CN113382560A - 一种多层板孔金属化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层板孔金属化处理方法，利用石墨烯、金属纳米线材料、导电高分子材料的导电性能，以及导电高分子材料的成膜性能，在非金属表面进行导电化处理，处理后的非金属表面导电性能好，膜层结合力强，可以替代传统的锡钯胶体处理方法。本发明提供的处理方法，性能稳定、操作简单、易于控制、成本低廉，且生产过程无污染，更加绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于印制线路板技术领域，具体涉及一种用于多层板的孔金属化方法。
背景技术
传统的印制电路板加工过程中，孔金属化主要通过化学铜(PTH)来完成，其工艺流程繁琐。随着近些年钯价格的持续上涨，使PTH过程价格更加昂贵，很多企业已经无法承担该项加工，且该工艺过程会中需要使用EDTA、甲醛等对环境污染物质，因此，急需一种绿色环保工艺来替代孔金属化过程。
黑孔技术是在该环境下应运而生的一种新方法，它使用导电能力较强的碳粉或石墨作为导电材料(进口技术已经商业化)，制备其浆料来替代传统的PTH工艺，其特点是简化了孔金属化的工艺流程、节省工时、减少材料的消耗、并有效的控制了废水的排放量、降低了PCB板的生产成本。
高分子导电膜技术也是一种新的处理方法，已经实现了工业化生产。该方法通过原位聚合的方法，实现了导电化处理。但是该方法在单层板方面可以实现高效处理，但是在多层板，集成电路中出现了很多的不良。
随着信息集成化、产品向更小化发展，集成电路的板厚也越来越厚，孔金属化遇到了很大的挑战。传统的黑孔(碳粉或石墨作为导电材料)技术以及高分子导电膜技术已经无法满足该使用需求。
因此，提供一种导电性能更好、成膜更加均匀、导电材料更加细小的集成电路用孔金属化材料变得非常重要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多层板孔金属化处理方法，使用石墨烯、纳米线材料、高分子导电材料的复配，达到了协同增效的效果。在孔金属化处理过程中，工艺更加简便、控制更加容易；形成的导电复合膜更加均匀、膜层更薄、导电性能更好；整个制备过程以及使用过程都不产生有害物质或有毒气体，更加环保安全。
为达到上述目的，本发明提出以下技术方案：一种多层板孔金属化处理方法，包括导电膏的配制，每1千克所述导电膏中的组分及其含量如下：
其中，所述的导电膏分为两步制备。
(1)石墨烯浆料制备：将石墨烯8-10％、分散剂0.5-1％、溶剂4-5.5％、水混合，通过球磨的方法制备成浆料，固含量控制在14-15％，得石墨烯浆料；
其中，所述的分散剂为三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚醋酸酯钾盐中的一种或多种。
其中，所述的溶剂为丙二醇、二乙二醇单苯醚中的一种或多种。
其中所述的球磨工艺为：锆珠直径为0.2-0.4mm，研磨时间为60-120分钟。
(2)导电膏制备：将石墨烯浆料与金属纳米线分散液0.1-0.2％、高分子导电材料9-10％、触变剂0.5-0.9％高速分散成稳定的膏体，固含量控制在24-25％，得导电膏。
其中，所述的金属纳米线分散液为铜纳米线分散液、银纳米线分散液、钯纳米线分散液中的一种或多种(图1)。
其中，所述的金属纳米线分散液，纳米线的直径在5-100nm，长度为10-100μm，分散液的固含量为10％。
其中，所述的高分子导电材料为聚苯乙烯基磺酸、聚烷氧基改性噻吩中一种或多种。
其中，所述的触变剂为气相二氧化硅、水性聚酰胺蜡、卡波姆中的一种或多种。
其中，所述的高速分散工艺为：转速5000rpm，分散时间20-30分钟。
本发明还提供了一种多层板孔金属化处理方法包括导电化处理和干燥步骤。
所述的导电化处理方法为：将导电膏通过压力持续涂覆到板面，直到板的另一面有导电膏溢出，停止添加导电膏，继续将多余的导电膏压出即可。
所述的导电化处理后干燥条件为：温度为60-105℃热风风干，风干时间为5-15分钟。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、采用本发明的技术方案，可以减少废液的排放，且导电膏的损耗更加少，可以针对性的进行孔金属化；
2、采用本发明的技术方案，利用石墨烯、金属纳米线材料纳米级的尺寸，且石墨烯和金属纳米线都具备较好的导电性能，可以实现纳米级膜厚具有较好的导电性能(图1)；
3、采用本发明的技术方案，利用高分子导电材料的成膜性能，使成膜更加均匀；高分子导电材料与树脂基板的相似结构，解决了膜层与基板之间的结合力问题，使膜层与基材之间的内应力更小。
说明书附图
图1为本发明纳米级膜厚好导电性能的原理示意图；
图2为本发明纳米线分散液中纳米线材料的扫描电镜图(由左向右依次为铜、银、钯)；
图3为本发明导电膏处理后点电镀效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
实施例1
石墨烯浆料制备：将石墨烯8％、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐0.5％、丙二醇2％，二乙二醇苯醚3.5％、与水混合，通过球磨的方法制备成浆料，固含量为14％；
导电膏制备：在固含量为14％的石墨烯浆料中加入钯纳米线分散液0.1％(如图2所示)、银纳米线分散液0.1％、聚烷氧基改性噻吩10％、水性聚酰胺蜡0.8％高速分散成稳定的膏体，固含量为25％。
实施例2
石墨烯浆料制备：将石墨烯10％、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐0.5％、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚醋酸酯钾盐0.5％、二乙二醇苯醚4％、与水混合，通过球磨的方法制备成浆料，固含量为15％；
导电膏制备：在固含量为15％的石墨烯浆料中加入铜纳米线分散液0.05％、银纳米线分散液0.15％、聚烷氧基改性噻吩6％、聚苯乙烯基磺酸3％、气相二氧化硅0.1％、水性聚酰胺蜡0.4％，高速分散成稳定的膏体，固含量为24.7％。
实施例3
石墨烯浆料制备：将石墨烯9％、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐0.1％、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚醋酸酯钾盐0.4％、丙二醇2％、二乙二醇苯醚3％，与水混合，通过球磨的方法制备成浆料，固含量为14.5％；
导电膏制备：在固含量为14.5％的石墨烯浆料中加入银纳米线分散液0.1％、烷氧基改性噻吩7％、聚苯乙烯基磺酸2.5％、卡波姆0.1％，水性聚酰胺蜡0.4％，高速分散成稳定的膏体，固含量为24.6％。
实施例4
石墨烯浆料制备：将石墨烯8％、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐0.5％、二乙二醇苯醚5.5％，与水混合，通过球磨的方法制备成浆料，固含量为14％；
导电膏制备：在固含量为14％的石墨烯浆料中加入银纳米线分散液0.1％、烷氧基改性噻吩6％、聚苯乙烯基磺酸3％、气相二氧化硅0.1％，水性聚酰胺蜡0.8％，高速分散成稳定的膏体，固含量为24％。
导电化处理方法为：将导电膏通过压力持续涂覆到板面，直到板的另一面有导电膏溢出，停止添加导电膏，继续将多余的导电膏压出即可，处理进行干燥处理，条件为：60-105℃热风风干，风干时间为5-15分钟。
实施例1～4的孔金属化处理结果如下：
备注：1)所处理的板为直径0.25mm，深度1.3mm；2)处理直径0.1mm的单层板测试结果如图3。
本发明的技术方案，可以解决多层板的孔金属化问题，利用石墨烯和金属纳米线材料的搭配，实现了多层板与单层板相似的测试结果，导电性能随着板的厚度变化较小，说明该导电膏的导电性能更好，更加适用于多层板孔金属化处理。除上述实施例以外，本发明还可以有其他方式实现，在不脱离本发明内容的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多层板孔金属化处理方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）石墨烯浆料制备：将石墨烯8-10%、分散剂0.5-1%、溶剂4-5.5%、水混合，通过球磨的方法制备成浆料，固含量控制在14-15%，得石墨烯浆料；
（2）导电膏制备：将制备好的石墨烯浆料与金属纳米线分散液0.1-0.2%、高分子导电材料9-10%、触变剂0.5-0.9%高速分散成稳定的膏体，固含量控制在24-25%，得导电膏。
（3）多层板孔金属化处理方法：清洁—水洗—整孔—水洗—导电化处理—干燥—微蚀—水洗—防氧化—水洗—干燥。
2.根据权利要求1所述的多层板孔金属化处理方法，其特征在于，所述的步骤（1）石墨烯浆料中的分散剂为三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚醋酸酯钾盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的多层板孔金属化处理方法，其特征在于，所述的步骤（1）石墨烯浆料中的溶剂为丙二醇、二乙二醇单苯醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的多层板孔金属化处理方法，其特征在于，所述的步骤（1）的球磨工艺为：锆珠直径为0.2-0.4mm，研磨时间为60-120分钟。
5.根据权利要求1所述的多层板孔金属化处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）金属纳米线分散液为铜纳米线分散液、银纳米线分散液、钯纳米线分散液中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的多层板孔金属化处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）金属纳米线分散液，纳米线的直径在5-100nm，长度为10-100μm，分散液的固含量为10%。
7.根据权利要求1所述的多层板孔金属化处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）高分子导电材料为聚苯乙烯基磺酸、聚烷氧基改性噻吩中一种或多种。
8.根据权利要求1所述的多层板孔金属化处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）触变剂为气相二氧化硅、水性聚酰胺蜡、卡波姆中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的多层板孔金属化处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）的高速分散工艺为：转速5000rpm，分散时间20-30分钟。
10.根据权利要求1所述的非金属表面导电化处理方法，其特征在于，所述的步骤（3）的导电化处理方法为：将导电膏通过压力持续涂覆到板面，直到板的另一面有导电膏溢出，停止添加导电膏，继续将多余的导电膏压出即可；所述的步骤（3）中的导电化处理后干燥温度为60-105℃热风风干，风干时间为5-15分钟。
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2020
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