不同镀金工艺对PI镀金膜性能的差异

一、简介

PI（聚酰亚胺）镀金膜在众多电子、航空航天等领域有着广泛的应用。不同的镀金工艺会对PI镀金膜的性能产生不同的影响。本文将重点对比磁控溅射和电镀这两种常见的镀金工艺对PI镀金膜性能的差异，并参考先进院（深圳）科技有限公司的相关研究数据进行分析。

（一）PI镀金膜的重要性

PI材料具有优异的耐高温、耐化学腐蚀、机械性能等特点，在其表面镀金可以进一步提高其导电性、耐腐蚀性等性能，从而满足更复杂的工程需求。

（二）研究目的

通过对比磁控溅射和电镀工艺在PI镀金膜上的应用，明确各自对膜性能的影响，为相关领域选择合适的镀金工艺提供参考。

二、磁控溅射工艺

（一）工艺原理

磁控溅射是物理气相沉积（PVD）的一种。它是在专门的真空设备中，通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。在对PI进行磁控溅射镀金时，将PI膜送入设有磁控阴极和溅射气体（如氩气等）的真空室内，阴极加负电压，在真空室内辉光放电，产生等离子体，等离子体中的气体离子被加速后轰击金靶材，使金原子沉积到PI表面形成镀金膜  。

（二）对PI镀金膜性能的影响

1. 附着力
   • 根据先进院（深圳）科技有限公司的实验数据，磁控溅射工艺制备的PI镀金膜附着力较强。在胶带剥离测试中，经过10次剥离后，镀金膜的脱落面积小于10%。这是因为磁控溅射过程中，金原子以较高的能量沉积在PI表面，能够深入到PI材料的微观结构中，形成较好的化学键合。
2. 膜厚均匀性
   • 实验表明，磁控溅射工艺能够实现较好的膜厚均匀性。在对10cm×10cm的PI膜进行磁控溅射镀金时，膜厚偏差在±0.1μm以内。这是由于磁控溅射过程中，通过磁场的约束，等离子体的分布相对均匀，使得金原子在PI表面的沉积较为均匀。
3. 导电性
   • 测试发现，磁控溅射镀金膜的导电性良好。其方块电阻可达到0.1Ω/□以下。这是因为磁控溅射可以在较低的温度下进行，能够避免PI材料在高温下性能的劣化，同时金原子的沉积方式有利于形成连续的导电通道。

三、电镀工艺

（一）工艺原理

电镀是一种电化学过程。在电镀PI镀金膜时，首先要清洗PI表面，然后镀底层（如以镍或铜为阳极，待镀PI物体为阴极，通过电解液中的电流使阳极溶解，在PI表面形成镀底层以增强镀金层的附着力和平整度），之后将金属金作为阳极，PI作为阴极，通过电解液中的电流使金从阳极溶解并镀在PI上形成镀金层 。

（二）对PI镀金膜性能的影响

1. 附着力
   • 先进院（深圳）科技有限公司的研究显示，电镀工艺制备的PI镀金膜附着力相对较弱。在同样的胶带剥离测试中，经过10次剥离后，镀金膜的脱落面积约为20% - 30%。这可能是由于电镀过程中，金原子的沉积主要依靠电化学作用，与PI表面的结合方式相对单一，不如磁控溅射的物理结合方式牢固。
2. 膜厚均匀性
   • 电镀工艺在PI膜上的膜厚均匀性较差。对于相同尺寸（10cm×10cm）的PI膜，电镀镀金膜的膜厚偏差在±0.3μm左右。这是因为在电镀过程中，电流分布容易受到PI膜形状、电极位置等因素的影响，导致金原子在PI表面的沉积不均匀。
3. 导电性
   • 电镀镀金膜的导电性略逊于磁控溅射镀金膜。其方块电阻约为0.2 - 0.3Ω/□。这是由于电镀过程中可能会产生一些杂质或者金原子的沉积结构不够紧密，影响了电子的传导。

四、工艺对比

五、结论

通过对磁控溅射和电镀两种工艺在PI镀金膜性能方面的对比，可以看出磁控溅射工艺在附着力、膜厚均匀性和导电性方面总体表现优于电镀工艺。然而，电镀工艺也有其自身的优势，如设备成本相对较低等。在实际应用中，应根据具体的需求，如对膜性能的侧重、成本等因素，选择合适的镀金工艺。同时，先进院（深圳）科技有限公司的相关研究数据为我们深入了解这两种工艺对PI镀金膜性能的影响提供了重要的参考依据，未来还需要进一步深入研究以优化这两种工艺在PI镀金膜制备中的应用。

以上数据仅供参考，具体性能可能因生产工艺和产品规格而有所差异。