CN110467863A - 导电涂料、镀液、pcb电路板和pcb电路板制作方法 - Google Patents

导电涂料、镀液、pcb电路板和pcb电路板制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导电涂料、镀液、PCB电路板和PCB电路板制作方法，该导电涂料由5～75％的导电铜粉、15～20％的树脂、5～10％的固化剂和5～15％的助剂制备而成，该镀液由1％的硫酸铜、1％的碱、4.5～5.5％的酒石酸钾钠、0.1％的乙二胺四乙酸、1％的甲醛和91.4～92.4％的纯净水制备而成。将导电涂料直接丝印在基板的PCB电路上并烘烤固化后，放入镀液中，取出并进行防氧化处理。这样，PCB电路板即具有超低电阻的导电涂层，导电性能佳，同时极大简化了生产工艺流程，降低生产难度和缩短生产周期，大幅降低PCB电路板的总成本，市场竞争力强，而且生产过程无污染，可大幅改善工业区周边环境，造福于民。

Description

导电涂料、镀液、PCB电路板和PCB电路板制作方法
技术领域
本发明属于PCB电路板和导电材料技术领域，特别涉及一种导电涂料、镀液、PCB电路板和PCB电路板制作方法。
背景技术
目前，现有PCB电路板生产厂商都采用减成法方式生产PCB板，但申请人发现：传统的减成法工艺存在以下问题和缺点。
1、工艺繁琐，生产效率不高；
2、生产技术要求高、生产难度大，成本高昂；
3、生产设备投入多，占用厂房面积大等。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可直接丝印在基板上，极大简化电路板生产工艺，降低生产难度和缩短生产周期，大幅降低了PCB电路板的总成本，使产品具有极强的市场竞争力的导电涂料，可在电路板生产过程无强酸强碱等，所有用料既对环境不造成污染，还可回收利用，一旦得到应用将大幅改善PCB制造行业对环境的污染破坏，改善工业区周边生活环境，造福于民的镀液，以及采用了该导电涂料和镀液制作的、PCB电路板和PCB电路板制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种导电涂料，由以下组分和重量百分比制备而成：
导电铜粉 65～75％；
树脂 15～20％；
固化剂 5～10％；
助剂 5～15％。
进一步地，所述树脂是环氧树脂或酚醛树脂，所述固化剂是双氰氨固化剂，所述助剂包括二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂、有机硅消泡剂和流平剂中的多种。
进一步地，导电涂料在制备时先将树脂和助剂充分混合均匀，然后冷却后加入固化剂充分混合均匀，最后加入导电铜粉充分混合均匀，制得稀稠状态的导电涂料。
进一步地，所述树脂和助剂以1000rpm的速度搅拌分散2H，使树脂和助剂充分混合均匀；加入固化剂后以800rpm的速度搅拌分散10分钟，使固化剂与均匀混合一起的树脂和助剂充分混合均匀；加入导电铜粉后以800rpm的速度搅拌分散10分钟，使导电铜粉与均匀混合一起的树脂、助剂和固化剂充分混合均匀，制得稀稠状态的导电涂料。
一种镀液，由以下组分和重量百分比制备而成：
硫酸铜 1％；
碱 1％；
酒石酸钾钠 4.5～5.5％；
乙二胺四乙酸 0.1％；
甲醛 1％；
纯净水 91.4～92.4％。
进一步地，镀液在制备时先在纯净水中依次加入硫酸铜、酒石酸钠，且边加边搅拌，直至搅拌均匀，然后加入乙二胺四乙酸和碱，且边加边搅拌，直至搅拌均匀，最后加入甲醛，且边加入边搅拌，直至搅拌均匀。
一种PCB电路板，包括有基板，所述基板的表面设有导电涂层，所述导电涂层包括导电涂料层和镀铜层，所述导电涂料层是丝印在基板的PCB电路上并固化后权利要求1所述导电涂料，所述镀铜层是浸泡在权利要求5所述镀液中并在导电涂料层表面形成的铜层。
进一步地，所述导电涂料层的丝印厚度为10um～15um，所述镀铜层的厚度为0.5um～3um。
一种PCB电路板的制作方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
电路设计——在基板上设计好PCB电路；
印刷导电涂料层——将权利要求1所述导电涂料丝印在基板的PCB电路上；
烘烤固化；
化学镀——将烘烤固化的基板置于权利要求5所述镀液中，等基板的PCB电路上固化的导电涂料层表面形成一层铜后取出；
防氧化处理。
进一步地，在烘烤固化时，所述烘烤温度为160度，烘烤时间为30分钟，或者烘烤温度为200度，烘烤时间为5分钟；在化学镀时，所述镀液的PH值为12，且保持60度恒温。
本发明有益效果：
本发明通过上述技术方案，PCB电路板即具有超低电阻的导电涂层，导电性能极佳，同时该导电涂层采取直接丝印而成，与传统PCB减成法的工艺相比，极大地简化了生产工艺流程，降低生产难度和缩短生产周期，大幅降低了PCB电路板的总成本，从而使产品具有极强的市场竞争力，而且生产过程无强酸强碱等，所有用料既对环境不造成污染，还可回收利用，一旦得到应用将大幅改善PCB制造行业对环境的污染破坏，改善工业区周边生活环境，造福于民。
附图说明
图1是本发明所述一种PCB电路板的局部结构示意图；
图2是本发明所述一种PCB电路板制作的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例所述的一种PCB电路板包括有基板1，所述基板1的表面设有导电涂层2，所述导电涂层2包括导电涂料层3和镀铜层4，所述导电涂料层3是丝印在基板1的PCB电路5上并固化后导电涂料，所述镀铜层4是浸泡在镀液中并在导电涂料层3表面形成的铜层。
其中，所述导电涂料层的丝印厚度为10um～15um，所述导电涂料由以下组分和重量百分比制备而成：65～75％的导电铜粉、15～20％的树脂、5～10％的固化剂和5～15％的助剂；所述树脂可以是环氧树脂或酚醛树脂，所述固化剂可以是双氰氨固化剂，所述助剂包括二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂、有机硅消泡剂和流平剂中的多种。
所述导电涂料在制备时，先将树脂和助剂充分混合均匀，然后冷却后加入固化剂充分混合均匀，最后加入导电铜粉充分混合均匀，制得稀稠状态的导电涂料。具体为：所述树脂和助剂以1000rpm的速度搅拌分散2H，使树脂和助剂充分混合均匀；加入固化剂后以800rpm的速度搅拌分散10分钟，使固化剂与均匀混合一起的树脂和助剂充分混合均匀；加入导电铜粉后以800rpm的速度搅拌分散10分钟，使导电铜粉与均匀混合一起的树脂、助剂和固化剂充分混合均匀，制得稀稠状态的导电涂料。
所述镀铜层的厚度为0.5um～3um，所述镀液由以下组分和重量百分比制备而成：1％的硫酸铜、1％的碱、4.5～5.5％的酒石酸钾钠、0.1％的乙二胺四乙酸、1％的甲醛和91.4～92.4％的纯净水；所述碱可以是氢氧化钠(NaOH)晶体。
所述镀液在制备时，先在纯净水中依次加入硫酸铜、酒石酸钠，且边加边搅拌，直至搅拌均匀，然后加入乙二胺四乙酸和碱，且边加边搅拌，直至搅拌均匀，最后加入甲醛，且边加入边搅拌，直至搅拌均匀。
如图2所示，本发明所述一种PCB电路板的制作方法，依次包括以下步骤：
步骤S100、电路设计——在基板上设计好PCB电路；
步骤S200、印刷导电涂料层——将上述导电涂料直接丝印在基板的PCB电路上；
步骤S300、烘烤固化——将丝印好的基板放入烘箱内高温烘烤，使丝印的导电涂料固化，形成导电涂料层；所述烘烤温度可以为160度，烘烤时间为30分钟，或者烘烤温度可以为200度，烘烤时间为5分钟；
步骤S400、化学镀——将烘烤固化的基板置于上述镀液中，等基板的PCB电路上固化的导电涂料层表面形成一层铜后取出；所述镀液的PH值为12，且保持60度恒温
步骤S500、防氧化处理。
这样，本发明所述PCB电路板具有超低电阻的导电涂层，导电性能极佳，同时该导电涂层采取直接丝印而成，与传统PCB减成法的工艺相比，极大地简化了生产工艺流程，降低生产难度和缩短生产周期，生产效率提高，有效大幅降低PCB电路板的总成本，从而使产品具有极强的市场竞争力，而且生产过程无强酸强碱等，所有用料既对环境不造成污染，还可回收利用，一旦得到应用将大幅改善PCB制造行业对环境的污染破坏，改善工业区周边生活环境，造福于民。
下面通过两个例子对本发明所述PCB电路板和制作方法作进一步说明。
例1：
制备导电涂料：首先按以下重量百分比称取酚醛树脂20％、双氰氨5％、导电铜粉69％、二价酸酯溶剂1％、四甲苯溶剂3.5％、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂1％、有机硅消泡剂0.1％、流平剂0.4％；然后将称取所述酚醛树脂、二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂和聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂加入塑料罐内后，用分散机以1000rpm的速度搅拌分散2H，使酚醛树脂、二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂和聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂充分混合均匀；接着加入双氰氨固化剂并以800rpm的速度搅拌分散10分钟，使双氰氨固化剂与均匀混合一起的酚醛树脂、二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂和聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂充分混合均匀；最后加入导电铜粉、流平剂和消泡剂以800rpm的速度搅拌分散10分钟，分散均匀后得到本发明所述导电材料。
制备镀液：首先按以下重量百分比称取纯净水92.4％、硫酸铜1％、酒石酸钾钠4.5％、乙二胺四乙酸0.1％、氢氧化钠1％和甲醛1％；然后将硫酸铜加入纯净水中，边加入边搅拌，且加入后继续搅拌5分钟；接着加入酒石酸钾钠，边加入边搅拌，且加入后继续搅拌10分钟；最后依次分别加入乙二胺四乙酸、氢氧化钠和甲醛，边加入边搅拌，且在分别加入后继续搅拌5分钟，搅拌均匀后得到本发明呈现蓝色所述镀液，用PH试纸检测该镀液，PH值为12。
制作导电涂料层：首先将制备的导电涂料直接丝印在基板的PCB电路上，然后将丝印有导电涂料的基板放入烘箱以160度烘烤30分钟(也可以基板放入烘箱以200度烘烤5分钟)，使丝印在基板PCB电路上的导电涂料固化。经测试，该导电涂料层的性能指标测试结果：百格测试等级为0级，电阻(1cm)为30欧。
制作镀铜层：首先将镀液加热至60度，并保持恒温，然后把丝印固化后的基板放在镀液中10分钟后取出，基板上PCB线路的导电涂料层表面会附上一层铜，形成镀铜层；最后进行防氧化处理。经测试，该镀铜层的性能指标测试结果：百格测试等级为0级，电阻(10cm)0.1欧。
例2：
制备导电涂料：首先按以下重量百分比称取环氧树脂15％、双氰氨5％、导电铜粉75％、二价酸酯溶剂1％、四甲苯溶剂2.5％、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂1％、有机硅消泡剂0.1％和流平剂0.4％；然后将称取所述酚醛树脂、二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂和聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂加入塑料罐内后，用分散机以1000rpm的速度搅拌分散2H，使酚醛树脂、二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂和聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂充分混合均匀；接着加入双氰氨固化剂并以800rpm的速度搅拌分散10分钟，使双氰氨固化剂与均匀混合一起的酚醛树脂、二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂和聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂充分混合均匀；最后加入导电铜粉、流平剂和消泡剂以800rpm的速度搅拌分散10分钟，分散均匀后得到本发明所述导电材料。
制备镀液：首先按以下重量百分比称取纯净水91.4％、硫酸铜1％、酒石酸钾钠5.5％、乙二胺四乙酸0.1％、氢氧化钠1％和甲醛1％；然后将硫酸铜加入纯净水中，边加入边搅拌，且加入后继续搅拌5分钟；接着加入酒石酸钾钠，边加入边搅拌，且加入后继续搅拌10分钟；最后依次分别加入乙二胺四乙酸、氢氧化钠和甲醛，边加入边搅拌，且在分别加入后继续搅拌5分钟，搅拌均匀后得到本发明呈现蓝色所述镀液，用PH试纸检测该镀液，PH值为12。
制作导电涂料层：首先将制备的导电涂料直接丝印在基板的PCB电路上，然后将丝印有导电涂料的基板放入烘箱以160度烘烤30分钟(也可以基板放入烘箱以200度烘烤5分钟)，使丝印在基板PCB电路上的导电涂料固化。经测试，该导电涂料层的性能指标测试结果：百格测试等级为0级，电阻(1cm)为20欧。
制作镀铜层：首先将镀液加热至60度，并保持恒温，然后把丝印固化后的基板放在镀液中10分钟后取出，基板上PCB线路的导电涂料层表面会附上一层铜，形成镀铜层；最后进行防氧化处理。经测试，该镀铜层的性能指标测试结果：百格测试等级为0级，电阻(10cm)0.03欧。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种导电涂料，其特征在于，由以下组分和重量百分比制备而成：
导电铜粉 65～75％；
树脂 15～20％；
固化剂 5～10％；
助剂 5～15％。
2.根据权利要求1所述的导电涂料，其特征在于，所述树脂是环氧树脂或酚醛树脂，所述固化剂是双氰氨固化剂，所述助剂包括二价酸酯溶剂、四甲苯溶剂、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂、有机硅消泡剂和流平剂中的多种。
3.根据权利要求1或2所述的导电涂料，其特征在于，制备时先将树脂和助剂充分混合均匀，然后冷却后加入固化剂充分混合均匀，最后加入导电铜粉充分混合均匀，制得稀稠状态的导电涂料。
4.根据权利要求3所述的导电涂料，其特征在于，所述树脂和助剂以1000rpm的速度搅拌分散2H，使树脂和助剂充分混合均匀；加入固化剂后以800rpm的速度搅拌分散10分钟，使固化剂与均匀混合一起的树脂和助剂充分混合均匀；加入导电铜粉后以800rpm的速度搅拌分散10分钟，使导电铜粉与均匀混合一起的树脂、助剂和固化剂充分混合均匀，制得稀稠状态的导电涂料。
5.一种镀液，其特征在于，由以下组分和重量百分比制备而成：
硫酸铜 1％；
碱 1％；
酒石酸钾钠 4.5～5.5％；
乙二胺四乙酸 0.1％；
甲醛 1％；
纯净水 91.4～92.4％。
6.根据权利要求5所述的镀液，其特征在于，在制备时先在纯净水中依次加入硫酸铜、酒石酸钠，且边加边搅拌，直至搅拌均匀，然后加入乙二胺四乙酸和碱，且边加边搅拌，直至搅拌均匀，最后加入甲醛，且边加入边搅拌，直至搅拌均匀。
7.一种PCB电路板，包括有基板，其特征在于，所述基板的表面设有导电涂层，所述导电涂层包括导电涂料层和镀铜层，所述导电涂料层是丝印在基板的PCB电路上并固化后权利要求1所述导电涂料，所述镀铜层是浸泡在权利要求5所述镀液中并在导电涂料层表面形成的铜层。
8.根据权利要求7所述的PCB电路板，其特征在于，所述导电涂料层的丝印厚度为10um～15um，所述镀铜层的厚度为0.5um～3um。
9.一种PCB电路板的制作方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
电路设计——在基板上设计好PCB电路；
印刷导电涂料层——将权利要求1所述导电涂料丝印在基板的PCB电路上；
烘烤固化；
化学镀——将烘烤固化的基板置于权利要求5所述镀液中，等基板的PCB电路上固化的导电涂料层表面形成一层铜后取出；
防氧化处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在烘烤固化时，所述烘烤温度为160度，烘烤时间为30分钟，或者烘烤温度为200度，烘烤时间为5分钟；在化学镀时，所述镀液的PH值为12，且保持60度恒温。
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