铜@银金属导电膜的制备方法及其在印制电路板上的应用技术

铜@银金属导电膜的制备方法及其在印制电路板上的应用属于材料技术领域。本发明专利技术步骤：在避光条件下，将铜盐和光引发剂加入溶剂中溶解，所得均相溶液放入反应容器中；将透明基材放于反应容器上，使透明基材与均相溶液接触；用与光引发剂吸收波长匹配的光源照射反应体系，发生光还原反应，被还原的铜粒子附着在透明基材表面；对附有铜的基材进行银盐溶液浸渍处理，最终在透明基材上得到铜@银金属导电膜。当使用掩膜时，可以得到图案化的铜@银金属导电膜。本发明专利技术无需高温退火等复杂后处理，就可达到优良的导电性能，可广泛应用于各种透明基材，尤其是对于难以承受热处理的热敏感基材更具优势，简化了电路板的制作过程，降低了成本及环境污染，有望取代传统的印制电子线路板及柔性电路板的制备技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料
，具体设及一种在透明基材表面上制备铜@银金属导电 膜的方法，尤其设及一种透明基材上图案化铜@银金属导电膜的制备方法及其在印制电路 板上的应用。
技术介绍
随着电子产业的发展，制备导电图层特别是柔性基材上的导电图层越来越重要。 目前印制电路板主要采用减成法工艺来制作，即在覆铜巧层压板表面上，有选择性地刻蚀 部分铜巧来获得导电图层。我们知道，传统的印刷电路板（PCB)制造工艺需要经过20多道 制作工序，产生大量的有机溶剂和废水废液，耗用高额能量，成为能耗大户。国家已经充分 意识到PCB行业的高污染和排放问题，国家环保局已于2008年11月21日发布了行业标 准一一《清洁生产标准印制电路板制造业》(町450-2008)，并于2009年2月1日开始实施。 政府已明确提出并要坚决落实不能W牺牲环境的代价来促进我国经济发展。显而易见，我 国PCB工业的发展必将受到环境保护方面的政策限制。因此，PCB工业如果想要获得可持 续发展，必须先要跨过环境保护的新口槛，否则无法生存。 近年来，贵金属导电油墨打印在电子产业上得到了广泛的应用，但贵金属导电油 墨仍存在很多无法避免的缺点，诸如：贵金属纳米粒子在油墨中的分散问题、氧化问题、油 墨长时间储存问题W及喷头堵塞问题等。并且喷墨打印制备导电图层对设备、油墨要求较 高，设备价格昂贵、维护成本高。更重要的是，在喷墨打印制备导电图层的过程中，为了保证 贵金属油墨的稳定性，贵金属导电油墨普遍采用非极性溶剂W及有机稳定剂。有机稳定剂 在油墨成型后会残留在金属粒子表面，严重影响了材料的导电性。传统方法通常采用高温 退火的处理方法，不仅增加了制备成本及流程，更会破坏热敏感柔性基材，因此大大限制了 其在柔性电路板中的应用。且导电油墨打印后的非极性溶剂挥发，产生大量挥发性有机化 合物（VOC)排放不符合环保及绿色化学的要求，并且在日趋严格的环境保护政策要求下， 将严重限制金属导电油墨打印技术的应用。 基于上述原因，近年来出现了一种低成本、操作简单、环境友好的导电图层制备方 法，即光化学还原法。它是建立在光化学基础上的一种新型环保的制备方法，此方法可W在 基材表面上得到图案化的铜膜。 中国专利CN201210041508. 7《基材表面的铜膜、其制备方法及应用》，公开了一种 基材表面金属铜膜的制备方法，可W使非导体基材表面铜金属化，并且通过选择性曝光使 铜膜图案化，省略了传统PCB制造中的曝光、显影、刻蚀等步骤。但是此方法需要在无氧条 件下进行热压处理，无氧条件和热压处理使得制备条件相对苛刻，增加了制备工艺的复杂 性。此外，热压过程需要100~300°C的高温，化及1-lOMPa的压力，难W应用在热塑性的柔 性基材W及玻璃等脆性基材上。
技术实现思路
针对现有图案化导电膜的制备流程中的过程繁琐、性能差、成本高与不环保等问 题，优化光化学法制备导电金属膜的制备条件，本专利技术旨在提供一种在透明基材表面上制 备可图案化铜@银金属导电膜的方法，及其在制备电路板中的应用。基于"光化学还原与化 学氧化还原联动法制备铜@银金属导电膜"的概念，该方法先通过光化学还原法在透明基材 表面制备铜膜，经过银盐溶液浸溃后处理，原位得到铜@银金属导电膜。并且可W通过选择 性曝光，得到图案化的铜@银金属导电膜。由于铜单质与银离子溶液发生置换反应时，铜与 银盐的化学计量比为1:2,即1个铜原子原位还原银盐后可W产生两个银原子，且银原子半 径比铜原子半径大，因此，当浸溃处理后，产生的金属银因为其成倍的数量增加和更大的体 积可W充满金属膜上铜粒子之间的空隙，得到连续的导电结构。 利用该方法制备的图案化铜@银金属导电膜性能优异，具有导电率高、化学稳定 性优良等优点；制备工艺简单，条件温和，反应过程容易控制，可W通过控制福照量、光还原 体系组成及浓度，W及浸溃条件等变量，实现即开即停，调控铜@银金属导电膜的厚度与性 能。此方法制备的图案化铜@银金属导电膜无需高温退火等复杂后处理，就可达到优良的 导电性能，可W广泛应用于各种透明基材，尤其是对于难W承受热处理的热敏感基材具有 更大的优势。此方法大大简化了电路板的制作过程，降低了电路板制作成本及环境污染，本 方法有望取代传统的印制电子线路板及柔性电路板的制备技术。[000引为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。 一种在透明基材表面制备铜@银金属导电膜的方法，其特征在于包括如下步骤： (1)在避光条件下，将铜盐和光引发剂加入溶剂中溶解，所得均相溶液放入反应容 器中； (2)将透明基材放于反应容器上，使透明基材与所得均相溶液接触； (3)用与光引发剂吸收波长相适应的光源照射透明基材，在透光处发生光还原反 应，被还原的金属铜粒子附着在透明基材表面；[001引 （4)对步骤做中得到的附有铜的基材进行银盐溶液浸溃处理，金属铜与银盐原 位发生氧化还原反应，最终在透明基材上得到铜@银金属导电膜。 进一步，所述铜盐为无机盐、有机盐和络合盐中的一种或多种的组合。 进一步，所述铜盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜、漠化铜、高氯酸铜、己酸铜、甲酸铜、 硬脂酸铜或亚油酸铜；铜的络合盐通式为化(R)。"，其中R为含氮化合物、幾基化合物、横酸 基化合物或巧樣酸化合物，n= 1-3。 进一步，步骤（1)当铜盐不是络合盐时还加入助剂，助剂与铜离子的摩尔比为 1-6 ;助剂的化学通式为；。，其中而为烷基，n为1-3 ;或者助剂的化学通式 为【主权项】1. 铜@银金属导电膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 在避光条件下，将铜盐和光引发剂加入溶剂中溶解，所得均相溶液放入反应容器 中； (2) 将透明基材放于反应容器上，使透明基材与所得均相溶液接触； (3) 用与光引发剂吸收波长相适应的光源照射透明基材，在透光处发生光还原反应，被 还原的金属铜粒子附着在透明基材表面； (4) 对步骤（3)中得到的附有铜的基材进行银盐溶液浸渍处理，金属铜与银盐原位发 生氧化还原反应，最终在透明基材上得到铜@银金属导电膜。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于： 所述铜盐为无机盐、有机盐和络合盐中的一种或多种的组合；具体铜盐为氯化铜、硫 酸铜、硝酸铜、溴化铜、高氯酸铜、乙酸铜、甲酸铜、硬脂酸铜或亚油酸铜；铜的络合盐通式为 Cu (R)n2+，其中R为含氮化合物、羰基化合物、磺酸基化合物或柠檬酸化合物，η = 1-3。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（1)铜盐不是络合盐时还加入助剂， 助剂与铜离子的摩尔比为1-6 ;助剂的化学通式为：N(R1)n，其中札为烷基，η为1-3 ;或者助 剂的化学通式为：或R4-SO3H，其中R 2,馬和R 4为烷基、烷氧基或羟基。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光引发剂是自由基裂解型光引发剂、 夺氢型光引发剂或阳离子型光引发剂，光引发剂与铜离子的摩尔比为1-3。光引发剂为苯 偶姻及其衍生物、苯偶酰衍生物、二烷基氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、二 苯甲酮/叔胺、蒽醌/叔胺、硫杂蒽酮/叔胺、樟脑醌/叔胺、二苯甲酮/环缩醛、硫杂蒽酮 /环缩醛、芳基重氮盐、二芳基碘鑰盐、三芳基硫鑰盐、芳茂铁盐、二氧化钛、氮化石墨烯中本文档来自技高网...

【技术保护点】
铜@银金属导电膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在避光条件下，将铜盐和光引发剂加入溶剂中溶解，所得均相溶液放入反应容器中；(2)将透明基材放于反应容器上，使透明基材与所得均相溶液接触；(3)用与光引发剂吸收波长相适应的光源照射透明基材，在透光处发生光还原反应，被还原的金属铜粒子附着在透明基材表面；(4)对步骤(3)中得到的附有铜的基材进行银盐溶液浸渍处理，金属铜与银盐原位发生氧化还原反应，最终在透明基材上得到铜@银金属导电膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓群，王博文，聂俊，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11