(57)【要約】  【課題】  正，負の直流電流を、任意の波高値、パルス幅、周波数のパルス波形に、個別に独立して調整できる陽極酸化用電源装置を提供すること。  【解決手段】  陽極酸化用電源装置１を、正負の可変パルス電流を交互に発生する一対のパルス電流発生回路２，２で構成する。各パルス電流発生回路２は、可変調整可能な直流電源３と、負荷回路Ｌへの負荷電流を可変調整するチョッパー回路４と、電流反転時の高電圧からチョッパー回路４を保護するようにチョッパー回路４と負荷回路Ｌとの間に並列接続されたクランプ回路５と、チョッパー回路４及びクランプ回路５にゲート信号を送るパルスジェネレータ６とで構成する。チョッパー回路４及びクランプ回路５はＩＧＢＴ４ａ，５ａを有し、パルスジェネレータ６からのゲート信号でＯＮ，ＯＦＦ制御して直流電流を可変パルス電流に変換する。クランプ回路５には、高電圧抑制用の抵抗５ｄを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のパルス電流発生回路を備え、正，負個別に直流電流を可変制御して、負荷回路に高周波パルス電流を供給し、高速、高密度で陽極に酸化膜を形成する陽極酸化用電源装置において、
前記両パルス電流発生回路は、直流電流をスイッチング動作により高周波パルス電流に変換するＩＧＢＴを含むチョッパー回路と、
前記ＩＧＢＴにより高速反転する電流に伴う負荷回路中のインダクタンス成分に発生する高電圧を抑制するために、負荷回路の両端間に挿入される電圧降下用抵抗と、接続を切り替えるためのＩＧＢＴとを含むクランプ回路と、
前記チョッパー回路及びクランプ回路のＩＧＢＴのゲート信号を発生するパルスジェネレータとを具備することを特徴とする陽極酸化用電源装置。
【請求項２】
前記両パルス電流発生回路には、チョッパー回路に可変直流電圧を印加する直流電源を具備することを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプリント配線基板のメッキ処理などにおいて、繰り返して高速で電流を反転させてアルミニウム又はその合金に陽極酸化膜を形成するための高周波電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陽極酸化膜は、高速で電源極性を反転させて、負側パルス電流によるめっき処理と、正側パルス電流によるめっきの中断又は溶解とを交互に繰り返し行うことにより、膜結晶が微細化され、均一で硬質に形成される。しかし、被めっき物が多層基板のプリント配線板の場合、部品を高密度で集積するので、板層が大きくなるほどスルホール中のめっきが均一に得られない。特に負側の電流が流れる時間を正側の電流が流れる時間より十分少ない正負非対称なパルス電流を流さないと、スルホールに均一なめっきが得られない。
【０００３】
従来、高速で極性反転して、均一なめっきを行うための電源装置がある。この電源装置は、商用電圧を所定電圧に降圧する三相交流トランスにサイリスタ整流回路（特許文献１参照）を正、負一対接続し、各極性を三相全波整流して交互に導通させることにより正、負のパルス電流を、メッキ処理用電極を備えた負荷回路に出力する。整流回路を構成する各サイリスタは、サイリスタコントロール回路からのゲート信号により制御される。サイリスタコントロール回路は、各整流回路を予め設定された所定時間ごとに交互に出力させて、正、負のパルス電流を交互に繰り返し形成し、さらに各極性の電流をパルス数設定回路で予め設定した所定数の鋸歯状パルスに刻む。正、負の各パルス数設定回路は各サイリスタコントロール回路を所定時間ごとに正負交互に動作させる。
【特許文献１】特開平１０−２９５０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の電源装置においては、整流回路のサイリスタによるパルスの周波数が300Hzか360Hzに限定されるので、所望の高周波、低周波のパルスを発生することができない。パルスの周期が基本的に3.3ms〜2.8msとなり、敢えて可能な範囲でパルス幅を狭めると、サイリスタ位相制御のため、これに伴って波高値も大きく変動してしまうし、特定のパルス幅に保ったまま波高値を変更することもできない。即ち、パルスの波高値とパルス幅を正負夫々独立して設定できない。さらに、正負共に１パルスあたり０まで落ちる波形を調整できない。
そこで、本発明は、サイリスタ整流回路に代えてチョッパー回路を適用することにより、電源電流のパルス幅や波形を、正負個別に独立して広い範囲にわたって可変制御でき、所望の高周波、低周波パルスを形成でき、さらに波高値の調整もできる陽極酸化用電源装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明においては、一対のパルス電流発生回路２，２を備え、正，負個別に可変制御して、負荷回路Ｌに可変高周波パルス電流を出力し、高速、高密度で陽極に酸化膜を形成するように陽極酸化用電源装置１を構成する。各パルス電流発生回路２には、直流電流をスイッチング動作により高周波パルス電流に変換するＩＧＢＴを含むチョッパー回路２と、ＩＧＢＴ４ａにより高速反転する電流に伴う負荷回路Ｌ中のインダクタンス成分に発生する高電圧を抑制するために、負荷回路Ｌの両端間に挿入される電圧降下用抵抗５ｄと、チョッパー回路２から負荷回路Ｌへの接続を切り替えるためのＩＧＢＴ５ａとを含むクランプ回路５と、チョッパー回路４及びクランプ回路５のＩＧＢＴ４ａ，５ａのゲート信号を発生するパルスジェネレータ６とを具備させた。
請求項２に係る発明においては、両パルス電流発生回路２には、チョッパー回路４に可変直流電圧を印加する直流電源３を具備させた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施の一形態を図に基づいて説明する。
図１及び図２において、陽極酸化用電源装置１は、正，負のパルス状電源電流を負荷回路Ｌに出力するための一対のパルス電流発生回路２，２を備えている。各パルス電流発生回路２は、直流電源３と、負荷回路Ｌへの負荷電流を可変調整するチョッパー回路４と、電流切り替え時に発生する高電圧からチョッパー回路４を保護するためにチョッパー回路に対して迂回電路を形成するように並列接続されたクランプ回路５と、チョッパー回路４及びクランプ回路５に制御信号を送るパルスジェネレータ６とを備えている。
【０００７】
直流電源３は、商用電源電圧をトランスで降圧した後周知の整流回路により整流して正、負各極性の直流定電圧Ｅを供給する。この直流電源３は必要な設定操作により電圧を増減調整できる。
【０００８】
チョッパー回路４は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ  （絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）４ａと、これに逆並列接続され、スイッチングサージ電圧を抑制するダイオード４ｂと、直列接続され、電流の逆流を阻止するダイオード４ｃとを備えている。ＩＧＢＴ４ａはコレクタが直流電源３側に接続され、エミッタが負荷回路Ｌ側に接続され、ゲートがパルスジェネレータ６に接続されている。
【０００９】
クランプ回路５は、チョッパー回路４と同じくＩＧＢＴ５ａと、ダイオード５ｂ，５ｃとを備え、さらにダイオード５ｃに直列接続された抵抗５ｄを備えている。ＩＧＢＴ５ａはコレクタが直流電源３側に接続され、エミッタが負荷回路Ｌ側に接続され、ゲートがパルスジェネレータ６に接続されている。抵抗５ｄは、電流の反転時に負荷電流ｉによる電圧降下により負荷回路Ｌ中の浮遊インダクタンスに発生する高電圧を抑制し、ＩＧＢＴ４ａ，５ａを保護する。
【００１０】
パルスジェネレータ６は、パルス幅を必要な設定操作で調整でき、ＩＧＢＴ４ａ，５ａにゲート信号を発してＩＧＢＴ４ａ，５ａをＯＮ，ＯＦＦ制御する。
【００１１】
この高周波電源装置１においては、直流電源３による定電圧制御された所望の直流電圧を一対のパルス電流発生回路２，２が交互に正，負の可変パルス電流に変換する。即ち、チョッパー回路４のＩＧＢＴ４ａがパルスジェネレータ６からのゲート信号を受けてＯＮ，ＯＦＦすることにより直流電流を高周波パルス電流に変換して負荷回路Ｌ側へ出力する。正極側のパルス電流発生回路２がＯＮからＯＦＦに高速でスイッチ動作したときに、負荷回路Ｌに有する浮遊インダクタンスが回路素子の耐電圧を越える高電圧を発生することがあるので、パルス電流発生回路２のＯＦＦへの移行時にクランプ回路５のＩＧＢＴ５ａがパルスジェネレータ６の信号を受けてＯＮし、負荷回路Ｌとの直列回路を閉じて抵抗５ｄの電圧降下により高電圧を抑制する。
【００１２】
パルスジェネレータ６が各ＩＧＢＴ４ａ，５ａにゲート信号を発するタイミングを図３，図４に示す。時刻ｔ１において正極側のチョッパー回路４のＩＧＢＴ４ａがゲート信号Ｓ１によってＯＮすると、過渡時に負荷電流Ｉはｄｉ／ｄｔ≒Ｅ１／Ｌ０（但し、Ｌ０は負荷回路Ｌのインダクタンス分）の傾斜で緩やかに立ち上がり、Ｉ＝Ｅ１／Ｚ（但し、Ｚは負荷回路Ｌの等価インピーダンス）で決定される値となる。このときの負荷電流Ｉは、負荷回路Ｌがキャパシティブであれば、充電電流となる。ＩＧＢＴ４ａがＯＦＦする直前の時刻ｔ２において、クランプ回路５のＩＧＢＴ５ａがゲート信号Ｓ３によってＯＮし、時刻ｔ３において正極側のチョッパー回路４のＩＧＢＴ４ａがゲート信号Ｓ１によってＯＦＦすると、負荷回路Ｌ中の浮遊インダクタンスＬ０に蓄積されたエネルギーによる逆電圧が負荷端子間に発生して、チョッパー回路４からクランプ回路５に負荷電流ｉが転流し、緩やかに立ち下げる。この時の逆電圧はクランプ回路５の抵抗５ｄに生じる電圧降下Ｖ＝ｉＲ（但し、Ｒは抵抗）によって制限される。なお、抵抗Ｒは、素子の耐電圧と電流の減衰時間を考慮して決定される。電流がほぼ０に減衰した時刻ｔ４において、正極側のクランプ回路５のＩＧＢＴ５ａがゲート信号Ｓ３によってＯＦＦすると同時に負極側のチョッパー回路４のＩＧＢＴ４がゲート信号Ｓ２によってＯＮすると、負荷電流Ｉが反転し、緩やかに立ち下がる負極側のパルス状の負荷電流Ｉが流れる。この負極側負荷電流は図示しないが、図３におけるゲート信号Ｓ３，Ｓ４によって正極側負荷電流と半周期ずれて上下反転した波形となる。以後この運転状態が繰り返される。
【００１３】
このようにして、直流電源３及びパルスジェネレータ６のゲート信号の制御により、正負一対のパルス電流発生回路２，２の切り替えタイミングや正，負夫々の出力電流波形の個別的な調整ができるので、正、負のパルス電流について夫々所望の波形、波高値、パルス幅、周波数を実現することができる。従って、負荷回路Ｌに正極側電流が流れている期間を長く設定し、めっきの中断又は溶解を行う一方、浮遊インダクタンスに蓄積されたエネルギーが放出されて加算された急峻に立ち下がる短時間の反転電流を負荷回路Ｌに流して、最適なめっきを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明は、メッキ処理などにおけるアルミニウム又はその合金に陽極酸化膜を形成するのに適した高速で反転する電流を供給するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る陽極酸化用電源装置の回路図である。
【図２】陽極酸化用電源装置における正極側のパルス電源発生回路の回路図である。
【図３】陽極酸化用電源装置の各部の波形図である。
【図４】ゲート信号の波形図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    陽極酸化用電源装置
２    パルス電流発生回路
３    直流電源
４    チョッパー回路
４ａ  ＩＧＢＴ
４ｂ  フライホイールダイオード
４ｃ  ブロックダイオード
５    クランプ回路
５ａ  ＩＧＢＴ
５ｂ  フライホイールダイオード
５ｃ  ブロックダイオード
５ｄ  抵抗
６    パルスジェネレータ
Ｌ    負荷回路
【図１】
2005304197.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005304197.tif 000005
【図４】
2005304197.tif 000006