Устройство для электрохимической обработки Советский патент 1990 года по МПК C25D21/12 

о:

о

ю

« L 00

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической обработки изделий. Цель изобретения - повышение качества электрохимической обработки за счет автоматического контроля N параметров обрабатываемого образца. Устройство для электрохимической обработки включает групповые связи 1, соединенные с управляемым блоком питания 2, выхоеключений 4, электрохимическую ячейку 5, связующую с блоком переключений 4, первой схемой измерения 6 и N-1 схемами измерений 7, которые подключены к арифметическому блоку 8, блок 9 сравнения 9, выход которого соединен с блоком переключений 4, а выход - с арифметическим блоком 8, схему синхронизации 10, соединенную с блоком сравнения 9 и N схемами измерений 6 и 7. Повышение качества электрохимической обработки достигается введением в предлагаемое устройство схем измерения, арифметического блока и схем синхронизации. 5 ил.

.1.

Фиг. 1

б:;оког/ питания 2, йь;л1;л ко гор;: гистоип С)|11ий б-лок 3 no;uc;iK 4f; рсклюмеш й 4, электрохими ич К; CBiv:ia :i -vK5 г :.::)KO;vi jept KJiio irii

CxeMO -i )C;;.- П и ч 1 СХг 11йй 7 K:iT;,|).,i- :h);i,K.i- -i i;b; :

ЧСЧ KOMV n . fi.i IK /iVil; it illiM

Итобрет М ие отмпс:- ( к г;);п ; .и uiM: для члектоохимической (;П: ;к1:г -л :;лл,-лн,- . мпжет ) (),i--3o;unn; i ,ч, 4ii fci ;. iiKTHHHbix i;di4 ii HLIX :;, :,.): ..x-i -v.. )i ,

i Ux il, liU)6n{ TS,( i- i K-i ; .:

э ичггрохимлчегкой (ю:)апотх1; Л олс ;и-; : уатич чл ;г;) м,л-р.;ли V л;i лп г-мои .О );и :- -л,1впе:,,;гп .irnr- ii;;.

И:; ( ч олстаьлемя с7П л-- лл-м л л- Nia устр( 7л:л. j OKT v xnM i KHXv м :)i;7:; 6п-гки: на фиг, 2 vrHi; /. exfv:- XM.IJ л;е- И нч-ко -о блока: i;a Фиг, S:-р -

ииалллаи схема блоха : :);;15чснхи: ла ) л

схсмл: срав;лм и.

I ). :|);-;(Лч . .:- Y., и;; х лл :-ис--р;;:-; ;ол1л1 блок лл :ч,. л.

соглл с о. юкл ,: irfN-i (1,,;: , -.«МО ; 1:лмл1ил;ил -; .

ЛЧМ( ii, Ч( nvlbie КЛ : :,. Л-Л Лт|;ч(м-к(М V 6;i:ii v Н, б. к/к л . ра ко гл () rocx i:i;ei; с б. :ок;:лл

с v,-.,; ; ;Л -|ч; xii i:|ii;sa 1Л Xi. лл.. б .iCi-Xlvj 9 V л а t. ЛСЛНИ. ЛХС ; : а-У.. : ;: :;i- ; : , .ц,|л:;: ИЧ ; Я /Л : ;; .

г, л ил .Л ViCTp. л, V ,,: л ; ..л;ЛKЛiOЧ(v;

коч- плхллл: Члл:ст1Л1 ,;у л :,ч)анпем1 л и л

;, ыхо:1 - С арифметическим блоком 8, схе- ,,v гичхпсни:;аиич 10, соединенную с бло- к- ;и с ;авнения 9 и N схемами измерений 6 7. : U;i;.;;;i ieHHC качества электрохимической ,ппиботки лостигается Бвг дением в пред- „,,, .,-;,.,;;., , Ч 7 п О И С Т В О схсм измерепия. ариф- ,;,,,,;::-кг.;-,: Ь; пкй и схемьг синхронизации.

:: -./ктп; ; имическай ячейка 5 предсгавля- : ;бой лбойбйтываемый образец к катод, ;; :::0|-л|„е в 1чачну с электролитом, и :фи- ( П лт как ле ,емле: ,5ая часть лектро- . л;) о и poueccs.

-р ,1,1 б и 7 :-лмсп-ния (йэлример, схема

:,, гг: х:)сли обра5атычаем( образца

ч. ibKTjpoBDiX) 175млрительяого прибо :,;: ,; ,j ; хема измерения сопротив л- -. лсноне ци6п() измерительного

; ,(: Ф 4()i чпедчазначены лля измерел :;; ИЛ об;}абать:васмого образца

:, .. j ;-Kr;::ixii;viM4ccK()ro процесса.

гмл л:л-лглг блок 8 1фиг. 2) iipejb

;иьлги -ЛИ ;и.ччс:1еиим текущего значения

-i HKii o критерия качества {лапркмер, в

;ч, :.: i HK CV крадратов от: - li ;;; ;:,;; pvevib x nhjiaMeTDOB от тре..„i.ix -их кп ил вычилляе- текущее знзче.,,,,,:,; :,;,;;; ;:-;7X)R (;ТК. И)НеН/1И i .

л, ;;,,(.,-;.,-; тробхемых Be, контроли- :,:- i xpaMOTpoF; х запн :ызаются в блок -,pV TTpa4Ki;. Иыхплкы : сигналы ел txev ,.,фг;-:|;7 V тпслстаьл/л- ицие ;о6ой значе ,,: ;.:, Tp;;,xH;)vi;Mi:.ix параметров, из у ерен- yv ;. ...- -;; окпл1охимич1 ского процесса . i, нылитаглиие блоки 12- -14, ; .ч;,-,;,,,,,(.;,н,11 ДЛЯ иле чвания величины . челля i;-;1 ени15 iiaparv-eTpoe обраба- , ,. .(,,-;, пбпххца iT тпебуемь х значений

, , .,. - .,1 X Г f CT Vn с ЮТ С бЛОКа

, : И

;,;;.,,-, ,,|;, г |,;;:;,;;:. , i ь Ч И Т а Ч) 1Ц И X fi- ioKOB

. лл:o; ла лео Л ететв -ол;.и ллоки 5 - 7

:;, ;-чгл; тле 1 ля ла; е л;ь е для : е; ; --:лт ;; 7 -ч ч зн; ;ляий а i

на себя

(

; . , гч ;;. ,;агл- ллгь - блокг;в умнлже- :,; , :,-,кгг лл с ЛиУ:аг;.р -8, и 1:ол чен- :: .(; :,;;; с Г е Г, Л К . з ;гчение ,.,:,....,;.; ,;,,.;;;; ;()iл- оолИрvcмыX Г вра- ,- ,-, (;: -..-.глх :л;л-ениг- Xft -xj

. ,,5 . ч . ,;: ч f. ::v f;:; Л)ел t-:a3i.алел

I л . . ,. -:f;i:,;i :i:;;-: :1лО-л НТа Л.ОС ТИ Х СЛ Л Я ЛК,;,..лм ча.я;мл;гп у.ллтлри;; каиестве. чагри- , .,,,..,:... .-гп T{4;vLie( . ияче;л-:с cv:v.га.гамет ров от

. ч --. % V , - -- ). Блок сравнения представляет собой два параллельных восьмиразрядных регистра 19 и 20, выполненных нл микросхемах К555ТМ2, выходы которых (соответственtio первого и второго регистров) попарно подключены к входам цифрового восьмиразрядного компаратора 21,собранного на микросхемах К555СП, включенных по двух каскадной схеме. Первый регистр 19 предназначен для хранения текущего значения критерия S(,); а второй регистр 20 - для хракейия предыдущего значения суммы квадратов отклонений контролируемых параметров 2(хГ-|-х,-|). Вычисленное в ариф|- метическом блоке очередное значение суммы квадратов отклонений поступает на входь DO-Dj первого регистра 19. Управление блоком сравнения производится сигналом S, поступающим от групповых линий 1 спязи, и сигналами Ф2, Ф.ч, поступающими от с;;е- мы 10 синхронизации. Сигналом Фг переписывается содержимое первого регистра 19 во второй 20, сигналом Фз в первый регистр 19 заносится очередное текуп1ее зця- чение, поступаюняее из арифметического бпо- ка 8.

Для того, чтобы задать предыдущее значение для первого цикла сравнения, сигналом S, который в исходном состоянии имеет низкий уровень, первый регистр 19 уста- 15авливаетсч в еди.чичное состояние. Благодаря этому в перзс л иикле сравнения про- дыдун;е-е значение становится .максимально возможным ЧИС.ЛОМ, и поэто.му результат , ipp- вого сравнения не вызывает отключении процесса. Начиная с второго тиклг сравнен-.ия первый 19 и второй 20 регистры уже содержат значения, считанные с выхода аоифме- тического блока Л. Циклы сравнения продолжаются до тор. пока ифрпвон компаратор 21 не обнаружит превыгиеииг текущего значении квадратов )тк. 1окений над предь:ду1цнм.

Схема С синхронизации {фкг. 4) предназначена дл;; сикхрсч;и1а1и:1 заботь; блока сравне;уия j paбатываемого o6ca.iч.г.

Выхот reriepaTop,: 22 тактовых и--,. сов ТИ, собранного ЧУ члеме; тах И-НУ: дается через логический э.,емент 23 на двоич ;ого счетчика 2 ;- аыходы которого ключены к входам лен;ифратора 25. Умрав- ленпе запуском схемы синхронизйнии ос -- Цествляе- :я сигна.,;:;-,- S от rpviiiioaoji . ;и- нии 1 связи, который ;-5 исходном состоянии имеет низкий уровень, при это.м логический элемент 26 сбрасывает з «О счетчик 24. а логический элемент 23 блокирует поступление импульсозоу |-енератора ня вход счетчика. Для запуска схемы синхроничацьи (фиг. 5) высокий урпк.:иь сигнала S открывает логический -глем-нт 23 и разре;ийет счет счетчику 24, которы.з начинает счет от нуля. При этом ра зыходах деи;кфрато- ра 25 появ.:я;-;тсг1 носледовательностъ

пульсов, разнесенных во времени. Импульсы Ф служат для запуска схем 6 и 7 измерения. Импульсы Фз. Фз поступают в блок 9 сравне- . Время задержки между импульсами Ф,, Фо, Фз должно удовлетворять условию

J .,ti +t ip-ofi:

Ь- mi ()1 ьты

-- время измерения параметров обрабатываемого образца; - время обработки в арифметическом блоке; - период следования тактовых имИМПУЛЬСОВ.

5

0

5

0

0

Устройство для электрохимической обработки работает следующим образом.

По командам, поступающим с групповых лнннй i свя.т, управляемый б,ток 2 питания через регистрируюп1ий блок 3 и блок 4 переключений подключается к .электрохимической ячейке 5. и организуется воспроизведение заданного режима работы процесса анодирования путем периодической посылки кодов значений управляющего сигнала. Одновременно сигналом с групповой линии 1 связи запускаются схема 10 синхронизации и блок 9 сравнения. Электрический сигнал с выхода управляемого блока 2 питания через пегистрируюп:.ий блок 3 и блок 4 пере- кл; ь-ений прикладывается к образцу и катоду электрохимической ячейки 5. Регистрирую- ций олок 3 позно. оператору следить за исправностью рабггы управляемого блока 2 питания. Параметры обрабатываемого образ- цй контролируются схемами 6 и 7 из.мереньгй. а резгльтйты мзмепеи;й поступают на арпф- ме- -ическкй б.чОл 8. который вычисляет Нлее 3};ачен ;е квадратом отклонешп; ко1п-ролип -- мы iiCpaycTpcs о Tpe6veivibix 3E-ia-ieHii)i. Коды 1о;1 ч,5емых значений отклонений поступают на блок 9 срав 1ени;1. При лостижек 1ч -ч.м е..-;та. ,чогда текугцее 4eiiiie суммы квадратов отклонений прсвы- |5уюи ее з1- аченко квадзначе1-;нй. с выхода 6:i()- - Bxo.i блока 4 перек, ;юче- 1-:пл. Таким обрязом, про- .-iCHiKie отключение элект т- -. 5 от управляемого блох д-овлетвопенни заданного г

ров от требуемых ка 9 cpEBHeniiK :i; ник поступает С л

5 изводится с XHMHL CKOH ячейк ка 2 .и гаиия i ;-iv

критерия качес- -Ея. пбот;; блока 9 сравнения и схем измерен :я синхронизируется импульсами, гоступаьон;, мн со схемы 10 синхро0 низз щи.

fip - - - P- -тй ..юктрпческо:; ч(:г:1с)жке (ситалл C.l---50--i ) л;етодами катодного рас- пылеьм я ;.; сЬо го,;ито -р;-;фии форчифуются металлизированные частки межсоединений на основе та;п-ала Та голщиной 5000 Л. Электрохимическим способом н электролите на основе этнленглнкс-я и щавелевой кислоты liP 1ювсрХпГ ;--м ;еталлических провот7

НИКОВ формируют дизлектрическую межуров невую изоляцию на основе оксида тантала Ta.bc, Напряжение анодирования измекя етс я линейно со скоростью 0,2 В/с. Процесс завершается по дости««;иии задаинои тл- щины изоляции (2500 А) и сопротивлг ния металлизированного нронодника (2оО им). Исследования проводятся .чдя .(.к-дложен ного и известного устройстй, используемого аля нодгонки пленочных резисторов. В известном устройстве решение о зг-всрн;ении электрохимического Hpoiiecca принималось по достижении заданной величины солро тивления, в предложенном --- но результа - там контроля сопротивления мета.:личоскои пленки и толщины изоляции из ус. минимизации следующего коитерия качества;

F (250--R)4(2500-HV где R -- сопротивление металлической пло iки. Ом;

Н-- тол1иина изоляции. А. Толн1ина изоляции оценивается по pe;iv v-r татам измеоени емкости диэлектрика

где f S С

аемост

ц..7

диэлектрическая

(д.ля оксида тапта. К ();

плопшдь HOBCjixHoc-iH метал.:ической п.лепки,

емкость диэ,1ектричсск;)п изо iviHUii

иФ:

ка диэлектрическая чос i-oii;;;: :-: (S,.-.o пф/м).

Эксперимент проводят .тля наптни ;М 20 образцов. Математическое ожиданп;- СУММЫ квадратов отклонения сонротинлс1Ч1Я .металлической .-лепки и толп1инь : золя;:ик ог требуемых :5начений составляет ino.ii. . известном устройстве нрсггив 5У1;«.2 :ia i;pe;j:ч,женног Разброс сопротивления и тол- :цччы на известном устройстве составляет с(. ;тветственно ±1% и ±5%, а на пред- .чоженном ±2% и ±3%.

Применение предлагаемого устройства . мвопярт супхественно повысить качество -,г,.,к-рохимической обработки за счет умень- пм-,.я суммарной величины отклонения па- 1}нметров обрабатываемого обоазца от за- динных значений.

формула изобретеимя

Ус-ройство аля электрохимической обра- г-.угкч содержащее групповые линии связи, х-ппйвпяемый блок питания, регистрирующий ггко-кл:оченнй, электрохими чес1 t к 1 рвую схему измерения, блоч 1( пповые линик связи, соединена 1 ,1м блоком питания, выход ( fL регистрирующий блок под- 1(1 t и переключений, который сое- 11-- юхимической ячейкой, выход

(инен с первой схемой измереI I ча сравнения соединен с вхо- г, к If ) тючений, отличающееся тем, I ) п(1вьшения качестве электро- Т4 бработки за счет автоматичес- piif N параметров обрабатывае- t 1 ;но снабжено N-1 схемами рн рмг-тическим блоком, схемой , , ц причем N---1 схемы измерс- 1 OJ : И электрохимической ячеи- , 11 pi 1метического блока соедине- 1 и измерений, а выход --- с )г i -1ия. схема синхронизации сое- и м сравнения и с N схемами г щпявляющие входы схемы син юка сравнения подключены к ,,11 1ИЯМ связи.

Ч

5

tu

н

U

J

.., .J

с

о

J

J,

Фиг.З

/f блоку переключений

1

22

I

,д.

т

L.

К

ит §л. 1

(

26

Фиг.

„J

012

т --а I

L U

/j

Г 1

I i

r l гп П f

i ii - i { I

Ф,

Ф,

3ati

ЖШГ .

IF .

LJ