在長三角、珠三角，本人在相關(guān)PCB企業(yè)收集到的石墨烯在印制板領域的應用，有以下幾個方面：

（1）石墨烯化學沉銅，徹底改變傳統(tǒng)的化學鍍銅工藝。

（2）石墨烯表面處理，改變現(xiàn)有的熱風整平、OSP、化學沉鎳/金等表面涂覆工藝。

（3）石墨烯導電油墨，與3D打印和噴涂工藝相結(jié)合，可能會徹底顛覆傳統(tǒng)電路板制造工藝。

（4）石墨烯散熱膜，替代金屬基印制版的金屬（銅、鋁、鐵）散熱層。

上述應用，有企業(yè)或個人自主研發(fā)，自己制備石墨烯并開發(fā)在PCB領域上應用的；有企業(yè)同石墨烯制造單位聯(lián)合作課題的；有作PCB化工原料企業(yè)同中科院研究所作產(chǎn)學研合作的。一批PCB人，不屈不撓，夜以繼日，甘當傻子，查文獻作試驗，經(jīng)歷無數(shù)艱難困苦，尋求新材料之王—石墨烯在印制板領域上的應用。本人看到，紙上談兵的階段過去了，產(chǎn)業(yè)化突破的前期到來了。在PCB行業(yè)，石墨烯化學沉銅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學化銅會成為第一批成功應用。下面就以石墨烯化學沉銅為例子作說明。

4

印制板的石墨烯化學沉銅

4.1 傳統(tǒng)的化學沉銅方法和問題

從上世紀50年代至今，傳統(tǒng)的印制板化學沉銅方法大體有：膠體鈀或離子鈀法，孔內(nèi)沉薄銅或厚銅，用龍門垂直式的沉銅設備；后來發(fā)展為水平式的化學沉銅；碳導電直接電鍍；導電高分子聚合物直接電鍍。

傳統(tǒng)化學沉銅問題：存在甲醛，EDTA（乙二胺四乙酸二鈉），污染環(huán)境；步驟多工序長，耗時間，費水費電；經(jīng)常遇到孔內(nèi)無銅，孔壁分離，沉銅層和基銅結(jié)合不良，孔內(nèi)銅瘤等質(zhì)量問題。

4.2 石墨烯化學沉銅

?各種基材如環(huán)氧、CEM、BT樹脂、聚酰亞胺（PI）都可作石墨烯化學沉銅，既可作軟板，亦可作硬板。石墨烯沉銅是依靠靜電與分子力與基材結(jié)合的，而傳統(tǒng)化學沉銅完全靠布朗運動和靜電吸附的膠體活化處理完成的。

?經(jīng)石墨烯化學沉銅后的板子可以長期保存。只要膜層表面干凈，可有效保證后續(xù)加工的可靠性和品質(zhì)，而傳統(tǒng)化學沉銅層，易氧化，需24 h內(nèi)完成電鍍銅。

?石墨烯化學沉銅后，生產(chǎn)板可直接作圖形電鍍，也可進行板面電鍍。生產(chǎn)工藝走正片制程或負片制程可自由選擇。

?石墨烯沉銅，不存在甲醛，絡合劑EDTA，酒石酸鉀鈉，環(huán)保，流程短，節(jié)水節(jié)電。

?石墨烯化學沉銅，軟板整個流程8~10 min，硬板4~6 min。而傳統(tǒng)化學沉銅需60 min以上。

?石墨烯化學沉銅，膜層厚度為幾到幾十納米；而傳統(tǒng)沉薄銅，銅層厚度0.2~0.6 μm；沉厚銅為1.2~2.0 μm。

4.3 石墨烯化學沉銅的膜層特性

?很薄的膜層，石墨烯厚度僅為幾到十幾個納米。

?很好的結(jié)合力。石墨烯膜層是片狀結(jié)構(gòu)，片徑在1微米左右，厚度幾個納米。前期靠靜電吸附在孔壁，亦即范德華力吸附，這是一種納米水平的微距力。在膜層與基底之間通過強有力的分子力鍵合，具有優(yōu)良的結(jié)合強度。適合作高密度HDI高縱橫比小孔徑的印制板，亦適合作5G通信用的印制板。

?耐酸耐堿。經(jīng)石墨烯化學沉銅處理的FR4基材，分別在10%NaOH液，10%H2SO4液，5%顯影液（碳酸鈉）浸泡處理，三個月后無明顯脫落，變色。

?耐高溫。經(jīng)石墨烯處理的FR-4基材，在電磁爐上烘烤，溫度300 ℃，20 min，環(huán)氧基材出現(xiàn)燃燒，纖維布暴露，而樹脂上未脫離的石墨烯膜依然完好，經(jīng)電鍍依然可以上銅。

?抗氧化。在空氣中可長久保存，不必擔心膜層氧化失去效果。

?膜層電鍍效果。在FR-4光板作石墨烯化學沉銅處理后，直接電鍍銅，整個板面全部鍍上銅的時間是10~20 min；而傳統(tǒng)沉薄銅工藝需20~30 min，黑孔工藝70~80 min，傳統(tǒng)沉厚銅工藝15~25 min。表明石墨烯工藝電鍍上銅速度更快。

?石墨烯金屬化孔的孔內(nèi)銅層光滑，均勻，致密，無空洞，無黑孔。

?熱沖擊試驗：288 ℃，10 s，三次，六次，九次，金相切片觀察，孔壁銅層結(jié)合良好，無分層和斷裂。

印制板的石墨烯化學沉銅工藝基于石墨烯本身的以上特性，得到的膜層非常薄、比表面積大、致密性好、導電性優(yōu)、吸附性強。

剛性板和撓性板流程基本相同（如圖1）。

整個流程時間:軟板8~10 min，硬板4~6 min；石墨烯膜層厚度：厚度為幾到幾十納米；石墨烯化學沉銅后，可直接作圖形電鍍，也可直接作板面電鍍；石墨烯膜層抗氧化，耐酸堿，在空氣中可長久保存；石墨烯沉銅缸在室溫下操作。

確切地說，“石墨烯沉銅工藝”應改為“石墨烯沉膜工藝”，因為孔里沉上的是一層薄膜，導電的膜，不再是銅。這是傳統(tǒng)化學沉銅與石墨烯化學沉銅的根本區(qū)別。圖2為石墨烯化學沉膜+電鍍銅后（孔金屬化）的金相切片照片（雙面板和4層板，板厚1.6 mm，孔徑0.4 mm）（如圖2）。

此微切片照片來自深圳賽姆烯金科技有限公司。該公司成立剛好一年，其領頭人及其團隊從2010年開始玩石墨烯，研發(fā)石墨烯9個年頭了，從生產(chǎn)制備石墨烯到應用到印制板領域整條鏈條是自己完成的。經(jīng)歷無數(shù)的酸甜苦辣，艱難險阻，終于把石墨烯技術(shù)轉(zhuǎn)換成大批量的生產(chǎn)線。目前，筆者看到，該公司已擁有兩條石墨烯化學沉銅生產(chǎn)線，一條作軟板，月產(chǎn)4萬平方米；一條作硬板，月產(chǎn)6萬平方米。另外兩條生產(chǎn)線亦在制作中。高密度印制板，其孔徑0.15 mm的石墨烯化學沉銅的微切片亦十分完美。

以下的兩張圖3、圖4是深圳賽姆烯金公司提供給我的，是該公司用電子顯微鏡拍的自制的石墨烯結(jié)構(gòu)照片，拉曼光譜照片顯示石墨烯的產(chǎn)品質(zhì)量，相當不錯。

5

小結(jié)

隨著低成本、高性能、規(guī)?；瘧眉夹g(shù)的突破，石墨烯將掀起一場席卷全球的產(chǎn)業(yè)革命。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)整體處于產(chǎn)業(yè)化突破前期。

在印制板行業(yè)，石墨烯化學沉膜工藝完全可以取代傳統(tǒng)的化學沉銅工藝。石墨烯顛覆PCB工藝技術(shù)時代即將到來。預料，石墨烯會開創(chuàng)PCB制造的新時代，石墨烯孔金屬化制程會改變傳統(tǒng)化學鍍銅！石墨烯表面處理技術(shù)會改變印制板表面處理工藝！與3D打印和噴涂工藝相結(jié)合的石墨