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隨著半導(dǎo)體材料技術(shù)的突破，對(duì)功率器件電壓和頻率提出了更高的要求。更高電壓和更快開(kāi)關(guān)頻率導(dǎo)致器件在工作過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，熱量作為副產(chǎn)物影響了封裝材料的絕緣性能。所以，在電子元器件制造過(guò)程中，灌封膠是必不可少的材料之一。而在市面上，最常見(jiàn)的灌封膠就是有機(jī)硅灌封膠和環(huán)氧灌封膠了。

有機(jī)硅凝膠材料因其具有優(yōu)良的耐溫、防水和電氣絕緣性能等，成為電子器件必不可少的封裝絕緣材料。目前，硅基IGBT模塊灌封常用的有機(jī)硅凝膠是一種雙組份加成型室溫或加溫硫化有機(jī)硅凝膠。

有機(jī)硅具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和耐用性，可承受極端溫度、機(jī)械應(yīng)變和刺激性化學(xué)品，提供可靠的粘合、密封和熱穩(wěn)定性。硅凝膠作為一種特殊的電子灌封材料，除具備有機(jī)硅類灌封膠獨(dú)特的耐候和耐老化性能、優(yōu)異的耐高/低溫性能、良好的疏水性和電絕緣性能之外，還具有內(nèi)應(yīng)力小、抗沖擊性好、粘附力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，是IGBT模塊灌封的首選材料。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，中文名字叫“絕緣柵雙極型晶體管”。目前主要應(yīng)用在IGBT模塊灌封的是有環(huán)氧膠和有機(jī)硅凝膠兩個(gè)。主流的大功率模塊都是選用的硅凝膠和環(huán)氧膠配合使用，既能給模塊提供很好的電氣絕緣保護(hù)（有機(jī)硅凝膠），又能給模塊給予很好的機(jī)械強(qiáng)度保護(hù)（環(huán)氧膠）。

一、IGBT模塊灌封膠的介紹

灌封膠是一種特殊的有機(jī)高分子復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于電子元器件的制造過(guò)程中。常見(jiàn)的灌封膠類型包括環(huán)氧樹(shù)脂灌封膠、有機(jī)硅灌封膠(硅酮灌封膠)、聚氨酯灌封膠以及丙烯酸酯灌封膠等。

環(huán)氧灌封膠是由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、填充劑等組成。環(huán)氧樹(shù)脂是環(huán)氧灌封膠的主要成分，它的優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)異的物理性能，如高強(qiáng)度、高硬度、高耐熱性等。

環(huán)氧灌封膠有以下優(yōu)異性能：

1、優(yōu)異的機(jī)械保護(hù)：環(huán)氧灌封膠在固化后形成堅(jiān)硬的外殼，能夠有效保護(hù)內(nèi)部電子元件不受物理沖擊、振動(dòng)和壓力的損害。

2、卓越的化學(xué)和環(huán)境抵抗力：環(huán)氧灌封膠具有很強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性，能夠抵抗多種化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。同時(shí)，它還能防止?jié)駳?、塵埃和其他環(huán)境因素對(duì)電子組件造成的損害。

3、高度電氣絕緣性：環(huán)氧灌封膠具有很好的電絕緣特性，可以有效防止電氣短路和電氣干擾，保證電子設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4、熱穩(wěn)定性和熱管理：環(huán)氧灌封膠能夠承受較寬的溫度范圍，提供良好的熱穩(wěn)定性，幫助電子設(shè)備在不同的工作環(huán)境下維持性能。它還能在一定程度上幫助散熱，防止設(shè)備過(guò)熱。

5、防止氧化和腐蝕：環(huán)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(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性：通過(guò)封裝，環(huán)氧灌封膠能夠延長(zhǎng)電子組件的使用壽命，減少維護(hù)需求和更換頻率，從而提高整體的經(jīng)濟(jì)效益。

7、多功能和可定制性：環(huán)氧灌封膠可根據(jù)不同的應(yīng)用需求調(diào)整配方，如改變硬度、粘度、固化時(shí)間和顏色等，滿足特定工業(yè)應(yīng)用的需求。

8、強(qiáng)粘接力：環(huán)氧灌封膠與多種材料（如金屬、塑料、陶瓷等）都能形成牢固的粘接，確保封裝結(jié)構(gòu)的完整性和耐久性。

二、IGBT模塊對(duì)灌封膠的要求

基于目前工藝制備的有機(jī)硅凝膠灌封于IGBT模塊中時(shí)，當(dāng)器件內(nèi)部溫度升高到125℃時(shí)，有機(jī)硅凝膠內(nèi)部將產(chǎn)生氣泡，并且隨著溫度升高，硅凝膠內(nèi)的氣泡呈體積增大，數(shù)量增多的趨勢(shì)。絕緣材料中的氣泡將嚴(yán)重影響材料的絕緣性能。于是高壓大功率IGBT模塊對(duì)灌封膠提出的新要求有：

1、灌封膠材料絕緣強(qiáng)度高，足以保障芯片終端鈍化層及器件內(nèi)部三結(jié)合點(diǎn)處等電場(chǎng)集中位置的絕緣；

2、灌封膠材料制備無(wú)副產(chǎn)物；

3、灌封膠材料具有一定的耐熱、防水、耐機(jī)械性能等。大功率IGBT模塊在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生極高的溫度，雖然底部的氮化鋁底襯起到一定的導(dǎo)熱作用，但模塊內(nèi)部溫度可能會(huì)達(dá)到180℃甚至200℃；另外IGBT模塊在使用過(guò)程中可能會(huì)遭受外界濕熱、外力沖擊、強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)等不利因素影響，因此要求新一代大功率IGBT模塊封裝材料具有極佳的耐高溫性能，以保證IGBT芯片的運(yùn)行可靠性；

大功率IGBT用高耐溫環(huán)氧灌封膠具有很好的耐化學(xué)腐蝕性能和很高的剪切強(qiáng)度，能夠長(zhǎng)期暴露在超過(guò)200℃高溫環(huán)境中，短期甚至能承受高達(dá)250℃的高溫。

硅凝膠供應(yīng)商針對(duì)IGBT模塊提出的新要求，紛紛推出了低應(yīng)力、十分柔軟的IGBT硅凝膠，灌封到IGBT模組上后，硅凝膠的低應(yīng)力及柔軟性，能夠達(dá)到比較理想的抗沖擊、減震效果，同時(shí)，凝膠表面的粘性，粘接在IGBT模組上，也能很好的達(dá)到防水防潮的保護(hù)效果。不僅如此，IGBT硅凝膠優(yōu)異的電氣絕緣性能，如高介電強(qiáng)度和體積電阻率，也能夠保護(hù)IGBT模塊。

三、環(huán)氧灌封膠在IGBT模塊封裝中的應(yīng)用

IGBT模塊按封裝形式的不同可分為壓接式和焊接式。環(huán)氧膠灌封主要應(yīng)用于焊接式，不僅能提高IGBT模塊的絕緣能力，還能提升IGBT模塊的可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命。環(huán)氧樹(shù)脂由于具有極好的電氣絕緣性能和操作工藝性，被廣泛應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域，采用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行灌封保護(hù)的電子元器件具有極好的整體性和尺寸穩(wěn)定性，能有效延長(zhǎng)電子芯片2~3倍的使用壽命。

同時(shí)，溫度變化所導(dǎo)致的環(huán)氧灌封膠體開(kāi)裂、與外殼的脫離或應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致外殼開(kāi)裂等問(wèn)題會(huì)對(duì)封裝結(jié)果有直接影響，因此環(huán)氧灌封膠的溫度性能對(duì)其在IGBT模塊中的應(yīng)用影響較大。

目前主要應(yīng)用在IGBT模塊灌封的是環(huán)氧膠和有機(jī)硅凝膠兩個(gè)。主流的大功率模塊都是選用的硅凝膠和環(huán)氧膠配合使用，既能給模塊提供很好的電氣絕緣保護(hù)（有機(jī)硅凝膠），又能給模塊給予很好的機(jī)械強(qiáng)度保護(hù)（環(huán)氧膠）。

并且，灌封用環(huán)氧膠一般是在完成硅凝膠灌封后再進(jìn)行灌封，經(jīng)固化后在硅凝膠上層形成一層密度大質(zhì)地堅(jiān)硬的保護(hù)層，能夠起保護(hù)和強(qiáng)化模塊整體性的作用，對(duì)提高模塊的抗機(jī)械沖擊性具有一定的實(shí)際意義，這種封裝結(jié)構(gòu)方式在軌道交通用IGBT模塊上應(yīng)用較多。

IGBT模塊灌封用環(huán)氧膠主要采用雙組分的形式，是由特種環(huán)氧樹(shù)脂、無(wú)機(jī)填料和助劑等制備而成，其固化物具有很高的阻燃性和較低的CTE值，可以有效隔離外部不利環(huán)境的影響。

但環(huán)氧灌封膠固化收縮率較大，且固化后CTE值相對(duì)芯片、襯板、綁定線等差異較大，環(huán)氧灌封的IGBT模塊在溫度沖擊實(shí)驗(yàn)后易開(kāi)裂、脫離和形變，導(dǎo)致封裝失效，因此環(huán)氧灌封膠在IGBT模塊封裝中的應(yīng)用研究需要重點(diǎn)關(guān)注。

研究人員分別對(duì) 1# 和 2# 環(huán)氧灌封膠進(jìn)行了灌封實(shí)驗(yàn)。下圖為兩種環(huán)氧灌封膠灌封前后的IGBT模塊照片。采用 Econo PACK 封裝形式的模塊，灌封尺寸約為110.0 mm×57.5 mm×17.0 mm。

下表 4 為經(jīng)過(guò)高溫存儲(chǔ)、低溫存儲(chǔ)和溫度循環(huán)后兩種環(huán)氧灌封膠在 IGBT 功率模塊中的應(yīng)用情況。從下表 4 可以發(fā)現(xiàn)，1# 灌封的模塊在高溫存儲(chǔ)、低溫存儲(chǔ)以及溫度循環(huán)后并未出現(xiàn)膠開(kāi)裂，膠體與 IGBT 塑料外殼之間也并未出現(xiàn)由于收縮引起的縫隙和脫離現(xiàn)象，能滿足IGBT模塊的灌封要求；2# 能完全通過(guò)高溫存儲(chǔ)測(cè)試，但由于 CTE 值偏大，模塊低溫存儲(chǔ)以及溫度循環(huán)后膠體與外殼間脫離，封裝失效，在耐溫性能方面還存在缺陷，可能還需在環(huán)氧膠樹(shù)脂應(yīng)用、填料種類及含量等方面進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

四、IGBT模塊灌封膠設(shè)備

針對(duì)IGBT硅凝膠的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT模塊產(chǎn)品無(wú)氣泡灌封的自動(dòng)化作業(yè)，最大限度地滿足產(chǎn)品真空灌膠的需求，設(shè)備廠商也推出了真空灌膠機(jī)，將雙組份膠水按照預(yù)先設(shè)定好的比例和出膠重量，自動(dòng)配比后自動(dòng)混合均勻，在預(yù)先實(shí)現(xiàn)真空的環(huán)境里均勻的灌注到每個(gè)產(chǎn)品里面，實(shí)現(xiàn)高精度注膠以及快速量產(chǎn)。

五、環(huán)氧灌封膠在IGBT功率模塊封裝中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)

為評(píng)估國(guó)產(chǎn)環(huán)氧灌封膠在絕緣柵雙極晶體管（IGBT）功率模塊封裝中的應(yīng)用情況，選取了兩種國(guó)產(chǎn)環(huán)氧灌封膠進(jìn)行了綜合對(duì)比：包括對(duì)兩種環(huán)氧灌封膠固化前黏度、比重和凝膠時(shí)間，固化后力學(xué)性能、熱性能、絕緣性能等的橫向?qū)Ρ?。分析出兩種環(huán)氧灌封膠的差異，并利用其分別封裝了IGBT功率模塊，對(duì)所封裝的IGBT模塊進(jìn)行了高溫存儲(chǔ)、低溫存儲(chǔ)及溫度循環(huán)等環(huán)境測(cè)試。對(duì)比測(cè)試結(jié)果表明：兩種環(huán)氧灌封膠不同的增韌機(jī)理、混合比例、固化溫度、機(jī)械強(qiáng)度和Tg值對(duì)封裝存在一定影響，但CTE值是影響環(huán)氧灌封膠在IGBT模塊封裝應(yīng)用的重要參數(shù)。

功率半導(dǎo)體模塊主要應(yīng)用于電能轉(zhuǎn)換和電能控制，是電能轉(zhuǎn)換與電能控制的關(guān)鍵器件，被譽(yù)為電能處理的"CPU"，是節(jié)能減排的基礎(chǔ)器件和核心技術(shù)之一，被廣泛應(yīng)用在先進(jìn)軌道交通、輸配電、電動(dòng)汽車、新能源、智能家電以及軍工等領(lǐng)域。功率模塊封裝技術(shù)是集材料性能研究和應(yīng)用研究于一體的綜合性學(xué)科，所涉封裝材料由于功率模塊的封裝形式多樣而不同。從材料的種類可以劃分為有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料，其中無(wú)機(jī)封裝材料如玻璃、水凝膠陶瓷等由于燒結(jié)溫度過(guò)高或熱膨脹系數(shù)（CTE）匹配度的問(wèn)題導(dǎo)致應(yīng)用較少；而有機(jī)封裝材料主要是有機(jī)硅、環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰亞胺等高分子材料，在功率模塊中應(yīng)用范圍較廣，相關(guān)的研究報(bào)道也相對(duì)較多。

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）具有易驅(qū)動(dòng)、控制速度快、導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，是一種重要的功率半導(dǎo)體器件。IGBT 模塊按封裝形式的不同可分為壓接式和焊接式。壓接式采用的有機(jī)材料較少，本文不討論；焊接式主要采用的是有機(jī)硅凝膠和環(huán)氧膠灌封，不僅能提高 IGBT 模塊的絕緣能力，還能提升IGBT模塊的可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命。環(huán)氧樹(shù)脂由于其良好的絕緣性和工藝性而應(yīng)用廣泛，但環(huán)氧灌封膠固化收縮率較大，且固化后CTE值相對(duì)芯片、襯板、綁定線等差異較大，環(huán)氧灌封的IGBT 模塊在溫度沖擊實(shí)驗(yàn)后易開(kāi)裂、脫離和形變，導(dǎo)致封裝失效，因此環(huán)氧灌封膠在IGBT模塊封裝中的應(yīng)用研究需要重點(diǎn)關(guān)注。以下是對(duì)兩種國(guó)產(chǎn) IGBT模塊封裝用環(huán)氧灌封膠的基本性能、熱性能和絕緣性能進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，并結(jié)合材料的基本性能研究?jī)煞N環(huán)氧灌封膠在模塊中的應(yīng)用情況，為國(guó)產(chǎn)環(huán)氧灌封膠在 IGBT模塊中的應(yīng)用提供一定的參考。

1、原材料及使用工藝

選取兩種國(guó)產(chǎn)環(huán)氧灌封膠作為研究對(duì)象，分別標(biāo)記為1#環(huán)氧灌封膠和2#環(huán)氧灌封膠，兩種環(huán)氧灌封膠的關(guān)鍵參數(shù)下見(jiàn)表1。

2、測(cè)試儀器及方法

黏度采用上海高致精密儀器有限公司NDJ-5S型黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 10247— 2008；體積電阻率采用日本HIOKI公司SM7120型高阻計(jì)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 1410—2006；電氣強(qiáng)度采用桂林電器科學(xué)研究院有限公司ZHT-10/ 50型電氣擊穿測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1408.1—2006；力學(xué)性能采用德國(guó)ZWICK公司Z010型萬(wàn)能拉力機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 2567—2008；導(dǎo)熱系數(shù)采用湘潭湘儀儀器有限公DRPL-II型導(dǎo)熱測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 10295—2008；熱失重分析采用梅特勒TGA1（SF）型熱重分析儀進(jìn)行測(cè)試，空氣氛圍，溫度從25℃升溫到 700℃，升溫速率為 5℃/min；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度采用梅特勒 DSC1 型差示掃描量熱儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 19466.2—2004；熱膨脹系數(shù)采用美國(guó) TA公司TMA Q400型熱機(jī)械分析儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 36800.2—2018；阻燃性采用江都市天璨試驗(yàn)機(jī)械廠CZF-5型水平垂直燃燒測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 2408—2008，樣品厚度為6 mm。

3、結(jié)果與討論

（1）環(huán)氧灌封膠固化前物理性能對(duì)比

環(huán)氧灌封膠固化前物理性能主要指膠的黏度、密度、凝膠時(shí)間等基本技術(shù)參數(shù)，如表 1所示。表 1 中的參數(shù)決定了環(huán)氧灌封膠的使用工藝條件及對(duì)灌膠設(shè)備的要求，也是環(huán)氧灌封膠選型中重要的技術(shù)工藝參數(shù)。

由于供應(yīng)商對(duì)環(huán)氧灌封膠配方設(shè)計(jì)思路的差異，兩種環(huán)氧灌封膠固化前特性差異較大。對(duì)表 1 數(shù)據(jù)對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，兩種膠的設(shè)計(jì)思路差別為：1# 為雙組分熱固化型環(huán)氧灌封膠，A、B組分密度和黏度相差較小，采用質(zhì)量比為 1∶1的比例混合有利于稱量和混合施膠。但該膠在常溫下混合黏度較大，超過(guò) 20 000 mPa·s，室溫下難以完成模塊灌封，需要將膠加熱至40～50℃以獲得更合適的操作黏度和滲透性；2# 也為雙組分熱固化型環(huán)氧灌封膠，但 A、B 組分密度和黏度相差大，采用質(zhì)量比為 4∶1 的比例混合。此外該環(huán)氧灌封膠在常溫下的混合黏度為 5 540 mPa·s，具有較低操作黏度和滲透性，可無(wú)需加熱直接完成模塊的灌封。但該膠 A 組分填料含量高、黏度大，增加了填料沉降風(fēng)險(xiǎn)，也不利于 A、B 組分混合。綜上所述，1# 和 2# 環(huán)氧灌封膠固化前性能差異較大，對(duì)于儲(chǔ)存條件、工藝條件及灌膠設(shè)備等要求都會(huì)有所不同，需要結(jié)合存儲(chǔ)條件、灌膠設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)工藝條件等實(shí)際情況考慮選用。

（2）環(huán)氧灌封膠固化后物理性能

a.環(huán)氧灌封膠的基本性能

IGBT模塊在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)遭受機(jī)械振動(dòng)、沖擊和高潮濕等不利影響因素，要求環(huán)氧灌封膠具有較大的硬度、抗沖擊性、較低的吸水率以保證模塊的可靠性。兩種環(huán)氧灌封膠固化后的基本性能如下表2所示。從下表2可以看出，盡管兩種環(huán)氧灌封膠固化前后的基本性能差異較大，但固化后都體現(xiàn)出較好的機(jī)械強(qiáng)度、較低的吸水率和優(yōu)異的阻燃性。其中1#環(huán)氧灌封膠的導(dǎo)熱系數(shù)明顯大于2#環(huán)氧灌封膠，可能是所采用的填料種類及添加量的差異所致。

b. 環(huán)氧灌封膠的熱性能

熱（高溫）失效一直是導(dǎo)致IGBT失效的重要原因，因此對(duì)IGBT封裝材料的熱性能需要重點(diǎn)關(guān)注。首先對(duì)兩種環(huán)氧灌封膠的熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，再對(duì)其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）及 CTE值等熱性能進(jìn)行討論，以期對(duì)環(huán)氧灌封膠在高溫條件下的封裝失效原因進(jìn)行分析。

環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑的分子量、固化物的交聯(lián)密度以及填料含量都可能阻礙分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)灌封膠的熱穩(wěn)定性造成一定的影響。下圖1為兩種環(huán)氧灌封膠的熱失重分析（TGA）曲線。通過(guò)TGA曲線的起始分解溫度和不同溫度下的殘留率對(duì)比兩種環(huán)氧灌封膠的耐熱性能。從下圖1可以看出，1# 和 2# 環(huán)氧灌封膠的填料含量分別約為50%和42%，起始熱分解溫度分別為279.7℃和 298.5℃，2#環(huán)氧灌封膠具有較好的耐熱性。

兩種環(huán)氧灌封膠固化物的DSC 曲線如圖2所示。樣品測(cè)試先從室溫開(kāi)始，然后以20℃/min的速率升溫至200℃，再以20℃/min的速率降至室溫，最后以20℃/min的速率升溫至200℃。

從上圖 3(a)可以看出，TMA測(cè)得兩種環(huán)氧灌封膠的 Tg分別為 101.3℃和95.5℃，與DSC法測(cè)試結(jié)果并不相同；從圖 3(b)可以看出，1#環(huán)氧灌封膠的 CTE 值要低于2#，說(shuō)明1#環(huán)氧灌封膠的熱性能更為優(yōu)異。

兩種環(huán)氧膠灌封膠的技術(shù)資料顯示，1#環(huán)氧灌封膠選用的樹(shù)脂類型為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、鄰甲酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、納米殼核增韌劑以及氧化鋁等，采用的固化劑為含剛性分子結(jié)構(gòu)的改性酸酐；2#環(huán)氧灌封膠樹(shù)脂類型為低黏度脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、改性增韌劑、二氧化硅以及氧化鋁等，固化劑為甲基六氫苯酐和一定量的促進(jìn)劑。TMA測(cè)試結(jié)果表明，由于1#環(huán)氧灌封膠中鄰甲基酚醛具有更大的分子鏈結(jié)構(gòu)，與含剛性分子結(jié)構(gòu)的固化劑交聯(lián)后能有效地阻礙主鏈的內(nèi)旋運(yùn)動(dòng)，環(huán)氧柔性下降，而納米結(jié)構(gòu)的核殼增韌劑對(duì)環(huán)氧灌封膠的Tg影響較小。而2#環(huán)氧灌封膠雖然采用了分子鏈結(jié)構(gòu)較大的酚醛樹(shù)脂，但低羥基當(dāng)量的酚醛樹(shù)脂使交聯(lián)點(diǎn)減少，低黏度脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂與甲基六氫苯酐固化后也無(wú)法形成更大的分子結(jié)構(gòu)阻礙主鏈內(nèi)旋運(yùn)動(dòng)，分子柔性較大，導(dǎo)致2# 環(huán)氧灌封膠的Tg較低。此外，低黏度脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂雖然交聯(lián)密度較大，但其固化收縮率較大，通過(guò)后期溫度沖擊或者低溫存儲(chǔ)測(cè)試，有可能會(huì)進(jìn)一步加劇樹(shù)脂內(nèi)應(yīng)力釋放和收縮，造成模塊封裝失效。對(duì)比 TMA 與 DSC 測(cè)得的Tg發(fā)現(xiàn)，TMA不僅能得到環(huán)氧灌封膠的熱變形溫度，還能了解環(huán)氧灌封膠在高溫狀態(tài)下的膨脹和變形情況，更直觀且更具有參考價(jià)值。

c.環(huán)氧灌封膠的絕緣性能

4、結(jié)論

對(duì)兩種國(guó)產(chǎn)環(huán)氧灌封膠進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn) 1# 和 2# 環(huán)氧灌封膠的混合比例、固化溫度、機(jī)械強(qiáng)度、Tg和CTE值并不相同。1# 環(huán)氧灌封膠完成IGBT 模塊灌封后模塊能順利通過(guò)高溫存儲(chǔ)、低溫存儲(chǔ)和溫度循環(huán)測(cè)試；由于 2# 環(huán)氧灌封膠 CTE 值偏大，所灌封模塊只能通過(guò)高溫存儲(chǔ)測(cè)試，無(wú)法滿足 IGBT 功率模塊的封裝使用要求。因此，CTE值的大小是影響環(huán)氧灌封膠在 IGBT模塊封裝應(yīng)用的最重要參數(shù)。此外，對(duì)于環(huán)氧灌封膠在 IGBT 模塊上的驗(yàn)證過(guò)程需要對(duì)材料性能、應(yīng)用工藝以及后期的灌封驗(yàn)證綜合考慮，周期較長(zhǎng)，如何建立高效的選擇機(jī)制和打造高可靠性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)將是需要面臨解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

寫在最后面的話

總之，使用環(huán)氧灌封膠對(duì)電子器件進(jìn)行灌封封裝具有諸多優(yōu)勢(shì)，不僅能提高器件的絕緣性、機(jī)械強(qiáng)度和抗化學(xué)腐蝕性，還能提供良好的密封性，有效保護(hù)內(nèi)部構(gòu)件免受外界環(huán)境的侵害。這不僅能提高電子產(chǎn)品的可靠性和使用壽命,還能大幅降低故障率,為消費(fèi)者提供更安全、穩(wěn)定的產(chǎn)品體驗(yàn)。

而今，環(huán)氧灌封膠又作為IGBT模塊封裝的核心材料，其性能直接決定模塊的可靠性及壽命。當(dāng)前技術(shù)已通過(guò)復(fù)合改性和工藝優(yōu)化顯著提升耐熱性與機(jī)械強(qiáng)度，但高溫穩(wěn)定性、環(huán)保性及多功能集成仍是未來(lái)突破方向。隨著新能源汽車與SiC器件的普及，環(huán)氧灌封膠將向高性能化、智能化及綠色化發(fā)展，成為支撐下一代功率電子技術(shù)的關(guān)鍵材料。

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審核編輯 黃宇