CN112185623A - 一种石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺及封装应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺及封装应用,所述制备工艺包括:石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤及石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤。本发明制备工艺简单,成本低廉且高效稳定,得到的石墨烯包覆纳米铜颗粒包覆致密、尺寸均匀可控,且能在较低温度下与核层纳米铜颗粒形成紧密三维的互连体系,不但可以充分提高其抗氧化能力,减少外包覆层对纳米金属颗粒导电性能的影响,还可以有效改善纳米金属颗粒由于高表面能可能导致的团聚现象,由于石墨烯的高导热率,还提高芯片向基板的散热能力。
Description
技术领域
本发明属于半导体材料技术领域,具体地说涉及一种石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺及封装应用。
背景技术
摩尔定律的放缓,促使先进半导体封装技术不断朝着高密度和高性能的方向突破发展,互连工艺作为一种将芯片和基板进行连接封装的工艺技术,为实现芯片和基板两者良好的电气传输和热量传导的,这对互连工艺和其相应的互连材料都提出了更高的性能要求。
目前,在传统技术中常用纳米铜颗粒来作为互连工艺中的互连材料,因为其拥有良好的导电性和热导率且成本低,其纳米颗粒材料还具备小尺寸效应,颗粒直径越小其烧结温度越低,因此可以用作很好的互连材料,但其表面存在较高的表面能,颗粒之间容易发生团聚,且自身容易被氧化,所以为避免纳米铜颗粒的这些缺陷,我们通常对纳米铜颗粒表面进行包覆,常常有金属壳层包覆、有机包覆等。随着半导体封装技术的不断发展,传统的互连工艺由于需要较高的温度和压力将芯片和基板进行连接,所以对它们的耐热性有越来越高的要求,一些半导体封装器件在互连过程中容易由于过热或过压而造成损伤,所以低温低压且节能的互连工艺逐渐成为当下的趋势和研究热点。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题提供一种工艺简单、高效、稳定可控,且能很好的实现在低温无压条件下将电子元器件中芯片与基板进行互连封装的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺及封装应用。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
本发明提供一种石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,其特征在于,所述制备工艺包括如下步骤:
a、通过改进Hummer法制备氧化石墨烯粉末,并将所述氧化石墨烯粉末充分溶解于乙二醇溶剂中得到混合均匀的悬浮液;
b、将所述混合均匀的悬浮液倒入装有氧化镐磨球的球磨罐中,将所述球磨罐装入球磨机内进行球磨,使用去离子水将球磨后的混合溶液进行抽滤,并在恒温干燥箱中进行干燥得到单层或少层氧化石墨烯粉末;
c、用去离子水将浓盐酸稀释成质量分数为5~10%稀盐酸,将铜粉倒入所述稀盐酸溶剂中进行搅拌,通过无水乙醇和去离子水分别对搅拌后的溶液进行抽滤清洗,并在真空恒温干燥箱中进行干燥得到去除表面氧化物的纳米铜颗粒;
d、将所述纳米铜颗粒加入乙二醇溶剂中,通过搅拌配置成纳米铜溶液,在所述纳米铜溶液中加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷,通过恒温水浴加热并搅拌得到表面改性的纳米铜溶液;
e、将球磨处理后的单层或少层氧化石墨烯粉末加入到所述表面改性的纳米铜溶液中,在恒温水浴下搅拌后调整溶液的pH值为酸性,以使石墨烯能均匀的包覆在纳米铜颗粒上;对溶液进行离心过滤,烘干,将烘干粉末进行高温还原,得到石墨烯均匀包覆的纳米铜颗粒;
f、在无水乙醇溶剂中加入乙基纤维素,再加入松油醇进行搅拌;在搅拌过程中,加入所述石墨烯均匀包覆的纳米铜颗粒继续搅拌溶解;进行真空脱泡混料处理后再进行超声分散处理;在恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入乙酰丙酮和OP乳化剂,在充分搅拌至均匀后得到石墨烯包覆纳米铜浆料。
在其中一个实施例中,所述步骤a具体包括:
将30-50mg通过改进Hummer法制备的氧化石墨烯粉末加入到60-100ml乙二醇溶剂的烧杯中;将所述烧杯在磁力搅拌机上充分搅拌30min后超声分散10min以使所述氧化石墨烯粉末与乙二醇溶剂充分混合。
在其中一个实施例中,所述步骤b具体包括:
将混合均匀的悬浮液倒入装有氧化镐磨球的球磨罐中;将所述球磨罐装入星式球磨机内进行球磨,氧化镐磨球与悬浮溶液的质量比为8000-12000:1,设定转速为200-400转/min,球磨时间30-50h;将球磨后的混合溶液使用去离子水抽滤3-5次,并在40-80℃的恒温干燥箱中干燥4-6h得到磨球后的单层或少层氧化石墨烯粉末。
在其中一个实施例中,所述步骤c具体包括:
在烧杯中用去离子水将浓度为36%的浓盐酸稀释成质量分数为5~10%稀盐酸;称取纳米铜颗粒直径为20nm的铜粉0.5g倒入所述烧杯,并在磁力搅拌机下搅拌30min;通过无水乙醇和去离子水分别对该溶液进行抽滤清洗2次,并在60℃的真空恒温干燥箱中干燥6h得到去除表面氧化物的纳米铜颗粒。
在其中一个实施例中,所述步骤d具体包括:
在烧杯中称取100ml乙二醇溶剂,并加入酸洗过的纳米铜颗粒,所述纳米铜颗粒的质量与乙二醇溶剂的体积之比为0.5-1g:100ml,通过搅拌配置成纳米铜溶液;在所述纳米铜溶液中加入1mlγ―氨丙基三乙氧基硅烷,所述纳米铜颗粒的质量与偶联剂的体积之比为0.5-1g:1ml,并在80℃的温度下水浴加热并搅拌30min得到表面改性的纳米铜溶液。
在其中一个实施例中,所述步骤e具体包括:
将磨球后的单层或少层氧化石墨烯粉末加入到表面改性的纳米铜溶液中,在40℃恒温水浴下搅拌4h,调整溶液的pH值为酸性使得氧化石墨烯能均匀的包覆在纳米铜颗粒上;通过离心机将混合溶液在1200转/min的转速下离心过滤,烘干并将烘干粉末放入真空马弗炉中300℃下热处理5min进行高温还原,得到石墨烯均匀包覆的纳米铜颗粒。
在其中一个实施例中,所述步骤f具体包括:
往盛有17.3g无水乙醇的烧杯中加入0.9g乙基纤维素,再依次添加入9.6g松油醇,在磁力搅拌机搅拌过程中缓慢加入2.2g石墨烯包覆纳米铜颗粒,继续搅拌20-30min加速溶解;在-130~-90KPa真空度以2000~5000转/min搅拌速度下进行真空脱泡混料处理5~15min,再超声分散30min;在50℃恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入0.5~0.7ml乙酰丙酮和0.5~0.7ml OP乳化剂,再充分搅拌至均匀得到石墨烯包覆纳米铜浆料。
一种石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用,包括如上述任一项所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺;及将制备好的石墨烯包覆纳米铜浆料通过丝网印刷在镀铜基板的镀铜层上并静止40-60min;将镀铜的芯片覆盖在所述石墨烯包覆纳米铜浆料表面组成完整器件;将所述完整器件进行烧结,烧结温度为160-240℃,时间为40-60min,得到半导体互联器件。
在其中一个实施例中,将所述完整器件在真空下进行烧结,烧结温度为200℃,时间为60min,得到所要的半导体互联器件。
本发明所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺及封装应用,其制备工艺简单,成本低廉且高效稳定,得到的石墨烯包覆纳米铜颗粒包覆致密、尺寸均匀可控,且能在较低温度下与核层纳米铜颗粒形成紧密三维的互连体系,不但可以充分提高其抗氧化能力,减少外包覆层对纳米金属颗粒导电性能的影响,还可以有效改善纳米金属颗粒由于高表面能可能导致的团聚现象,由于石墨烯的高导热率,还提高芯片向基板的散热能力。此外,该石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用简单、高效且稳定可控,能很好的在低温无压条件下将电子元器件中芯片与基板进行互连封装。
附图说明
图1为一个实施例中石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用工艺示意图。
具体实施方式
下面将通过以下实施例进行清楚、完整地描述本发明的技术方案中显然,以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
实施例1
本实施例提供一种石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,该制备工艺包括石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤及石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤:
具体地,石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤包括:首先,称取40mg改进Hummer法制备的干燥氧化石墨烯粉末,加入到装有80ml乙二醇溶剂的烧杯中,将该烧杯在磁力搅拌机上充分搅拌30min后超声分散10min,使氧化石墨烯粉末与溶剂充分混合。然后,将以上混合均匀的悬浮液倒入装有氧化镐磨球的球磨罐中(氧化锆磨球与溶液质量比约为10000:1),将球磨罐装进星式球磨机内进行球磨,设定转速为300转/min,球磨时间40h,最后将球磨后的混合溶液使用去离子水进行抽滤4次,并在60℃的恒温干燥箱中干燥6h,即得到所需的单层或少层氧化石墨烯粉末。因为石墨烯为层状结构,球磨的目的在于减少单一颗粒中石墨烯的层数,研磨所得的球磨石墨烯粉末的层数越少越有利于提升包覆效果。接着,在烧杯中用去离子水将浓度为36%的浓盐酸稀释成质量分数为5~10%稀盐酸,称取纳米铜颗粒直径为20nm的铜粉0.5g倒入该烧杯,在磁力搅拌机下搅拌30min,然后通过无水乙醇和去离子水分别对该溶液进行抽滤清洗2次,并在60℃的真空恒温干燥箱中干燥6h,即得到去除表面氧化物的纳米金属颗粒。然后,在烧杯中称取100ml乙二醇溶剂,并加入上述酸洗过的纳米铜颗粒,通过搅拌配置成一定浓度的纳米铜溶液,然后在纳米金属溶液中加入1mlγ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550),在80℃的温度下水浴加热并搅拌30min,从而得到表面改性的纳米铜颗粒,即在纳米铜颗粒表面均匀形成一层硅烷偶联剂的包覆层。最后,将球磨处理得到的氧化石墨烯粉末加入到上述改性的纳米铜溶液中,在40℃恒温水浴下搅拌4h,调整溶液的pH值在为酸性,经过反应最终使得氧化石墨烯能均匀的包覆在纳米铜颗粒上,接着通过离心机将上述混合溶液在1200转/min的转速下离心过滤,室温下晾干,并将烘干粉末用坩埚放入真空马弗炉中300℃下热处理5min进行高温还原,最终得到石墨烯均匀包覆的纳米铜颗粒。
石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤包括:往盛有17.3g无水乙醇的烧杯中加入0.9g乙基纤维素,再依次添加入9.6g松油醇,在磁力搅拌机搅拌过程中,缓慢往里加入2.2g石墨烯包覆纳米铜颗粒,继续搅拌30min加速溶解,在-110KPa真空度,3000r/min搅拌速度下进行真空脱泡混料处理15min,再超声分散30min。然后在50℃恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入0.6ml的乙酰丙酮和0.6ml OP乳化剂,再在常温下充分搅拌至均匀,即得到石墨烯包覆纳米铜颗粒导电浆料。
在本实施例中,通过该方法得到的石墨烯包覆纳米铜颗粒包覆致密、尺寸均匀可控,且能在较低温度下与核层纳米铜颗粒形成紧密三维的互连体系,不但可以充分提高其抗氧化能力,减少外包覆层对纳米金属颗粒导电性能的影响,还可以有效改善纳米金属颗粒由于高表面能可能导致的团聚现象,由于石墨烯的高导热率,还提高芯片向基板的散热能力。
实施例2
本实施例提供一种石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,该制备工艺包括石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤及石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤。
石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤同实施例1。
石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤包括:往盛有17.3g无水乙醇的烧杯中加入0.9g乙基纤维素,再依次添加入9.6g松油醇,在磁力搅拌机搅拌过程中,缓慢往里加入2.2g石墨烯包覆纳米铜颗粒,继续搅拌20min加速溶解,在-130KPa真空度,2000r/min搅拌速度下进行真空脱泡混料处理15min,再超声分散30min。然后在50℃恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入0.6ml的乙酰丙酮和0.6ml OP乳化剂,再在常温下充分搅拌至均匀,即得到石墨烯包覆纳米铜颗粒导电浆料。
实施例3
本实施例提供一种石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,该制备工艺包括石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤及石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤。
石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤同实施例1。
石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤包括:往盛有17.3g无水乙醇的烧杯中加入0.9g甲基纤维素,再依次添加入9.6g松油醇,在磁力搅拌机搅拌过程中,缓慢往里加入2.2g石墨烯包覆纳米铜颗粒,继续搅拌30min加速溶解,在-110KPa真空度,4000r/min搅拌速度下进行真空脱泡混料处理10min,再超声分散20min。然后在50℃恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入0.7ml的乙酰丙酮和0.7ml OP乳化剂,再在常温下充分搅拌至均匀,即得到石墨烯包覆纳米铜颗粒导电浆料。
实施例4
本实施例提供一种石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用,该应用的具体步骤包括石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤、石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤及通过石墨烯包覆纳米铜浆料进行连接封装的步骤。
石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤同实施例1。
石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤包括:往盛有17.3g无水乙醇的烧杯中加入0.9g乙基纤维素,再依次添加入9.6g松油醇,在磁力搅拌机搅拌过程中,缓慢往里加入2.2g石墨烯包覆纳米铜颗粒,继续搅拌30min加速溶解,在-110KPa真空度,3000r/min搅拌速度下进行真空脱泡混料处理15min,再超声分散30min。然后在50℃恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入0.6ml的乙酰丙酮和0.6ml OP乳化剂,再在常温下充分搅拌至均匀,即得到石墨烯包覆纳米铜颗粒导电浆料。
通过石墨烯包覆纳米铜浆料进行连接封装的步骤包括:将该导电浆料通过丝网印刷在镀铜基板上,静止40min,然后将镀铜的芯片缓缓覆盖在导电浆料表面,组成完整器件。最后将该器件在真空下进行烧结,烧结温度为200℃,时间为60min,即得到所要的半导体互联器件。具体的通过该石墨烯包覆纳米铜浆料进行连接封装的互联工艺可参考图1所示。
在本实施例中,该石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用的互联工艺简单、高效且稳定可控,能很好的在低温无压条件下将电子元器件中芯片与基板进行互连封装。
实施例5
本实施例提供一种石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用,该应用的具体步骤包括石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤、石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤及通过石墨烯包覆纳米铜浆料进行连接封装的步骤。
石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤同实施例1。
石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤包括:往盛有17.3g无水乙醇的烧杯中加入0.9g乙基纤维素,再依次添加入9.6g松油醇,在磁力搅拌机搅拌过程中,缓慢往里加入2.2g石墨烯包覆纳米铜颗粒,继续搅拌20min加速溶解,在-130KPa真空度,2000r/min搅拌速度下进行真空脱泡混料处理15min,再超声分散30min。然后在50℃恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入0.6ml的乙酰丙酮和0.6ml OP乳化剂,再在常温下充分搅拌至均匀,即得到石墨烯包覆纳米铜颗粒导电浆料。
通过石墨烯包覆纳米铜浆料进行连接封装的步骤包括:将该导电浆料通过丝网印刷在镀铜基板上,静止40min,然后将镀铜的芯片缓缓覆盖在导电浆料表面,组成完整器件。最后将该器件在氮气环境下进行烧结,烧结温度为240℃,时间为60min,即得到所要的半导体互联器件。
实施例6
本实施例提供一种石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用,该应用的具体步骤包括石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤、石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤及通过石墨烯包覆纳米铜浆料进行连接封装的步骤。
石墨烯包覆纳米铜颗粒的制备步骤同实施例1。
石墨烯包覆纳米铜浆料的制备步骤包括:往盛有17.3g无水乙醇的烧杯中加入0.9g甲基纤维素,再依次添加入9.6g松油醇,在磁力搅拌机搅拌过程中,缓慢往里加入2.2g石墨烯包覆纳米铜颗粒,继续搅拌30min加速溶解,在-110KPa真空度,4000r/min搅拌速度下进行真空脱泡混料处理10min,再超声分散20min。然后在50℃恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入0.7ml的乙酰丙酮和0.7ml OP乳化剂,再在常温下充分搅拌至均匀,即得到石墨烯包覆纳米铜颗粒导电浆料。
通过石墨烯包覆纳米铜浆料进行连接封装的步骤包括:将该导电浆料通过丝网印刷在镀铜基板上,静止60min,然后将镀铜的芯片缓缓覆盖在导电浆料表面,组成完整器件。最后将该器件在氩气环境下进行烧结,烧结温度为240℃,时间为40min,即得到所要的半导体互联器件。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,其特征在于,所述制备工艺包括如下步骤:
a、通过改进Hummer法制备氧化石墨烯粉末,并将所述氧化石墨烯粉末充分溶解于乙二醇溶剂中得到混合均匀的悬浮液;
b、将所述混合均匀的悬浮液倒入装有氧化镐磨球的球磨罐中,将所述球磨罐装入球磨机内进行球磨,使用去离子水将球磨后的混合溶液进行抽滤,并在恒温干燥箱中进行干燥得到单层或少层氧化石墨烯粉末;
c、用去离子水将浓盐酸稀释成质量分数为5~10%稀盐酸,将铜粉倒入所述稀盐酸溶剂中进行搅拌,通过无水乙醇和去离子水分别对搅拌后的溶液进行抽滤清洗,并在真空恒温干燥箱中进行干燥得到去除表面氧化物的纳米铜颗粒;
d、将所述纳米铜颗粒加入乙二醇溶剂中,通过搅拌配置成纳米铜溶液,在所述纳米铜溶液中加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷,通过恒温水浴加热并搅拌得到表面改性的纳米铜溶液;
e、将球磨处理后的氧化石墨烯粉末加入到所述表面改性的纳米铜溶液中,在恒温水浴下搅拌后调整溶液的pH值为酸性,以使石墨烯能均匀的包覆在纳米铜颗粒上;对溶液进行离心过滤,烘干,将烘干粉末进行高温还原,得到石墨烯均匀包覆的纳米铜颗粒;
f、在无水乙醇溶剂中加入乙基纤维素,再加入松油醇进行搅拌;在搅拌过程中,加入所述石墨烯均匀包覆的纳米铜颗粒继续搅拌溶解;进行真空脱泡混料处理后再进行超声分散处理;在恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入乙酰丙酮和OP乳化剂,在充分搅拌至均匀后得到石墨烯包覆纳米铜浆料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,其特征在于,所述步骤a具体包括:
将30-50mg通过改进Hummer法制备的氧化石墨烯粉末加入到60-100ml乙二醇溶剂的烧杯中;将所述烧杯在磁力搅拌机上充分搅拌30min后超声分散10min以使所述氧化石墨烯粉末与乙二醇溶剂充分混合。
3.根据权利要求2所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,其特征在于,所述步骤b具体包括:
将混合均匀的悬浮液倒入装有氧化镐磨球的球磨罐中;将所述球磨罐装入星式球磨机内进行球磨,氧化镐磨球与悬浮溶液的质量比为8000-12000:1,设定转速为200-400转/min,球磨时间30-50h;将球磨后的混合溶液使用去离子水抽滤3-5次,并在40-80℃的恒温干燥箱中干燥4-6h得到磨球后的单层或少层氧化石墨烯粉末。
4.根据权利要求3所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,其特征在于,所述步骤c具体包括:
在烧杯中用去离子水将浓度为36%的浓盐酸稀释成质量分数为5~10%稀盐酸;称取纳米铜颗粒直径为20nm的铜粉0.5g倒入所述烧杯,并在磁力搅拌机下搅拌30min;通过无水乙醇和去离子水分别对该溶液进行抽滤清洗2次,并在60℃的真空恒温干燥箱中干燥6h得到去除表面氧化物的纳米铜颗粒。
5.根据权利要求4所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,其特征在于,所述步骤d具体包括:
在烧杯中称取100ml乙二醇溶剂,并加入酸洗过的纳米铜颗粒,所述纳米铜颗粒的质量与乙二醇溶剂的体积之比为0.5-1g:100ml,通过搅拌配置成纳米铜溶液;在所述纳米铜溶液中加入1mlγ―氨丙基三乙氧基硅烷,所述纳米铜颗粒的质量与偶联剂的体积之比为0.5-1g:1ml,并在80℃的温度下水浴加热并搅拌30min得到表面改性的纳米铜溶液。
6.根据权利要求5所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,其特征在于,所述步骤e具体包括:
将磨球后的氧化石墨烯粉末加入到表面改性的纳米铜溶液中,在40℃恒温水浴下搅拌4h,调整溶液的pH值为酸性使得氧化石墨烯能均匀的包覆在纳米铜颗粒上;通过离心机将混合溶液在1200转/min的转速下离心过滤,烘干并将烘干粉末放入真空马弗炉中300℃下热处理5min进行高温还原,得到石墨烯均匀包覆的纳米铜颗粒。
7.根据权利要求6所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺,其特征在于,所述步骤f具体包括:
往盛有17.3g无水乙醇的烧杯中加入0.9g乙基纤维素,再依次添加入9.6g松油醇,在磁力搅拌机搅拌过程中缓慢加入2.2g石墨烯包覆纳米铜颗粒,继续搅拌20-30min加速溶解;在-130~-90KPa真空度以2000~5000转/min搅拌速度下进行真空脱泡混料处理5~15min,再超声分散30min;在50℃恒温水浴下搅拌至无水乙醇蒸发完全,依次加入0.5~0.7ml乙酰丙酮和0.5~0.7mlOP乳化剂,再充分搅拌至均匀得到石墨烯包覆纳米铜浆料。
8.一种石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用,其特征在于,包括如权利要求1-7任一项所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的制备工艺;及将制备好的石墨烯包覆纳米铜浆料通过丝网印刷在镀铜基板的镀铜层上并静止40-60min;将镀铜的芯片覆盖在所述石墨烯包覆纳米铜浆料表面组成完整器件;将所述完整器件进行烧结,烧结温度为160-240℃,时间为40-60min,得到半导体互联器件。
9.根据权利要求8所述的石墨烯包覆纳米铜浆料的封装应用,其特征在于,将所述完整器件在真空下进行烧结,烧结温度为200℃,时间为60min,得到所要的半导体互联器件。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113409985A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 中科检测技术服务(重庆)有限公司 | 一种纳米铜导电浆料的制备及其应用 |
CN113436782A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-09-24 | 哈工大机器人集团(无锡)科创基地研究院 | 一种轻质高导电水性导电浆料及其制备方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103817336A (zh) * | 2014-02-20 | 2014-05-28 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 氧化石墨烯复合材料的制备方法、石墨烯复合材料的制备方法 |
US20170107382A1 (en) * | 2015-10-20 | 2017-04-20 | Institute of Nuclear Energy Research, Atomic Energy Council, Executive Yuan, R.O.C. | Antioxidant conductive copper paste and method for preparing the same |
CN108237222A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-07-03 | 广东工业大学 | 一种核壳结构纳米金属互连工艺 |
CN108559576A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-21 | 烟台华恒节能科技有限公司 | 一种石墨烯包覆纳米铜润滑油添加剂及其制备方法 |
CN108912847A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-30 | 电子科技大学中山学院 | 一种石墨烯复合纳米铜导电油墨组合物及其制备方法 |
CN109097615A (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 沙冰娟 | 石墨烯增强复合材料及其制备方法 |
CN109401443A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-01 | 厦门泰启力飞科技有限公司 | 一种石墨烯包覆铜纳米粒子复合材料导电油墨及其制备方法 |
CN110666158A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-10 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种石墨烯包覆纳米铜的方法 |
-
2020
- 2020-09-28 CN CN202011043780.XA patent/CN112185623B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103817336A (zh) * | 2014-02-20 | 2014-05-28 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 氧化石墨烯复合材料的制备方法、石墨烯复合材料的制备方法 |
US20170107382A1 (en) * | 2015-10-20 | 2017-04-20 | Institute of Nuclear Energy Research, Atomic Energy Council, Executive Yuan, R.O.C. | Antioxidant conductive copper paste and method for preparing the same |
CN109097615A (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 沙冰娟 | 石墨烯增强复合材料及其制备方法 |
CN108237222A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-07-03 | 广东工业大学 | 一种核壳结构纳米金属互连工艺 |
CN108559576A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-21 | 烟台华恒节能科技有限公司 | 一种石墨烯包覆纳米铜润滑油添加剂及其制备方法 |
CN108912847A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-30 | 电子科技大学中山学院 | 一种石墨烯复合纳米铜导电油墨组合物及其制备方法 |
CN109401443A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-01 | 厦门泰启力飞科技有限公司 | 一种石墨烯包覆铜纳米粒子复合材料导电油墨及其制备方法 |
CN110666158A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-10 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种石墨烯包覆纳米铜的方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113436782A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-09-24 | 哈工大机器人集团(无锡)科创基地研究院 | 一种轻质高导电水性导电浆料及其制备方法 |
CN113436782B (zh) * | 2021-04-29 | 2023-01-24 | 哈工大机器人集团(无锡)科创基地研究院 | 一种轻质高导电水性导电浆料及其制备方法 |
CN113409985A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 中科检测技术服务(重庆)有限公司 | 一种纳米铜导电浆料的制备及其应用 |
CN113409985B (zh) * | 2021-06-21 | 2023-05-23 | 中科检测技术服务(重庆)有限公司 | 一种纳米铜导电浆料的制备及其应用 |
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Publication number | Publication date |
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