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今日电化学工艺专业术语集锦

发布时间:2021-07-17 20:25:51 阅读: 来源:自吸泵厂家

电化学工艺专业术语集锦

1、Active Carbon 活性炭

是利用木质锯末或椰子壳烧成粒度极细的木炭粉,因其拥有极大的表面积,而能具备高度的吸附性,可吸附多量的有机物,故称为活性炭。常用于气体脱臭,液体脱色,或对电镀槽液进行有机污染清除之特殊用途。商品有零散式细粉或密封式罐装炭粒等。

2、Addition Agent 添加剂

改进产品性质的制程添加物,如电镀所需之光泽剂或整平剂等即是。

3、Amp﹣Hour 安培小时

是电流量的单位,即 1 安培电流经 1 小时所累积的电量,镀液中添加的有机助剂常用 安培小时计 当成消耗量监视的工具。

4、Anion 阳向游子(阴离子)

在镀液(或其它电解液)中朝向阳极游动的带负电的离子团或游子团。

5、Anode Sludge 阳极泥

当电镀进行时,常因阳极不纯而有少许不溶的细小杂质出现在镀液中,若令其散布的话,将被电场感应而游往阴极,造成镀层粗糙。故需加装阳极袋(Anode Bag)予以阻绝,以免影响镀层品质。又另在粗铜进行电解纯化时,其粗铜阳极所产生的阳极泥中,常有铂族贵金属,尚可提炼出各种珍贵的元素。

6、Anode 阳极

是电镀制程中供应镀层金属的来源,并也当成通电用的正极。一般阳极分为可溶性阳极及不可溶的阳极。又此字之形容词为 Anodic,如 Anodic Cleaning 就是将工作物放置在电解液的阳极上,利用其溶蚀作用,及同时所产生的氧气泡进行有机摩擦性的清洗动作,谓之 Anodic Cleaning。

7、Anodizing 阳极化

指将金属体放在电解槽液中的将使上、下夹头或上、下承压板不同轴或不同心阳极上进行表面处理,与一般电镀处理放置在阴极的电解处理恰好相反。此词又可说成 Anodise Treatment。例如铝材即可由阳极处理,而在表面上生成一层结晶状氧化铝的保护膜。

8、Aspect Ratio 纵横比

在电路板工业中特指 通孔 本身的长度与直径二者之比值,也就是板厚对孔径之比值,以国内的制作水准而言,此纵横比在 4/1 以上者,即属高纵比的深孔,其钻孔及镀通孔制程都比较困难。

9、Carrier载体

镀镍制程常在槽液中加入两种有机光泽剂,第一种称 Primary Brightener或称Carrier Brightener,多为磺酸盐类,做为运送的功用。第二种为真正发光发亮的二级光泽剂(Secondary Brightener),以不饱和双键或三键类有机物居多。前者可进行运送分发的工作,使镀层仪器周围300mm 内无障碍物能全面均匀的发亮。此种初级载体光泽剂,本身对镀层亦有整平的功用,且对镀面亦具有半光泽的效果,为电路板金手指镀镍所常采用。

10、Cathode 阴极

是电镀槽液中接受金属镀层生长的一极,而电路板在进行各种电镀湿式加工时,亦皆放置在阴极。

11、Cation阴向游子,阳离子

由正负电荷离子所组成的电解质水溶液中,其带正电荷的简单离子,或聚集成群的大型游子团,均有泳向阴极的趋势,称为Cation。

12、Current Density 电流密度

是指在电镀或类似的湿式电解处理中,在其阴阳极单位面积上所施加的电流强度 (安培)而言。假设阴极面积为 10 ft2 ,所加的电流为 300 A,则其阴极电流密度应为 30 A/ft2 (ASF)。电流密度是电镀操作的一项重要条件,通常若专指阳极时应注明为 阳极电流密度 ,未特别指明时则多半指阴极电流密度。电流密度的公制单位是 A/dm2 (ASD),而 1 ASD=9.1 ASF。在各种电镀制程中,皆有其 临界电流密度 (Critical Current Density),是指能得到良好镀层组织的最大电流密度,凡超过此一数值者,将产生其它意外的反应,而导致镀层劣化无法使用。

13、Diffusion Layer 扩散层

即电镀时,液中镀件阴极表面所形成极薄 阴极膜 (Cathode Film) 的另一种称呼。

14、Dipole 偶极,双极

指具有极性的分子或化合物,其限定距离的两端各拥有电性互异的相同电量,谓之 偶极 ,其间所呈现的力矩称为 Dipole Moment。

15、Double Layer电双层

是指电镀槽液中在最接近阴极表面处,因槽液受到阴极强力负电的感应而出现的一层带正电的离子层,其与阴极之间的薄层称为 电双层 。此层厚度约为10 A,是金属离子在阴极上沉积镀出的最后一道关卡。此时金属离子团会将游动中附挂各种 配属体 (Ligand,如水分子 CN-NH3 等)丢掉,将独自吸取电子而登陆阴极,镀出金属来。

16、Electrodeposition电镀

在含金属离子的电镀液中施加直流电,使在阴极上可镀出金属来。此词另有同义字Electroplating,或简称为Plating 。更正式的说法则是ElectrolyticPlating 。是一种经验多于学理的加工技术。

17、Electroforming电铸

使用低电流密度与长时间操作,进行极厚镀层的特殊电镀技术,谓之电铸。以 镍电铸 最常见,可用以制作唱片的复制压膜,立体成形的电胡刀,与其它各种外形复杂的 反形 模具等。

18、EMF 电动势

为Electromotive Force的缩写,是使电子在导体中产生流动的原动力,其近似的术语有 电位差 或 电压 等。

19、Farady 法拉第

是一种 静电量 的单位。按理论值每个单独电子所负荷电量为4.803*个 静电单位 ,其每个莫耳电子(Mole,6.023*102个)的总静电荷,应为96500库伦(安培.秒)。为纪念发现电解定律的的英国电化学家Michael Farady起见,特将此96500库伦的静电量命名为1个Farady。

20、Flash Plating 闪镀

指在极短时间内以较高的电流密度,使被镀物表面得到极薄的镀层称为闪镀,通常多指很薄的镀金层而言。例如,ASTM B488即规定,凡在10微寸(?in)或0.25微米以下的镀金层即称为 闪镀 。

21、Galvanic Series 贾凡尼次序

亦即电化学教科书中所说的金属 电动次序 (Electromotive Series)。是将各种金属及合金,在既定环境中,按其活泼的程度所排列的顺序。即以解离电压为排使程度器气泡居中列的准则, 负值 表示反应是自然发生的,其数值表示已高出自然平衡状态若千伏特。 正值 则表示反应是不自然发生的,若硬欲其进行时,须从外界另施加电压若千伏特才行。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锂到金,按其活性所排列的次序,其在上位者可胍下位金属予以 还原 ,使其从离子状态中取代出来,并使之还原成金属。例如将锌粒投入硫酸铜溶液中,即发生锌被溶解掉,而铜被沉积出来的反应,若以简式说明,即为:Zn+Cu2+ Zn2++Cu ,其电位变化为 -0.726-(+0.34)= -0.422,表示此反应能自然发生。贾凡尼(Galvani)是 18世纪的意大利解剖学家,由于曾用铜及铁的钩子钩住动物肉体(电解质),而发现产生电流的情形,因此开启了 电化学 的另一片领域。后人特将有关金属 电化学含意 的许多名词都,冠以他的名字以示纪念,如 Galvanic Effect、Galvanic Cell、Galvanic Corrosion 等。

22、Haring-Blum Cell 海因槽

系 Haring 及 Blum 二人在 1923 年所发明的,是一种对电镀溶液 分布力 (Throwing Power)的好坏,所进行测试的简易小型试验槽。在其长方型槽中的两端各放置被镀的阴极两片,在两阴极片间所含溶液中放置一片阳极,此阳极与两端阴极的各目距离并不相等,致使其间的电阻也不相同。进而使得 一次电流分布 (Primary Current Distribution)的大小也不一样。但若能在镀液中另外加入有机物整平剂(Leveller),则可使其电流分布得以改善(即二次电流分布),让两阴极板上所镀得的重量更为接近,也就是已使其 分布力 获得提升,而让电路板面各处的镀厚更为均匀。用以监视这种 镀液分布力 好坏的仪器即为 海因槽 。

23、Hull Cell 哈氏槽

是一种对电镀溶液既简单又实用的试验槽,系为 ll 先生在 1939 年所发明的。有 267 CC、534 CC 及 1000 CC 三种型式,但以 267 最为常用。可用以式验各种镀液,在各种电流密度下所呈现的镀层情形,以找出实际操作最佳的电流密度,属于一种 经验性 的试验。通常的做法是将表面故意皱折的阳极,放在图中的第 2 边(故意皱折是使其表面积与面对的阴极片相等),将阴极放在第 4 边,至于所用相比较自动丈量标距更有益于对橡胶拉伸性能的检测之电流密度及时间则随各种镀液而不定,须不断试做以找出标准条件。镀后可将阴极片的下缘,对准 哈氏标尺 上某一所用电流密度处,即可看出阴极片上最佳区域所对应的实际电流密度。哈氏槽还有另一用途,是将阳极放在第 1 边而将阴极放在第3 边,亦可看出阴极片上最左侧低电流区的镀层情形。

24、Hydrogen Overvoltage 氢超电压,氢过电压

由于电镀时会有 H+被还原成H2,而在阴极表面出现,以硫酸锌溶液之镀锌为例,前述 电动次序表 中所列之数据,锌离子之 沉积 电压Zn===Zn卄为 -0.762 V,而氢离子的沉积电压为2H+====H2 为 0.0000V,由此二式可知锌比氢活泼,或氢比锌安定。故当还原反应发生时,氢离子应比锌离子有更多的机会被还原出而镀在阴极上。换言之,在某一电压下进行镀锌时,将会有多量的氢气产生,而不易有锌出现才对。然而这种理论却与实际所观察到的事实却恰好相反,此即表示,若欲将氢离子还原成为氢气时,势必还需比 0.0000 V 更高的电压才行。此种对氢离子在实际上比理论上所 高出 的沉积电压即为 Hydrogen Overvoltage 。若就提高电镀效率及减少 氢脆 的立场而言,当然是希匡金属的沉积愈多愈好,氢气还原的愈少愈好。因而,当 氢超电压 愈高时,对电镀愈有利。 氢超电压 是镀液的一种特性,也是镀液与被镀金属底材间所配合的一种关系。如于酸性镍镀液中,欲在白金、铸铁,或锌压铸对象上镀出光泽镍时就很困难。因其等所呈现的 氢超电压 太低,故在阴极上会产生大量的氢气,而不易镀上镍层。因而必须先用 氢超电压 较高的碱性氰化铜去打底(Strike),有了铜层之后,在酸性镀钻溶液中的氢超电压,其情况会完全改观,也才能继续镀镍。

25、Ligand 错离子附属体

一般镀液中的金属离子多以错离子(Complex Ion)形态存在,其中心部份为金属离子,外围常附着有CN-、NH3、H2O、OH-、NO+,或有机物等各种荷有正电、负电,或中性附属体,以形成较安定的配位(Coordinated)离子团。电镀进行中,此种荷电的 离子团 会游 近阴极,在其到达阴极膜中后一道关卡的 电双层 (Electrical Double Layer)时,即甩掉外围的附属体,而只让带正电的单独金属离子穿过,并自阴极表面获得电子而沉积到阴极镀件上,以完成电镀周期而组成镀层。通常金属盐类水解成离子时,外围都会有附属体(Ligand)存在,至少也有水分子的配位,皆可称为 Ligand。〔编注︰上述之 错 是指 错综复杂 的错,而非 对错 的错。此术语早年是直接引自日文,当初之前辈若能将其译为 复离子 或 杂离子 ,甚至于 综离子 都应比 错离子 好,而不必一错至今难以更正。如此则所有的学生都能望文生义,何须再丈二金刚的茫然瞎背,甚至还存疑 对离子 为何。由此可知名词术语其慎始之重要。表面黏 着 岂非另一恶例﹖〕

26、Limiting Current Density 极限电流密度

就电镀制程的阴极而言,是指当能够得到结构组织良好的镀层时,其可用电流密度的上限值称为 极限电流密度 。一旦超过其极限值时, 不但产生多量氢气且其镀层也会出现烧焦(Buring)甚至粉化的情形。另就阳极而言, 则指良好溶蚀电流密度的上限,若电流再高时也会出现多量氧气,并将伴随发生极化及钝化等现象, 反不利金属之溶解。

27、Macro-Throwing Power 巨观分布力

指电镀进行中处在阴极上的柀镀物,其整个表面上金属沉积的分布情形。此术语一般皆径行简称为 Throwing Power 分布力 。相对于此词者是 Micro-Throwing Power 微分布力 是指镀件表面局部凹陷处,可先被镀层填平的能力,也就是一段所称的 整平力 Leveling Power 。如电路板面中央与板边板角的厚度比较,或孔壁中镀铜厚度的分布情形即为 巨分布力 ;而孔壁上凹陷的填平能力即为 微分布力 。

28、Mass Transport 质量输送

此词常出现在电镀学术中。镀液中的 阳离子 或 阳向游子团 柱电镀中往阴极移动,以便接受阴极上供应的电子,而 登陆 (Deposit 沉积)成为金属原子,完成电镀的动作。上述之阳离子的 移动 ,即为一种 Mass Transport。若再进一步了解,则此种 质传 之进展,尚可细分为迁移(Migration)、对流(Convection),及扩散(Diffusion)等三种原动力,现分述于下︰

迁移--事实上应称此词为 Ionic Migration 才更正确,那是指镀液中的阳向游子,受到在阳极方面的同电相斥,及阴极异电相吸的力量下,往阴极移动的现象即称为 离子性迁移 。此种迁移力量的大小,与所施加的电压及电流成正比。由于被先天的 极限电流 所限,当电流太大时,则阴极上会产生多量的氢气,镀层结晶也出现粗糙的烧焦现象造成电镀失败。因而无法在既有条件下将无法尽情的加大电流。事实上对整体金属沉积而言,此一迁移部份的页献并不很大。

对流--是指镀液受外力的驱使而在极板附近流动,使阴极附近之金属离子浓度较低处,与阳极附近浓度较高处,在槽液流动中得以相互调和。所谓外力是指过滤循环、吹气、液中喷液等强制性驱动,以及对槽液加温,使上下比重不同而形成垂直对流。 对流 的总和才是 质传 的主要支持者。电路板在高纵横比的深孔中,因不易对流,故常造成孔壁中间部份镀层的厚度分布不足,这是很难解决的问题。

扩散--是在阴极镀面附近,从其金属离子浓度降低 1% 处计算起,一直降低到达阴极表面为止,此一薄层的液膜称为 阴极膜 (Cathode Film),或称为 扩散层 (Diffusion Loyer)。从微观上看来,各种搅拌对此扩散层中离子的补给均已无1方面核心关键材料对外依存度较高能为力,只有仅靠扩散与迁移的力量迫使金属离子完成最后的 登陆 。所谓 扩散 就是指高浓度往低浓度自然移动的情形。例如一滴蓝墨水滴在清水中,其之逐渐散开即为 扩散 的一例。

29、Microthrowing Power 微分布力

是指从镀液所镀出的镀层,在微观下是否有能力将底金属表面粗糙予以填补整平的能力。此种 镀液 本身对被镀面细部的整平能力,称之为 微分布力 或 整平力 (Levelling Power)。由图中可知此种整平力,又可再分成(a)负整平,(b)零整平,及(c)正整平等三种。而此种微分力的好坏,端赖镀液中有机添加剂的能耐如何,属于一种长期小心研究而得的专密化学品。

30、Periodic Reverse (PR)Current周期性反电流

在电镀作业中,习惯将被镀件置于阴极之负电流状态下,一向视之为 正常 。若将电源供应的方向定时加以改变,亦即将被镀件瞬间改成 正电流 ,而暂处于阳极的溶蚀状态,与传统习惯相反,故将此种被镀件在不镀反蚀的情况,称之为 反电流 。某些电解制程之操作,如碱性槽液脱脂即可采用 周期性反电流 法,在氢气及氧气交互发泡下,对镀件表面的污垢产生磨擦揭除的作用,称为PR电流法。PR法除大多用于电解清洗外,亦可用于各种镀铜及镀银上。至于其反电流时间的长短,则可由实验设定之。其作用是将高电流区的突出镀点予以少许的反蚀,以达整平及抛光的效果。

31、Overpotantial (Overvoltage)过电位,过电压

这要先从电极电位(Electrode Potantial)说起,假设将两铜棒插入常温静止的硫酸铜镀液中,在不加外电压下,两棒均可能会发生溶入镀液的情形:Cu ------- Cu2++2e- -------(1)但同时也可能皆有铜离子登陆或积在该二铜棒上:Cu2++2e------- Cu ---------(2)上述两反应中,当(1)式比(2)式要快,或者说成溶解得较多而沉积较少时,则铜棒将呈现略 负 ,而镀液将呈现略 正 的电位(以氢电极之电位之0)。当到达(溶解与沉积)之平衡时,两者之间微小的电位差异谓之 电极电位 。在此种铜棒与镀液系统中,若将铜棒接通直流的外电源时,则会打破原来的各自平衡,而两铜棒将出现一负一正的阴阳两极。此种外加电压即称为 过电压 或 超电压 。当然此种外加电压还至少要能克服各种障碍(如镀液的内电阻,反应起始的活化能等),才能产生电镀的动作。其实广义上Overpotntial、Overvoltage与 Polarization (极化)三者是相同的,只是为了避免混淆而较少相提并论罢了。

32、Plating镀

在电路板工业中,此字可指不使用电流的 无电镀 (Electroless)制程;如无电铜、无电镍、无电锡铅等自我催化还原式的化学沉积法。也更常指特定槽液使用电流的电解电镀(Electrolytic plating或Electrolytic deposition)。一般单独使用此字Plating但却未进一步指明时,则多指后者之 电镀 。

33、Polarity电极性

指电路中决定电流方向的极性,电流的定义是由 正极 流到 负极 ,此二种极性即为其Polarity。

34、Polarization分极,极化

在执行电工作业时,需将插头插入电源插座中,以达到电流的连通及作功。为了防止其极性插反插错,而造成电机或机械上的损失,特将插头与插座之两极做成不对称的形式,使其只能有一种方式可以插接以防错误,称之为 分极 (Polarization)又在电解或电镀槽中,其阴阳两极若自外电路将之相连,则将呈现平衡状态而无电流也无作油泵工作正常用产生。若故意施加一外电压,强迫使阳极溶进槽液中,且促使槽液中的金属离子镀在阴极上,这种打破平衡,并使得该系统被强迫划分成为阴阳两极,其之 外加电位 (External Polential)称 ,亦称为过电位Overpotential或过电压 Overvoltage。而若欲使电流能顺利在系统中流通,则必须要克服其起始能量的障碍,故应具备 活化极化 (Activation Polarization)。另外须克服阴极附近扩散层中,因浓度稀薄而出现电流障碍的 浓度极化 (Concentration Polarization),以及槽液本身电阻之 电阻极化 (Resistance Polarization)等。此三者之总和,即为维持稳定电流而起码应具备的 总极化 或 外加电位 。

35、Post Separation后期分离,事后分离

孔壁所镀上之化学铜层与两次电镀铜层,在制作的当时甚至在电路板完工时,皆表现出良好附着力(Adhesive Force)。但经过一段时间的老化,或在下游组装焊接后,有时竟会发生孔铜壁与内层孔环之间的分离行为,特称为Post Separation。

36、Pulse Plating脉冲电镀法

电镀进行时,其电压电流是刻意采用瞬间忽大忽小变化,或其至变成反电流,如同脉搏在跳动一样。通常在正统电镀进行时系使用固定的直流电,在阴极表面会有一层浓度较稀的扩散层(Diffusion Layer)存在,对镀层的生长速率及品质都有妨碍。若改采脉冲式电流时,则可减少扩散层的影响,而能改变镀层的结构,不过这种变化电流的电镀法,经数十年来的研究及试做,目前仍在实验阶段,效果不易掌握,仍难以进行商业化量产。

37、Ripple纹波

是指整流器所输出之电流,当其电压非常平稳已近似直流电,在其电压表示之直线图中,仍杂有少部份波动曲线的不稳定成份,此乃由于输入于整流器的交流电中,已有各种谐波(Harmorics)存在之故。其解决之道可在整流器中加装各种控制器,以减少所输出直流中的纹波成份。而提升电镀的品质。通常良好的整流器,应将其纹波控制在1% 以下。

38、Small Hole小孔

以目前的技术水准而言,孔径在15 mil以下者应可称为 小孔 。

39、Voltage Efficiency电压效率

是指在某一电化学反应(如电镀)进行过程中,其 反应平衡电压 与 槽液电压 (Bath Voltage)之间的比值,以百分比表示谓之 电压效率 。C.D. Current Density ; 电流密度(是电镀或阳极处理的基本操作条件)

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