一种石墨烯铜合金及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯铜合金及其制备方法与应用，所述石墨烯铜合金包括以下质量百分含量的组分：石墨烯0.01‑0.2%，O≤5ppm，杂质含量≤0.001%，余量为铜，其中石墨烯的层数在10层以下。本发明专利技术的石墨烯铜合金中，石墨烯呈3D网状形态分布，铜颗粒被包裹在石墨烯的3D网状结构中。本发明专利技术通过控制石墨烯的数量与形态分布，同时配合铸造与加工热处理的协同作用保证石墨烯与铜基体之间形成良好的键合界面，使得其具有优异的抗氧化性能、低的热膨胀系数以及良好的力学性能和电学性能，在键合线的制备中具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铜合金，具体涉及一种石墨烯铜合金及其制备方法与应用。

技术介绍

1、石墨烯材料导热率为5000w/（m.k）是目前常见金属的10倍以上，导电率极为优异，且具备良好的力学、光学性能。此外，作为二维平面材料，石墨烯结构稳定，具备良好的防腐蚀性能。近年来石墨烯材料制备工艺逐渐成熟，关于石墨烯/铜复合材料也是研究重点。但目前的研究主要集中在石墨烯与铜基体的性能改进方面，对于石墨烯铜材料在实际应用方面鲜有研究，尤其是半导体键合线方面。

2、igbt芯片与芯片的电极端子间，igbt芯片电极端子与二极管芯片间，芯片电极端子与绝缘衬板间一般通过引线键合技术进行电气连接。通过键合线使芯片间构成互连，形成回路。引线键合是igbt功率器件内部实现电气互连的主要方式之一。随着制造工艺的快速发展，许多金属键合线被广泛的应用到igbt功率模块互连技术中。

3、目前，常用的键合线有铝线、金线、银线、铜线、铝带、铜片和铝包铜线等。铜线比铝线的电阻率低，导电性能好，热导率比铝线高，散热性能好。现在功率模块大多追求小体积、高功率密度和快散热，铜线键合技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种石墨烯铜合金，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：石墨烯0.01-0.2%，O≤5ppm，杂质含量≤0.001%，余量为铜；其中所述的石墨烯铜合金中，石墨烯的层数在5层以下，且3层以下石墨烯数量占石墨烯总数量的60%以上，石墨烯呈3D网状形态分布，铜颗粒被包裹在石墨烯的3D网状结构中。

2.根据权利要求1中任一项所述的石墨烯铜合金，其特征在于，所述的石墨烯铜合金的失重率<2%，热膨胀系数≤17.3×10-6/℃。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：配料→熔化→铸造→挤压→盘拉→在线非接触式退火→连拉连退...

【技术特征摘要】

1.一种石墨烯铜合金，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：石墨烯0.01-0.2%，o≤5ppm，杂质含量≤0.001%，余量为铜；其中所述的石墨烯铜合金中，石墨烯的层数在5层以下，且3层以下石墨烯数量占石墨烯总数量的60%以上，石墨烯呈3d网状形态分布，铜颗粒被包裹在石墨烯的3d网状结构中。

2.根据权利要求1中任一项所述的石墨烯铜合金，其特征在于，所述的石墨烯铜合金的失重率<2%，热膨胀系数≤17.3×10-6/℃。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：配料→熔化→铸造→挤压→盘拉→在线非接触式退火→连拉连退；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的铜石墨烯中间母合金中，石墨烯的含量为3-5wt%。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的铜石墨烯中间母合金为颗粒状，粒径不超过1cm；所述的包芯线直径为5-10 cm。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的铜石墨烯中间母合金中，铜颗粒被包覆在石墨烯中。

7.根据权利要求5或6所述的铜石墨烯中间母合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的铜粉的粒径为0.5-20µm。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，第一次研磨时，研磨机转速为500-2000r/min，研磨时间为60-300分钟；第二次研磨时，球磨机转速为500-2000r/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑良玉，项燕龙，巢国辉，王永如，蒋招汉，傅杰，华称文，
申请(专利权)人：宁波金田铜业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：