摘 要

目前，PCB层间之间的连通靠的是孔金属来实现的。传统化学镀实现孔金属的技术已达不到现代化产业的要求，渐渐被直接电镀技术所取代。黑孔化法直接电镀是使用最广的技术，以碳黑作为导电介质分散在去离子水中制备黑孔液，经黑孔化处理PCB微孔吸附导电碳膜，从而实现直接电镀铜。

本文选用四种具有代表性表面活性剂，羧甲基纤维素钠、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和聚乙烯吡络烷酮对碳黑进行分散，通过对碳黑悬浮液的粘度、吸光度的分析，得出壬基酚聚氧乙烯醚具有最好的分散效果。通过调节pH对Zeta电位的影响，得出在pH为10的体系，Zeta电位最高，体系具有最好的分散效果。通过选用CMC、PSS、SDS、PVP和PEG分别和TX-10复配，通过对黑孔液体系粘度、吸光度和沉降率的分析，得出PSS、SDS、PVP与TX-10具有协同作用。

关键词：碳黑，分散稳定性，黑孔化，印制电路板

Abstract

At present，connections between layers of PCB are achieved through the hole metallizationmethod. Traditional chemical plating to achieve the technology of pore metal has not reached the requirements of modern industry, gradually replaced by direct plating technology. Black hole method of direct plating is the most widely used technology, carbon black as a conductive medium dispersed in deionized water to prepare black hole liquid, the black hole in the PCB microporous adsorption conductive carbon film, in order to achieve direct copper plating.

In this paper, four kinds of representative surfactants,CMC、TX-10、AEO23、PVP were used to disperse carbon black，Liquid viscosity、absorbance analysis, obtained TX-10 has the best dispersion effect. By adjusting the effect of pH on the zeta potential, it was found that the system had the highest zeta potential and the system had the best dispersion effect. PSS, SDS, PVP and PEG were combined with TX-10, and the viscosity, absorbance and sedimentation rate of the black pore liquid system were analyzed. The results showed that PSS, SDS, PVP and TX-10 had synergistic effect.

Key words: carbon black，Dispersion stability，Black hole，Printed circuit board

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1课题背景及研究的目的及意义 1

1.2 印制电路板的发展历程及其制造工艺 2

1.2.1印制电路板的历史和发展 2

1.2.2印制电路板的分类及工艺 3

1.2.3孔金属化技术的研究及应用现状 4

1.3 直接电镀技术 4

1.3.1金属钯导电膜法 5

1.3.2高分子导电膜法 5

1.3.3黑孔化法 6

1.4 黑孔液 6

1.4.1碳黑及黑孔化的简介 6

1.4.2碳黑颗粒在水性体系中的分散 8

1.5 课题的主要内容 15

第二章 实验材料和方法 16

2.1实验药品材料及仪器设备 16

2.2黑孔液制备 16

2.3物理分析测试方法 17

2.3.1离心稳定性分析 17

2.3.2紫外分析（吸光度） 17

2.3.3粘度分析 17

第三章 黑孔液的制备 18

3.1表面活性剂选择及其浓度和pH优化 18

3.1.1表面活性剂选择 18

3.1.2 TX-10浓度优化 20

3.1.3 pH对黑孔液性能的影响 20

3.2表面活性剂复配及其浓度优化 21

3.2.1 TX-10与阴离子型表面活性剂复配及其浓度优化 21

3.2.2 TX-10与非离子型表面活性剂复配及其浓度优化 23

第四章 结 论 26

参考文献 27

致 谢 30

第一章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的及意义

印制电路板（PCB），是通过在绝缘基板上按照电气设计的要求配置金属导体线路，形成一种既能够支撑和固定电子元器件，又可以提供满足一定电气功能的电路板。印制电路板是电气化工业革命的产物，PCB产业是工业化和信息化的基础，几乎所有的电子设备都离不开PCB。因此，伴随着科技的不断发展和人们生活水平的逐渐提升，对PCB的需求是大幅度的增加。目前，印制电路板己成为绝大多数电子产品中电路互连线所不可缺少的核心组件^[1]，广泛应用于通信、军事、自动化、计算机等领域。特别在近年来，我国3c产品的普及和信息化的加强，使我国PCB产业的发展尤为迅猛，是目前世界上最大的PCB生产基地。

随着市场对PCB板面线路的复杂程度增加，早期的单面PCB，一面是线路，另一面是零件，已不能够满足市场的需求，于是双面板登上了历史的舞台。双面板通过绝缘板上导孔实现了两面电路的连接，解决了单面板线路未能互相交错的短板。单面板和双面板都是通过两种形式实行板面布置线路的，即加成法和减成法^[2]。到目前为止，普遍采用减成法的方式布置线路，通过光阻剂覆盖板表面，再利用曝光显影保护所需要的线路图形，最后蚀刻掉多余的铜^[3]。该法虽然能够达到PCB板面布线的精度要求，但是会造成大量的铜和蚀刻液的浪费和污染，随着政府“三废”政策出台，对“三废”排放的重视，制造PCB面临着巨大的环保压力^[4]。加成法常用于双面印制电路板和多面印制电路板的制作，不需要进行蚀刻工艺。加成法布线是现在的集中研究方向，其中纳米金属导电油墨法^[5]是近来较为热议的话题，该方法是将纳米金属粒子分散在液体中改善墨水的粘结性能，利用高粘结性将导电油墨喷涂在基体上，经过热处理后形成一层致密的线路图膜，但是工业上所使用的PCB基板基本上没有耐高热性，所以在实际推广中受到了限制^[6]。

在双面板的两个面、多层板的层与层之间需要通过导通孔的方式实现线路的互联。由于PCB所用基本均为树脂绝缘板，因此想要实现双面线路的互联必须对孔进行金属化处理，实现导电能力。传统的PCB孔金属化是采用化学镀的方法，经过了近半个世纪的发展，化学镀工艺俨然十分成熟，但是化学镀方法之中需使用贵重金属钯、致癌性物质甲醛和难降解的螯合剂，对环境和人体的危害形成了严峻的挑战，而且该方法在工序长并且复杂，高生产成本^[7]。化学镀的这些不足推动着科研者寻找一种可以代替化学镀的方法，于是直接电镀就这样开始登上了历史舞台。直接电镀主要有三种方法：金属钯导电膜法、高分子导电膜法和黑孔化法。金属钯导电膜法需要使用金属钯较为贵重，成本高；高分子导电膜法在制备上比较困难；黑孔化法以廉价的碳材料为导电介质，工艺上使用到的化学试剂种类少，无毒害，非常环保，但是由于石墨的稳定性，使得石墨在水中的分散成了目前最主要的难题。纳米级的碳黑导电性好，容易进入PCB微孔中，吸附到孔壁上，为实现PCB 孔金属化提拱了可能。