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2.4镀铜层的结合力 良好的结合力是镀层实现各种用途的基本要求。传统的纯金属表面置换镀铜工艺往往结合力不佳，很难直接应用。本工艺中涂层表面与溶液接触的铝粉表面积远远大于直接作用于纯金属表面，其表面的粗糙性可增强镀层与基材的结合力。 前处理过程影响涂层与镀铜层结合力的主要因素有基材除油、打磨、铝粉含量、粒径及加热等。其中铝粉含量及其粒径对镀铜层结合力的影响很大，可分为下列3个等级，见表1。
由表1可知，铝粉含量为80%左右、粒径较小时，镀铜层结合力较好，可达到一级。由此可见，结合力与镀铜层表面成膜的连续性及致密程度也是密切相关的。 2.5镀铜层的导电性 非金属表面的金属化，其中一个重要目标就是实现非导体材料表面的导电性能。对于塑料表面的化学镀铜，无论是用于印制线路板孔金属化或是电磁屏蔽等功能，都是利用镀铜层良好的导电性，因此镀铜层的导电性是一项重要的性能指标。图3为铝粉含量(粒径75—150μm)及其粒径(含量80%)对镀铜层导电性的影响曲线(涂层厚度均为200m)。
从图3中曲线1可见，铝粉含量少于65%时，镀铜层几乎不导电，当铝粉含量达到70%时，镀铜层的表面电阻出现突降，随着铝粉含量进一步增加到80%时，表面电阻达到最小值，而后再增加铝粉用量时表面电阻不再下降，甚至开始增加。根据F.Butch提出的掺合型导电涂料的导电无限网链理论，掺合型导电涂层中的电荷传导有两种方式：一种是粒子物理接触形成电子流动通路而导电;另一种是遂道效应导电，即粒子间接近到十分小的距离时，尽管中间隔有聚合物薄膜，但由于热振动或内部电场作用使载流子也有足够的能量穿透该能位壁垒，由一个粒子运动到另一个粒子而形成电流。本实验中随着涂层中包围在铝粉粒子间的EP基体的逐渐变薄，通过隧道效应及物理接触，镀铜层表面逐渐形成一定程度的交错型导电网络。 而图3中曲线2显示，铝粉粒径为38.5—150.0μm时均能制得导电性良好的导电涂层，相比而言，75μm左右的铝粉制得的镀铜层导电性最好，表面电阻可达1.7×10-4Ω。 图4、图5分别示出不同铝粉粒径(含量80%)与不同含量(粒径75μm)下涂层厚度对镀铜层导电性的影响。
从图4、图5可以看出，当涂层厚度为150—500μm时，一般能通过化学镀得到导电性较好的铜层。铝粉粒径越大，一般要求的涂层厚度越厚，因为铝粉在表面的排列呈上下交错型，为满足涂层宏观的平整性，避免施镀后出现漏洞，一般厚度应大于等于最大粒径的2倍。但涂层太厚时，不利于涂层中溶剂的挥发而延长其固化时间，加剧铝粉的氧引起涂层导电性下降，且成本也高。所以要使镀铜层的导电性良好，在前处理过程中需首先保证铝粉含量在80%左右，在兼顾表面质量和导电性的情况下选用粒径为50～75μm的铝粉，并应保持涂层厚度为150～200μm。 2.6镀铜层的性能 表2列出铝粉粒径50m、含量80%、涂层厚度150μm下镀铜层的几项重要性能指标测试结果及其结论。
3 结论 (1)本工艺可代替传统的塑料表面化学镀前处一理方法，具有操作简便、沉铜速度快、结合力好等优点，应用于工业上可简化工序、提高效率、降低成本。 (2)影响镀铜层表面质量及微观平整度的主要因素为铝粉粒径，而涂料配比中铝粉含量及其粒径能在一定程度上影响镀铜层结合力，其中铝粉含量的影响最大。 (3)当铝粉粒径为50～75μm、含量为80%、涂层厚度为150～200μm时，得到的镀铜层结构与性能较佳，成本较低。 (4)本工艺制得的镀铜层质量可靠，结合力、导电性良好，有进一步研究和工业化应用的价值。 |
