本發(fā)明涉及封裝領(lǐng)域,具體而言,涉及一種塑封材料以及igbt封裝器件。
背景技術(shù):
目前,igbt(insulatedgatebipolartransistor),絕緣柵雙極型晶體管,封裝材料的有封裝的面積大,容易產(chǎn)生散熱性能要求較高,現(xiàn)有的技術(shù)主要是通過(guò)加入高導(dǎo)熱的無(wú)機(jī)填料(如碳化硅、氧化鋁等)到環(huán)氧樹(shù)脂組合物當(dāng)中,可以賦予組合物良好的導(dǎo)熱性能。但是高導(dǎo)熱的材料填充量過(guò)高,將會(huì)造成流動(dòng)性降低等各種問(wèn)題,會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的封裝成型過(guò)程中出現(xiàn)填充不全,操作性不好等問(wèn)題。
現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中,一些塑封材料能夠滿足全包封器件背厚小于0.5mm要求。但是對(duì)涉及到小尺寸的器件封裝用材料,未能解決采用igbt封裝大面積尺寸的器件材料的韌性強(qiáng)度要求,低強(qiáng)度產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致的開(kāi)裂及運(yùn)輸過(guò)程中的碰撞開(kāi)裂,起不到一定的增韌效果,從而使得塑封材料強(qiáng)度低,因此需要進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的第一目的在于提供一種塑封材料,解決現(xiàn)有塑封材料易開(kāi)裂的問(wèn)題。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種igbt封裝器件,解決現(xiàn)有igbt封裝易開(kāi)裂的問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,特采用以下技術(shù)方案:
一種塑封材料,以質(zhì)量份數(shù)計(jì),主要包括以下原料:環(huán)氧樹(shù)脂5~15份;酸酐5~10份;無(wú)機(jī)填料60~85份;導(dǎo)熱填料5~15份;固化促進(jìn)劑0.5~2.5份;以及偶聯(lián)劑0.5~4.5份。
一種包含上述的塑封材料的igbt封裝器件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明提供的塑封材料,以質(zhì)量份數(shù)計(jì),主要包括以下原料:環(huán)氧樹(shù)脂5~15份;酸酐5~10份;無(wú)機(jī)填料60~85份;導(dǎo)熱填料5~15份;固化促進(jìn)劑0.5~2.5份;以及偶聯(lián)劑0.5~4.5份。通過(guò)加入酸酐作為固化劑,使得固化產(chǎn)物分子鏈具有一定的柔順性和延展性,起到一定的增韌效果,同時(shí)也滿足igbt封裝器件的高散熱要求。各個(gè)原料之間相互配伍產(chǎn)生協(xié)同作用,使得該塑封材料具有低的熔融粘度、良好流動(dòng)性和操作性的,不僅能達(dá)到大功率封裝用的高散熱性能要求,也滿足封裝過(guò)程中良好的成型性和可操作性。
本發(fā)明提供的igbt封裝器件,包含上述的塑封材料。由于該塑封材料強(qiáng)度高、韌性好,極大地提高了igbt封裝器件的性能,也降低了運(yùn)輸碰撞開(kāi)裂的可能性。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解,下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明,而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過(guò)市售購(gòu)買(mǎi)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
本實(shí)施例提供一種塑封材料:
該塑封材料以質(zhì)量份數(shù)計(jì),主要包括以下原料:
環(huán)氧樹(shù)脂5~15份;酸酐5~10份;無(wú)機(jī)填料60~85份;導(dǎo)熱填料5~15份;固化促進(jìn)劑0.5~2.5份;以及偶聯(lián)劑0.5~4.5份。
通過(guò)加入酸酐作為固化劑,使得固化產(chǎn)物分子鏈具有一定的柔順性和延展性,起到一定的增韌效果,同時(shí)也滿足igbt封裝器件的高散熱要求。
進(jìn)一步地,上述的酸酐,可以選擇均苯四酸二酐或者偏苯三甲酸酐中的至少一種。
在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中,上述的酸酐選擇均苯四酸二酐和偏苯三甲酸酐組成的混合物。
應(yīng)理解,上述的酸酐也可以根據(jù)實(shí)際情況選擇本領(lǐng)域其他可適用于塑封材料的酸酐固化劑。
進(jìn)一步地,上述環(huán)氧樹(shù)脂包括雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹(shù)脂和聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂中的至少一種以及鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂。也就是說(shuō),上述的環(huán)氧樹(shù)脂選擇環(huán)氧樹(shù)脂混合物。
應(yīng)理解,上述的環(huán)氧樹(shù)脂可以根據(jù)實(shí)際情況選擇本領(lǐng)域常見(jiàn)的適用于制造塑封材料的環(huán)氧樹(shù)脂。
在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中,上述的環(huán)氧樹(shù)脂混合物中,鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂占80wt%,雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹(shù)脂占20wt%。
在本發(fā)明其他可選的實(shí)施例中,上述的環(huán)氧樹(shù)脂混合物中,鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂占80wt%,聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂占20wt%。
進(jìn)一步地,上述的鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂選擇粘度為1.0~2.0pa.s,揮發(fā)份<0.08%,環(huán)氧當(dāng)量為200g/eq。從而能夠進(jìn)一步地保證整個(gè)塑封材料具有較低的熔融粘度,進(jìn)而為后續(xù)應(yīng)用于igbt封裝器件時(shí),能夠易于操作。
進(jìn)一步地,無(wú)機(jī)填料包括75~85wt%的粒徑為20~30um的第一無(wú)機(jī)填料和15~25wt%的粒徑為2~8um的第二無(wú)機(jī)填料。也就是說(shuō),在本實(shí)施例中,上述的無(wú)機(jī)填料選擇不同粒徑混合而成的無(wú)機(jī)填料。
具體地,上述的無(wú)機(jī)填料可以選擇結(jié)晶型硅微粉或者碳化硅或者結(jié)晶型硅微粉和碳化硅組成的混合物。
進(jìn)一步,導(dǎo)熱填料包括碳化硅、氧化鋁或者氮化硅中的任意一種。
應(yīng)理解,上述的導(dǎo)熱填料也可以根據(jù)實(shí)際情況選擇本領(lǐng)域常見(jiàn)的其他的導(dǎo)熱填料。
通過(guò)將上述的硅微粉、碳化硅填料和上述的導(dǎo)熱填料一起增加到整個(gè)塑封材料中,不僅能夠保證整個(gè)塑封材料良好的導(dǎo)熱性能,也不會(huì)因?yàn)楦邔?dǎo)熱材料的填充量過(guò)高,降低整個(gè)塑封材料的流動(dòng)性。進(jìn)而能夠保證后續(xù)將該塑封材料應(yīng)用在igbt封裝時(shí),能夠有效地避免封裝過(guò)程中的填充不全、操作性不好的問(wèn)題。
進(jìn)一步地,固化促進(jìn)劑為咪唑類(lèi)化合物、叔胺化合物或者有機(jī)膦化合物中的至少一種。
具體地,上述的咪唑類(lèi)化合物可以選擇2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-甲基-4-苯基咪唑中的任意一種。上述的叔胺化合物,包括芐基二甲胺、三乙胺芐基二甲胺、1,8-二氮雜雙環(huán)(5,4,0)十一碳烯-7中的任意一種。上述的有機(jī)膦化合物,包括三苯基膦、四苯基膦、三(對(duì)甲基苯基)膦中的任意一種。
應(yīng)理解,上述的固化促進(jìn)劑,可以根據(jù)實(shí)際的情況選擇上述的一種單獨(dú)使用或者多種混合使用。
進(jìn)一步地,偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
具體地,上述的偶聯(lián)劑可以選擇kh560、kbm303、kh570、kh580、kbm803以及kbm603中的至少一種。其中,kh560是一種帶有環(huán)氧基的硅烷,它可以很好的與環(huán)氧基團(tuán)結(jié)合,可以使填料與樹(shù)脂充分混合。kbm型是一種帶有巰基的硅烷,它與無(wú)機(jī)材料,有機(jī)物都有很好的粘結(jié)力。
在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中,上述的偶聯(lián)劑采用上述的偶聯(lián)劑,其中的兩種或幾種混合使用。
應(yīng)理解,上述的偶聯(lián)劑的型號(hào),不應(yīng)作其他意思理解。
進(jìn)一步地,以質(zhì)量份數(shù)計(jì),該塑封材料還包括:脫模劑0.1~1份;著色劑0.5~4.5份;阻燃劑0.1~1份。
進(jìn)一步地,阻燃劑包括三氧化二銻或者溴代環(huán)氧樹(shù)脂中的任意一種。阻燃劑的添加,能夠進(jìn)一步地保證整個(gè)塑封材料使用的安全性。
應(yīng)理解,上述的阻燃劑也可以根據(jù)實(shí)際情況選擇本領(lǐng)域常見(jiàn)的其他的可適用的阻燃劑。
進(jìn)一步地,脫模劑,可以選擇巴西棕櫚蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂中的任意一個(gè)。
進(jìn)一步地,著色劑可以選擇炭黑。應(yīng)理解,上述的著色劑也可以選擇本領(lǐng)域常見(jiàn)的其他的著色劑。
該塑封材料,各個(gè)原料之間相互配伍產(chǎn)生協(xié)同作用,使得該塑封材料具有低的熔融粘度、良好流動(dòng)性和操作性的,不僅能達(dá)到大功率封裝用的高散熱性能要求,也滿足封裝過(guò)程中良好的成形性和可操作性。
需要說(shuō)明的是,上述的塑封材料的制備方法可以選擇本領(lǐng)域常見(jiàn)的制備塑封材料的制備方法。
在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中,該塑封材料可以采用以下方法制備:將上述配方中各組分準(zhǔn)確稱量后,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為90~110℃,混煉時(shí)間為2~20分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,經(jīng)待混合均勻后,冷卻粉碎制得。
本發(fā)明的一些實(shí)施方式還提供一種igbt封裝器件,其包含上述的塑封材料。由于該塑封材料強(qiáng)度高、韌性好,極大地提高了igbt封裝器件的性能,也降低了運(yùn)輸碰撞開(kāi)裂。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種塑封材料。以質(zhì)量份數(shù)計(jì),包括:環(huán)氧樹(shù)脂5份;酸酐5份;無(wú)機(jī)填料60份;導(dǎo)熱填料5份;固化促進(jìn)劑0.5份;以及偶聯(lián)劑0.5份。其中,環(huán)氧樹(shù)脂選擇雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹(shù)脂和鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂。酸酐選擇苯四酸二酐。無(wú)機(jī)填料選擇包括80wt%的粒徑為20um的第一無(wú)機(jī)填料和20wt%的粒徑2um的第二無(wú)機(jī)填料。導(dǎo)熱填料選擇碳化硅。偶聯(lián)劑選擇kh560。固化促進(jìn)劑選2-甲基咪唑。
本實(shí)施例提供的塑封材料是這樣制備的:將上述各組分準(zhǔn)確稱量后,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為110℃,混煉時(shí)間為20分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,經(jīng)待混合均勻后,冷卻粉碎。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供的一種塑封材料。以質(zhì)量份數(shù)計(jì),包括:環(huán)氧樹(shù)脂15份;酸酐10份;無(wú)機(jī)填料85份;導(dǎo)熱填料15份;固化促進(jìn)劑2.5份;偶聯(lián)劑4.5份。脫模劑0.1份;著色劑0.5份;阻燃劑0.1份。其中,環(huán)氧樹(shù)脂選擇聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂和鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂。酸酐選擇偏苯三甲酸酐。無(wú)機(jī)填料包括75wt%的粒徑30um的第一無(wú)機(jī)填料和25wt%的粒徑8um的第二無(wú)機(jī)填料。導(dǎo)熱填料選擇結(jié)晶型硅微粉。偶聯(lián)劑選擇kh560和kbm803的混合物。固化促進(jìn)劑選2,4-二甲基咪唑和1,8-二氮雜雙環(huán)(5,4,0)十一碳烯-7。阻燃劑選擇三氧化二銻。脫模劑選擇聚乙烯蠟;著色劑選擇炭黑。
本實(shí)施例提供的塑封材料是這樣制備的:將上述各組分準(zhǔn)確稱量后,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為90℃,混煉時(shí)間為2分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,經(jīng)待混合均勻后,冷卻粉碎。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供的一種塑封材料。以質(zhì)量份數(shù)計(jì),包括:環(huán)氧樹(shù)脂10份;酸酐8份;無(wú)機(jī)填料70份;導(dǎo)熱填料12份;固化促進(jìn)劑2.0份;偶聯(lián)劑4.0份。脫模劑1份;著色劑4.5份;阻燃劑1份。其中,環(huán)氧樹(shù)脂選擇聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂和鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂。酸酐選擇偏苯三甲酸酐。無(wú)機(jī)填料選擇包括85wt%的粒徑25um的第一無(wú)機(jī)填料和15wt%的粒徑5um的第二無(wú)機(jī)填料。導(dǎo)熱填料選擇結(jié)晶型硅微粉。偶聯(lián)劑選擇kh560和kh580的混合物。固化促進(jìn)劑選2-苯基咪唑和三苯基膦。阻燃劑選擇溴代環(huán)氧樹(shù)脂。脫模劑選擇巴西棕櫚蠟;著色劑選擇炭黑。
本實(shí)施例提供的塑封材料是這樣制備的:將上述各組分準(zhǔn)確稱量后,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為100℃,混煉時(shí)間為10分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,經(jīng)待混合均勻后,冷卻粉碎。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供的一種塑封材料。以質(zhì)量份數(shù)計(jì),包括:環(huán)氧樹(shù)脂12份;酸酐9份;無(wú)機(jī)填料80份;導(dǎo)熱填料10份;固化促進(jìn)劑1.0份;偶聯(lián)劑2.0份。脫模劑0.5份;著色劑2.5份;阻燃劑0.5份。其中,環(huán)氧樹(shù)脂選擇聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂和鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂。酸酐選擇偏苯三甲酸酐。無(wú)機(jī)填料選擇包括76wt%的粒徑23um的第一無(wú)機(jī)填料和24wt%的粒徑4um的第二無(wú)機(jī)填料。導(dǎo)熱填料選擇結(jié)晶型硅微粉。偶聯(lián)劑選擇kh560和kh580的混合物。固化促進(jìn)劑選2-苯基咪唑和三苯基膦。阻燃劑選擇溴代環(huán)氧樹(shù)脂。脫模劑選擇巴西棕櫚蠟;著色劑選擇炭黑。
本實(shí)施例提供的塑封材料是這樣制備的:將上述各組分準(zhǔn)確稱量后,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為100℃,混煉時(shí)間為15分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,經(jīng)待混合均勻后,冷卻粉碎。
實(shí)施例5
本實(shí)施例提供的一種塑封材料。以質(zhì)量份數(shù)計(jì),包括:環(huán)氧樹(shù)脂10.2份;酸酐5.2份;無(wú)機(jī)填料71.3份;導(dǎo)熱填料11份;固化促進(jìn)劑0.5份;偶聯(lián)劑0.5份。脫模劑0.3份;著色劑0.5份;阻燃劑0.6份。其中,環(huán)氧樹(shù)脂選擇聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂和鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂。酸酐選擇偏苯三甲酸酐。無(wú)機(jī)填料選擇包括85wt%的粒徑23um的第一無(wú)機(jī)填料和15wt%的粒徑4um的第二無(wú)機(jī)填料。導(dǎo)熱填料選擇結(jié)晶型硅微粉。偶聯(lián)劑選擇kh560的混合物。固化促進(jìn)劑選2-苯基咪唑和三苯基膦。阻燃劑選擇溴代環(huán)氧樹(shù)脂。脫模劑選擇巴西棕櫚蠟;著色劑選擇炭黑。
本實(shí)施例提供的塑封材料是這樣制備的:將上述各組分準(zhǔn)確稱量后,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為90℃,混煉時(shí)間為10分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,經(jīng)待混合均勻后,冷卻粉碎。
實(shí)施例6
本實(shí)施例提供的一種塑封材料。以質(zhì)量份數(shù)計(jì),包括:環(huán)氧樹(shù)脂10.6份;酸酐5.6份;無(wú)機(jī)填料75份;導(dǎo)熱填料5.8份;固化促進(jìn)劑0.5份;偶聯(lián)劑0.5份。脫模劑0.3份;著色劑0.5份;阻燃劑0.6份。其中,環(huán)氧樹(shù)脂選擇聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂和鄰甲酚型環(huán)氧樹(shù)脂。酸酐選擇偏苯三甲酸酐。無(wú)機(jī)填料選擇包括85wt%的粒徑23um的第一無(wú)機(jī)填料和15wt%的粒徑4um的第二無(wú)機(jī)填料。導(dǎo)熱填料選擇結(jié)晶型硅微粉。偶聯(lián)劑選擇kh560的混合物。固化促進(jìn)劑選2-苯基咪唑和三苯基膦。阻燃劑選擇溴代環(huán)氧樹(shù)脂。脫模劑選擇巴西棕櫚蠟;著色劑選擇炭黑。
本實(shí)施例提供的塑封材料是這樣制備的:將上述各組分準(zhǔn)確稱量后,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為90℃,混煉時(shí)間為10分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,經(jīng)待混合均勻后,冷卻粉碎。
對(duì)比例1
塑封材料1,原料選擇如下:
環(huán)氧樹(shù)脂90克;酚醛樹(shù)脂47克;無(wú)機(jī)填料:640克;促進(jìn)劑1.5克;阻燃劑6克;碳化硅100克;偶聯(lián)劑kh-5604.5克;著色劑炭黑3克;脫模劑巴西棕櫚蠟3克。上述配方中原材料各組分準(zhǔn)確稱量后,將硅微粉用偶聯(lián)劑在混合機(jī)中處理5分鐘,然后加入其它組分,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為90℃,混煉時(shí)間為10分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,待混合均勻后,冷卻粉碎,壓成料餅,進(jìn)行性能測(cè)試。
對(duì)比例2
塑封材料2,原料選自如下重量百分?jǐn)?shù)的組分:
環(huán)氧樹(shù)脂92克;酚醛樹(shù)脂49克;無(wú)機(jī)填料:700克;促進(jìn)劑1.5克;阻燃劑6克;偶聯(lián)劑kh-5604.5克;著色劑炭黑3克;脫模劑巴西棕櫚蠟3克;硅酮6克。上述配方中原材料各組分準(zhǔn)確稱量后,將硅微粉用偶聯(lián)劑在混合機(jī)中處理5分鐘,然后加入其它組分,在雙輥混煉機(jī)上進(jìn)行熔融混煉,混煉溫度為90℃,混煉時(shí)間為10分鐘,將混合材料壓成1.5mm厚的薄片,待混合均勻后,冷卻粉碎,壓成料餅,進(jìn)行性能測(cè)試。
實(shí)驗(yàn)例
對(duì)實(shí)施例1-6以及對(duì)比例1-2提供的塑封材料的性能進(jìn)行測(cè)試,檢測(cè)其是否容易開(kāi)裂。
試驗(yàn)方案:
1、膠化時(shí)間:熱板法,將電熱板加熱到175±1℃,取2-3g樣品粉料放在電熱板上,粉料逐漸由流體變成膠態(tài)時(shí)為終點(diǎn),讀出所需時(shí)間。
2、流動(dòng)性:在傳遞模塑壓機(jī)上借助emmi-1-66螺旋流動(dòng)金屬模具測(cè)定,成型壓力為70kgf/cm2模具溫度在175±2℃,取樣品15g進(jìn)行測(cè)試。
3、熔融粘度:利用日本島津公司的毛細(xì)管流變儀測(cè)定所述環(huán)氧組合物的熔融粘度。測(cè)試條件:口模為0.5×1.0mm,壓力為25公斤,溫度為175℃。
4、導(dǎo)熱系數(shù):利用導(dǎo)熱儀測(cè)定所述環(huán)氧組合物的導(dǎo)熱系數(shù)。
5、沖擊強(qiáng)度:參照gb/t9341-2000進(jìn)行,無(wú)缺口試樣。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表:
表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果
由上表可以看出,本發(fā)明實(shí)施例提供的塑封材料的沖擊強(qiáng)度,得到極大地提高,說(shuō)明本發(fā)明提供的塑封材料,韌性較好,不易開(kāi)裂。將其應(yīng)用于igbt封裝器件,能夠解決現(xiàn)有igbt封裝易開(kāi)裂的問(wèn)題。
應(yīng)理解,盡管已用具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明和描述本發(fā)明,然而應(yīng)意識(shí)到,在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此,這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。