電化學與小孔電鍍制程

1、Active Carbon　活性炭
是利用木質鋸末或椰子殼燒成粒度極細的木炭粉，因其擁有極大的表面積，而能具備高度的吸附性，可吸附多量的有機物，故稱為活性炭。常用于氣體脫臭，液體脫色，或對電鍍槽液進行有機污染清除之特殊用途。商品有零散式細粉或密封式罐裝炭粒等。

2、Addition Agent 添加劑
改進產品性質的制程添加物，如電鍍所需之光澤劑或整平劑等即是。

3、Amp﹣Hour 安培小時
是電流量的單位，即 1 安培電流經 1 小時所累積的電量，鍍液中添加的有機助劑常用"安培小時計"當成消耗量監視的工具。

4、Anion 陽向游子（陰離子）
在鍍液（或其它電解液）中朝向陽極游動的帶負電的離子團或游子團。

5、Anode Sludge 陽極泥
當電鍍進行時，常因陽極不純而有少許不溶的細小雜質出現在鍍液中，若令其散布的話，將被電場感應而游往陰極，造成鍍層粗糙。故需加裝陽極袋(Anode Bag)予以阻絕，以免影響鍍層品質。又另在粗銅進行電解純化時，其粗銅陽極所產生的陽極泥中，常有鉑族貴金屬，尚可提煉出各種珍貴的元素。

6、Anode 陽極
是電鍍制程中供應鍍層金屬的來源，并也當成通電用的正極。一般陽極分為可溶性陽極及不可溶的陽極。又此字之形容詞為 Anodic，如 Anodic Cleaning 就是將工作物放置在電解液的陽極上，利用其溶蝕作用，及同時所產生的氧氣泡進行有機摩擦性的清洗動作，謂之 Anodic Cleaning。

7、Anodizing 陽極化
指將金屬體放在電解槽液中的陽極上進行表面處理，與一般電鍍處理放置在陰極的電解處理恰好相反。此詞又可說成 Anodise Treatment。例如鋁材即可由陽極處理，而在表面上生成一層結晶狀氧化鋁的保護膜。

8、Aspect Ratio 縱橫比
在電路板工業中特指"通孔"本身的長度與直徑二者之比值，也就是板厚對孔徑之比值，以國內的制作水準而言，此縱橫比在 4/1 以上者，即屬高縱比的深孔，其鉆孔及鍍通孔制程都比較困難。

9、Carrier載體
鍍鎳制程常在槽液中加入兩種有機光澤劑，第一種稱 Primary Brightener或稱Carrier Brightener，多為磺酸鹽類，做為運送的功用。第二種為真正發光發亮的二級光澤劑(Secondary Brightener)，以不飽和雙鍵或三鍵類有機物居多。前者可進行運送分發的工作，使鍍層能全面均勻的發亮。此種初級載體光澤劑，本身對鍍層亦有整平的功用，且對鍍面亦具有半光澤的效果，為電路板金手指鍍鎳所常采用。

10、Cathode 陰極
是電鍍槽液中接受金屬鍍層生長的一極，而電路板在進行各種電鍍濕式加工時，亦皆放置在陰極。

11、Cation陰向游子，陽離子
由正負電荷離子所組成的電解質水溶液中，其帶正電荷的簡單離子，或聚集成群的大型游子團，均有泳向陰極的趨勢，稱為Cation。

12、Current Density 電流密度
是指在電鍍或類似的濕式電解處理中，在其陰陽極單位面積上所施加的電流強度 (安培)而言。假設陰極面積為 10 ft２ ，所加的電流為 300 A，則其陰極電流密度應為 30 A/ft２ (ASF)。電流密度是電鍍操作的一項重要條件，通常若專指陽極時應注明為"陽極電流密度"，未特別指明時則多半指陰極電流密度。電流密度的公制單位是 A/dm２ (ASD)，而 1 ASD＝9.1 ASF。在各種電鍍制程中，皆有其"臨界電流密度"(Critical Current Density)，是指能得到良好鍍層組織的最大電流密度，凡超過此一數值者，將產生其它意外的反應，而導致鍍層劣化無法使用。

13、Diffusion Layer 擴散層
即電鍍時，液中鍍件陰極表面所形成極薄"陰極膜"(Cathode Film) 的另一種稱呼。

14、Dipole 偶極，雙極
指具有極性的分子或化合物，其限定距離的兩端各擁有電性互異的相同電量，謂之"偶極"，其間所呈現的力矩稱為 Dipole Moment。

15、Double Layer電雙層
是指電鍍槽液中在最接近陰極表面處，因槽液受到陰極強力負電的感應而出現的一層帶正電的離子層，其與陰極之間的薄層稱為"電雙層"。此層厚度約為10 A,是金屬離子在陰極上沉積鍍出的最后一道關卡。此時金屬離子團會將游動中附掛各種"配屬體"(Ligand，如水分子 CN－NH３ 等)丟掉，將獨自吸取電子而登陸陰極，鍍出金屬來。

16、Electrodeposition電鍍
在含金屬離子的電鍍液中施加直流電，使在陰極上可鍍出金屬來。此詞另有同義字Electroplating，或簡稱為Plating 。更正式的說法則是ElectrolyticPlating 。是一種經驗多于學理的加工技術。

17、Electroforming電鑄
使用低電流密度與長時間操作，進行極厚鍍層的特殊電鍍技術，謂之電鑄。以"鎳電鑄"最常見，可用以制作唱片的復制壓膜，立體成形的電胡刀網，與其它各種外形復雜的"反形"模具等。

18、EMF 電動勢
為Electromotive Force的縮寫，是使電子在導體中產生流動的原動力，其近似的術語有"電位差"或"電壓"等。

19、Farady 法拉第
是一種"靜電量"的單位。按理論值每個單獨電子所負荷電量為4.803*10-1個"靜電單位"，其每個莫耳電子(Mole，6.023*102個)的總靜電荷，應為96500庫倫（安培．秒）。為紀念發現電解定律的的英國電化學家Michael Farady起見，特將此96500庫倫的靜電量命名為１個Farady。

20、Flash Plating 閃鍍
指在極短時間內以較高的電流密度，使被鍍物表面得到極薄的鍍層稱為閃鍍，通常多指很薄的鍍金層而言。例如，ASTM B488即規定，凡在10微吋（?in）或0.25微米以下的鍍金層即稱為"閃鍍"。

21、Galvanic Series 賈凡尼次序
亦即電化學教科書中所說的金屬"電動次序"(Electromotive Series)。是將各種金屬及合金，在既定環境中，按其活潑的程度所排列的順序。即以解離電壓為排列的準則，"負值"表示反應是自然發生的，其數值表示已高出自然平衡狀態若千伏特。"正值"則表示反應是不自然發生的，若硬欲其進行時，須從外界另施加電壓若千伏特才行。The Electromotive Force Series Electrode Potential,VLi Li＋ －3.045Rb Rb＋ －2.93K K＋ －2.924Ba Ba＋＋ －2.90Sr Sr＋＋ －2.90C Ca＋＋ －2.87Na Na＋ －2.715Mg Mg＋＋ －2.37Al Al３＋ －1.67Mn Mn＋＋ －1.18Zn Zn＋＋ －0.762Cr Cr３＋ －0.74Cr Cr＋＋ －0.56Fe Fe＋＋ －0.441Cd Cd＋＋ －0.402In In３＋ －0.34Tl Tl＋ －0.336Co Co＋＋　 －0.227Ni Ni＋＋　 －0.250Sn Sn＋＋　 －0.136Pb Pb＋＋　 －0.126Fe Fe３＋　 －0.04Pt/H２ H＋　　 　0.000Sb Sb３＋　 ＋0.15Bi Bi３＋　 ＋0.2As As３＋　 ＋0.3Cu Cu＋＋ 　 ＋0.34Pt/HO- O2　 　 ＋0.40Cu Cu＋ 　　＋0.52Hg Hg2＋＋ ＋0.789Ag Ag＋ 　 ＋0.799Pd Pd＋＋　 ＋0.987Au Au３＋　 ＋1.50Au Au＋　 ＋1.68 由附表中可看以出由鋰到金，按其活性所排列的次序，其在上位者可胍下位金屬予以"還原"，使其從離子狀態中取代出來，并使之還原成金屬。例如將鋅粒投入硫酸銅溶液中，即發生鋅被溶解掉，而銅被沉積出來的反應，若以簡式說明，即為：Zn＋Cu2+ Zn2+＋Cu↓，其電位變化為 -0.726－(+0.34)= -0.422，表示此反應能自然發生。賈凡尼(Galvani)是 18世紀的意大利解剖學家，由于曾用銅及鐵的鉤子鉤住動物肉體(電解質)，而發現產生電流的情形，因此開啟了"電化學"的另一片領域。后人特將有關金屬"電化學含意"的許多名詞都，冠以他的名字以示紀念，如 Galvanic Effect、Galvanic Cell、Galvanic Corrosion 等。

22、Haring-Blum Cell 海因槽
系 Haring 及 Blum 二人在 1923 年所發明的，是一種對電鍍溶液"分布力"(Throwing Power)的好壞，所進行測試的簡易小型試驗槽。在其長方型槽中的兩端各放置被鍍的陰極兩片，在兩陰極片間所含溶液中放置一片陽極，此陽極與兩端陰極的各目距離并不相等，致使其間的電阻也不相同。進而使得"一次電流分布"(Primary Current Distribution)的大小也不一樣。但若能在鍍液中另外加入有機物整平劑(Leveller)，則可使其電流分布得以改善(即二次電流分布)，讓兩陰極板上所鍍得的重量更為接近，也就是已使其"分布力"獲得提升，而讓電路板面各處的鍍厚更為均勻。用以監視這種"鍍液分布力"好壞的儀器即為"海因槽"(詳見電路板信息志雜第 31期55 頁)。

23、Hull Cell 哈氏槽
是一種對電鍍溶液既簡單又實用的試驗槽，系為 R.O.Hull 先生在 1939 年所發明的。有 267 CC、534 CC 及 1000 CC 三種型式，但以 267 最為常用。可用以式驗各種鍍液，在各種電流密度下所呈現的鍍層情形，以找出實際操作最佳的電流密度，屬于一種"經驗性"的試驗。通常的做法是將表面故意皺折的陽極，放在圖中的第 2 邊(故意皺折是使其表面積與面對的陰極片相等)，將陰極放在第 4 邊，至于所用之電流密度及時間則隨各種鍍液而不定，須不斷試做以找出標準條件。鍍后可將陰極片的下緣，對準"哈氏標尺"上某一所用電流密度處，即可看出陰極片上最佳區域所對應的實際電流密度。哈氏槽還有另一用途，是將陽極放在第 1 邊而將陰極放在第3 邊，亦可看出陰極片上最左側低電流區的鍍層情形。

24、Hydrogen Overvoltage 氫超電壓，氫過電壓
由于電鍍時會有 H＋被還原成H２，而在陰極表面出現，以硫酸鋅溶液之鍍鋅為例，前述"電動次序表"中所列之數據，鋅離子之"沉積"電壓Zn===Zn卄為 -0.762 V，而氫離子的沉積電壓為2H＋====H２ 為 0.0000V，由此二式可知鋅比氫活潑，或氫比鋅安定。故當還原反應發生時，氫離子應比鋅離子有更多的機會被還原出而鍍在陰極上。換言之，在某一電壓下進行鍍鋅時，將會有多量的氫氣產生，而不易有鋅出現才對。然而這種理論卻與實際所觀察到的事實卻恰好相反，此即表示，若欲將氫離子還原成為氫氣時，勢必還需比 0.0000 V 更高的電壓才行。此種對氫離子在實際上比理論上所"高出"的沉積電壓即為"Hydrogen Overvoltage"。若就提高電鍍效率及減少"氫脆"的立場而言，當然是希匡金屬的沉積愈多愈好，氫氣還原的愈少愈好。因而，當"氫超電壓"愈高時，對電鍍愈有利。"氫超電壓"是鍍液的一種特性，也是鍍液與被鍍金屬底材間所配合的一種關系。如于酸性鎳鍍液中，欲在白金、鑄鐵，或鋅壓鑄對象上鍍出光澤鎳時就很困難。因其等所呈現的"氫超電壓"太低，故在陰極上會產生大量的氫氣，而不易鍍上鎳層。因而必須先用"氫超電壓"較高的堿性氰化銅去打底(Strike)，有了銅層之后，在酸性鍍鉆溶液中的氫超電壓，其情況會完全改觀，也才能繼續鍍鎳。

25、Ligand 錯離子附屬體
一般鍍液中的金屬離子多以錯離子(Complex Ion)形態存在,其中心部份為金屬離子,外圍常附著有CN－、NH３、H２O、OH－、NO＋，或有機物等各種荷有正電、負電,或中性附屬體，以形成較安定的配位(Coordinated)離子團。電鍍進行中，此種荷電的 "離子團"會游 近陰極，在其到達陰極膜中后一道關卡的"電雙層"(Electrical Double Layer)時,即甩掉外圍的附屬體，而只讓帶正電的單獨金屬離子穿過，并自陰極表面獲得電子而沉積到陰極鍍件上，以完成電鍍周期而組成鍍層。通常金屬鹽類水解成離子時，外圍都會有附屬體(Ligand)存在，至少也有水分子的配位，皆可稱為 Ligand。〔編注︰上述之"錯"是指"錯綜復雜"的錯，而非"對錯"的錯。此術語早年是直接引自日文，當初之前輩若能將其譯為"復離子"或"雜離子"，甚至于"綜離子"都應比"錯離子" 好，而不必一錯至今難以更正。如此則所有的學生都能望文生義，何須再丈二金剛的茫然瞎背，甚至還存疑"對離子"為何。由此可知名詞術語其慎始之重要。表面黏"著"豈非另一惡例﹖〕

26、Limiting Current Density 極限電流密度
就電鍍制程的陰極而言,是指當能夠得到結構組織良好的鍍層時,其可用電流密度的上限值稱為"極限電流密度"。一旦超過其極限值時, 不但產生多量氫氣且其鍍層也會出現燒焦(Buring)甚至粉化的情形。另就陽極而言, 則指良好溶蝕電流密度的上限,若電流再高時也會出現多量氧氣,并將伴隨發生極化及鈍化等現象, 反不利金屬之溶解。

27、Macro-Throwing Power 巨觀分布力
指電鍍進行中處在陰極上的柀鍍物，其整個表面上金屬沉積的分布情形。此術語一般皆徑行簡稱為"Throwing Power 分布力"。相對于此詞者是 "Micro-Throwing Power 微分布力";是指鍍件表面局部凹陷處，可先被鍍層填平的能力,也就是一段所稱的"整平力 Leveling Power"。如電路板面中央與板邊板角的厚度比較，或孔壁中鍍銅厚度的分布情形即為"巨分布力"；而孔壁上凹陷的填平能力即為"微分布力"。

28、Mass Transport 質量輸送
此詞常出現在電鍍學術中。鍍液中的"陽離子"或"陽向游子團"柱電鍍中往陰極移動，以便接受陰極上供應的電子，而"登陸"(Deposit 沉積)成為金屬原子,完成電鍍的動作。上述之陽離子的"移動"，即為一種 Mass Transport。若再進一步了解,則此種"質傳"之進展，尚可細分為遷移(Migration)、對流(Convection)，及擴散(Diffusion)等三種原動力，現分述于下︰●遷移——事實上應稱此詞為 Ionic Migration 才更正確,那是指鍍液中的陽向游子，受到在陽極方面的同電相斥，及陰極異電相吸的力量下，往陰極移動的現象即稱為"離子性遷移"。此種遷移力量的大小，與所施加的電壓及電流成正比。由于被先天的"極限電流"所限，當電流太大時，則陰極上會產生多量的氫氣，鍍層結晶也出現粗糙的燒焦現象造成電鍍失敗。因而無法在既有條件下將無法盡情的加大電流。事實上對整體金屬沉積而言，此一遷移部份的頁獻并不很大。●對流——是指鍍液受外力的驅使而在極板附近流動，使陰極附近之金屬離子濃度較低處，與陽極附近濃度較高處，在槽液流動中得以相互調和。所謂外力是指過濾循環、吹氣、液中噴液等強制性驅動，以及對槽液加溫，使上下比重不同而形成垂直對流。"對流"的總和才是"質傳"的主要支持者。電路板在高縱橫比的深孔中，因不易對流，故常造成孔壁中間部份鍍層的厚度分布不足，這是很難解決的問題。●擴散——是在陰極鍍面附近，從其金屬離子濃度降低 1％ 處計算起,一直降低到達陰極表面為止，此一薄層的液膜稱為"陰極膜"(Cathode Film)，或稱為"擴散層"(Diffusion Loyer)。從微觀上看來,各種攪拌對此擴散層中離子的補給均已無能為力，只有僅靠擴散與遷移的力量迫使金屬離子完成最后的"登陸"。所謂"擴散"就是指高濃度往低濃度自然移動的情形。例如一滴藍墨水滴在清水中，其之逐漸散開即為"擴散"的一例。

29、Microthrowing Power 微分布力
是指從鍍液所鍍出的鍍層，在微觀下是否有能力將底金屬表面粗糙予以填補整平的能力。此種"鍍液"本身對被鍍面細部的整平能力，稱之為"微分布力"或"整平力"(Levelling Power)。由圖中可知此種整平力，又可再分成(a)負整平，(b)零整平，及(c)正整平等三種。而此種微分力的好壞，端賴鍍液中有機添加劑的能耐如何，屬于一種長期小心研究而得的專密化學品。

30、Periodic Reverse (PR)Current周期性反電流
在電鍍作業中，習慣將被鍍件置于陰極之負電流狀態下，一向視之為"正常"。若將電源供應的方向定時加以改變，亦即將被鍍件瞬間改成"正電流"，而暫處于陽極的溶蝕狀態，與傳統習慣相反，故將此種被鍍件在不鍍反蝕的情況，稱之為"反電流"。某些電解制程之操作，如堿性槽液脫脂即可采用"周期性反電流"法，在氫氣及氧氣交互發泡下，對鍍件表面的污垢產生磨擦揭除的作用，稱為PR電流法。PR法除大多用于電解清洗外，亦可用于各種鍍銅及鍍銀上。至于其反電流時間的長短，則可由實驗設定之。其作用是將高電流區的突出鍍點予以少許的反蝕，以達整平及拋光的效果。

31、Overpotantial (Overvoltage)過電位，過電壓
這要先從電極電位(Electrode Potantial)說起，假設將兩銅棒插入常溫靜止的硫酸銅鍍液中，在不加外電壓下，兩棒均可能會發生溶入鍍液的情形：Cu ——————->Cu2+＋２ｅ－ ——————-(1)但同時也可能皆有銅離子登陸或積在該二銅棒上：Cu2+＋２ｅ——————-> Cu ————————-(2)上述兩反應中，當(1)式比(2)式要快，或者說成溶解得較多而沉積較少時，則銅棒將呈現略"負"，而鍍液將呈現略"正"的電位(以氫電極之電位之0)。當到達(溶解與沉積)之平衡時，兩者之間微小的電位差異謂之"電極電位"。在此種銅棒與鍍液系統中，若將銅棒接通直流的外電源時，則會打破原來的各自平衡，而兩銅棒將出現一負一正的陰陽兩極。此種外加電壓即稱為"過電壓"或"超電壓"。當然此種外加電壓還至少要能克服各種障礙(如鍍液的內電阻，反應起始的活化能等)，才能產生電鍍的動作。其實廣義上Overpotntial、Overvoltage與 Polarization (極化)三者是相同的，只是為了避免混淆而較少相提并論罷了。

32、Plating鍍
在電路板工業中，此字可指不使用電流的"無電鍍"(Electroless)制程；如無電銅、無電鎳、無電錫鉛等自我催化還原式的化學沉積法。也更常指特定槽液使用電流的電解電鍍(Electrolytic plating或Electrolytic deposition)。一般單獨使用此字Plating但卻未進一步指明時，則多指后者之"電鍍"。

33、Polarity電極性
指電路中決定電流方向的極性，電流的定義是由"正極"流到"負極"，此二種極性即為其Polarity。

34、Polarization分極，極化
在執行電工作業時，需將插頭插入電源插座中，以達到電流的連通及作功。為了防止其極性插反插錯，而造成電機或機械上的損失，特將插頭與插座之兩極做成不對稱的形式，使其只能有一種方式可以插接以防錯誤，稱之為"分極"(Polarization)又在電解或電鍍槽中，其陰陽兩極若自外電路將之相連，則將呈現平衡狀態而無電流也無作用產生。若故意施加一外電壓，強迫使陽極溶進槽液中，且促使槽液中的金屬離子鍍在陰極上，這種打破平衡，并使得該系統被強迫劃分成為陰陽兩極，其之"外加電位"(External Polential)稱為"極化"，亦稱為過電位Overpotential或過電壓 Overvoltage。而若欲使電流能順利在系統中流通，則必須要克服其起始能量的障礙，故應具備"活化極化" (Activation Polarization)。另外須克服陰極附近擴散層中，因濃度稀薄而出現電流障礙的"濃度極化"(Concentration Polarization)，以及槽液本身電阻之"電阻極化"(Resistance Polarization)等。此三者之總和，即為維持穩定電流而起碼應具備的"總極化"或"外加電位"。

35、Post Separation后期分離，事后分離
孔壁所鍍上之化學銅層與兩次電鍍銅層，在制作的當時甚至在電路板完工時，皆表現出良好附著力(Adhesive Force)。但經過一段時間的老化，或在下游組裝焊接后，有時竟會發生孔銅壁與內層孔環之間的分離行為，特稱為Post Separation。

36、Pulse Plating脈沖電鍍法
電鍍進行時，其電壓電流是刻意采用瞬間忽大忽小變化，或其至變成反電流，如同脈搏在跳動一樣。通常在正統電鍍進行時系使用固定的直流電，在陰極表面會有一層濃度較稀的擴散層(Diffusion Layer)存在，對鍍層的生長速率及品質都有妨礙。若改采脈沖式電流時，則可減少擴散層的影響，而能改變鍍層的結構，不過這種變化電流的電鍍法，經數十年來的研究及試做，目前仍在實驗階段，效果不易掌握，仍難以進行商業化量產。

37、Ripple紋波
是指整流器所輸出之電流，當其電壓非常平穩已近似直流電，在其電壓表示之直線圖中，仍雜有少部份波動曲線的不穩定成份，此乃由于輸入于整流器的交流電中，已有各種諧波(Harmorics)存在之故。其解決之道可在整流器中加裝各種控制器，以減少所輸出直流中的紋波成份。而提升電鍍的品質。通常良好的整流器，應將其紋波控制在1％ 以下。

38、Small Hole小孔
以目前的技術水準而言，孔徑在15 mil以下者應可稱為"小孔"。

39、Voltage Efficiency電壓效率
是指在某一電化學反應(如電鍍)進行過程中，其"反應平衡電壓"與"槽液電壓"(Bath Voltage)之間的比值，以百分比表示謂之"電壓效率"。C.D. Current Density ; 電流密度(是電鍍或陽極處理的基本操作條件)