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ハルセルの解析事例

epps-hullcell.gif 硫酸銅めっき(プリント基板用)のハルセル試験で、平均電流密度を変化させた場合の電流分布の変化を調べています。カソードの電流-電位曲線は非線形のターフェル式を用いており、繰り返し計算が必要です。さらに、おのおのの平均電流になるように総電流も収束させる必要があり、この二重の収束を一度に行っています。カソード要素に属する節点に、銅の材料特性値とめっき皮膜の成長方向を指定しさらに、めっき時間を設定することにより、求めた電流密度から皮膜の膜厚まで算出しています。合金組成計算の事例も入っていますので、非線形関係の定義方法、合金組成のデータの与え方などを参照してください。

解析条件

めっき液               硫酸銅めっき液
めっき液の電気伝導度      50S/m
銅の電気伝導度          5.9x107S/m
銅の電気化学当量        3.29x10-7kg/C
銅の密度              8900kg/m3
電流効率              1.0
電流-電位曲線(カソード)   η=0.0551+0.0909log i  η 過電圧(V)
電流-電位曲線(アノード)   η=5.0x10-5i          i 電流密度(A/m2)
平均電流密度とめっき時間
  1.平均電流密度 0.5A/dm2   めっき時間 28min
  2.平均電流密度 1.0A/dm2   めっき時間 14min
  3.平均電流密度 2.0A/dm2   めっき時間 7min
  4.平均電流密度 3.0A/dm2   めっき時間 4.6min

モデル形状

eppshfig.gif


解析結果

等電位線図

eppshv0.gif平均電流密度 0.5A/d㎡

eppshv1.gif平均電流密度 1A/d㎡

eppshv2.gif平均電流密度 2A/d㎡

eppshv3.gif平均電流密度 3A/d㎡


電流ベクトル図

eppshj0.gif平均電流密度 0.5A/d㎡

eppshj1.gif平均電流密度 1A/d㎡

eppshj2.gif平均電流密度 2A/d㎡

eppshj3.gif平均電流密度 3A/㎡


カソードの電流分布 膜厚分布 過電圧分布

eppshi.gifカソードの電流分布

eppsht.gifカソードの膜厚分布

eppshlov.gifカソードの過電圧分布



合金析出比率

 3成分の合金めっきを行った場合に、電流密度の関数として析出比率をテーブルで持つことにより各位置での合金組成を計算した例です。

析出比率の定義

eppshat.gif成分1の析出比率(y)と電流密度[A/d㎡](x)

eppshat2.gif成分2の析出比率(y)と電流密度[A/d㎡](x)
成分3の析出比率= 1-(成分1+成分2)



めっき皮膜の合金組成

eppshar5.gif平均電流密度 0.5A/d㎡

eppshar1.gif平均電流密度 1A/d㎡

eppshar2.gif平均電流密度 2A/d㎡

eppshar3.gif平均電流密度 3A/d㎡


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