JPS6020762B2 - 電気めっき装置におけるカソ−ド電流密度の調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は露気めつき装置におけるカソード電流密度の
調整方法に関する。

金属を例えば金属プレートにめつきするために使用され
る電解槽または電気めつき槽はカソード電流の密度があ
る範囲にある場合にのみ良好なめつき工程が行われるよ
うに構成されている。

金属がこの電流範囲外においてめつきされた場合には、
このめつきは所定の電流範囲内で得られためつきとは著
しく異つたものになってしまう。従って、ある材料をめ
つきする場合には適当な電流範囲を定めることが望まし
い。また単位時間および単位面積当りの電荷転送量を定
めるのは電流密度であるので、特定のめつきの膜厚を定
めるためにもこの電流密度を特定の範囲に定めることが
望ましい。原理的にいうと、めつきすべき材料の表面積
を定めることにより電流密度を特定することが可能であ
る。

実際、表面積を直接測定したり、特定の形状にしている
場合にはその重さから表面積を算出する方法が取られて
いる。こうして得られたところのめつきすべき面積を利
用すると、特定の電流密度範囲から所望の電流量を計算
することができ、めつき工程中においてこの電流量を調
整することが可能となる。しかし、プリント回路等のよ
うに複雑な形状のために表面積の算出が困難な場合には
、この表面積の算出により電流量を決定する方法は実用
的ではなくなる。

特に種々の性質をもった材料をめつきするための完全目
勤めつき装置を使用した場合などは実用的ではない。ま
た試作品の膜厚から実際の電流量を決定する方法はめつ
きすべき材料が少ない場合には不適当である。完全目動
めつき装置を使用する場合には、定電圧源を使用するの
が一般的である。

この場合、めつきすべき材料のラックに対する給電ポイ
ントにおける電圧を一定にするように調整する。しかし
、この方法は、ラック位置およびめつきすべきカソード
表面領域間の電流路が長すぎるために、不利である。す
なわち、電解液内におけるカソード‘こおける電圧が給
電ポイントにおける電圧と著しく異ってしまう。この電
圧降下分はめつき電圧と余り変らぬ程大きいために、ラ
ックに種々のめつきすべき材料を載直する場合には定電
圧電源を使用する利点が失われてしまう。

またカソード‘こおけるめつき電圧を、補助電極を使用
して高抵坑電位測定法により測定する方法が知られてい
るが、この方法においても、種々の装置依存要因により
影響され、種々のめつき条件を一定にし得る場合にのみ
有利に使用される。

この発明の目的は、めつきすべき材料が種々異なり、こ
れらの材料の表面積が未知である場合でも、電解液に対
して最適な大きさの電流密度を決定し、めつき工程中こ
の電流密度を保持するカソード電流密度の調整方法を提
供することである。この目的を達成するために、この発
明においては、亀気めつき糟に対する電流密度訂ｏをパ
ラメータとして、めつき電圧Ｕおよびめつき電流１の相
互関係を表わす関数Ｆが計算により求められ、任意の初
期値Ｕ，および１，から出発して、前記関数Ｆから得ら
れた中間値Ｕおよび１を前段の工程において求めた近似
値にセットすることにより順次、反復計算により所望の
めつき電流ＩＡおよびめつき電圧ＵＡが求められる。関
数Ｆ、すなわち式Ｕ＝Ｆ（１）Ｊｏが連続関数である場
合には、級数１〜ま所望値１＾に収れんする。

この精度は実行回数により左右される。このようにして
、セット工程を何回か実行することにより、ある電解液
に対する最良の電流密度Ｊｏおよび所望値１＾が得られ
る。このような反復セット操作により高精度をもって所
望値１＾を求めることが可能となる。また電源を制御す
るためのマスタ・コンピュータに関数Ｆを、Ｕ＝ナ（１
）Ｊ。

または１＝ナ＊（Ｕ）Ｊｏの形で入力して、前段の工程
で求めた値Ｕまたは１を基にして中間値を計算し、所望
値ＵＡまたは１＾が得られるまで、この計算を繰返し、
その結果に基づいて電源電圧を制御する。このようにし
て、値Ｕまたは１に対する段階的な調整は所定の工程数
および固定値を使用することにより実行される。以下、
図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

最初に、関数Ｆを決定するために、雷気めつきに使用す
る電解液が電流密度ｄ。、、例えば３Ａ／ｄ力において
良好なめつき特性を示すものとする。めつきすべき表面
積のわかっている材料をこの電解液中に順々にいれる。
電流密度Ｊｏおよび表面積Ａから、この領域に対し電流
密度Ｊｏを発生させるために必要とされる電流を算出す
ることが可能である。例えば電流密度が３Ａ′ｄめで、
表面積が１、３、５、７、功での場合には、必要とされ
る電流１＾はそれぞれ、３、９、１５、２１、２７アン
ペアとなる。これらの電流値は、異なる表面積をもつ材
料が雷気めつき檀内に導入されるごとに順々にセットさ
れる。これにより、対応する電圧ＵＡが測定され、電流
的で電圧の関係を示すグラフから得られる。このように
して得られた結果は第１図に示すように、Ｊｏをパラメ
ータとした曲線Ｆを描く。上述した方法の他に、ある単
一の値１＾またはＵ＾から計算により、または比較曲線
と照合することにより関数Ｆを求めることが可能である
。

また実際に電気めつきを行っている間に亀気めつき槽、
またはこの竜気めつき槽と並列に設けられたモニタ用の
露気めつき糟を使用することにより関数Ｆを求めること
も可能である。目的に応じて異なった電解液を使用する
場合には、各電解液に対する適切な関数および適当な電
流密度Ｊ。

を決定し、マスタ・コンピュータの記憶部に与えると都
合が良い。実際には、この方法は次のように行われる。

めつきすべき材料の表面積は未知であるために、電流密
摩り。を得るために必要とされる電流１＾または電流Ｕ
＾を発生させるように電源を直ちにセットすることは不
可能である。しかし、初期電圧Ｕ，を電源上に適当にセ
ットする場合、所望値Ｕ（より小さくセットされること
が実験的に可能である。すなわち、適当に小さな値の電
圧Ｕ．が電源上において選択される。実際にめつきする
表面積は電圧Ｕ，により確立する電流密度Ｊｏの範囲よ
りも広いので、電流１２が求められる。

この場合、１２は１．より大きい。この１．は曲線Ｆか
ら、電圧Ｕ，に対応して求められた電流知である。この
電流１２‘ま測定され、この１２もこ応じて曲線Ｆから
電圧Ｕ２が定められ、電源上にセットされる。

ここで、このＵ２がＵ＾より小さい場合には、このＵ２
を基にして電流１３が定められ、この１３が測定される
。この電流１３でも電流密度Ｊｏを得るには不充分であ
ると判ると、より高い電圧Ｕ３がセットされる。これに
より電流Ｌが与えられる。このような調整操作は１＾が
得られるまで徐々に電圧および電流の増加分を減少させ
ながら、繰返し実行される。こうして、適当な電流密度
計。が充分高い精度をもって得られることになる。中間
電流値１２、１３等の測定および続いて実行される中間
電圧値Ｕ２、Ｕ３等のセットは、関数Ｆを記憶しこの関
数Ｆに基いて電源電圧を調整するマスタ・コンピュータ
により行うようにすると都合が良いｏ所望値Ｕ＾および
ＩＡが得られるまで電圧および電流の変化分は徐々に小
さくされ、理論的には使用される工程数は無限であるが
、この調整工程の回数はコンピュータ・プログラムによ
り定めた数に限定することが望ましい。

またこのコンビユー夕は各調整工程において中間値Ｕま
たは１に対して定量分だけ変化させるように電源をセッ
トさせるようにプログラムされ得る。また測定および調
整工程を時間鞠に沿って実行するようにしても良い。こ
の場合、Ｕ２＞Ｆ（１２）となることがある。この方法
においては、曲線ＦからＵＮに対する電流値が次にセッ
トされる電流ＩＮ＋，より大きい値を示して１州．＜Ｆ
（ＵＮ）となった場合に、工程を停止させなければなら
ない。ここで得られる関係はＩＮ＜１＾＜ＩＮ＋，とな
り、更に細かく工程を実行すればより精度良く所望値を
得ることができる。Ｕ．＜Ｕ＾となるように初期値をセ
ットすることを説明したが、所望値に対して所望値１＾
およびＵ＾より高い値から接近させることも可能である
。

しかし、Ｕ＾より高いＵ，がめつき工程に悪影響を与え
る場合等には、この方法は好ましいものではない。また
Ｕ，をＵ＾より余りにも低い値にセットすべきではない
。また、電源によりＵ＾より小さなＵ，をセットし、Ｕ
＾より小さな電圧Ｕ２を測定し、このＵ２に基いて電流
１２をセットすることにより所望値Ｕ＾を得るように、
中間値として定電流値を使用することも可能である。

第２図は上述した方法を実施するのに適当な軍気めつき
装置を示す。

この装置は電源１を備え、この電源１の負端子にはめつ
きすべき材料２が結合されている。この材料は電源１の
正端子に結合された２つのァノード３と共に電解液４内
に配置されている。この電源１はリード線６，７を介し
てめつき電流を測定し、リード線７，８を介して対応す
るめつき電圧を測定するマスタ・コンピュータ５により
制御される。

このマスタ・コンピュータ５は前記めつき電流および電
圧を、前述した方法に基いて、記憶ユニット９に記憶さ
れた関数Ｆと比較して、所望値１＾またはＵ＾が得られ
るまで制御リード１０，１１を介して電源１を段階的に
制御する。更に、このマスタ・コンピュータ５は種々の
動作レベルで種々の測定および調整動作を制御すること
のできる制御コンピュータで構成すると良い。

この場合、複数の電源の電圧を制御するようにコンピュ
ータを使用することも可能である。またこの制御コンピ
ュータは電源の制御のみでなく他の仕事をするようにも
構成可能である。このコンピュータは、システム全体の
制御および電解液のモニタを行えるものであることが必
要である。

【図面の簡単な説明】

第１は定電流密度Ｊｏをパラメータとしてもつ関数Ｆを
与えるようにめつき電圧Ｕおよび対応するめつき電流１
の関数を示すグラフ、第２図はこの発明の一実施例に係
るカソード電流または電圧測定方法を実施するための装
置の概略図である。 １・・・・・・電源、２…・・・めつきすべき材料、３
…・・・アノード、４・・…・電解液、５・…・・コン
ピュータ、９……記憶ユニット。 斤ゆ．’ 斤ゆ．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ めつきすべき材料の表面積Ａおよび使用する電気め
   つき槽に最適な電流密度Ｊ＿０に応じて、めつき電流Ｉ
   またはめつき電流Ｕを所望の電流値Ｉ＿Ａまたは電圧値
   Ｕ＿Ａに調整するように、少なくとも１つの制御可能な
   電源をもつ電気めつき操置におけるカソード電流密度の
   調整方法において、前記電流密度Ｊ＿０をパラメータと
   して、前記めつき電流Ｉおよびめつき電圧Ｕの関係を示
   す関数Ｆを確立する工程と、初期電流Ｉ＿１または初記
   電圧Ｕ＿１を選択する工程と、この初期電流または電圧
   および前記関数Ｆから段階的に前記所望値に接近する中
   間電流Ｉおよび中間電圧Ｕのうち少なくとも一方をセツ
   トする工程とを備えた電流密度の調整方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電気めつき操置におけ
   るカソード電流密度の調整方法において、前記関数Ｆは
   前記電源を制御するためのマスタ・コンピユータに、Ｕ
   ＝＾ｆ（Ｉ）＿Ｊ＿０またはＩ＝＾ｆ＊（Ｕ）＿Ｊ＿０
   として組込まれ、前記コンピユータは前記中間値を、前
   段において求めた中間値から算出し、この結果に基いて
   前記電源を制御し、前記所望他Ｕ＿ＡおよびＪ＿Ａのう
   ちの少なくとも一方が得られるまでこの動作を繰返して
   実行するところのカソード電流密度の調整方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の電気めつき操置におけ
   るカソード電流密度の調整方法において、前記めつき電
   流Ｉまたはめつき電圧Ｕを段階的に調整する工程におい
   て、工程回数および各工程における調整量の少なくとも
   一方が固定されているところのカソード電流密度の調整
   方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の電気めつき操置におけ
   るカソード電流密度の調整方法において、前記めつき電
   流Ｉおよびめつき電圧Ｕを段階的に調整する工程は連続
   的に行われるところのカソード電流密度の調整方法。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の電気めつき装置におけ
   るカソード電流密度の調整方法において、前記電流Ｉお
   よび電圧Ｕを調整する工程は時間的に連続して実行され
   るところのカソード電流密度の調整方法。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の電気めつき操置におけ
   るカソード電流密度の調整方法において、前記関数Ｆは
   特定かつ種々の表面積Ａをもつところの、めつきすべき
   材料を前記電気めつき槽内に配置し、この表面積Ａおよ
   び前記所望の電流密度Ｊ＿０により与えられる電流Ｉ＝
   Ｊ＿０×Ａに基いて前記電源をセツトし、めつき電圧Ｕ
   を測定することにより、定められるところのカソード電
   流密度の調整方法。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の電気めつき装置におけ
   るカソード電流密度の調整方法において、前記関数Ｆは
   、前記所望値Ｉ＿ＡおよびＵ＿Ａに対する既知の値から
   算出により求められるところのカソード電流密度の調整
   方法。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の電気めつき操置におけ
   るカソード電流密度の調整方法において、前記関数Ｆは
   前記電気めつき槽またはこの電気めつき槽に並列に結合
   されたモニタ用電気めつき槽において決定されるところ
   のカソード電流密度の調整方法。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の電気めつき装置におけ
   るカソード電流密度の調整方法において、前記関数Ｆは
   種々の最適な電流密度Ｊ＿０に対して確立され、前記マ
   スタ・コンピユータに記憶されるところのカソード電流
   密度の調整方法。