KR100471944B1 - 도금전류공급 전원장치 - Google Patents

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Abstract

피도금물에 대하여 가급적으로 균일한 두께의 도금을 형성한다.
피도금물(4)에 소정의 주기로 극성이 반전하는 도금전류를 공급하기 위한, 정전류공급용의 제 1의 직류전원장치(3A)와 부전류공급용의 제 2의 직류전원장치(3B)를 포함하는 전원장치를 갖고, 또한 상기 제 1의 직류전원장치로부터 피도금물에 공급되는 정전류(I2)의 크기와 상기 제 2의 직류전원장치로부터 상기 피도금물에 공급되는 부전류(I1)의 비, 및 상기 정전류가 공급되는 기간(T2)와 부전류가 공급되는 기간(T1)의 비를, 균일한 두께의 도금이 생성되도록 제어하는 연산제어장치(58)를 갖는다.

Description

도금전류공급 전원장치{POWER SOURCE DEVICE FOR SUPPLYING PLATING CURRENT}
본 발명은, 피도금물, 도금액, 전극 등을 포함하는 부하(이하에서는 "도금부하"라 칭한다)에 공급되는 전류의 극성을 고속으로 반전시켜 피도금물에 도금을 행하는 전류공급전원장치에 관한 것이며, 특히 스루홀이나 비어홀이 설치된 프린트 배선판 등의 피도금물에 대해서도 균일한 도금을 행할 수 있는 도금전류공급 전원장치에 관한 것이다.
도금부하에 공급되는 전류의 극성을 고속으로 반전시키는 것에 의해, 정전류공급시에 도금을 행하고, 부전류공급시에 도금의 중단 또는 도금의 용해를 행하여 도금층의 결정을 미세화하여 피도금물에 균일한 도금을 행할 수 있도록 한 것이 알려져 있다.
피도금물이, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이 전자부품을 고밀도로 집적하는 기판(P1, P2, …)으로 이루어지는 다층 프린트배선판에서는, 기판의 층수가 많게 될수록 스루홀(1)의 가장자리부(11)의 도금두께와 내벽부(12)의 도금두께에 차가 생겨, 균일한 두께의 도금층(M)이 얻어지기 힘들었다.
같은 모양으로, 비어홀(2)에 대해서도 가장자리부(21)의 도금두께와 내벽부(22)의 도금두께 사이에 차가 생겨, 균일한 도금층(M)이 얻어지기 힘들었다.
기판(P1, P2, …) 전체에 걸쳐 균일한 두께의 도금층(M)을 형성하기 위해서는, 특히 부전류가 흐르는 시간이 정전류가 흐르는 시간보다 짧고, 또한 정전류 보다 충분히 큰 부전류를 스루홀(1), 비어홀(2)에 흘릴 필요가 있는 것이 판명되었다.
그래서, 본 출원인은, 예를 들면 5∼20ms(미리초)의 주기로 도금부하에 공급되는 전류의 극성을 반전시켜, 다층기판으로 이루어지는 프린트 배선판과 같은 피도금물에 대해서도 균일한 두께의 도금을 행할 수 있는 도금전류공급 전원장치를 일본국 특원 2000-320423호에서 제안하였다.
그러나, 출원인이 제안한 상기의 도금전류공급 전원장치, 그 외의 종래의 도금전류공급 전원장치에서는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같은 스루홀이나 비스홀이 형성된 다층 프린트 배선판에 도금하는 경우, 통상 복수의 피도금물에 각각 도금전류를 흘려 도금하고 있지만, 각각의 피도금물에 균일한 두께의 도금층을 형성하는 것은 곤란하였다.
또, 도금에 광택이 없게 되는 일이 있다.
본 발명은, 스루홀이나 비스홀이 형성된 다층프린트 배선판에 대해서도, 균일한 두께의 도금을 행할 수 있는 도금전류공급 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본원의 제 1의 발명은, 도금부하에 소정의 주기로 극성이 반전하는 도금전류를 공급하기 위한, 정전류 공급용의 직류전원장치와 부전류공급용의 직류전원장치를 포함하는 전원장치와, 상기 정전류공급용의 직류전원장치로 이루어지는 상기 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류치와 상기 부전류공급용의 직류전원장치로부터 상기 도금부하에 공급되는 도금전류의 부전류치와의 비, 및 상기 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 제어하는 연산제어장치를 포함하는 도금전류공급 전원장치에 관한 것이다.
이 전원장치에 의하면, 연산제어장치에 의해 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류의 크기와 부전류의 크기, 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 각각 적정히 제어하는 것에 의해, 균일하게 또한 최적의 도금두께의 도금층을 형성할 수가 있다.
본 발명의 제 2의 발명은, 제 1의 발명에 있어서, 특히 도금전류의 정전류의 크기와 부전류의 크기의 비를 1대 2 내지 1대 3의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 것이다.
본원의 제 3의 발명은, 제 1의 발명에 있어서, 특히 도금전류의 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기판의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 것이다.
본원의 제 4발명은, 제 1의 발명에 있어서, 도금전류의 정전류의 크기와 부전류의 크기의 비를 1대 2 내지 1대 3의 범위로 선택함과 동시에, 상기 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 것이다.
본원의 제 5의 발명은, 복수의 도금부하에 각각 소정의 주기로 극성이 반전하는 도금전류를 공급하기 위한, 정전류 공급용의 직류전원장치와 부전류공급용의 직류전원장치를 포함하는 복수의 전원장치와, 상기 정전류공급용의 각 직류전원장치로부터 상기 복수의 도금부하의 각각에 공급되는도금전류의 정전류치와 상기 부전류공급용의 각 직류전원장치로부터 상기 복수의 도금부하의 각각에 공급되는 도금전류의 부전류치의 비, 및 상기 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 각각 제어하는 연산제어장치를 포함하는, 복수의 도금부하에 도금전류를 공급하는 도금전류 공급전원장치에 관한 것이다.
이 도금전류공급 전원장치에 의하면, 연산제어장치에 의해 개개의 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류의 크기와 부전류의 크기, 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 각각 독립하여 제어하는 것에 의해, 각 피도금물 마다에 균일하게 또한 최적의 도금두께의 도금층을 형성할 수가 있다.
본원의 제 6의 발명은, 제 5의 발명에 있어서, 특히 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류의 크기와 부전류의 크기의 비를 1대 2 내지 1대 3의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 것이다.
본원의 제 7의 발명은, 제 5의 발명에 있어서, 특히 각 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 것이다.
본원의 제 8의 발명은, 제 5의 발명에 있어서, 각 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류의 크기와 부전류의 크기의 비를 1대 2 내지 1대 3의 범위로 선택함과 동시에, 상기 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 것이다.
본원의 제 9의 발명은, 제 1 내지 제 8의 발명에 있어서, 정전류공급용의 직류전원장치가, 제 1의 직류전원과, 그 제 1의 직류전원의 한쪽의 출력과 도금부하가 접속되는 한편의 부하단자 사이에 접속된 제 1의 리액터와 제어장치로부터 공급되는 제어신호에 응답하여 턴온, 턴오프하는 제 1의 주스위칭소자와의 직렬회로와, 상기 제 1의 직류전원의 상기 한쪽의 출력과 다른쪽의 출력 사이에 접속되어 있고, 상기 제어장치로부터 공급되는 제어신호에 응답하여 상기 제 1의 주스위칭소자의 턴온, 턴오프와 상보적(相補的)으로 턴온, 턴오프하는 제 1의 보조스위칭 소자로 이루어지며, 상기 제 1의 직류전원의 다른쪽의 출력은 상기 도금부하가 접속되는 다른쪽의 부하단자에 접속되어 있으며, 또, 부전류공급용의 직류전원장치가, 제 2의 직류전원과, 그 제 2의 직류전원의 한쪽의 출력과 상기 도금부하가 접속되는 상기 다른쪽의 부하단자 사이에 접속된 제 2의 리액터와 상기 제어장치로부터 공급되는 제어신호에 응답하여 턴온, 턴오프하는 제 2의 주스위칭소자의 직렬회로와, 상기 제 2의 직류전원의 상기 한쪽의 출력과 다른쪽의 출력 사이에 접속되어 있고, 상기 제어장치로부터 공급되는 제어신호에 응답하여 상기 제 2의 주스위칭소자의 턴온, 턴오프와 상보적으로 턴오프, 턴온하는 제 2의 보조스위칭소자로 이루어지며, 상기 제 2의 직류전원의 다른쪽의 출력은 상기 도금부하가 접속되는 상기 한쪽의 부하단자에 접속되어 있는 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 것이다.
(실시예)
도 1에 있어서, 3A는 제 1의 직류전원, 3B는 제 2의 직류전원이며, 이들의 직류전원은 통상의 상용교류전압을 다이오드, 사이리스터(thyristor) 등에 의해 정류하여 직류를 생성하는 장치, 혹은 상용교류전압을 정류하여 얻어진 직류를, 내장하는 인버터에 의해 일단 고주파로 변환하고, 또한 다이오드에 의해 재차 정류하여 직류를 생성하는 장치라면 된다.
제 1의 직류전원(3A)과 제 2의 직류전원(3B)은, 부하단자(33A, 33B) 간에 접속된 부하, 즉 도금부하(4)에 대하여 정부의 도금전류를 상호 공급하도록 동작한다.
먼저, 정전류 공급용의 전원회로에 대하여 설명하면, 제 1의 직류전원(3A)의 한쪽의 출력, 예를 들면 정출력(31A)에는 제 1의 리액터(32A)가 접속되어 있으며, 그 리액터(32A)와 제 1의 부하단자(33A) 사이에는 제 1의 역류방지 다이오드(34A)와 제 1의 스위칭소자로서 기능하는 예를 들면 제 1의 주IGBT(35A)와의 직렬회로가 도시한 모양으로, 즉 역류방지 다이오드(34A)의 애노드가 상기 리액터(32A)에 접속되고, 그 캐소드가 IGBT(35A)의 컬렉터에 접속되며, IGBT(35A)의 이미터가 상기 제 1의 부하단자(33A)에 접속되는 상태로 접속되어 있다.
제 2의 부하단자(33B)는 제 1의 직류전원(3A)의 다른쪽의 출력, 즉 부출력(42A)에 접속되어 있다.
제 1의 주IGBT(35A)의 컬렉터와 이미터 사이에는 스너버회로(36A)가 접속되어 있다. 스너버회로(36A)는, 주IGBT(35A)가 ON상태로부터 OFF상태로 전환된 때에, 이 주IGBT(35A)의 컬렉터-이미터간에 발생하는 스파이크상의 고전압을 흡수하여, 상기 주IGBT(35A)가 상기 스파이크상의 고전압에 의해 파괴되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 주IGBT(35A)의 컬렉터-이미터 간에 접속된 다이오드(37A)와 스너버 콘덴서(38A)의 직렬회로와, 스너버 콘덴서(38A)와 병렬로 접속된 방전저항(39A)에 의해 구성되어 있다.
스너버 콘덴서(38A)로서는, 고주파의 스파이크상 전압을 흡수할 수 있도록, 예를 들면 5㎌ 정도의 비교적 작은 용량치의 필름 콘덴서가 사용되며, 방전저항(39A)으로서는, 예를 들면 수십 Ω정도 크기의 것이 사용된다.
제 1의 리액터(32A)와 제 1의 역류방지 다이오드(34A)의 애노드의 접속점(41A)과 제 1의 직류전원(3A)의 다른 쪽의 출력(부출력)(42A)의 사이에는, 단락용의 스위칭소자로서 기능하는 제 1의 보조 IGBT(40A)가, 그 컬렉터가 상기 접속점(41A)에 접속되며, 이미터가 상기 다른쪽의 출력(42A)에 접속되는 모양으로 접속되어 있다.
제 1의 보조 IGBT(40A)의 컬렉터와 이미터 사이에는 스너버회로(43A)가 접속되어 있다.
스너버회로(43A)는 스너버회로(36A)와 마찬가지로, 보조 IGBT(40A)가 ON상태로부터 OFF상태로 전환된 때에, 이 보조IGBT(40A)의 컬렉터-이미터간에 발생하는 스너버상의 고전압을 흡수하여, 그 보조IGBT(40A)를 보호하기 위한 것으로, 컬렉터-이미터간에 접속된 다이오드(44A)와 스너버 컬렉터(45A)의 직렬회로와, 상기 스너버 콘덴서(45A)와 병렬로 접속된 방전저항(46A)에 의해 구성되어 있다.
스너버회로(36A)와 마찬가지로, 스너버 콘덴서(45A)로서 예를 들면 5㎌의 필름 콘덴서가 사용되며, 방전저항(46A)으로서 수십 Ω정도 크기의 것이 사용된다.
제 1의 보조IGBT(40A)의 컬렉터-이미터간, 즉 접속점(41A)과 제 1의 직류전원(3A)의 다른쪽의 출력, 즉 부출력(42A)과의 사이에는 제 1의 클램프회로(48A)가 접속되어 있다.
제 1의 클램프회로(48A)는 클램프용 다이오드(50A)와, 스너버회로의 콘덴서의 용량에 비해 매우 큰 용량치, 예를 들면 1000∼2000㎌의 용량치를 갖는 전해콘덴서로 이루어지는 클램프용 콘덴서(51A)와의 직렬회로와, 이 클램프용 콘덴서(51A)와 병렬로 접속된 방전저항(52A)으로 이루어진다.
제 1의 클램프회로(48A)는, 전술한 스위칭소자로서 작용하는 주IGBT(35A)가 턴오프한 때에 리액터(32A)에 발생하는 큰 에너지를 흡수하도록 작용한다.
제 1의 보조IGBT(40A)의 컬렉터-이미터간에는, 그 컬렉터-이미터간의 전압을 검출하기 위한 제 1의 전압검출기(54A)가 접속되어 있으며, 이 제 1의 전압검출기(54A)에 의해 검출된 전압 또는 이 전압을 나타내는 신호는 제 1의 비교기(56A)에 공급되어, 그 비교기(56A)에 내장하는 기준치와 비교된다.
상기 검출전압이 기준치 보다 높게 되면, 비교기(56A)는 후에 설명하는 제어장치(연산처리장치)(58)에 출력신호를 공급한다.
부전류공급용의 제 2의 전원회로의 구성은, 전술한 정전류공급용의 전원회로와 실질적으로 같고, 제 2의 직류전원(3B)의 한쪽의 출력, 예를 들면 정출력(31B)에는 제 2의 리액터(32B)가 접속되어 있으며, 그 리액터(32B)와 제 2의 부하단자(33B) 사이에는 제 2의 역류방지 다이오드(34B)와 제 2의 스위칭소자로서 기능하는, 예를들면 제 2의 주IGBT(35B)의 직렬회로가 도시한 상태로 접속되어 있다.
제 2의 직류전원(3B)의 다른쪽의 출력, 즉, 부출력(42B)은 제 1의 부하단자(33A)에 접속되어 있다.
제 2의 주IGBT(35B)의 컬렉터와 이미터간에는, 전술한 정전류공급용의 전원회로에 있어서의 스너버회로(36A)와 같은 모양인, 다이오드(37B)와 스너버콘덴서(38B)의 직렬회로와, 그 스너버콘덴서(38B)와 병렬로 접속된 방전저항(39B)에 의해 구성된 제 2의 스너버회로(36B)가 접속되어 있다.
스너버콘덴서(38B)로서는, 고주파의 스파이크상 전압을 흡수할 수가 있도록, 예를 들면 5㎌ 정도의 비교적 적은 용량치의 필름콘덴서가 사용되며, 방전저항(39B)으로서는, 예를 들면, 수십 Ω정도 크기의 것이 사용된다.
제 2의 리액터(32B)와 제 2의 역류방지 다이오드(34B)의 애노드의 접속점(41B)과 제 2의 직류전원(3B)의 다른쪽의 출력(부출력)(42B) 사이에는, 정전류공급용의 전원회로와 마찬가지로, 단락용의 스위칭소자로서 기능하는 제 2의 보조IGBT(40B)가 접속되어 있다.
이 제 2의 보조IGBT(40B)의 컬렉터와 이미터 사이에는 스너버회로(43B)가 접속되어 있다.
스너버회로(43B)는, 다이오드(44B)와 스너버 콘덴서(45B)의 직렬회로와, 스너버 콘덴서(45B)와 병렬로 접속된 방전저항(46B)에 의해 구성되어 있다.
제 2의 보조IGBT(40B)의 컬렉터-이미터간, 즉 리액터(32B)와 다이오드(34B)의 접속점(41B)과 제 2의 직류전원(3B)의 다른쪽의 출력(부의 출력)(42B) 사이에는, 클램프용 다이오드(50B)와, 예를 들면 1000∼2000㎌의 용량치를 갖는 전해콘덴서로 이루어지는 클램프용 콘덴서(51B)와의 직렬회로와, 이 클램프용 콘덴서(51B)와 병렬로 접속된 방전저항(52B)으로 이루어지는 제 2의 클램프회로(48B)가 접속되어 있다.
이 제 2의 클램프회로(48B)는, 제 1의 클램프회로(48A)와 마찬가지로 스위칭소자로서 작용하는 주IGBT(35B)가 턴오프한 때에 리액터(32B)에 발생하는 큰 에너지를 흡수하도록 작용하는 것이다.
제 2의 보조IGBT(40B)의 컬렉터-이미터간에는, 그 컬렉터-이미터간의 전압을 검출하도록, 제 1의 전압검출기(54A)와 같은 제 2의 전압검출기(54B)가 접속되어 있으며, 이 제 2의 전압검출기(54B)에 의해 검출된 전압 또는 이 전압을 나타내는 신호는 제 2의 비교기(56B)에 공급되어, 그 비교기(56B)에 내장하는 기준치와 비교된다.
상기 검출전압이 기준치 보다 높게 되면, 비교기(56B)는 제어장치(연산처리장치)(58)에 출력신호를 공급한다.
정직류전원(3A)이 예를 들면 8V, 500A, 부직류전원(3B)이 예를 들면 15V, 500A의 때, 제 1의 IGBT(35A)로서 예를 들면 600A의 소자 1개, 제 1의 보조IGBT(40A)로서 예를 들면 600A의 소자 1개가 사용되며, 제 2의 주IGBT(35B)로서 예를 들면 600A의 소자 2개를 병렬 접속한 것, 보조 IGBT(40B)로서 예를 들면 600A의 소자 3개를 병렬 접속한 것이 사용된다.
각 주스위칭소자(35A, 35B), 각 보조스위칭소자(40A, 40B)로서는, 도시한 IGBT 이외의 임의의 반도체장치를 사용하는 것도 가능하다.
리액터(32A, 32B)가 예를 들면 200μH의 때, 스너버 콘덴서(45B)로서 예를 들면 전술한 5㎌의 필름 콘덴서가 사용되며, 방전저항(46B)으로서 수십 Ω정도 크기의 것이 사용된다.
도 2는 도 1의 도금전류공급 전원장치의 각부의 파형을 나타낸 도면으로서, 도 2(a)는 도금부하(4)에 흐르는 도금전류의 파형을 나타내고, 도 2(b)는 제 1의 주IGBT(35A)의 케이스에 공급되는 게이트전압의 파형을 나타내며, 도 2(c)는 제 1의 보조IGBT(40A)의 게이트에 공급되는 게이트전압의 파형을 나타내고, 도 2(d)는 제 2의 주IGBT(35B)의 게이트에 공급되는 게이트전압의 파형을 나타내며, 도 2(e)는 제 2의 보조IGBT(40B)의 게이트에 공급되는 게이트전압의 파형을 나타낸다.
각 IGBT의 게이트에 공급되는 게이트전압의 기간은, 제어장치(58)에 의해 미리 프로그램 되어 있다.
도 2의 시각 t1보다 전의 시점에서는, 제 1의 주IGBT(35A)는 도 2(b)의 정의 게이트신호가 공급되어 ON, 제 2의 주IGBT(35B)는 도 2(d)의 0레벨의 게이트신호가 공급되어 OFF에서, 제 1의 직류전원(3A)의 제 1의 출력인 정의 출력(31A)으로부터 제 1의 리액터(32A), 제 1의 역류방지 다이오드(34A), 제 1의 주IGBT(35A), 제 1의 부하단자(33A), 도금부하(4), 및 제 2의 부하단자(33B)를 경유하여 상기 제 1의 직류전원(3A)의 제 2의 출력(42A)에 전류가 흐르며, 도금부하(4)에는 도 2(a)에서 부호 I2로 나타내는 정의 전류가 공급되어 도금이 행해진다.
또, t1 보다 전의 시점에서는 제 2의 보조IGBT(40B)의 게이트에는 도 2(e)의 정의 게이트신호가 공급되고, 그 제 2의 보조IGBT(40B)는 ON상태로 있으며, 제 2의 직류전원(3B)의 정의 출력(31B)에 의해 제 2의 리액터(32B), ON상태에 있는 상기 IGBT(40B)를 경유하여, 제 2의 직류전원(3B)의 부의 출력(42B)에 전류가 흐르고, 상기 제 2의 리액터(32B)에 에너지가 축적된다.
시각 t1에서, 제 2의 주IGBT(35B)는 도 2(d)의 정의 게이트신호가 공급되어 턴온하며, 제 1의 주IGBT(35A)는 도 2(b)의 0레벨의 게이트신호가 공급되어 턴오프하고, 제 2의 직류전원(3B)의 제 1의 출력인 정의 출력(31B)으로부터 제 2의 리액터(32B), 제 2의 역류방지다이오드(34B), ON상태의 제 2의 주IGBT(35B), 제 2의 부하단자(33B), 도금부하(4), 및 제 1의 부하단자(33A)를 경유하여 상기 제 2의 직류전원(3B)의 제 2의 출력(42B)에 전류가 흐르고, 도금부하(4)에는 도 2(a)의 I1으로 나타내는 부의 전류가 공급된다.
이 때, 도금부하(4)에 공급되는 도금전류(I1)는, 제 2의 직류전원(3B)의 출력전류와, t1까지의 사이에 제 2의 리액터(32B)에 축적된 에너지에 의한 방출전류의 합계치로 되며, 이에 의해 도금부하(4)에 공급되는 상기 부전류(I1)는 급격히 상승된다.
이 부전류(I1)에 의해 도금부하(4)의 도금의 중단 또는 용해가 행해진다.
또, t1에서 제 1의 보조IGBT(40A)의 게이트에는 도 2(c)의 정의 게이트신호가 공급되어, 그 제 2의 보조IGBT(40A)는 턴온하고, 제 1의 직류전원(3A)의 정의 출력(31A)으로부터 제 1의 리액터(32A), ON상태로 있는 상기 IGBT(40A)을 경유하여, 제 1의 직류전원(3A)의 부의 출력(42A)에 전류가 흐르고, 상기 제 1의 리액터(32A)에 에너지가 축적된다.
시각 t2에서, 제 2의 주IGBT(35B)는 도 2(d)의 0 레벨의 게이트신호가 공급되어 턴오프, 제 1의 주IGBT(35A)는 도 2(b)의 정의 게이트신호가 공급되어 턴온하고, 시각 t1보다 전의 시점과 마찬가지로 제 1의 직류전원(3A)의 정의 출력(31A)으로부터 제 1의 리액터(32A), 제 1의 역류방지다이오드(34A), 제 1의 주IGBT(35A), 제 1의 부하단자(33A), 도금부하(4), 및 제 2의 부하단자(33B)를 경유하여 상기 제 1의 직류전원(3A)의 제 2의 출력(42A)에 도 2(a)의 정전류(I2)가 흘러 도금이 행해진다.
이 때에도, 시각 t1∼t2의 사이에 제 1의 리액터(32A)에 축적된 에너지에 의한 방출전류가 I2에 가해지는 것에서, I2는 급격히 상승된다.
또, t2에서 제 2의 보조IGBT(40B)의 게이트에는 도 2(e)의 정의 게이트신호가 공급되어, 그 제 2의 보조IGBT(40B)는 턴온하고, 제 2의 리액터(32B)에 에너지가 축적된다.
이하 마찬가지로, 제 2의 주 IGBT(35B)와 제 1의 주 IGBT(35A)를 고속으로 ON, OFF함과 동시에, 제 1의 보조IGBT(40A)와 제 2의 보조IGBT(40B)를 고속으로 ON, OFF하여, 도금부하(4)에 대하여 소정의 주기로 극성이 고속으로 또한 급격히 반전하는 도금전류를 공급하여 피도금물에 도금할 수가 있다.
도 2(a)에 있어서, 도금의 중단 또는 용해를 행하는 부전류(I1)가 흐르는 기간 T1, 도금이 행해지는 정전류(I2)가 흐르는 기간 T2의 반전비율 T2/(T1＋T2)는 전술한 바와 같이, 제어장치(58)에 의해 제어된다.
또, 도금부하(4)에 흐르는 각 전류의 크기(I1, I2)는, 직류전원(3B, 3A)의 전류용량을 미리 설정하는 것에 의해 행하여도 되고, 도시되어 있지 않지만, 도금부하(4)에 공급되는 각 전류의 크기를 검출하여, 그 크기를 나타내는 신호에 기초하여 제어장치(58)가 제어하도록 하여도 된다.
일예로서, 정도금전류(I2)가 100A, 부도금전류(I1)가 250A, 정도금전류가 공급되는 기간 T2가 10ms, 부도금전류가 공급되는 기간 T1이 0.5ms 일때, 균일한 두께의 양호한 도금이 얻어진다.
다음에 제 1의 직류전원(3A)으로부터 도금부하(4)에 정전류(I2)가 흐르고 있는 상태에서, 예를 들면 도 2의 t5에서, 피도금물이 행거로부터 분리되는 등의 어떠한 이유로, 도금부하(4)에 도금전류를 공급하는 것이 어려운 경우에 대하여 설명한다.
시각 t5의 직전까지 제 1의 클램프회로(48A)의 클램프용 콘덴서(51A)는, 제 1의 직류전원(3A)의 정출력(31A)로부터 제 1의 리액터(32A), 상기 클램프회로(48A)의 다이오드(50A)를 경유하여 해당 직류전원(3A)의 부출력(42A)에 흐르는 전류에 의해, 제 1의 보조IGBT(40A)의 정상시의 스위칭에 의한 서지전압을 포함하는 전압에 의해 도 3의 전압(E)까지 충전되고 있다.
시각 t5에 있어서, 피도금물과 행거 등의 급전부의 접속이 떨어지는 등의 원인으로 제 1의 리액터(32A)에 흐르고 있던 전류가 차단되면, 도 3의 E로 나타내는 전압 보다 큰 전압이 제 1의 보조IGBT(40A)의 컬렉터-이미터간에 발생한다.
이 때 제 1의 리액터(32A)의 축적에너지는 클램프용 콘덴서(51A)에 의해 흡수되어, 상기 제 1의 보조IGBT(40A)의 컬렉터-이미터간에 인가되는 전압의 단위시간당의 상승률은 작게 되며, 그 제 1의 보조IGBT(40A)는 이 전압에 의해 손상을 받은 일은 없다.
이 전압이 제 1의 리액터(32A), 배선인덕턴스에 의해 도 3과 같이 상승하여 가면, 제 1의 전압검출기(54A)가 이 전압의 상승을 검출한다.
검출된 전압은 제 1의 비교기(56A)에 있어서 기준치와 비교된다.
검출된 전압 즉 제 2의 보조IGBT(40A)의 컬렉터-이미터 전압이 시각 t6에서 F에 도달하면, 비교기(56A)는 출력신호를 제어장치(58)에 공급한다.
이에 의해, 제어장치(58)는 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 시각 t6에서 제 1의 주IGBT(35A)의 게이트에 턴오프를 지령하는 0 레벨의 게이트신호를 공급하고, 또한 도 2의 (c)에서 나타내는 바와 같이 제 1의 보조IGBT(40A)의 게이트에 턴온을 지령하는 게이트신호를 공급한다.
이들의 게이트신호에 의해 제 1의 주IGBT(35A)는 턴오프하고, 제 1의 보조IGBT(40A)는 턴온한다. 이에 의해, 제 1의 리액터(32A)에 축적된 에너지는 제 1의 보조IGBT(40A)를 경유하여 제 1의 직류전원(3A)에 회수된다.
이에 의해, 제 1의 보조IGBT(40A)에는 고전압이 인가되는 일은 없어, 그 제 1의 보조IGBT(40A)는 보호된다.
또, 제 2의 보조IGBT(40B)에는 도 2(e)에 나타내는 바와 같이 계속하여 정의 게이트신호가 공급되고, 그 제 2의 보조IGBT(40B)는 ON상태를 유지한다.
또한, 제 1의 리액터(32A)의 에너지가 제 1의 보조IGBT(40A)를 경유하여 제 1의 직류전원(3A)에 회수된 후, 제어장치(58)로부터 각 직류전원(3A, 3B)에 OFF지령신호를 공급하여 이들의 직류전원(3A, 3B)의 동작을 함께 정지시킨다.
이에 의해, 제 1 및 제 2의 리액터(32A, 32B), 제 1 및 제 2의 보조IGBT(40A, 40B)에는 전류가 흐르지 않게 되고, 이들의 각 보조IGBT도 보호된다.
표시장치(60)는 제어장치(58)로부터 공급되는 신호에 응답하여, 도금부하(4)의 회로가 개방한 것을 표시하고, 작업자는 바로 회로를 점검할 수가 있다.
62는 리셋 스위치로서, 회로가 회복된 후의 재기동에 사용된다.
상기에 설명한 도 1의 실시형태에서는, 제 1의 리액터(32A)와 제 1의 주IGBT(35A)의 컬렉터 사이, 제 2의 리액터(32B)와 제 2의 주IGBT(35B)의 컬렉터 사이에 각각 역류방지 다이오드(34A, 34B)가 접속되어 있지만, 제 1의 직류전원(3A), 제 2의 직류전원(3B) 중에는 각각 정류용 다이오드가 포함되어 있는 것에서, 상기의 각 역류방지 다이오드를 생략하여도 된다.
도 5는 복수의 도금부하에 도금전류를 공급하는 본 발명의 도금전류공급전원장치의 일예를 나타낸다.
도 5에 있어서, L1, L2, L3, …Ln은 피도금물, 도금액, 전극 등을 포함하는 도금부하로, 도 1의 도금부하(4)에 상당하는 것이다. PS1, PS2, PS3, …PSn은 각각 도금전류 공급전원장치로서, 도 1의 도금부하(4)를 제외한 도금전류공급 전원장치로 이루어진다.
각 도금전류공급 전원장치(PS1∼PSn)는, 도금전류의 크기를 검출하는 도금전류검출기(D1, D2, D3, …Dn)를 경유하여 상기 도금부하(L1, L2, L3, …Ln)에 도금전류를 공급한다.
10은 CPU를 포함하는 연산처리장치로서, 그 연산처리장치(10)는, 도금전류 검출기(D1, D2, D3, …Dn)로부터 공급되는 각 도금부하에 공급되는 도금전류의 크기, 도금전류가 공급되는 기간을 나타내는 신호에 응답하여, 각 도금전류공급 전원장치(PS1∼PSn)에 제어신호를 공급하고, 각 도금전류 공급 전원장치로부터 각 도금부하(L1∼Ln)에 공급되는 부전류(도금용해전류)(I1), 정전류(도금전류)(I2)의 크기, 이들의 각 전류(II), 정전류(I2)가 흐르고 있는 각 기간(T1, T2)을, 각각의 도금부하(L1∼Ln)의 피도금물에 최적의 도금이 행해지도록 개개로 제어한다.
상기의 전류(I1, I2)의 크기, 각 기간(T1, T2)은, 각각의 피도금물에 대하여 최적의 도금상태가 얻어지는 조건을 미리 경험적, 실험적으로 얻은 정보에 기초하여 연산처리장치(10)에 프로그램되어 있다.
도 2(a)에 나타내는 도금전류에 있어서, 정전류(I2)와 부전류(I1)의 비가 1대 2 미만인 경우, 예를 들면 1대 1.5의 경우에는 정전류가 너무 크게되어 도 4의 배선판에서, 각 가장자리부(11, 21)의 도금이 진행하고, 한쪽 스루홀(1)의 내벽부(12) 및 비어홀(2)의 내벽부(22)의 도금이 충분히 행해지지 않는다.
이 때문에, 각 내부벽(12, 22)의 도금두께가 각 가장자리부(11, 21)의 그것보다도 얇게 되어, 균일한 도금두께가 얻어지지 않는다.
또, 정전류(I2)와 부전류(I1)의 비가 1대 3을 초월하는 경우에는, 예를 들면 1대 4로 되면, 부전류가 너무 크게되어 도 4의 배선판에서, 스루홀(1)의 내벽부(12) 및 비어홀(2)의 내벽부(22)의 도금은 행해지지만, 가장자리부(11, 21)의 도금의 용해가 진행하고, 가장자리부(11, 21)의 도금이 충분히 행해지지 않고, 같은 모양으로 균일한 도금두께가 얻어지지 않는다.
또, 이 경우에는, 도금액 첨가제의 소모가 크고, 첨가제를 자주 보충하지 않으면 안되는 등의 문제점의 생기는 것이 확인되었다.
정전류의 크기(I2)와 부전류의 크기(I1)의 비가 1대 2 내지 1대 3의 범위에서, 스루홀(1), 비어홀(2)의 각 가장자리부(11, 21)의 도금두께와 내부벽(12, 22)의 도금두께의 차가 가장 작게되며, 거의 균일한 도금두께가 얻어짐과 동시에, 도금액 첨가제의 마모도 적고, 생산성이 향상되는 것이 확인되었다.
또, 도 2(a)의 정전류(I2)가 공급되는 기간 T2와 부전류(I1)가 공급되는 기간 T1에 대하여 보면, T2와 T1의 비가 30대 1을 초과하면, 도금이 행해지는 정전류기간이 너무 길게되어, 가장자리부(11, 21)의 도금이 진행하는 것에 대하여, 내부벽(12, 22)의 도금이 충분히 행해지지 않고, 내부벽(12, 22)의 도금두께가 가장자리부(11, 21)의 도금 보다 얇게 되어, 균일한 도금두께가 얻어지지 않는다.
정전류기간(T2)과 부전류기간(T1)의 비가 10대 1 미만으로 되면, 가장자리부(11, 21)의 도금의 용해가 너무 진행되고, 또한 1사이클당의 정전류기간이 짧게 되므로, 도금에 요하는 전체의 시간이 길게 된다.
정전류기간(T2)과 부전류기간(T1)의 비가 10대 1 내지 30대 1의 범위에 있는 때, 각 가장자리부(11, 21)의 도금두께와 각 내벽부(12, 22)의 도금두께의 차가 가장 적고, 균일한 두께의 도금이 얻어지는 것이 확인되었다.
또한, 정전류(I2)의 크기와 부전류(I1)의 크기의 비를 상기의 1대 2 내지 1대 3의 범위로 설정함과 동시에, 정전류기간(T2)과 부전류기간(T1)의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 설정하는 것에 의해, 최단의 시간에 가급적 균일한 두께의 양호한 도금을 얻을 수가 있으며, 또한 첨가제의 소모도 적은 것이 확인되었다.
이상과 같이, 본 발명의 도금전류공급 전원장치에 의하면, 제어장치(58)에 의해, 다수의 피도금물에 동시에 도금을 행하는 경우에는, 제어장치(59)와 연산처리장치(10)의 공동작업에 의해 도금부하에 흐르는 정전류와 부전류의 크기, 정전류가 흐르는 기간과 부전류가 흐르는 기간의 비를 각각 적정히 설정하는 것에 의해, 짧은 도금시간에 균일한 두께를 갖는 광택이 있는 도금을 얻을 수가 있다.
특히, 정전류(I2)와 부전류(I1)의 도금전류의 비가 1대 2 내지 1대 3의 범위에 있는 때, 정전류기간(T2)과 부전류기간(T1)의 비가 10대 1 내지 30대 1의 범위에 있는 때에 각각 균일한 두께를 갖는 광택이 있는 도금을 얻을 수가 있고, 양쪽의 조건을 동시에 만족하는 도금 조건에서는, 최단의 도금시간으로 균일한 두께의 도금을 얻을 수가 있음과 동시에, 도금액의 첨가제의 소모가 최소로, 가장 높은 생산성이 얻어졌다.
도 1은, 본 발명에서 사용되는 도금전류공급 전원장치의 일실시예의 개략회로도.
도 2의 (a)는 도 1의 전원장치로부터 도금부하에 공급되는 도금전류를 개략적으로 나타낸 도면.
(b) 내지 (e)는 도 1의 전원장치의 각 스위칭소자에 공급되는 신호파형을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은, 도금부하에 공급되는 전류가 차단된 때에 보조스위칭소자의 양단간에 나타나는 전압의 변화를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는, 피도금물의 일예로서 나타내는 다층프린트 배선판의 일예를 나타내는 단면도.
도 5는, 도 1에 나타내는 전원장치를 복수개 사용하여, 복수의 도금부하에 각별히 제어된 도금전류를 공급할 수가 있는 본 발명의 도금전류공급 전원장치의 한 사용예를 블록도의 형으로 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3A. 제 1의 직류전원 3B. 제 2의 직류전원
10. 연산처리장치 31A, 31B. 한쪽의 출력(정의 출력)
32A. 제 1의 리액터 32B. 제 2의 리액터
33A, 제 1의 부하단자 33B. 제 2의 부하단자
35A. 제 1의 주스위칭소자 35B. 제 2의 주스위칭소자
40A. 제 1의 보조스위칭소자 40B. 제 2의 보조스위칭소자
41A, 41B. 접속점 42A, 42B. 다른쪽의 출력(부의 출력)
58. 제어장치 L1∼Ln. 도금부하
D1∼Dn. 도금전류검출기 PS1∼PSn. 도금전류 공급전원

Claims (9)

  1. 도금부하에 소정의 주기로 극성이 반전하는 도금전류를 공급하기 위한, 정전류 공급용의 제 1의 직류전원장치와 부전류공급용의 제 2의 직류전원장치를 포함하는 전원장치와;
    상기 제 1의 직류전원장치로부터 상기 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류치와 상기 제 2의 직류전원장치로부터 상기 도금부하에 공급되는 도금전류의 부전류치의 비, 및 상기 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 제어하는 연산제어장치;를 포함하는 도금전류공급 전원장치로서:
    상기 제 1의 직류전원장치는 제 1의 직류전원과, 그 제 1의 직류전원의 한쪽의 출력과 상기 도금부하가 접속되는 한쪽의 부하단자 사이에 접속된 제 1의 주스위칭소자를 포함하고, 상기 제 1의 주스위칭소자는 상기 연산제어장치로부터 공급되는 제 1의 제어신호에 응답하여 턴온, 턴오프되고, 상기 제 1의 직류전원의 다른쪽의 출력은 상기 도금부하가 접속되는 다른쪽의 부하단자에 접속되며;
    상기 제 2의 직류전원장치는 제 2의 직류전원과, 그 제 2의 직류전원의 한쪽의 출력과 상기 다른쪽의 부하단자 사이에 접속된 제 2의 주스위칭소자를 포함하고, 상기 제 2의 주스위칭소자는 상기 연산제어장치로부터 공급되는 제 2의 제어신호에 응답하여 턴온, 턴오프되고, 상기 제 2의 직류전원의 다른쪽의 출력은 상기 한쪽의 부하단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    연산제어장치에 의해, 제 1의 직류전원장치로부터 공급되는 도금전류의 정전류의 크기와 제 2의 직류전원장치로부터 공급되는 부전류의 크기의 비를 1대 2 내지 1대 3의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    연산제어장치에 의해, 제 1의 직류전원장치로부터 공급되는 도금전류의 정전류기간과 제 2의 직류전원장치로부터 공급되는 부전류기간의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    연산제어장치에 의해, 제 1의 직류전원장치로부터 공급되는 도금전류의 정전류의 크기와 제 2의 직류전원장치로부터 공급되는 부전류의 크기의 비를 1대 2 내지 1대 3의 범위로 선택함과 동시에, 상기 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    복수개의 상기 전원장치는 각각 복수개의 도금부하의 각각에 공급되며, 상기 연산제어장치는 모든 상기 전원장치에 공용(common)되는 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    연산제어장치에 의해, 각 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류의 크기와 부전류의 크기의 비를 1대 2 내지 1대 3의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    연산제어장치에 의해, 각 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    연산제어장치에 의해, 각 도금부하에 공급되는 도금전류의 정전류의 크기와 부전류의 크기의 비를 1대 2 내지 1대 3의 범위로 선택함과 동시에, 상기 정전류가 공급되는 기간과 부전류가 공급되는 기간의 비를 10대 1 내지 30대 1의 범위로 선택한 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
  9. 제 1내지 제 8중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1의 직류전원장치는,
    상기 제 1의 직류전원의 한쪽의 출력과 도금부하가 접속되는 한쪽의 부하단자 사이에 접속되며, 상기 제 1의 주스위칭소자와 직렬회로를 이루는 제 1의 리액터와; 상기 제 1의 직류전원의 상기 한쪽의 출력과 다른쪽의 출력 사이에 접속되며, 상기 제어장치로부터 공급되는 제어신호에 응답하여 상기 제 1의 주스위칭소자의 턴온, 턴오프와 상보적인 방식으로 턴오프, 턴온하는 제 1의 보조스위칭소자;를 더 포함하고,
    상기 제 2의 직류전원장치는,
    상기 제 2의 직류전원의 한쪽의 출력과 상기 다른쪽의 부하단자 사이에 접속되며, 상기 제 2의 주스위칭소자와 직렬회로를 이루는 제 2의 리액터와; 상기 제 2의 직류전원의 상기 한쪽의 출력과 다른쪽의 출력 사이에 접속되며, 상기 제어장치로부터 공급되는 제어신호에 응답하여 상기 제 2의 주스위칭소자의 턴온, 턴오프와 상보적인 방식으로 턴오프, 턴온하는 제 2의 보조스위칭소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금전류공급 전원장치.
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