軽量プラスチックアンテナ表面への化学めっき技術

軽量プラスチックアンテナ表面への化学めっき技術
著者: 張涛

多くのアンテナおよびマイクロ波コンポーネントのアプリケーションでは、低質量が重要な考慮事項となります。スイスのGerterudらは、プラスチック部品の表面に金属をメッキして導電性の高い表面を作り出しました。これは、アンテナとその部品の軽量化を実現する効果的な方法です。
プラスチック部品の製造は、主にプラスチック押し出し成形、ブロー成形、圧縮成形などの伝統的なプラスチック成形技術に依存していますが、製造プロセスが複雑で、多くの設備が必要であり、処理に長い時間がかかるという欠点があります。新しいプラスチック成形方法として、3D プリント技術はその独自の利点により大きく発展しました。 3D プリント技術を使用してプラスチック部品を製造すると、CAD から取得した複雑な 3 次元モデルを直接処理できるため、製造時間が短く、精度が高く、コストが低くなります。

図 1 化学銅めっきの主な手順 プラスチック部品の表面の金属化プロセスは、主に電気めっきと化学めっきです。化学めっきの利点は、設置コストが低く、複雑な空洞を含むさまざまな形状にめっきを施す自由があることです。制限は、電気めっきよりも遅く、金属層が数μmに制限されることです。従来の化学銅めっき法では、銅層の厚さを2μm以上にすることは困難です。最近、Erik G. Geterud らは、プラスチック表面に 4 ~ 5 μm の厚さの銅めっきを実現する新しい化学銅めっき法を開発しました。この方法には主に以下の主要な手順が含まれます。
1) エッチングは粗化処理とも呼ばれ、銅めっき層と基材との結合強度を確保するために過酸化水素と硫酸を使用してエッチングします。
2) 活性化:塩化パラジウムを活性剤として塩酸と塩化パラジウム溶液を使用し、プラスチック基板上に触媒効果を持つ金属パラジウム粒子の層を吸着します。
3) 加速処理(脱ガム処理とも呼ばれる)では、水酸化ナトリウムなどの溶液を使用してパラジウム粒子の周りのコロイド化合物を除去し、活性パラジウム結晶核を完全に露出させます。
4) 銅の析出:硫酸銅溶液と還元剤を加えると、銅イオンが銅元素に還元され、プラスチックの表面に析出する。
5) メッキ金属層を保護します(図1)。各工程の後に水洗浄を行い、各工程でプラスチック表面に残った液体を除去して、銅メッキが滑らかになるようにします。アンテナの内面のみにメッキを施す場合には、アンテナの外面への影響を防ぐため、アンテナの一端を密閉し、アンテナ内部に活性剤溶液を充填する。

図2 プラスチックアンテナの内面への化学銅めっき。表面に化学銅めっきを施したプラスチックアンテナの表面品質を評価しました。この化学銅めっき法を使用すると、アンテナの表面品質はほぼ滑らかで均一であり、表面品質は良好であると結論付けることができます。アンテナの伝送損失実験では、化学的に銅メッキされたプラスチックアンテナの電力損失は非常に小さく、性能が要件を満たしていることが示されました。
参考文献
プラスチックへのめっきを使用した軽量導波管およびアンテナ部品 Erik G. Geterud ; Pontus Bergmark ; Jian Yang 2013 第 7 回ヨーロッパアンテナおよび伝搬会議 (EuCAP)

出典:機械製造システム工学国家重点実験室

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