CN114828397A - 一种导电金属碳浆的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导电金属碳浆的制备方法及其应用。先将纳米级导电碳黑经硝酸和双氧水浸泡处理，过滤洗涤；将经过处理的导电碳黑加入去离子水中超声分散，加入一定量的铜、铝、锡等的金属盐溶液，并加入适量的聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行超声振荡，待混合均匀后，在超声条件下，滴加硼氢化钠溶液，将金属离子还原为单质；然后离心分离，得到金属碳复合体；最后将金属碳复合体、表面活性剂及去离子水研磨混合，得到导电金属碳浆。通过本发明制备方法，将金属负载于纳米碳黑上，大大降低了电阻，价格较低，应用于常规的孔金属化制成，能够经受热冲击，性能稳定，电镀后的背光等级高，镀铜效果好，具有较好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及印制电路板加工技术领域，具体涉及一种导电金属碳浆的制备方法及其应用。
背景技术
在双层和多层印制电路板的制造过程中，层间联通是通过导孔的金属化来实现的，简称孔金属化，孔金属化发展至今主要有两种技术，即化学沉铜技术(PTH)和直接电镀技术。化学沉铜技术是应用最早的也是最成熟的孔金属化技术，目前仍被各大厂商广泛使用。但化学沉铜制成使用了容易致癌物质的甲醛及其它对生态环境有害的化学物质，如EDTA、NTA、EDTP等，废水处理复杂，成本高；其次，化学沉铜药水稳定性较差，需要严格监控维护；第三，化学沉铜工艺还使用了钯金属，成本昂贵，不利于长久发展。因此，直接电镀技术在此背景下应运而生且备受人们关注。目前，直接电镀技术有三类：金属钯系列、高分子导电膜系列和黒孔化系列。金属钯系列需消耗贵金属钯，成本较高，且存在孔壁两头厚中间薄的缺陷；高分子导电膜系列以高分子导电聚合物(共轭性聚合物，如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚苯撑乙炔、聚苯硫醚等)实现孔金属化，反应条件苛刻；黑孔化系列以碳黑或石墨作为导电介质，利用碳黑或石墨的物理吸附特性和电吸附特性，在电路板已经钻好的导通孔的玻璃纤维板孔壁上沉积一层碳黑或石墨作为基础导电基层，然后直接电镀铜，从而实现层间联通，印制电路板黒孔化制成目前的生产工艺流程为：清洁整孔→一次黒孔→整孔→二次黒孔→微蚀→抗氧化→出料。
黒孔化系列直接电镀技术，克服化学沉铜工艺的缺陷，成本低廉且无毒无害，环境友好，符合绿色可持续发展理念，对传统电路板加工的升级和效益提升带来很大的帮助。然而，目前印制电路板孔金属化直接电镀工艺所采用的黒孔液大多是以水为分散介质，以碳黑或石墨为导电介质，形成悬浮液。以碳黑为导电介质，受碳黑材料的导电性有限的局限，在印制电路板玻璃纤维绝缘板材孔壁上形成导电层后，再电镀铜时穿镀能力不够，所以只能应用于薄板或软板领域；而以石墨为导电介质，虽然导电性比碳黑优良，但是因为石墨粒径较大，容易在印制电路板覆铜层上形成残墨，造成后续的缺陷。二者还有共同缺陷，即制成工序仍然较长，即需要二次清洁和二次黒孔，生产效率偏低。这些问题在一定程度上限制了黒孔化直接电镀技术的应用。
为解决上述问题，专利《一种黒孔液及其制备和应用方法》以银纳米线、表面活性剂载体溶剂等制备了黒孔液，可应用于孔金属化，该专利使用了较多的有机溶剂。专利《一种电路板导电液及其制备方法和应用》将纳米银线与黒孔液混合得到电路板导电液，大大降低了电阻，价格较低，应用在常规电镀流程中，能够经受热冲击，性能稳定，电镀后的产品背光等级高。专利《一种高活性印制线路板黑孔化试剂及黑孔化方法》采用碳粉、银粉、氧化锡粉末、氧化锌、氧化钦、三氧化二硅、磷酸氢钠及表面活性剂制备了黑孔化试剂，未详细说明制备方法。专利《银碳复合材料水溶液及其制备方法、银碳复合单元、导电体，及导电体的制备方法》将多个未修饰的碳材、水机磺酸盐系阴离子界面活性剂混合并进行超声处理，形成水溶液，再将多个有包含银盐及水的银盐水溶液所形成的雾化液滴喷洒加入碳材分散液，并持续超声震荡处理，以形成金属碳复合材料水溶液；该专利未指明是否适用于黒孔化直接电镀工艺。专利《一种水溶性导电纳米金属碳浆及导电纳米金属碳膜衬管》将纳米有色金属粉、纳米级导电炭黑及表面活性剂一起研磨，使纳米金属粉颗粒镶嵌入碳黑颗粒内，从而形成水溶性导电纳米金属碳浆，该专利克服黒孔技术和黑影技术的缺陷，提高生产效率，但在仅靠研磨作用便使金属粉镶嵌入于碳黑内，该方法有待进一步完善和改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足与缺陷，本发明提供了一种导电金属碳浆的制备方法。该方法制备的导电金属碳浆可以用于印制电路板孔金属化，该导电金属碳浆经历黒孔制成后形成的导电层具有较高的电导率且在铜面上无残留，彻底解决黒孔化直接电镀技术现有的缺陷，简化孔金属化制成，提高生产效率。
先将纳米级导电碳黑，在1.8～2.2mol/L的硝酸中浸泡8～10小时，用纯水洗涤至中性；再用质量百分比浓度为4％～6％双氧水浸泡100～140分钟，过滤洗涤；将经过上述处理过的导电碳粉加入去离子水中超声分散30分钟，加入一定量的铜、铝、锡等金属的盐溶液，并加入适量的聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行超声振荡，待混合均匀后，在超声条件下，缓慢滴加硼氢化钠溶液，将金属离子还原为单质；然后离心分离，得到负载有铜、铝、锡等金属的纳米碳黑，即金属碳复合体；最后将金属碳复合体、表面活性剂及去离子水研磨混合，得到导电金属碳浆。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种导电金属碳浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择一种导电碳黑，其粒径为10～100nm，优选粒径为20～50nm，将纳米级导电碳黑在1.8～2.2mol/L的硝酸中浸泡8～10小时，用纯水洗涤至中性，再用质量百分比浓度为4％～6％双氧水浸泡100～140分钟，过滤、洗涤；
(2)将经过步骤(1)处理的导电碳黑加入乙二醇中超声分散30分钟左右；加入一定量的金属盐溶液，所述金属盐溶液包括铜盐、铝盐、锡盐的一种或几种的组合，并加入适量的聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行超声振荡，待混合均匀后，在超声条件下，缓慢滴加硼氢化钠溶液，将金属离子还原为单质；然后离心分离，得到负载有金属铜、铝、锡的一种或几种组合的纳米碳黑，即金属碳复合体；
(3)最后将金属碳复合体、表面活性剂及去离子水研磨混合，得到导电金属碳浆。
进一步地，步骤(1)所述导电碳黑可以选择卡博特碳黑VULCAN XC-72R和VULCANXC-72、德固赛超导电碳黑PRINTEX XE2-B、日本科琴黑Ketjenblack EC-300J等。
进一步地，步骤(2)中，金属与导电碳黑的质量比为1:(600～2000)。
进一步地，步骤(2)中，硼氢化钠与金属的质量比为(2.8～3.2):1。
进一步地，步骤(3)所述金属碳复合体质量浓度为10～50g/L。
进一步地，步骤(3)所述的表面活性剂包含润湿剂、渗透剂、分散剂，所述表面活性剂的质量浓度为0.1～1.0g/L。
进一步地，步骤(3)所述研磨时间为110～130分钟。
本发明所述的导电金属碳浆形成的机理是：在所述的实验条件下，金属离子被硼氢化钠还原并吸附于碳黑表面，大大降低了碳黑的电阻率，负载有金属的碳黑在表面活性剂的作用下，通过研磨在水中形成稳定的分散体系。
本发明还提供了上述的制备方法制得的导电金属碳浆在印制电路板中的应用。包括以下步骤：
清洁整孔→黒孔→微蚀→抗氧化→出料
(1)清洁整孔。与现有黑孔化制成的清洁整孔工序的目的相同，用清洁整孔剂处理印制电路板上的导通孔，清洁孔壁的同时将孔壁上负电荷调整为正电荷；
(2)黒孔。将所述导电金属碳浆中负载金属的、带负电荷的导电碳黑均匀地沉积在印制电路板孔壁上，形成导电层；
(3)微蚀。与现有黑孔化制成的微蚀工序的目的相同，蚀刻掉内层铜环及基板铜面上的碳黑。
(4)抗氧化。与现有黑孔化制成的抗氧化工序的目的相同，对微蚀后的覆铜板面进行钝化处理，防止铜面氧化；
(5)出料。完成孔金属化制成，转入下一道工序。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：
(1)本发明提供了一种优于碳黑或石墨所形成的导电碳层的导电金属碳层，所述的导电金属碳浆形成的导电碳膜达到导电级水平，一次黑化就可达到效果。
(2)本发明提供的导电金属碳浆经历黒孔制成后形成的导电层具有较高的电导率且在铜面上无残留，彻底解决黒孔化直接电镀技术现有的缺陷，简化了现有技术中印制电路板玻璃纤维层孔壁金属化制成工艺，提高生产效率。
(3)本发明制备的导电金属碳浆处理的电路板耐热冲击性能好，不会出现与基材分离现象。
(4)印制电路板经本发明的导电金属碳浆处理后，电镀得到的背光等级高，镀铜效果好。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案做进一步地详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
一种导电金属碳浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将100g粒径为30nm的导电碳黑加入2mol/L的硝酸中浸泡9小时，用纯水洗涤至中性，再用质量百分比浓度为5％双氧水浸泡2小时，过滤、洗涤；
(2)将经过步骤(1)处理的导电碳黑加入去离子水中超声分散30分钟左右；加入4.5mL硝酸铜溶液(质量浓度为100g/L)，并加入10mL聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行搅拌，待溶液分散均匀后，在超声条件下，滴加5mL硼氢化钠溶液(质量浓度为100g/L)，将金属离子还原为单质；然后离心分离，得到负载有金属铜的纳米碳黑，即金属碳复合体；
(3)将上述金属碳复合体及表面活性剂(包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇)加入去离子水中。其中金属碳复合体质量浓度为10g/L；表面活性剂质量浓度为0.1g/L，用球磨机研磨混合2小时，得到所述导电金属碳浆。
实施例2
一种导电金属碳浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将100g粒径为50nm的导电碳黑加入1.8mol/L的硝酸中浸泡10小时，用纯水洗涤至中性，再用质量百分比浓度为4％双氧水浸泡130分钟，过滤、洗涤；
(2)将经过步骤(1)处理的导电碳黑加入去离子水中超声分散30分钟左右；加入1.5mL硝酸铜溶液(质量浓度为100g/L)和3mL硫酸铝溶液(质量浓度为100g/L)，并加入10mL聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行搅拌，待溶液分散均匀后，在超声条件下，滴加3mL硼氢化钠溶液(质量浓度为100g/L)，将金属离子还原为单质；然后离心分离，得到负载有金属铜、铝的纳米碳黑，即金属碳复合体；
(3)将上述金属碳复合体及表面活性剂(包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇)加入去离子水中。其中金属碳复合体质量浓度为30g/L；表面活性剂质量浓度为0.5g/L，用球磨机研磨混合110分钟，得到所述导电金属碳浆。
实施例3
一种导电金属碳浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将100g粒径为20nm的导电碳黑加入2.2mol/L的硝酸中浸泡8小时，用去离子水洗涤至中性，再用质量百分比浓度为5％双氧水浸泡110分钟，过滤、洗涤；
(2)将经过步骤(1)处理的导电碳黑加入去离子水中超声分散30分钟左右；加入5mL硫酸亚锡(质量浓度为10g/L)和15mL硫酸铝溶液(质量浓度为10g/L)，并加入10mL聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行搅拌，待溶液分散均匀后，在超声条件下，滴加1.5mL硼氢化钠溶液(质量浓度为100g/L)，将金属离子还原为单质；然后离心分离，得到负载有金属铝、锡的纳米碳黑，即金属碳复合体；
(3)将上述金属碳复合体及表面活性剂(包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇)加入去离子水中。其中金属碳复合体质量浓度为50g/L；表面活性剂质量浓度为1.0g/L，用球磨机研磨混合130分钟，得到所述导电金属碳浆。
实施例4
一种导电金属碳浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将100g粒径为80nm的导电碳黑加入2.2mol/L的硝酸中浸泡8小时，用去离子水洗涤至中性，再用质量百分比浓度为4％双氧水浸泡120分钟，过滤、洗涤；
(2)将经过步骤(1)处理的导电碳黑加入去离子水中超声分散30分钟左右；加入5mL硫酸亚锡(质量浓度为10g/L)和6mL硫酸铜溶液(质量浓度为10g/L)，并加入10mL聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行搅拌，待溶液分散均匀后，在超声条件下，滴加0.8mL硼氢化钠溶液(质量浓度为100g/L)，将金属离子还原为单质；然后离心分离，得到负载有金属铜、锡的纳米碳黑，即金属碳复合体；
(3)将上述金属碳复合体及表面活性剂(包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇)加入去离子水中。其中金属碳复合体质量浓度为40g/L；表面活性剂质量浓度为0.8g/L，用球磨机研磨混合130分钟，得到所述导电金属碳浆。
实施例5
一种导电金属碳浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将100g粒径为100nm的导电碳黑加入2mol/L的硝酸中浸泡9小时，用纯水洗涤至中性，再用质量百分比浓度为4％双氧水浸泡120分钟，过滤、洗涤；
(2)将经过步骤(1)处理的导电碳黑加入去离子水中超声分散30分钟左右；加入4.0mL硫酸铜溶液(质量浓度为100g/L)，并加入10mL聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行搅拌，待溶液分散均匀后，在超声条件下，滴加5mL硼氢化钠溶液(质量浓度为100g/L)，将金属离子还原为单质；然后离心分离，得到负载有金属铜的纳米碳黑，即金属碳复合体；
(3)将上述金属碳复合体及表面活性剂(包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇)加入去离子水中。其中金属碳复合体质量浓度为20g/L；表面活性剂质量浓度为0.3g/L，用球磨机研磨混合110分钟，得到所述导电金属碳浆。
应用实施例1
一种应用导电金属碳浆对印制电路板孔进行黒孔制成的方法，所述方法包括以下步骤：
将钻好孔的电路板经历清洁整孔、黒孔、微蚀、抗氧化处理，再清洗、干燥，得到样品。其中清洁整孔剂和微蚀液采用市售产品，黒孔液采用实施例制备的导电金属碳浆。
对比实施例1
将钻好孔的电路板经历清洁整孔、黒孔、微蚀、抗氧化处理，再清洗、干燥，得到样品。其中黒孔液、清洁整孔剂和微蚀液均采用市售产品。
对比实施例2
将钻好孔的电路板经历清洁整孔、一次黒孔、清洁整孔、二次黒孔、微蚀、抗氧化处理，再清洗、干燥，得到样品。其中黒孔液、清洁整孔剂和微蚀液均采用市售产品。
对比实验1(导电性检测)
对上述经过应用实施例1和对比实施例1、对比实施例2处理的电路板进行导电性能测试，测量其孔电阻。导电性检测结果如表1所示：
表1
| 应用实施例1 | 对比实施例1 | 对比实施例2 | |
| 电阻，千欧 | 1.2 | 9.8 | 6.0 |
由表1可以看出，本发明应用实施例1的处理的电路板的孔电阻远远低于对比实施例1和对比实施例2所用市售黑孔液。说明印制电路板经本发明制备的导电金属碳浆处理后，在孔壁上形成了导电性更高的导电层，有利于后续电镀制成。
对比实验2(热冲击检测)
对上述经过应用实施例1和对比实施例1、对比实施例2得到的电路板进行热冲击实验测试，每组实验进行5次。热冲击检测结果如表2所示：
表2
| 应用实施例1 | 对比实施例1 | 对比实施例2 | |
| 分离现象 | 无 | 有 | 有 |
由表2可以看出，应用本发明制备的导电金属碳浆处理的电路板能够经受住5次热冲击实验，不会出现与基材分离现象；而经市售黑孔液处理的电路板在5次热冲击实验中出现了与基材分离现象。
对比实验3(背光检测)
背光检测是沉铜效果的主要检测方法，在50倍显微镜下将光线调暗后观察是否有基材透光现象，透光越少说明效果越好，原理在于铜本身是不透光的,而基材用的PP胶片是透光的。一般以10级为评核标准，要求至少达到8级，如背光能力低，很容易导致孔内无铜，影响PCB的电性能和可靠性。
将测试电路板分别经应用实施例1、对比实施例1、对比实施例2处理后，再进行常规电镀处理。
选择孔径范围为0.4～1.1毫米，经抛光盘研磨，用240号砂纸去除样品切片板边和孔边毛刺，再用600号砂纸研磨抛光，然后在50倍显微镜下观察。
背光检测结果如表3所示：
表3
| 应用实施例1 | 对比实施例1 | 对比实施例2 | |
| 背光等级 | 10 | 4 | 8 |
由表3可以看出，应用实施例1的背光等级为10，高于对比实施例1和对比实施例2。印制电路板经本发明制备的导电金属碳浆处理后，进行常规电镀，得到的背光等级高，这说明本发明制备的导电金属碳浆较市售黑孔液具有更好的镀铜效果。
对比实验1的结果表明：与市售的黒孔液相比，在同等条件下，本发明制备的导电金属碳浆简化黒孔制成的工序，并且所形成的导电层的电阻更低；对比实验2的结果表明：与市售的黒孔液相比，经本发明制备的导电金属碳浆处理的电路板耐热冲击性能更好，能经受住5次热冲击实验，不会出现与基材分离现象；对比实验3的结果表明：印制电路板经本发明制备的导电金属碳浆处理后，进行常规电镀，得到的背光等级高，镀铜效果更好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米级导电碳黑在硝酸中浸泡，后用纯水洗涤至中性，再用双氧水浸泡，过滤，洗涤；
(2)将经过步骤(1)处理的导电碳黑加入去离子水中超声分散；加入金属盐溶液，并加入聚乙烯吡咯烷酮，将混合液进行超声分散，待分散均匀后，在超声条件下，滴加硼氢化钠溶液，将金属离子还原为单质，然后离心分离，得到负载有金属的纳米碳黑，即金属碳复合体；
(3)最后将金属碳复合体、表面活性剂以及去离子水研磨混合，得到所述导电金属碳浆。
2.根据权利要求1所述的一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述纳米级导电碳黑的粒径为10～100nm。
3.根据权利要求1所述的一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硝酸的浓度为1.8～2.2mol/L；在硝酸中浸泡的时间为8～10小时。
4.根据权利要求1所述的一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，双氧水的质量百分比浓度为4％～6％；浸泡的时间为100～140分钟。
5.根据权利要求1所述的一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述金属盐溶液包括铜盐、铝盐、锡盐的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，金属与导电碳黑的质量比为1:(600～2000)。
7.根据权利要求1所述的一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硼氢化钠与金属的质量比为(2.8～3.2):1。
8.根据权利要求1所述的一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述金属碳复合体的质量浓度为10～50g/L。
9.根据权利要求1所述的一种导电金属碳浆的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述表面活性剂包含润湿剂、渗透剂、分散剂；所述表面活性剂的质量浓度为0.1～1.0g/L。
10.权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的导电金属碳浆在印制电路板中的应用。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116102948A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-05-12 | 江苏金陵特种涂料有限公司 | 一种水性环氧导静电防腐涂料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106498465A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-03-15 | 珠海特普力高精细化工有限公司 | 一种水溶性导电纳米金属碳浆及导电纳米金属碳膜衬管 |
| CN108786795A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-11-13 | 华南理工大学 | 一种修饰电极的高效催化剂及其制备方法和用途 |
| CN108933264A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-04 | 中科院合肥技术创新工程院 | 一种导电炭黑负载贵金属复合材料及其制备方法和应用 |
-
2022
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106498465A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-03-15 | 珠海特普力高精细化工有限公司 | 一种水溶性导电纳米金属碳浆及导电纳米金属碳膜衬管 |
| CN108786795A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-11-13 | 华南理工大学 | 一种修饰电极的高效催化剂及其制备方法和用途 |
| CN108933264A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-04 | 中科院合肥技术创新工程院 | 一种导电炭黑负载贵金属复合材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 何为 等: "导电油墨制备技术及应用进展", 材料导报, vol. 23, no. 21, 10 November 2009 (2009-11-10), pages 30 - 33 * |
| 郑雅杰 等: "印制电路板孔金属化及其工艺改进途径", 材料导报, vol. 17, no. 04, 15 April 2003 (2003-04-15), pages 11 - 13 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116102948A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-05-12 | 江苏金陵特种涂料有限公司 | 一种水性环氧导静电防腐涂料及其制备方法 |
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