铝合金具有优异的导电、导热性及其他综合性能,在印刷电路板(PCB)中具有广泛的用途,如充当PCB板的金属基材。目前铝合金电镀铜常采用二次浸锌工艺,该工艺过程复杂,酸碱用量大,给环境会造成严重污染,且锌会在镀液溶解中,从而干扰或缩短镀液寿命。因此,研发铝上电镀铜前处理工艺将具有重要的意义。本文采用表面改性的方法,对铝基材进行化学镀镍处理,之后再电镀铜。由于电镀铜前,铝基材表面有致密的镍层保护,电镀铜时不会产生铝的腐蚀和毒化镀液的问题,能够提高镀层与铝基体的结合力,获得厚度均匀、外观良好的镀铜层。本论文主要研究工作描述如下,首先,铝合金表面化学镀镍改性常需要特殊的活化方法,如将常用的离子Pd活化液进行调整,令其适合铝的活性,避免过度腐蚀与活化。其次,本文在探讨离子Pd活化过程中,意外发现离子Ag、离子Cu均具有活化铝合金的能力。因此,展开了三种活化引发化学镀镍过程、测试镍层性能等方面的研究。再次,为实现铝层和树脂层同步金属化,对离子钯活化方法进行优化。最后,对改性后铝合金表面的电镀铜层进行了结合力、外观、均匀性等方面的性能测试。实验表明,采用Pd、Ag和Cu活化得到的化学镀镍层呈现典型的球形胞状结构,与浸锌活化得到的化学镀镍层相比,镀层结构更加致密、胞状球形颗粒更多、镀层与基体之间无明显的裂纹和孔洞等。此外,三种活化得到的化学镀镍层结合力和Tafel极化曲线测试表明:镀层与基体之间的结合力均表现良好,化学镀镍层耐蚀性能从高到低排序为:Cu活化>Pd活化>Ag活化1>Ag活化2>Zn活化>铝基材;应用开路电位-时间曲线研究化学镀镍引发过程时,发现:三种活化的化学镀镍初期都经历了氧化膜溶解、活化、混合控制以及化学镀镍过程。化学镀镍引发过程的时间随钯活化时间而缩短,最佳活化时间为30 s;Ag活化导致的化学镀镍引发时间总体是先快后慢,有时表现出不受活化时间影响的行为。Cu活化时,随置换铜厚增加,化学镀镍引发时间缩短。与浸锌活化相比,三种活化均能更快引发化学镀过程。铝上Cu活化的机理研究表明:铝经过Cu活化后,能成功引发化学镀镍过程,与存在腐蚀微电池有关。即铝经过铜活化,铜层未完全包覆铝时,在化学镀镍液中,铜和铝形成腐蚀微电池,铜充当阴极而铝为阳极。铝被氧化释放出电子,镀液中镍离子得电子沉积于铜表面,沉积出来的镍具有催化次亚磷酸钠氧化的作用,自催化使得化学镀镍持续进行。此外,在铝表面部分包覆时,铜颗粒越多,形成的微电池数量越多,从而铝释放的电子越多,导致引发化学镀镍过程加快、反应剧烈。关于铝基板孔内的铝层和树脂层同步金属化问题,本文采用硅烷化技术对铝和树脂上进行硅烷化改性处理,然后对其各自沉积的化学镀镍层进行性能分析,结果表明:铝基板孔内树脂层和铝层成功实现同步金属化,并且镀层与孔壁结合力良好,化学镀镍层耐腐蚀性能从高到低排序为硅烷化改性≈Pd活化>Zn活化>铝基材。最后,分析铝合金改性后得到的电镀铜镀层性能时,发现:化学镀镍时间对铜镀层耐蚀性和结合力有影响;考察铜镀层与基材的结合力时,Pd、Ag和Cu活化比浸锌活化具有更优异的结合力;电镀铜镀层耐蚀性从高到低排序为Pd活化≈Cu活化>Ag活化>Zn活化>铝基体直接电镀铜。此外,硅烷化改性成功解决了树脂上电镀铜问题,并且铜镀层与孔壁结合力良好。