RU2570338C1

RU2570338C1 - Reference electrode

Info

Publication number: RU2570338C1
Application number: RU2014138346/28A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данилов; Юрий Германович Подкин
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2015-12-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: reference electrode comprises structure, at which surface current-conducting pattern is imprinted preliminary, and the above pattern consists of elements with simple geometry with different shape and dimensions, spatial orientation, dimensions and shape of the structure surface are similar to configuration and overall dimensions of a product subjected to metallisation, and current-conducting pattern of the structure surface is similar to configuration of current-conducting pattern at the respective surface of a product subjected to metallisation.

EFFECT: improved accuracy for measurement of metallisation areas is ensured.

2 dwg

Description

Использование: для контроля площади металлизации трехмерных структур. Сущность изобретения: электрод сравнения представляет собой проводящую структуру, геометрическая форма которого подобна форме металлизируемых изделий, погружаемую совместно с металлизируемыми изделиями в гальваническую ванну. Изобретение относится к технике измерения площади металлизации изделий в процессе гальваноосаждения и может быть использовано для контроля площади металлизации мелкоструктурных изделий объемных устройств и антенн СВЧ, использующих диэлектрическое основание с нанесенными на него проводящими структурами.Usage: to control the metallization area of three-dimensional structures. The inventive reference electrode is a conductive structure, the geometric shape of which is similar to the shape of metallized products, immersed together with metallized products in a galvanic bath. The invention relates to techniques for measuring the metallization area of products in the process of galvanic deposition and can be used to control the metallization area of fine-structure products of volumetric devices and microwave antennas using a dielectric base with conductive structures deposited on it.

Известен электрод сравнения (патент РФ 2411447, МПК G01B 7/32, опубл. 2011.01.11), применяемый для измерения площади металлизации изделия в процессе гальваноосаждения, выполненный в виде проводящей пластины, на поверхность которой предварительно нанесено непроводящее покрытие, образующее токопроводящий рисунок, состоящий из элементов простой геометрии различной формы и размеров.The known reference electrode (RF patent 2411447, IPC G01B 7/32, publ. 2011.01.11), used to measure the metallization area of the product during galvanic deposition, is made in the form of a conductive plate, the surface of which is previously coated with a non-conductive coating, forming a conductive pattern, consisting from elements of simple geometry of various shapes and sizes.

Сравнивая токи, проходящие через печатную плату и электрод сравнения, в момент подключения к источнику постоянного тока определяют площадь металлизации.Comparing the currents passing through the printed circuit board and the reference electrode, at the moment of connection to the direct current source, the metallization area is determined.

Но при металлизации объемных изделий сложной формы данный электрод сравнения не обеспечивает необходимой точности измерений, так как не учитывает влияния различия топограмм ионных потоков и краевых полей трехмерных проводящих структур сложной формы, вносящих значительный вклад в общий ток металлизации.But when metallizing bulk products of a complex shape, this comparison electrode does not provide the necessary measurement accuracy, since it does not take into account the effect of differences in the topograms of ion fluxes and edge fields of three-dimensional conducting structures of complex shape that make a significant contribution to the total metallization current.

Целью данного изобретения является повышение точности измерения площади металлизации.The aim of this invention is to improve the accuracy of measuring the area of metallization.

Поставленная цель достигается тем, что у электрода сравнения, содержащего структуру, на поверхность которой предварительно нанесен токопроводящий рисунок, состоящий из элементов простой геометрии различной формы и размеров, пространственная ориентация, габариты и форма поверхностей структуры подобны конфигурации и габаритным размерам металлизируемого изделия, а токопроводящие рисунки поверхностей структуры подобны конфигурации токопроводящих рисунков соответствующей поверхности металлизируемого изделия.This goal is achieved in that a reference electrode containing a structure on the surface of which a conductive pattern is preliminarily applied, consisting of elements of simple geometry of various shapes and sizes, the spatial orientation, dimensions and shape of the surface of the structure are similar to the configuration and overall dimensions of the metallized product, and the conductive patterns surfaces of the structure are similar to the configuration of conductive patterns of the corresponding surface of the metallized product.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведено изделие 3 в виде структуры 1 и непроводящего покрытия 2, 4 - электрод сравнения для изделия 3.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows article 3 in the form of a structure 1 and a non-conductive coating 2, 4 — a reference electrode for article 3.

Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is as follows.

Известно, что сопротивление электролита между катодом и анодом в гальванической ванне меньше сопротивления столба электролита, располагаемого между данными электродами. Это связано с краевыми полями электродов (Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. - М.: Металлургия, 1974 с. 136).It is known that the resistance of an electrolyte between a cathode and an anode in a plating bath is less than the resistance of an electrolyte column located between these electrodes. This is due to the edge fields of the electrodes (Liner V.I. Protective coatings of metals. - M .: Metallurgy, 1974 p. 136).

Известно (Матис И.Г. Электроемкостные преобразователи для неразрушающего контроля. - Рига, Зинатне, 1982, 304 с.), что траектории движения ионов к граням объемных проводящих изделий (l₁...l₆ на фиг. 2) существенно различаются даже в случае осесимметричных конфигураций. Нанесение на поверхности таких изделий мелкоструктурированных проводящих структур дополнительно изменяет плотности токов к граням из-за краевых эффектов.It is known (Mathis I.G. Electrical capacitors for non-destructive testing. - Riga, Zinatne, 1982, 304 pp.) That the trajectories of ions to the faces of bulk conductive products (l ₁ ... l ₆ in Fig. 2) differ significantly even in case of axisymmetric configurations. The application of finely structured conductive structures on the surface of such products additionally changes the current densities to the faces due to edge effects.

Металлизируемая поверхность сложных по форме изделий представляет собой структуру, вклад краевых полей которой в ток гальванопары при измерении площади металлизации вносит значительную погрешность, которая, при определении площади металлизации, с использованием электрода сравнения в виде металлической пластины может достигать десятков процентов (Данилов Ю.В., Подкин Ю.Г. Гальванический измеритель площади покрытий. Приборы и техника эксперимента, 1989, №5, с. 227).The metallized surface of complex-shaped products is a structure whose contribution from the marginal fields to the galvanic couple current when measuring the metallization area makes a significant error, which, when determining the metallization area, using the reference electrode in the form of a metal plate, can reach tens of percent (Danilov Yu.V. , Podkin Yu.G. Galvanic meter of coating area. Instruments and experimental equipment, 1989, No. 5, p. 227).

Аналитический расчет топограмм ионных потоков и краевых явлений требует большого числа трудно автоматизируемых операций и не гарантирует необходимой точности измерений площади.The analytical calculation of topograms of ion fluxes and edge phenomena requires a large number of difficultly automated operations and does not guarantee the necessary accuracy of area measurements.

Уменьшить погрешность измерения площади металлизации в методах, использующих электрод сравнения, погружаемый в гальваническую ванну совместно с металлизируемыми изделиями сложной формы, можно, используя электрод сравнения геометрическая форма которого подобна металлизируемому изделию. Так как площадь металлизации изделия, при известной площади электрода сравнения, пропорциональна квадрату отношения токов платы и электрода сравнения (а.с. SU 1633271, МПК G01B 7/32), то увеличение тока изделия, связанное с краевыми полями может быть скомпенсировано выбором конфигурации электрода сравнения. Геометрические структуры, согласно электродинамическому принципу подобия, можно описать одинаковыми уравнениями при одинаковых геометрических границах. Краевые поля электродов зависят от формы металлизируемой поверхности, размеров ее элементов и расстояния между электродами гальванопары.It is possible to reduce the error in measuring the metallization area in methods using a reference electrode immersed in a galvanic bath together with complex metallized products using a reference electrode whose geometric shape is similar to a metallized product. Since the metallization area of the product, with the known area of the reference electrode, is proportional to the square of the ratio of the board currents and the reference electrode (a.s. SU 1633271, IPC G01B 7/32), the increase in the current of the product associated with the edge fields can be compensated by the choice of electrode configuration comparisons. Geometric structures, according to the electrodynamic principle of similarity, can be described by the same equations with the same geometric boundaries. The edge fields of the electrodes depend on the shape of the metallized surface, the size of its elements and the distance between the electrodes of the galvanic pair.

Поэтому, используя электрод сравнения, форма которого подобна металлизируемому изделию, реализуется, согласно принципу электродинамического подобия, структура поля, аналогичная структуре поля металлизируемого изделия, можно снизить погрешность измерения площади металлизации.Therefore, using a reference electrode, the shape of which is similar to a metallized product, is realized, according to the principle of electrodynamic similarity, a field structure similar to the field structure of a metallized product can reduce the measurement error of the metallization area.

При разработке технологической оснастки все металлизируемые изделия разбиваются на серии с однотипными конфигурациями формы.When developing technological equipment, all metallized products are divided into series with the same shape configurations.

Каждая серия изделий моделируется одним электродом сравнения. Таким образом, формируется комплект электродов сравнения, используемых по мере необходимости.Each series of products is modeled by one reference electrode. Thus, a set of reference electrodes is formed, used as needed.

Для снижения погрешностей, вызванных увеличением площади электрода сравнения в процессе эксплуатации из-за осаждения на него металла покрытия, электрод сравнения включают для измерения тока сравнения только при загрузке изделий в ванну. Электрод сравнения периодически регенерируют, включая его в качестве анода.To reduce the errors caused by the increase in the area of the reference electrode during operation due to the deposition of the coating metal on it, the reference electrode is included for measuring the reference current only when the products are loaded into the bath. The reference electrode is periodically regenerated, including as an anode.

Использование подобного по форме электрода сравнения по сравнению с традиционным сплошным анодом снижает погрешность установки тока при металлизации на 10…12%. Применение данного электрода сравнения в автоматизированных системах управления гальваническими установками позволяет снизить расход электроэнергии и материалов.The use of a similar-shaped reference electrode in comparison with the traditional solid anode reduces the error in setting the current during metallization by 10 ... 12%. The use of this reference electrode in automated control systems for galvanic plants can reduce the consumption of electricity and materials.

Claims

A reference electrode containing a structure on the surface of which a conductive pattern is previously applied, consisting of elements of simple geometry of various shapes and sizes, characterized in that the spatial orientation, dimensions and shape of the surface of the structure are similar to the configuration and overall dimensions of the metallized product, and the conductive drawings of the surface of the structure are similar configurations of conductive patterns of the corresponding surface of the metallized product.