Установка для нанесения гальванопокрытий

 

1. УСТАЛОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЙ, содержащая гальваническую ванну с pei-улируемым источником питания, блок задания параметров , блок цикловой автоматикн, состоящий из датчика загрузки, элемента задержки и таймера, отличающая с я тем, что, с целью повышения качества покрытия, она снабжена двумя элементами умножения, блоком памяти, двумя аналого-гдафровыми преобразователями, датчиком температуры и устройством определения концентрации , первый вход которого соединен с выходом регулируемого источника питания, второй вход - с первым выходом блока задания параметров , третий вход - с первым выходом блока цикловой автоматики, а выход подключен через первый аналого-цифровой преобразователь к первым входам блока памяти, вторые входы которого через второй аналого-цифровой преобразователь подк-пючены к датчику температуры, а первый и второй выходы - к первым входам соответственно первого и второго элементов умножения , вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока задания параметров, второй выход блока цикловоГ) автоматики соединен с первым входом регулируемого источника питания, выход первого элемента умножения соединен с вторым входом регулируемого источника питания, а выход второго элемента умножения - с входом блока цикловой автоматики, 2, Установка по п, 1, о т л и чающая ся тем, что устройство определения концентрации снабжено двумя интеграторами, подключенными соответственно к первому и второму входам блока вычитания, третий вход которого подключен к второму входу устройства определения концентрации, а выход - к выходу устройства опреде ления концентрации, первый и третий входы которого подключены к входам соответственно первого и Dioporo интеграторов .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) з(5)) С 25 D 21/12

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯтеграторов.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 363) 119/22-02 (22) 30.05.83 (46) 15.09.84. Бюл. )) 34 (72) Э.И.Ошмянский, В.А.Иль««нков, В.А.Маркин, Ю.Ю.Урбанович, В.Г.Олифер и Л.В.Захарчук (53) 621.357.77(088.8) (56) ). Авторское свидетельство СССР

II - 836243, кл. С 25 ):) 21/12, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

М« 876806, кл. С 25 D 21/12, 1979. (54)(57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ

ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЙ, содержащая гальваническую ванну с регулируемым источником питания, блок задания параметров, блок цикловой автоматики, состоя щий из датчика загрузки, элемента задержки и таймера, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения качества ««окрытия, она снабжена двумя элементами умножения, блоком памяти, двумя аналого-цифровыми преобразователями, датчиком температуры и устройством определения концентрации, первый вход которого соединен с выходом регулируемого источника питания, второй вход — с первым выходом блока задания параметров, третий вход — с первым выходом блока цикловой автоматики, а выход подключен через первый аналого-цифроной преобразователь к г«ервым входам блока памяти, вторые входы которого через нторой аналого-цифровой преобразователь подключены к датчику температуры, а первый и второй выходы — к первым входам соответственно первого и второго элементов умножения, вторые входы козорых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока задация параметров, второй выход блока цикловой антоматики соединен с первым входом регули— руемого источника питания, выход первого элемента умножения соединен с вторым входом регулируемого источника питания, а выход второго элемента умножения — с входом блока цикловой автоматики.

2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что устройство определения концентрации снабжено двумя интеграторами, подключенными соответственно к первому и второму входам блока вычитания, третий вход которого подключен к вгорому входу устройства определения концентрации, а выход — к выходу устройства определения концентрации, первый и третий входы которого подключены к входам соответственно первого и второго ин1113432

Иэ обретение относит ся к гальв анотехнике и может быть использовано в автоматизированных системах управлениях технологическими процессами гальванопокрытий.

Известна установка для нанесения гальванических покрытий, содержащая ванну с источником тока, датчик плотности тока, автоматическое программное устройство, запоминающее устройство и компаратор fl) .

В известном устройстве не предусмотрен контроль параметров электролита в электролиэере, что снижает качество покрытия при изменении температуры электролита и концентрации основного компонента.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигае— мому результату является установка для нанесения гальванопокрытий, содержащая гальваническую ванну с регулируемым источником питания, блок задания параметров, блок цикло—

25 вой автоматики, состоящий из датчика загрузки, элемента задержки и т аймера (2) .

Однако в данной установке не обеспечивается необходимое качество по30 крытия, так как не учитывается изменение выхода по току при изменениях концентрации основного компонента электролита и температуры электролит а.

Цель изобретения — повышение ка- 3S чества покрытия. Поставленная цель достигаетс.; тем, что установка для нанесения гальванопокрытий, содержащая гальваническую ванну с регулируемым ис- 4О точником питания, блок задания параметров, блок цикловой автоматики, состоящий из датчика загрузки, элемента задержки и таймера, снабжена двумя элементами умножения, блоком 45 памяти, двумя аналого-цифровыми преобразователями, датчиком температуры и устрой ст вом определения концентрации, первый вход которого соединен с выходом регулируемого источни- $Q ка питания, второй вход — с первым выходом блока э адания параметров, третий вход — с первыМ выходом блока цикловой автоматики, а выход подключен через первый аналого-циф- 55 ровой преобразователь к первым входам блока памяти, вторые входы которого через второй аналого-цифровой преобразователь подключены к датчику температуры, а первый и второй выходы — к первым входам соответственно первого и второго элементов умно-. жения, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и треть им выходами блока задания параметров, второй выход блока цикловой автоматики соединен с первым входом регулируемого источника питания, выход первого элемента умножения соединен с вторым входом регулируемого источника питания, а выход второго элемента умножения — с входом блока цикловой автоматики.

Устройство определения концентрации снабжено двумя интеграторами, подключенными соответственно к первому и второму входам блока вычитания, третий вход которого подключен к второму входу устройства определения концентрации, а выход— к выходу устройства определения концентрации, первый и третий . входы которого подключены к входам соответственно первого и второго интеграторов.

На фиг. 1 изображена блок — схема установки для нанесения гапьванопокрытий; на фиг. 2 — блок задания параметров; на фиг. 3 — блок памяти; на фиг. 4 — временные диа— граммы работы установки для нанесения гальванопокрытий; на фиг. 5 модель процесс а ци ани стого меднения.

Установка содержит гальваническую ванну с регулируемым источником 2 питания, блок 3 задания параметров, блок 4 цикловой автоматики, блоки 5и 6 умножения, блок 7 памяти, аналого-цифровые преобразователи 8 и 9, датчик 10 температуры и устройство 11 определения концентрации.

Блок 4 цикловой автоматики содержит датчик 12 загрузки, элемент 13 задержки, таймер 14.

Устройство 11 определения концентрации содержит интеграторы 15 и !6 и блок 17 вычитания.

Блок 3 задания параметров содержит кольцевой сдвиговый регистр !8Ä резистор 19, переключатель 20 и задатчики 21-23 (фиг.2) .

Блок 7 памяти содержит дешифраторы 24 и 25, элементы И 26 н задатчики 27 и 28 (фиг. 3).! 113432

Вход блока 3 задания параметров подключен к первому выходу блока 4 цикловой автоматики.

Таймер 14 подключен первым входом через элемент 13 задержки к выходу Б датчика 12 загрузки и первому выходу блока 4 цикловой автоматики. Второй вход таймера 14 соединен с входом блока 4 цикловой автоматики, а выход — с вторым выходом блока 4 цик- 10 ловой автоматики, подключенного к первому входу регулируемого источника 2 питания.

Первый вход устройства II определения концентрации соединен с выходoM 15 регулируемого источника 2 питания, второй вход — с первым выходом блока 3 задания параметров, третий вход — с первым выходом блока 4 цикловой автоматики, а выход подключен 20 через аналого †цифров преобразователь 8 к первым входам блока 7 памя— ти, вторые входы которого через ана— лого-цифровой преооразователь 9 подключены к датчику 10 температуры, 25 а первый и второй выходы — к первым входам соответственно элементов 5 и 6 умножения, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока 3 задания 30 параметров.

Выход элемента 5 умножения соеди" нен с вторым входом регулируемого источника 2 питания, а выход элемента 6 умножения — с входом бло35 ка 4 цикловай автоматики.

Интеграторы 15 и 16 подключены соответственно к первому и второму входам блока 17 вычитания, третий вход которого подключен к второму входу устройства 11 определения концентрации, а выход — к выходу устройства 11 определения концентрации, первый и третий входы которого под- ключены к входам соответственно интеграторов 15 и 16.

Счетный вход кольцевого сдвигового регистра 18 подключен к входу блока 3 задания параметров. Вход синхр они з ации уст ано вки кол ьцево го сдви- 0 гового регистра 18 подключен к шине "+" через резистор 19 и через переключатель 20 к шине "Земпя".

g -входы кольцевого сдвигового регистра !8, кроме последнего, подключены к шине "Земля", а последний— к шине "А".

Выходы кольцевого сдвигового регистра 18 подключены к второму выходу блока 3 задания параметров через задатчики 21 и к третьему выходу блока 3 задания параметров через эадатчики 22, эадатчик 23 подключен к первому выходу блока 3 задания параметров (фиг.2) .

Элементы И 26 первыми входами подключены к первым входам блока 7 памяти через дешифратор 24, вторыми вхо-. дами — к вторым входам блока 7 памяти через дешифратор 25, а выходами — к первому выходу блока 7 памяти через задатчики 27 и к второму выходу блока 7 памяти через задатчики 28 фиг.3).

Установка работает следующим образом.

При,включении установки в блоке 3 задания параметров устанавливается начальное значение концентраLtHH С, осноьного компонента электролита с помощью задатчика 23, которое поступает на первый выход блока 3 задания параметров. С помощью переключателя 20 на вход синхронизации установки кольцевого сдвигового регистра 18 подается нулевой потенциал и кольцевой сдвиговый регистр 18 устанавливается в исходное состояние, т.е. все разряды, кроме последнего, устанавливаются в 0", а последний — в 1

После загрузки очередной под- вески на установку в блоке 3 задания параметров на соответствующем задатчике 22 задается уставка 5 площади деталей на подвеске и на соответствующем задатчике 21 — уставка о толщины наносимого покрытия.

При загрузке первой подвески в гальваническую ванну 1 транспортирующим устройством (не показано) срабатывает датчик 12 загрузки. Импульс с его выхода поступает на вход блока 3 задания параметров. При этом на первом выходе кольцевого сдвигового регистра 18 появляется высокий потенциал и на второй и третий выходы блока 3 задания параметров с соответствующих задатчиков 21 и 22 поступают потенциалы, пропорциональные уставкам толщины S покрытия и площади 9.! деталей для первой подвески. При загрузке в ванну следующих подвесок высокий потенциал появляется на соответствующих вы111 3432

Э = Б и .

И где С!

5 л

6С! = К (5) (2) (3) (6) hCZ KZ ni ходах кольцевого сдвигового регистра 18 и на втором и третьем выходах блока 3 задания параметров появляются уставки толщины 8„и площади

9„, соответствующие обрабатывае5 мой подвеске. Эти уставки поступают на первые входы элементов 5 и 6 умножения. Элемент 5 умножения вычисляет уставку тока Jä 1! -й подвески по формуле где j — уставка плотности тока и-й и подвески, поступающая на второй вход элемента 5 умножения с первого выхода бло— ка 7 памяти.

Уставка тока !и с выхода элемента 5 умножения поступает на второй вход регулируемого источника 2 питания.

Уставка Л времени покрытия вычисляется элементом 6 умножения по формулам (2) и (3), являкицимся следствием закона Фарадея где — плотность наносимого метал.ла;

К вЂ” электрохимический эквивалент, 35 выход по току.

Коэффициент Ь!1 поступает в элемент 6 умножения из блока 7 памяти.

С выхода элемента 6 умножения уставI

40 ка (времени поступает на второи вход таймера 14. Через промежуток времени 1, после загрузки подвески л в ванну на первом входе таймера 14 появляется импульс с датчика 12 з агрузки. Промежуток времени с опре45 деляется элементом 13 задержки.

Имлульс с датчика 12 загрузки эалускает таймер 14 и на его выходе появляется высокий потенциал, который включает регулируемый источник

2 питания.

По истечении времени покрытия, определяемого уставкой, на выходе таймера 14 устанавливается низкий потенциал и регулируемый источ- 5S ник 2 питания отключается.

При каждой загрузке подвески в ванну 1 сигнал с выхода датчика 12 загрузки поступает на третий вход устройства l! определения концентрации, на первый и второй входы которого поступают соответственно ток и начальная концентрация С основного компонента электролита.

Устройство 11 определения концентрации вычисляет, текущую концентрацию электролита Ст в блоке вычитания 17 по формуле

Cò = СФ вЂ” 4С1 1SCа (4) — изменение концентрации за счет электроосаждения, вычисляется интегратором 15 по формуле где Kl — коэффициент пропорциональности, поступает на вход интегратора 15 с выхода регулируемого источника 2 питания.

Изменение концентрации Ь С за счет, уноса и разбавления электролита вычисляется интегратором 16 по формуле где К вЂ” коэффициент пропорционапьности

Потенциалы, пропорциональные з н ачениям текущей концентрации Ст основного компонента электролита и его температуре, поступают соответственно на входы аналого-цифровых преобразователей 8 и 9, которые преобразуют их в соответствующие коды.

Блок 7 памяти имеет матричную структуру.

Код с выходов аналого-цифрового преобразователя 8, соответствующий текущей концентрации С1- основного компонента электролита, поступает на первые входы блока 7 ламяти и далее на дешифратор 24 и на одном из его выходов появляется потенциал, который поступает разрешением на первые входы соответствующих элементов И 26. Одновременно код с выходов аналого-цифрового преобразователя 9, соответствующий текущей температуре, поступает на вторые входы блока 7 памяти и далее на дешифратор 25 и на одном из его выходов появляется потенциал, который поступает разреше—

1113432

10 нием на вторые входы соответствующих элементов И 26.

Таким образом, на оба входа одного из элементов И 26 поступают разрешающие потенциалы и на его выходе устанавливается высокий потенциал, который поступает на соответствующие задатчики 27 и 28. С задатчиков 27 и 28 на.первый и второй выходы блока 7 памяти поступает уставка j плотности тока и коэффиЬ циент h соответствующие текущей температуре электролита и текущей концентрации С основного компонента электролита. уставка j плотности тока и коэффициент h устанавливаются на задатчиках 27 и 28 в соответствии с моделью процесса элек- . троосаждения, выражающей зависимость выхода по току 17 от значений плотности тока j и концентрации основного компонента электролита, и формулой (3) . Пример такой модели для процесса меднения приведена на фиг. 5, где кривые 1-3 соответству— ют концентрации СцСМ 26,25 г/л и значениям температуры 54,4; 71, l и

8 о и 87,8 С соответственно, кривые 4-6— концентрации CuCN 41,25 г/л и значениям темлературы 54,4; 71,1 и 87,8 С. При этом уставка плотности тока j выбирается таким образом, чтобы при заданных технологических ограничениях на плотность тока достигался максимум выхода по току, например при технологических а а ограничениях 2 --- < j 5 -- для м м процесса меднения будет выбрана а уставка j=2- —. Для других процессов

15 осаждения необходимо пользоваться соответствующими моделями.

Таким образом, в установке рассчитываются и поддерживаются плотность тока и время осаждения, соответствующие реальным значениям температуры и концентрации электролита, чем достигается высокое качество покрытия. Максимальное отклонение. толщины гальванопокрытия при меднении контрольных плат составляет 103 от уставки, при этом выход по току 987.

1 I 13432

1113432

1! !3432

1! 13432

Составитель С. Пономарев

Техред Т.Маточка Корректор Е.Сирохман

Редактор Т. Веселова

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 6534/22 Тираж 632 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5