輕質(zhì)量塑料天線表面化學(xué)鍍工藝

作者：張濤

在許多天線和微波組件應(yīng)用中，輕質(zhì)量是一個重要的考慮方向。瑞士的Gerterud等人在塑料原件表面鍍金屬以產(chǎn)生高導(dǎo)電表面是實現(xiàn)天線及其組件輕質(zhì)量化的有效方法。
塑料原件的制造主要是傳統(tǒng)塑料成型技術(shù)，比如塑料擠出成型，吹塑成型，模壓成型等，但缺點是制造工藝繁瑣，設(shè)備多，加工時間長。3D打印技術(shù)作為一種新型的塑料成型方法， 以其獨特的優(yōu)勢得到了很大的發(fā)展。采用3D打印技術(shù)制造塑料原件，能夠直接將從CAD得到的復(fù)雜三維模型直接加工，制造時間短，精度高，成本低。

圖1化學(xué)鍍銅的主要步驟   

塑料件表面的金屬化工藝主要是電鍍和化學(xué)鍍。化學(xué)鍍的優(yōu)點是安裝成本較低，可自由鍍各種幾何形狀，包括復(fù)雜的腔體，局限性是它比電鍍慢，而且金屬層被限制在幾個μm。在以往的化學(xué)鍍銅的方法中，銅層的厚度難以超過2μm。最近Erik G. Geterud等人進(jìn)行了一種新的化學(xué)鍍銅方法，實現(xiàn)了在塑料表面鍍銅厚度達(dá)到于4-5μm厚。這種方法主要包括以下主要步驟。
1）刻蝕，也叫粗化處理，采用雙氧水和硫酸進(jìn)行蝕刻，保證鍍銅層和基材之間的結(jié)合強(qiáng)度；
2）活化，采用鹽酸和氯化鈀溶液，氯化鈀作為活化劑，使塑料基材上吸附一層具有催化作用的金屬鈀粒子；
3）加速，也叫解膠處理，采用氫氧化鈉等溶液除去鈀粒子周圍的膠體化合物，使活性的鈀晶核充分暴露出來；
4）銅沉積，加入硫酸銅溶液和還原劑，銅離子被還原成銅單質(zhì)沉積在塑料表面；
5）保護(hù)已鍍完的金屬層（圖1）。在每個步驟后都要進(jìn)行一次水清洗，以除去每個步驟在塑料表面的殘余液，保證鍍銅順利進(jìn)行。對于只鍍天線內(nèi)表面的情況，為了使天線外表面不受影響，將天線一端密封，用活化劑溶液注滿天線內(nèi)部。

圖2塑料天線內(nèi)表面化學(xué)鍍銅

對表面化學(xué)鍍銅的塑料天線進(jìn)行表面質(zhì)量評估，可以得出采用這種化學(xué)鍍銅方法，天線表面質(zhì)量大多數(shù)是光滑、均勻的，表面質(zhì)量良好。對天線進(jìn)行傳輸損耗實驗，可以得出，進(jìn)行化學(xué)鍍銅的塑料天線的功率損耗很小，性能滿足要求。
參考文獻(xiàn)
Lightweight waveguide and antenna components using plating on plastics Erik G. Geterud ; Pontus Bergmark ; Jian Yang 2013 7th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP)

供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室