保师兄显然有所准备:“我们可以先对陶瓷基板进行‘活化’处理!比如,先用氯化亚锡溶液浸泡,使陶瓷表面吸附一层锡离子,然后再用氯化钯溶液处理,钯离子会被锡离子还原成钯原子,牢牢吸附在陶瓷表面。这些钯原子就是后续化学镀铜的催化中心!”
他详细解释道:“有了催化中心,再把基板放入含有铜离子,比如硫酸铜和还原剂,比如甲醛的镀液中,在合适的温度和PH值下,铜离子就会在催化点上被还原成铜原子,逐渐沉积长大,最终填满整个凹槽!”
这个方案听起来非常“高大上”,仿佛一下子从手工作坊跃升到了精密化学的层面。
然而,程老师却道:“这个思路理论上可行,但实际操作问题很多。首先,氯化亚锡、氯化钯这些药品昂贵且不易获取。其次,甲醛作为还原剂,有毒,操作需极度小心,车间环境也不适合。再者,化学镀铜的沉积速度通常很慢,要填满凹槽需要很长时间。最后,镀液配方复杂,温度、浓度、PH值稍有波动,就可能沉积不上,或者沉积层疏松、粗糙,导电性能差。工艺稳定性是个大问题。”
“而且,”钱师姐补充道,“就算沉积成功了,后续如何清洗、如何防止残留化学品腐蚀,都是麻烦事。”
就在化学法似乎陷入僵局时,提出“打香”思路的那位材料系师兄再次发言。
“沉积慢……”他喃喃道,忽然眼睛一亮,“既然化学法核心是得到铜,那我们不如把思路再放大点?干脆建一个大点的化学沉淀池!不是沉积在基板上,而是直接在溶液里通过氧化还原反应,把铜离子变成超细、超纯的铜粉!这样得到的粉末,绝对够细!够纯!然后再用这种超细铜粉去做‘打香’胚体,或者干脆用别的办法成型!”
这个“一步到位”制取超细铜粉的想法,听起来颇具诱惑力。
“想法很大胆,”程老师沉吟道,“但实现起来,困难重重。首先,需要大量的酸来溶解铜原料,得到铜盐溶液。然后需要选择合适的还原剂,控制反应温度、浓度、pH值、搅拌速度……任何一个参数的微小波动,都可能导致粉末粒度、形貌的巨大差异,甚至直接变成粒状沉淀或者根本无法还原。这比镀液控制更难!而且,大量使用酸和还原剂,成本高,污染大,废液处理也是问题。”
“还有,”李师兄补充道,“就算得到了超细铜粉,如何过滤、洗涤、干燥?粉末越细,越容易氧化,也越容易板结团聚,前功尽弃。”
讨论似乎陷入了僵局,各种方法都有其闪光点,但又都伴随着难以逾越的技术障碍或成本瓶颈。
空气中弥漫着一种焦灼的思虑。
“咳,”青工张涛,清了清嗓子,有些犹豫地开口,“各位老师,同学,我有个想法,不知道对不对,咱们绕来绕去,又是磨粉,又是烧炉子,又是泡药水,是不是把事情想复杂了?”
他指了指车间外面:“咱们轧钢厂是干什么的?咱们最拿手的就是用轧机,把钢锭、钢坯轧成各种形状的钢材啊!既然这个电路,就是一条条样式不同的铜线条,咱们能不能直接开个模,把铜‘轧’成电路?”
“轧制电路?!”这个想法过于石破天惊,以至于现场出现了几秒钟的寂静。
“哈哈,张大哥,你这想法够野!”钱师姐最先反应过来,笑着摇头,“但是不行啊。咱们厂的轧机,那是为钢铁准备的,力大势沉,一轧下去,铜片直接压成铜箔了,而且精度根本控制不了。电路要求的是微米级别的精度和复杂的图形,轧机干不了这精细活。”
“就是,轧机威力太大,是干粗活的。”有人附和。
张涛却坚持道:“那咱们能不能试制一个小号的、功率小、精度高的‘轧机’,专门用来轧这种精细电路?”
“专门造一台精密轧机?”邹章元师傅摇头,“要轧出复杂精细的电路图形,对轧辊模具的要求就是噩梦,雕刻成本极高,磨损也快。”
轧制的思路似乎走入了死胡同。
然而,钱师姐却盯着地面,手指无意识地在空中划动着,仿佛在勾勒什么。
突然,她猛地抬起头,豁然开朗。
“等等!张大哥的话提醒了我!”钱师姐声音激动,“我们不一定非要轧制纯铜电路!我们之前纠结于铜的纯度和氧化,是因为我们总想着要得到高纯度的导电体。但如果,我们接受一定程度的‘不纯’呢?”
她快步走到黑板前,拿起粉笔,一边画一边快速说道:“我们把几个思路融合一下!刚才有人提到氧化铜,但是大家可能没有注意到,氧化铜脆,容易球磨成粉。然后,我们不追求在烧结前得到纯铜,而是把氧化铜粉末和碳粉按一定比例混合!碳是还原剂!”
她画了一个简单的示意图:“然后,我们采用‘打香’的思路,但不是用陶瓷粉和铜粉混合,而是用陶瓷粉,以及氧化铜与碳的混合粉,把它们一次成型!”
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