DE2929567A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen schichtdickenbestimmung - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur automatischen schichtdickenbestimmungInfo
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Me/St
2Θ29567
PATENTANWÄLTE BERLIN · MÜNCHEN
J. Pfenning, Dlpl.-tng. - Bertin
Dr. I. Maas, Dipl.-Cbem. - München
K. H. Meinig. Dipf.-Phys. - Bertin
Dr. G. Spott Dlpl.-Chem. - München
Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt
BÜRO BERLIN:
IKurfürstendamm
D 1000 Berlin 15
Telefon:
030/8812008/8812009
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Telegramme: Seilwehrpatent
Telex: 5215880
Bertin
Date
19. Juli 1979
KOLLMORGEN TECHNOLOGIES CORPORATION
Republic National Bank Building, Dallas Texas 75201, V.St.A.
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Schichtdickenbestiiranung
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$929567
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung dünner, stromlos
aufgebrachter Metal!niederschlage auf Isolierstoffunterlagen.
Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichturvg und ein Verfahren zur automatischen Bestimmung der
Schichtdicke und der Fehlerfreiheit dünner, stromlos niedergeschlagener
Metall schichten vermittels des "hole burnout"-Verfahrens (Lochdurchbrenn-Verfahren).
Eine Anzahl verschiedener Verfahren wird z.Zt. für die
Herstellung gedruckter Schaltungen angewendet. Eines dieser Verfahren besteht im Aufbringen der Leiterzüge vermittels Metallisierung
aus stromlos arbeitenden Bädern; die hierbei aufgebrachten Schichten sind verhältnismäßig dünn und in der Größenordnung
von 3um oder noch weniger auf der Oberfläche des Substrates sowie auf den Lochwandungen.
üblicherweise werden die Löcher an den gewünschten
Stellen in die herzustellende Schaltungsplatte gebohrt und die
Lochwandungen mit einem dünnen Metallfilm, beispielsweise aus
Kupfer, versehen. Fall erwünscht, kann ein solcher Meterllfilm
auch auf der Oberfläche der Schaltungsplatte stromlos abgeschieden
werden. Anschließend werden die Schaltungsmuster, bei
spielsweise durch weitere Plattierung in den gewünschten Be-
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zirken und einen anschließenden Ätzvorgang, hergestellt.
Die stromlose Abscheidung des dünnen Metallüberzuges
geschieht ziemlich zu Beginn des gesamten Herstel1prozesses
und deshalb auch zu einem Zeitpunkt, ehe die Hauptproduktionskosten anfallen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn fehlerhafte
Metallüberzüge, beispielsweise auf der Innenwand der Löcher,
bereits zu diesem Zeitpunkt festgestellt werden, da Reparaturen dann noch leicht möglich und der Kostenaufwand hierfür gering
ist. Ganz besonders wichtig ist die vollständige und fehlerfreie Metallisierung der Lochinnenwandungen, insbesondere bei
Schaltungen mit sogenannten "durchplattierten" Löchern. Ganz
allgemein treten nicht einwandfreie Plattierungen in erster Linie auf den Lochinnenwandungen auf. Ist die Lochinnenwand
fehlerfrei metallisiert, so ist im allgemeinen auch die Metallisierung der Oberflächenbezirke einwandfrei.
Es konnte festgestellt werden, daß die elektrische Leitfähigkeit der Lochinnenwand-Metallisierung benutzt werden kann,
um die Dicke der Metallschicht sowie deren Fehlerfreiheit festzustellen.
Der sogenannte "burnout" Test (Durchbrennverfahren) hat
sich als ein sehr zuverlässiges Verfahren zur Bestimmung der Stromleitfähigkeit erwiesen; gleichzeitig wird hierdurch auch
die Dicke des auf den Lochinnenwandungen aufgebrachten Metallfilmes bestimmt. Der sogenannte "burnout" Test wird in folgender
einfacher Weise durchgeführt: Auf der Ober- und Unterseite der Schaltungsplatte wird je eine Elektrode angelegt und der durch
die Lochwandmetallisierung fließende Strom so lange gesteigert,
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bis die Lochwandmetailisierung schmilzt oder verdampft und so
der Strom unterbrochen wird. Dieser Punkt wird als "burnout" oder Durchbrennpunkt bezeichnet. Für Schaltungsunterlagen mit
nominal gleichmäßiger Material stärke ist der am Durchbrennpunkt gemessene Strom proportional dem Lochumfang und der Dicke der
Metallisierung. Die für die Messung benutzte Vorrichtung besteht
aus einer regulierbaren Spannungsquelle in Verbindung
mit einem Standard-Prüfgerät. Die Spannung kann von Hand geregelt werden und der Durchbrennpunkt durch Ablesen auf einer
entsprechenden Skala ermittelt werden.
Zweifellos hat ein solches Prüfverfahren Nachteile.
Die Einstellung der Spannung von Hand sowie das Ablesen der Skala kann menschliche Irrtümer einschließen. Neben dem hier
beschriebenen Durchbrenn-Verfahren gibt es noch eine ganze Reihe weiterer Verfahren zur Bestimmung der Dicke und der Fehlerhaftigkeit
von Lochinnenwand-Metallisierungen. Beispielsweise
mikroskopische Prüfungen, Mikro-Ohm Widerstandsmessungen, Betastrahlen-Rückstreuung
und elektro-chemische analytische Verfahren sind hierfür schon beschrieben worden. Jedes dieser Verfahren
weist aber Mängel und Nachteile auf. Insbesondere die Mikro-Ohm Widerstandsmessung sowie die Betastrahlen-Rückstreumessung
sind nicht genau genug zum Erfassen der Metall filmdicke bei so geringen Schichtdicken, wie sie hier infrage kommen, von
3 μπι oder noch weniger. Querschnittsmessungen sind bei so geringen
Schichtdicken teuer und ebenfalls ungenau, und die elektrochemischen Methoden haben im Fabrikationsprozeß nur sehr begrenzte
Anwendungsmöglichkeiten.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren für die Messung von
Metallfilmen sehr geringer Schichtdicke.
Genauer gesagt, besteht der erfinderische Grundgedanke
darin, die Mangel und Einschränkungen, die die konventionellen
diesbezüglichen Verfahren aufweisen, auszuschließen.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand ist eine Vorrichtung,
welche die automatische Bestimmung der Schichtdicke und die Fehlerfreiheit abgeschiedener dünner Metallfilme gewährleistet,
insbesondere von Lochinnenwand-Metallisierungen.
Zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Grundgedanken der
automatischen Bestimmung von MetallfiIm-Schichtdicken und
veventuell vorhandenen Fehlern des auf der Lochinnenwand angebrachten Metallfilms wurden für die erfindungsgemäße Vorrichtung
Kontrol1 instrumente entwickelt, die eine genaue Bestimmung des Durchbrennpunktes gewährleisten.
Die im Vorangehenden benannten und noch weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der entsprechenden
Vorrichtung werden noch aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich
oder auch im Gebrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung festgestellt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
besteht aus folgenden Teilen:
(a) Vorrichtung zur Halterung des zu untersuchenden Werkstückes;
(b) Gleichstromgenerator mit stufenloser Regelbarkeit;
(c) Vorrichtung zur Stromzuführung zum zu untersuchenden
Werkstück und Herstellung einer diesem Strom
proportionalen Spannung;
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(d) Vorrichtung zum Messen der Spannung;
(e) Vorrichtung zum Regeln der Spannungsamplitude;
(f) Vorrichtung zur Anzeige der Spannungsamplitude;
(g) Kontrollorgan, welches den Strom am Durchbrennpunkt
anzeigt und gleichzeitig den Stromgenerator und die Spannungsmessung unterbricht.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer vorzugsweisen
Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen, automatischen Schichtdicken
-Meßvprr ich tu ng.
Fig. 2 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen
automatischen Schichtdicken-Meßvorrichtung.
Aus dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild ist zu
entnehmen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Anzahl getrennter
Funktionen enthält: einen Ausgangsstromkreis 100, einen Kippgenerator 125, einen Steuerkreis 150, einen Nebenschlußmesser
175, ein Abfrage- und Speicherglied 200, einen Schaltkreis für die Meßskala 225, eine Anzeigevorrichtung 250,
einenDurchbrenn-Stillegungs-Schaltkreis 275, eine Strombegrenzungs-Schaltung
300 und eine RUckstel1-Schaltung 325.
Die in Fig. 1 dargestellte Schichtdicken-Meßvorrichtung wird in Verbindung mit einem Lochtest benutzt. Der Lochtest wird
gewöhnlich in der Weise vollzogen, daß aus einer Schaltung ein Loch 350 ausgewählt und ausgestanzt wird; es kann aber auch
eine komplette Schaltung in die Meßvorrichtung eingebracht werden und ein bestimmtes Loch, von dem anzunehmen ist, daß es
repräsentative Werte aufweist, ausgewählt werden.
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ständlich auch der Ausschlag am Anzeigegerät.
Im Augenblick des Durchbrennens wird der Kippgenerator
125 abgeschaltet und das Abfrage- und Speicherglied 200 stillgelegt. Ebenfalls werden die Speicherglieder des Anzeigemeßgerätes 250 außer Betrieb gesetzt. Folglich zeigt das Anzeigegerät den Strom im Augenblick des Durchbrennens an. Die Anzeige
des Gerätes 250 bleibt mindstens für einen gewissen Zeitraum bestehen oder auch so lange, bis es von Hand zurückgesetzt wird.
Für den Fall, daß die Stromkapazität des Meßgerätes erschöpft ist, ehe der Durchbrennpunkt des Loches 350 erreicht ist,
wird automatisch der Strombegrenzungskreis 300 aktiviert. Dieser schaltet sodann den Kippgenerator 125 sowie die Abruf- und
Haltevorrichtung 200 ab und bewahrt so die Vorrichtung vor Schaden. Der gesamte Stromfluß wird somit unterbrochen.
In diesem Fall wird das Anzeigegerät 250 in die Nullstellung zurückkehren. Als Folge des Leckstromes an Kondensator
der Abruf- und Haltevorrichtung 200 geht das Anzeigegerät 250
auf Null zurück.
Wenn entweder das zu untersuchende Loch 350 durchgebrannt ist oder die Stromgrenze erreicht wurde, ohne, daß ein
Durchbrennen des Loches eintrat, ist es wünschenswert, vor weiteren Messungen die Vorrichtung wieder auf den Ausgangsstand
zurückzubringen. Dies wird automatisch durch den Rückstel1 kreis
325 bewirkt. Das Abruf- und Halteglied 200 wird durch Betätigen einer Drucktaste entladen und damit geht auch das Anzeigegerät
250 in die Nullstellung zurück.
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Der genaue Lochdurchmesser wird vor der Metallisierung
festgestellt, um zu vermeiden, daß der Metallfilm bei
einer nachträglichen Messung beschädigt wird. Die Verringerung
des Lochdurchmessers durch die aufgebrachte Metallschicht ist,
soweit es die vorliegende Erfindung betrifft, bedeutungslos.
Die Verbindung des zu untersuchenden Loches 350 mit der Stromquelle wird nach konventionellen Verfahren durchgeführt.
Der Meßstrom wird automatisch vom Ausgangsstromkreis geliefert. Der Kippgenerator 125 wird durch eine Drucktaste von
Hand in Betrieb gesetzt. Ein Steuerkreis 150 sorgt für eine konstante und langsam zunehmende Gleichspannung, die dem zu untersuchenden
Loch 350 über einen Meßkreis 175 zugeführt wird.
Mit zunehmender Stromstärke nimmt auch die Temperatur der Lochwandmetallisierung des untersuchten Loches 350 zu.
Schließlich wird ein Punkt erreicht, in welchem der elektrische Strom die Metallschicht zum Schmelzen bringt und/oder wenigstens
zum Teil zerstört, d.h., die Lochwandung "brennt durch" und der Strom bricht zusammen. Die am Loch angelegte Spannung
läßt die Spannung der Versorgungsquelle anwachsen und der Durchbrenn-Stillegungskreis
275 wird in Funktion gesetzt.
Mit dem Anwachsen des Stromes, der zur Untersuchung des Loches 350 dient, wächst auch die Spannung am Nebenschluß
175. Diese Spannung wird auf das Abfrage- und Speicherglied
gegeben, welches seinerseits mit einem Meßkreis 225 verbunden ist. Je nach Wunsch kann der Meßkreis mit einem Anzeigegerät
verbunden werden, welches entweder in Ampere oder in \im Schichtdicke
geeicht ist. Mit dem ansteigenden Strom steigt selbstver-
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Der Wert des Durchbrennstromes ist eine Funktion des spezifischen Widerstandes des Leiters sowie seines Durchmessers
und seines Schmelzpunktes. Für ein bestimmtes Leitermaterial wie Kupfer sind die spezifische Leitfähigkeit und der Schmelzpunkt
bekannte Größen. Der Außendurchmesser des Metallfilmes
ist durch den zuvor bestimmten Lochdurchmesser gegeben. Folglich hängt die Strombelastbarkeit einfach von der einzigen unbekannten
Größe, der Dicke des Kupferfilmes, ab.
Die Abhängigkeit zwischen Schichtdicke und Strombelastbarkeit bzw. Durchbrennpunkt oder der Stromstärke, bei
der der Metallbelag schmilzt, ist durch folgende, aus Erfahrungswerten gebildete Gleichung gegeben. Wenn die Dichte des
Kupfers 8,9 g/cm3 beträgt, ist die
Durchbrennstrom
Kupferdicke = 0,2 χ
Lochdurchmesser
wenn die Kupferschichtdicke und der Lochdurchmesser in Mm ausgedrückt
werden und der Durchbrennstrom in Ampere.
Die oben aufgestellte Gleichung hat sich als sehr exakt erwiesen für eine Basismaterial stärke von etwa 150 pm,
Stromstärken bis zu 5 Amp./Sek. und Lochdurchmessern zwischen 62 - 175 pm. Für Lochdurchmesser außerhalb dieses Bereiches
muß der Durchbrennstrom erfahrungsgemäß bestimmt werden.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine vorzugsweise Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.
Die Vorrichtung wird durch eine allgemein übliche Stromquelle mit Strom versorgt. Das Stromversorgungsorgan der Meßvorrichtung
versorgt den Stromkontroi 1 kreis mit einem ungeregelten
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Strom von 50 Amp. bei 12 V. Für den Abschaltkontrol1 Stromkreis
wird eine getrennte 5 V Stromquelle verwendet. Die 12 V und die 5 V sind gemessen gegen Erde. Zusätzlich zu diesen beiden Stromquellen
wird der Steuerkreis mit einem stabilisierten + 10 V
Strom versorgt. Der Null-Leiter dieser Versorgungsleitung ist mit der Eingangsklemme des Meßwiderstandes verbunden.
Wird ein Probestück mit einem zu untersuchenden Loch in die Meßvorrichtung eingeführt, so ist der Strom gleich Null
und das untere Ende des Meßwiderstandes ist geerdet. Mit anwachsendem Strom bildet sich am zu untersuchenden Loch aufgrund
seines Widerstandes ein gewisser Spannungsabfall aus. Hierdurch entsteht eine Spannung am Meßwiderstand. Am Durchbrennpunkt
steigt die Spannung am unteren Ende des Meßwiderstandes sprunghaft an, bis diese etwa die Spannung der Versorgungsquelle,
ca. 20 V, erreicht hat.
Das Werkstück mit dem zu untersuchenden Loch wird mit der Meßvorrichtung, beispielsweise durch eine fest aufliegende
und eine mit Federkraft angepreßte Elektrode verbunden. Ist das Werkstück angeschlossen, so wird vermittels einer von Hand zu
bedienenden Drucktaste der Strom eingeschaltet, und durch die Metallisierung der Lochinnenwände fließt ein konstant anwachsender
Strom. Die Betätigung der Drucktaste verbindet die 10 V Stromquelle mit dem selbsttätigen Schalter L.. Daraufhin entsteht
am Ausgang Q die Spannung von 10 V. Der Ausgang Q von L.
ist mit den Eingangsschaltern S. und S3 verbunden. Der Stromkreis
wird über den Widerstand R, geschlossen.
Wenn die Eingangsspannung am Schalter S. groß ist, so 909885/0922
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wird das 10 V Eingangssignal ebenfalls zum Ausgangssignal. Das bewirkt die Verbindung der unabhängigen 10 V Stromversorgung
mit dem Potentiometer R2> welches auf die unabhängige Stromversorgung bezogen ist. Ein kleiner Strom fließt durch den
Widerstand R,, der mit dem Kontrollzweig von R2 verbunden ist.
Der geringe Strom, der durch den Widerstand R3 fließt, lädt eine Kapazität C.. Die erzeugte anwachsende Spannung wird
dem positiven Eingang des Verstärkers A. über den Begrenzungswiderstand R« zugeführt. Die Spannung am oberen Ende vom Nebenschluß wird dem negativen Eingang des Verstärkers A1 über den
Begrenzungswiderstand R5 zugeführt. Ein negativer Rückkopplungsweg geht über den Widerstand Rg in Serie mit dem Potentiometer
Rj zurück zum Verstärker A*
Die Ausgangsleistung des Verstärkers A1 wird über den
Widerstand Rg zurückgeführt. Diode D1 mit dem Widerstand Rg
verhindert, daß die Spannung unter - 0,6 V absinkt. Der Verstärker A1 versorgt den Verstärker A2,welcher seinerseits die
Transistoren Q1 und Q2 mit Strom versorgt. Die von den Transistoren Qi und Q2 ausgehenden Ströme werden auf die Widerstände
R1Q und R11 gegeben. Die in den Widerständen R1Q und R11 verbrauchte Energie soll möglichst gering sein entsprechend ihrer
Regelfunktion. Die von den beiden Transistoren Q1 und Q« ausgehenden Ströme werden verbunden und auf den Eingang des Meßwiderstandes MS gegeben. Danach hat der auf das obere Ende des
Meßwiderstandes gegebene Strom die gleiche Wellenform wie der mit dem positiven Eingang des Verstärkers A1 verbundene, der
zur Prüfung des Loches dient.
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In der beschriebenen Ausgestaltungsform wird das Loch
von einem ständig und gleichmäßig anwachsenden Strom durchflossen.
Das Anwachsen des Stromes wird durch den Potentiometer-Widerstand R2 geregelt. Vorzugsweise beträgt der Stromzuwachs
3 Amp./Sek. Um sicherzustellen, daß der Verstärker Ao
nicht übersteuert wird, begrenzt der Widerstand R9 den Strom
von A...
Der obere Ausgang des Meßwiderstandes ist ebenfalls mit dem Schalter S^ verbunden. Wie schon zuvor erwähnt, ist
die Spannung an So im Augenblick des Einschaltens durch die
Drucktaste hoch. Folglich ist die Eingangsspannung an S3 gleich
der Ausgangsspannung und geht von der Ausgangsklemme auf die Abruf- und Speicherschaltung, die aus der Kapazität C« und dem
Verstärker Ag besteht.
Der Ausgang der Abruf- und Speicherschaltung ist mit
einer Meßschaltung verbunden. Die Ausgangsleistung von der Abruf- und Speicherschaltung geht zunächst zum Eingang von Verstärker
A4, und zwar durch den Widerstand R,2· Abhängig von der
Stellung des Schalters S5 werden entweder das Potentiometer R15
oder R.g zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Verstärkers
A4 geschaltet.
Wenn der Schalter S5 in der "R" Position ist, ist das
Potentiometer R,.,- mit dem Ausgang von Verstärker A4 und dessen
negativem Eingang verbunden. Das Potentiometer R15 wird so eingestellt,
daß das Anzeigegerät die Werte in Ampe>e anzeigt. Der zweite Sektor des Schalters Sg verbindet den Ausgang von A* direkt
mit dem Anzeigegerät; und der dritte Sektor von S5 ver-
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bindet den neutralen Punkt des unabhängigen Versorgungsstromes
mit dem entsprechenden Dezimalpunkt des Anzeigegerätes, was
der AmpeVeanzeige entspricht. Der positive Eingang des Verstärkers
A4 ist mit dem Null-Leiter der unabhängigen Stromversorgung
über den Widerstand R13 verbunden. Ähnlich ist der negative
Eingang des Verstärkers A* mit dem Null-Leiter der unabhängigen
Stromversorgung über den Widerstand R.. verbunden.
Wenn der Schalter S5 in der "L" Position ist, ist das
Potentiometer R,g mit dem Ausgang des Verstärkers A* und seinem
negativen Eingang verbunden. Das Potentiometer R.c wird so eingestellt,
daß das Anzeigegerät in μηι abgelesen werden kann. Die
in Serie geschalteten Potentiometer R17 und R18 teilen die Ausgansspannung
des Verstärkers A*. R17 ist in μηι geeicht und entsprechend
dem Lochdurchmesser eingestellt. Wenn der zweite Sektor des Schalters Sr in der "L" Position geöffnet ist, ist der
Zweig des Potentiometers R17 mit dem entsprechenden Eingang
der Anzeigevorrichtung verbunden. Der dritte Sektor des Schalters Sr verbindet den Null-Leiter der unabhängigen Stromversorgung
mit dem entsprechenden Dezimalpunkt des Anzeigegerätes entsprechend einer Anzeige in um.
/ Mit wachsendem Strom nimmt, gegeben durch den Lochwiderstand,
die Spannung am Loch und damit auch die Spannung am unteren Ende des Meßwiderstandes zu. Die zunehmende Spannung am unteren
Ende des Meßwiderstandes wird auf den positiven Eingang von Verstärker A5 gegeben, der über den Widerstand R.g mit dem
Null-Leiter der unabhängigen Stromversorgung verbunden ist. Um Oberlast am Verstärker A5 zu vermeiden, wird die Spannung an
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COPY
seinem oberen positiven Eingang durch den Spannungsteiler mit den Widerständen R^g und R20 reduziert.
Der negative Eingang des Verstärkers A5 ist mit dem
geregelten 5 V Strom (gemessen gegen Erde) verbunden. Wie schon beschrieben, arbeitet der Verstärker A5 als Spannungskomparator.
Sobald das Loch, durchbrennt, steigt die Spannung am Meßwiderstand
auf die Versorgungsspannung, ca. 20 V, an. Entsprechend wächst auch das Potential am positiven Eingang von Verstärker
Ag. Der Anstieg der Spannung am Spannungsteiler mit den Widerständen
R.g und RpQ reicht aus, um die Ausgangsspannung am Verstärker
A5 auf + 10 V zu schalten.
Die hohe Ausgangsspannung an Ag wird als Signal benutzt,
um die Anzeige des Durchbrennpunktes am Anzeigegerät für einige Zeit aufrecht zu erhalten. Die hohe Ausgangsspannur>g an Ag bewirkt,
daß der Schalter L2 am Q-Ausgang auf eine Spannung von
ca. + 10 V schaltet. Die hohe Spannung in Q von Schalter L2
wird über den Begrenzungswiderstand R2. auf das Speicherglied
der Anzeigevorrichtung gegeben. Eine Kapazität C3 ist mit der
der Anzeigevorrichtung zugeordneten Seite des Widerstandes R2^
verbunden und unterbindet so jede weitere nicht gewollte Veränderung. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß die Anzeige des
Durchbrennpunktes so lange aufrecht erhalten wird, wie die Speichervorrichtung des Anzeigegerätes mit Strom versorgt-wird.
Die Anfrage- und Speichervorrichtung speichert die zugeführte Spannung nicht absolut. Eine gewisse Zeitspanne ist
für die Einstellung des Anzeigegerätes auf den Durchbrennpunkt vorgesehen.
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Im Augenblick des Durchbrennens wird die Stromzufuhr von der 10 V Stromquelle zum Widerstand R2 durch den Schalter
S1 unterbrochen. Die Abfrage- und Speichervorrichtung wird
durch den Schalter S3 stillgelegt, und ein Freigabesignal wird
auf den Eingnag der Speicherschaltung der Anzeigevorrichtung gegeben, um die Anzeige auf dem Durchbrennpunkt zu halten.
Wie schon zuvor beschrieben, schaltet im Augenblick des Durchbrennens der Verstärker A,- auf eine höhere Spannung. Der
Ausgang von Verstärker Ag ist auch mit dem Tor G,. verbunden.
Die Spannung von +10 V, die auf das Tor G1 gegeben wird, erscheint
auch als Ausgangsspannung von G1, welche auf den Schalter
L1 gegeben wird und veranlaßt, diesen zurückzuschalten. Die
Spannung am Ausgang Q sinkt auf Null.
Die niedrige Spannung, die am Ausgang Q auftritt, ist mit den Eingängen der Schalter S1 und S3 verbunden und veranlaßt
diese zum öffnen. Dadurch wird der Stromfluß zum Widerstand Rg unterbrochen und die Abfrage- und Speicherschaltung
wird stillgelegt. Die entsprechend höhere Spannung am Ausgang Q des Schalters L1 wird mit dem Schalter S2 verbunden, welcher
seinerseits den Widerstand R22 mit der Kapazität C1 verbindet.
Dies erlaubt der Kapazität C1, sich über den Widerstand R22 zu
entladen, ehe eine neue Messung durchgeführt wird. Der Ausgangsverstärker A1 schaltet auf Null, und die Durchgangstransistoren
Q1 und Q2 werden vorgespannt zum Abschalten.
Für den Fall, daß der Durchbrennpunkt durch den maximalen Strom, z.B. 50 Amp., der Vorrichtung nicht erreicht wird,
wird die interne Stromquelle automatisch inaktiviert und der
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Z:S'Z9567
Strom zur Abruf- und Speichervorrichtung wird unterbrochen.
In diesem Fall wird der Verstärker Ag, der als Spannungskomparator
dient, für das entsprechende Kontrol1 signal benutzt. Die
Spannung am Meßwiderstand wird auf den positiven Eingang von Ag gegeben; der negative Eingang von Ag ist über den Widerstand
R23 und das Potentiometer R24 mit der +10 V Stromquelle verbunden.
Der Wert des Potentiometers R24 ist so geregelt, daß eine
ausreichende Schaltschwelle für den negativen Eingang am Verstärker
Ag gegeben ist.
Damit der Verstärker A5 von einer niedrigen Spannungsebene auf eine höhere Spannung umschaltet, muß die Spannung am
positiven Eingang größer sein als am negativen. Der Spannungsabfall am Meßwiderstand beträgt 100 Millivolt für den Maximalstrom
der Meßvorrichtung von 50 Amp. Wird vermittels Widerstand R24 am negativen Eingang eine Spannung von etwas weniger als
100 Millivolt erzeugt, so bleibt der Ausgang des Verstärkers Ag
unterbrochen, d.h., er wird auf einer niedrigeren Spannung gehalten, für Eingangsspannungen am positiven Eingang von unter
100 Millivolt. Der Punkt, bei dem der positive Eingang den negativen Eingang übersteigt, ist erreicht, wenn der Spannungsabfall
am Meßwiderstand 100 Millivolt beträgt bei einer Stromstärke von 50 Ampere.
Schaltet der Verstärker Ag auf eine höhere Spannung,
so schaltet auch die mit dem Verstärker Ag verbundene Torschaltung
G1 auf eine höhere Spannung. Diese Spannung am Ausgang von
G1 bewirkt, daß der damit verbundene Schalter L. auf die Ausgangsposition
zurückgeht. Die Rückstellung von L1 bewirkt am
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-20-Ausgang Q die Schaltung auf eine niedrigere Spannung.
Die niedrigere Spannung am Ausgang Q des Schalters L^
setzt die beiden Schalter S, und So außer Betrieb, inaktiviert
den Kippgenerator und unterbindet die Stromversorgung der Abruf- und Speicherschaltung. Da kein Durchbrennpunkt erreicht wurde,
bleibt der Schalter L2 unberührt, und es wird auch kein Signal
an das Anzeigegerät gegeben, um die Anzeige aufrechtzuerhalten.
So geht aufgrund des allmählichen Absinkens der Ladung an der Kapazität in der Abruf- und Speichereinrichtung die Anzeige
allmählich auf Null zurück.
Entsprechend bewirkt die hohe Spannung am Ausgang Q des
Schalters L.., daß der Schalter S2 mit Strom versorgt wird und,
wie schon zuvor beschrieben, sich die Kapazität C^ über den
Widerstand R22 entladen kann.
Nachdem entweder der Durchbrennpunkt eines Loches oder der Maximal-Strom erreicht wurden, ohne, daß ein Durchbrennen
der Lochinnenwand-Metallisierung auftrat, wird in jedem Fall die
Vorrichtung in die Ausgangsposition zurückgestellt, ehe mit einer
neuen Messung begonnen wird. Um diesen Vorgang auszulösen, wird die vorgeshene Rückstelltaste von Hand betätigt.
Durch Betätigung der Rückstelltaste wird die +1OV
Stromquelle über das Eingangstor C1 mit dem Kontrolleingangs-
und '
schalter S^ dem Rückstelleingang von Schalter L2 verbunden.
Dies bewirkt wiederum, daß sowohl die Kapazität Cj als auch die
mit der Abruf- und Speichereinrichtung verbundene Kapazität Cp
entladen werden und somit das Anzeigegerät auf Null geht. Der Widerstand R2C sorgt für die Rückführung der 10 V Spannung. Die
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Kapazität C* unterbindet jede unerwünschte Änderung,
Legt man an den Eingang des Tores G- eine 10 V Spannung,
so schaltet sich der Ausgang des Tores Go auf eine hohe Spannung.
Die hohe Spannung am Ausgang von G. bewirkt die Rückstellung
von Schalter L^. Diese wiederum veranlaßt den Ausgang Q, auf
eine niedrige Spannung, und den Ausgang Q auf eine hohe Spannung zu schalten. Die niedrige Spannung von Q wird auf den Schalter
S. gegeben. Damit wird das Potentiometer R2 von der +1OV
Stromquelle getrennt. Ähnlich bewirkt die hohe Spannung am Ausgang Q,von Schalter S^ auf Schalter S2 gegeben, daß sich die
Kapazität C, über den Widerstand R22 entlädt.
Wird die 10 V Spannung auf den Kontrol1 schalter S* gegeben,
so entlädt sich die Kapazität C2 der Abruf- und Speichervorrichtung
über den Widerstand R?6·
Werden 10 V an den Rückstel1 eingang von Schalter Lo
gelegt, so wird hierdurch der Ausgang Q veranlaßt, auf eine niedrige Spannung zu schalten. Der Ausgang Q von L2 entfernt
das Abschaltsignal für die Speicher- und Abrufvorrichtung, so
daß die Anzeige auf Null zurückgeht.
Vermittels des oben beschriebenen Rückstel1 Vorgangs ist
das Meßgerät nunmehr für eine neue Messung startbereit.
Beim Durchbrennen der Lochwandmetallisierung kann gleichzeitig
auch etwas vom Basismaterial verdampfen und sich auf den Elektroden niederschlagen. Es ist deshalb erforderlich, diese
von Zeit zu Zeit zu reinigen.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung und das Verfahren
hierzu wurden beispielsweise anhand einer Kupfermteal1isierung
beschrieben. Es ist aber selbstverständlich, daß sie auch zum
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Messen jedes anderen Metallbelages dienen können. Hierfür
müssen, nachdem der Durchbrennpunkt für eine bestimmte Schichtdicke
des abgeschiedenen Metalls einmal bestimmt wurde, das Meßinstrument sowie die verschiedenen Potentiometer entsprechend
geeicht werden.
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Claims (9)
1.) Verfahren zum Bestimmen der wirksamen Schichtdicke
eines auf der Lochwand eines durchlochten Trägermaterials aus
Isolierstoff, mit oder ohne Metal 1kaschierung, nach Art des
Ausgangsmaterials für die Herstellung von gedruckten Leiterplatten,
angebrachten, über den Lochrand auf die Oberfläche des Trägermaterials hinausreichenden Metal 1 bei ages bzw. eines
der wirksamen Schichtdicke entsprechenden Kennwertes, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktelektroden
auf der oberen und unteren Seite des Lochträgers mit dem Metallbelag in elektrisch leitenden Kontakt gebracht werden,
und daß sodann der Metallbelag über jene Elektroden mit einem
konstant anwachsenden elektrischen Strom beaufschlagt wird und die dem jeweils fließenden Strom entsprechende elektrische
Spannung bestimmt wird, und daß der Spannungswert zum Zeitpunkt, in dem der Metallbelag der Strombelastung nicht mehr standhält
und seine Integrität verliert, auf einer Anzeigevorrichtung festgehalten wird, und daß der angezeigte Wert vermittels einer
Eichkurve als Schichtdicke ausgedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr nach Erreichen des die Integrität des Metall-
belages zerstörenden Stromwertes unterbrochen wird, wobei
gleichzeitig der jenem Stromwert entsprechende Spannungswert, zumindest für eine zum Ablesen ausreichend lange Zeit, auf
der Anzeigevorrichtung festgehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festhalten des Anzeigewertes ein Speicherkondensator dient.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit konstantem Wert anwachsende
Strom einen gewählten Maximalwert nicht übersteigen kann.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, das der Stromversorgungskreis für den mit konstantem Wert ansteigenden Strom einen Speicherkondensator
enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß nach Beendigung der Messung und Unterbrechen der Stromzufuhr die Speicherkondensatoren von Hand oder automatisch entladen
werden, um so die Bereitschaft für die nächste Messung herzustellen.
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7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elektroden
enthält, die mit vorgegebenem Federdruck auf die Metallbeläge
auf der Ober- bzw. Unterseite des Prüfstückes aufsitzen; und daß zur Erzeugung des mit vorgegebenem Wert ansteigenden
Prüfstromes die Stromversorgungsquelle mindestens einen Kondensator
enthält; und daß ein Meßwiderstand in dem die Elektroden enthaltenden Stromkreis angebracht ist und die daran sich ausbildende
Spannung einer Anzeigevorrichtung zugeführt wird; und daß im Spannungsmeßkreis mindestens ein Kondensator vorhanden
ist, der zur Speicherung des Meßwertes dient; und daß eine auf die Stromunterbrechung beim Zerstören des Metallbelages ansprechende
Einrichtung die Stromversorgungsquelle abschaltet;
und weiterhin, daß sie eine Einrichtung enthält, die den Maximalstrom
auf einen von Hand einstellbaren Wert begrenzt; und daß sie eine Schaltvorrichtung enthält, welche nach Beendigung
der Messung die Speicherkondensatoren entlädt und eine weitere Schalteinrichtung, die den Meßvorgang neuerlich in Gang setzt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige in digitaler Form erfolgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeinstrument in Schichtdicken-Einheiten kalibriert
ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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