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IGBT和SiC封裝用的環氧材料

向欣電子 ? 2024-10-18 08:03 ? 次閱讀

IGBT和SiC功率模塊封裝用的環氧材料在現代電子器件中起著至關重要的作用。以下是從多個角度對這些環氧材料的詳細分析:

1.熱管理

導熱性能:環氧樹脂需要具備良好的導熱性能,以有效散熱,防止器件過熱。例如,添加氧化鋁(Al2O3)和碳化硅(SiC)填料可以顯著提高環氧樹脂的熱導率。

熱膨脹系數:環氧樹脂的熱膨脹系數應與其他封裝材料(如陶瓷基板、金屬底板)相匹配,以減少熱應力,避免封裝材料在高溫下開裂或失效。

2.機械保護

強度和韌性:環氧樹脂在固化后形成堅硬的外殼,提供機械保護,防止物理沖擊和振動對內部電子元件的損害。

增韌劑的使用:通過添加增韌劑(如端羧基液體丁腈橡膠CTBN),可以提高環氧樹脂的韌性,減少脆性。

3.電氣絕緣性能

介電強度:環氧樹脂具有高介電強度,能夠有效防止電氣短路和干擾,保證設備的安全穩定運行。

體積電阻:高體積電阻率確保環氧樹脂在高電壓下仍能提供可靠的絕緣保護。

4.環境抵抗力

防潮和防水:環氧樹脂具有良好的防潮和防水性能,能夠保護電子組件免受濕氣和水分的侵蝕。

抗化學腐蝕:環氧樹脂能夠抵抗多種化學物質的侵蝕,延長電子組件的使用壽命。

5.加工性能

黏度和流動性:環氧樹脂需要具備適當的黏度和流動性,以便于加工和施膠。通過調整配方和填料比例,可以優化環氧樹脂的黏度和流動性。

固化時間:環氧樹脂的固化時間需要適中,以便于工業生產。固化時間可以通過調整固化劑和催化劑的用量來控制。

6.可靠性和耐久性

耐高溫性能:環氧樹脂需要在高溫環境下保持穩定的性能,特別是對于SiC功率模塊,工作溫度可能高達300℃。

熱老化特性:環氧樹脂在長期使用過程中需要具備良好的熱老化特性,以保持其性能不衰退。

7.環保和可持續性

環保材料:隨著環保意識的提高,環氧樹脂材料的選擇也需要考慮其環境影響,趨向于使用更環保、可回收的材料。

無鹵阻燃:為了滿足環保要求,環氧樹脂需要具備無鹵阻燃性能,減少對環境的污染。

8.市場和供應鏈

主要供應商:IGBT和SiC功率模塊封裝用環氧樹脂的主要供應商包括亨斯曼(HUNSTMAN)、3M、愛瑪森康明(Emerson & Cuming)等。

市場需求:隨著電動汽車和可再生能源技術的發展,對高性能封裝材料的需求不斷增加,推動了環氧樹脂市場的增長。

9.技術進步

新型材料:研究者正在開發具有低黏度、高導熱、高耐熱等優點的新型環氧樹脂材料,以滿足高效能、高可靠性和高安全性的需求。

改性技術:通過使用硅烷偶聯劑(如KH-570)對填料進行表面改性,可以提高環氧樹脂的性能,如熱導率和機械強度。

綜上所述,IGBT和SiC功率模塊封裝用的環氧材料在熱管理、機械保護、電氣絕緣、環境抵抗力、加工性能、可靠性和耐久性、環保和可持續性、市場和供應鏈以及技術進步等多個方面都具有重要的作用。通過不斷優化和改進,這些材料能夠更好地滿足現代電子器件的高性能需求。

IGBT封裝用環氧樹脂材料的研究是一個活躍的領域,研究人員正在不斷探索和改進這些材料的性能。以下是一些研究人員和他們的工作概述:

黃義煉和傅仁利

黃義煉,碩士研究生,主要研究方向為陶瓷與金屬互聯。

傅仁利,教授,主要研究方向為功率電子器件用高性能陶瓷金屬化基板、LED熒光材料。

他們的研究涉及IGBT模塊封裝用基板材料的研究現狀,包括不同金屬材料和陶瓷材料的連接方式,以及連接后基板的可靠性。

曾亮

曾亮,高級工程師,長期從事功率半導體封裝用高分子材料研究與開發。

他的工作包括環氧樹脂在IGBT模塊封裝中的應用,特別是環氧灌封膠和環氧模塑樹脂(EMC)的研究。

Chunbiao Wang 等人

他們研究了一種高耐熱(250°C)的環氧樹脂復合材料,這種材料具有優異的介電性能。

研究團隊通過引入氰酸酯(CE)和多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)來改善環氧樹脂的介電和熱性能。

其他研究人員

這些研究人員的工作涵蓋了IGBT用環氧樹脂封裝料的制備與性能研究,包括耐高溫環氧灌封膠的研制,以及不同環氧樹脂組合物的制備和應用。

他們的研究重點包括提高環氧樹脂的耐熱性、降低固化收縮率、降低熱膨脹系數、提高玻璃化轉變溫度和熱穩定性。

這些研究工作表明,IGBT封裝用環氧樹脂材料的研究正在不斷進步,研究人員正在努力提高這些材料的性能,以滿足IGBT模塊在更高溫度、更高功率密度和更高工作電壓下的應用需求。

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