一种以石墨烯-金属复合材料为导电线路的PCB及其制作方法以及一种电机技术

本发明专利技术提供了一种以石墨烯‑金属复合材料为导电线路的PCB和一种电机以及一种PCB的制作方法。其中，所述PCB包括一层或多层基材板以及所述基材板表面的底层导电线丝，所述底层导电线丝有石墨烯‑金属复合材料层。所述石墨烯‑金属复合材料层作为所述PCB的导电线路的主要导体，相比纯铜质材料，石墨烯‑金属复合材料的导电性能高于纯铜质材料，且石墨烯‑金属复合材料的密度更低，因此本发明专利技术所提供的PCB在维持电路电功率条件下可减低铜量和总重量，克服了制约PCB进一步轻型化的短板。本发明专利技术所提供的PCB在维持导电线厚度下能承担更高电路电功率功率，扩宽PCB应用市场。

A kind of PCB with graphene metal composite as conductive circuit and its manufacturing method as well as a kind of motor

【技术实现步骤摘要】
一种以石墨烯-金属复合材料为导电线路的PCB及其制作方法以及一种电机
本专利技术涉及印刷电路板(PCB)制造工艺
，具体而言，涉及一种以石墨烯-金属复合材料为导电线路的PCB及其制作方法，以及一种电机。
技术介绍
PCB(PrintedCircuitBoard)，中文名称为印刷电路板，是重要的电子部件，作为电子元器件的支撑体。一块还没有封装电子元器件的PCB主要包括基材板和基材板表面的导电线路，其中基材板主要作为支撑体和绝缘层，需具有一定的机械强度和耐电压击穿能力，现有基材板一般选用纸基板、环氧玻纤布基板或酚醛树脂板等轻型板材。而基材板表面的导电线路多是经过内层蚀刻形成底铜和在底铜衬底上进行电镀形成二次铜，最终形成铜厚较厚的铜质导电线路。整块PCB的总重中铜质导电线路所占的比重较大，当基材板材料已发展至极轻时，铜质导电线路的重量成为制约PCB进一步轻型化的短板。此外，铜质导电线路具有走线电阻，而铜质导电线路的走线电阻会因为剧烈温升而明显变化，同时还会伴随使用时间的延长而发生氧化和锈蚀，导致走线电阻进一步变化，甚至出现铜质导电线路产生缺口或断裂，直接影响电信号传输。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以石墨烯-金属复合材料为导电线路的PCB，以及将该种PCB应用于电机的一种电机，以及该种PCB的制作方法。以石墨烯-金属复合材料为导电线路可减小导电线路的总重，并提高导电线路的导电性能、走线电阻稳定性以及耐腐蚀性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种以石墨烯-金属复合材料为导电线路的PCB，所述PCB包括一层或多层基材板以及所述基材板表面的底层导电线丝，所述底层导电线丝有石墨烯-金属复合材料层。其中，所述石墨烯-金属复合材料层中的金属元素为铜、锌、铬、镓、铟、铁、镍、银、铂或金，或者所述金属元素包括上述元素中的任意两种或两种以上的元素。并且其中更优选的，所述金属元素为铜，所述石墨烯-金属复合材料为铜里含石墨烯的复合材料。优选的，所述底层导电线丝的基体为含铜线丝。相比于现有技术，本专利技术所提供的PCB具有以下有益效果：1、现有PCB的导电线路是经过内层蚀刻形成底铜和在底铜衬底上进行电镀形成二次铜，最终使得导电线路中的铜质较厚，而总的铜质导电线路的总重较大，制约了PCB进一步轻型化。本专利技术所提石墨烯-金属复合材料层作为PCB的导电线路的主要导体，相比纯铜质材料，石墨烯-金属复合材料的导电性能高于纯铜质材料，且石墨烯-金属复合材料的密度更低，因此本专利技术所提供的PCB在维持电路电功率条件下可减低铜量和总重量，克服了制约PCB进一步轻型化的短板。本专利技术所提供的PCB在维持导电线厚度下能承担更高电路电功率功率，扩宽PCB应用市场。2、石墨烯复合材料具有很好的机械性能、导热性能和耐腐蚀性能，与现有的PCB相比，本专利技术提供的PCB更具有耐磨、抗机械破坏、散热以及耐腐蚀优势，在所述PCB使用期间或长期使用后，可避免导电线路的走线电阻因剧烈温升而明显变化，还可防止导电线路因氧化和锈蚀而产生缺口或断裂，避免影响电信号传输。又一方面，本专利技术实施例提供了一种电机，所述电机包括电机定子，所述电机定子含以上任一技术方案中所提供的PCB。再一方面，本专利技术实施例提供了一种上述PCB的制作方法，包括：制作基材板，所述基材板表面覆有金属箔；将所述金属箔蚀刻为底层导电线丝；将氧化石墨烯分散于离子液中，所述离子液中含有金属离子；将所述离子液作为电镀液，将所述基材板表面的底层导电线丝作为阴极衬底，由电流控制脉冲在阴极衬底上沉积得到石墨烯铜复合材料镀层，所述电流控制脉冲包括电流在沉积表面为负值的正向脉冲时期，和电流为零值的停顿时期；或者，将所述离子液作为电镀液，将所述基材板表面的底层导电线丝作为阴极衬底，由电压控制脉冲在阴极衬底上沉积得到石墨烯铜复合材料镀层，所述电压控制脉冲包括电压在沉积表面为负值的正向脉冲时期，和电压为零值的停顿时期。本技术方案中，在正向脉冲时期，离子液中的金属离子在阴极衬底上(即基材板表面的底层导电线丝表面)被还原，沉积形成超薄金属镀层。在停顿时期，中性氧化石墨烯以范德华力吸附在超薄金属镀层表面。在随后的又一个正向脉冲时期，吸附在超薄金属镀层表面的氧化石墨烯释放氧化官能团而首先被还原成石墨烯；之后离子液中的金属离子被还原，并覆盖上述还原形成的石墨烯，最终形成石墨烯复合材料镀层。优选的，所述离子液为氯化胆碱和乙二醇体系，氯化胆碱与乙二醇之间的摩尔比为1～4:2；或者所述离子液为氯化胆碱和尿素体系，氯化胆碱和尿素之间的摩尔比为1～4:2。优选的，所述金属离子为铜离子、锌离子、铬离子、镓离子、铟离子、铁离子、镍离子、银离子、铂离子或金离子，或者所述金属离子包括上述离子中的任意两种或两种以上的离子。优选的，所述金属离子为铜离子，所述铜离子在所述离子液中的浓度为1～60mM，所述氧化石墨烯在所述离子液中的浓度为0.2～1.0g/L。优选的，所述电流控制脉冲的正向脉冲时期的持续时间为10～100ms，电流密度为-1.5～-0.1ASD；所述电流控制脉冲的停顿时期的持续时间为10～100ms。优选的，所述电压控制脉冲的正向脉冲时期的持续时间为10～100ms，电压为-4.5～-1.3V；所述电压控制脉冲的停顿时期的持续时间为10～100ms。进一步地，所述方法还包括在脉冲电镀期间，利用搅拌器对离子液进行搅拌，搅拌转速为50～200r/min。再一方面，本专利技术实施例提供了另一种上述PCB的制作方法，具体包括：制作基材板，所述基材板表面覆有金属箔；将氧化石墨烯分散于离子液中，所述离子液中含有金属离子；将所述离子液作为电镀液，将所述基材板表面的金属箔作为阴极衬底，由电流控制脉冲在阴极衬底上沉积得到石墨烯-金属复合材料镀层，所述电流控制脉冲包括电流在沉积表面为负值的正向脉冲时期，和电流为零值的停顿时期；或者，将所述离子液作为电镀液，将所述基材板表面的底层导电线丝作为阴极衬底，由电压控制脉冲在阴极衬底上沉积得到石墨烯-金属复合材料镀层，所述电压控制脉冲包括电压在沉积表面为负值的正向脉冲时期，和电压为零值的停顿时期；同时蚀刻所述基材板表面的金属箔和金属箔表面的石墨烯-金属复合材料层，以形成导电线路。本专利技术提供的上述方法选用离子液作为氧化石墨烯的溶剂，使氧化石墨烯更易溶解与分散均匀，确保足量的氧化石墨烯可以因范德华力吸附于阴极衬底的超薄金属镀层表面；离子液中不含水，其作为电镀液，可避免电沉积中产生氢气，所以可避免镀层发生氢脆现象，也无废水排放。离子液几乎无蒸汽产生，并且离子液容易再生，能循环使用，可以真正实现绿色环保生产。并且上述方法成本较低，工艺简单，不需要高温高真空等制备环境。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以石墨烯-金属复合材料为导电线路的PCB，其特征在于，包括一层或多层基材板以及所述基材板表面的底层导电线丝，所述底层导电线丝有石墨烯-金属复合材料层。/n

【技术特征摘要】
1.一种以石墨烯-金属复合材料为导电线路的PCB，其特征在于，包括一层或多层基材板以及所述基材板表面的底层导电线丝，所述底层导电线丝有石墨烯-金属复合材料层。


2.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述石墨烯-金属复合材料层中的金属元素为铜、锌、铬、镓、铟、铁、镍、银、铂、金中的任意一种或一种以上的元素。


3.根据权利要求2所述的PCB，其特征在于，所述石墨烯-金属复合材料层中的金属元素为铜，所述石墨烯-金属复合材料为铜里含石墨烯的复合材料。


4.根据权利要求3所述的PCB，其特征在于，所述底层导电线丝的基体为含铜线丝。


5.一种电机，包括电机定子，其特征在于，所述电机定子含权利要求1至4任一所述的PCB。


6.一种PCB的制作方法，其特征在于，包括：
制作基材板，所述基材板表面覆有金属箔；
将所述金属箔蚀刻为底层导电线丝；
将氧化石墨烯分散于离子液中，所述离子液中含有金属离子；
将所述离子液作为电镀液，将所述基材板表面的底层导电线丝作为阴极衬底，由电流控制脉冲在阴极衬底上沉积得到石墨烯-金属复合材料镀层，所述电流控制脉冲包括电流在沉积表面为负值的正向脉冲时期，和电流为零值的停顿时期；或者，
将所述离子液作为电镀液，将所述基材板表面的底层导电线丝作为阴极衬底，由电压控制脉冲在阴极衬底上沉积得到石墨烯-金属复合材料镀层，所述电压控制脉冲包括电压在沉积表面为负值的正向脉冲时期，和电压为零值的停顿时期。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述离子液为氯化胆碱和乙二醇体系，氯化胆碱与乙二醇之间的摩尔比为1～4:2；或者所述离子液为氯化胆碱和尿素体系，氯化胆碱和尿素之间的摩尔比为1～4:2。


8.根据权利要求7所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄迎春，刘焕明，郑兴平，
申请(专利权)人：四川聚创石墨烯科技有限公司，黄迎春，
类型：发明
国别省市：四川;51