用于刚板孔金属化的含金属纳米粒子\碳纳米粒子组合物制造技术

本发明专利技术涉及印制电路板孔金属化领域，更具体地，本发明专利技术提供一种用于刚板孔金属化的金属纳米粒子和碳纳米粒子组合物及其制备方法。本发明专利技术的第一方面提供一种用于刚板孔金属化的含金属纳米粒子\碳纳米粒子组合物，包括纳米碳粉、金属盐、还原剂、电解质、分散介质、分散剂以及水；其中，分散剂包括非离子分散剂与离子分散剂；非离子分散剂包括芳香杂环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物；离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物。

【技术实现步骤摘要】
用于刚板孔金属化的含金属纳米粒子\碳纳米粒子组合物
本专利技术涉及印制电路板孔金属化领域，更具体地，本专利技术提供一种用于刚板孔金属化的金属纳米粒子和碳纳米粒子组合物及其制备方法。
技术介绍
传统的刚性多层印制电路板孔金属化主要通过化学镀铜来完成，其工艺流程繁琐，过程中用到含钯催化剂，使镀铜过程价格昂贵，且该工艺过程会造成环境污染，因此，碳纳米组合物电镀技术应运而生。碳纳米组合物化直接电镀技术是取代化学镀铜的一种新工艺。它使用导电能力较强的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，实现电路板孔内金属化，以便后续电镀铜能顺利进行。其特点是简化了孔金属化的工艺、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。然而，随着碳孔化直接电镀技术从柔性单层电路板向柔性多层电路板，刚柔电路板，刚性单层板，刚性多层板逐步应用升级，小孔化以及板厚度的增加，对碳孔液提出越来越高的要求。尤其是碳材料在材料电阻，吸附性，稳定性和可靠性存在一定的短板，限制其在多层板等方面的应用。因此，提高碳孔液的导电和吸附性能是解决碳孔液短板的关键技术。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有碳孔液的导电和吸附性能的不足的问题，本专利技术提供一种高导电性、高吸附性的PCB板用金属纳米粒子和碳纳米粒子组合物，此外，本本申请也提供了该组合物的制备方法，结合特定的组合物体系得到的高浓度PCB板用金属纳米粒子和碳纳米粒子组合物溶液进行金属化，所得材料的导电性能更好，在金属纳米粒子和碳纳米粒子组合物溶液消耗补给时更加方便，不用频繁的更换槽液，不仅安全环保、而且简化了生产工艺，降低PCB板的生产成本。本专利技术的第一方面提供一种用于刚板孔金属化的含金属纳米粒子\碳纳米粒子组合物，包括纳米碳粉、金属盐、还原剂、电解质、分散介质、分散剂以及水；其中，分散剂包括非离子分散剂与离子分散剂；非离子分散剂包括芳香杂环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物；离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物。作为本专利技术的一种优选技术方案，按组合物的重量百分比计，所述组合物包括2～15％纳米碳粉、金属盐、还原剂、0.05～5％电解质、0.3～20％分散介质、1.2～20％分散剂以及余量水；金属盐的浓度为0.0001-0.04mol/L，还原剂的浓度为0.0001-0.01mol/L；优选地，按组合物的重量百分比计，所述组合物包括3～8％纳米碳粉、金属盐、还原剂、0.05～1％电解质、5～12％分散介质、1.8～2.5％分散剂以及余量水；金属盐的浓度为0.003-0.005mol/L，还原剂的浓度为0.03-0.05mol/L。本专利技术所述碳纳米粉末为叠层结构球形或近似球形的原声粒子的碳微晶聚集体，优选地，按照碳纳米粉末的重量百分比计，纳米碳粉的元素组成为：氧0.1-8％、硫0.01-0.7、灰分0.01-0.6％以及余量碳。本专利技术对所述碳纳米粉末的粒径不做特别的限制，优选为10nm～500μm；进一步优选为10nm～300nm。本专利技术采用炭黑作为碳纳米粉末的固形物，本专利技术对所用炭黑进行预处理，预处理方法如下：(1)采用氧化剂溶液在45～55℃对4wt％炭黑浸泡1.5～2.5h；经超声波细胞粉碎机将炭黑分散成纳米颗粒；氧化剂溶液选自高氯酸溶液、双氧水溶液、过硫酸钠溶液、过硫酸铵溶液中的任一种或多种的组合；(2)将2.5％wt硅烷偶联剂A151溶解在50％乙醇溶液中，然后加入25g的去离子水，并用氨水调节体系的pH值至8.5，再加入步骤(1)所得纳米颗粒；将体系转移到反应釜中，在40℃下反应24h后，经高速离心，洗涤，烘干，再用粉碎机研磨粉碎，并用200目滤网过滤，即得。本专利技术所述分散介质为本领域技术人员熟知的化合物或聚合物，不做特别限定，例如但不局限于：1，4-二氧六环、四氯化碳、二甲苯、苯、甲苯、苯胺、噻吩、吡咯、三氯甲烷、四氢呋喃、1，2-二氯丙烷、1，2-二氯乙烷、吡啶，2-丁酮、环己酮、异丙醇、丙酮、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、二甲基甲酰胺、γ－羟基丁酸内脂、甘油、乙烯一丙烯共聚物、三十碳六烯、聚二甲基硅氧烷、丁醇。一种实施方式中，分散介质包括N-甲基吡咯烷酮与γ－羟基丁酸内脂；优选地，N-甲基吡咯烷酮与γ－羟基丁酸内脂的重量比为1:(0.8～1.2)；更优选地，N-甲基吡咯烷酮与γ－羟基丁酸内脂的重量比为1:1。另一种实施方式中，分散介质包括N,N-二甲基酰胺与二甲基亚砜；优选地，N,N-二甲基酰胺与二甲基亚砜的重量比为1：(0.8～1.2)；更优选地，N,N-二甲基酰胺与二甲基亚砜的重量比为1:1。本专利技术对所述金属盐不做特别难限定，可以为本领域技术人员熟知的用于印制路板孔金属化的金属盐类物质，优选为铜、镍、银、钴的硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐，例如但不局限于硝酸银、硝酸铜、柠檬酸镍等。本专利技术对所述还原剂不做特别难限定，可以为本领域技术人员熟知的用于印制路板孔金属化的还原类物质，例如但不局限于：水合肼、乙二胺、乙醇胺、苯肼、2-氨基吡啶、甲基肼、乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇等。作为本专利技术的一种优选技术方案，非离子分散剂与离子分散剂的重量比为1：(1～10)；优选地，非离子分散剂与离子分散剂的重量比为1：(1～5)；更优选地，非离子分散剂与离子分散剂的重量比为1：3。本专利技术所述的“非离子分散剂包括芳香杂环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物”中的“其反应物产物”指的是芳香杂环化合物、环氧化合物、有机聚合物三者彼此的反应产物。本专利技术所述的“离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物”中的“其反应物产物”指的是含亲水基团的化合物、环氧化合物、阴离子分散剂三者彼此的反应产物。作为本专利技术的一种优选技术方案，芳香杂环化合物包含通式(1)和\或通式(2)和\或通式(3)表示的化合物，通式(1)中，Xe选自取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基中的任一种；通式(1)～(3)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立为H、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基、氰基、异氰酸基、烯酸基、醛基、羟基、氨基、羧基、巯基、磺酸基、硝基、酰胺基、烯基、炔基、芳基、偶氮基中的任一种，且R1、R2不同时为H；R3、R4不同时为H；R6、R7不同时为H。作为本专利技术的一种优选技术方案，环氧化合物包含1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二(乙二醇)二缩水甘油醚、聚(乙二醇)二缩水甘油醚化合物、甘油二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、二(丙二醇)二缩水甘油醚、聚(丙二醇)二缩水甘油醚中的至少一种。作为本专利技术的一种优选技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于刚板孔金属化的含金属纳米粒子\碳纳米粒子组合物，其特征在于，包括纳米碳粉、金属盐、还原剂、电解质、分散介质、分散剂以及水；其中，分散剂包括非离子分散剂与离子分散剂；非离子分散剂包括芳香杂环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物；离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于刚板孔金属化的含金属纳米粒子\碳纳米粒子组合物，其特征在于，包括纳米碳粉、金属盐、还原剂、电解质、分散介质、分散剂以及水；其中，分散剂包括非离子分散剂与离子分散剂；非离子分散剂包括芳香杂环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物；离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物。


2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，按组合物的重量百分比计，包括2～15％纳米碳粉、金属盐、还原剂、0.05～5％电解质、0.3～20％分散介质、1.2～20％分散剂以及余量水；金属盐的浓度为0.0001-0.04mol/L，还原剂的浓度为0.0001-0.01mol/L。


3.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，纳米碳粉的元素组成为：氧0.1-8wt％、硫0.01-0.7wt％、灰分0.01-0.6wt％以及余量碳。


4.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，芳香杂环化合物包含通式(1)和\或通式(2)和\或通式(3)表示的化合物，



通式(1)中，Xe选自取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基中的任一种；
通式(1)～(3)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立为H、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基、氰基、异氰酸基、烯酸基、醛基、羟基、氨基、羧基、巯基、磺酸基、硝基、酰胺基、烯基、炔基、芳基、偶氮基中的任一种，且R1、R2不同时为H；R3、R4不同时为H；R6、R7不同时为H。


5.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，环氧化合物包含1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二(乙二醇)二缩水甘油醚、聚(乙二醇)二缩水甘油醚化合物、甘油二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、二(丙二醇)二缩水甘油醚、聚(丙二醇)二缩水甘油醚中的至少一种。


6.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，阴离子分散剂包括磺酸盐与羧酸盐，其中，磺酸盐与羧酸盐分别独立含有取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的C1-C500环氧基、取代或未取代的C1-C500醚胺基中的至少一种。


7.根据权利要求1或2所述组合物，其特征在于，含亲水基团的化合物包含通式(3)表示的化合物，
—Rn—Y—V
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇曦，曾庆明，
申请(专利权)人：广东硕成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44