[发明专利]一种柔性石墨薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性石墨薄膜的制备方法，具体涉及一种通过自动剥离技术制作PI膜并碳化成石墨薄膜的制备方法。

背景技术

随着当前社会的可穿戴技术的不断发展，各种柔性电子元器件和电子电路不断发展，柔性材料也越来越多，通过在柔性材料基板上加工可以柔性弯曲的、高可靠性的微电子芯片已经成为一项重要的研究内容，柔性芯片的大批量制备，必然会使得柔性芯片的快速发展和产业化。柔性制造的难题在于柔性基板材料的不确定和加工制造体系不完善。至今还未有一种柔性材料能够批量进入产业发展，也还没有一家加工公司完整提供柔性微电子加工服务。对此，柔性基板材料、柔性可以改变导电性质的材料、以及超高导电率的柔性材料急需快速研发。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的是解决当前柔性PI膜制作工序繁琐、在碳化过程、以及后续过程器件加工复杂的问题。在现有微电子制造领域，采用的加工基板或者衬底材料都是非柔性的，而且加工成型的互连金属也是非柔性，不能拉伸的金属线。但是，在柔性微电子中，衬底都是柔性的、可卷曲的。在这一条件下，如果能够改进现有微电子加工工艺，将柔性薄膜材料与现有基片结合起来进行工艺加工是一件十分有意义的技术创新。可以使得现有微电子技术为向柔性微电子制造技术转化过程中，只要通过适当的技术改造即可完成技术升级。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种柔性石墨薄膜的制备方法，其步骤依次为：(1)在一石英衬底上涂覆PMMA光刻胶，然后在180度热板上进行烘干；(2)再将PI胶涂覆在该石英衬底上；(3)将涂覆有PMMA胶和PI胶的石英衬底放入烘箱进行固化；(4)将石英片放入丙酮中进行剥离，形成PI胶膜；(5)将剥离出的PI膜放入碳化炉进行碳化，形成柔性石墨薄膜。

在本方案中，所述步骤(1)中的PMMA胶的厚度为3微米，采用多次涂布，多次固化的方式沉积在石英片上，石英片作为载片一直使用，使得本方案中的多个步骤不用考虑柔性材料易破损的难题。

在本方案中，所述步骤(3)中PI胶的类型为耐高温的，固化方式为热固化，设备为高温烘箱，固化温度为160度，设定的时间为2小时。

在本方案中，所述步骤(4)中将石英片放置在满是丙酮的容器中，由于PMMA溶于丙酮，PI膜不溶于丙酮，在丙酮中浸泡的过程中，PMMA溶解后，PI膜自动剥离上浮。

在本方案中，所述步骤(5)中PI膜是被铺展固定在石英衬底上进行碳化的，碳化完成后，可以利用石英片作为栽片，在现有的微电子集成电路加工平台上，对石墨薄膜进行柔性电路加工。最后去掉石英栽片，可以得到以柔性石墨薄膜为基板的微电子集成电路。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种柔性石墨薄膜的制备方法，该制备方法通过在石英载片上涂布PI胶，并固化成型，最后再利用石英载片进行碳化形成高质量柔性石墨薄膜。首先，本发明全程采用石英片作为载片，避免了柔性材料制备过程中容易破损的难题，增加了微电子技术的可移植性；其次本发明工艺步骤简单，较容易实现，后期微电子集成电路制备仍然可以采用在石英片上进行加工的工艺，使得柔性制造更容易实现。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

本实施例提供了一种柔性石墨薄膜的制备方法，其步骤依次为：(1)在一4英寸石英衬底上涂覆PMMA光刻胶，然后在180度热板上进行烘干；(2)再将PI胶涂覆在该4英寸石英衬底上；(3)将涂覆有PMMA胶和PI胶的4英寸石英衬底放入烘箱进行固化；(4)将该4英寸石英片放入丙酮中进行剥离，形成PI胶膜；(5)将剥离出的PI膜放入碳化炉进行碳化，形成柔性石墨薄膜。

在本实施例中，步骤(1)中的PMMA胶的厚度为3微米，采用多次涂布，多次固化的方式沉积在4英寸石英片上，每次转速为4000rpm，涂布1微米，一共涂布3次，180度热板固化3次。

在本实施例中，步骤(3)中PI胶的类型为耐高温的，固化方式为将该4英寸石英片放置在温度为170度的烘箱中固化2小时后取出，PI胶得到固化。

在本实施例中，步骤(4)中将石英片放置在满是丙酮的容器中，由于PMMA溶于丙酮，PI膜不溶于丙酮，在丙酮中浸泡的过程中，PMMA溶解后，PI膜自动剥离上浮。

在本实施例中，步骤(5)中将PI膜铺展固定在一个新的4英寸石英衬底上进行碳化的，碳化完成后，可以利用石英片作为栽片，在现有的微电子集成电路加工平台上进行电路加工，最后去掉石英片，可以得到以柔性石墨薄膜为基板的微电子集成电路。