Устройство для измерения толщины токопроводящих покрытий на диэлектрической подложке

 

Использование: в производстве микроэлектронных и электровакуумных приборов, а также в машиностроении и металлообработке для измерения толщин токопроводящихпокрытий на крупногабаритных изделиях . Цель изобретения - расширение области использования. В устройство, содержащее два ферритовых кольца, соприкасающихся па образующей, со щелевыми прорезями, входную и выходные обмотки, введены две одинаковые, магнитные электропроводящие пластины и диэлектрическое основание . Проводящие пластины размещаются в щелевых прорезях, а диэлектрическое основание установлено со стороны одной из щелевых прорезей своей поверхностью параллельно плоскости раздела ферритовых колец. Измерительный образец располагается между диэлектрическим основание и проводящими пластинами. 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7!10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) L

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4934119/28 (22) 05,05.91 (46) 15.08.93. Бюл. М 30 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) С.В,Лисицына и Л.И.Лисицына (73) Новосибирский электротехнический ин ститут (56) Авторское свидетельство СССР йв 1672200, кл. G 01 В 7/10, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ

НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕ (57) Использование: в производстве микроэлектронных и электровакуумных приборов, а также в машиностроении и металлообработке для измерения толщин токопроводяИзобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано в производстве микроэлектронных и электровакуумных приборов, а также в машиностроении и металлообработке.

Цель изобретения — расширение области использования за счет измерения толщины покрытия на изделиях, форма и размеры которых не позволяют разместить их в радиальной прорези.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит два ферритовых кольца 1, соприкасающиеся друг с другом по образующей со щелевыми прорезями 2 и

3. возбуждающую обмотку 4. расположенную в месте соприкосновения колец, изме„„5U„„1835043 А3 щих покрытий на крупногабаритных изделиях, Цель изобретения — расширение области использования. В устройство, содержащее два ферритовых кольца, соприкасающихся па образующей, со щелевыми прорезями. входную и выходные обмотки, введены две одинаковые, магнитные электропроводящие пластины и диэлектрическое основание. Проводящие пластины размещаются в щелевых прорезях, а диэлектрическое основание установлено со стороны одной из щелевых прорезей своей поверхностью параллельно плоскости раздела ферритовых колец. Измерительный образец располагается между диэлектрическим основаниеМ и проводящими пластинами. 1 ил. рительные обмотки 5 и 6, встречно включенные, немагнитные электропроводящие пластины 7 ° расположенные в щелевых прорезях, и диэлектрическое основание 8, установленное со стороны одной из щелевых прорезей своей поверхностью параллельно плоскости раздела ферритовых колец.

Устройство работает следующим образом.

К возбуждающей обмотке 4 подводится питающее напряжение (1-10) B с частотой

1 — 15 МГц. В измерительных обмотках 5 и 6 наводится ЭДС, При отсутствии измеряемого образца выходное напряжение равно нулю, так как измерительные обмотки 5 и 6 включены встречно, и при этом происходит выпучивание электромагнитного поля одинаков из обоих щелевых прорезей с элект1835043

/ г

MÈà O ропроводящими пластинами ввиду одинаковости щелей и пластин, и следовательно, одинаковых магнитных сопротивлений. При наличии измеряемого образца с проводящим покрытием между диэлектрическим основанием 8 и торцом проводящей пластины

7 изменяется магнитное сопротивление системы, и выпучивание электромагнитного поля из щелевых прорезей 2 и 3 становится несимметричным, ввиду чего в измерительных катушках 5 и 6 наводится ЭДС различной величины,и появляется выходной сигнал.

Толщина проводящих пластин h должна превышать величину глубины проникновения д электромагнитных колебаний используемой частоты в материал пластин, которая рассчитывается по известной формуле где О> — круговая частота тока возбу>кдения; ,и — абсолютная магнитная проницаемость материала пластин; о его удельная электропроводность, с целью достижения наибольшей концентрации (наибольшего выпучивания) электромагнитного поля за пределами щелевых прорезей 2 и 3, а следовательно — для обеспечения наибольшей чувствительности прибора. Электромагнитное поле в толще проводящего материала затухает по экспоненте, Расчеты показыва ют, что, например, при частоте тока возбуждения 10 ЧГц на глубине материала h = 1д электромагнитное поле затухает до 37 Д, при Ь=-2ддо13,7%,а при h=Зддо5, Это значит, что при толщине пластин h < д более

37 линий магнитной напряженности будет проникать через проводящую пластинури напря>кенность поля за пределами щелевых прорезей будет резко уменьшена, снижая чувствительность прибора, что приведет к невозможности замера покрытий в десятые доли мкм. Для повышения чувствительности имеет смысл увеличивать толщину пластин.

Так, например, при h = 5 д только 0,7 силовых линий проникает через пластину, а

99,3 силовых линий выпучивается из щелевой прорези, повышая чувствительность устройства, В этом случае появляется воз5

50 можность измерения покрытий в сотые доли мкм (как показал эксперимент).

Необходимость применения выступающих пластин из щелевых прорезей по бокам и с внутренней стороны ферритовых колец также диктуется необходимостью концентрации поля со стороны диэлектрического основания.

Использование изобретения позволит производить измерение толщин токопроводящих покрытий на образцах, размеры и форма, которых не позволила бы разместить их в щелевой прорези при использовании известного устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины токопроводящих покрытий на диэлектрической подложке, содержащее трехобмоточный вихретоковый преобразователь с ферритовым сердечником, выполненный в виде двух высокочастотных ферритовых колец с радиальными прорезями, соприкасающихся по образующей "и имеющих обмотку воэбу>кдения, намотанную на оба кольца в месте их соприкосновения, и две измерительные обмотки, включенные встречно и намотанные на ферритовые кольца, высокочастотный генератор, соединенный выходом с обмоткой возбуждения, и блок обработки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования за счет измерения толщины покрытия на иэделиях, форма и размеры которых не позволяют разместить их в радиальной прорези, оно снабжено диэлектрическим основанием, установленным со стороны одной из радиальных прорезей так, что его поверхность параллельна плоскости раздела ферритовых колец, двумя немагнитными токопроводящими пластинами, идентично установленными в диаметральных сечениях каждого из колец в одной плоскости, перпендикулярной торцам, колец, один конец каждой из пластин размещен в прорези, а другой обращен к обмотке возбуждения, ширина пластины превышает толщину каждого из колец и выступает с каждой стороны за плоскость его торцов, а тол,щина пластины превышает глубину проникновения электромагнитных колебаний выбранной частоты в материал пластины.

1835043

Составитель Б.Ивлев

Техред М.Моргентал

Корректор M,дндрушвнко

Редактор

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

Заказ 2712 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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