Новое сочетание осаждения погружением меди и автокаталитического осаждения оксида меди (I) позволяет снизить концентрацию палладия в ванне активации, при этом количество меди, осажденной на пластмассовую поверхность, может быть в 10 раз выше по сравнению с применяемыми ранее процессами. Кроме того, дополнительно снижаются затраты, связанные с выносом палладия.
Использование нового сочетания механизмов осаждения меди позволяет снизить удельное поверхностное сопротивление полученного покрытия примерно в 10 раз по сравнению с традиционными процессами прямой металлизации. Помимо более простого нанесения покрытий на большие пластмассовые поверхности и смеси АБС-пластика и поликарбоната, немаловажным преимуществом является высокая стабильность нового процесса.
При разработке процесса нанесения покрытий на АБС-пластики главной задачей является упрощение технологии путем уменьшения количества операций. Особенно важное значение имеет устранение этапов химического никелирования и/или предварительного меднения путем прямой металлизации. В последние два десятилетия исследования и разработки были направлены на достижение этой цели, а также на повышение рабочих характеристик и снижение затрат при проведении процессов прямой металлизации на АБС-пластике и смеси АБС/ПК.
ТЕХНОЛОГИЯ
Как показано на рисунке 1, процесс предполагает изменение стандартной последовательности операций для АБС-пластика после этапов травления, нейтрализации и активации катализатора. Вместо химического восстановления, в исходном стандартном прямом процессе использовали адгезивное иммерсионное медное покрытие, чтобы заменить слой олова.
Рисунок 1. Последовательность операций процесса прямой металлизации.
По новой технологии используется иммерсионная металлизация для получения толстого проводящего слоя меди (замена олова) и содействия автокаталитическому росту кристаллов оксида меди (200 нм) на поверхности, что обеспечивает прямое нанесение покрытия.
В результате образуется слой с высокой адгезией и достаточной проводимостью, что позволяет направить деталь сразу на этап кислого меднения без дополнительных промежуточных операций. Процесс высокостабильный, не требует использования химических стабилизаторов. Он экономически выгодный, прост в использовании и пригоден для деталей из АБС-пластика и АБС/ПК разного размера.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Тот факт, что олово в слое активатора заменяется на медь, наряду с ростом кристаллов оксида меди способствует повышению проводимости. К тому же, активатор может работать с пониженным содержанием палладия, что снижает унос палладия и повышает эффективность процесса.
Рисунок 2. Сравнение сопротивления* для АБС-пластика и АБС/ПК после NeoLink®E *Примечание: Сопротивление приводится исключительно в ознакомительных целях и не может использоваться в качестве опорного/количественного значения.
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Производственные испытания показали повышение кроющей способности, несмотря на снижение концентрации палладия (рисунок 3).
Рисунок 3. Кроющая способность, улучшенная при более низком содержании палладия.
На рисунке видно, что полное покрытие достигается при 30 м.д. Pd при иммерсионном процессе с использованием меди/оксида меди. Это отличается от результатов, полученных по традиционной технологии, где для полного покрытия требуется 50 м.д. Pd.
В ходе процесса не наблюдалось заметного увеличения размера частиц кристаллов оксида меди. Скорее произошло увеличение плотности частиц, которое продолжалось в течение 8 минут на этапе осаждения (рисунок 4). При этом увеличилась проводимость слоя.
Рисунок 4. Влияние времени погружения на структуру.
Разумеется, особую важность при нанесении покрытий на детали из пластика представляет вопрос адгезии покрытия. В таблице 1 показаны технические требования разных производителей к адгезии, исходя из стандартной толщины покрытия после кислого меднения 30-40 мкм.
Результаты испытаний новой технологии погружения на примере реальных производственных деталей сравнивали с результатами испытаний стандартной технологии.
Данные были сопоставимы. При испытании крышки из АБС-пластика были получены значения коэффициента адгезии 14,2 Н/см (8,1 фунт/дюйм) для новой технологии в сравнении с 14,8 Н/см (8,5 фунт/дюйм) для традиционной обработки, что значительно выше, чем указано в спецификациях производителей оборудования. Лицевая панель BMW Mini из АБС/ПК, обработанная методом погружения в Cu/оксид меди, продемонстрировала адгезию 7,3 Н/см (4,2 фунт/дюйм) в сравнении с 7,2 Н/см (4,1 фунт/дюйм) при традиционной обработке.
Подводя итог, можно отметить, что эксплуатационные расходы при использовании новой технологии были аналогичны эксплуатационным расходам при традиционной обработке. Было получено значительно более толстое медное покрытие на пластмассовой поверхности в виде металлической меди и оксида меди. Неровность поверхности визуально не наблюдалась при включении в слой частиц Cu2O.
При производственных испытаниях слой с более высокой поверхностной проводимостью был образован до кислого меднения, а также была достигнута высокая кроющая способность. При эксплуатации концентрация палладия в активирующем растворе была снижена, что привело к снижению уноса и экономии затрат. Без необходимости в стабилизаторах раствор был прост в использовании и пригоден для деталей разного размера, отлитых из АБС-пластика и АБС/ПК.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
- Константин Шварц — руководитель международных специальных проектов (DECO/POP) в компании Atotech Deutschland GmbH.
- Джозеф Арнольд – менеджер по развитию бизнеса в Северной Америке (DECO/POP) в компании Atotech USA.
Константин Шварц, Джозеф Арнольд, компания ATOTECH
