一种孔金属化溶液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种孔金属化溶液及其制备方法和应用，所述孔金属化溶液以质量百分比计包括石墨2

【技术实现步骤摘要】
一种孔金属化溶液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于绝缘材料表面金属化处理领域，具体涉及一种孔金属化溶液及其制备方法和应用，尤其涉及一种石墨附着力强的孔金属化溶液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]印刷电路板主要由绝缘基材与导体构成，在电子设备中起到支撑与互连作用，是电子信息产品不可或缺的基础组件。以高带宽、低时延、大连接为特点的5G通信，在全球范围内将超越如今的智能终端、汽车电子两大应用市场，成为带动印制线路板产业增长的第一引擎。5G所需的天线及其他信号传输所需的印刷电路板需应用高频高速材料，其对印刷电路板的生产提出了新的挑战。
[0003]孔金属化及其方法是印制电路板生产的关键步骤和核心技术。长期以来，业内主要采用化学镀铜法实现孔金属化，但该方法工艺复杂且需用到大量贵金属钯，成本高；化学镀铜时产生氢气，易造成孔内的空洞；过程使用甲醛还原剂及有机络合剂，产生大量难处理废水及致癌物质，严重威胁生态环境和人体健康。随着通讯电子设备不断小型化和便携化，印刷电路板的集成度越来越高，与之相关的起层间导通作用的孔径和径深比越来越小。传统的化学镀铜孔金属化工艺已经不适应技术发展的要求，孔的直接电镀正在被越来越多的印刷电路板生产企业所采用。
[0004]自20世纪80年代，国际上开始寻求新型孔直接电镀方法，具体包括金属钯导电膜法、高分子导电膜法和黑孔化法，其中黑孔化法应用最为广泛。黑孔化直接电镀技术生产成本低，所用化学试剂种类较少且无毒无害，污水处理容易费用较低，工艺流程简单，生产效率高，是一种绿色先进的生产制造技术。黑孔化电镀工艺的核心是孔金属化液，理论上孔金属化液是可以由碳黑、碳纳米管、石墨等导电碳材料为主构成的导电浆体。因碳黑粒径小且均匀、导电性较好，是孔金属化液配制的主流导电载体。但由于碳黑为颗粒状零维材料，较难在孔内形成致密的导电网络，孔破率高，因此通常需要进行多次黑孔化过程，操作时间长。专利CN109825863A公开了一种黑孔化液配方，以一维材料碳纳米管代替碳黑，提高黑孔膜导电性，但其相应金属化过程仍然较长，扣除水洗和烘干时间后总时长达14
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22分钟。随着该技术的不断发展与完善，碳黑导电基质已逐渐被石墨所替代，形成新一代金属化试剂
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黑影。相比于碳黑，石墨具有薄型片状晶体结构，电子能在二维平面转移的特性，在孔壁上成膜后可以赋予小孔与深孔更好的导电性，同时可获得更薄的导电层网络。但由于石墨的特殊结构，其分散性更差，用于孔金属化液配制难度更大。专利CN104562115A通过添加大量表面活性剂(0.8
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1.2份)、水溶性高分子(1
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2份)及其对应不良溶剂(15
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25份)、有机溶剂(8
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12份)、消泡剂(0.4
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1份)、无机粘合剂(0.5
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1.5份)等改进石墨分散性，但大量高分子溶剂的使用会严重降低石墨导电性，影响使用性能。目前，国内黑孔化法还主要处于碳黑导电基质阶段，以石墨为主体的黑影金属化法仍存在石墨难分散、容易团聚，与绝缘表面附着力不足，溶液稳定性不佳，放置一段时间后容易失效等，还需不断提升。
[0005]因此，开发分散性好、石墨附着力强、孔金属化后导电性佳、可长期稳定使用、便于
大规模制备的直接电镀孔金属化溶液及其制备方法十分重要且迫切。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种孔金属化溶液及其制备方法和应用，尤其提供一种石墨附着力强的孔金属化溶液及其制备方法和应用。本专利技术提供的孔金属化溶液分散性好，稳定性佳，耐冲击性强，应用在印刷电路板上能够有效提高产品导电能力，提高产品质量。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种孔金属化溶液，所述孔金属化溶液以质量百分比计包括石墨2
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10％、水溶性分散剂0.1
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10％、水溶性粘结剂0.01
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10％。
[0009]所述孔金属化溶液还包括缓冲溶液和水。
[0010]其中，石墨的质量百分比可以是2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，水溶性分散剂的质量百分比可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，水溶性粘结剂的质量百分比可以是0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0011]上述孔金属化溶液通过采用特定的组分及配比能够有效提高产品的分散性、稳定性和耐冲击性，并且能够有效提高印刷电路板的导电能力和质量。
[0012]优选地，所述孔金属化溶液以质量百分比计包括石墨4
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8％、水溶性分散剂2
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10％、水溶性粘结剂0.01
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2％。
[0013]所述孔金属化溶液还包括缓冲溶液和水。
[0014]上述特定的配比能够进一步提高产品的分散性、稳定性和耐冲击性，并且能够进一步提高印刷电路板的导电能力和质量。
[0015]优选地，所述石墨的粒径不大于10μm，例如10μm、9μm、8μm、7μm、6μm或5μm等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选不大于1μm。
[0016]优选地，所述石墨经过预处理，所述预处理包括等离子体预处理或液相氧化预处理。
[0017]上述预处理过程能够使石墨表面形成丰富的含氧官能团，赋予石墨优异的电负性，使其在水中静电互斥，从而达到稳定分散、抑制颗粒团聚的效果。
[0018]优选地，所述等离子体预处理包括以下步骤：
[0019]利用等离子体发生装置形成氧等离子体，将石墨通过氮气送入等离子体裂解室，对石墨表面进行氧化处理，获得等离子体预处理的石墨。
[0020]优选地，氧等离子体为低温等离子体，所述低温等离子体的温度不大于500℃，例如500℃、450℃、400℃或350℃等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述液相氧化预处理包括以下步骤：
[0022]将石墨与氧化性溶液混合，搅拌1
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4h后，过滤、水洗，得到液相氧化处理的石墨。
[0023]其中搅拌的时间可以是1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h或4h等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述氧化性溶液选自硫酸、硝酸、双氧水中任意一种或至少两种的组合，例如硫酸和硝酸的组合、硫酸和双氧水的组合或硝酸和双氧水的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种孔金属化溶液，其特征在于，所述孔金属化溶液以质量百分比计包括石墨2
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10％、水溶性分散剂0.1
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10％、水溶性粘结剂0.01
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10％；所述孔金属化溶液还包括缓冲溶液和水。2.根据权利要求1所述的孔金属化溶液，其特征在于，所述孔金属化溶液以质量百分比计包括石墨4
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8％、水溶性分散剂2
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10％、水溶性粘结剂0.01
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2％；所述孔金属化溶液还包括缓冲溶液和水。3.根据权利要求1或2所述的孔金属化溶液，其特征在于，所述石墨的粒径不大于10μm，优选不大于1μm；优选地，所述石墨经过预处理，所述预处理包括等离子体预处理或液相氧化预处理。4.根据权利要求3所述的孔金属化溶液，其特征在于，所述等离子体预处理包括以下步骤：利用等离子体发生装置形成氧等离子体，将石墨通过氮气送入等离子体裂解室，对石墨表面进行氧化处理，获得等离子体预处理的石墨；优选地，氧等离子体为低温等离子体，所述低温等离子体的温度不大于500℃。5.根据权利要求3或4所述的孔金属化溶液，其特征在于，所述液相氧化预处理包括以下步骤：将石墨与氧化性溶液混合，搅拌1
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4h后，过滤、水洗，得到液相氧化处理的石墨；优选地，所述氧化性溶液选自硫酸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖登国，汪印，许新海，陈嘉彦，续振林，
申请(专利权)人：厦门柔性电子研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：