电铸工艺技术
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電鑄加工 光蝕加工 電化學加工
電鑄加工
電鑄原理
▪ 在電解液中，使陰陽兩極相向通電，
陽極部會發生電解溶出，這可用於電 解研磨、電解研削、電解加工等電化 學去除加工。
▪ 在陰極部發生金屬離子放電而電著，
此稱電鑄（Electroforming）或電鍍 (Electroplating)。
電鑄加工過程
導體母模場合
2. 很難對母模全面電著均勻厚度，特別是銳角 或深凹部等的電著厚度不均勻。
3. 電鑄加工的對象金屬種類有限。 4. 可忠實複製外形或模樣，所以母模上的小傷
痕也會再生，這是優點也是缺點。 5. 可用其他方法量產者若用電鑄法，成本較高。
電鑄未來發展
• 由於電鑄的缺點已經敘述詳細，目前所 要解決的問題如下：
2. 合金電鍍 ：在陰極上同時沈積兩種金屬，這 種電鍍和以微量金屬鹽作為光澤劑所得到的 光澤鍍層大大不同。光澤電鍍所含異種金屬 鹽甚少，但合金電鍍則較多。
電鑄浴控制參數
1. 鍍液組成：一般鍍液的成分組成對鍍層有 直接的影響。
2. 電流密度：電流密度增加金屬鍍層較活潑 金屬的含量，這是因為隨著電流密度增加 使陰極電位趨向負向，從而有利於還原電 位更負的金屬離子電沈積。
設 計 圖 面
工模設 計與母 模設計
不導體母模場合
離模處理 電著 剝離
反轉電鍍
檢查 細修
導體化處理
完成圖
母模種類
（a）耐久母模：這是 對表面實行離模處理， 可從母模剝離多次而 用的母模。
（b）消耗母模：這是 每次電鑄，破壞母模 而得電鑄品。
（c）其他母模：剝離 時，表面會變化，所 以使用次數比耐久模 少。
Photo-Mask製作
3.光罩種類
(1)乳劑光罩：照相乾板的銀鹽乳劑中間 原圖照相製板可用里斯型感光材料最終 縮小可用超微粒子李普曼型乳劑高解像 乾板。
(2)硬罩（Hard mask-Cr mask）：使用 光蝕刻法製作Cr mask，有on-off性與 lift-off性。
光阻(Photo-resist)
電鑄加工優點
1. 電鑄品的機械性質容易調整，例如硬度、 抗拉強度等等。
2. 可減小與Fra Baidu bibliotek模之誤差，加工精度高，公 差可達 ±2.5μ m。
3. 加工面極良好，可得約0.2 μ mHm的加 工面粗糙度。
4. 形狀無限制、尺寸無限制。 5. 適合製作一個或量產。
電鑄加工缺點
1. 電著速度慢，生產時間比其他方法長，塑膠 成形用模具的電鑄有時需2-3週。
• 負 型 （ Negative resist ） - 感 光 部 分不溶於現象液， 使用負像光罩。
• 正 型 （ Positive resist ） - 感 光 部 分溶於現象液， 使用正像光罩。
光蝕刻與光電鑄工程對比
正負光阻特性比較
光阻膜形成法
1. 浸澤法（Dip coating）。 2. 流塗法（Flow coating）。 3. Spinner coating：200-700rpm，膜薄
• 增加電鑄速度，以節省更多時間與金錢， 進而或得更多效率。
• 開發更新的複合電鑄，以得到更多性質 的材料。
光蝕工程
光蝕刻加工示意圖
Photo-Mask製作
1. 製作放大原圖（Art work）
(1)放大到數倍至數百倍， (2)Stripping film或Cut and peel film透明的塑膠膜上形成
2.照相工程（Camera work）
(1)將放大原圖以縮小照相機縮小到原尺寸而成 原版，再將複製很多原尺寸規則排列殖版 （step and repeat）。 (2)圖案最小線寬及線間受限於： 照相系統的合解像力K（條/mm）
1/ K=1/M+1/L
M：透鏡的解像力（條/mm）。 L：乾板乳劑的解像力。
醋 酸 乙 烯 系 易 剝 離 的 著 色 層 。 利 用 Blade 或 Laser 將 film切割成任意大小的線或使film曝光現象作成放大 原圖。 (3)線寬B須考慮側蝕的補正
B = α（b+βt） α：放大倍率。 b：線寬。 β：側蝕率0.4-0.8。 t：零件厚度。
Photo-Mask製作
母模的表面處理
1. 導體化處理：賦予導體性的方法有 塗佈石墨或金屬粉，濺散蒸著、無 電解鍍金的化學方法。
2. 離模處理：在表面形成金屬還原皮 膜或石墨塗膜，可使母模有導電性， 也容易剝離電著金屬。處理方法有 機械式與化學式兩種。
電鑄性質
電鑄使用的金屬種類取決於各種要因 ，最重要的是硬度、抗拉強度、延性 等機械性質，若選擇適當的金屬，可 得到極廣泛的硬度及伸長度。最常用 的金屬為銅、鎳、鐵等。
3. 溫度：提高溫度能增加金屬鍍層較不活潑 金屬的含量。
電鑄浴控制參數
4. pH值：pH值的變化將影響鍍液中錯合 物的組成及其穩定性，且還顯著影響某 些特殊合金鍍層如鎳鐵合金的物理性質。
5. 攪拌效應：加強對流可以增加合金鍍層 中較不活潑的金屬質傳數量。攪拌將減 少了擴散層的厚度，使陰極過電位降低， 有利於還原電位比較正的金屬離子電沈 積。
電鑄鎳浴種類(III)
5. 氯化物鍍鎳浴：氯化物鍍鎳鍍液其導電 高及分散能力佳，鍍層結晶細緻、平滑、 硬度高，但由於其鍍層應力過大和鍍液 腐蝕力強，所以目前使用不廣泛。
電鑄方式
1. 複合電鍍 ：在傳統電解液的電鍍技術上，衍 生以電鍍的方式將導體或非導體的微粒及金 屬共沈積在基材上，所製成的複合鍍層，因 功能上的需求，可使其具有增加導電性、抗 磨耗、潤滑等特性。
電鑄浴種類與電鑄品機械性質
電鑄鎳浴種類(I)
1. 瓦特鍍浴（Watts Bath）：主要以硫酸 鎳 （ NiSO4‧7H2O ） 、 氯 化 鎳 （NiCl2‧6H2O）、硼酸（H3BO3）所組 成，而目前大多數使用的鍍鎳液只以瓦 特鍍液為基礎而稍加修改。
2. 胺基磺酸鹽鍍鎳浴：胺基磺酸鎳由於具 有較佳的沈積速率和較低的內應力，所 以較常被使用在電鑄及功能性鍍鎳上。
電鑄鎳浴種類(II)
3. 氟硼酸鹽鍍鎳浴：氟硼酸鹽鍍鎳鍍液中的金 屬離子含量高，金屬沈積速度快，而其鍍層 性質與瓦特鍍浴相似，目前由於鍍浴的腐蝕 性強且成本高，所以應用上並不普遍，只用 在厚鍍及電鑄上。
4. 全硫酸鹽鍍鎳浴：此鍍液中不含氯化物僅添 加幾乎等量的硫酸鎳與硼酸，用於不溶性陽 極的場合，鍍液不會腐蝕電解時亦不會產生 氯氣。主要應用在細長管子的內壁電鍍。
電鑄加工
電鑄原理
▪ 在電解液中，使陰陽兩極相向通電，
陽極部會發生電解溶出，這可用於電 解研磨、電解研削、電解加工等電化 學去除加工。
▪ 在陰極部發生金屬離子放電而電著，
此稱電鑄（Electroforming）或電鍍 (Electroplating)。
電鑄加工過程
導體母模場合
2. 很難對母模全面電著均勻厚度，特別是銳角 或深凹部等的電著厚度不均勻。
3. 電鑄加工的對象金屬種類有限。 4. 可忠實複製外形或模樣，所以母模上的小傷
痕也會再生，這是優點也是缺點。 5. 可用其他方法量產者若用電鑄法，成本較高。
電鑄未來發展
• 由於電鑄的缺點已經敘述詳細，目前所 要解決的問題如下：
2. 合金電鍍 ：在陰極上同時沈積兩種金屬，這 種電鍍和以微量金屬鹽作為光澤劑所得到的 光澤鍍層大大不同。光澤電鍍所含異種金屬 鹽甚少，但合金電鍍則較多。
電鑄浴控制參數
1. 鍍液組成：一般鍍液的成分組成對鍍層有 直接的影響。
2. 電流密度：電流密度增加金屬鍍層較活潑 金屬的含量，這是因為隨著電流密度增加 使陰極電位趨向負向，從而有利於還原電 位更負的金屬離子電沈積。
設 計 圖 面
工模設 計與母 模設計
不導體母模場合
離模處理 電著 剝離
反轉電鍍
檢查 細修
導體化處理
完成圖
母模種類
（a）耐久母模：這是 對表面實行離模處理， 可從母模剝離多次而 用的母模。
（b）消耗母模：這是 每次電鑄，破壞母模 而得電鑄品。
（c）其他母模：剝離 時，表面會變化，所 以使用次數比耐久模 少。
Photo-Mask製作
3.光罩種類
(1)乳劑光罩：照相乾板的銀鹽乳劑中間 原圖照相製板可用里斯型感光材料最終 縮小可用超微粒子李普曼型乳劑高解像 乾板。
(2)硬罩（Hard mask-Cr mask）：使用 光蝕刻法製作Cr mask，有on-off性與 lift-off性。
光阻(Photo-resist)
電鑄加工優點
1. 電鑄品的機械性質容易調整，例如硬度、 抗拉強度等等。
2. 可減小與Fra Baidu bibliotek模之誤差，加工精度高，公 差可達 ±2.5μ m。
3. 加工面極良好，可得約0.2 μ mHm的加 工面粗糙度。
4. 形狀無限制、尺寸無限制。 5. 適合製作一個或量產。
電鑄加工缺點
1. 電著速度慢，生產時間比其他方法長，塑膠 成形用模具的電鑄有時需2-3週。
• 負 型 （ Negative resist ） - 感 光 部 分不溶於現象液， 使用負像光罩。
• 正 型 （ Positive resist ） - 感 光 部 分溶於現象液， 使用正像光罩。
光蝕刻與光電鑄工程對比
正負光阻特性比較
光阻膜形成法
1. 浸澤法（Dip coating）。 2. 流塗法（Flow coating）。 3. Spinner coating：200-700rpm，膜薄
• 增加電鑄速度，以節省更多時間與金錢， 進而或得更多效率。
• 開發更新的複合電鑄，以得到更多性質 的材料。
光蝕工程
光蝕刻加工示意圖
Photo-Mask製作
1. 製作放大原圖（Art work）
(1)放大到數倍至數百倍， (2)Stripping film或Cut and peel film透明的塑膠膜上形成
2.照相工程（Camera work）
(1)將放大原圖以縮小照相機縮小到原尺寸而成 原版，再將複製很多原尺寸規則排列殖版 （step and repeat）。 (2)圖案最小線寬及線間受限於： 照相系統的合解像力K（條/mm）
1/ K=1/M+1/L
M：透鏡的解像力（條/mm）。 L：乾板乳劑的解像力。
醋 酸 乙 烯 系 易 剝 離 的 著 色 層 。 利 用 Blade 或 Laser 將 film切割成任意大小的線或使film曝光現象作成放大 原圖。 (3)線寬B須考慮側蝕的補正
B = α（b+βt） α：放大倍率。 b：線寬。 β：側蝕率0.4-0.8。 t：零件厚度。
Photo-Mask製作
母模的表面處理
1. 導體化處理：賦予導體性的方法有 塗佈石墨或金屬粉，濺散蒸著、無 電解鍍金的化學方法。
2. 離模處理：在表面形成金屬還原皮 膜或石墨塗膜，可使母模有導電性， 也容易剝離電著金屬。處理方法有 機械式與化學式兩種。
電鑄性質
電鑄使用的金屬種類取決於各種要因 ，最重要的是硬度、抗拉強度、延性 等機械性質，若選擇適當的金屬，可 得到極廣泛的硬度及伸長度。最常用 的金屬為銅、鎳、鐵等。
3. 溫度：提高溫度能增加金屬鍍層較不活潑 金屬的含量。
電鑄浴控制參數
4. pH值：pH值的變化將影響鍍液中錯合 物的組成及其穩定性，且還顯著影響某 些特殊合金鍍層如鎳鐵合金的物理性質。
5. 攪拌效應：加強對流可以增加合金鍍層 中較不活潑的金屬質傳數量。攪拌將減 少了擴散層的厚度，使陰極過電位降低， 有利於還原電位比較正的金屬離子電沈 積。
電鑄鎳浴種類(III)
5. 氯化物鍍鎳浴：氯化物鍍鎳鍍液其導電 高及分散能力佳，鍍層結晶細緻、平滑、 硬度高，但由於其鍍層應力過大和鍍液 腐蝕力強，所以目前使用不廣泛。
電鑄方式
1. 複合電鍍 ：在傳統電解液的電鍍技術上，衍 生以電鍍的方式將導體或非導體的微粒及金 屬共沈積在基材上，所製成的複合鍍層，因 功能上的需求，可使其具有增加導電性、抗 磨耗、潤滑等特性。
電鑄浴種類與電鑄品機械性質
電鑄鎳浴種類(I)
1. 瓦特鍍浴（Watts Bath）：主要以硫酸 鎳 （ NiSO4‧7H2O ） 、 氯 化 鎳 （NiCl2‧6H2O）、硼酸（H3BO3）所組 成，而目前大多數使用的鍍鎳液只以瓦 特鍍液為基礎而稍加修改。
2. 胺基磺酸鹽鍍鎳浴：胺基磺酸鎳由於具 有較佳的沈積速率和較低的內應力，所 以較常被使用在電鑄及功能性鍍鎳上。
電鑄鎳浴種類(II)
3. 氟硼酸鹽鍍鎳浴：氟硼酸鹽鍍鎳鍍液中的金 屬離子含量高，金屬沈積速度快，而其鍍層 性質與瓦特鍍浴相似，目前由於鍍浴的腐蝕 性強且成本高，所以應用上並不普遍，只用 在厚鍍及電鑄上。
4. 全硫酸鹽鍍鎳浴：此鍍液中不含氯化物僅添 加幾乎等量的硫酸鎳與硼酸，用於不溶性陽 極的場合，鍍液不會腐蝕電解時亦不會產生 氯氣。主要應用在細長管子的內壁電鍍。