CN107383250B - 导电聚合物与电路板及两者相应的制作方法、复合材料 - Google Patents

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Abstract

一种导电聚合物的制备方法，其包括以下步骤：将引发剂、液晶聚合物单体、银的化合物及催化剂混合得到混合物，其中，所述引发剂占所述混合物的重量百分含量为0.85％～1.35％，所述液晶聚合物单体占所述混合物的重量百分含量为42.2％～52.2％，所述银的化合物占所述混合物的重量百分含量为43.1％～53.1％，所述催化剂占所述混合物的重量百分含量为2.85％～4.35％；往所述混合物中加入溶剂并加热以进行原子转移自由基聚合反应，其中，所述混合物与所述溶剂的重量比为3/17～1/3。

Description

导电聚合物与电路板及两者相应的制作方法、复合材料
技术领域
本发明涉及一种导电聚合物、应用所述导电聚合物的复合材料与电路板，以及所述导电聚合物及电路板的制作方法。
背景技术
随着电气、电子设备被大量应用，电磁波无处不在，这对于电子设备而言，都是潜在的干扰源。为了保证电子设备在复杂的电磁环境中能够正常的工作，同时减少电子设备对环境产生的电磁污染，电子产品设计人员必须让产品包括计算机，电子通信，军事，医疗和电子仪器及设备能符合全球不断提升的电磁兼容性(EMC)的要求。因此电磁屏蔽膜的发展也欲趋重要。现有的电磁屏蔽膜一般包括聚酯材料基材形成的保护层、铜层及胶粘层然而，在聚酯材料基材的表面往往不易于通过化学镀或电镀形成铜层，且形成的铜层与所述聚酯材料基材的结合强度也不高，易剥落。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种易于铜层结合的导电聚合物的制备方法。
另外，还有必要提供一种上述制备方法制备的导电聚合物、应用所述导电聚合物的复合材料与电路板以及所述电路板的制作方法。
一种导电聚合物的制备方法，其包括以下步骤：将引发剂、液晶聚合物单体、银的化合物及催化剂混合得到混合物，其中，所述引发剂占所述混合物的重量百分含量为0.85％～1.35％，所述液晶聚合物单体占所述混合物的重量百分含量为42.2％～52.2％，所述银的化合物占所述混合物的重量百分含量为43.1％～53.1％，所述催化剂占所述混合物的重量百分含量为2.85％～4.35％；往所述混合物中加入溶剂并加热以进行原子转移自由基聚合反应，其中，所述混合物与所述溶剂的重量比为3/17～1/3。
一种导电聚合物，所述导电聚合物由如上所述的导电聚合物的制备方法制备。
一种复合材料，其包括一基材及一导电层，所述基材包括一经等离子活化处理的活化表面，所述导电层形成于所述活化表面，所述导电层的材质为如上所述制备方法制备的导电聚合物。
一种电路板的制作方法，其包括以下步骤：应用如上所述制备方法制备一导电聚合物；提供一基材，所述基材包括一经等离子活化处理的活化表面；将所述导电聚合物涂布于所述活化表面以形成一导电层；在所述基材背离所述导电层的表面形成一胶粘层，所述依次层叠设置的胶粘层、基材及导电层构成一复合材料；在所述复合材料上开设至少一通孔，所述通孔贯穿所述胶粘层、基材及导电层；提供一柔性线路基板并使所述柔性线路基板至少一表面与所述带有通孔的复合材料通过所述胶粘层结合；在所述导电层上镀铜以形成一铜层，所述铜层覆盖所述导电层及通孔并通过所述通孔电连接所述柔性线路基板。
一种电路板，其包括依次层叠设置的一柔性线路基板、一复合材料及一铜层，所述复合材料包括依次层叠设置的胶粘层、基材及导电层，所述复合材料通过胶粘层与所述柔性线路基板粘合，所述基材包括一经等离子活化处理的活化表面，所述导电层形成于所述活化表面，所述导电层的材质为如上所述制备方法制备的导电聚合物，所述复合材料还包括至少一贯穿所述胶粘层、基材及导电层的通孔，所述铜层覆盖所述导电层及通孔并通过所述通孔电连接所述柔性线路基板。
本发明的电路板，由于所述复合材料包括由所述导电聚合物涂布形成的导电层，有利于通过电镀或化学镀形成所述铜层，从而使所述导电层及铜层牢固地附着于所述基材上。另外，本发明的电路板对电磁波干扰具有较佳的抵抗性。
附图说明
图1为本发明实施方式的复合材料的剖视示意图。
图2为在图1所示的复合材料上开设通孔的剖视示意图。
图3为本发明实施方式提供的柔性线路基板的剖视示意图。
图4为图1及图3所示的复合材料与柔性线路基板贴合后的剖视示意图。
图5为在图4所示的复合材料上形成铜层的剖视示意图。
图6为在图5所示的铜层上形成防焊油墨层的剖视示意图。
图7a为电路板样品1在5Gbps传输速度下的眼图。
图7b为电路板样品1在10Gbps传输速度下的眼图。
图8a为电路板样品2在5Gbps传输速度下的眼图。
图8b为电路板样品2在10Gbps传输速度下的眼图。
主要元件符号说明
复合材料 10
基材 11
导电层 13
活化表面 111
胶粘层 15
电路板 100
通孔 101
柔性线路基板 20
基板 21
导电线路层 23
铜层 30
防焊油墨层 40
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
本发明较佳实施方式提供一种柔性电路板用的导电聚合物，其由引发剂、液晶聚合物单体、银的化合物及催化剂混合得到混合物后加入溶剂并加热以进行原子转移自由基聚合反应制得。其中，所述引发剂占所述混合物的重量百分含量为0.85％～1.35％，所述液晶聚合物单体占所述混合物的重量百分含量为42.2％～52.2％，所述银的化合物占所述混合物的重量百分含量为43.1％～53.1％，所述催化剂占所述混合物的重量百分含量为2.85％～4.35％。所述混合物与所述溶剂的重量比为3/17～1/3。上述原子转移自由基聚合反应过程后，所述银的化合物被包覆于其中，使得聚合反应后制得的聚合物导电，从而得到所述导电聚合物。
所述引发剂可选自但不仅限于1,3,5-(2’-溴-2’-异丁酰氧)苯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000041
α-溴苯乙烷(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000042
2-溴丙酸乙酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000043
2-溴-2-甲基丙酸乙酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000044
及2-二溴丙腈(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000045
所述引发剂还可以选自其他有卤化物，如其他卤代烷、苄基卤化物、α-溴代物、α-卤代酮、α-卤代腈、芳基磺酰氯及偶氮二异丁腈等原子转移自由基聚合反应常用的引发剂。其中，所述引发剂优选1,3,5-(2’-溴-2’-异丁酰氧)苯，其有利于聚合后的聚合物形成侧链以便于包覆银的化合物。
所述液晶聚合物单体可选自但不仅限于乙烯基对苯二甲酸二(对甲氧基苯酚)酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000046
4-乙烯基苯及其衍生物(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000047
其中R为H、Me、t-Bu、Br、F、CF3或OAc)、丙烯酸甲酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000048
丙烯酸羟乙酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000049
丙烯酸乙烯酯(其化学结构式为：
Figure GDA00023862306700000410
N,N-二甲氨基丙烯酮(其化学结构式为：
Figure GDA00023862306700000411
丙烯腈(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000051
甲基丙烯酸甲酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000052
甲基丙烯酸丁酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000053
N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000054
及甲基丙烯酸叔丁酯(其化学结构式为：
Figure GDA0002386230670000055
其中，所述液晶聚合物单体优选乙烯基对苯二甲酸二(对甲氧基苯酚)酯，其有利于聚合后的聚合物形成侧链以便于包覆银的化合物。
所述银的化合物可选自但不仅限于AgNO3及Ag2O。其中，所述银的化合物优选AgNO3。
所述催化剂还可由溴化亚铜(CuBr)与金雀花碱(Sparteine)共同组成。其中，优选的，所述催化剂由溴化亚铜(CuBr)与金雀花碱(Sparteine)共同组成。
所述溶剂可选自但不仅限于二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)及N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone，NMP)。其中，所述溶剂优选N-甲基-2-吡咯烷酮。
一种上述导电聚合物的制备方法，其将引发剂、液晶聚合物单体、银的化合物及催化剂混合得到混合物，而后往混合物中加入溶剂并加热以进行原子转移自由基聚合反应。
下面通过实施例来对本发明进行具体说明。
实施例1
将2.5g的1,3,5-(2’-溴-2’-异丁酰氧)苯、105.9g的乙烯基对苯二甲酸二(对甲氧基苯酚)酯、108g的AgNO3及1.9g的溴化亚铜与6.1g的金雀花碱混合得到混合物，往所述混合物中加入864g的N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌溶解并于90摄氏度的温度进行反应，以制得所述导电聚合物。
请参阅图1，本发明较佳实施方式还提供一种复合材料10，其包括一液晶聚合高分子的基材11及一导电层13。所述基材11包括一经等离子活化处理的活化表面111。所述导电层13由所述导电聚合物涂布于所述活化表面111上形成，从而使所述导电层13牢固地附着于所述基材11的活化表面111上。
所述复合材料10还可以包括一胶粘层15，所述胶粘层15结合于所述基材11与所述导电层13相对的表面。
请参阅图1至图6，本发明较佳实施方式还提供一种电路板100的制作方法，其包括以下步骤：
请参阅图1，提供上述复合材料10。所述复合材料10包括依次层叠设置的所述胶粘层15、基材11及导电层13。
请参阅图2，加工所述复合材料10形成至少一通孔101，所述通孔101贯穿所述胶粘层15、基材11及导电层13。所述通孔101可以通过冲压或蚀刻等方式形成。
请参阅图3，提供一柔性线路基板20。所述柔性线路基板20可为单面线路板、双面线路板或多层线路板。本实施方式中，所述柔性线路基板20为一双面线路板。所述柔性线路基板20包括一基板21及两分别形成于所述基板21相对表面的导电线路层23。
请参阅图4，将所述柔性线路基板20与所述加工后的复合材料10贴合，使得至少一导电线路层23远离所述基板21的表面与所述加工后的复合材料10的胶粘层结合。本实施方式中，所述复合材料10与一导电线路层23贴合。
请参阅图5，在所述导电层13上镀铜形成一铜层30，使得所述铜层30覆盖所述导电层13及所述通孔101并通过所述通孔101电连接邻近的导电线路层23。所述铜层30可通过电镀或化学镀的方式形成。
请参阅图6，在所述铜层30上形成一防焊油墨层40以覆盖所述铜层30及所述通孔101。
在其他实施方式中，上述电路板100的制作方法还包括在另一未贴合复合材料10的导电线路层23的表面覆盖一覆盖膜(图未示)，所述覆盖膜包括一粘着层(图未示)及一聚酰亚胺膜层(图未示)。所述覆盖膜藉由所述粘着层与所述导电线路层23粘合。
请参阅图6，一种电路板100，其包括依次层叠设置的一柔性线路基板20、一所述复合材料10及一铜层30。所述复合材料10包括依次层叠设置的所述胶粘层15、基材11及导电层13。所述复合材料10通过所述胶粘层15与所述柔性线路基板20粘合。所述复合材料10还包括至少一贯穿所述胶粘层15、基材11及导电层13的通孔101。所述铜层30覆盖所述导电层13及通孔101并通过所述通孔101电连接所述柔性线路基板20。
所述柔性线路基板20可为单面线路板、双面线路板或多层线路板。本实施方式中，所述柔性线路基板20为一双面线路板。所述柔性线路基板20包括一基板21及两分别形成于所述基板21相对表面的导电线路层23。所述胶粘层15与其中一导电线路层23粘合。
所述电路板100还可以包括一防焊油墨层40。所述防焊油墨层40覆盖所述铜层30及所述通孔101。
在其他实施方式中，所述电路板100还可以包括另一复合材料10，两复合材料10相对设置于所述柔性线路基板20的相对两侧。可以理解，所述另一复合材料10亦可替换成覆盖膜(图未示)，所述覆盖膜包括一粘着层(图未示)及一聚酰亚胺膜层(图未示)。所述覆盖膜藉由所述粘着层与所述导电线路层23粘合。
提供一由依次层叠设置的一覆盖膜、一柔性线路基板20、一所述复合材料10、一铜层30及一防焊油墨层40形成的电路板样品1。对所述电路板样品1进行信号完整性的测试，其眼图测试结果参见图7a及图7b，其中，图7a为在5Gbps传输速度下的眼图，图7b为在10Gbps传输速度下的眼图。另提供一电路板样品2，其与电路板样品1的区别在于将所述一所述复合材料10、铜层30及防焊油墨层40替换为厚度相同的业界常用的由一导电胶层、一铜层及防焊油墨层构成的电磁屏蔽层。对所述电路板样品2进行信号完整性的测试，其眼图测试结果参见图8a及图8b，其中，图8a为在5Gbps传输速度下的眼图，图8b为在10Gbps传输速度下的眼图。对比电路板样品1与电路板样品2的眼图，由两者的眼宽及眼幅可知，所述电路板样品1相较于电路板样品2对电磁波干扰具有较佳的抵抗性。
本发明的电路板100，由于所述复合材料10包括由所述导电聚合物涂布形成的导电层13，有利于通过电镀或化学镀形成所述铜层30，从而使所述导电层13及铜层30牢固地附着于所述基材11上。另外，本发明的电路板100对电磁波干扰具有较佳的抵抗性。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种电路板的制作方法，其包括以下步骤：
提供一导电聚合物，所述导电聚合物通过以下方法制备：
将引发剂、液晶聚合物单体、银的化合物及催化剂混合得到混合物，其中，所述引发剂占所述混合物的重量百分含量为0.85％～1.35％，所述液晶聚合物单体占所述混合物的重量百分含量为42.2％～52.2％，所述银的化合物占所述混合物的重量百分含量为43.1％～53.1％，所述催化剂占所述混合物的重量百分含量为2.85％～4.35％，所述银的化合物选自AgNO3及Ag2O，所述引发剂为1,3,5-(2’-溴-2’-异丁酰氧)苯；以及
往所述混合物中加入溶剂并加热以进行原子转移自由基聚合反应，其中，所述混合物与所述溶剂的重量比为3/17～1/3；
提供一基材，所述基材包括一经等离子活化处理的活化表面；
将所述导电聚合物涂布于所述活化表面以形成一导电层；
在所述基材背离所述导电层的表面形成一胶粘层，依次层叠设置的胶粘层、基材及导电层构成一复合材料；
在所述复合材料上开设至少一通孔，所述通孔贯穿所述胶粘层、基材及导电层；
提供一柔性线路基板并使所述柔性线路基板至少一表面与带有通孔的复合材料通过所述胶粘层结合；
在所述导电层上镀铜以形成一铜层，所述铜层覆盖所述导电层及通孔并通过所述通孔电连接所述柔性线路基板。
2.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于：所述电路板的制作方法还包括在所述铜层上形成一防焊油墨层以覆盖所述铜层及所述通孔。
3.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于：所述基材为液晶聚合高分子。
4.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于：所述柔性线路基板为单面线路板、双面线路板或多层线路板。
5.如权利要求4所述的电路板的制作方法，其特征在于：所述柔性线路基板包括一基板及两分别形成于所述基板相对表面的导电线路层，所述复合材料与至少一导电线路层远离所述基板的表面结合。
6.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于：所述铜层通过电镀或化学镀的方式形成。
7.如权利要求1所述的电路板的制作方法，其特征在于：所述液晶聚合物单体选自乙烯基对苯二甲酸二(对甲氧基苯酚)酯；所述催化剂由溴化亚铜与金雀花碱共同组成；所述溶剂选自二甲基亚砜、二甲基甲酰胺及N-甲基-2-吡咯烷酮。
8.一种电路板，其包括依次层叠设置的一柔性线路基板、一复合材料及一铜层，其特征在于：所述复合材料包括依次层叠设置的胶粘层、基材及导电层，所述复合材料通过胶粘层与所述柔性线路基板粘合，所述基材包括一经等离子活化处理的活化表面，所述导电层形成于所述活化表面，所述导电层的材质为一导电聚合物，所述复合材料还包括至少一贯穿所述胶粘层、基材及导电层的通孔，所述铜层覆盖所述导电层及通孔并通过所述通孔电连接所述柔性线路基板，所述导电聚合物通过以下方法制备：将引发剂、液晶聚合物单体、银的化合物及催化剂混合得到混合物，其中，所述引发剂占所述混合物的重量百分含量为0.85％～1.35％，所述液晶聚合物单体占所述混合物的重量百分含量为42.2％～52.2％，所述银的化合物占所述混合物的重量百分含量为43.1％～53.1％，所述催化剂占所述混合物的重量百分含量为2.85％～4.35％，所述银的化合物选自AgNO3及Ag2O，所述引发剂为1,3,5-(2’-溴-2’-异丁酰氧)苯；以及往所述混合物中加入溶剂并加热以进行原子转移自由基聚合反应，其中，所述混合物与所述溶剂的重量比为3/17～1/3。
9.如权利要求8所述的电路板，其特征在于：所述基材为液晶聚合高分子。
10.如权利要求8所述的电路板，其特征在于：所述柔性线路基板为单面线路板、双面线路板或多层线路板。
11.如权利要求10所述的电路板，其特征在于：所述柔性线路基板包括一基板及形成于所述基板上的至少一导电线路层，所述复合材料与至少一导电线路层远离所述基板的表面结合。
12.如权利要求8所述的电路板，其特征在于：所述电路板还包括一防焊油墨层，所述防焊油墨层覆盖所述铜层及所述通孔。
13.如权利要求8所述的电路板，其特征在于：所述液晶聚合物单体选自乙烯基对苯二甲酸二(对甲氧基苯酚)酯；所述催化剂由溴化亚铜与金雀花碱共同组成；所述溶剂选自二甲基亚砜、二甲基甲酰胺及N-甲基-2-吡咯烷酮。
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