鍍膜側向附著力分析

利用鋁箔膠帶分別進行三種表面改質之 PMMA 板銅鍍膜側向附著力試 驗數據圖如表4-16 所示，此三種製程在 11N 下皆未造成鍍膜完全剝離現象，

其中觀察未改質PMMA 板附著力曲線可觀察出在接近曲線後半段曲線有趨 於平緩趨勢，觀察其圖4-23，未改質 PMMA 板在鋁箔膠帶尾端有造成些許 剝離狀態，其側向附著力現象O plasma 改質與機械粗化改質在曲線分佈上 以及試驗後試片觀察後有較佳的附著力現象，本試驗側向操作實體圖如圖 4-22 所示。

圖4-22.鍍膜側向附著力操作實體圖

圖4-23.未改質 PMMA 濺鍍銅薄膜試驗後圖片

鍍膜剝離

表4-16.濺鍍銅薄膜側向附著力試驗

試片名稱 試驗區線圖 最大拉力值

未改質 >11N

氧電漿 >11N

機械粗化 >11N

第五章、結論

本研究探討三種不同 PMMA 表面改質製程與其表面濺鍍銅薄膜在各 項性能上的比較，其製程的結果提供一層具導電層表面，使未來進行化學 電鍍增厚時可以有效的進行導電膜沉積，並探討其製程與附著力的關係，

使未來進行氣體流道切削時有一個參考依據，其結論部分如下所述：

1. 觀察 AFM 粗糙度分析與其鍍膜附著力影響，機械粗化增加其表面活性 使鍍膜披覆於表面，其銅原子排列結構比起O plasma 改質與未改質處 理更加緻密。

2. 未改質及O plasma 表面改質處理之電性量測性能較優，皆有達到業界 標準，機械粗化製程部分，雖銅膜均勻披覆其表面，但其機械粗化造成 其表面起伏度較大因此間接影響其電性性能。

3. 由 SEM 圖分析三種改質製程，機械粗化製程之薄膜晶界面積比起其餘兩 種較多，且以不規則堆疊方式沉積，因此造成其電阻率較大。

4. 機械粗化進行之表面改質製程在其附著力性能上較優，未改質 PMMA 表 面處理其鍍膜附著力最低。

5. O plasma 表面改質與機械粗化表面改質其鍍膜正向附著力其拉應力值 大於0.6MPa，其值優於同膜厚之內應力理論值。

6. 依造目前所測之電阻值，O plasma 表面改質平均電阻為 22.89mΩ，機 械粗化改質平均電阻為3361.8mΩ。

7. 依造目前綜合之結果，以O plasma 表面改質之電性與附著力較適用雙 極板製備流程。

8. 表 5-1 為目前所製備之雙極板在成本與性能之比較，單一雙極板體積規 格為10cm*10cm*1.5cm。

本研究在雙極板製備上提供一個新的製備方式，目前本研究內容僅針 對規劃非導體金屬化流程前半段做為探討部分，在未來研究之考量所建議 部分如下所述：

1. 本文所選用塑板為 PMMA 材質，在文獻蒐集中亦有 PP 板性質在燃料電 池環境中適用，因此在未來研究上亦可選用此塑板來進行表面改質等研 究探討。

2. 鍍膜的附著力不僅僅要考慮流道切削過程中鍍膜的側向力，在燃料電池 運作中氣體與水氣亦為側向流動，因此鍍膜側向力的考量遠大於正向附 著力影響，本文中所用鍍膜材質為銅，未來可以比較不同的金屬材質披 覆在塑板上其展現的側向附著力。

3. 由電化學腐蝕試驗中了解，由於銅薄膜表面並沒有添加抗腐蝕成分，因 此在試驗中發生腐蝕現象相當快速，在之後的研究中可以找尋抗腐蝕性、

導電性及附著性佳的鍍膜材料來做為雙極板導電層材料。

燃料電池中以雙極板約佔 90%的體積，是影響電池功率密度和製作成 本的重要因素，本研究目的提供一個新的製程方式來改善目前雙極板在體 積、成本與重量上所面臨的問題，其所要進行的細部研究尚待未來研究者 持續不斷的進行，使PEMFC 在各個應用領域範圍可朝向微小化、輕量化及 成本降低等優勢。

表 5-1.各式雙極板成本比較

雙極板材質 重量 材料成本 加工成本 電阻抗比較

金屬板 ~1200g ~550 元 ~3500 元 19.6~63.7mΩ

碳板 ~260g ~600 元 ~4500 元 59mΩ

複合碳板 ~260g 整體評估與碳板相同 ~4500 元 98mΩ

塑膠金屬化板 ~200g ~50 元 ~1000 元流道切削

~1500 元鍍膜費用

22.89mΩ

（金屬板、碳板、複合碳板電阻抗數據依文獻蒐集）