Устройство для питания гальванических ванн импульсным током

 

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к устройствам для осаждения металла в нестационарных режимах по току и электролиту для получения монослоя осадка за период одного импульса, а также может быть использовано в импульсной технике и электронике. Целью изобретения является получение различных структурных характеристик покрытия путем применения многоступенчатого импульса с регулируемыми независимыми параметрами. Устройство содержит входную шину, к которой подключены источник пороговых уровней 1, счетчик импульсов 2, коллекторная цепь транзистора Т и вход первого одновибратора 3, инверсный выход которого соединен с входом первого амплитудного усилителя 6 и входом второго одновибратора 4. Инверсный выход Q одновибратора 4 в свою очередь соединен с входом второго амплитудного усилителя 7 и входом третьего одновибратора 5, инверсный выход Q которого связан с амплитудным усилителем 8. При этом к каждому одновибратору подключены внешние времязадающие цепочки R<SP POS="POST">X</SP>C<SP POS="POST">X</SP>, а выходы амплитудных усилителей 6-8 подсоединены с одной стороны к ограничительным цепочкам D<SB POS="POST">1</SB>R<SB POS="POST">1</SB>, делители которых подключены к разнополярным источникам питания +U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB>, а с другой стороны к резисторам R<SB POS="POST">2</SB>, R<SB POS="POST">4</SB> и R<SB POS="POST">6</SB> резистивной матрицы соответственно, которые другими своими концами подключены к выходной шине, к которой также подключены резисторы R<SB POS="POST">3</SB> и R<SB POS="POST">5</SB>, заземленные вторыми выводами. Выход счетчика импульсов 2 соединен с резистором R<SB POS="POST">7</SB> базовой цепи транзистора Т, эмиттер которого заземлен, а к базовой цепи подключены также конденсатор C<SB POS="POST">1</SB>, резистор R<SB POS="POST">8</SB> и диод D<SB POS="POST">8</SB>, вторые выводы которых заземлены. Питается транзистор Т от источника питания - U<SB POS="POST">2</SB> через резистор R<SB POS="POST">9</SB>. Одновибраторы питаются от источника питания +U<SB POS="POST">1</SB>, а амплитудные усилители - от источника питания +U<SB POS="POST">3</SB>. Повышение качества покрытия достигается введением в предлагаемое устройство одновибратора, усилителей амплитуды, ограничительных цепочек, резистивной суммирующей матрицы, счетчика импульсов, источника пороговых уровней, транзистора с базовой цепочкой, трех источников питания и резистора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦЙАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛУБЛИН (51) 5 С 25 В 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

F>!APPgp g ., .;г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П1НТ СССР

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4475768/31-02 (22) 23.08,88

- (46) 23.12 ° 90, Бюл, У 47 (71) Львовский политехнический институт цм. Ленинского комсомола (72) В.Г. Норейко и Ы,К. Борзунов (53) 621.357.77(088.8) (56) -Авторское свидетельство СССР

Р 1239845, кл. Н 03 К 4/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1307555, кл, Н 03 К 5/01, 1985 °

„.Я0„„1615238 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧКСКИХ ВАНН ИМПУЛЬСНЫМ ТОКОМ (57) Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к устройствам для осаждения металла в нестационарных режимах по току и электролиту для получения монослоя осадка sa период одного импульса, а также может быть использовано и импульсной технике и элект" ровике. Целью изобретения является получение различных структурных характе-.

Ю, 161523 ристик покрытия путем применения многоступенчатого импульса с регулируемыми независимыми параметрами. Устрой,ство, с.одержит входную шину, к которой подклвчены источник пороговых уровней

1, счетчик импульсов 2, коллекторная цепь гранзистора T. и вход первого од-. новибратора 3, инверсный выход котороi га соединен с входом первого амплитуд"10 .ного усилителя 6 и входом второго одновибратора 4, инверсный выход Q одновибратора 4 в свою очередь . соединен с входом второго амплитудного усилите, ля 7 и входом третьего одновибратора ,, 5, инверсный выход (которого связан с амплитудным усилителем 8. При этом к каждому одновибратору подключены внешние времязадающие цепочки RC a выходы амплитудных усилителей 6 - 8 Ю подсоединены с одной стороны к огра-! ничительным цепочкам 0 К4, делители которых подключены к разнополярным источникам питания +U1 и -Ug а с другой стороны — к резисторам R„ 2S

8 4

К и К резистивнои матрицы соответб ственно, которые другими своими концами подключены к выходной шине, к которой также подключены резисторы R y u

R, заземпенные вторыми выводами. Выход счетчика импульсов 2 соединен с резистором R базовой цепи транзистора Т, эмиттер которого заземлен, а к базовой цепи подключены также конден- о сатор С, резистор R и диод D8 âòîрые выводы которых заземлены, Питается транзистор Т от источника питания

-U< через резистор К . Одновибраторы питаются от источника «питания +U< а амплитудные усилители - от источника питания +U . Повышение качества покрьггия достйгается введением в предлагаемое устройство одновибратора, усилителей амплитуды, ограничительных цепочек, резистивной суммирующей матрицы, счетчика импульсов, источника пороговых уровней, транзистора с базовой цепочкой, трех источников питания и резистора. 2 ил, Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники, в частности для осаждения металла в нестационарных режимах по току и электролиту для получения монослоя осадка эа период одного импульса, а также может быть использовано в импульсной технике и электронике, Цель изобретения — получение различных структурных характеристик покрытия путем применения.многоступенчатого импульса с регулируемыми независимыми параметрами, !

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит источник 1 пороговых уровней, счетчик 2 импульсов, входную шину "Вх, шина", одновибраторы 3- 5 (которые могут быть выполнены, например, на микросхемах КР

+,Ф

155 АГ 1), времязадающие цепочки R С, усилители 6 — 8 амплитуд, ограничительные цепочки, состоящие из диодов

D н делителя с переменным коэффициентом деления — потенциометром R <, суммирующую резистивную матрицу К, R R R К, выходную шину "Вых.

55 лителя 7 амплитуд и входом третьего одновибратора 5, инверсный выход Q которого соединен с усилителем 8 амплитуд, при этом к каждому одновибратору подключены. внешние времязадающие цепочки R+Ñ, а выходы усилителей 6 - 8 амплитуд подключены с одной стороны к ограничитеиьным цепочкам DIRI, делители которых подключены к разнополяр- ным источникам питания +U и -U, a c другой стороны к резисторам К, К и

К резистивнай матрицы соответственно, ° шйна" и транзистор Т, образующий вместе со счетчиком 2 импульсов функциональный ключ, к базовой цепи транзистора Т подключены резисторы R>, К д од- 06. конденсатор С а также йс1 точники питания U,Пе,U и резистор

К

Источник 1 пороговых уровней соединен, с входной шиной "Вх. шина", ко40 торая соединена со счетчиком 2 импульсов, коллекторной цепью транзистора

Т и входом пе р в o ro однови бр ат ора 3, инверсный выход Q которого. соединен с входом первого усилителя 6 амплитуд и

45 входом. второго одновибратора 4, ин. версный выход Q которого, в свою очередь, соединен с входом второго уси16152 которые другими своими концами подключены к выходной шине "Вых. шина", к которой также подключены резисторы

К и R которые вторыми выводами заземлены. Выход счетчика 2 импульсов

5 соединен с резистором R базовой цепи транзистора Т, эмиттер которого saseMлен, а к базовой цепи подключены также конденсатор С1 резистор КВ и диод 1О

D, вторые выводы которых заземлены.

Питается транзистор Т от источника питания -U< через резистор К . Одновибраторы питаются от источника питания

+П 1 а амплитудные усилители от исTоч 1 5 ника питания +Uy, Устройство работает следующим образом.

В зависимости от требований,предьявляемых к осадку: величина зерна, шеро- 20 ховатость поверхности, интегральные характеристики покрываемой детали, устанавливают значение амплитуд с по-. мощью резисторов К < и длительностей составляющих импульса с помощью вре- 25 мяэадающих цепочек К С+ и задают коэффициент пересчета N счетчика 2 количества импульсов. При этом выходной триггер счетчика 2 переходит в нулевое состояние, а транзистор Т закрывается. 30

При включении источника 1 пороговых уровней (которым может быть любой источник периодических сигналов, например синусо щальных) на вход одновибратора 3 поступает напРяжение, превы- 35 шающее порог срабатывания одновибратора Пцдч (фиг ° 2 а) и запускает его, Одновибратор формирует импульс U с хорошей стабильностью длительности (рис. 2б), величина которой определя- 40 ется сочетанием величин сопротивления и емкости (К+ и (; ) внешней времяэадар ющей цепочки и большой крутизной переднего фронта. Сформированный одновибратором отрицательный импульс явля- 45 ется частью составного импульса и обеспечивает своим положительным перепадом запуск следующего одновибратора. С инверсных выходов одновибраторов

3 — 5 .импульсы поступают на усилители

6 — 8 с регулируемой амплитудой выходного сигнала путем ограничения напряжения на коллекторе с помощью диода

D. и делителя К с переменным коэффициентом деления. С. выхода этих трех у, усилителей 6 — 8 частичные юшульсы, имеющие в общем случае различную амплитуду и длительность (фиг. 2в, r) поступают на резистивную суммирующую

Количество импульсов подсчитывается по формуле:

gi т

1=l — количество составных импульсов; — ток составной части импульса; — длительность составной части импульса; — количество частей составного

N где N импульса;

k=3 — для данного устройства; — количество электричества, необходимое для переноса данной массы металла через гальваническую ванну.

Таким образом, необходимая точность наращивания металла определяется ко.личеством импуль ов, а время осаждения t>t, легко определяется из соотношения:

t. = N Ò ос где Т вЂ” период составного импульса.

38 6 матрицу К - К, где образуется ре эультирующйй трехступенчатый импульс (фиг. 2д), реостат R . служит для ус,тановления начального (нулевого) уровня суммирования относительно вы-, хода.

В момент прохождения переднего фронта й-ro импульса от источника пороговых уровней срабатывает схема сравнения (например, U) в счетчике импульсов и выходной триггер счетчика импульсов устанавливается в положение 1, при этом транзистор Т полностью открывается и шунтирует вход таким образом, что выходной сигнал от источника пороговых уровней становится пренебрежимо малым и не может вызвать срабатывания одновибратора 3, Поскольку последний .запускается от переднего фронта порогового сигнала и дальнейшее срабатывание одновибраторов 4 и S не эависи от сигналов на входе схемы, N-й импульс будет сформирован полностью, а поскольку длительность составного импульса во много раэ больше длительности переходных процессов в счетчике импульсов и транзисторе, устройство гарантировано выключается во время паузы после прохождения Й-ro импульса.

1615238

Использование в качестве формирователей отдельных частей импульсов предлагаемой схемы позволяет формировать трехступенчатый (или много5 ступенчатый - в зависимости от количества одновибраторов) .импульс с крутыми фронтами и независимо регулируемой в широких пределах амплитудой и длительностью каждой части. Это дает 10

1 возможность выращивать многослойное покрытие за период одного импульса с различной величиной зерна, что, в свою очередь, позволяет получать различные по толщине слои покрытия, отличающиеся между собой по структуре, текстуре и физико"механическим свойствам. При этом каждая компонента трехступенчатого импульса несет свои .строго определенные физикой воз- 20 действия на процесс функции. Для каждого размера зерна в зависимости от

1 атомного веса металла и типа электро-! лита определяется оптимальное соотношение всех параметров составного импульса. Предлагаемое устройство позволяет получать импульсы с крутизной переднего фронта импульса не хуже

50 нс, что дает возможность при достаточной амплитуде получить ударное 30 внедрение на поверхности катода центров зародышеобразования для широкого спектра энергетических поверхностей катода и ионов, туннелируемых через

ДЭС (двойной электрический слой), Не- 35 посредственное (без перерыва) следова- . ние следующей компоненты импульса дает возможность предотвратить пассивацию поверхности, а .соответствующая длительность этой компоненты дает воз- 40 можность обеспечить рост зародышей до необходимого размера зерна (исходя из расчета 77-977 покрытия площади поверхности катода монослоем). Задачей третьей компонепты является дора- 45 ботка поверхности до заданного состояния чистоты поверхности., необходимой с точки зрения получения либо максимальной адгезии, либо максимальной проводимости, либо минимальной шероховатости.

В результате экспериментальной отработки схемы получены следующие параметры сокрытия для различных сочетаний параметров компонент (ступенек) импульсов для меди: средний размер зерна 0,5 — 39 мкм; адгезия 4400—

970 MIIa- пластичность (измеряют методом перегиба на 180 полоски осадка о шириной 10"мм, толщиной 60 мкм)

2-8, Воспроизводимость результатов обес- ° печивается пропусканием через раствор определенного, счетного количества импульсов. Выключение установки во вревремя прохождения импульса может деформировать его и привести к изменению поверхностных свойств осадка и ухудшению воспроизводимости осадка.

В предлагаемом устройстве это исключается путем введения ключа, которым обеспечивается выключение установки во время паузы между импульсами после прохождения заданного количества им-, пульсов, определяемого счетчиком импульсов. Увеличение скорости осаждения (производительность техпроцесса) обеспечивается за счет увеличения сред. ней величины тока за период, что возможно в условиях нестационарного рег жима как по току, так и электролитуработе в трубулентном потоке электролита. формула изобретения

Устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник питания, входную и выходную шины, два последовательно соединенных одновибратора и времязадающие цепи, состоящие из резистора и конденсатора, каждая из которых подключена к соответствующему одновибратору, о тличающееся тем, что, с целью получения различных структурных характеристик покрытия путем применения многоступенчатого импульса с регулируемыми независимыми параметрами, оно снабжено дополнительным одновибратором, включенным последовательно с основными усилителями амплитуды по количеству одновибраторов, каждый из которых включен последовательно соответствующему одновибратору, ограничительными цепочками в виде диода и делителя с переменным коэффициентом деления, резистивной суммирующей матрицей, состоящей из пяти резисторов, один из которых переменный, счетчиком импульсов, источником пороговых уровней, транзистором с базовой цепочкой в виде делителя, состоящего из двух резисторов, диода и конденсатора, и резистором, при этом источьык питания выполнен в виде трех блоков, входная шина соединена с вторым блоком источl0

1615238

Фиг. 2

Составитель С. Пономарев

Техред И.Дидык Корректор Т. Малец

Редактор Н, Яцопа

Заказ 3964 Тираж 551 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по ииэобретениям и открытиям при ГКН СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

9 ника питания через резистор, резисто= ры времязадающих цепей подключены к первому блоку источника питания, а инверсный выход каждого предыдущего одновибратора соединен с входом последующего одновибратора и входои предыдущего усилителя амплитуды, выходы которых соединены с одной стороны с положительным выводом диода, ограничительной цепочки, отрицательный вывод которого соединен со средней точкой соответствующего делителя с переменным коэффициентом деления, а концы делителя подключены к разнопОлярным клеммами.15 первого и второго блока источника питания, а с другой стороны усилители ,амплитуды подключены к выходной шине через три резистора реэистивнгй суммирующей матрицы, а через два резистора, один из которых является переменным, выходная шина соединена с землей, при этом к входу первого одновибратора подключены выход источника пороговых уровней, вхрд счетчика импульсов-и коллектор транзистора, эииттер которого эазеилен, а база подключена к средней точке делителя, образованного двумя. резисторами, один из которых своим вторым концом подсоединен к выходу счетчика импульсов,а второй резистор своим вторым выводом заэемлен и параллельно ему подключены емкость ,и диод, подсоединенный отрицательным выводом к базе, а третий блок источника питания подключен к усилителям амплитуды.