一种PCB板用的高导电碳孔液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种PCB板用的高导电碳孔液及其制备方法和应用，以所述碳孔液的质量百分比为100％计，所述碳孔液包括：导电炭黑1～5％，表面活性剂0.5～3％，分散剂1～5％，pH调节剂1～5％，粘结剂0.1～1％，银包覆的铜颗粒0.1～1％，余量为分散介质。制备方法包括：合成银包覆的铜颗粒，与其他各组分按所述百分比混合后进行研磨即得。导电炭黑和银包覆的铜颗粒协同作用，降低碳孔液中导电添加物的成本，且提高碳孔液的导电性，经过碳孔处理后，对电路板进行常规电镀流程，经过5次热冲击实验后没有出现pull away现象；碳孔液本身稳定性高，zeta电位达到‑40mv以上，合成方法简单。

【技术实现步骤摘要】
一种PCB板用的高导电碳孔液及其制备方法和应用
本专利技术涉及电镀行业的孔金属化领域，具体涉及一种PCB板用的高导电碳孔液及其制备方法和应用。
技术介绍
随着通讯电子设备不断便携化、小型化，印刷电路板板面布线越来越密，孔径和径深比越来越小。这对印刷电路板的孔金属化处理提出了更高的要求，但应用广泛的化学镀铜孔金属化工艺一直存在诸多问题：(1)化学镀铜以有毒的甲醛作为还原剂；(2)化学镀铜时产生氢气，易造成孔内空洞；(3)工艺复杂，难于操作和维护；(4)工艺流程长，水消耗大，污染环境。因此，今年来开发了多种有效的孔金属化手段，其中碳孔化技术是取代化学镀铜的一种新工艺，它使用导电碳粉或石墨作为导电材料，通过在孔内涂覆一层导电炭黑薄膜，实现电路板孔内导体化，以便后续电镀铜能顺利进行。它具有简化工艺、减少焊材，降低生产成本等方面优势，但由于碳材料自身电阻较大及不易分散，限制其在多层板等方面的应用。因此，有研究者通过将高导电物质(如：石墨烯、碳纳米管、石墨、金、银、铜)加入到碳孔液当中，提高碳孔液的导电性能。然而考虑到多方面因素，以上物质虽然具有优异的导电性能，但石墨烯、碳纳米管、金、银价格昂贵，不适合大批量生产，石墨颗粒较大，影响导电液品质，铜颗粒表面容易被氧化，碳孔液的能力提高空间有限。CN105063681A公开了一种PCB板用的高浓度碳孔液及其制备方法。所述PCB板用的高浓度碳孔液，以最终完成的所述PCB板用的高浓度碳孔液重量百分比计算，导电碳材料7-9％；表面活性剂4-8％；有机分散剂4-8％；润湿剂1-5％，pH调节剂，水余量；所述pH调节剂所使用的量为将所述PCB板用的高浓度碳孔液的pH值调整至9.5-10.5为准。其避免了在使用过程中的沉降问题；而且减少更换槽液的频率，无毒、无污染，对环境友好。但是其中导电碳材料作为唯一的导电材料，导电能力有限，且其添加量比较高，难以控制成本，仍不适合大批量生产。因此，提供一种高导电、低成本的高导电印刷线路板碳孔液及其制备方法变得非常重要。
技术实现思路
针对现有技术中存在的弊端，本专利技术的目的之一是提供一种高导电、低成本的高导电印刷线路板碳孔液及其制备方法，此碳孔液可以实现一次碳孔，导电性达到传统沉铜水平。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种PCB板用的高导电碳孔液，以所述碳孔液的质量百分比为100％计，所述碳孔液包括如下质量百分比的组分：导电炭黑1～5％，例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等；表面活性剂0.5～3％，例如0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、2.5％、2.8％、2.9％或3％等；分散剂1～5％，例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等；pH调节剂1～5％，例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等；粘结剂0.1～1％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等；银包覆的铜颗粒0.1～1％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等；余量为分散介质。添加银包覆铜纳米颗粒，一方面提高碳孔液的导电性，另一方面相比银纳米颗粒，银含量少，降低生产成本，利于工业生产。优选地，以所述碳孔液的质量百分比为100％计，所述碳孔液包括如下质量百分比的组分：优选地，所述银包覆的铜颗粒的中值粒径为10～100nm，例如10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等，优选30～80nm。优选地，所述银包覆的铜颗粒中银层的厚度为5～50nm，例如5nm、10nm、15nm、18nm、20nm、22nm、25nm、28nm、30nm、32nm、35nm、38nm、40nm、42nm、45nm、48nm或50nm等，优选20～50nm。优选地，所述导电炭黑的中值粒径为100～500nm，例如100nm、120nm、150nm、160nm、180nm、200nm、220nm、230nm、250nm、280nm、290nm、300nm、350nm、380nm、400nm、410nm、470nm或500nm等，优选150～300nm。优选地，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和壬烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：十二烷基苯磺酸钠与十二烷基硫酸钠的组合，脂肪醇聚氧乙烯醚与壬烷基酚聚氧乙烯醚的组合，十二烷基苯磺酸钠与壬烷基酚聚氧乙烯醚的组合，肪醇聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠的组合，十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚的组合，优选十二烷基苯磺酸钠和/或脂肪醇聚氧乙烯醚。优选表面活性剂降低溶液的表面张力，提高湿润性，有利于机械研磨，同时能够增强碳孔液的长期稳定性，合成得到的碳孔液放置半年以上不分层。本专利技术所述的“包括”，意指其除所述类型的组分外，还可以包括其他类型的组分，这些其他类型的组分赋予所述组分不同的特性。除此之外，本专利技术所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。优选地，所述分散剂包括脂肪醇聚氧乙烯硫酸酯、十二烷基磷酸酯钾、聚乙二醇和聚乙烯比咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：脂肪醇聚氧乙烯硫酸酯与十二烷基磷酸酯钾的组合，聚乙二醇与聚乙烯比咯烷酮的组合，聚乙二醇与十二烷基磷酸酯钾的组合，脂肪醇聚氧乙烯硫酸酯与聚乙烯比咯烷酮的组合，脂肪醇聚氧乙烯硫酸酯、十二烷基磷酸酯钾与聚乙二醇的组合，优选十二烷基磷酸酯钾和/或聚乙烯比咯烷酮。优选的分散剂主要提高炭黑颗粒的分散性，同时使炭黑表面带负电荷，使炭黑充分被吸附在带正电的非导体的孔壁表面上。优选地，所述pH调节剂包括碳酸钾、碳酸氢钾、氨水和乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：碳酸钾与碳酸氢钾的组合，碳酸钾与氨水的组合，氨水与乙醇胺的组合，碳酸钾与乙醇胺的组合，氨水与碳酸氢钾的组合，碳酸氢钾、氨水与乙醇胺的组合，优选乙醇胺和/或碳酸氢钾。优选地，所述粘结剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺和硅酸钾中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：聚乙烯醇与聚丙烯酸钠的组合，聚丙烯酰胺与硅酸钾的组合，聚乙烯醇与硅酸钾的组合，聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺的组合，聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺与硅酸钾的组合，聚乙烯醇、聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺的组合，优选聚乙烯醇和/或硅酸钾。优选的粘结剂与分散剂协同作用，进一步增强炭黑与孔壁的结合力，形成均匀细致、结合牢固的导电层。优选地，所述分散介质包括水、乙二醇、异丙醇和丙酮中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：水与乙二醇的组合，异丙醇与丙酮的组合，水与与丙酮的组合，水、异丙醇与丙酮的组合，乙二醇、异丙醇与丙酮的组合，水、乙二醇、异丙醇与丙酮的组合，优选水。第二方面，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PCB板用的高导电碳孔液，其特征在于，以所述碳孔液的质量百分比为100％计，所述碳孔液包括如下质量百分比的组分：

【技术特征摘要】
1.一种PCB板用的高导电碳孔液，其特征在于，以所述碳孔液的质量百分比为100％计，所述碳孔液包括如下质量百分比的组分：2.如权利要求1所述的碳孔液，其特征在于，以所述碳孔液的质量百分比为100％计，所述碳孔液包括如下质量百分比的组分：3.如权利要求1或2所述的碳孔液，其特征在于，所述银包覆的铜颗粒的中值粒径为10～100nm，优选30～80nm；优选地，所述银包覆的铜颗粒中银层的厚度为5～50nm，优选20～50nm。4.如权利要求1～3任一项所述的碳孔液，其特征在于，所述导电炭黑的中值粒径为100～500nm，优选150～300nm。5.如权利要求1～4任一项所述的碳孔液，其特征在于，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和壬烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合，优选十二烷基苯磺酸钠和/或脂肪醇聚氧乙烯醚；优选地，所述分散剂包括脂肪醇聚氧乙烯硫酸酯、十二烷基磷酸酯钾、聚乙二醇和聚乙烯比咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合，优选十二烷基磷酸酯钾和/或聚乙烯比咯烷酮；优选地，所述pH调节剂包括碳酸钾、碳酸氢钾、氨水和乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合，优选乙醇胺和/或碳酸氢钾；优选地，所述粘结剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺和硅酸钾中的任意一种或至少两种的组合，优选聚乙烯醇和/或硅酸钾；优选地，所述分散介质包括水、乙二醇、异丙醇和丙酮中的任意一种或至少两种的组合，优选水。6.如权利要求1～5任一项所述碳孔液的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：章晓冬，刘江波，童茂军，林章清，
申请(专利权)人：广州市天承化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44