一种石墨烯电路板及其制备方法与流程

本发明属于石墨烯电路制备领域，尤其涉及一种石墨烯电路板及其制备方法。

背景技术：

现如今，电路的应用在人们的生活和工作中无处不在，从电子产品，例如手机、电脑、电视、相机、收音机、移动通信产品等，到各种仪器设备，例如路由器、照明系统、门禁等，都存在着各种各样的电路，凡是需要通电的设备都需要电路来进行电能的输送和分配、信号的传递和处理等。因此电子对于人们和社会的意义非凡。目前，无论是基频电路、高频电路还是射频微波电路的导体均使用金、铜、铝等贵重金属，材料本身价格昂贵,且制作过程复杂,这大大提高了生产成本,并且对环境污染严重，另外金属导体耐腐蚀和机械柔韧性方面有一定的不足，这对于发展柔性电路具有很大的限制。因此，找到一种合适的材料来代替金属材料作为导体制备电路，尤其是柔性电路将会对人们的生活和社会的发展产生重大意义。

近年来，碳基材料的各种不同的同素异形体被广泛的应用在电子领域，例如碳纳米管、石墨烯、石墨等。优良的碳基材料比大多数金属表现出更有利性能，比如柔性、机械可靠性、轻便行、环保特性以及在恶劣环境下的可靠性等。除此之外，碳材料相比于金属材料具有更高的导热系数，这更利于散热。因此，碳材料是金属材料优良的替代品，这对电路行业的发展具有重大意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种石墨烯电路板及其制备方法，具有轻质、高导热、不易腐蚀、低成本等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明首先提供一种石墨烯电路板，在介质基底表面附着导体层，形成电路板，所述导体层为石墨烯材料。

按上述技术方案，石墨烯材料为导电导热薄膜材料，电导率范围为：10³s/m-10⁸s/m。

按上述技术方案，石墨烯材料为导电导热薄膜材料，介质基底为柔性介质材料或刚性介质材料。

按上述技术方案，石墨烯材料为导电导热薄膜材料，所述柔性介质材料为纸材或柔性聚合物，所述刚性介质材料为fr-4或罗杰斯板材。

本发明还提供以上石墨烯电路板的制备方法，该方法包括以下步骤，将石墨烯材料附在介质基底上，形成石墨烯电路板，然后进行电路成型，最后去除多余的导体，形成石墨烯电路。

按上述技术方案，石墨烯材料为导电导热薄膜材料，包含石墨烯基膜及石墨膜，电导率范围为：10³s/m-10⁸s/m。

按上述技术方案，石墨烯基膜及石墨膜具体通过高温热还原、真空抽滤、人工合成方法制备(石墨膜为人工石墨膜)，使用激光雕刻或者机械的方法进行电路成型，电路频率为：0hz(直流)-300ghz。

按上述技术方案，介质基底为柔性介质材料或刚性介质材料，柔性介质材料可采用纸材或柔性聚合物，所述刚性介质材料为fr-4或罗杰斯板材。

按上述技术方案，在石墨烯电路板上再覆盖介质基底，然后继续制备石墨烯电路板，实现多层石墨烯电路板的制备。

本发明还提供一种石墨烯电路板的制备方法，该方法包括以下步骤，使用激光雕刻或者机械的方法将石墨烯材料加工成型，然后去除多余的导体，最后取电路导体附在介质基底上，形成石墨烯电路，石墨烯材料为导电导热薄膜材料，包含高温热还原、真空抽滤、人工合成方法制备的石墨烯基膜及人工石墨膜，电导率范围为：10³s/m-10⁸s/m。

本发明产生的有益效果是：1、与传统金属电路板及电路相比，本发明的石墨烯电路板及电路采用石墨烯材料作为导体，具有轻质、高导热、不易腐蚀的优势。

2、本发明的石墨烯电路板及电路可实现多层电路的叠加，形成多层电路板，整个加工过程简单，操作方便。

3、本发明的石墨烯电路板及电路无需化学刻蚀，对环境友好。

4、本发明的石墨烯电路板及电路可选用柔性基底，对于现代柔性电路的发展具有极大地促进作用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中石墨烯电路原理设计图。

图2是本发明实施例中石墨烯电路结构示意图。

图3是本发明实施例中石墨烯电路装配图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

1)运用altiumdesigner软件设计一光电转换电路，如附图1所示，实现光信号到电信号的转换。将光电转换电路输出为gerber文件，为后续电路加工成型提供基础。

2)选用电导率为0.5×10⁷s/m的石墨烯膜为电路导体材料，利用激光雕刻机按照电路gerber文件的计算对石墨烯材料进行雕刻成型，去除多余的导体，如附图2所示。

3)将石墨烯电路导体转移并附在fr-4介质基板上，如附图3所示。

4)将相关器件以焊接或导电连接的方式与石墨烯电路相连并固定在介质板上，如附图3所示。为电路通电，测试石墨烯电路性能。经测试，石墨烯电路工作正常，指示灯能够正常点亮，且石墨烯电路与铜电路光电转换效率类似，石墨烯电路输出端电流为0.254ma，铜电路输出端电流为0.257ma。

实施例2

1)将电导率为0.5×10⁷s/m的石墨烯材料通过热压的方式附在fr-4介质基板上，形成石墨烯电路板。

2)运用altiumdesigner软件设计一光电转换电路，实现光信号到电信号的转换。将光电转换电路输出为gerber文件，为后续电路加工成型提供基础。

3)使用激光雕刻机按照电路gerber文件的计算对石墨烯电路板进行雕刻成型，去除多余的导体，形成石墨烯电路。

4)将相关器件以焊接或导电连接的方式与石墨烯电路相连并固定在介质板上，测试石墨烯电路性能。

实施例3

1)运用altiumdesigner软件设计一光电转换电路，实现光信号到电信号的转换。将光电转换电路输出为gerber文件，为后续电路加工成型提供基础。

2)选用电导率为0.5×10⁷s/m的石墨烯膜为电路导体材料，利用激光雕刻机按照电路gerber文件的计算对石墨烯材料进行雕刻成型，去除多余的导体。

3)将石墨烯电路导体转移并附在柔性pet介质基板上。

4)将相关器件以焊接或导电连接的方式与石墨烯电路相连并固定在介质板上，测试石墨烯电路性能，并探究电路的柔韧性及抗疲劳性。

实施例4

1)将电导率为0.5×10⁷s/m的石墨烯材料通过热压的方式附在柔性pet介质基板上，形成石墨烯电路板。

2)运用altiumdesigner软件设计一光电转换电路，实现光信号到电信号的转换。将光电转换电路输出为gerber文件，为后续电路加工成型提供基础。

3)使用激光雕刻机按照电路gerber文件的计算对石墨烯电路板进行雕刻成型，去除多余的导体，形成石墨烯电路。

4)将相关器件以焊接或导电连接的方式与石墨烯电路相连并固定在介质板上，测试石墨烯电路性能，并探究电路的柔韧性及抗疲劳性。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。