本發(fā)明涉及一種利用石墨烯導(dǎo)電復(fù)合油墨印制電路板的方法，屬于印刷電路。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，電子設(shè)備的微型化和多功能化趨勢(shì)引領(lǐng)著科技潮流，作為電子設(shè)備核心組件的印刷電路板（pcb）需求量激增。隨著5g通訊、物聯(lián)網(wǎng)和智能穿戴設(shè)備的普及，市場(chǎng)對(duì)高密度、高性能pcb的需求持續(xù)上漲。這一趨勢(shì)不僅推動(dòng)了pcb技術(shù)的革新，也催生了對(duì)更高效、更環(huán)保制備工藝的探索。

2、傳統(tǒng)的pcb制備工藝主要包括蝕刻法、光刻法和電鍍法。蝕刻法操作簡(jiǎn)單、成本較低，但存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，且電路精度受限。光刻法則以高精度、高密度見(jiàn)長(zhǎng)，適用于復(fù)雜電路的制造，但設(shè)備成本和工藝復(fù)雜度高，且對(duì)環(huán)境條件要求嚴(yán)格。電鍍法能制備出具有良好導(dǎo)電性的電路，但設(shè)備投資大，過(guò)程控制要求高，且生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。這些方法在滿足高性能需求的同時(shí)，也暴露出效率和成本上的不足。

3、近年來(lái)，直接寫(xiě)入和噴墨印刷技術(shù)在pcb制備領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。如專利申請(qǐng)cn104183335a?一種激光低溫快速燒結(jié)印刷納米銀漿形成純銀導(dǎo)電圖文的方法，提出使用銀納米粒子導(dǎo)電油墨結(jié)合激光燒結(jié)的方法，雖能實(shí)現(xiàn)快速制備，但額外的燒結(jié)步驟增加了能耗，專利申請(qǐng)cn108323023a公開(kāi)了一種基于熱固化石墨烯導(dǎo)電油墨印刷方法，該方法通過(guò)加入石墨烯等導(dǎo)電填料等技術(shù)提高了油墨導(dǎo)電性能，可直接進(jìn)行噴墨印制電路板，雖然操作簡(jiǎn)單，無(wú)需進(jìn)行燒結(jié)，但該方法為了提高pcb的分辨率及固化要求，需要使噴墨過(guò)程始終在80～150℃下進(jìn)行，能耗較高，且不適合用于對(duì)溫度敏感的基材，如某些聚合物薄膜，限制了其在柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用，再如專利申請(qǐng)cn110337191a公開(kāi)了一種基于石墨烯導(dǎo)電油墨的3d打印大功率led印制電路板的方法，該方法通制備光敏樹(shù)脂和納米銀導(dǎo)電顆粒等材料制備得到油墨，采用3d噴墨打印完成后可通過(guò)紫外光固化，可以解決熱固化或者燒結(jié)等方法能耗高的問(wèn)題，也一定程度上降低了固化時(shí)間，且對(duì)基底的耐高溫性能無(wú)要求，但其僅通過(guò)納米銀導(dǎo)電顆粒和石墨烯作為導(dǎo)電介質(zhì)，制備得到的電路板導(dǎo)電性能欠佳，且邊噴墨邊紫外固化的連續(xù)生產(chǎn)模式雖提升了固化效率，卻因3d打印本身的逐點(diǎn)構(gòu)建特性，導(dǎo)致整體制造速度不佳難以批量生產(chǎn)，同時(shí)，這一技術(shù)對(duì)設(shè)備的精度和穩(wěn)定性要求較高，操作過(guò)程復(fù)雜，且對(duì)于復(fù)雜設(shè)計(jì)電路打印的精確度難以控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種利用石墨烯導(dǎo)電復(fù)合油墨印制電路板的方法，該方法制備的印制電路板不僅具備高導(dǎo)電性、優(yōu)異的機(jī)械性能，還實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率與電路板性能穩(wěn)定性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種利用石墨烯導(dǎo)電復(fù)合油墨印制電路板的方法，將電路圖使用石墨烯導(dǎo)電復(fù)合油墨打印到熱轉(zhuǎn)印紙上，再熱轉(zhuǎn)印到基板上并進(jìn)行紫外光固化即可；所述石墨烯導(dǎo)電復(fù)合油墨按重量份計(jì)由以下組份構(gòu)成：聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)10~30份，丙烯酸羥乙酯5~20份，水性聚氨酯樹(shù)脂8~15份，石墨烯5~10份，光引發(fā)劑1~5份，偶聯(lián)劑1~5份，添加劑5~10份。

3、本發(fā)明提出了一種利用商用噴墨打印技術(shù)結(jié)合熱轉(zhuǎn)印與紫外光固化工藝的電路圖制備方法，顯著提升了電路圖打印的分辨率與基板適用性。本方法通過(guò)采用普通噴墨打印機(jī)輸出高精度電路圖，可實(shí)現(xiàn)細(xì)膩且高分辨率的打印效果，進(jìn)而運(yùn)用熱轉(zhuǎn)印技術(shù)將電路圖精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移至多樣化的基板上，極大地拓寬了基板材質(zhì)的適應(yīng)范圍，降低了對(duì)基板材質(zhì)的限制，增強(qiáng)了工藝的靈活性與通用性。本發(fā)明還引入了紫外光固化技術(shù)替代傳統(tǒng)燒結(jié)與熱固化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了快速固化，大幅縮短了工藝周期，極大地提升了生產(chǎn)效率與響應(yīng)速度?？蓪?shí)現(xiàn)以上工藝主要在于本發(fā)明提供的石墨烯導(dǎo)電復(fù)合油墨，該油墨中的丙烯酸羥乙酯在紫外光引發(fā)下聚合交聯(lián)，與聚氨酯丙烯酸酯的光固化性雙鍵共同構(gòu)建三維網(wǎng)絡(luò)，而聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)導(dǎo)電高分子在自由基作用下可部分參與交聯(lián)，其聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)部分與石墨烯形成連續(xù)的導(dǎo)電通道，石墨烯的高導(dǎo)電性與導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，加之聚氨酯樹(shù)脂賦予體系的機(jī)械穩(wěn)定性和粘接性能，共同作用下使得固化后的油墨在保持優(yōu)異機(jī)械性能的同時(shí)展現(xiàn)出高導(dǎo)電性，進(jìn)而無(wú)需使用納米銀等導(dǎo)電金屬粒子便可實(shí)現(xiàn)電路板的高電流承載能力。由于該導(dǎo)電油墨的高導(dǎo)電性能、高穩(wěn)定性和廣泛適應(yīng)性，使得其適合該工藝的高效與靈活應(yīng)用。

4、作為一種優(yōu)選的方案，所述熱轉(zhuǎn)印的條件為：溫度為120~180℃，時(shí)間為30~60s，壓力為0.5~1.5mpa。本發(fā)明熱轉(zhuǎn)印的溫度過(guò)低或時(shí)間過(guò)短，油墨無(wú)法充分熔融，導(dǎo)致與基板接觸不良，影響導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形成，增加方阻，降低附著力，電路的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性受損。相反，溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響油墨成分活性，破壞石墨烯網(wǎng)絡(luò)，增加方阻，同時(shí)基板可能因熱變形而影響整體尺寸穩(wěn)定性。壓力不足，油墨層與基板間存在氣泡或空隙，影響電路的導(dǎo)電性和可靠性；而壓力過(guò)高，可能壓縮破壞石墨烯網(wǎng)絡(luò)，增加方阻，降低電路性能。

5、作為一種優(yōu)選的方案，所述紫外光固化的條件為：紫外光波長(zhǎng)為250~400nm，能量密度為500~2000mj/cm2，曝光時(shí)間為2~10s。本發(fā)明波長(zhǎng)不適宜，光引發(fā)劑無(wú)法有效激發(fā)，固化反應(yīng)不充分，油墨層機(jī)械強(qiáng)度差，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)不完整，增加方阻，附著力下降。能量密度過(guò)低導(dǎo)致固化不完全，油墨層性能不佳，易受外力損傷；而能量密度過(guò)高，可能使油墨成分過(guò)度交聯(lián)，材料變脆，降低抗沖擊和彎曲性能，且可能破壞石墨烯導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，增加方阻。曝光時(shí)間過(guò)短，固化程度低，性能差；過(guò)長(zhǎng)則可能引發(fā)材料脆化，影響導(dǎo)電性，增加方阻。

6、作為一種優(yōu)選的方案，所述基板為fr-4板材、fpc板、玻纖板或紙基板。

7、作為一種優(yōu)選的方案，所述熱轉(zhuǎn)印紙為快干型或粘性熱轉(zhuǎn)印紙。

8、作為一種優(yōu)選的方案，所述石墨烯的層數(shù)為3~6層。

9、作為一種優(yōu)選的方案，所述水性聚氨酯樹(shù)脂為heben?s-300、hk718和水性聚氨酯1526中的一種。

10、作為一種優(yōu)選的方案，所述添加劑為消泡劑、流平劑和抗氧劑中的至少一種。

11、作為一種優(yōu)選的方案，所述消泡劑為?byk-016、?byk-011和?byk-012中的有一種；所述流平劑為dc57、dc51和dc56中的一種；所述抗氧劑為irganox?168、irganox?1010和irganox?l135中的一種。

12、作為一種優(yōu)選的方案，所述光引發(fā)劑為irgacure?2959或irgacure?500；所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯類偶聯(lián)劑。

13、作為一種優(yōu)選的方案，?所述石墨烯導(dǎo)電復(fù)合油墨的粘度為50~300mpa·s。

14、相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案帶來(lái)的創(chuàng)新性和有益技術(shù)效果：

15、1）本發(fā)明利用噴墨打印的高精準(zhǔn)度，結(jié)合熱轉(zhuǎn)印工藝，不僅顯著提升了電路圖的打印精度與分辨率，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)的電路圖案，滿足高密度、高精度電子元件的布局需求，為復(fù)雜電路設(shè)計(jì)提供了實(shí)現(xiàn)可能，同時(shí)采用熱轉(zhuǎn)印工藝，適用于多種材質(zhì)的基板，拓寬了應(yīng)用范圍。

16、2）本發(fā)明提供的導(dǎo)電油墨采用紫外光固化方式進(jìn)行固化，相比熱固化或燒結(jié)，操作更簡(jiǎn)便，固化時(shí)間短，更加環(huán)保的同時(shí)極大提升了生產(chǎn)效率，降低了能耗與成本。

17、3）本發(fā)明提供的油墨選用導(dǎo)電高分子聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)，其中聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)的導(dǎo)電特性結(jié)合石墨烯的導(dǎo)熱特性，可與丙烯酸羥乙酯和水性聚氨酯樹(shù)脂固化形成的三維連續(xù)涂層結(jié)合，構(gòu)建出高導(dǎo)電、高機(jī)械性能的油墨層，可有利于印制電路板高電流承載能力。