一种具有铜‑石墨烯复相图案化导电膜的印制电路板及导电膜制备方法

摘要

本发明公开了一种具有铜‑石墨烯复相图案化导电膜的印制电路板及导电膜制备方法，在PC塑料基板上形成图案化的铜‑石墨烯复相导电膜。其步骤包括：使用光纤激光器在清洗后的PC塑料基板上加工出特定图案。使用化学镀将图案化后的PC基板在铜镀液中镀覆铜层，经去离子水冲洗后放入石墨烯分散液中沉淀石墨烯片，取出清洗后再次放入铜镀液中镀覆铜层，如此循环多次，本方法制备复相导电膜具有工艺简单，图案灵活，导电性好，黏附性好等优点。

说明书

技术领域

本发明属于印制电路板领域，尤其涉及一种具有铜-石墨烯复相图案化导电膜的印制电路板及导电膜制备方法。

背景技术

现有的印制电路板(PCB)布线技术需要经过喷涂后曝光显影，通常有2种方式，一种是喷涂感光油墨，用菲林片把不用蚀刻的地方遮蔽起来，在曝光过程中，需要蚀刻的部分就被曝光了，然后经显影液清洗后露出基材，经过固化后，不用蚀刻部分的油墨会牢牢贴在材料上，保护不被蚀刻，最后脱油墨得到导电图形；另一种是用菲林片把需要蚀刻的地方保护起来，不需要蚀刻的地方上的感光油墨在经过曝光后可以抗腐蚀，需要蚀刻的地方上的油墨在经过显影液清洗后脱落，从而得到导电图形。无论用上述哪种方法得到导电图形，都需要先在PC塑料绝缘基板上初步形成电路图形，再通过化学方法蚀刻掉相当数量的铜箔，并经去膜，蚀后冲孔，AOI检查，氧化等几十道工序，其工序十分繁琐，不能灵活地设计具有复杂图形的金属导电膜，影响了电子元器件集成度的进一步提高。

传统的化学镀工艺是利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在绝缘体表面，形成致密镀层。其工艺包括粗化，敏化，活化，镀铜等步骤，为使绝缘体表面较为容易镀覆，通常需要利用腐蚀液对表面进行粗化；敏化及活化的步骤中个，广泛采用钯作为催化剂，利用锡离子溶液在金属钯周围形成一保护性胶体，在非金属表面植入贵金属晶核，通过化学还原作用触发所要求的镀覆反应；化学镀铜中为防止氢气在铜层表面聚集，防止铜镀层空穴的形成，提高化学镀铜层的韧性，通常会在镀液中加入阻氢剂；故常用于粗化绝缘体表面的腐蚀液以及敏化、活化使用的钯-锡胶体溶液、镀液中的阻氢剂均会对环境造成污染。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供了一种具有铜-石墨烯复相图案化导电膜的印制电路板。

优选的，一种具有铜-石墨烯复相图案化导电膜的印制电路板，包括PC塑料绝缘基板及其上的铜-石墨烯导电膜，该铜-石墨烯导电膜包括至少一个铜-石墨烯复合层，该铜-石墨烯复合层包括自下而上布置的铜和石墨烯；该导电膜通过光纤激光器在PC塑料绝缘基板上照射出特定图案后经至少一次表面化学镀铜和沉淀石墨烯后得到。

优选的，所述的PC塑料绝缘基板的材质为含有金属铜粒子的改性热塑料。

本发明的又一目的在于提供一种铜-石墨烯复相图案化导电膜的制备方法，包括以下步骤：

1)使用能量密度1～4J/cm²光纤激光器在清洗后的PC塑料绝缘基板上照射出特定的图案，照射次数1～4次，得到图案化的PC塑料绝缘基板；

2)将上述图案化的PC塑料绝缘基板放入乙醇中超声清洗后，放入温度为45～55℃镀铜液中进行表面化学镀铜，并鼓入氮气驱赶化学镀产生的氢气气泡防止铜镀层空穴的形成，30min后取出，得到表面覆铜的图案化PC塑料绝缘基板；

3)将上述表面覆铜的图案化PC塑料绝缘基板放入乙醇中超声清洗后，放入浓度为0.1～0.4wt％的石墨烯分散液中沉淀石墨烯片，30min后取出，得到图案化的铜-石墨烯复相导电膜。

优选的，根据要求的厚度等因素的不同，重复2)3)步骤至少一次，直到在PC塑料基板上形成所述图案化的铜-石墨烯复相导电膜。

优选的，石墨烯分散液的浓度为0.1～0.4wt％。

优选的，镀液温度为45～55℃。

优选的，所述光纤激光器能量密度1～4J/cm²，照射次数1～4次，能量密度例如为1J/cm²、2J/cm²、3J/cm²、4J/cm²，次数例如为1、2、3、4次。

本发明的有益效果是：

①本发明提供了一种具有铜-石墨烯复相图案化导电膜的印制电路板，具备优异的导电性和黏附性、图案灵活、孔隙小、精细程度高，表面光亮平整，有效提升产品品质。

②本发明提供了一种铜-石墨烯复相图案化导电膜制备方法，使用光纤激光器照射出特定图案，避免了普通印刷电路板图形电镀的繁杂工序，其工艺简单，大大提升了图案的灵活性。

③本发明提供了一种铜-石墨烯复相图案化导电膜制备方法，利用氮气驱赶氢气，减少了镀液中阻氢剂以及传统化学镀中强还原剂等的使用，降低了对环境的污染。

附图说明

图1本发明的铜-石墨烯复相图案化导电膜的示意图。

图2为铜-石墨烯复相导电膜的电镜图片。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明

实施例1

如图1所示，本实施例的PC塑料绝缘基板1及其上的铜-石墨烯导电膜2，该铜-石墨烯导电膜2包括一个铜-石墨烯复合层，该铜-石墨烯复合层包括自下而上布置的铜和石墨烯，该PC塑料绝缘基板1为含有金属铜粒子的改性热塑料。

本实施例的铜-石墨烯复相图案化导电膜的制备方法，包括以下步骤：

1)使用能量密度1～4J/cm²光纤激光器在清洗后的PC塑料绝缘基板1上照射出特定的图案，照射次数1～4次，得到图案化的PC塑料绝缘基板；

2)将上述图案化的PC塑料绝缘基板放入乙醇中超声清洗后，放入温度为45～55℃镀铜液中进行表面化学镀铜，并鼓入氮气驱赶化学镀产生的氢气气泡防止铜镀层空穴的形成，30min后取出，得到表面覆铜的图案化PC塑料绝缘基板；

3)将上述表面覆铜的图案化PC塑料绝缘基板放入乙醇中超声清洗后，放入浓度为0.1～0.4wt％的石墨烯分散液中沉淀石墨烯片，30min后取出，得到图案化的铜-石墨烯复相导电膜2。

实施例2

本实施例的PC塑料绝缘基板1及其上的铜-石墨烯导电膜2，该铜-石墨烯导电膜2包括至少一个铜-石墨烯复合层，该铜-石墨烯复合层包括自下而上布置的铜和石墨烯，该PC塑料绝缘基板1为含有金属铜粒子的改性热塑料。

本实施例的铜-石墨烯复相图案化导电膜的制备方法，包括以下步骤：

1)使用能量密度1～4J/cm²光纤激光器在清洗后的PC塑料绝缘基板1上照射出特定的图案，照射次数1～4次，得到图案化的PC塑料绝缘基板；

2)将上述图案化的PC塑料绝缘基板放入乙醇中超声清洗后，放入温度为45～55℃镀铜液中进行表面化学镀铜，并鼓入氮气驱赶化学镀产生的氢气气泡防止铜镀层空穴的形成，30min后取出，得到表面覆铜的图案化PC塑料绝缘基板；

3)将上述表面覆铜的图案化PC塑料绝缘基板放入乙醇中超声清洗后，放入浓度为0.1～0.4wt％的石墨烯分散液中沉淀石墨烯片，30min后取出。

4)重复步骤2)、3)至少一次，得到图案化的铜-石墨烯复相导电膜2。

图2为该实施例所制备的铜-石墨烯复相导电膜的扫描电镜图片。可以看出，在该导电膜表面，铜与石墨烯结合紧密，镀层致密。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：步骤2)中的镀铜液温度为45℃。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于：步骤2)中的镀铜液温度为55℃，步骤3)中的石墨烯分散液浓度为0.1wt％。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的铜-石墨烯复相图案化导电膜及制备方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。