一种石墨烯键合铜丝的制备方法与流程

本发明涉及石墨烯键合铜丝制备领域，更具体地说，涉及一种石墨烯键合铜丝的制备方法。

背景技术：

1、石墨烯是一种二维蜂窝状碳质新材料，由于其独特的结构石墨烯具有很多优异的性能，由于石墨烯具有如此多优异性能，稳定分散的石墨烯分散液有着巨大的应用前景，可以应用于电池浆料中作导电剂、电池电极材料导电添加剂、催化剂、超级电容器、太阳能电池、石墨烯半导体芯片、导电石墨薄膜、石墨烯计算机存储器、生物材料、透明导电涂料等众多领域。

2、作为半导体封装引线的键合材料，尤其是主要应用于集成电路和半导体分立器件中的键合丝主要是使用金丝即键合金丝，该种键合金丝是比较成熟的产品，具有其化学性质稳定等优点。但该键合金丝也有它本身难以克服的缺点：一是价格比较昂贵，随着金价的上升，使国内外集成电路及半导体分立器件封装厂的制造成本大比例提高；二是作为连接引线，其导电性能欠佳，焊接后的互连可靠性也不如铜丝。于是在技术人员的钻研下，出现了石墨烯键合铜丝技术，也就是在键合铜丝的表面涂覆一种致密的石墨烯膜，提高键合铜丝作为连接引线的性能。

3、传统的石墨烯键合铜丝在制备时，一般单纯使用涂抹法，超声法或是反复浸泡法，不仅耗费时间长，且表面生成的石墨烯膜分布不均匀，使用完的石墨烯溶液沉淀严重，使用寿命短，需要多次重复加液，造成生产效率低以及生产升本高的问题。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种石墨烯键合铜丝的制备方法，可以实现通过超声波发生器首先对溶液中的石墨烯进行震荡，随后在电机以及相关传动结构的配合下，使得刷板上的刷毛可以对铜丝表面进行旋转式进行涂膜，在涂膜过程中，活塞块的设置，可以加速铜丝附近溶液中的石墨烯浓度，而震荡机构的同步运动，可以达到避免石墨烯沉淀物的堆积，进一步提高石墨烯在溶液中的浓度，相比传统的浸泡涂膜以及其他涂膜，该方法配合涂膜机构，可以更好的生成表面均匀的石墨烯膜，且涂膜效率高，无需多次涂膜，大大降低了生产成本和加工时间，提高了石墨烯膜键合铜丝的生产效率。

3、2.技术方案

4、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

5、一种石墨烯键合铜丝的制备方法，包括以下步骤：

6、s1、对预备的铜棒材进行煅烧，并拉拔至合格尺寸的键合铜丝；

7、s2、对拉拔后的铜丝进行退火备用；

8、s3、制备石墨烯溶液，将石墨鳞片加入容器内，并加入适量乙醇溶液进行搅拌；

9、s4、静置一段时间后倒去乙醇溶液，保留下层沉淀物；

10、s5、往容器中再加入适量聚乙烯吡咯烷酮以及1-甲基-2吡咯烷酮溶液；

11、s6、将配置好的溶液放入超声机中进行一段时间的超声处理；

12、s7、抽取经过s6处理后的溶液的上清液，放入离心机内进行离心，随后得到成品石墨烯溶液；

13、s8、将退火的铜丝安装在涂膜机构内，并向涂膜机构内加入s7中得到的石墨烯溶液，启动涂膜机构对铜丝进行涂膜。

14、s9、将涂膜后的铜丝取出，并利用还原剂对其表面的石墨烯溶液进行氧化还原；

15、s10、对还原后的铜丝进行洗净烘干，得到成品的石墨烯键合铜丝。

16、进一步，所述还原剂为肼、氢碘酸、维生素c中的一种或多种混合物。

17、进一步，所述离心机的转速为3500rpm，离心时间为10-30min。

18、进一步，所述1-甲基-2吡咯烷酮溶液使用量为50-80ml。

19、进一步，所述搅拌时间为15min,所述静置时间为20min。

20、进一步，所述s6中超声机的超声时间为80-120h。

21、进一步，所述覆膜机构包括覆膜盒，所述覆膜盒外壁的一侧固定连接有安装板，所述安装板上安装有电机和用于对覆膜盒内溶液进行超声波震荡的超声发生器，所述电机的输出轴固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮啮合连接有第二齿轮，所述第二齿轮的一侧固定连接有连接轴，所述连接轴贯穿连接覆膜盒，并与覆膜盒转动连接，所述连接轴与覆膜盒处设置有密封圈，且连接轴位于覆膜盒内的一端圆心处开设有用于插接铜丝的第一凹槽，所述覆膜盒远离连接轴的一侧内壁固定连接有转动环，且转动环圆心处开设有用于卡接铜丝的第二凹槽，所述转动环的外圈转动连接有卡块，所述卡块与连接轴的相对侧共同固定连接有连接框，所述连接框内通过螺栓固定安装有刷板，且刷板靠近铜丝的一侧设置有多组刷毛，通过超声发生器的设置，可以达到实时对覆膜盒内的石墨烯溶液进行震荡，使其较好的分布在溶液中，并与铜丝表面结合，在此过程中电机的输出轴还会带动第一齿轮进行转动，第一齿轮会带动第二齿轮进行转动，而第二齿轮的转动会带动连接轴进行转动，最终带动连接轴与卡块之间共同固定连接的连接框进行同步转动，在此过程中铜丝一端被稳定的卡接在凹型安装块上的第一凹槽，另一端活动插接在连接轴上的第二凹槽内，随着连接框的转动，可以带动刷板进行转动，并利用刷毛和持续围绕铜丝转动的动作，对铜丝表面进行旋转涂膜的效果，配合超声波震荡，可以达到双重涂膜效果，大大增强了铜丝表面涂膜的均匀程度和涂膜效率。

22、进一步，所述转动环槽口内卡接有与凹型安装块和转动环相适配的卡块，通过设置卡块，可以达到方便在快速拆装铜丝，方便铜丝在第一凹槽与第二凹槽的卡接限位下，使得刷板上的刷毛对铜丝表面进行更好的涂膜。

23、进一步，所述刷板内开设有空腔，且空腔内滑动连接有活塞块，所述刷板位于刷毛的一侧开设有多个第三齿轮，所述活塞块为大重量的非磁性材料制作而成，通过滑动连接在刷板空腔内的活塞块，可以达到在刷板转动时，随着刷板方向发生改变，在上下两个极点位置时，大重量的活塞块会发生滑动，并在上下滑动过程中，持续将覆膜盒内的溶液吸入，并对在刷毛对铜丝进行涂膜时喷出，提高刷毛附近石墨烯的含量，进一步提升涂膜效果。

24、进一步，所述覆膜盒的底部固定安装有多个用于卷起沉淀物的震荡机构，所述震荡机构包括连接块，所述连接块螺接在覆膜盒内壁的底部，所述连接块的顶部固定连接有具有弹性簧丝，所述簧丝的顶部固定连接有磁珠，所述刷板远离刷毛的一侧固定连接有磁条，通过磁条与磁珠之间的磁吸作用，可以达到在连接框携带刷板进行转动，进而带动磁条在覆膜盒内进行转动时，可以达到随着磁条与多个震荡机构之间距离的变化，达到吸引不同位置的磁珠进行摇晃，在此过程中，簧丝发生拉伸或是压缩动作，进而达到往复摆动的效果，使得沉淀在覆膜盒内的石墨烯沉淀物重新在溶液内均匀分布，提高覆膜效果。

25、3.有益效果

26、相比于现有技术，本发明的优点在于：

27、通过超声波发生器首先对溶液中的石墨烯进行震荡，随后在电机以及相关传动结构的配合下，使得刷板上的刷毛可以对铜丝表面进行旋转式进行涂膜，在涂膜过程中，活塞块的设置，可以加速铜丝附近溶液中的石墨烯浓度，而震荡机构的同步运动，可以达到避免石墨烯沉淀物的堆积，进一步提高石墨烯在溶液中的浓度，通过超声处理和涂膜机构的旋转涂膜发相互配合，可以加速石墨烯与铜丝表面的结合，得到表面涂覆有石墨烯薄膜的键合铜丝，相比传统的浸泡涂膜以及其他涂膜，该方法配合涂膜机构，可以更好的生成表面均匀的石墨烯膜，且涂膜效率高，无需多次涂膜，大大降低了生产成本和加工时间，提高了石墨烯膜键合铜丝的生产效率。