プリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，高速で電流を反転させてプリント配線板等の被めっき物に均一なめっきを行う高速電流反転めっき用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速で電流を反転させて被めっき物に均一なめっきを行う高速電流反転めっきについては，特開昭６３−２９７５９０号公報に開示されている。それによると，プリント配線のめっきに用いられる硫酸銅浴では，反転比率（正の電圧印加時間Ｔ２を，負の電圧印加時間Ｔ１と正の電圧印加時間Ｔ２の和で乗した比率）を５％とし，周波数が２０〜５００Ｈｚにおけるめっきは，直流めっきより均一電着性が優れ，周波数が５０〜５００Ｈｚで密着が優れて剥離が生じにくく，かつ耐食性に優れていると評価している。また，硫酸銅浴のめっきで周波数を１００Ｈｚにし，反転比率を５〜１５％で密着性が優れていると評価している。
【０００３】これは，高速で極性変換させることにより，電流反転させ，負電流によるめっき，正電流によるめっきの中断又は溶解により結晶を微細化できることによる。
【０００４】ところが，部品を高密度で集積できる多層基板のプリント配線板では，板層が大きくなるほどスルホール中のめっきに均一なものが得られなくなっていた。特に上記反転比率が高い９０〜９６％，すなわち，負の電圧を印加する時間がめっきの正の電圧を印加する時間より十分少ない反転比率を有し，正の電流より十分大きい大電流をスルホールに流さないと，スルホールに均一なめっきが得られないことがわかってきた。
【０００５】このような電源を反転させる電源を得るには，図５に示すような電源装置がある。すなわち，４１は３相の入力変圧器であり，入力変換器４１の出力には３相半波整流又は６相半波整流する正の整流器４２と，負の整流器４３が設けられ，正の整流器４２と負の整流器４３とが逆並列に接続されている。負荷１２には正の整流器４２の動作時には正の電圧が印加され，負の整流器４３の動作時には負の電圧が印加されている。負荷１２に印加する電圧は，図５に示すように正の整流器４２が動作している期間Ｔ１が，負の整流器４３が動作している期間Ｔ２より長くなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが，上記電源装置では，極性の変換回数が３相入力電源と正の整流器４２と負の整流器４３の制御の数によって決定され，スルホールめっきに適する特性を得ることは困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のプリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置は，第１の直流電源装置と，第２の直流電源装置と，上記第１の直流電源装置の一方の出力端と，上記第２の直流電源装置の他方の出力端及び負荷の一端との間に設けられた第１のリアクトルと，高速でオンオフする第１の主スイッチング素子との直列回路と，上記第２の直流電源装置の一方の出力端と，上記第１の直流電源装置の他方の出力端及び負荷の他方との間に設けられた第２のリアクトルと，上記第１の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第２の主スイッチング素子との直列回路と，上記第１のリアクトルの出力と上記第１の直流電源装置の他方の出力端との間に上記第１の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第１の補助スイッチング素子と，上記第２のリアクトルの出力と上記第２の直流電源装置の他方の出力端との間に，上記第２の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第２の補助スイッチング素子とにより構成されている。
【０００８】第２の主スイッチング素子にオン信号が入力しオンすると，第２の直流電源装置，第２のリアクトル，第２の主スイッチング素子を介して負荷に例えば正の電流を流し，溶解させている。この時，第１の補助スイッチグ素子にもオン信号が入力しており，第１のリアクトル，第１の補助スイッチング素子を介して電流が流れている。この電流によって第１のリアクトルにはエネルギーが蓄積する。
【０００９】次に第２の主スイッチング素子及び第１の補助スイッチング素子のオン信号がオフすると，これら両スイッチング素子はオフする。そして，第１の主スイッチング素子にオン信号を入力しオンさせると，第１の直流電源装置，第１のリアクトル，第１の主スイッチング素子を介して負荷に電流が流れる。この時，第１の補助スイッチング素子のオフにより，第１のリアクトルには第１の直流電源装置の出力を加算する電圧が発生し，負荷には急峻な負の電流が流れる。また，第２の補助スイッチング素子にもオン信号が入力し，第２の直流電源装置，第２のリアクトル，第２の補助スイッチング素子を介して電流が流れ，第２のリアクトルにはエネルギーが蓄積する。
【００１０】次に第１の主スイッチング素子及び第２の補助スイッチング素子のオン信号がオフすると，これら両スイッチング素子はオフする。そして，第２の主スイッチング素子にオン信号を入力しオンさせると，第２の直流電源装置，第１のリアクトル，第２の主スイッチング素子を介して負荷に正の電流が流れる。この時，第２の補助スイッチング素子のオフにより第２のリアクトルには第２の直流電源装置の出力を加算する電圧が発生し，負荷には急峻な正の電流が流れる。また，第１の補助スイッチング素子にもオン信号が入力し，第１の直流電源装置，第１のリアクトル，第２の補助スイッチング素子を介して電流が流れ，第２のリアクトルにはエネルギーが蓄積する。以下順次繰り返す。
【００１１】第１又は第２の主スイッチング素子に流れる電流は，急峻に立ち上がり，第一及び第２の主スイッチング素子の高速のオンオフにより負荷には高速反転する電流を流すことができる。
【００１２】請求項２記載のプリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置は，上記第１又は第２の直流電源装置が，上記第１又は第２の主スイッチング素子がオンする若干前にオンし，オフ時にオフする直流出力を出力する直流電源装置である。
【００１３】第１又は第２の直流電源装置がオンする若干前にオンすると，第１又は第２の補助スイッチング素子により第１又は第２の直流電源装置，第１又は第２のリアクトル，第１又は第２の補助スイッチング素子を介して電流が流れる。このとき，第１又は第２のリアクトルにはエネルギーが蓄積する。
【００１４】この後，第１又は第２の補助スイッチング素子がオン信号をオフし，第１又は第２の主スイッチング素子をオンさせると，第１又は第２の直流電源装置から第１又は第２のリアクトル，第１又は第２の主スイッチング素子を介して負荷に電流が流れる。これにより，負荷の被めっき物はめっき又は溶解が行われる。
【００１５】そして，第１又は第２の主スイッチング素子がオフした後，第１又は第２リアクトルの蓄積エネルギーは，第１又は第２の補助スイッチング素子，第１又は第２の直流電源装置を介して放出する。このため，第１又は第２の補助スイッチング素子は，第１又は第２のリアクトルのエネルギーの放出から第１又は第２の直流電源装置が次にオンするまでの期間オフし，損失は軽減される。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明を，その一実施の形態を示した図１に基づいて説明する。図１において，２Ａ，２Ｂは直流電源装置であり，通常商用の交流電源を整流して形成されている。さらに，整流された直流をインバータにより高周波に変換し，さらに再度整流して形成する場合もある。４Ａ，４Ｂはそれぞれ直流電源装置２Ａ，２Ｂの一方の出力，例えば正の出力２Ａ１，２Ｂ１に接続された第１，第２リアクトル，６Ａ，６Ｂはそれぞれ第１，第２のリアクトル４Ａ，４Ｂの出力にアノードが接続された逆流防止ダイオード，８Ａ，８Ｂはコレクタがそれぞれの逆流防止ダイオードのカソードに接続された主ＩＧＢＴであり，このＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂのそれぞれのエミッタはお互いの直流電源２Ｂ，２Ａの他方の出力，例えば負の出力２Ｂ２，２Ａ２に接続されている。
【００１７】１０Ａは第１のリアクトル４Ａと一方の逆流防止ダイオード６Ａとの接続点にコレクタが接続され，また，第１の直流電源装置２Ａの他の出力２Ａ２にエミッタが接続された補助ＩＧＢＴである。また，１０Ｂは第２のリアクトル４Ｂと他方の逆流防止ダイオード６Ｂとの接続点にコレクタが接続され，また，第２の直流電源装置２Ｂの他の出力２Ｂ２にエミッタが接続された補助ＩＧＢＴである。１２は被めっき物の負荷である。１４は主ＩＧＢＴ，補助ＩＧＢＴに制御信号を出力する制御装置である。
【００１８】図２は各部の波形図であり，図２（ａ）は負荷に印加する電圧波形を示し，図２（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ第１の主ＩＧＢＴ８Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号波形を示している。今，図２に示す時刻ｔ１より前に，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂに図２（ｄ）に示すゲート信号が入力していると，第２の直流電源２Ｂ，第２のリアクトル４Ｂ，ダイオード６Ｂ，補助ＩＧＢＴ８Ｂ，負荷１２を介して負荷に図２（ａ）に示す正の電流が流れる。これらより，めっきの中断又は溶解が行われている。
【００１９】一方，この時刻ｔ１より前に第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａに図２（ｃ）に示すようにゲート信号が入力していると，第１の直流電源装置２Ａ，第１のリアクトル４Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第１の直流電源２Ａに電流が流れ，第１のリアクトル４Ａにエネルギーが蓄積する。
【００２０】そして，時刻ｔ１になると，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａにゲート信号がオフし，図２（ｂ）に示すように第１の主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力される。主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力すると，第１の直流電源装置２Ａ，第１のリアクトル４Ａ，ダイオード６Ａ，第１の主ＩＧＢＴ８Ａ，負荷１２，第１の直流電源装置２Ａに，図２（ａ）に示すような負の電流が流れる。この時，第１の直流電源装置２Ａの出力電圧に，第１のリアクトル４Ａに蓄積されたエネルギーの放出による矢印に示す電圧が加算されて負荷１２に印加する。このため，負荷１２に流れる電流は急峻に立ち上がる。これにより，負荷１２の被めっき物はめっきされる。
【００２１】一方，時刻ｔ１に第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂにも，図２（ｅ）に示すようにゲート信号が入力され，第２の直流電源装置２Ｂ，第２のリアクトル４Ｂ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂ，第２の直流電源装置２Ｂに電流が流れ，第２のリアクトル４Ｂにエネルギーが蓄積する。
【００２２】次に時刻ｔ２になると，第１の主ＩＧＢＴ８Ａ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号がオフし，図２（ｃ）に示すように第２の主ＩＧＢＴ８Ｂにゲート信号が入力される。主ＩＧＢＴ８Ｂにゲート信号が入力すると，第２の直流電源装置２Ｂ，リアクトル４Ｂ，ダイオード６Ｂ，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂ，負荷１２，第２の直流電源装置２Ｂに図２（ａ）に示すように正の電流が流れる。この時，第２の直流電源装置２Ｂの出力電圧に第２のリアクトル４Ｂに蓄積されたエネルギーの放出による矢印に示す電圧が加算され，負荷１２に印加する。このため，負荷１２に流れる電流は急峻に放出される。これにより，めっきの中断又は溶解が行われる。
【００２３】一方，時刻ｔ２に第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａにも図（ｃ）に示すようにゲート信号が入力され，第１の直流電源装置２Ａ，第１のリアクトル４Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第１の直流電源装置２Ａに電流が流れリアクトル４Ａにエネルギーが蓄積される。
【００２４】以下順次繰り返す。第１の主ＩＧＢＴ８Ａと，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂとを高速で切り換え，かつ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂと第１の補助ＩＧＢＴを高速で切り換えることにより，高速で電流を反転させるめっき用電源装置を得ることができる。
【００２５】また，めっきを行う負の電流が流れる時間をＴ１，めっきの中断又は溶解を行う正の電流が流れる期間をＴ２とすると，Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）の反転比率は制御装置１４を制御することにより，主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂ，補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂのゲート信号の期間を変更することによって行うことができる。さらに，負荷１２に流れる電流の大きさは，図示していないが，負荷１２に流れる電流を検出し，この検出信号に応じて制御装置１４を制御して行うことができる。
【００２６】ところで，上記図１の実施の形態の高速電流反転めっき用電源装置では，電流反転時に電流の反転を急峻に行うために，リアクトル４Ａ，４Ｂと，補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂを設けているが，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａは正の電流が流れている全期間Ｔ２にゲート信号が入力されてオンしており，オン時の損失は大きい。また，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂも負の電流が流れている期間Ｔ１にゲート信号が入力されてオンしており，オン時の損失は大きい。特に多層のプリント配線板をめっきする場合，正の電流に流れる期間Ｔ２が長く，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａのオン損失は大きくなっている。
【００２７】そこで，直流電源装置２Ａを図３に示すように高周波スイッチング機能を有し，出力を遮断できる直流電源装置にすることにより損失を低減できる。すなわち，入力端子２１に入力した交流電源は，入力整流器２２で整流され，コンデンサ２３により平滑される。平滑された直流は，インバータ２４に入力され，直流は高周波交流に変換される。このインバータ２４は，例えばＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ等の高周波スイッチング素子２５，２６が直列接続され，さらに，直列接続されたコンデンサからなるハーフブリッジにより構成されている。インバータ２４の出力は変圧器２９により変圧され，出力整流器３０，３１により再度整流されて直流が出力される。
【００２８】３２はインバータ２４のスイッチング素子２５，２６を駆動させるインバータ駆動装置で，制御装置１４から指令信号によって制御される。制御装置１４は図４（ｆ）で示すように，第１の主ＩＧＢＴ８Ａのゲート信号の若干前の時刻ｔ０１からオンの駆動信号を受け，時刻ｔ２でオフの駆動信号を受ける。そして，時刻ｔ０１でインバータ駆動装置３２からの駆動信号が動作すると，インバータ２４は図４（ｆ）に示す期間，高周波のＰＷＭ信号が入力され，インバータ２４は高周波でＰＷＭ制御される。この高周波は変圧器２９により変圧され，出力整流器３０，３１により再度整流され，出力端子２Ａ１，２Ａ２には図４（ｆ）の期間に対応する期間，直流出力が出力される。
【００２９】上記ｔ０１の時刻で出力された直流電源装置２Ａの出力は，リアクトル４Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａを介して電流が流れる。この時，リアクトル４Ａに流れる電流は，リアクトル４Ａのインダクタンス分によって遅れて立ち上がっていき，定常値に達する。これによってリアクトル４Ａにはエネルギーが蓄積される。
【００３０】時刻ｔ１で図４（ｂ）に示すように，第１の主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力すると，図１の実施の形態で説明したように，直流電源装置２Ａの出力電圧に，リアクトル４Ａに蓄積されたエネルギーの放出による矢印の電圧が加算されて，負荷１２に流れる電流は急峻に立ち上がる。これによって，負荷１２の被めっき物はめっきされる。
【００３１】次に時刻ｔ２で直流電源装置２Ａのインバータ２４が遮断すると，リアクトル４Ａの蓄積されたエネルギーは，リアクトル４Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，直流電源装置２Ａを介して図４（ｇ）で示すように放出される。
【００３２】従って，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａは，第１の直流電源装置２Ａの出力が遮断し，リアクトル４Ａがエネルギーの放出後から，第１の直流電源装置２Ａの出力がオンし，リアクトルに流れる電流が立ち上がるまでの期間の図４（ｇ）の斜線で示す損失が軽減される。
【００３３】なお，図４において，（ａ）ないし（ｅ）は図２の（ａ）ないし（ｅ）の各部の波形図と同じで，（ａ）は負荷１２に印加する電圧波形を示し，（ｂ）ないし（ｅ）は第１の主ＩＧＢＴ８Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号波形を示している。
【００３４】上記実施の形態では，めっき用の第１の直流電源装置２Ａの出力をオンオフさせているが，中断又は溶解用の第２の直流電源装置２Ｂについても同様の機能を形成させることができる。また，上記実施の形態では，直流電源装置２Ａ，２Ｂにハーフブリッジインバータを形成させているが，フルブリッジインバータやチョッパを用いて制御させ，オンオフ制御する機能を有してもよい。さらに，上記実施の形態では，８Ａ，８Ｂ，１０Ａ，１０ＢにＩＧＢＴを用いているが，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ等の他の高周波スイッチングできる電力用スイッチング素子であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載の発明では，第１又は第２のリアクトルの蓄積エネルギーが，第１又は第２のＩＧＢＴのオン時に負荷側に放出され，負荷には高速で反転する電流を流すことができ，多層のプリント配線板，特にスルホールのめっきに適した電源装置を得ることができる。また，従来の電源装置のように商用電源の周波数の影響を受けることがない。
【００３６】請求項２記載の発明では，補助スイッチング素子は，直流電源装置のオフから次のオンまでの期間オフされ，補助スイッチング素子のオン時の損失を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高速電流反転めっき用電源装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の各部の波形図である。
【図３】図１の直流電源装置の詳細ブロック図である。
【図４】図３の直流電源装置を図１に用いたときの各部の波形図である。
【図５】従来の高速電流反転めっき用電源装置のブロック図である。
【図６】図５の出力波形図である。
【符号の説明】
２Ａ （第１の）直流電源装置
２Ｂ （第２の）直流電源装置
４Ａ （第１の）リアクトル
４Ｂ （第２の）リアクトル
６Ａ，６Ｂ ダイオード
８Ａ （第１の）主スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
８Ｂ （第２の）主スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１０Ａ （第１の）補助スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１０Ｂ （第２の）補助スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１２ 負荷（被めっき物）
１４ 制御装置
２４ インバータ
２５，２６ ＩＧＢＴ
３２ インバータ駆動装置
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，高速で電流を反転させてプリント配線板等の被めっき物に均一なめっきを行う高速電流反転めっき用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速で電流を反転させて被めっき物に均一なめっきを行う高速電流反転めっきについては，特開昭６３−２９７５９０号公報に開示されている。それによると，プリント配線のめっきに用いられる硫酸銅浴では，反転比率（正の電圧印加時間Ｔ２を，負の電圧印加時間Ｔ１と正の電圧印加時間Ｔ２の和で乗した比率）を５％とし，周波数が２０〜５００Ｈｚにおけるめっきは，直流めっきより均一電着性が優れ，周波数が５０〜５００Ｈｚで密着が優れて剥離が生じにくく，かつ耐食性に優れていると評価している。また，硫酸銅浴のめっきで周波数を１００Ｈｚにし，反転比率を５〜１５％で密着性が優れていると評価している。
【０００３】これは，高速で極性変換させることにより，電流反転させ，負電流によるめっき，正電流によるめっきの中断又は溶解により結晶を微細化できることによる。
【０００４】ところが，部品を高密度で集積できる多層基板のプリント配線板では，板層が大きくなるほどスルホール中のめっきに均一なものが得られなくなっていた。特に上記反転比率が高い９０〜９６％，すなわち，負の電圧を印加する時間がめっきの正の電圧を印加する時間より十分少ない反転比率を有し，正の電流より十分大きい大電流をスルホールに流さないと，スルホールに均一なめっきが得られないことがわかってきた。
【０００５】このような電源を反転させる電源を得るには，図５に示すような電源装置がある。すなわち，４１は３相の入力変圧器であり，入力変換器４１の出力には３相半波整流又は６相半波整流する正の整流器４２と，負の整流器４３が設けられ，正の整流器４２と負の整流器４３とが逆並列に接続されている。負荷１２には正の整流器４２の動作時には正の電圧が印加され，負の整流器４３の動作時には負の電圧が印加されている。負荷１２に印加する電圧は，図５に示すように正の整流器４２が動作している期間Ｔ１が，負の整流器４３が動作している期間Ｔ２より長くなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが，上記電源装置では，極性の変換回数が３相入力電源と正の整流器４２と負の整流器４３の制御の数によって決定され，スルホールめっきに適する特性を得ることは困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のプリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置は，第１の直流電源装置と，第２の直流電源装置と，上記第１の直流電源装置の一方の出力端と，上記第２の直流電源装置の他方の出力端及び負荷の一端との間に設けられた第１のリアクトルと，高速でオンオフする第１の主スイッチング素子との直列回路と，上記第２の直流電源装置の一方の出力端と，上記第１の直流電源装置の他方の出力端及び負荷の他方との間に設けられた第２のリアクトルと，上記第１の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第２の主スイッチング素子との直列回路と，上記第１のリアクトルの出力と上記第１の直流電源装置の他方の出力端との間に上記第１の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第１の補助スイッチング素子と，上記第２のリアクトルの出力と上記第２の直流電源装置の他方の出力端との間に，上記第２の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第２の補助スイッチング素子とにより構成されている。
【０００８】第２の主スイッチング素子にオン信号が入力しオンすると，第２の直流電源装置，第２のリアクトル，第２の主スイッチング素子を介して負荷に例えば正の電流を流し，溶解させている。この時，第１の補助スイッチグ素子にもオン信号が入力しており，第１のリアクトル，第１の補助スイッチング素子を介して電流が流れている。この電流によって第１のリアクトルにはエネルギーが蓄積する。
【０００９】次に第２の主スイッチング素子及び第１の補助スイッチング素子のオン信号がオフすると，これら両スイッチング素子はオフする。そして，第１の主スイッチング素子にオン信号を入力しオンさせると，第１の直流電源装置，第１のリアクトル，第１の主スイッチング素子を介して負荷に電流が流れる。この時，第１の補助スイッチング素子のオフにより，第１のリアクトルには第１の直流電源装置の出力を加算する電圧が発生し，負荷には急峻な負の電流が流れる。また，第２の補助スイッチング素子にもオン信号が入力し，第２の直流電源装置，第２のリアクトル，第２の補助スイッチング素子を介して電流が流れ，第２のリアクトルにはエネルギーが蓄積する。
【００１０】次に第１の主スイッチング素子及び第２の補助スイッチング素子のオン信号がオフすると，これら両スイッチング素子はオフする。そして，第２の主スイッチング素子にオン信号を入力しオンさせると，第２の直流電源装置，第１のリアクトル，第２の主スイッチング素子を介して負荷に正の電流が流れる。この時，第２の補助スイッチング素子のオフにより第２のリアクトルには第２の直流電源装置の出力を加算する電圧が発生し，負荷には急峻な正の電流が流れる。また，第１の補助スイッチング素子にもオン信号が入力し，第１の直流電源装置，第１のリアクトル，第２の補助スイッチング素子を介して電流が流れ，第２のリアクトルにはエネルギーが蓄積する。以下順次繰り返す。
【００１１】第１又は第２の主スイッチング素子に流れる電流は，急峻に立ち上がり，第一及び第２の主スイッチング素子の高速のオンオフにより負荷には高速反転する電流を流すことができる。
【００１２】請求項２記載のプリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置は，上記第１又は第２の直流電源装置が，上記第１又は第２の主スイッチング素子がオンする若干前にオンし，オフ時にオフする直流出力を出力する直流電源装置である。
【００１３】第１又は第２の直流電源装置がオンする若干前にオンすると，第１又は第２の補助スイッチング素子により第１又は第２の直流電源装置，第１又は第２のリアクトル，第１又は第２の補助スイッチング素子を介して電流が流れる。このとき，第１又は第２のリアクトルにはエネルギーが蓄積する。
【００１４】この後，第１又は第２の補助スイッチング素子がオン信号をオフし，第１又は第２の主スイッチング素子をオンさせると，第１又は第２の直流電源装置から第１又は第２のリアクトル，第１又は第２の主スイッチング素子を介して負荷に電流が流れる。これにより，負荷の被めっき物はめっき又は溶解が行われる。
【００１５】そして，第１又は第２の主スイッチング素子がオフした後，第１又は第２リアクトルの蓄積エネルギーは，第１又は第２の補助スイッチング素子，第１又は第２の直流電源装置を介して放出する。このため，第１又は第２の補助スイッチング素子は，第１又は第２のリアクトルのエネルギーの放出から第１又は第２の直流電源装置が次にオンするまでの期間オフし，損失は軽減される。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明を，その一実施の形態を示した図１に基づいて説明する。図１において，２Ａ，２Ｂは直流電源装置であり，通常商用の交流電源を整流して形成されている。さらに，整流された直流をインバータにより高周波に変換し，さらに再度整流して形成する場合もある。４Ａ，４Ｂはそれぞれ直流電源装置２Ａ，２Ｂの一方の出力，例えば正の出力２Ａ１，２Ｂ１に接続された第１，第２リアクトル，６Ａ，６Ｂはそれぞれ第１，第２のリアクトル４Ａ，４Ｂの出力にアノードが接続された逆流防止ダイオード，８Ａ，８Ｂはコレクタがそれぞれの逆流防止ダイオードのカソードに接続された主ＩＧＢＴであり，このＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂのそれぞれのエミッタはお互いの直流電源２Ｂ，２Ａの他方の出力，例えば負の出力２Ｂ２，２Ａ２に接続されている。
【００１７】１０Ａは第１のリアクトル４Ａと一方の逆流防止ダイオード６Ａとの接続点にコレクタが接続され，また，第１の直流電源装置２Ａの他の出力２Ａ２にエミッタが接続された補助ＩＧＢＴである。また，１０Ｂは第２のリアクトル４Ｂと他方の逆流防止ダイオード６Ｂとの接続点にコレクタが接続され，また，第２の直流電源装置２Ｂの他の出力２Ｂ２にエミッタが接続された補助ＩＧＢＴである。１２は被めっき物の負荷である。１４は主ＩＧＢＴ，補助ＩＧＢＴに制御信号を出力する制御装置である。
【００１８】図２は各部の波形図であり，図２（ａ）は負荷に印加する電圧波形を示し，図２（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ第１の主ＩＧＢＴ８Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号波形を示している。今，図２に示す時刻ｔ１より前に，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂに図２（ｄ）に示すゲート信号が入力していると，第２の直流電源２Ｂ，第２のリアクトル４Ｂ，ダイオード６Ｂ，補助ＩＧＢＴ８Ｂ，負荷１２を介して負荷に図２（ａ）に示す正の電流が流れる。これらより，めっきの中断又は溶解が行われている。
【００１９】一方，この時刻ｔ１より前に第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａに図２（ｃ）に示すようにゲート信号が入力していると，第１の直流電源装置２Ａ，第１のリアクトル４Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第１の直流電源２Ａに電流が流れ，第１のリアクトル４Ａにエネルギーが蓄積する。
【００２０】そして，時刻ｔ１になると，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａにゲート信号がオフし，図２（ｂ）に示すように第１の主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力される。主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力すると，第１の直流電源装置２Ａ，第１のリアクトル４Ａ，ダイオード６Ａ，第１の主ＩＧＢＴ８Ａ，負荷１２，第１の直流電源装置２Ａに，図２（ａ）に示すような負の電流が流れる。この時，第１の直流電源装置２Ａの出力電圧に，第１のリアクトル４Ａに蓄積されたエネルギーの放出による矢印に示す電圧が加算されて負荷１２に印加する。このため，負荷１２に流れる電流は急峻に立ち上がる。これにより，負荷１２の被めっき物はめっきされる。
【００２１】一方，時刻ｔ１に第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂにも，図２（ｅ）に示すようにゲート信号が入力され，第２の直流電源装置２Ｂ，第２のリアクトル４Ｂ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂ，第２の直流電源装置２Ｂに電流が流れ，第２のリアクトル４Ｂにエネルギーが蓄積する。
【００２２】次に時刻ｔ２になると，第１の主ＩＧＢＴ８Ａ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号がオフし，図２（ｃ）に示すように第２の主ＩＧＢＴ８Ｂにゲート信号が入力される。主ＩＧＢＴ８Ｂにゲート信号が入力すると，第２の直流電源装置２Ｂ，リアクトル４Ｂ，ダイオード６Ｂ，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂ，負荷１２，第２の直流電源装置２Ｂに図２（ａ）に示すように正の電流が流れる。この時，第２の直流電源装置２Ｂの出力電圧に第２のリアクトル４Ｂに蓄積されたエネルギーの放出による矢印に示す電圧が加算され，負荷１２に印加する。このため，負荷１２に流れる電流は急峻に放出される。これにより，めっきの中断又は溶解が行われる。
【００２３】一方，時刻ｔ２に第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａにも図（ｃ）に示すようにゲート信号が入力され，第１の直流電源装置２Ａ，第１のリアクトル４Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第１の直流電源装置２Ａに電流が流れリアクトル４Ａにエネルギーが蓄積される。
【００２４】以下順次繰り返す。第１の主ＩＧＢＴ８Ａと，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂとを高速で切り換え，かつ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂと第１の補助ＩＧＢＴを高速で切り換えることにより，高速で電流を反転させるめっき用電源装置を得ることができる。
【００２５】また，めっきを行う負の電流が流れる時間をＴ１，めっきの中断又は溶解を行う正の電流が流れる期間をＴ２とすると，Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）の反転比率は制御装置１４を制御することにより，主ＩＧＢＴ８Ａ，８Ｂ，補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂのゲート信号の期間を変更することによって行うことができる。さらに，負荷１２に流れる電流の大きさは，図示していないが，負荷１２に流れる電流を検出し，この検出信号に応じて制御装置１４を制御して行うことができる。
【００２６】ところで，上記図１の実施の形態の高速電流反転めっき用電源装置では，電流反転時に電流の反転を急峻に行うために，リアクトル４Ａ，４Ｂと，補助ＩＧＢＴ１０Ａ，１０Ｂを設けているが，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａは正の電流が流れている全期間Ｔ２にゲート信号が入力されてオンしており，オン時の損失は大きい。また，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂも負の電流が流れている期間Ｔ１にゲート信号が入力されてオンしており，オン時の損失は大きい。特に多層のプリント配線板をめっきする場合，正の電流に流れる期間Ｔ２が長く，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａのオン損失は大きくなっている。
【００２７】そこで，直流電源装置２Ａを図３に示すように高周波スイッチング機能を有し，出力を遮断できる直流電源装置にすることにより損失を低減できる。すなわち，入力端子２１に入力した交流電源は，入力整流器２２で整流され，コンデンサ２３により平滑される。平滑された直流は，インバータ２４に入力され，直流は高周波交流に変換される。このインバータ２４は，例えばＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ等の高周波スイッチング素子２５，２６が直列接続され，さらに，直列接続されたコンデンサからなるハーフブリッジにより構成されている。インバータ２４の出力は変圧器２９により変圧され，出力整流器３０，３１により再度整流されて直流が出力される。
【００２８】３２はインバータ２４のスイッチング素子２５，２６を駆動させるインバータ駆動装置で，制御装置１４から指令信号によって制御される。制御装置１４は図４（ｆ）で示すように，第１の主ＩＧＢＴ８Ａのゲート信号の若干前の時刻ｔ０１からオンの駆動信号を受け，時刻ｔ２でオフの駆動信号を受ける。そして，時刻ｔ０１でインバータ駆動装置３２からの駆動信号が動作すると，インバータ２４は図４（ｆ）に示す期間，高周波のＰＷＭ信号が入力され，インバータ２４は高周波でＰＷＭ制御される。この高周波は変圧器２９により変圧され，出力整流器３０，３１により再度整流され，出力端子２Ａ１，２Ａ２には図４（ｆ）の期間に対応する期間，直流出力が出力される。
【００２９】上記ｔ０１の時刻で出力された直流電源装置２Ａの出力は，リアクトル４Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａを介して電流が流れる。この時，リアクトル４Ａに流れる電流は，リアクトル４Ａのインダクタンス分によって遅れて立ち上がっていき，定常値に達する。これによってリアクトル４Ａにはエネルギーが蓄積される。
【００３０】時刻ｔ１で図４（ｂ）に示すように，第１の主ＩＧＢＴ８Ａにゲート信号が入力すると，図１の実施の形態で説明したように，直流電源装置２Ａの出力電圧に，リアクトル４Ａに蓄積されたエネルギーの放出による矢印の電圧が加算されて，負荷１２に流れる電流は急峻に立ち上がる。これによって，負荷１２の被めっき物はめっきされる。
【００３１】次に時刻ｔ２で直流電源装置２Ａのインバータ２４が遮断すると，リアクトル４Ａの蓄積されたエネルギーは，リアクトル４Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，直流電源装置２Ａを介して図４（ｇ）で示すように放出される。
【００３２】従って，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａは，第１の直流電源装置２Ａの出力が遮断し，リアクトル４Ａがエネルギーの放出後から，第１の直流電源装置２Ａの出力がオンし，リアクトルに流れる電流が立ち上がるまでの期間の図４（ｇ）の斜線で示す損失が軽減される。
【００３３】なお，図４において，（ａ）ないし（ｅ）は図２の（ａ）ないし（ｅ）の各部の波形図と同じで，（ａ）は負荷１２に印加する電圧波形を示し，（ｂ）ないし（ｅ）は第１の主ＩＧＢＴ８Ａ，第１の補助ＩＧＢＴ１０Ａ，第２の主ＩＧＢＴ８Ｂ，第２の補助ＩＧＢＴ１０Ｂのゲート信号波形を示している。
【００３４】上記実施の形態では，めっき用の第１の直流電源装置２Ａの出力をオンオフさせているが，中断又は溶解用の第２の直流電源装置２Ｂについても同様の機能を形成させることができる。また，上記実施の形態では，直流電源装置２Ａ，２Ｂにハーフブリッジインバータを形成させているが，フルブリッジインバータやチョッパを用いて制御させ，オンオフ制御する機能を有してもよい。さらに，上記実施の形態では，８Ａ，８Ｂ，１０Ａ，１０ＢにＩＧＢＴを用いているが，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ等の他の高周波スイッチングできる電力用スイッチング素子であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載の発明では，第１又は第２のリアクトルの蓄積エネルギーが，第１又は第２のＩＧＢＴのオン時に負荷側に放出され，負荷には高速で反転する電流を流すことができ，多層のプリント配線板，特にスルホールのめっきに適した電源装置を得ることができる。また，従来の電源装置のように商用電源の周波数の影響を受けることがない。
【００３６】請求項２記載の発明では，補助スイッチング素子は，直流電源装置のオフから次のオンまでの期間オフされ，補助スイッチング素子のオン時の損失を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高速電流反転めっき用電源装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の各部の波形図である。
【図３】図１の直流電源装置の詳細ブロック図である。
【図４】図３の直流電源装置を図１に用いたときの各部の波形図である。
【図５】従来の高速電流反転めっき用電源装置のブロック図である。
【図６】図５の出力波形図である。
【符号の説明】
２Ａ （第１の）直流電源装置
２Ｂ （第２の）直流電源装置
４Ａ （第１の）リアクトル
４Ｂ （第２の）リアクトル
６Ａ，６Ｂ ダイオード
８Ａ （第１の）主スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
８Ｂ （第２の）主スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１０Ａ （第１の）補助スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１０Ｂ （第２の）補助スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１２ 負荷（被めっき物）
１４ 制御装置
２４ インバータ
２５，２６ ＩＧＢＴ
３２ インバータ駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の直流電源装置と，第２の直流電源装置と，上記第１の直流電源装置の一方の出力端と，上記第２の直流電源装置の他方の出力端及び負荷の一端との間に設けられた第１のリアクトルと，高速でオンオフする第１の主スイッチング素子との直列回路と，上記第２の直流電源装置の一方の出力端と，上記第１の直流電源装置の他方の出力端及び負荷の他方との間に設けられた第２のリアクトルと，上記第１の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第２の主スイッチング素子との直列回路と，上記第１のリアクトルの出力と上記第１の直流電源装置の他方の出力端との間に上記第１の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第１の補助スイッチング素子と，上記第２のリアクトルの出力と上記第２の直流電源装置の他方の出力端との間に，上記第２の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第２の補助スイッチング素子とにより構成されたプリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置。
【請求項２】 上記第１又は第２の直流電源装置が，上記第１又は第２の主スイッチング素子がオンする若干前にオンし，オフ時にオフする直流出力を出力する直流電源装置である請求項１記載のプリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置。
【請求項１】 第１の直流電源装置と，第２の直流電源装置と，上記第１の直流電源装置の一方の出力端と，上記第２の直流電源装置の他方の出力端及び負荷の一端との間に設けられた第１のリアクトルと，高速でオンオフする第１の主スイッチング素子との直列回路と，上記第２の直流電源装置の一方の出力端と，上記第１の直流電源装置の他方の出力端及び負荷の他方との間に設けられた第２のリアクトルと，上記第１の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第２の主スイッチング素子との直列回路と，上記第１のリアクトルの出力と上記第１の直流電源装置の他方の出力端との間に上記第１の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第１の補助スイッチング素子と，上記第２のリアクトルの出力と上記第２の直流電源装置の他方の出力端との間に，上記第２の主スイッチング素子のオンオフ時に高速でオフオンする第２の補助スイッチング素子とにより構成されたプリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置。
【請求項２】 上記第１又は第２の直流電源装置が，上記第１又は第２の主スイッチング素子がオンする若干前にオンし，オフ時にオフする直流出力を出力する直流電源装置である請求項１記載のプリント配線板をめっきする高速電流反転めっき用電源装置。
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【特許番号】特許第３３８６３８７号（Ｐ３３８６３８７）
【登録日】平成１５年１月１０日（２００３．１．１０）
【発行日】平成１５年３月１７日（２００３．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−２８１９５４
【出願日】平成１０年９月１７日（１９９８．９．１７）
【公開番号】特開２０００−９２８４１（Ｐ２０００−９２８４１Ａ）
【公開日】平成１２年３月３１日（２０００．３．３１）
【審査請求日】平成１２年９月２０日（２０００．９．２０）
【出願人】（０００１４４３９３）株式会社三社電機製作所 (95)
【参考文献】
【文献】特開 昭６３−２９７５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１０−４２５６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−３５５５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭４８−３３０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特公 昭３９−２９７２３（ＪＰ，Ｂ１）
【登録日】平成１５年１月１０日（２００３．１．１０）
【発行日】平成１５年３月１７日（２００３．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年９月１７日（１９９８．９．１７）
【公開番号】特開２０００−９２８４１（Ｐ２０００−９２８４１Ａ）
【公開日】平成１２年３月３１日（２０００．３．３１）
【審査請求日】平成１２年９月２０日（２０００．９．２０）
【出願人】（０００１４４３９３）株式会社三社電機製作所 (95)
【参考文献】
【文献】特開 昭６３−２９７５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１０−４２５６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−３５５５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭４８−３３０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特公 昭３９−２９７２３（ＪＰ，Ｂ１）
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