[发明专利]一种原位多功能电镀槽装置以及工作方法

说明书

本发明提供了一种原位多功能电镀槽装置以及工作方法，属于电镀槽设备领域，其包括电镀槽、同时设置在电镀槽上方的光源和液位计、与光源连接的光谱仪、输入端同时连接光源和光谱仪的光纤耦合器、连接光纤耦合器输出端连的光学探头和采集控制单元，采集控制单元同时连接液位计、光谱仪和光学探头。采用本发明装置进行工作时，液位计测量电镀槽盛装的电镀液的液位，光源发出的光依次进入光纤耦合器、光学探头后射入电镀液液面，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，获取电镀液浓度信息和镀层厚度信息。本发明装置和方法能实现原位监控镀件厚度，并且不损坏镀件。

技术领域

本发明属于电镀槽设备领域，更具体地，涉及一种原位多功能电镀槽装置以及工作方法，能对电镀层的厚度和镀层质量进行原位监控和测量，还能实现对电镀液的浓度进行自动测量以及自动对电镀槽进行电镀液的补充。

背景技术

表征镀件电镀质量的重要参数之一是镀层厚度，为了保证较好的电镀质量需要对镀层实时监测并及时调整电镀液浓度。现有的电镀过程是通过人工加药的方式对电镀液进行控制，人工的方式存在工作量大、药量控制不准确等缺点；镀件的检测也是在电镀完成后通过破坏或非破坏的方法来进行检测，存在会破坏镀层，不能对镀层较薄的工件继续电镀改善镀层的问题。

电镀过程中镀件的镀层厚度是决定电镀质量的重要参数，而电镀过程是在电解液中进行，主流的传感器不宜在电解液中进行厚度检测，因此传统的镀层检测是在电镀完成后，对镀件采取破环或非破坏的方法(例如库伦法、磁性法、β后向散射法、金相法、X荧光法等)来检测镀层的厚度。

其中，磁性法只能检测磁性材料或磁性镀层，对镀件具有一定局限性；金相法、库伦法都是破坏性的方法，会对镀层造成破坏；X荧光法非破坏性，但成本较高。另外，上述方法不能实时检测，因此镀层的厚度不能精确控制。

为了对镀层进行精确的控制，需要实时获知镀层厚度的实时变化情况，这样就不会因镀层过厚而浪费材料，也不会镀层过薄而造成废品。因此，需要开发一种能原位监控镀层厚度和质量的多功能电镀槽以及工作方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种原位多功能电镀槽装置以及工作方法，将光学器件巧妙与电镀槽进行结合，能原位测量镀层的厚度，表面的质量，电镀液的浓度，并实现自动补液，是一种全方位、多功能的原位镀层厚度监控的电镀槽。

为实现上述目的，本发明提供了一种原位多功能电镀槽装置，其包括电镀槽、同时设置在电镀槽上方的光源和液位计、与光源连接的光谱仪、输入端同时连接光源和光谱仪的光纤耦合器、连接光纤耦合器输出端连的光学探头和采集控制单元，采集控制单元同时连接液位计、光谱仪和光学探头，电镀槽内设置有放置镀件的工位，工作时，液位计用于测量电镀槽盛装的电镀液的液位，光源发出的光依次进入光纤耦合器、光学探头后射入电镀液液面，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。

进一步的，光学探头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。

进一步的，其还包括参考臂，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。

进一步的，所述光源为宽谱光源，其波长为790nm～890nm。

进一步的，其还包括计量泵和补液槽，计量泵连接采集控制单元，以能被采集控制单元控制开闭，补液槽通过管道连通电镀槽，计量泵设置在连通电镀槽和补液槽之间的管道上，以控制补液槽和电镀槽之间开闭，最终实现补液量精确可控。