TWI691620B - 鍍覆裝置以及鍍覆系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種可合適地測量微均鍍能力的鍍覆裝置。 本發明之第一鍍覆裝置(1A)係具有：第一陽極(12A)，係設置在第一鍍覆槽(11A)內；絕緣性基材(4)，係設置在第一鍍覆槽(11A)內且具有孔部(5)；一對第一陰極(13AX、13AY)，係分別設置在孔部(5)之底部與絕緣性基材(4)中的孔部(5)之開口側的表面；第一鍍覆電源(14A)，係用以於第一陽極(12)與一對第一陰極(13AX、13AY)之間流動電流；以及第一電流計測電路(22A)，係計測在一對第一陰極(13AX、13AY)之各者流動的電流值。

Description

鍍覆裝置以及鍍覆系統
本發明係有關於一種使用於例如哈林槽(Haring cell)試驗等的鍍覆裝置以及鍍覆系統。
以往，作為評價鍍覆性能的手法，已知有哈林槽試驗。於哈林槽試驗中，在一對陰極間配置陽極並進行鍍覆，評價於一對陰極析出的鍍覆之均一電著(electrodeposition)性。
於電性鍍覆中，電流密度與鍍覆(金屬)析出量間基本上係成立比例關係。但是，若能求得析出量相對於廣範圍的電流密度不產生太大差異的條件，則成為可對於複雜形狀的製品進行一定膜厚的鍍覆成膜。如此，將與電流密度無關地可獲得均一的鍍覆膜厚的性能稱為均一電著性。
均一電著性係與電流分布大幅相關，電流分布可大致分為一次電流分布與二次電流分布。一次電流分布係與鍍覆浴、鍍覆條件等無關，而是由鍍覆槽內的幾何學的條件(被鍍覆物的形狀、鍍覆槽的形狀、電極配置等)決定，且可藉由數學性的計算等而求得。鍍覆分布的大部分係藉由相關的一次電流分布而決定。
但是，實際進行鍍覆時，於陰極界面中產生分極現象，而發生新的電流分布亦即二次電流分布。二次電流分布係由陰極中的分極、鍍覆浴的傳導度等的電性化學的特性所決定，會視鍍覆浴的種類、添加劑的種類以及量等而變化。
(發明所欲解決之課題) 於以往的哈林槽試驗中，測量均一電著性之中的屬於在被鍍覆物之表面整體均一地析出皮膜的能力之巨均鍍能力(macro throwing power)。但是，於以往的哈林槽試驗中，無法測量屬於在被鍍覆物的凹部(溝、穴等)析出皮膜之能力的微均鍍能力(micro throwing power)。
本發明係有鑑於前述問題點而研發，本發明之課題為提供一種可以合適地測量微均鍍能力的鍍覆裝置以及鍍覆系統。
(用以解決課題之手段) 為了解決前述課題，本發明的鍍覆裝置係具有：陽極，係設置在鍍覆槽內；絕緣性基材，係設置在前述鍍覆槽內且具有孔部；一對陰極，係分別設置在前述孔部之底部與前述絕緣性基材中的前述孔部之開口側的表面；鍍覆電源，係用以於前述陽極與前述一對陰極之間流動電流；以及電流計測部及電壓測量部中的至少一方，前述電流計測部係計測在前述一對陰極之各者流動的電流值，前述電壓測量部係計測前述一對陰極之各者的電壓值。
(發明功效) 依據本發明，可合適地測量微均鍍能力。
關於本發明的實施形態，以將本發明的鍍覆裝置以及鍍覆系統適用於哈林槽試驗用的鍍覆試驗器的情形為例，參照圖式詳細地說明。於說明中，可對於同一要素附加同一符號，且省略重複的說明。
＜第一實施形態＞ 如圖1中的(a)所示，本發明的第一實施形態之第一鍍覆裝置1A係用以進行哈林槽試驗之鍍覆試驗器，該哈林槽試驗係對一對第一陰極13AX、13AY同時進行鍍覆並評價均一電著性，更詳細而言是評價微均鍍能力。第一鍍覆裝置1A係藉由例如定電流電解以及定電壓電解之任一者(於本實施形態中，於一對第一陰極13AX、13AY流動電流之合計為一定值(一定電流)的定電流且定電壓的電解)進行鍍覆。第一鍍覆裝置1A係具有第一鍍覆槽11A、第一陽極12A、一對第一陰極13AX、13AY、第一鍍覆電源(整流器)14A、第一電路部20A、控制部31、操作部32以及顯示部33。
≪第一鍍覆槽≫ 於第一鍍覆槽11A內貯留有鍍覆浴2。作為鍍覆浴2可列舉硫酸銅鍍覆(一般浴、高均鍍(high throw)浴)等。
≪第一陽極≫ 第一陽極12A係金屬板，並以在第一鍍覆槽11A內的一對第一陰極13AX、13AY間浸泡於鍍覆浴2的方式設置。
≪第一陰極≫ 一對第一陰極13AX、13AY係金屬板，並以互相分離且在第一鍍覆槽11A內與第一陽極12A對向的狀態浸泡於鍍覆浴2的方式設置。於本實施形態中，第一鍍覆裝置1A係具有：基材3，係由絕緣性材料所形成；一對第一陰極中的一方的第一陰極13AX，係設置於基材3的一面上；基材4，係由絕緣性材料所形成，且與基材3一起將一方的第一陰極夾入；以及一對第一陰極中的另一方的第一陰極13AY，係設置於基材4的一面上。於基材4以及另一方的第一陰極13AY係形成有呈現圓筒形狀的複數個孔部5。一方的第一陰極13AX係構成孔部5的底面。另外，基材3、4以及由一對第一陰極13AX、13AY所構成的構造體係以孔部5的開口朝向第一陽極12A的姿勢設置於鍍覆浴2內。
≪第一鍍覆電源(整流器)≫ 第一鍍覆電源(整流器)14A係對一對第一陰極13AX、13AY供給鍍覆電流。第一鍍覆電源14A係直流電源，經由第一電路部20A而與第一陽極12A以及一對第一陰極13AX、13AY電性連接，且對一對第一陰極13AX、13AY流動用以析出鍍覆之鍍覆電流。於本實施形態中，第一鍍覆電源14A係定電流電源，使於第一陰極13AX流動的電流與於第一陰極13AY流動的電流間的合計值成為一定。
≪第一電路部≫ 第一電路部20A係與第一陽極12A、一對第一陰極13AX、13AY以及第一鍍覆電源14A一起構成電性電路。第一電路部20A係具有第一回饋電路21A、第一電流計測電路22A以及第一電壓計測電路23A。
≪第一回饋電路≫ 第一回饋電路21A係根據第一陽極12A以及第一陰極13AX、13AY的電壓(電位)，以使一對第一陰極13AX、13AY的一方的電位一致於另一方的電位的方式進行回饋控制。換言之，第一回饋電路21係根據第一陽極12A以及第一陰極13AX、13AY的電壓(電位)，以使第一陽極12A與第一陰極13AX之間的電位差以及第一陽極12A與第一陰極13AY之間的電位差一致的方式進行回饋控制。該回饋控制係在於第一陰極13AX流動的電流與於第一陰極13AY流動的電流的合計值被維持為一定的定電流的狀態下進行。又，該定電流的狀態係可藉由第一鍍覆電源14A的性能實現，亦可藉由第一電路部20A的電路構成而實現。另外，第一回饋電路21A係可省略。
≪第一電流計測電路≫ 第一電流計測電路22A係計測在一對第一陰極13AX、13AY之各者流動的電流值，將所計測的電流值往控制部31輸出。該電流值係在孔部5被鍍覆皮膜填充且第一陰極13AX、13AY電性連接的情形中互相接近。亦即，該電流值以及其經時變化(從鍍覆開始起至互相接近為止的時間)係顯示鍍覆浴2的微均鍍能力的參數之一個。
≪第一電壓計測電路≫ 第一電壓計測電路23A係計測一對第一陰極13AX、13AY的電位亦即電壓值，將所計測的電壓值往控制部31輸出。又，於不需要電壓值的計測的情形中係可省略第一電壓計測電路23A。該電壓值係在不進行藉由第一回饋電路21A而行的回饋控制的情形中，在孔部5被鍍覆皮膜填充且第一陰極13AX、13AY電性連接的情形中互相接近。亦即，該電壓值以及其經時變化(從鍍覆開始起至互相接近為止的時間)係顯示鍍覆浴2的微均鍍能力的參數之一個。
≪控制部≫ 控制部31係由CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)、ROM(Read-Only Memory；唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體) 、輸入輸出電路等所構成。控制部31係取得由第一電流計測電路22A所計測的一對第一陰極13AX、13AY的電流值且往顯示部33輸出。另外，控制部31係取得由第一電壓計測電路23A所計測的一對第一陰極13AX、13AY之電壓值且往顯示部33輸出。
另外，控制部31係可根據一對第一陰極13AX、13AY的電流值(積算電流值)算出一對第一陰極13AX、13AY中的鍍覆的析出量(理論析出量)且往顯示部33輸出。鍍覆的理論析出量A[g]係使用於第一陰極13AX、13AY流動的電流I[A]、通電時間t[s]、法拉第(Faraday)常數F[C/mol]以及作為鍍覆析出的金屬之原子量M[g/mol]以及離子價數z並藉由下述式而算出。 A＝I・t・M／(z・F) 在此，法拉第係數F係預先記憶於控制部31。電流I係由第二電流計測電路22A所計測。通電時間t係由控制部31所計測。原子量M以及離子價數z係藉由使用者操作操作部32而被輸入至控制部31，或藉由使用者操作操作部32而從預先記憶於控制部31的值被選擇。
≪操作部≫ 操作部32係由鍵盤、滑鼠等所構成。操作部32係將由使用者而行的操作結果往控制部31輸出。
≪顯示部≫ 顯示部33係由監視器所構成。顯示部33係將從控制部31輸出的電流值、電壓值等的經時變化以圖表顯示。
＜電路圖之一例＞ 圖2係將第一鍍覆槽11A內的構成亦即將第一陽極12A以及一對第一陰極13AX、13AY模擬為由第一陽極12A以及第一陰極13AX所構成的電阻15AX與由第一陽極12A以及第一陰極13AY所構成的電阻15AY而記載的電路圖。如圖2所示，本發明之第一實施形態的第一鍍覆裝置1A係以使在一對第一陰極13AX、13AY流動的電流的合計維持在一定值(一定電流)的定電流的狀態下的定電流電解進行鍍覆。鍍覆裝置1A係具有第一鍍覆電源14A、一對電阻15AX、15AY、一對電流計22AX、22AY、第一回饋電路21A以及定電壓電路24A作為電性電路。於該電性電路中，電阻15AX、電流計22AX以及定電壓電路24A係串聯連接，電阻15AY、電流計22AY以及第一回饋電路21A係串聯連接。另外，所謂電阻15AX、電流計22AX以及定電壓電路24A的組合、電阻15AY、電流計22AY以及第一回饋電路21A的組合係相對於第一鍍覆電源14A互相並聯地設置。
≪第一鍍覆電源≫ 於本實施形態中，第一鍍覆電源14A的正極係與第一陽極12A電性連接，第一鍍覆電源14A的負極係與一對第一陰極13AX、13AY電性連接。
≪電阻≫ 電阻15AX係表示第一陽極12A與第一陰極13AX之間的電位差的槽電阻(cell resistive)。電阻15AY係表示第一陽極12A與第一陰極13AY之間的電位差的槽電阻。
≪電流計≫ 屬於第一電流計測電路22A之一個的電流計22AX係計測於電阻15AX亦即於第一陰極13AX流動的電流值。屬於第一電流計測電路22A之一個的電流計22AY係計測於電阻15AY亦即於第一陰極13AY流動的電流值。
≪第一回饋電路≫ 第一回饋電路21A係進行使第一陰極13AY的電位一致於成為基準的第一陰極13AX的電位(使第一陰極13AX與第一陰極13AY之間的電位差成為零)的控制。第一回饋電路21A係不限於圖示的FET(Field Effect Transistor；場效電晶體)，亦可由雙極性電晶體(bipolar transistor)、半導體元件等而實現。
≪定電壓電路≫ 屬於第一電路部20A之一個的定電壓電路24A係為了使第一陰極13AY的電位進入第一回饋電路21A可控制的電壓範圍內而用以提高第一陰極13AX的電位的電路。另外，第一鍍覆裝置1A亦可為具有可達成與定電壓電路24A同樣之作用功效的二極體或電阻的構成，以取代定電壓電路24A。
於構成該電性電路時，電流值以及電壓值的計測用的信號輸入線b1至b3(參照圖1)以及將信號輸入線b1至b3與第一陽極12A、第一陰極13AX、13AY分別連接的夾鉗(未圖示)係與第一陽極12A、第一陰極13AX、13AY的通電用的信號輸入線a1至a3(參照圖1)以及將信號輸入線a1至a3與第一陽極12A、第一陰極13AX、13AY分別連接的夾鉗(未圖示)分開設置(並未共用)。
＜電路圖之另一例＞ 對於本發明之第一實施形態的第一鍍覆裝置1A之電路圖之另一例，以與前述一例間的差異點為中心進行說明。如圖3所示，本發明之第一實施形態的第一鍍覆裝置1A係藉由在一對第一陰極13AX、13AY流動的電流的合計被維持於一定值(一定電流)的定電流之狀態下的定電流電解進行鍍覆。如圖3所示的第一鍍覆裝置1A係具有輔助電源25A作為電性電路，以取代定電壓電路24A。
≪輔助電源以及第一鍍覆電源≫ 屬於第一電路部20A之一個的輔助電源(整流器)25A係直流電源，用以對於第一陰極13AY供給鍍覆電流。於本實施形態中，輔助電源25A係定電流電源，第一鍍覆電源14A以及輔助電源25A的組合係使於第一陰極13AX流動的電流與於第一陰極13AY流動的電流間的合計值成為一定。輔助電極25A的正極係與第一陽極12A電性連接，負極係與第一陰極13AY電性連接。
另外，於本實施形態中，第一鍍覆電源14A係對第一陰極13AX供給鍍覆電流。第一鍍覆電源14A的正極係與第一陽極12A電性連接，負極係與第一陰極13AX電性連接。
於該電性電路中，於第一陰極13AX流動來自第一鍍覆電源14A的鍍覆電流，於第一陰極13AY流動來自輔助電源25A的鍍覆電流，於第一陽極12A流動第一陰極13AX、13AY的合計鍍覆電流。
輔助電源25A的負極的電位係以較第一鍍覆電源14A的負極的電位低達預定範圍(例如數百mV至數V)的方式設定。此乃為了使第一陰極13AY的電位進入第一回饋電路21A可控制的電壓範圍內的處置。另外，輔助電源25A係具有可充分地供給於第一陰極13AY流動的鍍覆電流的能力。
於構成該電性電路時，電流值以及電壓值的計測用的信號輸入線b1至b3(參照圖1)以及將信號輸入線b1至b3與第一陽極12A、第一陰極13AX、13AY分別連接的夾鉗(未圖示)係與第一陽極12A、第一陰極13AX、13AY的通電用的信號輸入線a1至a3(參照圖1)以及將信號輸入線a1至a3與第一陽極12A、第一陰極13AX、13AY分別連接的夾鉗(未圖示)分開設置(並未共用)。
在第一鍍覆裝置1A中進行鍍覆時，於第一陰極13AY上析出的鍍覆皮膜係在孔部5內成長且與第一陰極13AY電性連接。於進行由第一回饋電路21A而行的回饋控制的情形中，於此時間點使第一陰極13AX、13AY的電流值接近。另外，在未進行由第一回饋電路21A而行的回饋控制的情形中，於該時間點使第一陰極13AX、13AY的電流值以及電壓值大致一致。控制部31係可將從鍍覆開始至該時間點為止的時間作為微均鍍能力的參數而測量。
另外，第一鍍覆裝置1A可藉由視第一陰極13AX、13AY以及基材3、4的組合而準備孔部5的形狀(徑、深度、間隔等)不同者進行測量，而預測對於具有各種各樣的凹部(溝、穴等)的被鍍覆物的微均鍍能力的差異(埋入性)。
由於本發明的第一實施形態之第一鍍覆裝置1A係第一陰極13AX、13AY設置於孔部5的底面以及開口的周緣之各者，故可適切地測量微均鍍能力。 另外，第一鍍覆裝置1A係可進行排除了電流計22AX、22AY之影響的哈林槽試驗。
＜第二實施形態＞ 接下來，針對本發明的第二實施形態之鍍覆系統，以與第一實施形態之第一鍍覆裝置1A間之差異點為中心進行說明。如圖4所示，本發明的第二實施形態之鍍覆系統MS係作為第二鍍覆裝置1B而具有第二鍍覆槽11B、第二陽極12B、一對第二陰極13BX、13BY、第二鍍覆電源(整流器)14B以及第二電路部20B。控制部31、操作部32以及顯示部33係與第一鍍覆裝置1A共用化。
本發明的第二實施形態之鍍覆裝置1B係用以進行哈林槽試驗的鍍覆試驗器，該哈林槽試驗係對一對第二陰極13BX、13BY同時進行鍍覆且根據所析出的鍍覆之重量而評價均一電著性，更詳細而言是評價巨均鍍能力。第二鍍覆裝置1B係藉由例如定電流電解以及定電壓電解之任一者(本實施形態中，於一對第二陰極13BX、13BY流動的電流的合計為一定值(一定電流)的定電流且定電壓電解)而進行鍍覆。
≪第二鍍覆槽≫ 於第二鍍覆槽11B內儲留有與第一鍍覆槽11A同種的鍍覆浴2。作為鍍覆浴2可列舉硫酸銅鍍覆(一般浴、高均鍍浴)等。
≪第二陽極≫ 第二陽極12B係金屬板，並以在第二鍍覆槽11B內的一對第二陰極13BX、13BY間浸泡於鍍覆浴2的方式設置。第二陽極12B係可變更與一對第二陰極13BX、13BY間之距離。亦即，第二陽極12B係可在一對第二陰極13BX、13BY間接近一方的第二陰極13BX(亦即遠離另一方的第二陰極13BY)或接近另一方的第二陰極13BY(亦即遠離一方的第二陰極13BX)。
≪第二陰極≫ 一對第二陰極13BX、13BY係金屬板，並以互相分離且在第二鍍覆槽11B內將第二陽極12B夾在中間的狀態下浸泡於鍍覆浴2的方式設置。另外，第二陰極13BX、13BY的至少一方亦可為成為實際實施了鍍覆的加工品之金屬製的鍍覆對象物。
另外，第二陽極12B與一對第二陰極13BX、13BY間的配置關係不限於前述。例如，一對第二陰極13BX、13BY亦可在第二陽極12B的一方側分別以不同的距離配置。
≪第二鍍覆電源(整流器)≫ 第二鍍覆電源(整流器)14B係對一對第二陰極13BX、13BY供給鍍覆電流。第二鍍覆電源14B係直流電源，經由第二電路部20B而與第二陽極12B以及一對第二陰極13BX、13BY電性連接，且對一對第二陰極13BX、13BY流動用以析出鍍覆之鍍覆電流。本實施形態中，第二鍍覆電源14B係定電流電源，使於第二陰極13BX流動的電流與於第二陰極13BY流動的電流的合計值成為一定。
≪第二電路部≫ 第二電路部20B係與第二陽極12B、一對第二陰極13BX、13BY以及第二鍍覆電源14B一起構成電性電路。第二電路部20B係具有第二回饋電路21B、第二電流計測電路22B以及第二電壓計測電路23B。
≪第二回饋電路≫ 第二回饋電路21B係根據第二陽極12B以及第二陰極13BX、13BY的電壓(電位)，以使一對第二陰極13BX、13BY的一方的電位一致於另一方的電位的方式進行回饋控制。換言之，第二回饋電路21B係根據第二陽極12B以及第二陰極13BX、13BY的電壓(電位)，以使第二陽極12B與第二陰極13BX之間的電位差以及第二陽極12B與第二陰極13BY之間的電位差一致的方式進行回饋控制。該回饋控制係在於第二陰極13BX流動的電流與於第二陰極13BY流動的電流間的合計值被維持為一定的定電流的狀態下進行。另外，該定電流之狀態係可藉由第二鍍覆電源14B的性能實現或亦可藉由第二電路部20B的電路構成實現。
≪第二電流計測電路≫ 第二電流計測電路22B係計測於一對第二陰極13BX、13BY之各者流動的電流值，將所計測的電流值往控制部31輸出。
≪第二電壓計測電路≫ 第二電壓計測電路23B係計測一對第二陰極13BX、13BY的電位亦即電壓值，將所計測的電壓值往控制部31輸出。另外，在不需要電壓值的計測的情形中，可省略第二電壓計測電路23B。
≪控制部≫ 控制部31係由CPU、ROM、RAM、輸入輸出電路等所構成。控制部31係在實際試驗前預先記憶從操作部32輸出的第二陽極12B與一對第二陰極13BX、13BY間的距離(或其比)。或者，控制部31係於算出各種參數前，取得從操作部32輸出的第二陽極12B與一對第二陰極13BX、13BY間的距離(或其比)，根據所取得的距離(或其比)算出各種參數。另外，控制部31係取得藉由第二電流計測電路22B所計測的一對第二陰極13BX、13BY的電流值且往顯示部33輸出。另外，控制部31係取得由第二電壓計測電路23B所計測的一對第二陰極13BX、13BY的電壓值且往顯示部33輸出。
另外，控制部31係可根據由第二電流計測電路22B(詳細而言為後述的電流計22BX、22BY)計測的一對第二陰極13BX、13BY的電流值，算出為於一對第二陰極13BX、13BY流動的電流之比的電流分配比且往顯示部33輸出。
另外，控制部31係可根據一對第二陰極13BX、13BY的電流值(積算電流值)，算出一對第二陰極13BX、13BY中的鍍覆之析出量(理論析出量)且往顯示部33輸出。鍍覆的理論析出量A[g]係使用於陰極流動的電流I[A]、通電時間t[s]、法拉第常數F[C／mol]及作為鍍覆析出的金屬之原子量M[g／mol]以及離子價數z並藉由下述式而算出。 A＝I・t・M／(z・F) 在此，法拉第係數F係被預先記憶於控制部31。電流I係由第二電流計測電路22B所計測。通電時間t係由控制部31所計測。原子量M以及離子價數z可為藉由使用者操作操作部32而被輸入至控制部31，或亦可為藉由使用者操作操作部32而從預先記憶於控制部31的值中被選擇。
另外，於控制部31記憶有於第二陰極13BX、13BY流動的電流的值與鍍覆的實際的析出量間的關係性，亦即於控制部31記憶有根據過去的實驗將於第二陰極13BX、13BY流動的電流的值與藉由該電流的值而於每單位時間實際析出的鍍覆的析出量附加關聯至每個第二陰極13BX、13BY而作為繪製圖(map)等。使用者係使用重量計計測鍍覆前的第二陰極13BX、13BY的重量與鍍覆後的第二陰極13BX、13BY的重量(附著鍍覆)，從這些差異獲得於各第二陰極13BX、13BY析出的鍍覆之析出量(實測析出量)。然後，使用者係藉由操作操作部32而使控制部31記憶根據該實測析出量與一對第二陰極13BX、13BY的電流值(電流計22BX、22BY的計測值)而得的前述關係性。控制部31可使用電流計22BX、22BY的計測結果(於一對第二陰極13BX、13BY流動的電流的值)參照前述關係性並且考慮通電時間t，藉此算出鍍覆的析出量(推定析出量)且往顯示部33輸出。
另外，控制部31可根據預先記憶的第二陽極12B與一對第二陰極13BX、13BY之各者間的距離與算出的一對第二陰極13BX、13BY之推定析出量而算出均一電著指數TA 且往顯示部33輸出。在此，若將離第二陽極12B較近的第二陰極13BX與第二陽極12B間的距離設為d1 ，將離第二陽極12B較遠的第二陰極13BY與第二陽極12B間的距離設為d2 ，將離第二陽極12B較近的第二陰極13BX的推定析出量設為A1 ，離第二陽極12B較遠的第二陰極13BY的推定析出量設為A2 ，則均一電著指數TA [%]係可藉由下述式算出。 TA ={(d2 /d1 )-(A1 /A2 )}/{(d2 /d1 )+(A1 /A2 )-2}×100 在此，推定析出量A1 、A2 係使用前述電流值與實際的析出量(在事前實驗的實測析出量)間的關係性而算出。極間距離d1、d2係藉由觀看了設置於第二鍍覆槽11B的縮尺(顯示距離比的縮尺或單純顯示距離的刻度，未圖示)的使用者操作操作部32而被輸入至控制部31，或者藉由使用者操作操作部32而從預先記憶於控制部31的值被選擇。
均一電著指數TA [%]係顯示對一對第二陰極13BX、13BY析出的鍍覆之均一性的程度的參數。均一電著指數TA 係在大概±100%的範圍內推移的值，且在當往一對第二陰極13BX、13BY的電流分配比與極間距離比d2 ／d1 一致的情形中係成為0%。另外，在均一電著指數TA 係與一對第二陰極13BX、13BY的析出量相等時則與極間距離比d2 ／d1 無關地成為100%。亦即，均一電著指數TA 越顯示接近100%的值則表示於一對第二陰極13BX、13BY越均一地電著。
另外，控制部31亦可使用於各第二陰極13BX、13BY實際流動的電流值算出均一電著指數TB 且往顯示部33輸出。在此，若將離第二陽極12B較近的第二陰極13BX流動的電流的值設為I1 ，將離第二陽極12B較遠的第二陰極13BY流動的電流的值設為I2 ，則均一電著指數TB[%]係可藉由下述式算出。 TB＝｛(d2 ／d1 )－(I1 ／I2 )｝／｛(d2 ／d1 )＋(I1 ／I2 )－2｝×100 在此，電流值I1 、I2 係由第二電流計測電路22B所計測。
使用了極間距離d1 、d2 的均一電著指數TA 係比較接近理論的值，相對於此，使用了實際流動的電流值I1 、I2 (電流分配比I1 ／I2 )的均一電著指數TB 係被實際的鍍覆浴2的性能(例如添加劑的性能、導電率)影響的值。使用者可藉由比較均一電著指數TA 、TB 或觀看隨電流值I1 、I2 (電流分配比I1 ：I2 、I1 ／I2 等)的變化的均一電著指數TB 的值的變化而知道鍍覆浴2的性能以及狀態(例如添加劑的性能、平衡、往電流效率的影響)。
另外，控制部31亦可使用理論析出量算出均一電著指數TA 、TB 且往顯示部33輸出。於該情形中，使用者可比較根據推定析出量而得的均一電著指數TA 、TB 與根據理論析出量而得的均一電著指數TA 、TB 。
另外，控制部31可根據推定析出量以及理論析出量算出電流效率且往顯示部33輸出。所謂電流效率係顯示於第二陰極13BX、13BY流動的電流能以多少效率用於鍍覆的析出的參數。 電流效率[%]＝(推定析出量／理論析出量)×100 作為電流效率，除了可根據第二陰極13BX、13BY的合計析出量算出總和性的電流效率之外，亦可算出各第二陰極13BX、13BY各自的電流效率。
另外，鍍覆系統MS的使用者可使用重量計實際地計測於第二陰極13BX、13BY析出的鍍覆之析出量(實測析出量)，並且可藉由操作操作部32而將實測析出量輸入至控制部31。 於該情形中，控制部31可取得從操作部32輸出的實測析出量，且根據所取得的實測析出量與算出的理論析出量算出電流效率且往顯示部33輸出。 電流效率[%]＝(實測析出量／理論析出量)×100 該電流效率係可關聯於一對第二陰極13BX、13BY之整體的析出量而算出，亦可關聯於各第二陰極13BX、13BY的個別的析出量而算出。
另外，控制部31係可針對第二陰極13BX、13BY的每個電流密度算出均一電著指數TA 、TB 以及電流效率，將電流密度與均一電著指數TA 、TB 以及電流效率附加關聯且往顯示部33輸出。在此，電流密度係藉由使用了於第二陰極13BX流動的電流值IX 、於第二陰極13BY流動的電流值IY 、第二陰極13BX的有效表面積(鍍覆浴2內的可析出鍍覆的表面積)SX 、第二陰極13BY的有效表面積(鍍覆浴2內的可析出鍍覆的表面積)SY 的下述式而算出。 一對第二陰極13BX、13BY的平均電流密度[A／m2 ]＝(IX ＋IY )／(SX ＋SY )。 第二陰極13BX的電流密度[A／m2 ]＝IX ／SX 。 第二陰極13BY的電流密度[A／m2 ]＝IY ／SY 。 在此，第二陰極13BX、13BY的有效表面積SX 、SY 係預先被記憶於控制部31，或者在電流密度的算出前藉由使用者操作操作部32而被輸入至控制部31。於本實施形態中，第二陰極13BX、13BY係形成為同一形狀，有效表面積SX 以及有效表面積SY 係設定為同一值。另外，本發明亦可適用於第二陰極13BX、13BY分別形成為不同的形狀或有效表面積SX 以及有效表面積SY 被設定為不同的值的情形中。
≪操作部≫ 例如，操作部32係根據由使用者進行的操作而將第二陽極12B與一對第二陰極13BX、13BY間的各自的距離(或距離之比)往控制部31輸出。
＜電路圖之一例＞ 圖5係將第二鍍覆槽11B內的構成亦即第二陽極12B以及一對第二陰極13BX、13BY模擬為由第二陽極12B以及第二陰極13BX所構成的電阻15BX與由第二陽極12B以及第二陰極13BY所構成的電阻15BY而記載的電路圖。如圖4所示，本發明的第二實施形態之第二鍍覆裝置1B係以於一對第二陰極13BX、13BY流動的電流的合計被維持在一定值(一定電流)的定電流之狀態中的定電流電解進行鍍覆。鍍覆裝置1B係具有第二鍍覆電源14B、一對電阻15BX、15BY、一對電流計22BX、22BY、第二回饋電路21B以及定電壓電路24B作為電性電路。於該電性電路中，電阻15BX、電流計22BX以及定電壓電路24B係串聯連接，電阻15BY、電流計22BY以及第二回饋電路21B係串聯連接。另外，電阻15BX、電流計22BX以及定電壓電路24B的組合與電阻15BY、電流計22BY以及第二回饋電路21B的組合係相對於第二鍍覆電源14B互相並聯地設置。
≪第二鍍覆電源≫ 本實施形態中，第二鍍覆電源14B的正極係與第二陽極12B電性連接，第二鍍覆電源14B的負極係與一對第二陰極13BX、13BY電性連接。
≪電阻≫ 電阻15BX係表示第二陽極12B與第二陰極13BX之間的電位差的槽電阻。電阻15BY係表示第二陽極12B與第二陰極13BY之間的電位差的槽電阻。
≪電流計≫ 屬於第二電流計測電路22B之一個的電流計22BX係計測於電阻15BX亦即第二陰極13BX流動的電流值。屬於第二電流計測電路22B之一個的電流計22BY係計測於電阻15BY亦即第二陰極13BY流動的電流值。
≪第二回饋電路≫ 第二回饋電路21B係進行使第二陰極13BY的電位一致於作為基準的第二陰極13BX之電位(使第二陰極13BX與第二陰極13BY之間的電位差成為零)的控制。第二回饋電路21B不限定於圖示的FET，亦可藉由雙極性電晶體、半導體元件等而實現。
≪定電壓電路≫ 屬於第二電路部20B之一個的定電壓電路24B係為了使第二陰極13BY的電位進入第二回饋電路21B可控制的電壓範圍內而用以提高第二陰極13BX之電位的電路。另外，第二鍍覆裝置1B亦可為具有達成與定電壓電路24B同樣之作用功效的二極體或電阻的構成，以取代定電壓電路24B。
於構成電性電路時，電流值以及電壓值的計測用的信號輸入線b1至b3(參照圖4)以及將信號輸入線b1至b3與第二陽極12B、第二陰極13BX、13BY分別連接的夾鉗(未圖示)係與第二陽極12B、第二陰極13BX、13BY的通電用的信號輸入線a1至a3(參照圖4)以及將信號輸入線a1至a3與第二陽極12B、第二陰極13BX、13BY分別連接的夾鉗(未圖示)分開設置(並未共用)。
＜電路圖之另一例＞ 針對本發明的第二實施形態之第二鍍覆裝置1B的電路圖之另一例，以與前述一例間的差異點為中心進行說明。如圖6所示，本發明的第二實施形態之第二鍍覆裝置1B係以將於一對第二陰極13BX、13BY流動的電流的合計維持一定值(一定電流)的定電流之狀態中的定電流電解進行鍍覆。如圖5所示，第二鍍覆裝置1B係作為電性電路具有輔助電源25B以取代定電壓電路24B。
≪輔助電源以及第二鍍覆電源≫ 第二電路部20B之一個的輔助電源(整流器)25B係直流電源，用以對第二陰極13BY供給鍍覆電流。本實施形態中，輔助電源25B係定電流電源，第二鍍覆電源14B以及輔助電源25B的組合係使於第二陰極13BX流動的電流與於第二陰極13BY流動的電流的合計值成為一定。輔助電極25B的正極係與第二陽極12B電性連接，負極係與第二陰極13BY電性連接。
另外，本實施形態中，第二鍍覆電源14B係對第二陰極13BX供給鍍覆電流。第二鍍覆電源14B的正極係與第二陽極12B電性連接，負極係與第二陰極13BX電性連接。
於該電性電路中，於第二陰極13BX流動來自第二鍍覆電源14B的鍍覆電流，於第二陰極13BY流動來自輔助電源25B的鍍覆電流，於第二陽極12B流動第二陰極13BX、13BY的合計鍍覆電流。
輔助電源25B的負極的電位係被設定為較第二鍍覆電源14B的負極的電位更低達預定範圍(例如，數百mV至數V)。此乃為了使第二陰極13BY的電位進入第二回饋電路21B可控制的電壓範圍內的處置。另外，輔助電源25B係具有可充分地供給於第二陰極13BY流動的鍍覆電流的能力。
於構成該電性電路時，電流值以及電壓值的計測用的信號輸入線b1至b3(參照圖4)以及將信號輸入線b1至b3與第二陽極12B、第二陰極13BX、13BY分別連接的夾鉗(未圖示)係與第二陽極12B、第二陰極13BX、13BY的通電用的信號輸入線a1至a3(參照圖4)以及將信號輸入線a1至a3與第二陽極12B、第二陰極13BX、13BY分別連接的夾鉗(未圖示)分開設置(並未共用)。
本發明的第二實施形態之鍍覆系統MS係可測量微均鍍能力和巨均鍍能力作為電著均一性。由此，鍍覆系統MS係可合適地測量鍍覆浴2的性能。 另外，由於具有第二鍍覆裝置1B的鍍覆系統MS係在於第二陰極13BX、13BY流動的電流的合計值被維持為一定的狀態下使第二回饋電路21B讓第二陰極13BX、13BY的電位一致，故可排除配線電阻、接觸電阻等的可能進入電路中的電阻成分之影響，而可進行依據本來的二次電流分配而行的哈林槽試驗。 另外，具有第二鍍覆裝置1B的鍍覆系統MS係可根據本來的二次電流分配測量重現性以及信賴性高的鍍覆的析出量以及(電流密度，更詳細而言為一對第二陰極13BX、13BY的每個平均電流密度的)均一電著指數TB。 另外，具有第二鍍覆裝置1B的鍍覆系統MS係可進行排除了電流計22BX、22BY之影響的哈林槽試驗。 另外，具有第二鍍覆裝置1B的鍍覆系統MS係可藉由使用電流計22BX、22BY的計測結果正確地算出於第二陰極13BX、13BY流動的電流的電流分配比(I1 ：I2 、I1 ／I2 等)。 另外，具有第二鍍覆裝置1B的鍍覆系統MS的使用者係可根據由鍍覆系統MS所算出的第二陰極13BX、13BY的鍍覆之推定析出量以及理論析出量，得知第二陰極13BX、13BY的(電流密度，更詳細而言為一對第二陰極13BX、13BY的平均電流密度或各第二陰極13BX、13BY的個別的電流密度的)電流效率(亦即，一對第二陰極13BX、13BY整體或個別的陰極電流效率)。 由於電流分配比、電流效率以及均一電著指數TB 會視鍍覆浴2的組成而大幅變化，故使用者可藉由調查電流分配比、電流效率以及均一電著指數TB 的經時變化而得知鍍覆浴2的特性以及狀態的經時變化。
以上，雖說明了本發明的實施形態，但本發明不被限定於前述實施形態，而可在不逸脫本發明之要旨的範圍內適宜變更。例如，第一鍍覆裝置1A中的孔部5之徑、深度、間隔係可適宜變更。另外，作為變形例亦可為以下構成：具有呈現圓筒形狀的比較大徑的第一陰極與呈現圓筒形狀的比較小徑的第二陰極，在第二陰極被收容於第一陰極的狀態下析出鍍覆皮膜。另外，亦可為在第一鍍覆裝置1A中，孔部5亦可為呈現亦連續形成於第一陰極13A以及基材4的通孔形狀之構成。 (實施例)
＜實施例1＞ 使用從第一鍍覆裝置1A(參照圖1)省略了第一回饋電路21A的裝置，以無添加劑、無空氣攪拌之方式實施銅鍍覆。如圖7所示，在不進行電位補正的情形下，於鍍覆開始後1400秒附近，一對第一陰極13AX、13AY的電壓值以及電流值成為大略一致。此乃因在第一陰極13AX上成長的銅鍍覆係填埋孔部5而與第一陰極13AY電性連接之故。
＜實施例2＞ 使用第一鍍覆裝置1A(參照圖2)，以無添加劑、有空氣攪拌之方式實施銅鍍覆。如圖8所示，於進行由第一回饋電路21A而行的電位補正的情形中，在鍍覆開始後1000秒附近，一對第一陰極13AX、13AY的電流值接近。此乃因在第一陰極13AX上成長的銅鍍覆係填埋孔部5而與第一陰極13AY電性連接之故。
＜實施例3＞ 使用第二鍍覆裝置1B(參照圖4)，將硫酸銅鍍覆以一般浴、無添加劑而實施。將電性電路中的全電流設定為1.2A，極間距離比(第二陽極12B與第二陰極13BX間的距離：第二陽極12B與第二陰極13BY間的距離)設定為1：5。將在第二鍍覆裝置1B(參照圖4)中不進行由第二回饋電路21B而行的電位補正之情形(比較例)的第二陰極13BX、13BY的電流值以及電壓值的經時變化顯示於圖9中的(a)，將在第二鍍覆裝置1B中進行由第二回饋電路21B而行的電位補正之情形(實施例)的第二陰極13BX、13BY的電流值以及電壓值的經時變化顯示於圖9中的(b)。
如圖9中的(a)所示，於不進行電位補正的情形中，在鍍覆開始後1000秒後，於一對第二陰極13BX、13BY的電位產生了約160mV的電位差。另外，由於配線電阻等的影響，故電流分配比(於第二陰極13BX流動的電流值：於第二陰極13BY流動的電流值)成為1：3.05的低值。此乃因配線電阻等的存在係在使於一對第二陰極13BX、13BY流動的電流值均一化的方向產生影響之故。因此，由推定析出量而得的均一電著指數TB 係成為30.9%的高值。
相對於此，如圖9中的(b)所示，於進行電位補正的情形中，一對第二陰極13BX、13BY的電位係在測量誤差的範圍內完全一致。另外，藉由去除配線電阻等的影響而使電流分配比成為1：4.12。因此，由推定析出量而得的均一電著指數TB 係成為10.5%而劇烈地變小。亦即，可知由在實施例3所使用的鍍覆浴2之推定析出量而得的均一電著指數TB 係實際為10.5%。
＜實施例4＞ 使用第二鍍覆裝置1B(參照圖4)，以無添加劑之方式實施硫酸銅鍍覆。將電性電路中的全電流設定為1.2A，將極間距離比設定為1：5。進行由第二回饋電路21B而行的電位補正，以一般浴以及高均鍍浴分別進行鍍覆。將該情形中的電流分配比的經時變化顯示於圖10中的(a)，將該情形中的電解電壓的經時變化顯示於圖10中的(b)。
如圖10中的(a)所示，視鍍覆浴2的種類而會於電流分配比產生明確的差異。由一般浴的推定析出量而得的均一電著指數TB 為11%，由高均鍍浴的推定析出量而得的均一電著指數TB 為33%。
另外，如圖10中的(b)所示，於高均鍍浴中，在第二陽極12B上形成有皮膜(黑膜)的狀態(系列2至5)與未形成皮膜的狀態(系列1)間係於電解開始時的電解電位的舉動產生差異。另外，於鍍覆開始時可見的電解電壓之上升係顯示因第二陰極13BX、13BY附近的銅離子的減少所致的濃度過電壓的上升。如上所述，在將於第二陰極13BX、13BY流動的電流的合計值維持於一定的定電流之狀態下藉由回饋控制使第二陰極13BX、13BY的電位一致，藉此可測量鍍覆的細微的變化。
1A‧‧‧第一鍍覆裝置(鍍覆裝置) 1B‧‧‧第二鍍覆裝置 2‧‧‧鍍覆浴 3、4‧‧‧基材(絕緣性基材) 5‧‧‧孔部 11A‧‧‧第一鍍覆槽(鍍覆槽) 11B‧‧‧第二鍍覆槽 12A‧‧‧第一陽極(陽極) 12B‧‧‧第二陽極 13AX、13AY‧‧‧第一陰極(陰極) 13BX、13BY‧‧‧第二陰極 14A‧‧‧第一鍍覆電源(鍍覆電源) 14B‧‧‧第二鍍覆電源 15AX、15AY、15BX、15BY‧‧‧電阻 20A‧‧‧第一電路部 20B‧‧‧第二電路部 21A‧‧‧第一回饋電路(回饋電路) 21B‧‧‧第二回饋電路 22A‧‧‧第一電流計測電路(電流計測部) 22B‧‧‧第二電流計測電路(第二電流計測部) 22AX、22AY、22BX、22BY‧‧‧電流計 23A‧‧‧第一電壓計測電路 23B‧‧‧第二電壓計測電路 24A、24B‧‧‧定電壓電路 25A、25B‧‧‧輔助電源(整流器) 31‧‧‧控制部 32‧‧‧操作部 33‧‧‧顯示部 a1、a2、a3、b1、b2、b3‧‧‧信號輸入線 MS‧‧‧鍍覆系統
圖1中的(a)為顯示本發明的第一實施形態之第一鍍覆裝置的示意圖，圖1中的(b)為示意性地顯示第一陰極的剖面圖。 圖2為顯示本發明的第一實施形態之第一鍍覆裝置之電路圖的一例的圖。 圖3為顯示本發明的第一實施形態之第一鍍覆裝置之電路圖的一例的圖。 圖4為顯示本發明的第二實施形態之鍍覆系統的示意圖。 圖5為顯示本發明的第二實施形態之第二鍍覆裝置之電路圖的一例的圖。 圖6為顯示本發明的第二實施形態之第二鍍覆裝置之電路圖的一例的圖。 圖7為顯示第一鍍覆裝置中未進行由回饋(feedback)電路而行之電位補正的情形之陰極的電流值以及電壓值的經時變化的圖表。 圖8為顯示於第一鍍覆裝置中進行了由回饋電路而行之電位補正的情形之陰極的電流值以及電壓值的經時變化的圖表。 圖9中的(a)係顯示在第二鍍覆裝置中未進行由回饋電路而行之電位補正的情形之陰極的電流值以及電壓值的經時變化的圖表，圖9中的(b)係顯示在第二鍍覆裝置中由回饋電路而行之電位補正的情形之陰極的電流值以及電壓值的經時變化的圖表。 圖10中的(a)係顯示於第二鍍覆裝置中進行了由回饋電路而行之電位補正的情形的電流分配比的經時變化的圖表，圖10中的(b)係顯示在第二鍍覆裝置中進行了由回饋電路而行之電位補正的情形的電解電壓的經時變化的圖表。
1A‧‧‧第一鍍覆裝置(鍍覆裝置)
2‧‧‧鍍覆浴
3、4‧‧‧基材(絕緣性基材)
5‧‧‧孔部
11A‧‧‧第一鍍覆槽(鍍覆槽)
12A‧‧‧第一陽極(陽極)
13AX、13AY‧‧‧第一陰極(陰極)
14A‧‧‧第一鍍覆電源(鍍覆電源)
20A‧‧‧第一電路部
21A‧‧‧第一回饋電路(回饋電路)
22A‧‧‧第一電流計測電路(電流計測部)
23A‧‧‧第一電壓計測電路
31‧‧‧控制部
32‧‧‧操作部
33‧‧‧顯示部
a1、a2、a3、b1、b2、b3‧‧‧信號輸入線

Claims (4)

  1. 一種鍍覆裝置，係具有：陽極，係設置在鍍覆槽內；絕緣性基材，係設置在前述鍍覆槽內且具有孔部；一對陰極，係分別設置在前述孔部之底部與前述絕緣性基材中的前述孔部之開口側的表面；鍍覆電源，係用以於前述陽極與前述一對陰極之間流動電流；電流計測部，係計測在前述一對陰極之各者流動的電流值；以及電壓測量部，係計測前述一對陰極之各者的電壓值；在於藉由前述電流計測部所計測出的前述一對陰極之各者流動的電流值的合計為一定值且藉由前述電壓計測部所計測出的前述一對陰極之各者的電壓值為一定的狀態下，藉由前述鍍覆電源於前述陽極與前述一對陰極之間流動電流。
  2. 一種鍍覆裝置，係具有：陽極，係設置在鍍覆槽內；絕緣性基材，係設置在前述鍍覆槽內且具有孔部；一對陰極，係分別設置在前述孔部之底部與前述絕緣性基材中的前述孔部之開口側的表面；鍍覆電源，係用以於前述陽極與前述一對陰極之間流動電流；回饋電路，係在於前述一對陰極流動的電流的合計值被維持為一定的狀態下，藉由進行回饋控制而使前述一對陰極中的一方的陰極的電位與前述一對陰極中的另一方的陰極的電位一致，前述回饋控制係根據前述陽極以及前述一對陰極的電位而使前述陽極與前述一對陰極中的前述一方的陰極之間的電位差 以及前述陽極與前述一對陰極中的前述另一方的陰極之間的電位差一致；以及電流計測部，係計測於前述一對陰極之各者流動的電流值。
  3. 一種鍍覆系統，係具有：如請求項1或2所記載的鍍覆裝置；以及第二鍍覆裝置；前述第二鍍覆裝置係具有：第二陽極以及一對第二陰極，係設置在第二鍍覆槽內；第二鍍覆電源，用以於前述第二陽極與前述一對第二陰極之間流動電流；以及第二回饋電路，係在於前述一對第二陰極流動的電流的合計值被維持為一定的狀態下，藉由進行回饋控制而使前述一對第二陰極中的一方的第二陰極的電位與前述一對第二陰極中的另一方的第二陰極的電位一致，前述回饋控制係根據前述第二陽極以及前述一對第二陰極的電位而使前述第二陽極與前述一對第二陰極中的前述一方的第二陰極之間的電位差以及前述第二陽極與前述一對第二陰極中的前述另一方的第二陰極之間的電位差一致。
  4. 如請求項3所記載的鍍覆系統，其中具有：第二電流計測部，係用以計測於前述一對第二陰極之各者流動的電流值。
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