[发明专利]一种原位多功能电镀槽装置以及工作方法

权利要求书

1.一种原位多功能电镀槽装置，其特征在于，其包括电镀槽(10)、同时设置在电镀槽上方的光源(1)和液位计(7)、与光源连接的光谱仪(2)、输入端同时连接光源(1)和光谱仪(2)的光纤耦合器(3)、连接光纤耦合器(3)输出端连的光学探头(8)和采集控制单元(5)，采集控制单元(5)同时连接液位计(7)、光谱仪(2)和光学探头(8)，电镀槽(10)内设置有放置镀件的工位，

工作时，液位计(7)用于测量电镀槽盛装的电镀液的液位，光源(1)发出的光依次进入光纤耦合器(3)、光学探头(8)后射入电镀液液面，发生透射和反射，透射部分的光进一步穿透电镀液后射入镀件表面，发生再次的反射，采用光谱仪采集不同时间段的多种反射光，从多种反射光中获取电镀液浓度信息和镀层厚度信息。

2.如权利要求1所述的一种原位多功能电镀槽装置，其特征在于，光学探头(8)包括第二光纤准直器、X轴振镜、Y轴振镜和扫描透镜，第一光纤准直器的出射光方向上设置有X轴振镜，在X轴振镜反射光方向上设置有Y轴振镜，在Y轴振镜的反射方向上设置有扫描透镜，扫描透镜的出射光方向对准电镀槽的电镀工位。

3.如权利要求1所述的一种原位多功能电镀槽装置，其特征在于，其还包括参考臂(5)，参考臂包括第一光纤准直器、聚焦透镜和反射镜，第二光纤准直器入射光方向连接光纤耦合器，出射光方向上设置有聚焦透镜，聚焦透镜的出射光方向上设置有反射镜。

4.如权利要求1-3任一所述的一种原位多功能电镀槽装置，其特征在于，所述光源(1)为宽谱光源，其波长为790nm～890nm。

5.如权利要求4所述的一种原位多功能电镀槽装置，其特征在，其还包括计量泵(9)和补液槽(12)，计量泵连接采集控制单元(5)，以能被采集控制单元(5)控制开闭，补液槽(12)通过管道连通电镀槽(10)，计量泵(9)设置在连通电镀槽(10)和补液槽(12)之间的管道上，以控制补液槽(12)和电镀槽(10)之间开闭，最终实现补液量精确可控。

6.如权利要求2-5之一所述的原位多功能电镀槽装置的工作方法，其特征在于，其包括自动补充电镀液的方法，具体为：

首先，液位计(7)采集到当前时刻t₀电镀液深度h₀，采集控制单元(5)控制X轴振镜以预设的固定的偏转角(θ_x0，θ_y0)偏转，将光束偏转至电镀槽槽底，并接收光谱仪(2)采集到的光谱信号，获知光束在偏转角(θ_x0，θ_y0)下的总液面到槽底的光程差z′₀，当前电镀液折射率为：

其中，各个参数的含义为：t₀为某一时刻，h₀为t₀时刻电镀液液面距槽底高度，θ_x0为X轴振镜绕x轴偏转的角度，θ_y0为Y轴振镜绕y轴偏转的角度，z′₀为光束以(θ_x0，θ_y0)的偏转角入射时，从液面到槽底的光程差，n(t₀)为t₀时刻的电镀液折射率，

然后，根据折射率与浓度关系计算获得当前电镀液浓度c(t₀)，

接着，对c(t₀)进行判断，若小于给定的阈值，则计算获得需要补液的体积V₀，并输出信号至计量泵进行体积V₀的补液，

最后，补液完成时，再次测量当前时刻t的电镀液浓度c(t)，对c(t)进行判断，若在给定的阈值范围内，则停止补液，否定继续补液。