有機矽凝膠材料因其優異的耐溫性、防水性和電絕緣性能,成為電子裝置封裝的首選絕緣材料。具體來說,有機矽凝膠具有以下優點:

1. 極強的適應性和耐用性,可承受極端溫度、機械應變和化學刺激。
2. 良好的黏合、密封和熱穩定性能。
3. 內應力小、抗衝擊性佳、黏附力強。
4. 優異的耐高低溫性能、疏水性和電絕緣性能。

在IGBT模組封裝中,有機矽凝膠常與環氧樹脂膠一起使用。有機矽凝膠提供良好的電氣絕緣保護,而環氧樹脂膠則可賦予模組優異的機械強度。這種組合方式可以更好地滿足IGBT模組在高電壓和高頻率工作條件下的封裝需求。

一、IGBT模組灌封膠的介紹

灌封膠是一種廣泛應用於電子元件製造過程的特殊有機高分子複合材料。其常見類型包括環氧樹脂灌封膠、有機矽灌封膠(矽酮灌封膠)、聚氨酯灌封膠、丙烯酸酯灌封膠等。

環氧灌封膠的主要成分是環氧樹脂,此外還含有固化劑和填充劑。作為主要成分,環氧樹脂具有優異的物理性質,如高強度、高硬度和高耐熱性等特性。

這種灌封膠材料廣泛應用於電子元件製造領域,能夠對內部電子元件提供有效的保護和支撐作用。根據不同應用需求,灌封膠的配方可以進行調整,如改變其硬度、黏度、固化時間和顏色等,以滿足特定工業應用的需求。

優勢說明：

1.優異的機械保護：環氧灌封膠在固化後形成堅硬的外殼，能夠有效保護內部電子元件不受物理衝擊、振動和壓力的損害。

2.卓越的化學和環境抵抗力：環氧灌封膠具有很強的抗化學腐蝕性，能夠抵抗多種化學物質的侵蝕。同時，它還能防止濕氣、塵埃和其他環境因素對電子組件造成的傷害。

3.高度電氣絕緣性：環氧灌封膠具有良好的電絕緣特性，可有效防止電氣短路及電氣幹擾，確保電子設備的安全穩定運作。

4.熱穩定性與熱管理：環氧灌封膠能夠承受較寬的溫度範圍，提供良好的熱穩定性，幫助電子設備在不同的工作環境下維持效能。它還能在一定程度上幫助散熱，防止設備過熱。

5.防止氧化和腐蝕：環氧灌封膠可以封閉電子元件，防止空氣中的氧氣與電路接觸，從而減少氧化和腐蝕的可能性。

6.提高組件的長期穩定性和可靠性：透過封裝，環氧灌封膠能夠延長電子組件的使用壽命，減少維護需求和更換頻率，從而提高整體的經濟效益。

7.多功能和可客製化：環氧灌封膠可根據不同的應用需求調整配方，如改變硬度、黏度、固化時間和顏色等，滿足特定工業應用的需求。

8.強黏接力：環氧灌封膠與多種材質（如金屬、塑膠、陶瓷等）都能形成牢固的黏接，確保封裝結構的完整性與耐久性。

二、IGBT模組對灌封膠的要求

基於目前製程製備的有機矽凝膠灌封於IGBT模組中時,當元件內部溫度升高到125℃時,有機矽凝膠內部將產生氣泡,並且隨著溫度升高,矽凝膠內的氣泡呈體積增大,數量增加的趨勢。絕緣材料中的氣泡將嚴重影響材料的絕緣性能。

大功率IGBT模組在運作過程中會產生極高的溫度,雖然底部的氮化鋁底襯起到一​​定的導熱作用,但模組內部溫度可能會達到180℃甚至200℃。另外IGBT模組在使用過程中可能會遭受外界濕熱、外力衝擊、強烈機械振動等不利因素影響,因此要求新一代大功率IGBT模組封裝材料具有極佳的耐高溫性能,以保證IGBT晶片的運行可靠性。

要求說明：

1. 灌封膠材料絕緣強度高，足以保障晶片終端鈍化層及裝置內部三結合點處等電場集中位置的絕緣。
2. 灌封膠材料製備無副產物。
3. 灌封膠材料具有一定的耐熱、防水、耐機械性質等。因為高功率IGBT模組在運作過程中會產生極高的溫度,並可能遭受外界濕熱、外力衝擊、強烈機械振動等不利因素影響。

三、環氧灌封膠在IGBT模組封裝的應用

IGBT模組依封裝形式可分為壓接式和焊接式。環氧膠主要用於焊接式,可提高IGBT模組絕緣性和可靠性,延長使用壽命。環氧樹脂具有良好的電氣絕緣性和製程性,廣泛應用於電子封裝,能有效延長電子晶片2-3倍的使用壽命。

同時,溫度變化引起的環氧膠體開裂、脫離或外殼開裂等問題會影響封裝效果,因此環氧膠的溫度性能很重要。

IGBT模組若採用環氧膠和有機矽凝膠配合使用,既能提供電氣絕緣保護(矽凝膠),又能提供機械強度保護(環氧膠)。

環氧膠一般在完成矽凝膠灌封後再進行,形成密度大、質地堅硬的保護層,對提高模組抗衝擊性有實際意義,在軌道交通IGBT模組中應用較多。

要求說明：

矽凝膠灌封+殼體密封案例

GBT模組灌封用的環氧膠主要採用雙組分形式,由特種環氧樹脂、無機填料和助劑等製備而成。其固化物具有很高的阻燃性和較低的CTE值,能有效隔離外部不利環境的影響。

但環氧膠固化收縮率較大,固化後CTE值與晶片、襯板、綁定線等差異較大。溫度衝擊後,IGBT模組易出現開裂、脫離和形變,導致封裝失效。因此,在IGBT模組封裝中應用環氧膠需要重點關注材料性能、應用工藝和灌封驗證。

建立高效率的選擇機制和打造高可靠性的實驗驗證平台是關鍵。環氧膠在IGBT模組上的驗證過程週期較長,需要對材料性能、應用工藝以及後期灌封驗證進行全面評估。

針對IGBT矽凝膠的特點,為滿足IGBT模組產品無氣泡自動化灌封需求,設備廠商推出了真空灌膠機。本設備能自動配比和混合雙組份膠水,按預設比例和重量進行。在預真空環境下,將混合均勻的膠水均勻灌注到每個產品中,實現高精度注膠和快速量產。

面對IGBT封裝材料市場的快速發展,我們物識材料致力於透過不斷的方案創新,憑藉專業團隊全面的材料支持,包括應用數據包和優化的流程建議等,同時還提供現場測試的協助,為客戶提供更有效率可靠的黏接解決方案,可以在後台發起私訊或留下您的需求及聯絡方式~