阅读说明：本技术 一种塑胶材料表面制作金属线路的方法 (Method for manufacturing metal circuit on surface of plastic material ) 是由 刘炳衷 白超 官建国 陈景瑜 潘小波 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种塑胶材料表面制作金属线路的方法,包括如下步骤：塑胶基体制作、塑胶基体表面粗化处理、塑胶基体表面敏化处理、塑胶基体表面金属离子还原和塑胶基体表面沉积金属线路步骤。利用上述步骤在塑料上镀金属层作为金属线路,通过塑胶表面金属线路区的粗化加大线路区与非线路区亲水性差异,大大改善线路间存在的溢镀问题,使得可以制作更细的要求的线路,高精度线路制作能力进一步提升。并通过敏化步骤处理塑胶表面金属线路区,可以提高金属镀层与塑料表面的结合力,获得更耐高温高湿性能,改善化学镀工艺性,解决质量监控难的问题。(The invention discloses a method for manufacturing a metal circuit on the surface of a plastic material, which comprises the following steps: the method comprises the steps of plastic matrix manufacturing, plastic matrix surface roughening treatment, plastic matrix surface sensitizing treatment, plastic matrix surface metal ion reduction and plastic matrix surface metal circuit deposition. The metal layer is plated on the plastic as a metal circuit by utilizing the steps, and the hydrophilicity difference between the circuit area and the non-circuit area is increased by coarsening the metal circuit area on the surface of the plastic, so that the problem of excessive plating between the circuits is greatly improved, the circuits with thinner requirements can be manufactured, and the manufacturing capability of the high-precision circuits is further improved. And the metal circuit area on the surface of the plastic is treated by the sensitization step, so that the binding force between the metal coating and the surface of the plastic can be improved, the high-temperature and high-humidity resistance can be obtained, the chemical plating manufacturability is improved, and the problem of difficult quality monitoring is solved.)

一种塑胶材料表面制作金属线路的方法

技术领域

本发明涉及金属线路制作技术领域，具体涉及一种塑胶材料表面制作金属线路的方法。

背景技术

随着5G技术的发展，许多天线需要在手机壳上制作，即在塑胶上制作金属线路。一些含有机重金属配合物的塑料(即LDS塑料)借助激光镭雕和化镀制造技术可制出精密金属线路，虽然能镀上金属，但无法稳定得到满足要求的金属线路，达不到手机天线、车载天线及基站天线上要求，但无法满足产品多样性，且一些在普通塑料上制作一些精密金属线路时，又采用到钯金属及其化合物，随着钯金属的价格一路上升下，也将对产品制作成本也是不小的压力。

发明内容

本发明解决的技术问题是针对背景技术中的不足，提供一种可以解决的塑胶材料表面制作金属线路的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种塑胶材料表面制作金属线路的方法，包括如下步骤：

S1、塑胶基体制作，根据需求制作设定外形的塑胶基体材料；

S2、塑胶基体表面粗化处理，对塑胶基体需要沉积金属线路的区域粗化处理，使得塑胶基体需要沉积金属线路区域的比表面积增大；

S3、塑胶基体表面敏化处理，对塑胶基体需要沉积金属线路的区域敏化处理，增强塑胶基体上需要沉积金属线路的区域的亲水性，使得塑胶基体需要沉积金属线路的区域吸附金属离子；

S4、塑胶基体表面金属离子还原，通过还原反应在塑胶基体上形成金属单质，并且所述金属单质沉积在塑胶基体需要沉积金属线路的区域；

S5、塑胶基体表面沉积金属线路，在塑胶基体需要沉积金属线路的区域进一步沉积金属，形成金属线路。

进一步地，所述步骤S3中塑胶基体上吸附的金属离子为Pd²⁺。

进一步地，所述步骤S3前还包括表面调节步骤，所述表面调节步骤将胶状离子吸附在塑胶基体上需要沉积金属线路的区域，增强塑胶基体上需要沉积金属线路的区域表面的亲水性，加大对Pd²⁺离子的吸附性；

进一步地，所述步骤S5中在塑胶基体需要沉积金属线路的区域为化镀沉积金属铜或镍；镀镍时化学镀的溶液成分为：Ni⁺含量3.5g-5.5g/l之间的任意值，次钠含量18g-36g/l之间的任意值；化学镀溶液的pH为8.5-10.5之间的任意值，温度为30℃-45℃之间的任意值，时间为4min-10min之间的任意值。

进一步地，所述步骤S3中塑胶基体上吸附的金属离子为Sn²⁺，步骤S4中的化学反应为Sn²⁺+Ag⁺→Sn⁴⁺+Ag。

进一步地，所述步骤S5中塑胶基体表面沉积金属线路步骤中金属线路分两步沉积，先在塑胶基体表面沉积预镀层金属，再在预镀层金属镀厚金属线路层。

进一步地，所述步骤S5中塑胶基体表面沉积金属线路的两个步骤均为化学镀，所述沉积预镀层金属所用溶液成分为：铜离子含量为2.4g/l-3.0g/l之间的任意值、氢氧化钠含量为4g/l-6g/l之间的任意值、甲醛含量为3g/l-4.5g/l之间的任意值、络合剂含量为0.12mol/L-0.16mol/L之间的任意值，化学镀的温度为50℃-55℃之间的任意值，化学镀的沉积速度为4um/H-6um/H之间的任意值，化学镀的时间为5min-15min之间的任意值；所述镀厚金属线路层的溶液成分为：铜离子含量为2g/l-2.6g/l之间的任意值、氢氧化钠含量为3.5g/l-5g/l之间的任意值、甲醛含量为3g/l-4.5g/l之间的任意值、络合剂含量为0.12mol/L-0.16mol/L之间的任意值，化学镀的温度为45℃-55℃之间的任意值，化学镀的沉积速度为2.5um/H-5um/H之间的任意值。

进一步地，所述步骤S2中的塑胶基体表面粗化处理步骤包括如下具体步骤：

S21、机械粗化，用脉冲激光在塑胶基体需要沉积金属线路的区域表面镭雕处理，使得塑胶基体表面粗化，形成凸出颗粒；

S22、化学粗化，用NaOH溶液浸泡塑胶基体需要沉积金属线路的区域，NaOH溶液的浓度为5g-200g/l之间的任意值、温度为50℃-80℃之间的任意值、浸泡时间为20min-50min之间的任意值。

进一步地，所述步骤S22的化学粗化步骤前还包括超声清洗步骤，超声清洗塑胶基体上经脉冲激光镭雕的区域，去除脉冲激光灼烧后留下的残屑。

进一步地，所述步骤S1的塑胶基体制作步骤中塑胶基体通过注塑成型，注塑成型的塑胶基体表面粗糙度为Rz5um-10um之间的任意值。

本发明实现的有益效果主要有以下几点：在塑料上镀金属层作为金属线路，通过塑胶表面金属线路区的粗化加大线路区与非线路区亲水性差异，大大改善线路间存在的溢镀问题，使得可以制作更细的要求的线路，高精度线路制作能力进一步提升。并通过敏化步骤处理塑胶表面金属线路区，可以提高金属镀层与塑料表面的结合力，获得更耐高温高湿性能，改善化学镀工艺性，解决质量监控难的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一中塑胶材料表面制作金属线路的方法中超声清洗后的产品效果图；

图2为本发明实施例一中塑胶材料表面制作金属线路的方法中化学粗化后的产品效果图；

图3为本发明实施例一中塑胶材料表面制作金属线路的方法中镀铜完成后的产品效果图；

图4为本发明实施例二中塑胶材料表面制作金属线路的方法中超声清洗后的产品效果图；

图5为本发明实施例二中塑胶材料表面制作金属线路的方法中化学粗化后的产品效果图；

图6为本发明实施例二中塑胶材料表面制作金属线路的方法中镀铜完成后的产品效果图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。

实施例一

一种塑胶材料表面制作金属线路的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、塑胶基体制作，根据需求制作设定外形的塑胶基体材料；塑胶基体可以通过注塑成型，注塑成型的塑胶基体表面粗糙度为Rz5 um-10um之间的任意值。塑胶基体的外形及粗糙度可以通过注塑的模具来控制。

S2、塑胶基体表面粗化处理，对塑胶基体需要沉积金属线路的区域粗化处理，使得塑胶基体需要沉积金属线路区域的比表面积增大；塑胶基体表面粗化处理步骤包括如下具体步骤：

S21、机械粗化，用脉冲激光在塑胶基体需要沉积金属线路的区域表面镭雕处理，使得塑胶基体表面烧灼粗化，形成凸出颗粒；以纯PC黑色料为例，脉冲激光可以参照下表一，其他材质的塑胶基体也可以参照下表一调整。

表一：实施例一中脉冲激光镭雕粗化处理金属线路区域的参数

	正面	孔部位
			功率(w)	10～20	10～16
频率(KHZ)	20～40	20～30
			速度(mm/s)	2000～3500	3000～4000
填充间距/mm	0.08～0.3	0.03～0.05
			填充方式	#字填充	#字填充

参阅表一，纯PC黑色料的塑胶基体表面需要沉积金属线路的区域正面的激光镭雕功率为10W～20W之间、频率为20KHZ～40KHZ之间、速度为2000mm/s～3500mm/s之间、相邻激光镭雕槽间距为0.08mm～0.3mm之间，孔部位激光镭雕功率为10W～16W之间、频率为20KHZ～30KHZ之间、速度为3000mm/s～4000mm/s之间、相邻激光镭雕槽间距为0.03mm～0.05mm之间，塑胶基体表面需要沉积金属线路的区域正面和孔部位的激光镭雕槽均采用#字填充，即横向和竖向分别激光镭雕多个并列的槽。

S22、化学粗化，用NaOH溶液浸泡塑胶基体需要沉积金属线路的区域，NaOH溶液的浓度为5g-200g/l之间的任意值、温度为50℃-80℃之间的任意值、浸泡时间为20min-50min之间的任意值。化学粗化使得经过激光镭雕粗化的区域凸出的表面颗粒，比表面积比非镭雕区的增大数百倍以上，在与强碱/氧化物接触点大大增多，破键/氧化的基点就越多，凸出颗粒由憎水性颗粒形成亲水性颗粒，使得钯离子的吸附。化学粗化后的塑胶基体如图2所示，可以看出塑胶基体需要沉积金属线路的区域的亲水性大大增加。

在步骤S22的化学粗化步骤前还包括超声清洗步骤，超声清洗塑胶基体上经脉冲激光镭雕的区域，去除脉冲激光灼烧后留下的残屑；超声清洗后的塑胶基体需要沉积金属线路的区域如图1所示，可以看出塑胶基体需要沉积金属线路的区域已具有轻微的亲水性。

S3、表面调节步骤，所述表面调节步骤将胶状离子吸附在塑胶基体上需要沉积金属线路的区域，增强塑胶基体上需要沉积金属线路的区域表面的亲水性，从而加大对Pd²⁺的吸附性；胶状离子可以采用现有技术中常用的凝胶状的离子。

S4、塑胶基体表面敏化处理，对塑胶基体需要沉积金属线路的区域敏化处理，增强塑胶基体上需要沉积金属线路的区域的亲水性，使得塑胶基体需要沉积金属线路的区域吸附金属离子，塑胶基体上吸附的金属离子为Pd²⁺。敏化处理采用的溶液为Pd²⁺浓度为30ppm-70ppm之间、H⁺浓度为0.5ml/l-3ml/l之间、溶液温度为20℃-40℃之间、浸泡时间为5min-15min之间。

S5、塑胶基体表面金属离子还原，通过还原反应在塑胶基体上将Pd²⁺还原形成金属Pd单质，并且所述金属Pd单质沉积在塑胶基体需要沉积金属线路的区域，方便后续进一步沉积制作金属线路。还原Pd²⁺的还原剂可以采用常用的还原剂，例如甲醛溶液。

S6、塑胶基体表面沉积金属线路，在塑胶基体需要沉积金属线路的区域进一步沉积金属，形成金属线路。在塑胶基体需要沉积金属线路的区域为化镀沉积金属铜或镍；镀镍时化学镀的溶液成分为：Ni+含量3.5g-5.5g/l之间的任意值，次钠含量18g-36g/l之间的任意值；化学镀溶液的pH为8.5-10.5之间的任意值，温度为30℃-45℃之间的任意值，时间为4min-10min之间的任意值。塑胶基体需要沉积金属线路的区域也可以化镀沉积金属铜，可以采用现有技术中化镀铜时常用的化镀液，镀铜后的效果图如图3所示。

本实施例在塑料上镀上金属作为金属线路，通过塑胶表面金属线路区的粗化加大线路区与非线路区亲水性差异，大大改善线路间存在的溢镀问题，使得可以制作更细的要求的线路，高精度线路制作能力进一步提升。并通过敏化步骤处理塑胶表面金属线路区，可以提高金属镀层与塑料表面的结合力，获得更耐高温高湿性能，改善化学镀工艺性，解决质量监控难的问题。

实施例二

本实施例中的塑胶材料表面制作金属线路的方法总体上与实施例一相同，下面就不同之处进行说明，相同之处参照实施例一，此处不再赘述。

步骤S1和S2同实施例一，本实施例中不用实施例S3的表面调节步骤。超声清洗后的产品效果图如图4所示，塑胶基体表面金属线路区有轻微的亲水性；化学粗化后的产品效果图如图5所示，塑胶基体表面金属线路区的亲水性大大增加。

本实施例中步骤S4的塑胶基体表面金属离子还原中，塑胶基体上吸附的金属离子为Sn²⁺，步骤S5中利用Ag+溶液，通过Sn²⁺将Ag+还原为Ag单质，化学反应为Sn²⁺+Ag+→Sn⁴⁺+Ag。

步骤S6中的塑胶基体表面沉积金属线路步骤中，塑胶基体表面沉积金属线路步骤中金属线路分两步沉积，先在塑胶基体表面沉积预镀层金属，再在预镀层金属镀厚金属线路层，两个步骤均为化学镀。所述沉积预镀层金属所用溶液成分为：铜离子含量为2.4g/l-3.0g/l之间的任意值、氢氧化钠含量为4g/l-6g/l之间的任意值、甲醛含量为3g/l-4.5g/l之间的任意值、络合剂含量为0.12mol/L-0.16mol/L之间的任意值，化学镀的温度为50℃-55℃之间的任意值，化学镀的沉积速度为4um/H-6um/H之间的任意值，化学镀的时间为5min-15min之间的任意值。所述镀厚金属线路层的溶液成分为：铜离子含量为2g/l-2.6g/l之间的任意值、氢氧化钠含量为3.5g/l-5g/l之间的任意值、甲醛含量为3g/l-4.5g/l之间的任意值、络合剂含量为0.12mol/L-0.16mol/L之间的任意值，化学镀的温度为45℃-55℃之间的任意值，化学镀的沉积速度为2.5um/H-5um/H之间的任意值。本实施例中金属线路分两步沉积，线路沉积的精度更好，可以提升线路的精度。镀铜完成后的产品效果图如图6所示，可以看出产品表面形成一层铜。

通过上述实施例一和实施例二，分别提供有钯和无钯的两种塑胶材料表面制作金属线路的方法，无钯也可以实现塑胶材料表面制作金属线路，可以根据生产成本的控制需要进行选择。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。