导光板PMMA 导光板PMMA

硫脲对聚甲基丙烯酸甲酯基材化学镀铜的影响

     聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由于其低密度、低价格、易于机械加工等优点，在日常生活中得到广泛应用，如建筑行业、汽车行业等。利用化学镀方法在PMMA表面镀上金属铜，使其具备良好的导电性，可有效替代导电玻璃而应用于电损耗型吸收剂中。

     甲醛体系化学镀铜可以获得光亮平整的镀层，且镀层不含其他杂质而具备良好的导电性，因此在工业生产中得到广泛应用。但甲醛体系化学镀铜液的pH在12．0～12．5，易对化学镀设备或基材造成腐蚀；且在施镀过程中释放甲醛气体，对操作人员的身体健康造成危害15J。为此，很多学者积极开发出新型环保型化学镀铜体系，如乙醛酸体系、二甲胺硼烷体系、次磷酸钠体系等。其中，次磷酸钠体系由于工艺参数范围宽、导光板PMMA成本较低以及能控制副反应而得以迅速发展。但是，由于铜对次磷酸钠的氧化催化活性较小，因此需在镀液中添加一定浓度的再活化剂来保证反应持续进行。目前，再活化剂多采用镍盐，但少量镍的存在将对镀层质量与外观产生影响。另外，相比于甲醛体系，不含任何添加剂的次磷酸钠体系所获得的镀层光亮度低、颜色发黑、镀层疏松且颗粒大小不均匀。

硫脲对镀层沉积速率与表面方阻的影响

     加入少量硫脲时，铜沉积速率急剧减小，表明少量的硫脲抑制沉铜反应；当硫脲的质量浓度大于0．50 mg／L时，镀铜速率开始随着硫脲浓度的增大而增大。但是，相比于未添加硫脲的镀液体系，加入硫脲后的镀液体系沉铜速率有一定的减小。从实验过程中也发现，未添加硫脲时，导光板PMMA表面铜镀层粗糙，颜色发黑，存在起皮现象，这可能是由于镀速太快，导致铜颗粒大量团聚，降低了镀层质量。当硫脲质量浓度为0．50 mg／L时，铜镀层光亮度良好，镀层致密，如图2b；当硫脲质量浓度为1 mg／L时，镀层光亮度较好，但出现麻点与针孔，局部区域存在起皮现象。

     镀液中未加入硫脲时，镀层的表面方阻为65 m．Q／cm2；添加0．50 meTE硫脲时，表面方阻迅速下降至48 mf2／cm2；继续增加硫脲浓度，表面方阻变化

     导光板PMMA当镀液中未添加硫脲时，有效晶粒尺寸为19．02 nlTl，随着硫脲浓度增加，有效晶粒尺寸有所减小，在硫脲质量浓度为0．50 mg／L时，晶粒尺寸达到*小值(1 5．04 nI／1)；导光板PMMA继续提高硫脲浓度，晶粒尺寸有所增大，当硫脲质量浓度为l mg／L时，晶粒尺寸增加到18．86 nm，但仍小于未添加硫脲时的19．02 nm。因此，导光板PMMA添加一定量的硫脲，可以起到细化晶粒，改善镀层形貌与外观的作用。综合考虑镀层的微观形貌、成分及晶体结构，发现当镀液中硫脲质量浓度为0．50～0．75 mpWL时，镀层颗粒主要为球形，无明显团聚现象，镀层中镍含量维持在9％～10％之间，铜(111)晶面发育良好，有利于获得性能良好的镀层。

硫脲对化学镀铜阴、阳极极化的影响

     化学镀的电化学机理基于混合电位理论Il⋯，认为化学镀铜过程的总反应决定于同一个表面发生的两个半反应，即次磷酸钠的氧化反应与铜离子的还原反应。因此，可以通过测定硫脲对这两个半反应的极化曲线的影响来分析硫脲在镀液中的作用

硫脲对镀层结合力的影响

     这可能是由于镀液中未含硫脲时，沉铜速率过快，导致镀层结构疏松(从图3a中可以发现颗粒存在团聚，且有缝隙存在)，无法获得良好的镀层结合力；当镀液中硫脲质量浓度为0．50 mg／L时，镀速适中，镀层致密，因此可以获得较好的结合力；继续添加硫脲时，镀层结合力变差，这主要是与镀层表面出现的麻点和局部起皮有关。因此，在镀液中加入一定量的硫脲可以提高镀层与基体的结合力。

结论

     以硫脲为添加剂、硫酸铜为主盐、次磷酸钠为还原剂，对聚甲基丙烯酸甲酯基材板表面进行化学镀铜：(1)随着硫脲浓度的增大，镀铜速率及镀层电阻先减小后增大。当硫脲的质量浓度为0．50～0．75 mg／L时，有利于获得光泽良好、导电性优良的镀层；同时，铜镀层与PMMA基体的结合力可以从未添加硫脲时的3级提高至l～2级，满足镀层结合力要求。(2)添加一定量的硫脲可以起到细化镀层晶粒，改变镀层颗粒形状的作用。当硫脲的质量浓度大于0．5 mg／L时，镀层颗粒形状为球形，不发生明显改变。(3)少量的硫脲有利于铜(1 l 1)晶面的生长，但其质量浓度大于O．5 mg／L时，(1 11)晶面的生长受到一定的抑制。(4)硫脲可以抑制次磷酸钠的氧化反应，但主要通过影响铜离子的还原反应来改变铜的沉积速率