一種水溶性導電納米銀碳漿的制造及其應用方法與流程

本發明涉及納米銀粉應用技術領域，尤其是涉及PCB板孔黑孔工藝制程的一種水溶性導電納米銀碳漿的制造及應用。

背景技術：

在PCB板制造中過程中，雙面或多層PCB板層間導線的聯通，是通過對PCB板層間導線聯通孔金屬化的技術來實現的。

PCB板層間導線聯通孔金屬化制程的技術，經歷了化學鍍銅制程技術、黑孔制程技術及黑影制程技術的發展過程。由于黑孔制程技術及黑影制程技術克服了化學鍍銅技術在環保、安全、品質、成本、效率等諸方面存在的缺陷，現已成為PCB板層間導線聯通孔金屬化的新興技術。

黑孔制程技術是利用碳的吸附性，通過物理的電性相吸作用，在PCB板已經鉆好的聯通孔的玻纖板孔壁上吸附一層碳黑作為導電碳膜；而黑影制程技術則是在PCB板已經鉆好的聯通孔的玻纖板孔壁上吸附一層石墨作為導電碳膜；二者的目的都是為在聯通孔的孔壁上鍍銅提供一個基礎襯層；PCB板黑孔制程或黑影制程水平生產線工藝流程為：

清潔→一次黑孔→ 整孔→二次黑孔→微蝕→

抗氧化→出料。

所述工藝流程各工步的基本功能是：

1、清潔

清潔鍍槽內為弱堿性溶液與微弱的復合劑（是一種界面活性劑）的混合溶液，PCB板入槽后，混合溶液利用復合劑的輸水基深入孔壁，將孔壁上的污物清洗掉，混合溶液復合劑中的親水基則將PCB板孔壁的樹脂與玻璃纖維調整為帶正電荷的表面；

2、一次黑孔

一次黑孔鍍槽內主要包括精細石墨與炭黑粉、液體分散劑（去離子水）和表面活性劑等組成的混合溶液，混合溶液中的精細石墨與炭黑粉帶負電荷；經清潔后的PCB板入槽后，在PCB板孔壁表面正電荷的吸附作用下，PCB板孔壁表面形成一層石墨或炭黑導電碳膜；

3、整孔

所述整孔，實質是重復“清潔”工序，原因是：PCB板的玻纖板的電性不易改變，第一次黑孔制程不能在PCB板的玻纖板層孔壁表面形成符合要求的石墨或炭黑導電碳膜，故須再次清潔處理進行二次黑孔制程；

4、二次黑孔

所述二次黑孔，實質是重復“一次黑孔”工序，目的是確保PCB板孔壁表面形成一層符合要求的石墨炭黑導電碳膜；

5、微蝕

經二次黑孔后的PCB板入槽后，微蝕槽內的微蝕液通過噴灑和涌動透過導電碳膜的間隙接觸到PCB板覆銅層孔壁，并腐蝕覆銅層孔壁，使處于該處的導電碳膜與覆銅層孔壁分離而脫落，同時覆銅層孔壁因微蝕而粗化；

6、抗氧化

經微蝕后的PCB板入槽后，利用銅面鈍化藥水，對微蝕后的PCB板覆銅層孔壁進行鈍化處理；

7、出料

將經抗氧化處理后的PCB板轉入鍍銅工序。

黑孔制程技術與黑影制程技術雖然克服了化學鍍銅技術的缺陷，但兩者本身也存在著不同的缺陷，特別是在雙面PCB板和PCB厚板孔金屬化制程中，由于黑孔制程技術以碳黑為導電介質，受碳黑材料導電性低的局限，在PCB板玻纖板層孔壁上形成導電碳膜后再電鍍銅時，穿鍍能力不夠，所以只能局部用在薄板或軟板領域；而黑影制程以石墨為介質，導電性雖然比碳黑好，但是因為石墨粒徑較大（＞1000納米），容易在PCB板覆銅層孔壁上形成殘墨，造成后續的信賴性缺陷；而這兩者具有的共同缺陷是制程工序長，即需要二次清潔和二次黑孔工序，生產效率低。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的問題，本發明提出一種水溶性導電納米銀碳漿的制造技術方案如下：

一種水溶性導電納米銀碳漿的制造方法，所述方法包括如下步驟：

①選一種水溶性納米銀溶液，所述水溶性納米銀溶液包括：粒徑范圍為5～60納米、濃度為0.05～8克/升的納米銀粉，還包括水和至少5種濃度為0.5～10克/升的界面活性劑、濃度為0.05～1克/升的有機還原劑；

②選一種水溶性納米級導電碳黑溶液，所述水溶性納米級導電碳黑溶液包括：粒徑為100～900納米、濃度為10～50克/升的納米級導電碳黑，還包括水和至少5種濃度為0.5～10克/升的界面活性劑；

③將步驟①所述水溶性納米銀溶液與步驟②水溶性納米級導電碳黑溶液按1：100的比例混合形成水溶性導電納米銀碳溶液；

④將步驟③所述水溶性導納米電銀碳漿送入研磨機進行研磨，使納米銀粉顆粒分散鑲嵌入碳黑顆粒內，形成水溶性導電納米銀碳漿。

優選的，所述研磨機為納米砂磨機，轉速1000轉/分，研磨時間為2小時。

優選的，所述納米銀粉的粒徑為40納米；所述納米級導電碳黑的粒徑為700納米；所述界面活性劑包含濕潤劑，滲透劑，分散劑，高分子阻隔劑，觸變劑，消泡劑。

優選的，水溶性導電納米銀碳漿為非牛頓流體， 動黏度為20 ~ 4000 CPS具有良好的懸浮安定性。

一種應用水溶性導電納米銀碳漿對PCB板孔進行黑孔制程的方法，所述方法包括如下步驟：

a、清潔

清潔鍍槽內為弱堿性溶液與微弱的復合劑的混合溶液，將按設計要求完成鉆孔的PCB板浸入鍍槽，混合溶液中復合劑的輸水基深入孔壁，將孔壁上的污物清洗掉，混合溶液中復合劑的親水基則將PCB板的玻纖層孔壁的表面調整為帶正電荷；

b、黑孔

黑孔鍍槽內主要包括水溶性導電納米銀碳漿、液體分散劑和表面活性劑等組成的混合溶液，混合溶液中的水溶性導電納米銀碳漿帶負電荷；經清潔后的PCB板浸入鍍槽，在PCB板的玻纖板層孔壁表面正電荷的吸附作用下，在PCB板的玻纖板層孔壁表面及覆銅層孔壁表面均沉積有一層導電納米銀碳膜；

c、微蝕

將表面沉積有導電納米銀碳膜的PCB板浸入微蝕鍍槽，微蝕鍍槽內的微蝕液通過噴灑和涌動透過導電納米銀碳膜的間隙接觸到PCB板覆銅層孔壁，并腐蝕覆銅層孔壁，使處于該處的導電納米銀碳膜與覆銅層孔壁分離而脫落，而在PCB板的玻纖板層孔壁表面的導電納米銀碳膜則固定保留，同時覆銅層孔壁因微蝕而粗化；

d、抗氧化

經微蝕后的PCB板入浸入抗氧化鍍槽，利用銅面鈍化藥水，對微蝕后的PCB板覆銅層孔壁進行鈍化處理；

e、水洗

去除過多抗氧化劑；

f、烘干

去除水份，使板面干燥。

所述應用水溶性導電納米銀碳漿對PCB板孔玻纖板層孔壁進行黑孔制程的方法中，至步驟c，PCB板孔的黑孔制程即已完成，后續步驟d 、e、f都是為下一道鍍銅準備的工步。

優選的，所述PCB板厚度為0.05～3.5毫米，孔徑0.1～1.0毫米。

優選的，步驟b所述水溶性導電納米銀碳漿黑孔鍍槽內設有納米均質研磨設備。

優選的，步驟b所述水溶性導電納米銀碳漿黑孔鍍槽內的納米均質研磨設備為離心珠磨、或高頻振動研磨、或超聲波破碎機、或前述二種以上研磨設備并用。

優選的，所述納米均質研磨設備可連續運行，或間歇運行。

本發明所述導水溶性導電納米銀碳漿形成的機理：所述納米銀粉的粒徑為10～30納米；納米級導電碳黑的粒徑為100～800納米；納米級導電碳黑的其微觀結構為帶側鏈之高結構中空導電碳黑，即納米級導電碳黑的顆粒像海綿一樣有很多的空隙，其比表面積為600～1500平方米/克，所述水溶性納米級導電碳黑溶液與所述水溶性納米銀溶液按1：100的比例混合后，經過研磨機進行研磨分散，使納米銀粉顆粒便被鑲嵌入碳黑顆粒內，形成水溶性納米導電銀碳漿。

本發明的有益效果是：為PCB板玻纖層孔壁黑孔制程提供了一種優于炭黑或石墨形成的導電碳膜的納米導電銀碳膜，并簡化黑孔制程工藝，提高生產效率。

附圖說明：

圖1是一種PCB板孔內的導電納米金屬碳膜襯管示意圖，其中：

圖1a是圖1所示PCB板的上面示意圖；

圖1b是圖1所示PCB板的下面示意圖。

圖2是圖1a所示PCB板孔的剖面示意圖，其中：

圖2a是圖1所示PCB板鉆孔后的示意圖；

圖2b是圖2a所示PCB板孔內制成導電納米金屬碳膜的示意圖。

圖3是圖2b所示PCB板孔金屬化后的示意圖，其中：

圖3a是圖2b所示PCB板內的導電納米金屬碳膜微蝕后的示意圖；

圖3b是3a所示PCB板孔金屬化后的示意圖。

附圖標記說明

1 PCB板上面，11 PCB板上面導線；

2 PCB板下面，21 PCB板下面導線；

3 PCB板上面與下面導線聯通孔，31導電納米金屬碳膜；

32 PCB板金屬化孔；

4 PCB板玻纖層板。

具體實施方式

下面結合具體的實施方式來對本發明進行說明。

實施例1：

一種水溶性導電納米銀碳漿的制造方法，所述方法包括如下步驟：

①選一種水溶性納米銀溶液，所述水溶性納米銀溶液包括：粒徑范圍為5～60納米、濃度為0.05～8克/升的納米銀粉，還包括水和至少5種濃度為0.5～10克/升的界面活性劑、濃度為0.05～1克/升的有機還原劑；

②選一種水溶性納米級導電碳黑溶液，所述水溶性納米級導電碳黑溶液包括：粒徑為100～900納米、濃度為10～50克/升的納米級導電碳黑，還包括水和至少5種濃度為0.5～10克/升的界面活性劑；

③將步驟①所述水溶性納米銀溶液與步驟②水溶性納米級導電碳黑溶液按1：100的比例混合形成水溶性導電納米銀碳溶液；

④將步驟③所述水溶性導納米電銀碳漿送入研磨機進行研磨，使納米銀粉顆粒分散鑲嵌入碳黑顆粒內，形成水溶性導電納米銀碳漿。

實施例2：

本實施例與實施例1的區別是：所述研磨機為納米砂磨機，轉速1000轉/分，研磨時間為2小時。

實施例3：

本實施例與實施例1的區別是：所述納米銀粉的粒徑為40納米；所述納米級導電碳黑的粒徑為700納米；所述界面活性劑包含濕潤劑，滲透劑，分散劑，高分子阻隔劑，觸變劑，消泡劑。

實施例4：

本實施例與實施例1的區別是：所述水溶性導電納米銀碳漿為非牛頓流體， 動黏度為20～4000 CPS具有良好的懸浮安定性。

應用實施例1

一種應用水溶性導電納米銀碳漿對PCB板孔進行黑孔制程的方法，所述方法包括如下步驟：

a、清潔

清潔鍍槽內為弱堿性溶液與微弱的復合劑的混合溶液，將按設計要求完成鉆孔的PCB板浸入鍍槽，混合溶液中復合劑的輸水基深入孔壁，將孔壁上的污物清洗掉，混合溶液中復合劑的親水基則將PCB板的玻纖層孔壁的表面調整為帶正電荷；

b、黑孔

黑孔鍍槽內主要包括水溶性導電納米銀碳漿、液體分散劑和表面活性劑等組成的混合溶液，混合溶液中的水溶性導電納米銀碳漿帶負電荷；經清潔后的PCB板浸入鍍槽，在PCB板的玻纖板層孔壁表面正電荷的吸附作用下，在PCB板的玻纖板層孔壁表面及覆銅層孔壁表面均沉積有一層導電納米銀碳膜；

c、微蝕

將表面沉積有導電納米銀碳膜的PCB板浸入微蝕鍍槽，微蝕鍍槽內的微蝕液通過噴灑和涌動透過導電納米銀碳膜的間隙接觸到PCB板覆銅層孔壁，并腐蝕覆銅層孔壁，使處于該處的導電納米銀碳膜與覆銅層孔壁分離而脫落，而在PCB板的玻纖板層孔壁表面的導電納米銀碳膜則固定保留，同時覆銅層孔壁因微蝕而粗化；

d、抗氧化

經微蝕后的PCB板入浸入抗氧化鍍槽，利用銅面鈍化藥水，對微蝕后的PCB板覆銅層孔壁進行鈍化處理；

e、水洗

去除過多抗氧化劑；

f、烘干

去除水份，使板面干燥。

所述應用水溶性導電納米銀碳漿對PCB板孔PCB板孔進行黑孔制程的方法中，至步驟c，PCB板孔的黑孔制程即已完成，后續步驟d 、e、f都是為下一道鍍銅準備的工步。

應用實施例2

本應用實施例與應用實施例1的區別是：所述PCB板厚度為0.05～3.5毫米，孔徑0.1～1.0毫米。

應用實施例3

本應用實施例與應用實施例1的區別是：步驟b所述水溶性導電納米銀碳漿黑孔鍍槽內設有納米均質研磨設備。

應用實施例4

本應用實施例與應用實施例3的區別是：步驟b所述水溶性導電納米銀碳漿黑孔鍍槽內的納米均質研磨設備為離心珠磨、或高頻振動研磨、或超聲波破碎機、或前述二種以上研磨設備并用。

應用實施例5

本應用實施例與應用實施例3、4的區別是：所述納米均質研磨設備可連續運行，或間歇運行。

本發明所述導水溶性導電納米銀碳漿形成的機理：所述納米銀粉的粒徑為10～30納米；納米級導電碳黑的粒徑為100～800納米；納米級導電碳黑的其微觀結構為帶側鏈之高結構中空導電碳黑，即納米級導電碳黑的顆粒像海綿一樣有很多的空隙，其比表面積為600～1500平方米/克，所述水溶性納米級導電碳黑溶液與所述水溶性納米銀溶液按1：100的比例混合后，經過研磨機進行研磨分散，使納米銀粉顆粒便被鑲嵌入碳黑顆粒內，形成水溶性納米導電銀碳漿。

本發明的有益效果是：為PCB板玻纖層孔壁黑孔制程提供了一種優于炭黑或石墨形成的導電碳膜的納米導電銀碳膜，并簡化黑孔制程工藝，提高生產效率。

實驗1及結果對比：

制作兩塊60×100毫米、板厚1.6毫米的FR-4雙面板上， 分別鉆20個0.3毫米的孔、 20個0.5毫米的孔、20個1.0毫米的孔；

應用現有技術石墨或炭黑制程黑孔，鍍膜用時5分鐘， 有7個孔未能鍍通，再鍍5分鐘，仍有5個孔輕微孔破，微蝕后測試石墨或炭黑導電碳膜表面電阻為3500歐姆。

應用本發明銀碳漿制程黑孔，鍍膜用時不到5分鐘，60個孔全部鍍通， 微蝕后測試納米銀碳導電碳膜表面電阻為50歐姆。

實驗2及結果對比：

以截面積為1cm2長度為10cm的高密度海綿，浸泡濕潤于石墨或炭黑漿中，并施以充分擠壓，充分干燥后，測其兩端電阻值大于100KΩ；再次濕潤浸泡1分鐘后充分干燥，測其電阻為30KΩ。

以截面積為1cm2長度為10cm的高密度海綿，充分擠壓浸泡濕潤于納米銀碳漿中1分鐘，經充分干燥后，測其兩端電阻值為4KΩ。

對比實驗1的結果可以發現：與現有技術相比，在同等條件下，本發明所述納米導電銀碳漿形成的納米導電銀碳膜的電阻至少降低至七十分之一；對比實驗2的結果可以發現：與現有技術相比，在同等條件下，本發明所述納米導電銀碳漿形成的納米導電銀碳膜的電阻至少降低至二十五分之一；在特別條件下，本發明所述納米導電銀碳漿形成的納米導電銀碳膜的電阻至少降低至七分之一。

實驗證明：本發明所述納米導電銀碳漿形成的納米導電銀碳膜達到導電級水平，為PCB板玻纖層孔壁表面黑孔制程提供了一種優于炭黑或石墨形成的導電碳膜的納米導電銀碳膜，簡化黑孔制程工藝，提高生產效率。

以上內容僅為本發明的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。