[发明专利]一种石墨烯键合铜丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装用键合丝的制造术领域，尤其涉及一种石墨烯键合铜丝及其制备方法。

背景技术

铜作为键合丝的材料具有导电、导热性好的特点，但是铜线容易氧化的缺点一直制约键合铜丝在半导体封装领域的大规模应用，特别是高端的封装形式一直没有应用。目前采用的通用方法是在铜线的表面镀一层贵金属钯金，起到抗氧化的作用，但是生产成本大幅增加，并且材料硬度明显增加，不利于键合。

发明内容

本发明提供了一种石墨烯键合铜丝及其制备方法，该方法操作简单，既解决了铜线容易氧化的问题也不增加材料的硬度，而且增加了材料的导电性和散热性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种石墨烯键合铜丝，包括铜丝和包裹在铜丝外的石墨烯层，所述的铜丝的线径为0.016-0.050mm，石墨烯层的厚度为0.001-0.2um。

本发明所述的一种石墨烯键合铜丝的制备方法，包括以下步骤：

S1、将鳞片石墨氧化，配置成氧化石墨烯水溶液；

S2、在键合铜丝表面涂覆氧化石墨烯溶液；

S3、把氧化石墨烯还原为石墨烯，并直接包覆在键合铜丝表面；

S4、在石墨烯键合铜丝表面涂敷退火液烘干。

作为本发明的一个优选的技术方案，氧化石墨烯水溶液由以下重量份的成分组成，鳞片石墨30-50份，NaNO₃ 0.5-4份，浓硫酸15-25份，高锰酸钾0.08-2.64份，双氧水4-8份，去离子水0.6-50份。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的氧化石墨烯粉末溶于去离子水后需超声处理20min。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的步骤S2是以物理气相沉积法在键合铜丝表面涂覆氧化石墨烯溶液。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的步骤S3在键合铜丝表面涂覆氧化石墨烯溶液后，使线材处于高真空的环境中，并通入还原性气体，在加热温度为300-800℃中把氧化石墨烯还原为石墨烯，并直接包覆在键合铜丝表面。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的步骤S4在退火炉收线轴前端加配一个液体循环装置，采用浸没涂覆方式使石墨烯键合铜丝表面在高速运行过程中均匀覆一层退火液，并于一定温度下进行红外烘干。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明的石墨烯包覆铜线的方法不仅解决了铜线容易氧化、外部包裹型线材粘丝的问题，而且具有环保、增加了材料的导电性和散热性的特点。本发明推进了铜基键合丝产业化的进程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，一种石墨烯键合铜丝，包括铜丝1和包裹在铜丝1外的石墨烯层2，所述的铜丝1的线径为0.016-0.050mm，石墨烯层2的厚度为0.001-0.2um。

本发明所述的一种石墨烯键合铜丝的制备方法，包括以下步骤：

S1、将鳞片石墨氧化，配置成氧化石墨烯水溶液；

S2、在键合铜丝表面涂覆氧化石墨烯溶液；

S3、把氧化石墨烯还原为石墨烯，并直接包覆在键合铜丝表面；

S4、在石墨烯键合铜丝表面涂敷退火液烘干。

作为本发明的一个优选的技术方案，氧化石墨烯水溶液由以下重量份的成分组成，鳞片石墨30-50份，NaNO₃ 0.5-4份，浓硫酸15-25份，高锰酸钾0.08-2.64份，双氧水4-8份，去离子水0.6-50份。

优选的，鳞片石墨32.57份，NaNO3 3.26份，浓硫酸16.29份，高锰酸钾1.95份，双氧水4.25份，去离子水41.68份。

其中，在本实施例中，所述的氧化石墨烯粉末溶于去离子水后需超声处理20min。

其中，在本实施例中，所述的步骤S2是以物理气相沉积法在键合铜丝表面涂覆氧化石墨烯溶液。