电化学与小孔电镀制程术语手册

文章摘要：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

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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。

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