[發明專利]一種石墨烯鍵合銅絲及其制備方法

在審

• 申請號: 201710044328.7
• 申請日: 2017-01-21
• 公開（公告）號: CN106816423A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 李天祥;孔杰
• 申請（專利權）人: 山東科大鼎新電子科技有限公司
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司37108
• 代理人: 孟凡強

技術領域

本發明涉及微電子封裝用鍵合絲的制造術領域，尤其涉及一種石墨烯鍵合銅絲及其制備方法。

背景技術

銅作為鍵合絲的材料具有導電、導熱性好的特點，但是銅線容易氧化的缺點一直制約鍵合銅絲在半導體封裝領域的大規模應用，特別是高端的封裝形式一直沒有應用。目前采用的通用方法是在銅線的表面鍍一層貴金屬鈀金，起到抗氧化的作用，但是生產成本大幅增加，并且材料硬度明顯增加，不利于鍵合。

發明內容

本發明提供了一種石墨烯鍵合銅絲及其制備方法，該方法操作簡單，既解決了銅線容易氧化的問題也不增加材料的硬度，而且增加了材料的導電性和散熱性。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種石墨烯鍵合銅絲，包括銅絲和包裹在銅絲外的石墨烯層，所述的銅絲的線徑為0.016-0.050mm，石墨烯層的厚度為0.001-0.2um。

本發明所述的一種石墨烯鍵合銅絲的制備方法，包括以下步驟：

S1、將鱗片石墨氧化，配置成氧化石墨烯水溶液；

S2、在鍵合銅絲表面涂覆氧化石墨烯溶液；

S3、把氧化石墨烯還原為石墨烯，并直接包覆在鍵合銅絲表面；

S4、在石墨烯鍵合銅絲表面涂敷退火液烘干。

作為本發明的一個優選的技術方案，氧化石墨烯水溶液由以下重量份的成分組成，鱗片石墨30-50份，NaNO₃ 0.5-4份，濃硫酸15-25份，高錳酸鉀0.08-2.64份，雙氧水4-8份，去離子水0.6-50份。

作為本發明的一個優選的技術方案，所述的氧化石墨烯粉末溶于去離子水后需超聲處理20min。

作為本發明的一個優選的技術方案，所述的步驟S2是以物理氣相沉積法在鍵合銅絲表面涂覆氧化石墨烯溶液。

作為本發明的一個優選的技術方案，所述的步驟S3在鍵合銅絲表面涂覆氧化石墨烯溶液后，使線材處于高真空的環境中，并通入還原性氣體，在加熱溫度為300-800℃中把氧化石墨烯還原為石墨烯，并直接包覆在鍵合銅絲表面。

作為本發明的一個優選的技術方案，所述的步驟S4在退火爐收線軸前端加配一個液體循環裝置，采用浸沒涂覆方式使石墨烯鍵合銅絲表面在高速運行過程中均勻覆一層退火液，并于一定溫度下進行紅外烘干。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

本發明的石墨烯包覆銅線的方法不僅解決了銅線容易氧化、外部包裹型線材粘絲的問題，而且具有環保、增加了材料的導電性和散熱性的特點。本發明推進了銅基鍵合絲產業化的進程。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹， 顯而易見地， 下面描述中的附圖僅是本發明的一些實施例， 對于本領域普通技術人員來講， 在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。

如圖1所示，一種石墨烯鍵合銅絲，包括銅絲1和包裹在銅絲1外的石墨烯層2，所述的銅絲1的線徑為0.016-0.050mm，石墨烯層2的厚度為0.001-0.2um。

本發明所述的一種石墨烯鍵合銅絲的制備方法，包括以下步驟：

S1、將鱗片石墨氧化，配置成氧化石墨烯水溶液；

S2、在鍵合銅絲表面涂覆氧化石墨烯溶液；

S3、把氧化石墨烯還原為石墨烯，并直接包覆在鍵合銅絲表面；

S4、在石墨烯鍵合銅絲表面涂敷退火液烘干。

作為本發明的一個優選的技術方案，氧化石墨烯水溶液由以下重量份的成分組成，鱗片石墨30-50份，NaNO₃ 0.5-4份，濃硫酸15-25份，高錳酸鉀0.08-2.64份，雙氧水4-8份，去離子水0.6-50份。

優選的，鱗片石墨32.57份，NaNO3 3.26份，濃硫酸16.29份，高錳酸鉀1.95份，雙氧水4.25份，去離子水41.68份。

其中，在本實施例中，所述的氧化石墨烯粉末溶于去離子水后需超聲處理20min。

其中，在本實施例中，所述的步驟S2是以物理氣相沉積法在鍵合銅絲表面涂覆氧化石墨烯溶液。