[發明專利]一種在絕緣基材表面直接電鍍金屬的方法

在審

• 申請號: 202011520939.2
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112746297A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 賴志強;梁先文;趙濤;劉丹;孫蓉
• 申請（專利權）人: 深圳先進電子材料國際創新研究院
• 主分類號: C25D5/54
• 分類號: C25D5/54;C25D5/56;C09D11/52;H05K3/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明屬于電鍍技術領域，公開了一種在絕緣基材表面直接電鍍金屬的方法。包括如下步驟：S1：將金屬納米線、有機高分子聚合物、溶劑和表面活性劑按一定比例混合配制成導電油墨；S2：將導電油墨涂覆于絕緣基材表面，烘干后形成導電膜；S3：將S2中的含有導電膜的基材置于電鍍液中進行直接電鍍。本發明以金屬納米線作為導電介質層，所得到的導電膜具有更低的表面電阻，因此可以快速上鍍，極大地提高生產效率，同時本發明具有操作簡單、無污染、耐酸堿、與基材結合力好等優點，因此可實現廣泛應用。

技術領域

本發明屬于電鍍技術領域，具體涉及一種在絕緣基材表面直接電鍍金屬的方法。

背景技術

隨著21世紀電子信息技術的蓬勃發展，電子產品已進入到一個全新的時代，小型化，多功能化和高度集成化已成為電子產品的主流發展趨勢，同時對這些高技術電子產品的制造帶來了更大的挑戰，而作為實現電子產品電氣互連的電子電鍍技術則是其中的關鍵之一，例如，印制電路板需要通過電鍍來制作電路和實現孔金屬化，以致達到整個電路板的電氣互連；在芯片的集成過程中，也需要通過電鍍來實現芯片的布線以及芯片與電路板的電氣導通；再者，對于可穿戴電子設備，則要求通過電鍍在柔性基材，例如在PET上形成電路結構。由于絕緣基材不具有導電性，則無法直接進行電鍍，必須通過一些處理使絕緣基材的表面具有一定的導電性，常見的方法有化學鍍，物理/化學氣相沉積和導電膜直接電鍍。

以印制電路板的線路制作為例，其基材一般是不導電的環氧玻璃纖維布，其傳統工藝是采用化學鍍銅的方式在基材上沉積一層薄銅來作為電鍍銅的底層，雖然此種工藝較為成熟，但存在著許多難以克服的缺點，比如鍍銅液中含有致癌物質甲醛，對生產人員的生命健康造成威脅，另外鍍銅液工藝復雜，鍍液不穩定，增加了管控難度和成本，還有化學鍍銅液中存在大量的絡合劑，這些絡合劑對環境污染較為嚴重，因此也增加了處理難度和處理成本，基于以上，研究人員進行了大量的取代化學鍍的工藝研究。

物理/化學氣相沉積可以有效地避免化學鍍銅所帶來的環境問題，并且可以沉積上致密的金屬層，是很有潛力取代化學鍍銅的工藝，但是其高昂的設備造價及巨大的能耗問題讓PCB企業望而卻步，另外沉積過程的非選擇性也會對靶材造成較大的浪費。例如中國專利《一種半干法處理塑膠直接電鍍真空鍍膜系統》(公開號CN109402597A)中描述該鍍膜設備所使用的輝光電源電壓高達2500V，使用的濺射電源功率高達60kW，且不說設備成本，如此之大的能耗也會帶來較大的附加成本。

導電膜工藝是目前研究較多的用以取代化學鍍銅的直接電鍍工藝，通過表面處理將導電物質附著于絕緣基材上并形成一層均勻的薄膜，常見的用于形成導電膜的物質有碳黑、石墨烯以及有機導電高分子聚合物，碳黑與石墨烯由于是非極性物質，具有很強的憎水性，同時由于粒徑較小也易于團聚，因此要保證能均勻地分散在水中，則需要加入大量的分散劑，但這樣勢必會降低導電性以及鍍液的穩定性。中國專利《一種基于石墨烯成膜直接電鍍線路板的方法》(公開號CN110351956A)和《一種直接電鍍導電液及其制備方法》(公開號CN103103950A)中都描述了需要對溶液進行超聲處理并且需要加入一定量的分散劑，這些處理不僅增加了工序同時存在電鍍效率低的缺陷。有機導電聚合物作為導電膜的一般工藝是首先采用無機氧化物對絕緣基材進行處理，使之帶上電荷，通過電荷吸附導電高分子使其成膜，此工藝一般都要求絕緣基材的一端有金屬層(銅箔)，并且電鍍的過程中必須要保證銅箔與鍍液接觸，使金屬由銅箔處開始生長，如若不然，無論施加多大的電壓都無法沉積金屬，另外，由于有機導電聚合物的電阻都較大，會使金屬的上鍍速率較慢，極大地限制生產效率。例如中國專利《絕緣基材表面電鍍金屬的方法》(公開號CN108977862A)和《一種在絕緣基材上直接電鍍的方法》(公開號CN107723764A)都采用了金屬離子活化有機導電聚合物膜實現在絕緣基材上直接電鍍的方法，其主要是缺陷是工序較為繁瑣，需要調整、中和和活化等步驟，上銅速率較低并且都需要使用銅箔進行誘導沉積。

發明內容