erläutert. Wie in 4 dargestellt, umfasst ein Beschichtungssystem MS gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine zweite Beschichtungsvorrichtung 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform eine zweite Beschichtungswanne 11B, eine zweite Anode 12B, ein Paar zweiter Kathoden 13B (13BX, 13BY), eine zweite Beschichtungsstromquelle (Gleichrichter) 14B und einen zweiten Schaltungsteil 20B. Der Controller 31, das Bedienteil 32 und die Anzeige 33 werden gemeinsam für die erste Beschichtungsvorrichtung 1A und für die zweite Beschichtungsvorrichtung 1B verwendet.
Die Beschichtungsvorrichtung 1B nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Beschichtungsprüfgerät zur Durchführung eines Haring-Zellentests, bei dem die Beschichtung gleichzeitig auf dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY durchgeführt wird und eine Streufähigkeit, genauer gesagt eine Makro-Streufähigkeit, auf der Grundlage des Gewichts eines abgeschiedenen Beschichtungsmaterials bewertet wird. Nach der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B wird die Beschichtung z.B. durch Elektrolyse unter einem konstanten elektrischen Strom oder durch Elektrolyse unter einer konstanten Spannung durchgeführt (nach dieser Ausführungsform unter einem konstanten elektrischen Strom, nach der eine Summe der durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließenden elektrischen Ströme konstant ist, und unter einer konstanten Spannung).
<Zweite Beschichtungswanne>
Das Beschichtungsbad 2, das in die erste Beschichtungswanne 11A eingebracht wurde, wird in die zweite Beschichtungswanne 11B eingebracht. Das Beschichtungsbad 2 kann ein Kupfersulfat-Beschichtungsbad sein (allgemeines Bad, Bad mit einer hohen Streuung).
<Zweite Anode>
Die zweite Anode 12B ist eine Metallplatte, die zwischen dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY in der zweiten Beschichtungswanne 11B angeordnet und in das Beschichtungsbad 2 eingetaucht ist. Die zweite Anode 12B kann einen Abstand zwischen jeder zweiten Kathode 13BX, 13BY ändern. Nämlich zwischen dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY kann sich die zweite Anode 12B einer zweiten Kathode 13BX nähern (d.h. sich von der anderen zweiten Kathode 13BY entfernen) oder sich der anderen zweiten Kathode 13BY nähern (d.h. sich von der einen zweiten Kathode 13BX entfernen).
<Zweite Kathode>
Das Paar der zweiten Kathoden 13BX, 13BY ist voneinander getrennt. Die zweiten Kathoden 13BX, 13BY sind Metallplatten, die so angeordnet sind, dass die zweite Anode 12B dazwischen in der zweiten Beschichtungswanne 11B angeordnet und in das Beschichtungsbad 2 eingetaucht ist. Zumindest eine der zweiten Kathoden 13BX, 13BY kann ein Metallobjekt sein, auf dem ein Abscheiden tatsächlich durchgeführt wird, um ein beschichtetes Produkt zur Verfügung zu stellen.
Es ist zu beachten, dass die Positionsbeziehung zwischen der zweiten Anode 12B und dem zweiten Kathodenpaar 13BX, 13BY nicht auf die oben beschriebene spezifische Positionsbeziehung beschränkt ist. Zum Beispiel kann das Paar der zweiten Kathoden 13BX, 13BY auf einer Seite der zweiten Anode 12B in unterschiedlichen Abständen von der zweiten Anode 12B angeordnet sein.
<Zweite Beschichtungsstromquelle (Gleichrichter)>
Die zweite Beschichtungsstromquelle (Gleichrichter) 14B liefert einen elektrischen Strom für die Beschichtung an das zweite Kathodenpaar 13BX, 13BY. Die zweite Beschichtungsstromquelle 14B ist elektrisch mit der zweiten Anode 12B und dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY über einen zweiten Schaltungsteil 20B verbunden. Die zweite Beschichtungsstromquelle 14B ist eine Gleichstromquelle zur Lieferung eines elektrischen Stroms für die Abscheidung der Beschichtung auf dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY. Nach dieser Ausführungsform ist die zweite Beschichtungsstromquelle 14B eine Konstantstromquelle. Eine Summe aus einem elektrischen Strom, der durch die zweite Kathode 13BX fließt, und einem elektrischen Strom, der durch die zweite Kathode 13BY fließt, wird konstant eingestellt.
<Zweiter Schaltungsteil>
Der zweite Schaltungsteil 20B bildet zusammen mit der zweiten Anode 12B, dem zweiten Kathodenpaar 13BX, 13BY und der zweiten Beschichtungsstromquelle 14B einen elektrischen Schaltkreis. Der zweite Schaltungsteil 20B enthält eine zweite Rückkopplungsschaltung 21B, einen zweiten Strommesskreis 22B und einen zweiten Spannungsmesskreis 23B.
<Zweite Rückkopplungsschaltung>
Die zweite Rückkopplungsschaltung 21B führt eine Rückkopplungsregelung auf der Grundlage von Spannungen (Potentialen) der jeweiligen zweiten Kathoden 13BX, 13BY und der zweiten Anode 12B durch, so dass ein Elektrodenpotential einer der beiden zweiten Kathoden 13BX, 13BY gleich einem Elektrodenpotential der anderen der beiden zweiten Kathoden 13BX, 13BY entspricht. Mit anderen Worten, die zweite Rückkopplungsschaltung 21B führt eine Rückkopplungsregelung auf der Grundlage von Spannungen (Potentialen) der jeweiligen zweiten Kathoden 13BX, 13BY und der zweiten Anode 12B durch, so dass eine Potentialdifferenz zwischen der zweiten Anode 12B und der zweiten Kathode 13BX gleich einer Potentialdifferenz zwischen der zweiten Anode 12B und der zweiten Kathode 13BY vorliegt. Diese Rückkopplungsregelung wird in einem Zustand eines konstanten elektrischen Stroms durchgeführt, bei dem die Summe eines durch die zweite Kathode 13BX fließenden elektrischen Stroms und eines durch die zweite Kathode 13BY fließenden elektrischen Stroms konstant gehalten wird. Dieser Zustand eines konstanten elektrischen Stroms kann durch eine Fähigkeit der zweiten Beschichtungsstromquelle 14B oder durch eine Schaltungskonfiguration des zweiten Schaltungsteils 20B erreicht werden.
<Zweiter Strommesskreis>
Der zweite Strommesskreis 22B misst die jeweiligen elektrischen Stromwerte, die durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließen, und gibt die gemessenen elektrischen Stromwerte an den Controller 31 aus.
<Zweiter Spannungsmesskreis>
Der zweite Spannungsmesskreis 23B misst die jeweiligen Elektrodenpotentiale des Paares der zweiten Kathoden 13BX, 13BY, d.h. die Spannungswerte, und gibt die gemessenen Spannungswerte an den Controller 31 aus. Wenn es nicht notwendig ist, Spannungswerte zu messen, kann der zweite Spannungsmesskreis 23B weggelassen werden.
<Controller>
Der Controller 31 umfasst eine CPU (Central Processing Unit), ein ROM (Read-Only Memory), ein RAM (Random Access Memory), eine Ein-/Ausgabeschaltung und dergleichen. Der Controller 31 speichert im Voraus die Abstände (oder ein Verhältnis zwischen den Abständen) zwischen der zweiten Anode 12B und dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY, die vom Bedienteil 32 ausgegeben werden, bevor ein tatsächlicher Test durchgeführt wird. Alternativ erhält der Controller 31 vor der Berechnung verschiedener Parameter die Abstände (oder ein Verhältnis zwischen den Abständen) zwischen der zweiten Anode 12B und dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY, die vom Bedienteil 32 ausgegeben werden, und berechnet verschiedene Parameter auf der Grundlage der erhaltenen Abstände (oder des Verhältnisses zwischen den Abständen). Darüber hinaus erhält der Controller 31 Werte der elektrischen Ströme, die durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließen, die von dem zweiten Strommesskreis 22B gemessen werden, und gibt sie an die Anzeige 33 aus. Ferner erhält der Controller 31 Spannungswerte, die an das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY angelegt sind und von dem zweiten Spannungsmesskreis 23B gemessen werden, und gibt sie an die Anzeige 33 aus.
Darüber hinaus kann der Controller 31 ein Stromverteilungsverhältnis, d.h. das Verhältnis eines durch die zweite Kathode fließenden elektrischen Stroms zu einem durch die erste Kathode fließenden elektrischen Strom, auf der Grundlage der Werte der elektrischen Ströme berechnen, die durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließen, die von dem zweiten Strommesskreis 22B (genauer gesagt, Amperemeter 22BX, 22BY, die später beschrieben werden) gemessen werden, und sie an die Anzeige 33 ausgeben.
Darüber hinaus kann der Controller 31 eine Menge (theoretische Menge) des auf dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY abgeschiedenen Beschichtungsmaterials auf der Grundlage der Werte der elektrischen Ströme (elektrischer Gesamtstromwert), die durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließen, berechnen und an die Anzeige 33 ausgeben. Die theoretische Menge A (g) des abgeschiedenen Materials wird durch die folgende Gleichung unter Verwendung eines elektrischen Stroms I (A), der durch das Paar von Kathoden 13B fließt, einer Anregungszeit t (s), der Faraday-Konstante F (C/mol), eines Atomgewichts M (g/mol) eines durch Beschichtung abgeschiedenen Metalls und der Valenzzahl z eines Ions berechnet. $A = I \cdot t \cdot M / (z \cdot F)$
Dabei wird die Faraday-Konstante F vorab im Controller 31 gespeichert. Ein elektrischer Strom I wird durch den zweiten Strommesskreis 22B gemessen. Eine Anregungszeit t wird durch den Controller 31 gemessen. Das Atomgewicht M und die Valenzzahl z eines Ions werden in den Controller 31 durch Betätigung des Bedienteils 32 durch den Benutzer eingegeben oder durch Betätigung des Bedienteils 32 durch den Benutzer aus den zuvor im Controller 31 gespeicherten Werten ausgewählt.
Eine Beziehung zwischen dem Wert eines elektrischen Stroms, der durch die zweiten Kathoden 13B fließt, und der tatsächlichen Menge des auf den zweiten Kathoden 13B abgeschiedenen Beschichtungsmaterials wird in dem Controller 31 gespeichert. Das heißt, auf der Grundlage früherer Experimente werden ein Wert eines elektrischen Stroms, der durch die zweiten Kathoden 13B fließt, und eine Menge des abgeschiedenen Beschichtungsmaterials, die tatsächlich auf den Kathoden 13B mit dem Wert des elektrischen Stroms pro Zeiteinheit abgeschieden wird, den jeweiligen zweiten Kathoden 13BX, 13BY zugeordnet und als Karte und dergleichen gespeichert. Ein Benutzer misst das Gewicht jeder zweiten Kathode 13BX, 13BY vor dem Beschichten und das Gewicht (Gewicht einschließlich des abgeschiedenen Materials) jeder zweiten Kathode 13BX, 13BY nach dem Beschichten unter Verwendung eines Gewichtsmessinstruments. Dann erhält der Benutzer eine Menge (gemessene Menge) des abgeschiedenen Materials auf jeder zweiten Kathode 13BX, 13BY, indem er sich auf eine Differenz zwischen ihnen bezieht. Danach speichert der Benutzer die Beziehung in dem Controller 31 durch die Bedienung des Bedienteils 32 durch den Benutzer, wobei die Beziehung auf der gemessenen Menge des abgeschiedenen Materials und den elektrischen Stromwerten (von den Amperemetern 22BX, 22BY gemessene Werte) an dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY basiert. Der Controller 31 kann eine Menge (geschätzte Menge) des abgeschiedenen Materials berechnen, indem er sich auf die Beziehung mit der Verwendung von Ergebnissen (Werte der elektrischen Ströme, die durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließen), die von den Amperemetern 22BX, 22BY gemessen werden, und unter Berücksichtigung der Erregungszeit t bezieht, und kann diese an die Anzeige 33 ausgeben.
Darüber hinaus kann der Controller 31 einen Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_A berechnen, der auf vorab gespeicherten Abständen zwischen der zweiten Anode 12B und dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY und der geschätzten Menge des auf dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY abgeschiedenen Beschichtungsmaterials basiert, die berechnet wird, und kann diesen auf der Anzeige 33 ausgeben. Der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_A (%) kann durch die folgende Gleichung berechnet werden: $T_{A} = {(d_{2} / d_{1}) - (A_{1} / A_{2})} / {(d_{2} / d_{1}) + (A_{1} / A_{2}) - 2} \times 100$
wobei der Abstand zwischen der zweiten Kathode 13B, die näher an der zweiten Anode 12B liegt, und der zweiten Anode 12B d₁ ist, der Abstand zwischen der zweiten Kathode 13B, die von der zweiten Anode 12B entfernt ist, und der zweiten Anode 12B d₂ ist, die geschätzte Menge des abgeschiedenen Materials auf der zweiten Kathode 13B, die näher an der zweiten Anode 12B liegt, A₁ ist, und die geschätzte Menge des abgeschiedenen Materials auf der zweiten Kathode 13B, die von der zweiten Anode 12B entfernt ist, A₂ ist.
Dabei werden die geschätzten Mengen A₁ , A₂ des abgeschiedenen Materials unter Verwendung der Beziehung zwischen den oben beschriebenen Werten des elektrischen Stroms und den tatsächlichen Mengen des abgeschiedenen Materials (gemessene Mengen des abgeschiedenen Materials in einem vorläufigen Experiment) berechnet. Die Abstände d₁ und d₂ zwischen der zweiten Anode und dem Paar zweiter Kathoden werden im Controller 31 gespeichert, indem der Benutzer das Bedienteil 32 betätigt, während er eine Skala (Skala, die ein Abstandsverhältnis anzeigt, oder ein Maß, das lediglich einen Abstand anzeigt; nicht in den Zeichnungen dargestellt), die auf der zweiten Beschichtungswanne 11B vorgesehen ist, betrachtet, oder aus zuvor im Controller 31 gespeicherten Werten ausgewählt wird, indem der Benutzer das Bedienteil 32 betätigt.
Der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_A (%) ist ein Parameter, der den Grad der Gleichmäßigkeit des auf dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY abgeschiedenen Beschichtungsmaterials angibt. Der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_A ist ein Wert, der sich innerhalb eines Bereichs von etwa +/-100% ändern kann. Wenn ein Stromverteilungsverhältnis eines elektrischen Stroms, der durch eine der zweiten Kathoden 13BX, 13BY fließt, zu einem elektrischen Strom, der durch die andere der zweiten Kathoden 13BX, 13BY fließt, gleich einem Anoden-Kathoden-Abstandsverhältnis d_2/d₁ ist, ist der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_A gleich 0 (%). Wenn andererseits die Mengen des abgeschiedenen Materials, die auf dem Paar der zweiten Kathoden 13BX, 13BY abgeschieden werden, einander gleich sind, beträgt der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_A 100 (%), unabhängig von einem Wert des Anoden-Kathoden-Abstandsverhältnisses d_2/d₁. Wenn nämlich der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_A näher an 100 (%) kommt, zeigt dies an, dass die Galvanisierung auf dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY gleichmäßiger durchgeführt wird.
Darüber hinaus kann der Controller 31 auch einen Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B unter Verwendung eines Wertes eines elektrischen Stroms berechnen, der tatsächlich durch jede zweite Kathode 13BX, 13BY fließt, und diesen an die Anzeige 33 ausgeben. Der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B (%) kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden: $T_{B} = {(d_{2} / d_{1}) - (I_{1} {/I}_{2})} / {(d_{2} / d_{1}) + (I_{1} {/I}_{2}) - 2} \times 100$
wobei der Wert eines elektrischen Stroms, der durch die zweite Kathode 13B, die näher an der zweiten Anode 12B liegt, fließt, I₁ ist, und der Wert eines elektrischen Stroms, der durch die zweite Kathode 13B, die von der zweiten Anode 12B weiter entfernt ist, fließt, I₂ ist.
Dabei werden die elektrischen Stromwerte I₁ , I₂ durch den zweiten Strommesskreis 22B gemessen.
Der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_A unter Verwendung der Abstände d₁ , d₂ zwischen der zweiten Anode und dem Paar zweiter Kathoden ist ein Wert, der relativ nahe an einem theoretischen Wert liegt. Andererseits ist der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B unter Verwendung der Werte der tatsächlich fließenden elektrischen Ströme I₁ , I₂ (oder des Stromverteilungsverhältnisses I₁/I₂ ) von der Leistung eines tatsächlichen Beschichtungsbades 2 abhängig (z.B. von der Leistung der Additive, der elektrischen Leitfähigkeit). Ein Benutzer kann die Leistung und den Zustand des Beschichtungsbades 2 (z.B. die Leistung und die Ausgewogenheit der Additive und die Auswirkung auf die Effizienz des elektrischen Stroms) durch Vergleich der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindizes T_A , T_B und/oder durch Beobachtung einer Änderung des Wertes des Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B in Verbindung mit Änderungen der elektrischen Stromwerte I₁ , I₂ (Stromverteilungsverhältnis I₁ : I₂ , I₁/I₂ o.ä.) ermitteln.
Der Controller 31 kann auch die Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindizes T_A , T_B unter Verwendung der theoretischen Menge des abgeschiedenen Materials berechnen und an die Anzeige 33 ausgeben. In diesem Fall können die Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindizes T_A , T_B auf der Grundlage der geschätzten Menge des abgeschiedenen Materials und die Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindizes T_A , T_B auf der Grundlage der theoretischen Menge des abgeschiedenen Materials vom Benutzer verglichen werden.
Darüber hinaus kann der Controller 31 die Ausbeute des elektrischen Stroms auf der Grundlage der geschätzten Menge des abgeschiedenen Materials und der theoretischen Menge des abgeschiedenen Materials berechnen und an die Anzeige 33 ausgeben. Die Ausbeute des elektrischen Stroms ist ein Parameter, der angibt, wie effizient elektrische Ströme, die durch die zweiten Kathoden 13BX, 13BY fließen, zur Abscheidung eines Materials verwendet werden. $\begin{array}{l} Ausbeute des elektrischen Stroms (%) = (Gesch \ddot{a} tzte Menge \\ des abgeschiedenen Materials / theoretische Menge des \\ abgeschiedenen Materials) \times 100 \end{array}$
Hinsichtlich der elektrischen Stromausbeute kann auch eine elektrische Stromausbeute an jeder zweiten Kathode 13BX, 13BY sowie eine synthetische elektrische Stromausbeute basierend auf der Summe des abgeschiedenen Materials auf den zweiten Kathoden 13BX, 13BY berechnet werden.
Ein Benutzer des Beschichtungssystems MS kann tatsächlich eine Menge des auf den zweiten Kathoden 13BX, 13BY abgeschiedenen Beschichtungsmaterials (gemessene Menge des abgeschiedenen Materials) unter Verwendung eines Gewichtsmessinstruments messen und die gemessene Menge des abgeschiedenen Materials durch eine Operation des Bedienteils 32 in den Controller 31 eingeben.
In diesem Fall kann der Controller 31 die gemessene Menge des abgeschiedenen Materials, die vom Bedienteil 32 ausgegeben wird, erhalten, eine elektrische Stromausbeute auf der Grundlage der erhaltenen gemessenen Menge des abgeschiedenen Materials und einer berechneten theoretischen Menge des abgeschiedenen Materials berechnen und sie an die Anzeige 33 ausgeben. $\begin{array}{l} Ausbeute des elektrischen Stroms (%) = (gemessene Menge \\ des abgeschiedenen Materials / theoretische Menge des \\ abgeschiedenen Materials) \times 100. \end{array}$
Diese elektrische Stromausbeute kann anhand der Summe des auf dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY abgeschiedenen Beschichtungsmaterials oder anhand einer individuellen Menge des abgeschiedenen Materials jeder zweiten Kathode 13BX, 13BY berechnet werden.
Der Controller 31 kann für die Stromdichte jeder zweiten Kathode 13BX, 13BY die Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindizes T_A , T_B und die elektrische Stromausbeute berechnen und zusammen mit der Stromdichte an die Anzeige 33 ausgeben. Dabei wird die Stromdichte durch die folgende Gleichung unter Verwendung eines Werts I_x eines elektrischen Stroms, der durch die zweite Kathode 13BX fließt, eines Werts I_Y eines elektrischen Stroms, der durch die zweite Kathode 13BY fließt, eines effektiven Oberflächenbereichs (Oberfläche, im Beschichtungsbad 2, auf der ein Material abgeschieden werden kann) S_X der zweiten Kathode 13BX und eines effektiven Oberflächenbereichs (Oberfläche, im Beschichtungsbad 2, auf der ein Material abgeschieden werden kann) S_Y der zweiten Kathode 13BY berechnet. $\begin{array}{l} Mittlere Stromdichte ({A/m}^{2}) am Paar zweiter Kathoden 1 3BX, \\ 1 3BY = (I_{x} + I_{y}) / (S_{x} + S_{y}) \end{array}$
$Stromdichte ({A/m}^{2}) der zweiter Kathoden 1 3BX = I_{x} {/ S}_{x}$
$Stromdichte ({A/m}^{2}) der zweiter Kathoden 1 3BY = I_{y} {/ S}_{y}$
Dabei werden die effektiven Oberflächenbereiche S_X , S_Y der zweiten Kathoden 13BX, 13BY im Voraus im Controller 31 gespeichert oder durch Bedienung des Bedienteils 32 durch den Benutzer in den Controller 31 eingegeben, bevor die Stromdichten berechnet werden. Nach dieser Ausführungsform haben die zweite Kathode 13BX und die zweite Kathode 13BY die gleiche Form, und der effektive Oberflächenbereich S_X und der effektive Oberflächenbereich S_Y sind so eingestellt, dass sie zueinander den gleichen Wert haben. Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Fall angewendet werden, bei dem die zweite Kathode 13BX und die zweite Kathode 13BY eine unterschiedliche Form haben, oder auf einen Fall, bei dem der effektive Oberflächenbereich S_X und der effektive Oberflächenbereich S_Y so eingestellt sind, dass sie unterschiedliche Werte haben.
<Bedienteil»
Beispielsweise gibt der Bedienteil 32 die jeweiligen Abstände (oder ein Abstandsverhältnis) zwischen der zweiten Anode 12B und dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY durch Benutzerbedienung an den Controller 31 aus.
<Ein Beispiel für einen Schaltplan>
5 ist ein Schaltplan, in dem ein Widerstand 15BX der zweiten Anode 12B und der zweiten Kathode 13BX und ein Widerstand 15BY der zweiten Anode 12B und der zweiten Kathode 13BY schematisch beschrieben sind, um eine Struktur der zweiten Anode 12B und des Paares der zweiten Kathoden 13BX, 13BY zu zeigen, die in der zweiten Beschichtungswanne 11B angeordnet sind. Wie in 4 dargestellt, führt die zweite Beschichtungsvorrichtung 1B gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Beschichtung unter einer Elektrolyse unter Konstantstrom durch, bei der eine Summe der durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließenden elektrischen Ströme konstant gehalten wird (konstanter elektrischer Strom). Die Beschichtungsvorrichtung 1B umfasst, als elektrischen Stromkreis, die zweite Beschichtungsstromquelle 14B, das Widerstandspaar 15BX, 15BY, das Amperemeterpaar 22BX, 22BY, die zweite Rückkopplungsschaltung 21B und einen Konstantspannungskreis 24B. Nach dieser Schaltung sind der Widerstand 15BX, das Amperemeter 22BX und der Konstantspannungskreis 24B in Reihe geschaltet, und der Widerstand 15BY, das Amperemeter 22BY und die zweite Rückkopplungsschaltung 21B sind in Reihe geschaltet. Ferner sind eine Kombination aus dem Widerstand 15BX, dem Amperemeter 22BX und dem Konstantspannungskreis 24B und eine Kombination aus dem Widerstand 15BY, dem Amperemeter 22BY und der zweiten Rückkopplungsschaltung 21B in Bezug auf die zweite Beschichtungsstromquelle 14B parallel zueinander angeordnet.
<Zweite Beschichtungsstromquelle>
Nach dieser Ausführungsform ist eine positive Elektrode der zweiten Beschichtungsstromquelle 14B elektrisch mit der zweiten Anode 12B und eine negative Elektrode der zweiten Beschichtungsstromquelle 14B elektrisch mit dem Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY verbunden.
<Widerstände>
Der Widerstand 15BX ist ein Zellwiderstand, der eine Potentialdifferenz zwischen der zweiten Anode 12B und der zweiten Kathode 13BX anzeigt. Der Widerstand 15Y ist ein Zellwiderstand, der eine Potentialdifferenz zwischen der zweiten Anode 12B und der zweiten Kathode 13BY anzeigt.
<Amperemeter>
Das Amperemeter 22BX, das einer der zweiten Strommesskreise 22B ist, misst den Wert eines elektrischen Stroms, der durch den Widerstand 15BX, d.h. die zweite Kathode 13BX, fließt. Das Amperemeter 22BY, das zu dem zweiten Strommesskreis 22B gehört, misst den Wert eines elektrischen Stroms, der durch den Widerstand 15BY, d.h. die zweite Kathode 13BY, fließt.
<Zweite Rückkopplungsschaltung>
Die zweite Rückkopplungsschaltung 21B führt die Regelung so durch, dass ein Elektrodenpotential der zweiten Kathode 13BY gleich dem der zweiten Kathode 13BX als Referenz dient (eine Elektrodenpotentialdifferenz zwischen der zweiten Kathode 13BX und der zweiten Kathode 13BY wird Null). Die zweite Rückkopplungsschaltung 21B ist nicht auf einen in den Abbildungen gezeigten FET (Feldeffekttransistor) beschränkt und kann mit einem Bipolartransistor, einem Halbleiterelement oder dergleichen realisiert werden.
<Konstantspannungskreis>
Der Konstantspannungskreis 24B, der eine der zweiten Schaltteile 20B ist, ist eine Schaltung zum Anheben eines Elektrodenpotentials der zweiten Kathode 13BX, um ein Elektrodenpotential der zweiten Kathode 13BY in einen Spannungsbereich zu bringen, bei dem die zweite Rückkopplungsschaltung 21B regeln kann. Anstelle des Konstantspannungskreises 24B kann die zweite Beschichtungsvorrichtung 1B eine Diode oder einen Widerstand enthalten, der eine ähnliche Funktionswirkung hat wie der Konstantspannungskreis 24B.
Bei der Konfiguration dieser elektrischen Schaltung werden die Signaleingangsleitungen b1, b2, b3 (siehe 4) zur Messung eines elektrischen Stromwertes und eines Spannungswertes sowie Klemmen (nicht dargestellt) zum Verbinden der Signaleingangsleitungen b1, b2, b3 mit den Elektroden 12B, 13BX, 13BY jeweils getrennt von den Signaleingangsleitungen a1, a2, a3 (siehe 4) zur Erregung der jeweiligen Elektroden 12B, 13BX, 13BY und den Klemmen (nicht dargestellt) zum Verbinden der Signaleingangsleitungen a1, a2, a3 mit den Elektroden 12B, 13BX, 13BY vorgesehen. Mit anderen Worten, sie werden nicht gemeinsam genutzt und sind voneinander getrennt.
<Ein weiteres Beispiel für einen Schaltplan>
Ein weiteres Beispiel für den Schaltplan der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hauptsächlich über die Unterschiede zu dem einen Beispiel des oben beschriebenen Schaltplans erläutert. Wie in 6 dargestellt, führt die zweite Beschichtungsvorrichtung 1B nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Galvanisierung unter einer Elektrolyse mit einem Konstantstrom durch, bei der eine Summe der durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließenden elektrischen Ströme konstant gehalten wird (konstanter elektrischer Strom). Die in 5 gezeigte zweite Beschichtungsvorrichtung 1B enthält, als Bestandteil eines Stromkreises, anstelle des Konstantspannungskreises 24 eine Hilfsstromquelle 25B.
<Hilfsstromquelle und zweite Beschichtungsstromquelle>
Die Hilfsstromquelle (Gleichrichter) 25B, die zu dem zweiten Schaltteil 20B gehört, ist eine Gleichstromquelle zur Lieferung eines Beschichtungsstroms an die zweite Kathode 13BY. Nach dieser Ausführungsform ist die Hilfsstromquelle 25B eine Konstantstromquelle, und eine Kombination aus der zweiten Beschichtungsstromquelle 14B und der Hilfsstromquelle 25B macht eine Summe eines durch die zweite Kathode 13BX fließenden elektrischen Stroms und eines durch die zweite Kathode 13BY fließenden elektrischen Stroms konstant. Eine positive Elektrode der Hilfsstromquelle 25 ist elektrisch mit der zweiten Anode 12B verbunden, und eine negative Elektrode ist elektrisch mit der zweiten Kathode 13BY verbunden.
Nach dieser Ausführungsform liefert die zweite Beschichtungsstromquelle 14B einen Beschichtungsstrom an die zweite Kathode 13BX. Eine positive Elektrode der zweiten Beschichtungsstromquelle 14B ist elektrisch mit der zweiten Anode 12B verbunden, und eine negative Elektrode ist elektrisch mit der zweiten Kathode 13BX verbunden.
Gemäß dieser elektrischen Schaltung fließt ein Beschichtungsstrom von der zweiten Beschichtungsstromquelle 14B durch die zweite Kathode 13BX, ein Beschichtungsstrom von der Hilfsstromquelle 25B durch die zweite Kathode 13BY und ein Gesamtbeschichtungsstrom der zweiten Kathoden 13BX, 13BY durch die zweite Anode 12B.
Ein Elektrodenpotential der negativen Elektrode der Hilfsstromquelle 25B wird so eingestellt, dass es um einen vorgegebenen Bereich (z.B. mehrere hundert Volt (mV) bis mehrere Volt (V)) niedriger ist als das der negativen Elektrode der zweiten Beschichtungsstromquelle 14B. Dies ist ein vorbereitender Schritt, um ein Elektrodenpotential der zweiten Kathode 13BY in einen Spannungsbereich zu bringen, in dem die zweite Rückkopplungsschaltung 21B ein Elektrodenpotential der zweiten Kathode 13BY regeln kann. Außerdem hat die Hilfsstromquelle 25B die Fähigkeit, einen durch die zweite Kathode 13BY fließenden Beschichtungsstrom ausreichend bereitzustellen.
Bei der Konfiguration dieser elektrischen Schaltung werden die Signaleingangsleitungen b1, b2, b3 (siehe 4) zur Messung eines elektrischen Stromwertes und eines Spannungswertes sowie Klemmen (nicht dargestellt) zum Verbinden der Signaleingangsleitungen b1, b2, b3 mit den Elektroden 12B, 13BX, 13BY jeweils getrennt von den Signaleingangsleitungen a1, a2, a3 (siehe 4) zur Erregung der jeweiligen Elektroden 12B, 13BX, 13BY und den Klemmen (nicht dargestellt) zum Verbinden der Signaleingangsleitungen a1, a2, a3 mit den Elektroden 12B, 13BX, 13BY vorgesehen. Mit anderen Worten, sie werden nicht gemeinsam genutzt und sind voneinander getrennt.
Das Beschichtungssystem MS nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als einen Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex neben der Mikro-Streufähigkeit auch eine Makro-Streufähigkeit messen. Daher kann das Beschichtungssystem MS in geeigneter Weise die Fähigkeit des Beschichtungsbades 2 messen.
Ferner stimmt die zweite Rückkopplungsschaltung 21B gemäß dem Beschichtungssystem MS, einschließlich der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B, die Elektrodenpotentiale der zweiten Kathoden 13BX, 13BY miteinander ab, während eine Summe der durch die zweiten Kathoden 13BX, 13BY fließenden elektrischen Ströme konstant gehalten wird. Dadurch kann ein Einfluss von Widerstandselementen, wie Verdrahtungswiderstand, Kontaktwiderstand und dergleichen, die in die Schaltung einbezogen werden sollen, eliminiert werden, und es kann ein Haring-Zellentest auf der Grundlage der ursprünglichen und unbeeinflussten sekundären Stromverteilung durchgeführt werden.
Darüber hinaus kann das Beschichtungssystem MS einschließlich der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B auf der Grundlage der ursprünglichen und unbeeinflussten sekundären Stromverteilung die Menge des abgeschiedenen Materials und den Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B (pro Stromdichte, genauer gesagt, pro mittlere Stromdichte, die durch das Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY fließt) messen; die Menge des abgeschiedenen Materials und der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B sind in Bezug auf Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit ausgezeichnet.
Darüber hinaus kann das Beschichtungssystem MS einschließlich der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B den Haring-Zellentest ohne nachteilige Auswirkungen der Amperemeter 22BX, 22BY durchführen.
Ferner kann das Beschichtungssystem MS einschließlich der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B das Stromverteilungsverhältnis (I₁: I₂ , I₁/I₂ oder dergleichen) der elektrischen Ströme, die durch die zweiten Kathoden 13BX, 13BY fließen, unter Verwendung der mit den Amperemetern 22BX, 22BY gemessenen Messergebnisse genau berechnen.
Ferner kann ein Benutzer des Beschichtungssystems MS einschließlich der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B auf der Grundlage der theoretischen Menge des abgeschiedenen Materials und der geschätzten Menge des abgeschiedenen Materials auf den zweiten Kathoden 13BX, 13BY, die vom Beschichtungssystem MS berechnet werden, die Stromausbeute an den zweiten Kathoden 13BX, 13BY ermitteln (pro Stromdichte, genauer gesagt pro mittlere Stromdichte am Paar zweiter Kathoden 13BX, 13BY, oder pro einzelne Stromdichte an jeder zweiten Kathode 13BX, 13BY), d.h. die elektrische Stromausbeute der Kathode an der gesamten oder jeder des Paares zweiter Kathoden 13BX, 13BY.
Da sich das Stromverteilungsverhältnis, die elektrische Stromausbeute und der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B in Abhängigkeit von den Komponenten des Beschichtungsbads 2 stark ändern, kann ein Benutzer eine zeitliche Änderung der Eigenschaften und des Zustands des Beschichtungsbads 2 feststellen, indem er die zeitlichen Änderungen des Stromverteilungsverhältnisses, der elektrischen Stromausbeute und des Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B beobachtet.
Obwohl die vorliegende Erfindung oben unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So können z.B. der Durchmesser, die Tiefe und der Abstand der Löcher 5 der ersten Beschichtungsvorrichtung 1A gegebenenfalls geändert werden. Ferner kann die Beschichtungsvorrichtung als modifizierte Ausführung eine kreiszylindrische erste Kathode mit einem relativ großen Durchmesser und eine kreiszylindrische zweite Kathode mit einem relativ kleinen Durchmesser enthalten, und es kann ein Beschichtungsfilm abgeschieden werden, wobei die zweite Kathode in der ersten Kathode untergebracht ist. Ferner können die Löcher 5 der ersten Beschichtungsvorrichtung 1A Durchgangslöcher sein, die sich kontinuierlich durch die erste Kathode 13A und das Substrat 4 erstrecken.
BEISPIELE
<Beispiel 1>
Eine Verkupferung wurde ohne Zusätze und ohne Rührluft durchgeführt, indem eine Vorrichtung verwendet wurde, bei der die erste Rückkopplungsschaltung 21A von der ersten Beschichtungsvorrichtung 1A weggelassen wird (siehe 1). Wie in 7 gezeigt, stimmen in einem Fall, in dem keine Korrektur auf ein Elektrodenpotential durchgeführt wurde, die Spannungs- und Stromwerte des Paares der ersten Kathoden 13AX, 13AY in der Nähe von 1.400 (Sekunden) nach Beginn der Beschichtung nahezu miteinander überein. Dies liegt daran, dass eine auf der ersten Kathode 13AX aufgewachsene Kupferabscheidungsschicht die Löcher 5 ausfüllt und elektrisch mit der ersten Kathode 13AY verbunden ist.
<Beispiel 2>
Eine Verkupferung wurde ohne Zusätze und mit Rührluft unter Verwendung der ersten Beschichtungsvorrichtung 1A durchgeführt (siehe 2). Wie in 8 gezeigt, nähern sich in einem Fall, in dem eine Korrektur auf ein Elektrodenpotential durch die erste Rückkopplungsschaltung 21A durchgeführt wurde, die elektrischen Stromwerte des Paares der ersten Kathoden 13AX, 13AY in der Nähe von 1000 (Sekunden) nach Beginn der Abscheidung einander an. Dies liegt daran, dass eine auf der ersten Kathode 13AX aufgewachsene Kupferabscheidungsschicht die Löcher 5 ausfüllt und elektrisch mit der ersten Kathode 13AY verbunden ist.
<Beispiel 3>
Eine Kupfersulfatbeschichtung wurde in einem allgemeinen Bad ohne Zusätze unter Verwendung der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B durchgeführt (siehe 4). Der elektrische Gesamtstrom des Stromkreises wurde auf 1,2 (A) und das Anoden-Kathoden-Abstandsverhältnis (Abstand zwischen der zweiten Anode 12B und der zweiten Kathode 13BX : Abstand zwischen der zweiten Anode 12B und der zweiten Kathode 13BY) wurde auf 1 : 5 eingestellt. Eine zeitliche Änderung des elektrischen Stromwertes und des Spannungswertes der zweiten Kathoden 13BX, 13BY in einem Fall (Vergleichsbeispiel), in dem keine Korrektur eines Elektrodenpotentials in der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B (siehe 4) durch die zweite Rückkopplungsschaltung 21B durchgeführt wurde, ist in 9A dargestellt. Währenddessen ist eine zeitliche Änderung des elektrischen Stromwertes und Spannungswertes der zweiten Kathoden 13BX, 13BY in einem Fall (Beispiel), in dem eine Korrektur auf ein Elektrodenpotential in der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B durch die zweite Rückkopplungsschaltung 21B durchgeführt wurde, in 9B dargestellt.
Wie in 9A gezeigt, wurde in einem Fall, in dem keine Korrektur auf ein Elektrodenpotential durchgeführt wurde, eine Potentialdifferenz von etwa 160 (mV) zwischen den Elektrodenpotentialen des Paares der zweiten Kathoden 13BX, 13BY zum Zeitpunkt 1.000 (Sekunden) nach Beginn der Beschichtung erzeugt. Ferner betrug das Stromverteilungsverhältnis (Wert eines durch die zweite Kathode 13BX fließenden elektrischen Stroms : Wert eines durch die zweite Kathode 13BY fließenden elektrischen Stroms) aufgrund des durch einen Verdrahtungswiderstand und dergleichen verursachten Effekts 1 : 3,05, was ein relativ niedriges Verhältnis ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Verdrahtungswiderstand und dergleichen die Werte der elektrischen Ströme, die durch das Paar der zweiten Kathoden 13BX, 13BY fließen, einander angleichen. Daher betrug der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B bei Verwendung einer geschätzten Menge eines abgeschiedenen Materials 30,9 (%), was ein relativ großer Wert ist.
Im Gegenteil, wie in 9B gezeigt, stimmen in einem Fall, in dem eine Korrektur auf ein Elektrodenpotential durchgeführt wurde, die Elektrodenpotentiale des Paares der zweiten Kathoden 13BX, 13BY innerhalb eines Bereiches eines Messfehlers exakt miteinander überein. Das Stromverteilungsverhältnis betrug 1 : 4,12, da eine durch den Verdrahtungswiderstand und dergleichen verursachte Beeinträchtigung beseitigt wurde. Aus diesem Grund reduzierte sich der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B bei Verwendung einer geschätzten Menge eines abgeschiedenen Materials drastisch auf 10,5 (%). Es wurde nämlich festgestellt, dass bei dem im Beispiel 3 verwendeten Beschichtungsbad 2 der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B unter Verwendung der geschätzten Menge des abgeschiedenen Materials tatsächlich 10,5 (%) betrug.
<Beispiel 4>
Eine Kupfersulfatbeschichtung wurde ohne Zusätze mit der zweiten Beschichtungsvorrichtung 1B durchgeführt (siehe 4). Der elektrische Gesamtstrom des Stromkreises wurde auf 1,2 (A) und das Anoden-Kathoden-Abstandsverhältnis auf 1 : 5 eingestellt. Eine Korrektur auf ein Elektrodenpotential wurde durch die zweite Rückkopplungsschaltung 21B durchgeführt, und die Beschichtung wurde in einem allgemeinen Bad und in einem Bad mit einer hohen Streuung durchgeführt. Eine zeitliche Änderung des Stromverteilungsverhältnisses ist in diesem Fall in 10A und eine zeitliche Änderung der elektrolytischen Spannung ist in 10B dargestellt.
Wie aus 10A hervorgeht, wurde ein deutlicher Unterschied im Stromverteilungsverhältnis in Übereinstimmung mit den Arten des Beschichtungsbades 2 gefunden. Der Galvanisierungsgleichmäßigkeitsindex T_B unter Verwendung der geschätzten Menge des abgeschiedenen Materials im allgemeinen Bad betrug 11 (%), und der gleichmäßige Galvanisierungsindex T_B unter Verwendung der geschätzten Menge des abgeschiedenen Materials im Bad mit einer hohen Streuung betrug 33 (%).
Ferner war, wie in 10B gezeigt, das Verhalten eines elektrolytischen Potenzials zu Beginn der Elektrolyse unterschiedlich, wenn man die Zustände (Serie 2 bis Serie 5), in denen sich ein Beschichtungsfilm (schwarzer Film) auf der zweiten Anode 12B im Hochstreubad gebildet hatte, und den Zustand (Serie 1), in dem sich kein Beschichtungsfilm auf der zweiten Anode 12 in einem Bad mit einer hohen Streuung gebildet hatte, vergleicht. Ein Anstieg der elektrolytischen Spannung zu Beginn der Beschichtung weist auf eine Zunahme der Konzentrationsüberspannung hin, die durch eine Abnahme der Anzahl von Kupferionen in der Nähe der zweiten Kathoden 13BX, 13BY verursacht wird. Wenn dementsprechend die Elektrodenpotentiale der zweiten Kathoden 13BX, 13BY durch die Rückkopplungsregelung unter einem konstanten elektrischen Strom, nach dem eine Summe der durch die zweiten Kathoden 13BX, 13BY fließenden elektrischen Ströme konstant ist, einander angeglichen werden, ist es möglich, eine kleine Änderung bei der Beschichtung zu messen.
Bezugszeichenliste

1A: erste Beschichtungsvorrichtung (Beschichtungsvorrichtung)
1B: zweite Beschichtungsvorrichtung
2: Beschichtungsbad
4: Substrat (isolierendes Substrat)
5: Loch
11A: erste Beschichtungswanne (Galvanikwanne)
11B: zweite Beschichtungswanne
12A: erste Anode (Anode)
12B: zweite Anode
13A, 13AX, 13AY: erste Kathode (Kathode)
13B, 13BX, 13BY: zweite Kathode
14A: erste Beschichtungsstromquelle (Beschichtungsstromquelle)
14B: zweite Beschichtungsstromquelle
21A: erste Rückkopplungsschaltung (Rückkopplungsschaltung)
21B: zweite Rückkopplungsschaltung
22A: erster Strommesskreis (Strommessteil)
22B: zweiter Strommesskreis (zweiter Strommessteil)

Claims

Eine Beschichtungsvorrichtung, aufweisend: eine Anode, die in einer Beschichtungswanne angeordnet ist; ein isolierendes Substrat mit einem Loch, wobei das isolierende Substrat in der Beschichtungswanne angeordnet ist; ein Paar von Kathoden, wobei jede Kathode in dem isolierenden Substrat an einem unteren Abschnitt des Lochs und an einer Oberfläche auf einer Öffnungsseite des Lochs vorgesehen ist; eine Beschichtungsstromquelle, die so konfiguriert ist, dass sie einen elektrischen Strom zwischen der Anode und dem Paar von Kathoden liefert; und mindestens einen aus einem elektrischen Strommessteil, der so konfiguriert ist, dass er die jeweiligen Werte der durch das Kathodenpaar fließenden elektrischen Ströme misst, und aus einem Spannungsmessteil, der so konfiguriert ist, dass er die Spannungswerte des Kathodenpaars misst.
Eine Beschichtungsvorrichtung, aufweisend: eine Anode, die in einer Beschichtungswanne angeordnet ist; ein isolierendes Substrat mit einem Loch, wobei das isolierende Substrat in der Beschichtungswanne angeordnet ist; ein Paar von Kathoden, wobei jede Kathode in dem isolierenden Substrat an einem unteren Abschnitt des Lochs und an einer Oberfläche auf einer Öffnungsseite des Lochs vorgesehen ist; eine Beschichtungsstromquelle, die so konfiguriert ist, dass sie einen elektrischen Strom zwischen der Anode und dem Kathodenpaar liefert; eine Rückkopplungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass ein Elektrodenpotential einer Kathode des Kathodenpaars gleich einem Elektrodenpotential einer anderen Kathode des Kathodenpaars ist, unter der Bedingung, dass eine Summe der Werte der durch das Kathodenpaar fließenden elektrischen Ströme konstant gehalten wird; und einen elektrischen Strommessteil, der so konfiguriert ist, dass er die jeweiligen Werte der durch das Kathodenpaar fließenden elektrischen Ströme misst.
Ein Beschichtungssystem bestehend aus: der Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2; und einer zweiten Beschichtungsvorrichtung, wobei die zweite Beschichtungsvorrichtung aufweist: eine zweite Anode und ein Paar von zweiten Kathoden, die in einer zweiten Beschichtungswanne angeordnet sind; eine zweite Beschichtungsstromquelle, die so konfiguriert ist, dass sie einen elektrischen Strom zwischen der zweiten Anode und dem Paar zweiter Kathoden liefert; und eine zweite Rückkopplungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass das Elektrodenpotential einer Kathode des Kathodenpaars gleich dem Elektrodenpotential einer anderen Kathode des Kathodenpaars ist, unter der Bedingung, dass eine Summe der Werte der durch das Kathodenpaar fließenden elektrischen Ströme konstant gehalten wird.
Das Beschichtungssystem nach Anspruch 3, das ferner einen zweiten elektrischen Strommessteil aufweist, der so konfiguriert ist, dass er die jeweiligen Werte der elektrischen Ströme misst, die durch das Paar zweiter Kathoden fließen.