(57)【要約】      （修正有）【課題】めっき皮膜の内部応力を正確かつ容易にリアルタイムで測定することができるめっき内部応力測定プログラム及びめっき内部応力測定システムを提供する。【解決手段】めっき内部応力測定プログラムは、めっき皮膜による陰極板のひずみをひずみゲージによって計測することができるめっき内部応力測定システムのコンピュータにインストールされることにより、コンピュータを、めっき条件を入力するめっき条件入力手段Ｓ１０１、膜厚計算式データおよび応力計算式データを予め記憶しておく計算式データ記憶手段、膜厚を計算する膜厚計算手段Ｓ１０８、応力を計算する応力計算手段Ｓ１０９、計算結果を記憶する計算結果記憶手段Ｓ１１１、計算結果をリアルタイムで出力する出力手段Ｓ１１０、として機能させるように構成されている。【選択図】図４
2005281803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき液を貯留するめっき槽と、
前記めっき液に浸漬される陰極板および陽極板と、
前記陰極板および陽極板に電流を通流させる電源装置と、
前記陰極板および陽極板に通流される電流を計測し、めっき中の各時点における電流値を電流データとして取得する電流計と、
前記陰極板に形成される被めっき部の背面に貼り付けられるひずみゲージと、
前記ひずみゲージに接続され、前記陰極板のひずみ量を計測し、めっき中の各時点におけるひずみ量をひずみデータとして取得するひずみ計と、
前記電流計および前記ひずみ計に接続されるコンピュータと、
からなるめっき内部応力測定システムにおいて、
めっき内部応力を測定するために、前記コンピュータを、
めっき条件を入力するめっき条件入力手段、
前記めっき条件と前記電流データとからめっき皮膜の膜厚を計算するための膜厚計算式データと、当該膜厚計算式で計算されるめっき皮膜の膜厚と前記ひずみデータとからめっき内部応力を計算するための応力計算式データとを予め記憶しておく計算式データ記憶手段、
前記計算式記憶手段から前記膜厚計算式データを読み出し、前記めっき条件と、めっき中の各時点における前記電流データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚を計算する膜厚計算手段、
前記計算式記憶手段から前記応力計算式データを読み出し、前記めっき条件と、めっき中の各時点における前記ひずみデータと、前記膜厚計算手段により計算された膜厚データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき内部応力を計算する応力計算手段、
前記応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点におけるめっき内部応力を応力データとして記憶する応力データ記憶手段、
前記応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点におけるめっき内部応力を出力する応力出力手段、
として機能させるためのめっき内部応力測定プログラム。
【請求項２】
請求項１に記載のめっき内部応力測定プログラムであって、
めっき内部応力を測定するために、前記コンピュータを、
めっき完了後におけるめっき皮膜の膜厚又は重量の実測値に基づく補正条件を入力する補正条件入力手段、
前記補正条件に基づいて、前記めっき内部応力を補正するための補正式データを予め記憶する補正式データ記憶手段、
前記補正式データ記憶手段から前記補正式データを読み出し、前記補正条件に基づいて、前記応力計算手段によって計算されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を補正する応力補正手段、
前記応力補正手段によって補正されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を補正応力データとして記憶する補正応力データ記憶手段、
前記応力補正手段によって補正されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を出力する補正応力出力手段、
として機能させることを特徴とするめっき内部応力測定プログラム。
【請求項３】
めっき液を貯留するめっき槽と、
前記めっき液に浸漬される陰極板および陽極板と、
前記陰極板および陽極板に電流を通流させる電源装置と、
前記陰極板および陽極板に通流される電流を計測し、めっき中の各時点における電流値を電流データとして取得する電流計と、
前記陰極板に形成される被めっき部の背面に貼り付けられるひずみゲージと、
前記ひずみゲージに接続され、前記陰極板のひずみ量を計測し、めっき中の各時点におけるひずみ量をひずみデータとして取得するひずみ計と、
めっき条件を入力するめっき条件入力手段と、
前記めっき条件と前記電流データとからめっき皮膜の膜厚を計算するための膜厚計算式データと、当該膜厚計算式で計算されるめっき皮膜の膜厚と前記ひずみデータとからめっき内部応力を計算するための応力計算式データとを予め記憶しておく計算式データ記憶手段と、
前記計算式記憶手段から前記膜厚計算式データを読み出し、前記めっき条件と、めっき中の各時点における前記電流データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚を計算する膜厚計算手段と、
前記計算式記憶手段から前記応力計算式データを読み出し、前記めっき条件と、めっき中の各時点における前記ひずみデータと、前記膜厚計算手段により計算された膜厚データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき内部応力を計算する応力計算手段と、
前記応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点におけるめっき内部応力を応力データとして記憶する応力データ記憶手段と、
前記応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点におけるめっき内部応力を出力する応力出力手段と、
これらの各手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするめっき内部応力測定システム。
【請求項４】
請求項３に記載のめっき内部応力測定システムであって、
めっき完了後におけるめっき皮膜の膜厚又は重量の実測値に基づく補正条件を入力する補正条件入力手段と、
前記補正条件に基づいて、前記めっき内部応力を補正するための補正式データを予め記憶する補正式データ記憶手段と、
前記補正式データ記憶手段から前記補正式データを読み出し、前記補正条件に基づいて、前記応力計算手段によって計算されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を補正する応力補正手段と、
前記応力補正手段によって補正されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を補正応力データとして記憶する補正応力データ記憶手段と、
前記応力補正手段によって補正されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を出力する補正応力出力手段と、
を備えることを特徴とするめっき内部応力測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみゲージを用いためっき皮膜の内部応力（以下、「めっき内部応力」と適宜略称する。）の測定に用いるめっき内部応力測定プログラムおよびめっき内部応力測定システムに関するものであり、主に、電気めっきの研究、試験、生産および生産管理に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気めっきのめっき条件及びその結果を管理するシステムとして、特許文献１に示すような電気めっきの管理システムが開示されている。
電気めっきを行う際には、目的に合っためっき皮膜が形成されるように、めっき液の種類、めっき液の温度・ｐＨ・濃度、被めっき物の材質・表面積・重量、電気めっきする際の電流方式・電流値・電流密度・通電時間・積算電流値・電流効率等を適切に設定する必要がある。前記電気めっきの管理システムによれば、これらの条件設定を効率よく管理することができるとともに、めっき皮膜の膜厚を予測したり、めっき中の電流値を計測・記録したり、結果を解析して所定時間経過後の膜厚を計算したりすることができる。
【０００３】
一方、ひずみゲージの原理を利用してめっき内部応力を測定する方法が研究されており、これについては非特許文献１に記載されている。
この方法は、素地金属の変形に伴う電気抵抗の変化から当該素地金属のひずみを計測するひずみゲージを陰極板の背面に貼り付けることによって、めっき皮膜の内部応力による陰極板のひずみ（微小変形）を測定し、このひずみとめっき皮膜の膜厚とからめっき内部応力を計算するものである。
【特許文献１】特開２００３−３０２８００号公報（段落００００〜００００、図２）
【非特許文献１】津留  豊他著，銅素地電極上に電析したニッケル膜の平均内部応力測定システムの開発，「電気化学および工業物理化学」，電気化学会，１９９２年９月，第６０巻，第９号，ｐ．７８０−７８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年のＩＴ技術の進歩・発展に伴い、電子部品の微細化、高機能化が進んでいる。そして、かかる電子部品に施されるめっき皮膜についても、高い品質・性能が要求されるようになってきている。
例えば、厚さ数μｍの薄膜部材にめっきを施す場合、めっき皮膜に内部応力が発生すると、この内部応力によって薄膜部材が湾曲（カール）してしまうことがある。また、非常に薄いめっき皮膜を形成した場合に、めっき内部応力によって、めっき皮膜自体にひび割れが生じることがある。
また、めっき皮膜の結晶構造や特性を知るために、めっき皮膜の内部応力の経時変化を詳細に調べる必要が生じている。
このようなことから、めっき皮膜を形成する上において、めっき内部応力を正確に測定・管理することが、非常に重要になってきている。
【０００５】
しかし、従来の電気めっきの管理システムは、めっき条件と積算電流値からめっき皮膜の膜厚を計算することができるものの、めっき皮膜の応力に関するデータ（例えば被めっき物のひずみ量等）を取得するためのセンサを備えていないため、めっき内部応力を測定することはできなかった。
【０００６】
一方、従来の「ひずみゲージの原理を利用してめっき内部応力を測定する方法」では、ひずみゲージによって、めっき中の各時点における被めっき物のひずみ量を測定することができるものの、めっき中の各時点におけるめっき内部応力をリアルタイムで測定することができなかった。
すなわち、めっき完成時のめっき内部応力は、めっき終了後に被めっき物を実際に測定して完成時のめっき皮膜の膜厚又は重量を求め、この値から計算することができる。しかし、めっき中の各時点におけるめっき内部応力は、めっき完成時の膜厚から比例計算によってめっき中の各時点の膜厚を逆算し、これを用いて求めるしかなく、リアルタイムで求めることができなかった。
そのため、電気めっきを行っている最中に、めっき内部応力を把握・管理することができず、結局、被めっき物が湾曲したり、めっき皮膜にひび割れが生じてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、めっき皮膜の内部応力を正確かつ容易にリアルタイムで測定することができるめっき内部応力測定プログラムおよびめっき内部応力測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、めっき液を貯留するめっき槽と、前記めっき液に浸漬される陰極板および陽極板と、前記陰極板および陽極板に電流を通流させる電源装置と、前記陰極板および陽極板に通流される電流を計測し、めっき中の各時点における電流値を電流データとして取得する電流計と、前記陰極板に形成される被めっき部の背面に貼り付けられるひずみゲージと、前記ひずみゲージに接続され、前記陰極板のひずみ量を計測し、めっき中の各時点におけるひずみ量をひずみデータとして取得するひずみ計と、前記電流計および前記ひずみ計に接続されるコンピュータと、からなるめっき内部応力測定システムにおいて、めっき内部応力を測定するために、前記コンピュータを、めっき条件を入力するめっき条件入力手段、前記めっき条件と前記電流データとからめっき皮膜の膜厚を計算するための膜厚計算式データと、当該膜厚計算式で計算されるめっき皮膜の膜厚と前記ひずみデータとからめっき内部応力を計算するための応力計算式データとを予め記憶しておく計算式データ記憶手段、前記計算式記憶手段から前記膜厚計算式データを読み出し、前記めっき条件と、めっき中の各時点における前記電流データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚を計算する膜厚計算手段、前記計算式記憶手段から前記応力計算式データを読み出し、前記めっき条件と、めっき中の各時点における前記ひずみデータと、前記膜厚計算手段により計算された膜厚データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき内部応力を計算する応力計算手段、前記応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点におけるめっき内部応力を応力データとして記憶する応力データ記憶手段、前記応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点におけるめっき内部応力を出力する応力出力手段、として機能させるためのめっき内部応力測定プログラムである。
【０００９】
かかる構成によれば、めっき内部応力測定プログラムが作動すると、めっき内部応力測定システムのコンピュータは、めっき条件入力手段として機能する。これにより、当該めっき条件入力手段を介してめっき条件がめっき内部応力測定システムに入力される。
【００１０】
そして、めっき（通電）が開始され、電流計およびひずみ計が、電流データおよびひずみデータの計測を開始すると、コンピュータは、膜厚計算手段として機能する。すなわち、膜厚計算手段によって、計算式データ記憶手段に予め記憶された膜厚計算式データが読み出され、めっき条件および電流データに基づいて、めっき中の各時点における膜厚データが計算される。
このとき、コンピュータは、出力手段としても機能し、例えば、ディスプレイ上にグラフ形式で、当該膜厚データをリアルタイムで出力する。
【００１１】
そして、膜厚データ記憶手段に膜厚データが記憶されると、コンピュータは、めっき内部応力計算手段として機能する。すなわち、めっき内部応力計算手段によって、計算式データ記憶手段に予め記憶された内部応力計算式データが読み出され、めっき条件と、ひずみデータと、膜厚データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき内部応力データが計算される。
このとき、コンピュータは、出力手段としても機能し、例えば、ディスプレイ上にグラフ形式で、当該めっき内部応力データをリアルタイムで出力する。
【００１２】
なお、めっき内部応力測定プログラムは、コンピュータを、めっき液や陰極板の物性値に関する物性値データを予め記憶しておく物性値データ記憶手段として機能させるとともに、めっき条件入力手段として機能させる際に、前記物性値データ記憶手段から物性値データのリストを読み出し、これをディスプレイ上に表示し、当該リストの中からめっき条件を選択できるように機能させるのが好適である。これにより、めっき条件の設定・管理が極めて容易となる。
【００１３】
請求項２に係るめっき内部応力測定プログラムは、請求項１に記載のめっき内部応力測定プログラムであって、めっき内部応力を測定するために、前記コンピュータを、めっき完了後におけるめっき皮膜の膜厚又は重量の実測値に基づく補正条件を入力する補正条件入力手段、前記補正条件に基づいて、前記めっき内部応力を補正するための補正式データを予め記憶する補正式データ記憶手段、前記補正式データ記憶手段から前記補正式データを読み出し、前記補正条件に基づいて、前記応力計算手段によって計算されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を補正する応力補正手段、前記応力補正手段によって補正されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を補正応力データとして記憶する補正応力データ記憶手段、前記応力補正手段によって補正されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を出力する補正応力出力手段、として機能させることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、めっき内部応力測定プログラムが作動すると、めっき内部応力測定システムのコンピュータは、めっき完了後のめっき皮膜の膜厚又は重量の実測値に基づく補正条件を入力する補正条件入力手段として機能する。これにより、当該補正条件入力手段を介して、めっき内部応力システムに補正条件が入力される。
【００１５】
「補正条件」としては、めっき皮膜の膜厚又は重量の「理論値」と「実測値」の比である「電流効率」を導き出せるデータであれば、どのようなものでもよく、析出しためっき皮膜の膜厚又は重量を入力するようにしてもよいし、「電流効率」を直接入力できるようにしてもよい。
【００１６】
補正条件が入力されると、コンピュータは、応力データ補正手段および補正応力データ記憶手段として機能する。すなわち、応力データ補正手段によって、補正式データ記憶手段に予め記憶された補正式データが読み出され、補正条件に基づいて、補正応力データが計算される。そして、補正応力データは、補正応力データ記憶手段によって記憶される。
また、コンピュータは、出力手段として機能し、例えば、ディスプレイ上にグラフ形式で、補正めっき内部応力データを出力する。
【００１７】
なお、過去に同じめっき条件でめっきをし、その際に計測しためっき完了時のめっき皮膜の膜厚または重量に基づいて取得された補正条件が、当該めっき条件と関連付けられて記憶されている場合には、めっき内部応力測定プログラムは、コンピュータを、補正条件入力手段として機能させることを省略し、めっき内部応力データ補正手段および補正めっき内部応力データ記憶手段として機能させるのが好適である。これにより、２回目からは、リアルタイムで補正後のめっき内部応力を測定することが可能となる。
【００１８】
なお、めっき内部応力測定プログラムは、めっき内部応力を測定するために、前記コンピュータを、さらに、前記計算式データ記憶手段から前記膜厚計算式データを読み出し、前記めっき条件に基づいてめっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚の予測値を計算する膜厚予測手段、前記予測膜厚データを出力する出力手段、として機能させることが好ましい。これにより、実際にめっきを行う前に、めっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚の予測値を知ることができ、当該めっき条件でめっきを行うか否かの判断材料を得ることができる。
【００１９】
請求項３に係るめっき内部応力測定システムは、めっき液を貯留するめっき槽と、前記めっき液に浸漬される陰極板および陽極板と、前記陰極板および陽極板に電流を通流させる電源装置と、前記陰極板および陽極板に通流される電流を計測し、めっき中の各時点における電流値を電流データとして取得する電流計と、前記陰極板に形成される被めっき部の背面に貼り付けられるひずみゲージと、前記ひずみゲージに接続され、前記陰極板のひずみ量を計測し、めっき中の各時点におけるひずみ量をひずみデータとして取得するひずみ計と、めっき条件を入力するめっき条件入力手段と、前記めっき条件と前記電流データとからめっき皮膜の膜厚を計算するための膜厚計算式データと、当該膜厚計算式で計算されるめっき皮膜の膜厚と前記ひずみデータとからめっき内部応力を計算するための応力計算式データとを予め記憶しておく計算式データ記憶手段と、前記計算式記憶手段から前記膜厚計算式データを読み出し、前記めっき条件と、めっき中の各時点における前記電流データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚を計算する膜厚計算手段と、前記計算式記憶手段から前記応力計算式データを読み出し、前記めっき条件と、めっき中の各時点における前記ひずみデータと、前記膜厚計算手段により計算された膜厚データとに基づいて、めっき中の各時点におけるめっき内部応力を計算する応力計算手段と、前記応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点におけるめっき内部応力を応力データとして記憶する応力データ記憶手段と、前記応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点におけるめっき内部応力を出力する応力出力手段と、これらの各手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４に係るめっき内部応力測定システムは、請求項３に記載のめっき内部応力測定システムであって、めっき完了後におけるめっき皮膜の膜厚又は重量の実測値に基づく補正条件を入力する補正条件入力手段と、前記補正条件に基づいて、前記めっき内部応力を補正するための補正式データを予め記憶する補正式データ記憶手段と、前記補正式データ記憶手段から前記補正式データを読み出し、前記補正条件に基づいて、前記応力計算手段によって計算されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を補正する応力補正手段と、前記応力補正手段によって補正されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を補正応力データとして記憶する補正応力データ記憶手段と、前記応力補正手段によって補正されためっき中の各時点における前記めっき内部応力を出力する補正応力出力手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係るめっき内部応力測定プログラム、および、請求項３に係るめっき内部応力測定システムによれば、膜厚計算手段によって計算されるめっき中の各時点における膜厚データと、ひずみ計によって取得されるひずみデータとから、めっき中の各時点におけるめっき内部応力をリアルタイムで把握することができる。そのため、電気めっきの研究、実験、生産および生産管理に測定結果を役立たせることができ、要求品質に合致した電気めっきを提供することが可能となる。
【００２２】
請求項２に係るめっき内部応力測定プログラム、および、請求項４に係るめっき内部応力測定システムによれば、補正条件に基づいて、めっき内部応力を補正することができることから、より正確なめっき内部応力を得ることができる。また、２回目以降のめっきの際には、補正後のめっき内部応力をリアルタイムで把握することができる。これにより、きわめて正確で効率のよい電気めっきの内部応力の測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態として、本発明に係るめっき内部応力測定プログラムが適用されためっき内部応力測定システムについて、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本実施形態に係るめっき内部応力測定プログラムが用いられるめっき内部応力測定システムを示した全体図である。図２は、当該めっき内部応力測定システムを示したブロック図である。図３は、めっき内部応力測定システムを示したシステム構成図である。図４は、本実施形態に係るめっき内部応力測定プログラムを用いてめっき内部応力を測定する際の手順を示すフローチャートである。図５〜図１３は、コンピュータのディスプレイに表示されるそれぞれの入力フォーム・出力フォームを示す図である。
【００２４】
はじめに、図１の全体図、図２のブロック図、図３のシステム構成図を参照して、本発明のめっき内部応力測定プログラムが用いられるめっき内部応力測定システムの構成について説明する。
めっき内部応力測定システム１は、陰極板Ｃおよび陽極板Ａが設置されためっき槽２０と、この陰極板Ｃおよび陽極板Ａに電流を供給する電源装置３０と、この電源装置３０に接続されるコンピュータ１０とから構成されている。
【００２５】
めっき槽２０は、有底角筒状の水槽であり、中空部にめっき液が貯留されている。陰極板Ｃおよび陽極板Ａは、導電材料によって細長い板状（短冊状）に形成された電極であり、電極カートリッジ２１によって、互いに対向するように配置されて、その下端部をめっき液中に浸漬されている。
【００２６】
陰極板Ｃの一方の面（陽極板Ａ側の面）の下端部には、被めっき部が形成されており、両電極に電流を通流させると、当該被めっき部にめっき皮膜が析出するようになっている。また、陰極板Ｃの他方の面の下端部（被めっき部の背面）には、ひずみゲージＨＧが貼り付けられており（図２参照）、めっき皮膜の内部応力に起因する陰極板Ｃの変形（ひずみ量）を測定できるようになっている。ひずみゲージＨＧは、１／１０6レベルの変形を計測可能であることから、陰極板Ｃ（被めっき部）の非常に微小な変形を計測することができる。
【００２７】
電源装置３０は、陰極板Ｃ−陽極板Ａ間に所定の電流を通流させる装置であり、後記するコンピュータ１０で設定される通電計画に基づいて、通流させる電流値および通電時間を調節できるようになっている。電源装置３０は、電源ケーブルＥを介して、陰極板Ｃおよび陽極板Ａにそれぞれ接続されている。また、電源装置３０は、電流計３１を備えており、陰極板Ｃおよび陽極板Ａに実際に通流される電流値を測定可能になっている。さらに、本実施形態では、電源装置３０は、ひずみ計３２を備えており、陰極板Ｃに貼り付けられたひずみゲージＨＧに接続されて、陰極板Ｃのひずみ量を測定可能になっている。
【００２８】
コンピュータ１０は、図２に示すように、コンピュータ本体１１と、入力装置１２と、出力装置１３とから構成されている。コンピュータ１０は、ケーブルＫを介して電源装置３０と接続されており、通電計画に基づいて電源装置３０をコントロールしたり、電流計３１、ひずみ計３２によって測定した電流値やひずみデータを取得・保存する。入力装置１２は、例えばキーボードとマウスからなり、めっき条件の入力・変更、表示画面の選択等に用いられる。出力装置１３は、例えばディスプレイからなり、めっき条件の入力画面を表示したり、めっき膜厚やめっき内部応力の測定結果を表示するのに用いられる。
【００２９】
コンピュータ本体１１は、図３に示すように、中央演算処理装置１１Ａ、プログラムメモリ１１Ｂ、データメモリ１１Ｃとから構成されている。コンピュータ本体１１には、図示しない入出力制御部を介して、入力装置１２、出力装置１３、電流計３１およびひずみ計３２が接続されており、測定データやめっき条件を取得したり、計算結果を出力したりできるようになっている。
【００３０】
中央演算処理装置１１Ａは、プログラムメモリ１１Ｂに記憶されたプログラムを実行する装置であり、入力装置１２や各メモリ１１Ｂ、１１Ｃからデータを受け取り、演算・加工した上で、出力装置１３やデータメモリ１１Ｃに出力するものである。また、中央演算処理装置１１Ａは、後記する制御プログラム１１Ｂａと協働することにより、「制御手段」として機能するものである。
【００３１】
プログラムメモリ１１Ｂには、コンピュータ１０を、めっき条件入力手段、計算式データ記憶手段、膜厚計算手段、応力計算手段、計算データ記憶手段、各種データ出力手段、補正条件入力手段、膜厚データ補正手段、応力データ補正手段、として機能させるための制御プログラム１１Ｂａが記憶されている。なお、これらの各手段については、後記するめっき内部応力測定システム１の動作の説明において詳しく説明する。
【００３２】
データメモリ１１Ｃは、めっき条件や各種計算式を記憶する計算条件データファイル１１Ｃａと、電流計３１およびひずみ計３２によって計測されるめっき中の各時点における電流データおよびひずみデータを記憶する測定データファイル１１Ｃｂと、これらのデータに基づいて計算される膜厚データ、応力データ、補正膜厚データ、および、補正応力データを記憶する計算結果データファイル１１Ｃｃとを備えている。
【００３３】
計算条件データファイル１１Ｃａは、めっき条件入力手段によって入力されるめっき条件と電流計３１によって測定される電流データとから膜厚を計算するための膜厚計算式データと、ひずみ計によって測定されるひずみデータと計算された膜厚と入力されためっき条件とからめっき内部応力を計算するための応力計算式データとを、予め記憶するものである。
【００３４】
膜厚の計算式（膜厚計算式データ）としては、めっき条件と積算電流値から膜厚を計算する公知の膜厚計算式を用いることができる。
【００３５】
また、めっき内部応力の計算式（応力計算式データ）としては、例えば、以下の式（１）を用いることができる。
σ＝Ｅｔ2δ／｛３（１−ν）ｄｌ2｝・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここで、σ：めっき皮膜の内部応力
ｌ：陰極板の被めっき部の長さ
ｔ：陰極板の厚さ
Ｅ：陰極板のヤング率
ν：陰極板のポアソン比
δ：陰極板のたわみ量
ｄ：めっき皮膜の膜厚
【００３６】
そのほか、計算条件データファイル１１Ｃａには、めっきの膜厚計算や応力計算に必要な、各種めっき液の物性値データと、各種被めっき物（陰極板Ｃ）の物性値データとが予め記憶されている。また、めっき条件入力手段によって入力されためっき条件も、この計算条件データファイル１１Ｃａに記憶されるようになっている。さらに、めっき完了後におけるめっき皮膜の膜厚または重量の実測値に基づいて、めっき皮膜の膜厚およびめっき内部応力を補正するときに用いる補正式データも、この計算条件データファイル１１Ｃａに記憶されている。
【００３７】
測定データファイル１１Ｃｂは、電流計３１によって測定されるめっき中の各時点における電流データと、ひずみ計３２によって測定されるめっき中の各時点におけるひずみデータとを記憶するものである。
【００３８】
計算結果データファイル１１Ｃｃは、膜厚計算手段および応力計算手段によって計算されるめっき中の各時点における膜厚データおよび応力データを記憶するものである。また、補正条件が入力され、膜厚データ補正手段および応力データ補正手段によってめっき中の各時点における補正膜厚データおよび補正応力データが計算された場合、計算結果データファイル１１Ｃｃは、これらも記憶するように構成されている。
【００３９】
つづいて、図４のフローチャート、および、図５〜図１３に示す入力フォーム・出力フォームを参照して、めっき内部応力測定システム１の動作について説明する。
【００４０】
［めっき条件入力ステップ］
めっき内部応力測定システム１が起動されると、コンピュータ１０の中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受けて、データメモリ１１Ｃから設定入力フォーム（図５参照）を読み出してディスプレイ（出力装置１３）に表示し、キーボードおよびマウス（入力装置１２）からのめっき条件の入力を受け付ける（ステップＳ１０１）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、「めっき条件入力手段」として機能させられる。
【００４１】
図５に示すように、一般事項としては、画面の上部に表示される「名称」５ａ、「日付」５ｂ、「保存ファイル名」５ｃ、「記入者」５ｄ、「めっき液の名称」５ｅがある。また、画面の下部の左側には「コメント欄」５ｆが表示され、「コメント欄」５ｆには、必要に応じて、コメントを入力することができる。
【００４２】
めっき条件としては、「めっき液の種類」５ｇ、「めっきする品物の条件」５ｈ、「めっき条件」５ｉがある。「めっき液の種類」５ｇは、図６（ａ）に示すように、ダイアログボックスを開いて、ダイアログボックスに予め登録されている「めっき液の種類」から選択できるようになっている。また、図６（ｂ）に示すように、「新しいめっき液の設定」５ｊという入力用のダイアログボックスを開いて、めっき液の物性値を新しく設定することもできる。「めっきする品物の条件」５ｈは、「名称」５ｋ、「材質」５ｌ、「表面積」５ｍ、「めっき前重量」５ｎ、「ポアソン比（ν）」５ｕ、「ヤング率（Ｅ）」５ｖ、「長さ（ｌ）」５ｗ、「厚さ（ｔ）」５ｘの各項目がある。なお、「表面積」５ｍの単位は、「表面積」５ｍの右側に設けられたダイアログボックスから選択する。「めっき条件」５ｉは、「設定温度」５ｏ、「最高電流値」５ｐ、「めっき時間」５ｑ、「変動電流方式設定」５ｒの各項目があり、画面の下部の右側には、「電流値」５ｓがグラフで表示される。また、タブをクリックすることによって、図６（ｃ）に示すように、「電流値」５ｓの代わりに「積算電流値」５ｔを表示することもできる。なお、「積算電流値」５ｔは、自動的に算出される。
これらのめっき条件は、データメモリ１１Ｃの計算条件データファイル１１Ｃａに記憶される。
【００４３】
［膜厚予測ステップ］
各種めっき条件を入力した後、設定入力フォームの予想表示ボタンをクリックすると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受けて、計算条件データファイル１１Ｃａから膜厚計算式データを読み出し、入力されためっき条件に基づいて、めっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚の予測値（予測膜厚データ）を計算する（ステップＳ１０２）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、「膜厚予測手段」として機能させられる。
なお、膜厚計算式データは、コンピュータ本体１１にめっき内部応力測定プログラムをインストールした時点で、データメモリ１１Ｃの計算条件データファイル１１Ｃａに記憶される。また、応力計算式データおよび補正式データも同時に記憶される。すなわち、コンピュータ１０は、めっき内部応力測定プログラムのインストールにより、「計算式データ記憶手段」として機能させられる。
また、本実施形態では、被めっき部の面積５ｍおよびめっき物の密度（図６（ｂ）５ｊ参照）から予想めっき重量も計算している。
【００４４】
［予測膜厚出力ステップ］
めっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚の予測値が計算されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受けて、結果予測フォーム６をメモリから読み出し、ディスプレイ上に表示するとともに（図７参照）、当該予測値をグラフ形式で表示する（ステップＳ１０３）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、予測膜厚データの「出力手段」として機能させられる。
【００４５】
［めっき実施判定ステップ］
そして、ユーザーは、この結果予測フォーム６に表示された「予測膜厚データ」６ａを見て、めっきを実施するか否か判断する（ステップＳ１０４）。ユーザーがめっきを実施しないと判断した場合には（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、めっき条件を再入力するためにステップＳ１０１へ戻る。
【００４６】
［通電開始ステップ］
一方、ユーザーがめっきを実施すると判断した場合には（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、電源装置３０を制御し、めっき条件に基づいて、陰極板Ｃ−陽極板Ａ間に通電を開始する（ステップＳ１０５）。
【００４７】
［電流データ・ひずみデータ測定ステップ］
また、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、電源装置３０の電流計３１を制御し、陰極板Ｃ−陽極板Ａ間に通電される電流値を経時的に測定する。また、中央演算処理装置１１Ａは、同様にして、ひずみ計３２を制御して、陰極板Ｃに取り付けられたひずみゲージＨＧから送られてくるデータに基づいて陰極板Ｃのひずみ量を経時的に測定する（ステップＳ１０６）。
【００４８】
［電流データ・ひずみデータ記憶ステップ］
電流計３１およびひずみ計３２によって、めっき中の各時点における電流データおよびひずみデータの測定が開始されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、これらの電流データおよびひずみデータを、データメモリ１１Ｃの測定データファイル１１Ｃｂに順次記憶する（ステップＳ１０７）。
【００４９】
［膜厚計算ステップ］
そして、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、計算条件データファイル１１Ｃａから膜厚計算式データを読み出し、電流計３１によって測定される現在の電流データと、めっき条件とに基づいて、現在のめっき皮膜の膜厚を計算する（ステップＳ１０８）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、「膜厚計算手段」として機能させられる。
【００５０】
［応力計算ステップ］
また、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、計算条件データファイル１１Ｃａから応力計算式データを読み出し、ひずみ計３２によって測定される現在のひずみデータと、前記膜厚計算手段によって計算される現在の膜厚データと、めっき条件とに基づいて、現在のめっき皮膜の内部応力を計算する（ステップＳ１０９）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、「応力計算手段」として機能させられる。
【００５１】
［出力ステップ］
現在の膜厚および現在のめっき内部応力が計算されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、「現在値表示フォーム」７、７’をメモリから読み出し、ディスプレイ上に表示するとともに（図８、図９参照）、現在の膜厚および現在のめっき内部応力をグラフ形式で表示する（ステップＳ１１０）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、現在の膜厚データおよび応力データの「出力手段」として機能させられる。
【００５２】
図８の「現在値表示フォーム」７では、「予想される現在のめっき膜厚」７ａがグラフ形式で表示されている。グラフ中の破線は、膜厚予測ステップＳ１０２で計算された予測膜厚データを示しており、実線は、膜厚計算ステップＳ１０８で計算された膜厚データを示している。また、「現在値表示フォーム」７には、「現在の電流値」７ｂ、「現在の電圧値」７ｃ、「現在の積算電流値」７ｄ、「現在の液温」７ｅ、「現在のｐＨ値」７ｆ等が表示される。これらの値は、各種センサ（図示せず）によって取得され、コンピュータ本体１１に送信されて表示される。
【００５３】
また、「現在値表示フォーム」７には、「予想される現在のめっき重量」７ｇ、「予想される現在のめっき内部応力」７ｈも表示される。図９の「現在値表示フォーム」７’では、「予想される現在のめっき内部応力」７ｈがグラフ形式で表示されている。このように、本発明に係るめっき内部応力測定プログラムによれば、めっき皮膜の内部応力をリアルタイムで表示することができる。
【００５４】
［計算結果記憶ステップ］
現在の膜厚および現在のめっき内部応力が計算されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、これらのデータを、データメモリ１１Ｃの計算結果データファイル１１Ｃｃに順次記憶する（ステップＳ１１１）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、現在の膜厚データおよび応力データを記憶する「計算結果記憶手段」として機能させられる。
計算結果データファイル１１Ｃｃは、図１０の「計算結果数値フォーム」９に示すような表形式で順次記憶される。
【００５５】
［めっき終了判定ステップ］
現在の膜厚および現在のめっき内部応力が記憶されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、めっきを終了するか否かを判定する（ステップＳ１１２）。具体的には、めっき条件入力ステップＳ１０１で入力された「めっき時間」５ｑが経過したか否かを判定する。
【００５６】
［めっき条件変更ステップ］
現在の時間が「めっき時間」５ｑに達していない場合には（ステップＳ１１２，Ｎｏ）、ユーザーは、めっき条件を変更するか否かを選択することができる（ステップＳ１１３）。めっき条件を変更する場合（ステップＳ１１３，Ｙｅｓ）、例えば、ユーザーによって、図８、図９に示す現在値表示フォーム７、７’の「電流値変更フォーム」ボタン７ｉがクリックされると、「電流値変更フォーム」（図示せず）が表示される。そして、かかるフォームに電流値を入力させることにより、めっき条件の変更を受け付ける（ステップＳ１１４）。これにより、めっき条件が更新され、これ以後は、更新後のめっき条件（電流条件）で電源装置３０が制御され、めっきが実施されるとともに、膜厚および応力の測定が実施される（ステップＳ１０６）。
めっき条件を変更しない場合は（ステップＳ１１３，Ｎｏ）、そのままステップＳ１０６に戻って、めっきの実施および膜厚・応力の測定が続けられる。
【００５７】
［通電停止ステップ］
現在の時間がめっき時間５ｑ（図５参照）に達した場合には（ステップＳ１１２，Ｙｅｓ）、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、電源装置３０を制御して、陰極板Ｃ−陽極板Ａ間の通電を停止する（ステップＳ１１５）これにより、めっき皮膜の生成が終了する。
【００５８】
［補正判定ステップ］
めっき終了後、ユーザーは、めっき皮膜の膜厚およびめっき内部応力の計算結果を補正するか否かを選択することができる（ステップＳ１１６）。補正を行わない場合には（ステップＳ１１６，Ｎｏ）、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、結果表示フォーム８、８’（図１１、図１２参照）をメモリから読み出してディスプレイに表示するとともに、めっき中の各時点における膜厚データおよび応力データを計算結果データファイル１１Ｃｃから読み出し、これを補正することなく、結果表示フォーム８、８’上にグラフ形式で表示する（ステップＳ１２２）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、計算結果データの「出力手段」として機能させられる。
【００５９】
図１１の「結果表示フォーム」８では、「めっき膜厚の変化」８ａがグラフで表示されている。また、タブをクリックすることによって、「電流値の変化」８ｂ、「電圧値の変化」８ｃ、「積算電流値の変化」８ｄ、「液温の変化」８ｅ、「ｐＨ値の変化」８ｆ、「めっき重量の変化」８ｇ、「めっき内部応力の変化」８ｈをそれぞれ表示することができる。図１２の「結果表示フォーム」８’では、「めっき内部応力の変化」８ｈがグラフ形式で表示されている。
【００６０】
［補正条件入力ステップ］
補正を行う場合には（ステップＳ１１６，Ｙｅｓ）、ユーザーは、めっき皮膜が形成された陰極板Ｃの重量（めっき後重量）を実際に計測し、「結果表示フォーム」８、８’の「結果入力」欄８ｉにその重量を入力する（ステップＳ１１７）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、「補正条件入力手段」として機能させられる。
そして、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａからの指令を受け、めっき条件入力ステップＳ１０１で入力されためっき前における陰極板Ｃの重量（めっき前重量、図４参照）とめっき後に計測した陰極板Ｃの重量を差し引くことにより、めっき終了後におけるめっき皮膜の実際の重量（実測めっき重量）を計算する。また、かかる実測めっき重量と、被めっき部の面積と、めっき物の密度から、めっき終了後におけるめっき皮膜の実際の膜厚（実測めっき膜厚）を算出する。
【００６１】
［膜厚データ補正ステップ］
めっき終了後におけるめっき皮膜の実際の膜厚が算出されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａからの指令を受け、計算条件データファイル１１Ｃａから膜厚補正式データを読み出し、実測めっき膜厚に基づいて、膜厚計算ステップＳ１０８で計算されためっき中の各時点におけるめっき皮膜の膜厚を補正する（ステップＳ１１８）。具体的には、実測めっき膜厚（α）と、膜厚計算ステップＳ１０８で計算されためっき終了時の膜厚（β）との比率（γ＝α／β）、すなわち電流効率γを計算し、この電流効率γを前記膜厚データに乗算することにより、膜厚データを補正する。これにより、補正膜厚データが計算される。
【００６２】
［応力データ補正ステップ］
補正膜厚データが計算されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、計算条件データファイル１１Ｃａから応力補正式データを読み出し、電流効率に基づいて、応力計算ステップＳ１０９で計算されためっき中の各時点におけるめっき内部応力を補正する（ステップＳ１１９）。具体的には、前記電流効率γを前記応力データに乗算することにより、応力データを補正する。これにより、補正応力データが計算される。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、「応力補正手段」として機能させられる。
なお、補正膜厚データを用いて、式（１）により、補正応力データを計算してもよい。
【００６３】
［膜厚データ・応力データ出力ステップ］
補正膜厚データおよび補正応力データが計算されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、結果表示フォームをメモリから読み出し、ディスプレイに表示するとともに、補正膜厚データおよび補正応力データをグラフ形式で表示する（ステップＳ１２０）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、「補正応力出力手段」として機能させられる。
図１３は、「結果表示フォーム」８’’上にグラフ形式で表示された補正後の「めっき内部応力の変化」８ｈを示している。また、補正後の「めっき内部応力の変化」８ｈの「電流効率」８ｊの表示欄には、電流効率γが表示される。
【００６４】
［膜厚データ・応力データ記憶ステップ］
また、補正膜厚データおよび補正応力データが計算されると、中央演算処理装置１１Ａは、制御プログラム１１Ｂａの指令を受け、補正膜厚データおよび補正応力データをデータメモリ１１Ｃの計算結果データファイル１１Ｃｃに記憶する（ステップＳ１２１）。すなわち、コンピュータ１０は、制御プログラム１１Ｂａによって、「補正応力記憶手段」として機能させられる。
【００６５】
なお、前記電流効率γを、そのときのめっき条件と関連付けてメモリ（例えば、計算条件データファイル１１Ｃａ）に記憶することにより、同一条件で再度めっきを行う場合に、めっき開始当初から補正後のめっき膜厚およびめっき内部応力をリアルタイムで表示することができるようになる。
【００６６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
【００６７】
例えば、本実施形態に係るめっき内部応力測定システム１においては、膜厚予測機能を設けたが、本発明に係るめっき内部応力測定プログラムは、このような機能を備えていなくてもよい。
【００６８】
また、本実施形態に係るめっき内部応力測定システム１においては、めっき条件変更機能を設けたが、本発明に係るめっき内部応力測定プログラムは、このような機能を備えていなくてもよい。
【００６９】
また、本実施形態に係るめっき内部応力測定システム１では、めっき膜厚およびめっき内部応力を補正する際に、補正条件として、実際のめっき重量を入力するようにし、この値から電流効率を計算するように構成したが、これに限られるものではなく、実際のめっき膜厚を入力するようにしてもよいし、電流効率を直接入力できるようにしてもよい。
【００７０】
また、本実施形態に係るめっき内部応力測定システム１においては、電源装置３０内に電流計３１およびひずみ計３２を備える構成としたが、これに限られるものではなく、電極間に通流する電流を計測可能であり、ひずみゲージＨＧによって陰極板Ｃのひずみを計測可能であれば、どのようなシステムでも、本発明に係るめっき内部応力測定プログラムを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態に係るめっき内部応力測定プログラムが用いられるめっき内部応力測定システムを示した全体図である。
【図２】当該めっき内部応力測定システムを示したブロック図である。
【図３】めっき内部応力測定システムを示したシステム構成図である。
【図４】本実施形態に係るめっき内部応力測定プログラムを用いてめっき内部応力を測定する際の手順を示すフローチャートである。
【図５】設定入力フォームを示す図である。
【図６】設定入力フォームの細部を示す図である。
【図７】予想フォームを示す図である。
【図８】現在のめっき膜厚を表示している現在値表示フォームを示す図である。
【図９】現在のめっき内部応力を表示している現在値表示フォームを示す図である。
【図１０】計算結果数値フォームを示す図である。
【図１１】めっき膜厚の計算結果を表示している結果表示フォームを示す図である。
【図１２】めっき内部応力の計算結果を表示している結果表示フォームを示す図である。
【図１３】めっき内部応力の補正結果を表示している結果表示フォームを示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１      内部応力測定システム
１０    コンピュータ
１１    コンピュータ本体
１１Ａ  中央演算処理装置
１１Ｂ  プログラムメモリ
１１Ｂａ  制御プログラム
１１Ｃ  データメモリ
１１Ｃａ  計算条件データファイル
１１Ｃｂ  測定データファイル
１１Ｃｃ  計算結果データファイル
１２    入力装置
１３    出力装置
２０    めっき槽
２１    電極カートリッジ
３０    電源装置
３１    電流計
３２    ひずみ計
Ａ      陽極板
Ｃ      陰極板
ＨＧ    ひずみゲージ
【図１】
2005281803.tif 000003
【図２】
2005281803.tif 000004
【図３】
2005281803.tif 000005
【図４】
2005281803.tif 000006
【図５】
2005281803.tif 000007
【図６】
2005281803.tif 000008
【図７】
2005281803.tif 000009
【図８】
2005281803.tif 000010
【図９】
2005281803.tif 000011
【図１０】
2005281803.tif 000012
【図１１】
2005281803.tif 000013
【図１２】
2005281803.tif 000014
【図１３】
2005281803.tif 000015