RU1778201C

RU1778201C - Apparatus for checking thickness of electroplated coating in the course of its deposition in electroplating bath

Info

Publication number: RU1778201C
Application number: SU914906426A
Authority: RU
Inventors: Евгений Павлович Корепанов; Игорь Владимирович Моисеенков
Original assignee: Научно-исследовательский институт средств вычислительной техники
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1992-11-30

Abstract

-Использование: контрольно- измерительна техника, в частности средства активного контрол при автоматизации процесса гальванопокры- тий. Сущность изобретени : В устройстве , содержашемгенератор 1, вихре- токовый датчик 2 с электродом-свидетелем 3 и измерительную схему, в качестве электрода-свидетел используетс малогабаритный графитовый электрод и введена схема 6 регулировки тока свидетел , котора позвол ет установить такую величину тока, протекающего через электрод-свидетель, при которой толщина осевшего на электроде-свидетеле металла равна толщине покрыти на детали, подвергаемой электролизу . 3 ил.-Use: control and measuring equipment, in particular, means of active control in automating the process of electroplating. SUMMARY OF THE INVENTION: In a device comprising a generator 1, an eddy current sensor 2 with a witness electrode 3, and a measuring circuit, a small graphite electrode is used as a witness electrode and a witness current control circuit 6 is introduced that allows you to set such a value of the current flowing through witness electrode, in which the thickness of the metal deposited on the witness electrode is equal to the thickness of the coating on the part to be electrolyzed. 3 ill.

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может бытьThe invention relates to instrumentation and may be

Nиспользовано в качестве средства активного контрол при автоматизацииUsed as a means of active control in automation

- процесса гальванопокрытий.- the process of electroplating.

Известно устройство дл непрерывного контрол толщины гальванопокрытий на основе влени вихревых токов, содержащее вихретоковые преобразователи , эталоны толшины и электроды-свидетели . Недостатком этого устройства вл етс низка достоверность контрол , обусловленна методом измерени и конструкцией.A device is known for continuously monitoring the thickness of electroplated coatings based on eddy current phenomena, comprising eddy current transducers, thickness standards and witness electrodes. The disadvantage of this device is the low reliability of the control due to the measurement method and design.

Наиболее близким по техническому решению из известных устройств вл етс устройстве дл непрерывного контрол толщины гальванопокрытий, содержащее накладные вихретоковые преобразователи , эталон толщины и электродсвидетель , наход щийс в зазоре между катушками чувствительного элемента, генератор и измерительную схему. Принцип контрол в данном устройстве основан на сравнении толщины покрыти на электроде-свидетеле, установленном в гальванической ванне, с эталоном, наход щимс вне ванны.Closest to the technical solution of the known devices is a device for continuously monitoring the thickness of electroplating, comprising patch eddy current transducers, a thickness standard and an electrode witness located in the gap between the coils of the sensing element, a generator and a measuring circuit. The control principle in this device is based on comparing the thickness of the coating on the witness electrode installed in the plating bath with a reference outside the bath.

Недостатком этого устройства вл етс низка точность контрол толщины наносимого покрыти из-за возможной неидентичности- эталона и электрода- свидетел , различи условий, в кото . рых они наход тс , неравномерного 6са)кдени покрыти на поверхностиThe disadvantage of this device is the low accuracy of controlling the thickness of the applied coating due to the possible non-identity of the reference and witness electrode, the difference in conditions. they are uneven, 6c) uneven coating on the surface

электрода-свидетел , необходимость использовани эталона.witness electrode, the need to use a reference.

Целью предлагаемого изобретени вл етс повышение достоверности контрол , упрощение конструкции иThe aim of the invention is to increase the reliability of control, simplifying the design and

ЁYo

VI VJVI VJ

0000

ЧЭ ОCE O

317317

улучшение эксплуатационных характеристик устройства.improving the performance of the device.

Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве дл контрол толщи- ны гальванического покрыти в процессе его нанесени в гальванической ванне, состо щем из регулируемого генератора, подключенного к нему вихретокового датчика и электрода- свидетел , а также измерительной схемы , включающей детектор и индикатор, в отличие от известных устройств в качестве материала дл электрода- свилетел использован графит, кото- рый, вл сь химически инертным материалом , имеет высокое сопротивление электрическому току, а также невысокую механическую прочность по сравнению с металлами, что дает возмож- ностыThis goal is achieved in that in the device for monitoring the thickness of the plating during its application in a plating bath, consisting of an adjustable generator, an eddy current sensor and a witness electrode connected to it, as well as a measuring circuit including a detector and an indicator, in contrast from known devices, graphite was used as the material for the sweater electrode, which, being a chemically inert material, has a high resistance to electric current, and also a low mechanical eskuyu strength compared to metals, which gives the possibility of

1) повысить точность контрол за счет исключени вли ни самого свидетел на результат измерени . Это становитс возможным потому, что в графите из-за его большого удельного сопротивлени электрическому току по сравнению с металлами, из которых выполн ютс электроды-свидетели (например, 1) to increase the accuracy of control by eliminating the influence of the witness himself on the measurement result. This is possible because in graphite due to its high electrical resistivity compared to metals from which witness electrodes are made (e.g.

pNi 1, Он-см,pNi 1, he-cm,

л f / . - л-Ј л l f /. - l-Ј l

Ргп 1, Ом.см, (0Сг 1, Ом см,Rgp 1, Ohm.cm, (0g 1, Ohm cm,

рСи 0,014х1(Гб Ом-смpCi 0.014x1 (GB Ohm-cm

pcd 0,17x10 Ом.см, тогда как ргра9ита 800-106 Ом см)„ вихревые токи практически затухают на поверхности и, следовательно, выходное напр жение датчика зависит только от толщины осаждаемого на поверхности графитового электрода-свидетел металлического сло покрыти (см.Приборы дл неразрушающего контрол материалов и изделий, Спра- вочник. Том 2, М. : Машиностроение, 1986).pcd 0.17x10 Ohm.cm, while rgr9ite 800-106 Ohm cm) “eddy currents practically decay on the surface and, therefore, the output voltage of the sensor depends only on the thickness of the metal coating layer deposited on the surface of the graphite witness electrode (see Instruments for non-destructive testing of materials and products, Handbook. Volume 2, M.: Mechanical Engineering, 1986).

2)получать одинаковую толщину покрытий на детал х с различной площадью их поверхностей при использо- вании миниатюрного электрода-свидетел посто нных размеров. Это обеспечиваетс величиной тока, протекающего через электрод-свидетель, посредством соответствующей электриче- ской схемы, подающей на электрод-свидетель посто нное напр жение необхо- димого уровн ;2) to obtain the same coating thickness on parts with different surface areas using a miniature witness electrode of constant size. This is ensured by the magnitude of the current flowing through the witness electrode, by means of a corresponding electrical circuit, supplying a constant voltage of the required level to the witness electrode;

3)выполнить вихретоковый датчик3) perform eddy current sensor

и электрод-свидетель в разборном малогабаритном корпусе из химически инертного материала, который в процессе контрол погружаетс в гальваническую ванну4 )использовать электрод-свидетель многократно, что может быть сделано трем способами-механическим: осажденный слой легко снимаетс с графита механическим воздействием,and a witness electrode in a collapsible small-sized case made of chemically inert material, which is immersed in a galvanic bath during the control process4) to use a witness electrode repeatedly, which can be done in three mechanical ways: the deposited layer is easily removed from graphite by mechanical action,

-гальваническим: за счет реверсировани электрического тока через свидетель, при этом осажденный слой переходит с электрода-свидетел на анод гальванической ванны,- galvanic: by reversing the electric current through the witness, while the deposited layer passes from the witness electrode to the anode of the galvanic bath,

-организационно-техническим: путем учета толщины ранее нанесенного сло перед каждым последующим процессом покрыти посредством корректировки нул устройства;-organizational and technical: by taking into account the thickness of the previously applied layer before each subsequent coating process by adjusting the device zero;

5)снизить расход осаждаемого металла за счет миниатюризации элек- трода свидетел ;5) reduce the consumption of the deposited metal due to miniaturization of the witness electrode;

6)не использовать эталонный электрод .6) do not use a reference electrode.

Включение новых признаков, а именно: графитового электрода-свидетел , схемы регулировки тока свидетел , отсутствие эталонного электрода, возможность многократного использовани электрода-свидетел - позвол ют повысить достоверность контрол , упростить схему и конструкцию, улучшить эксплуатационные характеристики Совокупность существенных признаков, обеспечивающа новый положительный эффект, в патентной и научно-технической информации не обнаружена, что позвол ет сделать вывод, что за вл емое устройство соответствует критерию изобретени существенные отличи .The inclusion of new features, namely: a graphite witness electrode, witness current control circuits, the absence of a reference electrode, the possibility of reusing the witness electrode, can improve the reliability of the control, simplify the circuit and design, improve operational characteristics. The set of essential features, providing a new positive effect , not found in patent and scientific and technical information, which allows us to conclude that the claimed device meets the criteria significant differences invention.

На фиг. 1 изображена блок-схема за вл емого устройства; на фиг. 2 - конструкци датчика-свидетел ; на фиг.З - схема регулировки тока через свидетель.In FIG. 1 shows a block diagram of an apparatus to be claimed; in FIG. 2 - construction of a witness sensor; in Fig.Z is a diagram of the current regulation through the witness.

Устройство дл измерени толщины гальванического покрыти содержит регулируемый генератор 1, вихретоковый датчик 2 с электродом-свидетелем 3, подключенный к генератору Т и измерительной схеме, состо щей из последовательно соединенных детектора k и индикатора 5. Схема 6 регулировки тока свидетел подключена кThe device for measuring the thickness of the plating contains an adjustable generator 1, an eddy current sensor 2 with a witness electrode 3 connected to a generator T and a measuring circuit consisting of a detector k and an indicator 5 connected in series 5. A witness current control circuit 6 is connected to

электроду-свидетелю 3 датчика 2 и катоду ванны.witness electrode 3 of sensor 2 and the cathode of the bath.

Вихретоковый датчик 2 (Лиг.2) состоит из катушки 7 возбуждени , подкл ченной к генератору 1, приемной катушки 8 с сердечником 9, подключенной к входу детектора k, помещенного в магнитную цепь катушек 7, 8 электрода-свидетел 3, установленных в корпусе 10 со съемной крышкой 11.The eddy current sensor 2 (Lig. 2) consists of an excitation coil 7 connected to a generator 1, a receiving coil 8 with a core 9 connected to the input of the detector k placed in the magnetic circuit of the coils 7, 8 of the witness electrode 3 installed in the housing 10 with removable cover 11.

Схема 6 регулировки тока свидетел (фиг.З) содержит дополнительный источник тока 12 и подключенный к нему резистивный мост, состо щий из резисторов R1 и R2, причем вывод R1 соединен с катодом ванны, а вывод R2 - с электродом-свидетелем 3.The witness current control circuit 6 (Fig. 3) contains an additional current source 12 and a resistive bridge connected to it, consisting of resistors R1 and R2, the terminal R1 being connected to the bath cathode, and the terminal R2 being connected to the witness electrode 3.

Устройство работает следующим образом . Регулируемый генератор 1 питает катушку 7 возбуждени датчика 2. Магнитный поток через катушку 7 будет уменьшатьс при увеличении толщины металлического покрыти на электроде-свидетеле 3. Измерительный сигнал с приемной катушки 8 детектируетс детектором 4 и подаетс на индикатор 5, отклонение стрелки которого св зано с измер емой толщиной. .Пополнительный источник тока 12 включен в цепь питани гальванического катода через резистивный мост таким образом, что допустимо реверсирование направлени включе-1 ни дополнительного источника 12 сов- хестно с изменением величины тока.ЭтоThe device operates as follows. The adjustable generator 1 feeds the excitation coil 7 of the sensor 2. The magnetic flux through the coil 7 will decrease with increasing thickness of the metal coating on the witness electrode 3. The measuring signal from the receiving coil 8 is detected by the detector 4 and supplied to the indicator 5, the deviation of the arrow of which is connected with the measurement thick. . An additional current source 12 is included in the galvanic cathode power supply circuit through the resistive bridge in such a way that reversing the direction of switching on-1 or the additional source 12 is acceptable together with a change in the current value. This

g g

00

55

00

55

необхбдимо дл установки такого тока через электрод-свидетель 3, при котором толщина осевшего на нем металла равна толщине покрыти на детали , подвергаемой электролизу. В предлагаемой конструкции вал резистора R1 снабжен лимбом, откалибро- ванным в единицах отношени площади электрода-свидетел 3 к площади покрываемой детали.it is necessary to set such a current through the witness electrode 3, in which the thickness of the metal deposited on it is equal to the thickness of the coating on the part to be electrolyzed. In the proposed construction, the shaft of the resistor R1 is equipped with a limb calibrated in units of the ratio of the area of the witness electrode 3 to the area of the coated part.

Таким образом, схема регулировки тока свидетел позвол ет устранить разницу в толщинах покрытий на электроде-свидетеле и покрываемой детали , обеспечива в результате высокие точностные характеристики устройства .Thus, the witness current control circuitry eliminates the difference in the thicknesses of the coatings on the witness electrode and the part being coated, resulting in high accuracy characteristics of the device.

Claims

The claims

A device for monitoring the thickness of the plating during its application in the plating bath, comprising an adjustable generator, an eddy current sensor connected to it with a witness electrode and a measuring circuit including a detector and an indicator, characterized in that, in order to increase the reliability of the control and simplify the circuit and design, it is equipped with a witness current control circuit connected to the bath cathode and the witness electrode, and the witness electrode is made of graphite.

To the cathode of Dyna

Figs

-

Fm2

Fige