SU1527329A1 - Система автоматического контрол толщины гальванических покрытий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оборудованию дл  гальванотехники и может быть использовано в промышленных автоматизированных гальванических лини х. Цель изобретени  - повышение точности контрол  средней толщины гальванических покрытий. Система содержит гальваническую ванну 1 с анодом А и катодом К, датчик 2 толщины покрыти , который состоит из трех электродов: измерительного 3, вспомогательного 4 и электрода 5 сравнени , коммутатор 13 датчика толщины, блок 14 измерени  толщины, коммутатор 15 сигналов, управл ющую ЭВМ 16, регул тор 17 плотности тока, выпр мительный агрегат 18, датчик 19 средней плотности тока, таймер 20 и модул тор 21, барьерного сопротивлени , симметричный выход которого подключен к входу коммутатора 13 датчика толщины и к базовой пластине электрода 5 сравнени , через коммутатор 13 датчика толщины выход модул тора подключен к базовой пластине вспомогательного электрода 4, а управл ющий вход - к выходу ЭВМ. Повышение точности контрол  толщины покрыти  достигаетс  введением в данную систему модул тора барьерного сопротивлени  и конструктивным выполнением датчика толщины покрыти . 2 ил.

Description

ел

tsD «

оо to

;о

I,

Изобретение относитс  к оборудованию дл  гальванотехники и может быть использовано в промышленных автоматизированных при помощи ЭВМ гальвани ческих лини х дл  измерени  и контрол  средней толщины покрыти  металла в процессе его нанесени .

Цель изобретени  - повышение точности контрол .

На фиг. 1 представлена блок-схема системы автоматического контрол  толщины покрытий; на фиг. 2 представлена структурна  схема одного из электродов универсального датчика контро л  толщины, вид сверху (а) и разрез (б) .

Система автоматического контрол  толщины гальванических покрытий содержит (фиг. 1) гальваническую ван- ну 1 и расположенные в ней катод К и анод А, универсальный датчик 2 толщины покрыти , стационарно установленный в ванне, причем датчик состоит из трех электродов: из- мерительного 3, вспомогательного 4 и электрода 5 сравнени .

Электрод датчика контрол  толщины (все три электрода - одинаковые) выполнен в виде базовой пластины 6 из поликристаллического карбида кремни  (Sic) п-типа электропроводимости с размерами 60 ч 10 2 мм, удельное сопротивление баз выбрано в пределах 0,1-5,0 Ом.см, объединенной но сител ми (при запорном напр жении включени ) высокоомной (барьерна  р-п) области 7, толщиной 1 мкм, причем толщина и, следовательно, сопротивление сло  управл ютс  ве- личиной модулирующего напр жени , диффузионного сло  8 (2-3 мкм толщины ) р-типа электропроводимости с удельным сопротивлением 1 кОм или более, токоведущей тонкой платиновой дорожки 9 толщиной 0,2-2 мкм, ширино 0,5-3 мм и длиной 30-60 мм, созданно ионоплазменным напылением на внешней большой грани р-типа электропроводимости области с последующим вжига- нием, концы этих дорожек закруглены по радиусу, равному половине ширины дорожек, токоотводов 10 и 11 от концов токоведущей п.патиновой дорожки 9 омического токоотвода 12 от базовой пластины 6. Электроды омических контактов к базовым пластинам созданы путем вплавлени  навесок эвтектики 98% золота (Аи) + 2% тантала (Та) с

.-

- г

Q

15

20 25

20 Q , 55

последующим креплением к ним путем термокомпрессии токоотвод щего провода с фторопластовой изол цией. Такой же токоотвод к концам платиновых дорожек крепитс  с применением кон- тактола на основе мелкодисперсного порошка серебра. Контактные площадки токоотводов и базова  пластина, кроме токоведущих дорожек, покрыты шпатле- вочной композицией следующего состава (универсального дл  ванн с рН 1-8), мае.4.:

Кремнийорганический лак КО-921 70 Эпоксидна  смола ЭД-2030 Молочна  кислота 3,6 Аэросил10 Система также содержит коммутатор 13 датчика толщины, первый и второй (симметричные) входы которого под ключены к платиновым токоведущим до-. рожкам измерительного 3 и вспомогательного А электродов датчика толщины , третий вход - к катоду К, а четвертый - к аноду А, причем база измерительного электрода 3 подключена к п тому входу, а база вспомогательного электрода 4 - к шестому входу ком1 1утатора 13 датчика толщины, блок 14 измерени  толщины , первый вход которого подключен к выходу ком утатора 13 датчика толщины , а второй вход - к платиновой токоведущей дорожке электрода 5 сравнени  датчика толщины, коммутатор 15 сигналов, первый вход которого подключен к выходу блока 14 измерени  толщины , управл юЕцую ЭВМ (например, ЭЛЕКТРОНИКА 60) 16, первый вход которой подключен к выходу коммутатора 15 сигналов, первый выход - к управл ющему входу коммутатора 13 датчика толщины, второй вькод - к управл ющему входу (запуска АЦП) блока 14 измерени  толщины,третий выход -к управл ющему входу коммутатора 15 сигналов, регул тор 17 плотности тока,вход которого подключен к четвертому (двоичному , параллельному, через интерфейс ) выходу ЭВМ, вьтр мительный агрегат 18, выходные шины которого подключены к аноду А и катоду К, а . вход - к выходу регул тора 17 плотности тока, датчик 19 средней плot- ности тока (например, кольцевой), размещенный в ванне между анодом А и катодом К и подключенньо к второму

5152

входу KOMhfyraTopa сигналов через АЦП (не показано), таймер 20, выход которого подключен к входу запуска ЭВМ, модул тор 21 барьерного сопро- тивлени , симметричный выход которого подключен к входу коммутатора 13 датчика толщины и через коммутатор 13 датчика толщины к базовой пластине вспомогательного электрода 4, а управл ющий вход - к п тому выходу ЭВМ, база электрода-5 сравнени  подключена к выходу модул тора 21.

Модул тор вьщает импульсы напр жени  И +(2,8f3) В, длительностью Т , 0,5-1 мин в режиме покрывани  металла и U п -(7,5f6) В длительностью Т„ 10-50 МКС в режиме измерени  сопротивлени  покрытого металла .

Система работает следующим образом .

В начале загрузки ванны детал ми по команде ЭВМ измерительный электрод 3 датчика толщины через коммутатор 13 датчика толщины подключаетс  к первому входу блока 14 измерени  толщинЬ1 , а токоведуща  дорожка подключаетс  к катоду К (на ней наращиваетс  металл, и общее сопротивление электрода , пропорциональное средней толщине покрыти , уменьшаетс ). Во врем  покрыти  модул тор 21 барьерного сопротивлени  через коммутатор датчика толщины импульсом длительностью Tj 0,5-1 мин и амплитудой U , +(2,8-:-3) В открывает р-п-переход, платинова  токоведуща  дорожка при этом игунтируетс  иизкоомной базовой пластиной, а ее сопротивление становитс  высокоэквипотенциальным пор дка единиц Ом. Величина +(2,8т 3) В соответствует величине потенциального барьера в о(-модификации Sic 6Н политипа при комнатной температуре , используемого дл  электродов датчика контрол  толщины.

При подаче указанного напр жени  на р-п-переход в пропускном направлении (+ на платиновой дорожке) объемное сопротивление (0,1-5 Ом-см) карбида кремни  базовой области шунтирует относительно высокоомную ( V 1 кОм) платиновую токоведущую дорожку . В этом цикле покрьшани  метал наращиваетс  равномерно на всей дорожке ввиду высокой эквипотенциаль- ности ( / 1 Ом) дорожки. В режиме измерени  мен етс  пол рность модули0

5 0

5

рующего напр жени  11 . При этом оть

кпючаетс  шунт (объемное сопротивление базы электрода) и дорожка становитс  относительно высокоомной (, кОм) . Потом по команде из ЭВМ снимаетс  сигнал от датчика 19 плотности тока, который через коммутатор 15 сигналов поступает в ЭВМ и рассчитывает среднюю плотность тока по заранее введенным графикам зависимости плотности тока от напр жени  на датчике. Измеренна  плотность тока сравниваетс  с требуемой на ЭВМ, и при несовпадении сравниваем1.тх величин производитс  регулирование. Вспомогательный электрод 4 датчика 2 толщины через коммутатор 13 датчика подключаетс  дл  стравливани  металла к аноду А. На первый вход блока 14 измерени  толщины поступают импульсные сигналы от нагрузочного резистора (не показано) измерительного электрода 3, а на другой вход - от электрода 5 сравнени . Работа электродов чередуетс  через каждый цикл загрузки ванны детал ми. Окончание цикла нанесени  покрытий определ етс  ЭВМ по заданной прог0 рамме.

Применение в системе универсального датчика с управл емым по величине сопротивлением платиновой токове- дущей дорожки посредством модул ции величиной потенциального барьера плоского р-п-перехода, расположенного меткду базовой пластиной из поликристаллического карбида кремни  п-типа, и токоведущей дорожки, расположенной на диффузионном р-слое, имеет следующие преимущества по сравнению с известным. Универсальный датчик дл  равномерного покрыти  металлом дорожки исключает потребность многих промежуточных ответвлений от электрода дл  подключени  к катоду во врем  наращивани  металла. Токоведуща  дорожка с помощью автоматической модул ции величины сопротивп лени  р-п-перехода становитс  в электролите высокоэквипотенциальной, и металл нарап ваетс  равномерно по длине и толщине на всем электроде, что значительно увеличивает точность, Измерение толп&1ны станопигс  точ)1ее в несколько раз, так как измер етс  сопротивлeiBie лорожкм во чрем  отключени  шунта, когда он становитс  вы- сокоомным. Расшкр р-с  диапазс: и:з5

0

5

5

715

мер емых толщин, так как модулировать сопротивление токоведущей дорожки можно практически безынерционно , лишь измен   запорное напр жение в пределах U -(7,) В, а при открывании измен   U +(2,8-v 3) В.

Предлагаемое выполнение датчика толщины и введение модул тора барьерного сопротивлени  в устройство также повьпиают степень автоматизации измерени  и контрол  средней толщины в гальванических лини х. Кроме того, система повышает количество выхода продукции, позвол ет уменьшить брак, экономить металл дл  покрыти , повысить производительность труда и культуру производства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система автоматического контрол  толщины гальванических покрытий, содержаща  датчик толщины в виде однотипных электродов: измерительного, вспомогательного и сравнени  с платиновыми токоведущими дорожками, коммутатор датчика толщины, блок измерени  толщины, управл ющую ЭВМ, коммутатор сигналов, выпр мительный агре-т гат, регул тор плотности тока, таймер и датчик средней плотности тока, причем первый и второй входы коммутатора датчика толщины подключены к платиновым токоведущим дорожкам измерительного и вспомогательного электродов датчика толщины, третий вход - к катоду, а четвертый - к аноду, первый вход блока измерител  толш;ины подключен к выходу коммутатора датчика, а второй вход - к платиновой токоведущей дорожке электрода сравнени  датчика толщины, первый вход коммутатора сигналов подключен

   98

   к выходу блока измерени  толщины, - первый вход управл ющей ЭВМ.подключен к выходу коммутатора сигналов, а первый выход - к управл ющему входу коммутатора датчика толщины, второй выход - к управл ющему входу блока измерени  тапщины, третий выход - к управл ющему входу коммутатора сигналов , вход регул тора плотности тока подключен к четвертому выходу ЭВМ, выходы вьшр мителыюго агрегата подключены к аноду и к катоду, а вход - к выходу регул тора плотности тока,

   датчик средней плотности тока размещен в ванне между анодом и катодом и подключен к второму входу коммутатора сигналов, а выход таймера подключен к входу запуска ЭВМ, отличающ а   с   тем, что, с целью повышени точности контрол , она снабжена модул тором барьерного сопротивлени , а электроды датчика толщины выполнены в виде базовой пластины из полупроводникового поликристаллического карбида кремни  п-типа проводимости с контактной площадкой дл  омического токоввода и диффузионным слоем р-типа проводимости, на котором расположена

   платинова  дорожка с омическими то. ковводами на концах, причем выход модул тора бар,ерного сопротивлени  через коммутатор датчика толщины соединен с бaзoJЮй пластиной вспомогательного электрода, а управл ющий вход подключен к п тому выходу ЭВМ, базова  пластина измерительного электрода подключена к п тому входу коммутатора датчика, а базова  пластина

   электрода сравнени  подключена к вы ходу модул тора, причем базовые пластины с контактными площадками покрыты хемостойкой шпатлевочной композицией .