● 摘要
聚碳酸酯（PC）由于优异的透光性、耐冲击性和耐高温性，已经在工业上获得广泛的应用。通过聚碳酸酯的表面金属化，其多种性能可以得到改善。然而，由于未经表面处理PC镀覆后的金属层与PC表面之间的粘结性很低，需要对PC表面处理以增加表面粗糙度和改善表面亲水性。等离子体法、离子蚀刻法和紫外光催化法虽然可以用于PC表面处理，但是出于生产成本方面的考虑，湿法化学微蚀是PC表面处理的较佳选择。
湿法化学微蚀处理包括除油、膨润、微蚀和中和四个过程，其中膨润和微蚀是最重要的两个过程。为了减小铬酐微蚀带来的环境问题，本文选用MnO2-H2SO4-H3PO4体系作为微蚀液。由于PC的表面微蚀原理不同于ABS，表面膨润对PC微蚀处理起着更加重要作用。为了选择适合PC微蚀处理的膨润溶液，首先以汉森溶度参数理论为指导，设计了四种相对内聚能差(RED) 在1和2之间的膨润体系。第一种膨润体系是由乙二醇丁醚、乙醇和二甲亚砜组成的，此体系的RED值在1.5-1.7之间。经25 °C 1 min的膨润，基板的增重率为4.1 %，膨润后经表面SEM观察发现其表面已经溶胀过度，这说明此膨润液不适合PC表面膨润。为了选择较大范围的膨润液浓度，以便连续膨润，本文设计了邻苯二甲酸二甲酯和乙酰乙酸乙酯膨润体系，此体系的RED值在0.92-1之间，当邻苯二甲酸二甲脂 (DMP) 和乙酰乙酸乙酯 (AAE) 的体积比为1:3和1:4，在25 °C膨润1-5 min时，通过微蚀后PC板表面接触角测定结果发现，随着膨润时间延长PC基板表面接触角迅速增大，因此此膨润体系也不合适PC表面膨润。
本文以AAE、N-甲基吡咯烷酮 (NMP) 和水组成AAE膨润体系，此体系的RED值在1.4-1.9之间。当PC经25 °C膨润10 min时，随着AAE浓度从30%增加到70%时，PC后的增重率由0.53%增加到1.85%，在50 °C膨润10 min时，随着AAE浓度从30%增加到70%时，PC后的增重率由1.5%增加到4.01%。经XPS光谱分析发现，膨润后聚碳酸酯表面-(C-N)-，-(C=O)-基团的含量增加，证明NMP和AAE已经渗入PC内部。
当AAE体系的膨润温度为50 °C，膨润时间为3-10 min，PC膨润后增重率可以达到0-4.1%之间。为了获得AAE膨润体系的合适膨润条件，本文在固定的微蚀条件下研究了AAE浓度和膨润时间对微蚀后PC板表面形貌、接触角和粘结强度影响。当基板被50%-70%AAE，膨润3-7 min经微蚀处理后，通过表面SEM观察发现，此时可获得良好微蚀效果并且表面形成大量密集均匀的微孔，经接触角测量发现，微蚀后可获得良好的亲水性表面并且随着膨润时间的延长接触角由80.6°下降到22°。通过粘结强度测试发现，基板和镀层间的粘结强度可以达到0.9 kN/m-1.18 kN/m。结果显示，AAE体系的较为理想的膨润条件为：膨润温度为50℃，AAE浓度为50%-70%，膨润时间为3 min-7 min。
本文以AE、N-甲基吡咯烷酮 (NMP) 和水组成AAE膨润体系，此体系的RED值在1.7-2之间。当PC经50°C膨润10 min，AE浓度在10%、15%、20%、25%时，膨润增重速度分别为0.07%/min、0.24%/min、0.37%/min、0.71%/min，研究发现，由于AE的摩尔体积小使得其在PC沿着分子链连续扩散，微蚀后的聚碳酸酯表面始终呈现裂沟，而不是微孔，这样不利于粘结强度的提高。因此AE体系不具备用于PC化学微蚀处理的条件。
为获得合适的微蚀条件，本论文研究了不同酸度和不同MnO2含量的MnO2-H3PO4-H2SO4三元微蚀体系的氧化还原电位的影响，结果发现，氧化还原电位随着微蚀体系中酸度的增加而升高，而体系的氧化还原电位随着MnO2含量的增加而先增加而后几乎保持不变，这说明酸度是影响PC表面微蚀的最主要因素。为了获得合适的微蚀条件，在实验中使用AAE体系作为膨润体系，本论文研究了不同酸度微蚀液处理后表面形貌、接触角和粘结强度，结果发现当硫酸浓度为69.4%，磷酸浓度为10.8%，微蚀时间为10 min时对聚碳酸酯可以获得良好的微蚀效果和亲水性，并有效的提高界面的粘结强度。因此聚碳酸酯板较为理想的微蚀条件为：硫酸浓度为69.4%，磷酸浓度为10.8%，微蚀温度为70 °C，二氧化锰为80 g/L，处理时间为10 min。
当PC经最佳的膨润和微蚀处理后，通过红外和紫外光谱分析发现，由于表面生成了-COOH，-OH等亲水性极性基团，微蚀后基板的表面性质发生了改变。通过XPS分析微蚀前后PC表面碳元素和氧元素含量，结果发现微蚀后PC表面C元素含量从87.1%下降到69.4%，O元素含量从12.9%升高到23.1%，这是由于微蚀后在其表面有-COOH，-OH基团生成。通过微蚀后C1s的分峰发现，微蚀之后在289 ev处出现了-COOH的吸收峰，其含量为3.3%。
从本文的研究结果知，AAE膨润体系和MnO2-H2SO4-H3PO4微蚀体系作为一种新的化学液，可以有效的对PC板表面进行微蚀，从而提高镀层与基板之间的粘结强度，提高了镀层应用的稳定性。界面粘结强度的提高在高密度互联线和电子工业中对电路板应用的可靠性是极为重要的。
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