ЭЛЕКТРОД СРАВНЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01B7/32 

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.

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.

Сравнивая токи, проходящие через печатную плату и электрод сравнения, в момент подключения к источнику постоянного тока определяют площадь металлизации.

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.

Целью данного изобретения является повышение точности измерения площади металлизации.

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.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведено изделие 3 в виде структуры 1 и непроводящего покрытия 2, 4 - электрод сравнения для изделия 3.

Изобретение осуществляют следующим образом.

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).

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.

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).

Аналитический расчет топограмм ионных потоков и краевых явлений требует большого числа трудно автоматизируемых операций и не гарантирует необходимой точности измерений площади.

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.

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.

При разработке технологической оснастки все металлизируемые изделия разбиваются на серии с однотипными конфигурациями формы.

Каждая серия изделий моделируется одним электродом сравнения. Таким образом, формируется комплект электродов сравнения, используемых по мере необходимости.

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.

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.

Использование: для контроля площади металлизации трехмерных структур. Сущность изобретения заключается в том, что электрод сравнения, содержит 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. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности измерения площади металлизации. 2 ил.

Электрод сравнения, содержащий структуру, на поверхность которой предварительно нанесен токопроводящий рисунок, состоящий из элементов простой геометрии различной формы и размеров, отличающийся тем, что 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.