一种基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构的制作方法

本发明涉及电磁屏蔽，具体为一种基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构。

背景技术：

1、随着当前射频前端尺寸越来越小、集成度越来越高，设备面临的电磁干扰环境越来越复杂，因此，射频设备、集成电路、sip等对电磁屏蔽的需求也越来越高。屏蔽金属腔是目前常用的电磁屏蔽结构，但是传统的屏蔽金属腔体的屏蔽特性非常依赖结构设计，且其固有的谐振特性也和结构设计强相关，而在小型化高密度集成的前提下，结构设计变得异常困难，而当芯片的工作频率与腔体的谐振频率相同时会产生自激现象，自激现象会影响芯片的工作寿命，严重时甚至会损坏芯片，因此应当极力避免自激现象的发生。

技术实现思路

1、针对现有技术中芯片因工作频率与腔体的谐振频率相同而产生自激现象的问题，本发明提供一种基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，包括盖板、管壳和芯片，管壳呈上方开口结构，芯片固定于管壳内部，盖板设置于管壳的开口处，盖板包括盖板基座和薄膜，薄膜设置于盖板基座朝向管壳内部的下表面上；薄膜由石墨烯材料制成，薄膜的方阻为100～500ω/sq，薄膜的厚度小于10μm。

4、优选的，基座下方设置凸台，凸台的下表面与管壳内侧的尺寸相同；薄膜设置于凸台的下表面，且薄膜的尺寸与凸台的下表面的尺寸相同。

5、优选的，薄膜通过气相沉积法进行生长制备，并通过湿法转移涂覆于凸台上。

6、优选的，薄膜的生长过程包括升温阶段、保温阶段、两步沉积生长阶段和降温阶段；

7、升温阶段中，在氢气和氩气的混合气氛下加热原料至1000～1050℃；

8、保温阶段中，保持气氛，保温20min完成退火；

9、两步沉积生长阶段包括形核阶段和生长阶段，形核阶段中，在氢气和甲烷的混合气氛下保温10～15min；生长阶段中，在氢气和甲烷的混合气氛中保温5～10min；

10、降温阶段中，在氩气气氛下，炉冷结合风冷降温至100℃，之后开炉自然降温至室温。

11、优选的，形核阶段中，氢气的流量为500～1000sccm，甲烷的流量为10～20sccm。

12、优选的，生长阶段中，氢气的流量为50～100sccm，甲烷的流量为100～200sccm。

13、优选的，湿法转移时采用聚甲基丙烯酸甲酯作为转移介质进行转移。

14、优选的，湿法转移薄膜的过程如下：

15、步骤1，在薄膜表面涂覆转移介质；

16、步骤2，对薄膜进行腐蚀和清洗；

17、步骤3，将清洗后的薄膜放置在转移介质上，经晾干和清洗去除转移介质，直至薄膜固定在盖板上。

18、优选的，样品的腐蚀包括预腐蚀和持续腐蚀，预腐蚀时采用的预腐蚀液为；持续腐蚀时，先在fecl3溶液中浸泡，再在稀盐酸溶液中进行持续腐蚀。

19、优选的，管壳由铁镍合金材料制成。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、本发明一种基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构利用石墨烯的高电磁波吸收特性以及二维平面结构特性，石墨烯制的薄膜可以有效吸收腔体内电磁波，大大减弱电磁屏蔽结构的谐振强度，避免产生自激现象，从而达到保护芯片的效果。本发明具有设计简单，应用方便，成本低的特性，特别适用于集成电路/芯片等电磁环境复杂，电磁屏蔽要求高的应用场景，具有较高的实用价值和经济效益。

22、进一步的，采用涂覆形式将其粘贴/涂覆在屏蔽腔体内壁，相比于传统的密闭的金属腔体屏蔽结构，在不影响腔体原本结构尺寸和性能的前提下，可以极大的降低屏蔽腔体的自激q值，防止芯片自激现象的发生，提高芯片可靠性。

技术特征：

1.一种基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，包括盖板、管壳和芯片，管壳呈上方开口结构，芯片固定于管壳内部，盖板设置于管壳的开口处，盖板包括盖板基座(1)和薄膜(2)，薄膜(2)设置于盖板基座(1)朝向管壳内部的下表面上；薄膜(2)由石墨烯材料制成，薄膜(2)的方阻为100～500ω/sq，薄膜(2)的厚度小于10μm。

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，盖板基座(1)下方设置凸台，凸台的下表面与管壳内侧的尺寸相同；薄膜(2)设置于凸台的下表面，且薄膜(2)的尺寸与凸台的下表面的尺寸相同。

3.根据权利要求2所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，薄膜(2)通过气相沉积法进行生长制备，并通过湿法转移涂覆于凸台上。

4.根据权利要求3所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，薄膜(2)的生长过程包括升温阶段、保温阶段、两步沉积生长阶段和降温阶段；

5.根据权利要求4所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，形核阶段中，氢气的流量为500～1000sccm，甲烷的流量为10～20sccm。

6.根据权利要求4所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，生长阶段中，氢气的流量为50～100sccm，甲烷的流量为100～200sccm。

7.根据权利要求3所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，湿法转移时采用聚甲基丙烯酸甲酯作为转移介质进行转移。

8.根据权利要求1所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，湿法转移薄膜(2)的过程如下：

9.根据权利要求8所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，样品的腐蚀包括预腐蚀和持续腐蚀，预腐蚀时采用的预腐蚀液为水、稀盐酸和双氧水的混合溶液；持续腐蚀时，先在fecl3溶液中浸泡，再在稀盐酸溶液中进行持续腐蚀。

10.根据权利要求1所述的基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，其特征在于，管壳由铁镍合金材料制成。

技术总结本发明涉及电磁屏蔽技术领域，具体为一种基于石墨烯的芯片电磁屏蔽结构，包括盖板、管壳和芯片，管壳呈上方开口结构，芯片固定于管壳内部，盖板设置于管壳的开口处，盖板包括盖板基座和薄膜，薄膜设置于盖板基座朝向管壳内部的下表面上；薄膜由石墨烯材料制成，薄膜的方阻为400Ω/sq，薄膜的厚度小于10μm。本发明利用盖板上的石墨烯的高吸波特性和二维平面结构特性，屏蔽电磁波，保护芯片免受外界环境影响及屏蔽腔体自身谐振特性影响。技术研发人员：贺鹏超,陈建忠,张宇,边明明,刘曦受保护的技术使用者：西安微电子技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/14