一种用于实验室内优化电镀参数的方法以及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于实验室内优化电镀参数的方法以及装置。
【背景技术】
[0002]电镀是镀液中的金属阳离子在外电场的作用下沉积到镀件的过程，也就是外加电源对电解池放电的过程。研究电镀主要是研究电镀参数(镀液成分、工艺参数)对镀层性能的影响。然而，目前在电镀的实验教学中，只能通过电镀试镀完成之后，根据试镀镀层外观形貌的好坏或者通过借助其它测试仪器测试试镀镀层的性能来筛选合适的电镀参数；却不存在一台专门的仪器通过解析电镀过程中的数据而达到优化电镀参数的目的。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中所提到的技术问题，本发明提供了一种用于实验室内优化电镀参数的方法以及装置，该方法主要是通过实时监测镀件的电压，可分析出镀件的阴极极化程度，从而优化电镀参数(镀液成分、工艺参数)。
[0004]本发明的技术方案是:该种用于实验室内优化电镀参数的装置，包括一个仪器壳体，在所述仪器壳体上固定有设备显示屏、电压表、外加电压调节旋钮、电流表、时钟、工作指示灯、超载指示灯、USB接口、搅拌开关、电镀开关、优化开关以及键盘区，此外，所述仪器壳体内固定有:
用于实现电镀控制和优化参数控制的电路板，所述电路板由置位电路、220V供电电路、电压转换电路、电机搅拌电路、晶振电路、USB通信芯片、电压测试回路、模数转换电路以及排阻电路按照电路连接原理连接而成；其中，所述设备显示屏用于显示的是该设备在固定的外加电压下的外加电压的值、电镀回路中的电流、镀件的电极电位、阳极的电极电位；所述电压表显示的是电镀过程中，阳极与镀件之间的电压，为测试的过程提供参考数值；所述外加电压调节旋钮用于调节加在阴、阳两极的电压；所述电流表用于显示的是电镀过程中，阳极与镀件之间的电流，为测试的过程提供参考数值；所述时钟用来记录电镀时间；所述工作指示灯用于指示此灯亮时，说明是工作状态；所述超载指示灯用于输出电压、电流超载指示，当输出电压或电流大于量程最大值时，指示灯亮；所述USB接口可与计算机、照相机、打印机等相连；所述搅拌开关用于选择在电镀测试过程中，开启搅拌功能，当按钮按下ON方向，为搅拌，当按钮按下OFF方向，为不搅拌；
所述电镀开关用于当按钮按下ON方向，整个装置处于电镀状态，当按钮按下OFF方向，关闭电镀开关；所述优化开关用于当按钮按下ON方向，整个装置处于优化电镀参数状态，当按钮按下OFF方向，关闭优化开关；所述键盘区共分三个区域，包括数字键盘区、图型选择区、和参数选择区，主要实现在不同参数测得的不同图形的情况下，进行选择编辑功能。
[0005]利用所述装置实现优化电镀参数的方法，该方法由如下步骤组成:
(I)将所述优化电镀参数的装置中的输出电缆的三个输出端分别连接阳极、镀件与参比电极； (2)打开该装置的测试开关，装置处于测试状态，测试未接通电源时阴极的初始电位E
镀O;
(3)根据所要优化的电镀参数，在装置显示屏上设置合适的坐标轴；
(4)打开装置的工作开关，使装置处于工作状态，在不同的电镀参数的情况下，该装置跟踪记录不同电镀参数下的阴、阳极外加电压(槽电压V)、镀件电位Ee、阳极电位Eb、电镀回路中的电流I ;
(5)该装置采集上一步骤的数据E镀，并计算阴极极化值IΔΕ I =E镀-El1，其中:E镀。为初始电位；
(6)以电镀参数为X轴，阴极极化值IΔΕ I为y轴，绘制图型。通过观察分析出在图型的极值点处对应的X轴的电镀参数为最优的电镀参数。
[0006]本发明具有如下有益效果:本种优化电镀参数的方法以及装置，实现了在电镀过程中，可以根据镀件阴极极化程度的大小进行优化电镀参数的目的，不需要在固定的参数下试镀完成之后根据试镀镀层外观形貌的好坏或者通过借助其它测试仪器测试试镀镀层的性能来筛选合适的电镀参数。该方法具有以下优点:简单便捷，大大的提高了工作效率；第一次的量化了电镀过程中镀件的阴极极化程度，为电镀优化工艺提供了有效的数据保障；比传统的优化方法在性能方面得到的结果更精确(如:有可能在肉眼观察的外观形貌好的性能不如形貌偏差一些的性能好)。
[0007]【附图说明】:
图1是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的外观结构示意图。
[0008]图2是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路组成框图。
[0009]图3是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中排阻电路的电路图。
[0010]图4是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中置位电路的电路图。
[0011]图5是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中液晶显示电路的电路图。
[0012]图6是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中应用到的LTLCl型模数转换电路的电路图。
[0013]图7是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中应用到的STLCl型模数转换电路的电路图。
[0014]图8是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中应用到的89C51芯片与键盘连接后的电路图。
[0015]图9是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中应用到的与图8中所述89C51芯片相连接的晶振电路以及PL2303芯片的电路图。
[0016]图10是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中应用到的USB接口电路的电路图。
[0017]图11是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中应用到的电压转换电路的电路图。
[0018]图12是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中应用到的电压测试回路与电机搅拌电路的电路图。
[0019]图13是本发明所述方法的测量原理图。
[0020]图14是本发明具体实施例中的测量原理图。
[0021]图15是本发明具体实施例中用于优化电流时的电流实时测量数据曲线图。
[0022]图16是本发明具体实施例中用于优化电流时的镀件和工件的电位实时测量数据曲线图。
[0023]图17是本发明具体实施例中用于优化电流时的利用本发明所述装置而获得的电镀电流大小(优化参数)与阴极极化值得关系曲线图。
[0024]图18是本发明具体实施例中用于优化镀液成分(以缓冲剂、光亮剂为例)时利用本发明所述装置而获得的光亮剂含量(优化参数)与阴极极化值关系曲线图。
[0025]图19是本发明具体实施例中用于优化镀液成分(以缓冲剂、光亮剂为例)时利用本发明所述装置而获得的缓冲剂含量(优化参数)与阴极极化值关系曲线图。
[0026]图20至图24是5张不同电镀参数下获得的电镀铜镀层外观形貌图。
[0027]图25是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路中应用到的220V供电电路的电路图。
[0028]图26是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部程序逻辑图。
[0029]图27是本发明所述用于实验室内优化电镀参数的装置的内部电路完整图。
[0030]【具体实施方式】:
下面结合附图对本发明作进一步说明:
由图1至图12所示，该种用于实验室内优化电镀参数的装置，包括一个仪器壳体，在所述仪器壳体上固定有设备显示屏1、电压表2、外加电压调节旋钮3、电流表4、时钟5、工作指示灯6、超载指示灯7、USB接口 8、搅拌开关9、电镀开关10、优化开关11以及键盘区12，此外，所述仪器壳体内固定有用于实现电镀控制和优化参数控制的电路板，所述电路板由置位电路、220V供电电路、电压转换电路、电机搅拌电路、晶振电路、USB通信芯片、电压测试回路、模数转换电路以及排阻电路按照电路连接原理连接而成；其中，所述设备显示屏用于显示的是该设备在固定的外加电压下的外加电压的值、电镀回路中的电流、镀件的电极电位、阳极的电极电位；所述电压表显示的是电镀过程中，阳极与镀件之间的电压，为测试的过程提供参考数值；所述外加电压调节旋钮用于调节加在阴、阳两极的电压；所述电流表用于显示的是电镀过程中，阳极与镀件之间的电流，为测试的过程提供参考数值；所述时钟用来记录电镀时间；所述工作指示灯用于指示此灯亮时，说明是工作状态；所述超载指示灯用于输出电压、电流超载指示，当输出电压或电流大于量程最大值时，指示灯亮；所述USB接口可与计算机、照相机、打印机等相连；所述搅拌开关用于选择在电镀测试过程中，开启搅拌功能，当按钮按下ON方向，为搅拌，当按钮按下OFF方向，为不搅拌；
所述电镀开关用于当按钮按下ON方向，整个装置处于电镀状态，当按钮按下OFF方向，关闭电镀开关；所述优化开关用于当按钮按下ON方向，整个装置处于优化电镀参数状态，当按钮按下OFF方向，关闭优化开关；所述键盘区共分三个区域，包括数字键盘区、图型选择区、和参数选择区，主要实现在不同参数测得的不同图形的情况下，进行选择编辑功能。
[0031]电路板上的优化参数模块又分为两部分，一是数据测量、采集和分析部分，二是数据显示、存储部分。本发明中用于优化电镀参数的装置能实现两大功能:一是电镀功能；二是优化电镀参数。当打开该装置的电镀按钮时，即就是接通图25中的S17开关，指示灯LEDl亮，图12中的S18开关，该装置就是