一种车规级IGBT液态环氧塑封料及其制备方法与流程

本申请涉及半导体封装材料的，主要涉及一种车规级igbt液态环氧塑封料及其制备方法。

背景技术：

1、igbt(绝缘栅双极晶体管)是一种半导体开关设备，结合了mosfet(金属氧化物场效应晶体管)和bjt(双极晶体管)的特性，使其能够在电力电子领域中快速切换，同时保持高效率。能够在零门驱动电流下工作，并且具有低阻抗、高速度切换的能力，使得igbt在许多电子设备中，如电力电子、tesla线圈和电动汽车等方面有着广泛的应用。

2、环氧塑封料是集成电路封装的关键材料，目前已占据整个电子封装材料95％以上的市场，主要起到对芯片的机械支持和密封保护，并保证信号传递及散热功能，其质量的好坏直接影响到集成电路和封装器件的电、热、光、力学性能以及可靠性。特别是进入21世纪以来，集成电路的发展呈现出高度集成化、布线微细化、芯片大型化等发展趋势，使得环氧塑封材料所扮演的角色将越来越重要，并被视为挖掘集成电路极限性能的决定性因素。新型封装技术的发展对环氧塑封料提出了新的挑战。中国专利cn116462936a公开了一种液态环氧树脂组合物及其制备方法和应用，包括以下原料组分：环氧树脂、酸酐固化剂、环氧树脂固化剂、填料、固化促进剂和应力释放剂。该液态环氧树脂组合物能够有效降低树脂封装后成型件的翘曲，能够实现精细结构的填充或焊球保护。但酸酐固化剂固化硬度太高、韧性差，且抗高低温冲击问题大。

3、随着封装密度和功率的提高，由热量积聚产生的热应力及散热问题成为塑封料必须要考虑的重要技术课题。因此，开发一种既具有高导热率、高耐热性，低膨胀系数，又具有良好电学、力学等综合性能的新型封装材料，使电子元器件能在正常的温度范围内稳定地工作就显得非常重要。

技术实现思路

1、针对现有技术中酸酐固化剂固化硬度太高、韧性差，且抗高低温冲击性能较弱等问题，本申请提出了一种车规级igbt液态环氧塑封料及其制备方法。

2、根据本申请的一方面，提出了一种车规级igbt液态环氧塑封料，包括主剂a和主剂b；所述主剂a按质量份数计，原料包括以下组分：双酚a环氧树脂15-25份、多官环氧树脂35-55份、萘基环氧树脂15-25份、双酚f环氧树脂25-35份、耐高温环氧稀释剂10-20份、偶联剂0.5-2份、消泡剂0.1-1份、球型硅微粉300-500份和色膏1-5份；所述主剂b按质量份数计，原料包括液态芳香胺100份。所设计的液态环氧塑封料配方具有固化韧性好、耐高温和抗高低温冲击等优点。

3、通过组合不同种类、不同粘度和不同环氧当量的环氧树脂，再辅以合适的稀释剂和偶联剂，能够使得液态环氧塑封料在具有合适流动性的同时具备较好的粘接和封闭性能，并且，也能够使得液态环氧塑封料在达到较佳固化速度的同时保证机械性能和热稳定性。

4、进一步地，所述双酚a环氧树脂粘度为12000-15000cps，环氧当量为184-190。

5、进一步地，所述多官环氧树脂粘度为10-500cps。

6、进一步地，所述萘基环氧树脂粘度为100-2000cps。

7、进一步地，所述双酚f型环氧树脂为粘度为2000-5000cps，环氧当量为160-180。

8、进一步地，所述耐高温环氧稀释剂选用缩水甘油醚、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的一种或几种。

9、进一步地，所述偶联剂选用γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和苯基氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

10、进一步地，所述消泡剂为不含有机硅的破泡聚合物溶液。所选消泡剂能够消除树脂聚合过程中产生的泡沫，提高树脂的质量，保障生产安全。

11、进一步地，所述色膏为纳米级炭黑。

12、添加合适粒度的球型硅微粉能够明显提高塑封料的导热系数，降低热膨胀系数，提高介电强度，同时也可以降低固化收缩率，这样生产出来的电子器件寿命长，性能更好。

13、进一步地，所述球型硅微粉的粒度为2000-3000目。

14、液态芳香胺的固化韧性好，耐高温、抗高低温冲击，在高温状态下的热损失小。

15、进一步地，所述液态芳香胺粘度为280cps。

16、根据本申请的第二方面，提出了一种车规级igbt液态环氧塑封料的制备方法，具体步骤为：

17、s1：将双酚a环氧树脂、多官环氧树脂和萘基环氧树脂放入配料釜中加热搅拌；

18、s2：再向配料釜中加入双酚f环氧树脂，保持温度继续搅拌；

19、s3：降温，再向配料釜中按顺序依次加入耐高温环氧稀释剂、偶联剂、消泡剂、球型硅微粉和色膏，搅拌分散，最后在0.08-0.1mpa的压力下进行真空脱泡处理，得到主剂a；

20、s4：将主剂a与主剂b液态芳香胺混合加热，得到车规级igbt液态环氧塑封料。

21、进一步地，所述s1中，搅拌温度为100-120℃，搅拌时间为30min。

22、进一步地，所述s2中，搅拌速度为300-1000r/min，搅拌时间至少1h。

23、进一步地，所述s3中，降温至50℃以下，搅拌速度为2500-3500r/min，搅拌时间为30-60min。

24、进一步地，所述s4中，主剂a与主剂b的质量比为1:1，具体加热程序为：将温度升至90℃加热30min，接着升高温度至120℃加热60min，最后温度升高至150-180℃加热120-180min。

25、本申请相对于现有技术，具有如下有益效果：

26、本申请的车规级igbt液态环氧塑封料使用液态芳香胺作为固化剂，固化后具有韧性好、收缩率低、耐高温、抗高低温冲击和高温状态下热损失小等优点。

技术特征：

1.一种车规级igbt液态环氧塑封料，其特征在于，包括主剂a和主剂b；所述主剂a按质量份数计，原料包括以下组分：双酚a环氧树脂15-25份、多官环氧树脂35-55份、萘基环氧树脂15-25份、双酚f环氧树脂25-35份、耐高温环氧稀释剂10-20份、偶联剂0.5-2份、消泡剂0.1-1份、球型硅微粉300-500份和色膏1-5份；所述主剂b按质量份数计，原料包括液态芳香胺100份。

2.根据权利要求1所述的车规级igbt液态环氧塑封料，其特征在于：所述双酚a环氧树脂粘度为12000-15000cps，环氧当量为184-190；所述多官环氧树脂粘度为10-500cps；所述萘基环氧树脂粘度为100-2000cps；所述双酚f型环氧树脂为粘度为2000-5000cps，环氧当量为160-180。

3.根据权利要求1所述的车规级igbt液态环氧塑封料，其特征在于：所述耐高温环氧稀释剂选用缩水甘油醚、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的一种或几种；所述偶联剂选用γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和苯基氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述消泡剂为不含有机硅的破泡聚合物溶液；所述色膏为纳米级炭黑。

4.根据权利要求1所述的车规级igbt液态环氧塑封料，其特征在于：所述球型硅微粉的粒度为2000-3000目。

5.根据权利要求1所述的车规级igbt液态环氧塑封料，其特征在于：所述液态芳香胺粘度为280cps。

6.一种车规级igbt液态环氧塑封料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

7.根据权利要求6所述的一种车规级igbt液态环氧塑封料的制备方法，其特征在于：所述s1中，搅拌温度为100-120℃，搅拌时间为30min。

8.根据权利要求6所述的一种车规级igbt液态环氧塑封料的制备方法，其特征在于：所述s2中，搅拌速度为300-1000r/min，搅拌时间至少1h。

9.根据权利要求6所述的一种车规级igbt液态环氧塑封料的制备方法，其特征在于：所述s3中，降温至50℃以下，搅拌速度为2500-3500r/min，搅拌时间为30-60min。

10.根据权利要求6所述的一种车规级igbt液态环氧塑封料的制备方法，其特征在于：所述s4中，主剂a与主剂b的质量比为1:1，具体加热程序为：将温度升至90℃加热30min，接着升高温度至120℃加热60min，最后温度升高至150-180℃加热120-180min。

技术总结公开了一种车规级IGBT液态环氧塑封料及其制备方法，包括主剂A和主剂B，主剂A按质量份数计，原料包括以下组分：双酚A环氧树脂15‑25份、多官环氧树脂35‑55份、萘基环氧树脂15‑25份、双酚F环氧树脂25‑35份、耐高温环氧稀释剂10‑20份、偶联剂0.5‑2份、消泡剂0.1‑1份、球型硅微粉300‑500份和色膏1‑5份；主剂B按质量份数计，原料包括液态芳香胺100份。本申请的车规级IGBT液态环氧塑封料具有韧性好、收缩率低、耐高温、抗高低温冲击和高温状态下热损失小等优点，能够对电子元件起到很好的保护作用，延长电子元件使用寿命。技术研发人员：张恒,李彪,吴新谦,黄水晶,袁源受保护的技术使用者：厦门数字智造工业研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12