[发明专利]含水的碳组合物和涂布不导电基材的方法

说明书

                           发明背景

本发明通常涉及一种组合物和通过由碳的水分散体涂布导电涂料使原来不导电的表面导电的方法。本发明一方面更特别涉及使原来不导电的印刷电路板的通孔和通道壁导电(即：印刷电路板可被电镀)的方法，(这里使用的“通道”，是指通过孔或形成的敞开或遮蔽的通道。通道和通孔可通过钻、通过激光或等离子体腐蚀，另外(如由光刻胶)、或目前已知的或以后发现的任何其它方式形成)。

导电石墨和炭黑水分散体用于在通道壁和其它非导电表面上提供导电涂层。这些分散体、用这些分散体涂布通道的方法，和通过使用这些分散体加工改进的印刷电路板公开于分别在1995年2月14日、1995年12月19日和1998年3月10日授予Thorn等人的US5,476,580、5,389,270和5,725,807中。上述这些专利这里作为参考引入。实施这些专利所需的石墨组合物、清洁剂、调节剂、和其它材料和说明可以商品名SHADOW购自Electrochemicals Inc.，Maple Plain，Minnesota。含炭黑或石墨的其它碳分散体公开于例如US5,139,642中。

目前化学沉积法涉及的问题是在通道壁接受导电涂料、已用铜电镀，接着例如通过将其与熔化的焊剂接触后偶尔形成“气孔”。(焊接通过用热熔化金属涂布印刷电路板的通道壁和其它导电表面进行，由此通过润湿和填充导电通道表面与经通道插入的电部件的插头之间的空间形成电连接。)若在通道的镀铜中存在任何缝隙或空隙，则湿气可经缝隙进入基材。焊接使已电镀的通道壁很快加热。热焊剂迅速蒸发基材中的湿气，这样会使一些或所有焊剂从孔中喷出并使铜层破裂。结果是出现气孔或部分填充或使孔变空，其中任何一种都被认为是焊接缺陷。

在以同一题目“blowholing in PTH Solder Fillets”发表在CIRCUITWORLD，Vol.12，No.4(1986)，Vol.13，No.1(1986)和Vol.13 No.2-3(1987)的一系列文章中，描述了在通过化学沉积导电的通道中出现的气孔，和使用该技术时解决这些气孔的方法。相关的文章是C.Lea，The Harmfulness ofBlowholing in PTH Soldered Assemblies，CIRCUIT WORLD，Vol.16，No.4，(1990)。为讨论化学沉积铜技术中的气孔，本段落中的所有文章这里作为参考全部引入。

最近，本发明人已发现，气孔对于通过施加某些含水碳基导电组合物使其导电(以有助于促进电镀)的通道偶尔有问题。因此，当为有助于电镀将碳基导电涂料用于使通道壁导电时，需要解决气孔问题。

减少气孔形成的另一方法是将用于制备和沉积导电碳涂料的碳分散体、调节剂浴或其它处理浴进行超声处理。此方法已解决了很多应用中的气孔问题。

另一继续挑战是如何提高沉积到非导电表面上的碳涂层的导电性。在上面引用的Thrn等人的专利中公开的石墨组合物提供具有显著改进的导电性的涂层，如此导致更快速电镀并提供其它益处。然而，对于某些应用，对导电性的进一步改进是适宜的。

                            本发明概述

本发明的一个目的是可沉积到非导电表面上使其导电的导电性涂料。

本发明的另一目的是提供一种与由现有通孔组合物和方法提供的钯、无电碳、炭黑或石墨的涂料相比，具有改进的导电性的导电碳涂料。

本发明的另一目的是在非导电表面上涂布碳颗粒和第二种导电材料的均匀涂层的方法。这里使用的“均匀”涂层基本上无过量导电涂层累积，这样在电镀后涂层具有基本上均匀的厚度。

本发明的另一目的是提供一种导电组合物，该组合物可电镀到原来不导电的表面，如印刷电路板上，并且与由先有通孔涂布方法和组合物提供的钯、无电碳、炭黑或石墨的涂层相比更好地与通孔粘附。

本发明的另一目的是提供一种导电通孔涂料，该涂料在焊接时导致基本上不形成气孔。

满足上述一个或多个目的本发明一个方面是一种包括导电碳颗粒、第二导电材料、水分散性粘合剂和水分散介质的组合物。存在足够的碳颗粒以在将该组合物施于基材上时提供足够的导电性。导电碳颗粒可为，例如石墨、炭黑或它们的混合物。存在足够的第二导电材料以在将该组合物施于基材上时提供足够的导电性。第二导电材料可为涂有金属的基材、金属、金属氧化物、或含氧化锡和锑的粉末。存在足够的粘合剂以使碳颗粒和第二导电材料与基材粘结。