Электрод сравнения

 

Использование: для контроля площади металлизации печатных плат. Сущность изобретения: электрод сравнения представляет собой проводящую пластину, погружаемую совместно с металлизируемым изделием в гальваническую ванну. На проводящую пластину нанесено защитное непроводящее покрытие, формирующее токопроводящий рисунок, образованный элементами простой геометрии. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения площади металлизации печатных плат в процессе гальваноосаждения и может быть использовано для контроля площади металлизации мелкоструктурных изделий.

Известно устройство контроля площади металлизации (1), содержащее электролитическую ванну, в которой размещена печатная плата, электрод сравнения, выполненный в виде проводящей пластины известной площади, и аноды, подключенные к источнику постоянного тока. Сравнивая токи, проходящие через печатную плату и электрод сравнения, в момент подключения к источнику постоянного тока определяют площадь металлизации.

Но при металлизации печатных плат данное устройство не обеспечивает необходимой точности измерений, так как не учитывается топология мелкоструктурной металлизируемой поверхности.

Целью данного изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что электрод, изготовленный в виде проводящей пластины, погружается совместно с изделием в гальваническую ванну. Его поверхность частично защищена непроводящим покрытием, формирующим токопроводящий рисунок, состоящий из элементов простой геометрии, отличающихся формой и размерами, причем число каждой разновидности элементов на единицу площади поверхности электрода сравнения, совпадает со средним числом аналогичных элементов на единицу площади поверхности металлизируемого изделия.

На фиг. 1а приведено изделие в виде металлизированной диэлектрической пластины 2 - подложки, покрытой защитным непроводящим слоем, незащищенные участки 1 образуют металлизируемую поверхность.

На фиг. 1б представлен электрод сравнения, соответствующий изделию фиг. 1а, в виде металлизированной или металлической пластины 2, покрытой защитным слоем, незащищенные участки которой образуют систему из параллельных проводников. Изделие фиг. 2а имеет подложку 2 с проводящими элементами различной формы и размеров-1, а соответствующий электрод сравнения, фиг. 2б, выполнен на подложке 2 в виде равномерно распределенных по поверхности пластины проводящих элементов 1, содержащихся в изделии.

Известно (2), что сопротивление электролита между анодом и катодом, в гальванической ванне оказывается меньше сопротивления столба электролита, расположенного между данными электродами. Это связано с краевыми полями электродов. При дроблении сплошного катода на отдельные фрагменты и удалении их друг от друга этот эффект увеличивается.

Металлизируемая поверхность печатных плат представляет собой мелкоструктурный рисунок, образованный проводниками различной ширины, контактными площадками, металлизируемыми отверстиями и т.д. Для такой топологии металлизируемой поверхности печатной платы дополнительный вклад краевых полей в ток гальванопары при изменении площади металлизации вносит значительную погрешность, которая при использовании электрода сравнения в виде металлической пластины площадью, равной геометрической площади рисунка изделия, может достигать десятки процентов (3). Аналитический расчет краевых явлений требует большого объема ручных операций и не гарантирует необходимой точности измерений площади.

Уменьшить погрешность измерения площади металлизации в методах, использующих электрод сравнения, погружаемый в гальваническую ванну наряду с металлизируемой печатной платой, можно, используя электрод сравнения с дискретным проводящим рисунком. Т.к. площадь металлизации печатной платы, при известной площади электрода сравнения, пропорциональна квадрату отношения токов платы и электрода сравнения (1), то увеличение тока платы, связанное с краевыми полями мелкоструктурного рисунка платы может быть скомпенсировано выбором конфигурации токопроводящего рисунка электрода сравнения. Краевые поля электродов зависят от формы металлизируемой поверхности, размеров ее элементов и расстояния между электродами гальвонопары. Топология реальных печатных плат может существенно отличаться, но характерные конфигурации и размеры металлизируемых проводников в серийной продукции, как правило, сохраняются постоянными. Поэтому, используя электрод сравнения, токопроводящий рисунок которого образован элементами, характерными для металлизируемой серии печатных плат, число которых на единицу площади электрода сравнения совпадает со средним числом этих элементов на единицу площади металлизируемой печатной платы, а конфигурации близки, можно снизить погрешность измерения площади металлизации.

При разработке технологической оснастки все металлизируемые изделия, например, печатные платы разбиваются на серии с однотипными конфигурациями проводников.

Если изделие фиг. 1а представляет собой печатную плату - металлизированную диэлектрическую подложку 2 с нанесенным на нее защитным диэлектрическим покрытием, образующим проводящий рисунок 1 с проводниками одинаковой ширины, то электрод сравнения фиг. 1б должен содержать параллельные проводники такой же ширины, образованные защитным покрытием на проводящей пластине, число которых на единицу площади совпадает со средним числом проводников на единицу площади печатной платы.

Если топология металлизируемой поверхности печатной платы образована элементами различной формы и размеров, фиг. 2а, то среднее число каждой разновидности элементов на единицу площади поверхности платы должно совпадать с числом этих элементов на единицу площади поверхности электрода сравнения, фиг. 2б.

Каждая серия плат 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 предложенного электрода сравнения по сравнению с известным сплошным электродом снимает погрешность установки плотности тока на 10 - 15%.

Применение данного электрода сравнения в автоматизированных системах управления гальваническими установками позволяет снизить расход электроэнергии и материалов.

1. Авторское свидетельство СССР N 1633271, кл. G 01 B 7/32, 1991.

2. Лайнер В. И. Защитные покрытия металлов. М.: Металлургия, 1974, с. 136.

3. Данилов Ю.В., Подкин Ю.Г. Гальванический измеритель площади покрытий. Приборы и техника эксперимента, 1989, N 5, с. 227.

Формула изобретения

Электрод сравнения для использования при измерении площади металлизации изделия в процессе гальваноосаждения, выполненный в виде проводящей пластины, предназначенный для погружения вместе с металлизируемым изделием в гальваническую ванну, отличающийся тем, что на поверхность пластины предварительно нанесено непроводящее покрытие, образующее токопроводящий рисунок, состоящий из элементов простой геометрии различной формы и размеров, причем число элементов каждой разновидности, приходящихся на единицу площади поверхности электрода сравнения, выбрано из условия соответствия среднему числу аналогичных элементов на единицу площади поверхности металлизируемого изделия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2