輕質量塑料天線表面化學鍍工藝

作者：張濤

在許多天線和微波組件應用中，輕質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生高導電表面是實現(xiàn)天線及其組件輕質量化的有效方法。
塑料原件的制造主要是傳統(tǒng)塑料成型技術，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，設備多，加工時間長。3D打印技術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打印技術制造塑料原件，能夠直接將從CAD得到的復雜三維模型直接加工，制造時間短，精度高，成本低。

圖1化學鍍銅的主要步驟   

塑料件表面的金屬化工藝主要是電鍍和化學鍍?；瘜W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。在以往的化學鍍銅的方法中，銅層的厚度難以超過2μm。最近Erik G. Geterud等人進行了一種新的化學鍍銅方法，實現(xiàn)了在塑料表面鍍銅厚度達到于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行蝕刻，保證鍍銅層和基材之間的結合強度；
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沉積在塑料表面；
5）保護已鍍完的金屬層（圖1）。在每個步驟后都要進行一次水清洗，以除去每個步驟在塑料表面的殘余液，保證鍍銅順利進行。對于只鍍天線內表面的情況，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部。

圖2塑料天線內表面化學鍍銅

對表面化學鍍銅的塑料天線進行表面質量評估，可以得出采用這種化學鍍銅方法，天線表面質量大多數(shù)是光滑、均勻的，表面質量良好。對天線進行傳輸損耗實驗，可以得出，進行化學鍍銅的塑料天線的功率損耗很小，性能滿足要求。
參考文獻
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：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室