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1、10申请公布号CN104178080A43申请公布日20141203CN104178080A21申请号201410441512122申请日20140901C09J183/07200601C09J183/05200601C09J11/08200601H01L23/2920060171申请人烟台德邦先进硅材料有限公司地址264000山东省烟台市开发区金沙江路98号72发明人陈维张丽娅王建斌陈田安74专利代理机构烟台上禾知识产权代理事务所普通合伙37234代理人刘志毅54发明名称一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶及其封装工艺57摘要本发明提供一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶及其封装工艺，该封装。
2、胶强度高，可以抵抗外部的冲击，耐候性佳，与IGBT功率模块具有很好的兼容和粘附强度。有效的起到对IGBT功率模块的保护和绝缘作用。满足在大功率、高频率、高电压、大电流的IGBT功率模块封装要求。本发明的硅胶，为双组份加热固化型胶黏剂，由A组分和B组分按照11混合而成。51INTCL权利要求书3页说明书7页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书7页附图1页10申请公布号CN104178080ACN104178080A1/3页21一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶，包括A组分和B组分，其中,A组分B组分A组分和B组分的质量比为11。2根据权利要求1所述的一种。
3、高强度IGBT大功率模块封装硅胶，其特征在于，所述甲基乙烯基聚硅氧烷树脂为以下结构式1和结构式2中的一种或二者的混合；ME3SIO05AVIME2SIO05BSIO21其中，A0612，B0612ME3SIO05CVIME2SIO05DME2SIOMESIO152其中，C0712，D0413。3根据权利要求1所述的一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶，其特征在于，所述甲基乙烯基硅油为以下结构式3和结构式4中的一种或二者的混合；VIME2SIO05ME2SIOEVIME2SIO053其中，E50200VIME2SIO05ME2SIOFVIMESIOGVIME2SIO054其中，F30200，G6。
4、0100。4根据权利要求1所述的一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶，其特征在于，所述交联剂为以下结构式5和结构式6中的一种或二者的混合；HME2SIO05ME2SIOIHME2SIO055其中，I420ME3SIO05ME2SIOJHMESIOKME3SIO056其中，J618，K210。5根据权利要求1所述的一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶，其特征在于，所述冲击改性剂的结构式如通式7所示权利要求书CN104178080A2/3页3其中，X520，Y520，Z1050。6根据权利要求1所述的一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶，其特征在于，所述耐候剂的结构式如通式8所示其中，M410，N。
5、820。7根据权利要求1所述的一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶，其特征在于，所述粘附力剂的结构式如通式9所示其中，H520。8根据权利要求1所述的一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶，其特征在于，所述催化剂为铂系催化剂；所述抑制剂选自3甲基1丁炔3醇、3甲基1戊炔3醇、以及3，5二甲基1己炔3醇中的任意一种。9权利要求19任一权利要求所述的高强度IGBT大功率模块封装硅胶在IGBT功率模块封装工艺中的应用。10权利要求19任一权利要求所述的高强度IGBT大功率模块封装硅胶的制备方法，包括以下步骤1A组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂4050份、甲基乙烯基硅油2350份、冲击改性剂。
6、515份、耐候剂15份、粘附力剂36份、催化剂011份权利要求书CN104178080A3/3页4依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成；2B组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂3050份、甲基乙烯基硅油3050份、交联剂520份、抑制剂0105份依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。权利要求书CN104178080A1/7页5一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶及其封装工艺技术领域0001本发明涉及有机硅封装硅胶技术领域，具体涉及一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶及其封装工艺。背景技术0002IGBTINSULA。
7、TEDGATEBIPOLARTRANSISITOR是绝缘栅双极型晶体管的英文缩写，是一种MOSFET与双极晶体管复合的器件，功率MOSFET易于驱动，控制简单，开关频率高，功率晶体管的导通电压低，通态电流大，损耗小。在中、高频率应用中，实现主导地位。作为一种新型的功率器件，IGBT最大的特点就是节能和高能效，已经在节能市场领域获得较为广泛的应用。0003在中国IGBT行业中，中端技术已有突破，基本形成从芯片设计到芯片封装，目前需要解决的是“进口替代”，做到IGBT关键原料的国产化。这样才能拥有较好的IGBT的产业规模，使智能电网、高铁建设、新能源汽车以及家电节能等本土市场快速发展。0004应用。
8、在IGBT功率模块封装上的有机硅封装胶具有更为高的要求才能满足并实现IGBT的逆变功能，实现直流电变为可控的交流电的转换。目前国内的有机硅市场上，开始陆续出现IGBT功率模块封装用的有机硅胶的一些报导，针对该应用领域提出更为苛刻的要求。目前的硅胶的问题是耐候性和抗冲击效果差，不能较好的与模块兼容和粘附，极易透水和透氧，造成模块的快速老化，只能适用中低频率的器件。而可以满足大功率、高频率、高电压、大电流的IGBT功率模块封装硅胶暂时还没有报道。发明内容0005本发明提供一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶及其封装工艺，该封装胶强度高，可以抵抗外部的冲击，耐候性佳，与IGBT功率模块具有很好的兼容。
9、和粘附强度。有效的起到对IGBT功率模块的保护和绝缘作用。满足在大功率、高频率、高电压、大电流的IGBT功率模块封装要求。0006本发明的技术方案是一种高强度IGBT大功率模块封装硅胶，为双组份加热固化型胶黏剂，包括A组分和B组分，其中；0007AA组分0008甲基乙烯基聚硅氧烷树脂4050份0009甲基乙烯基硅油2350份0010冲击改性剂515份0011耐候剂15份0012粘附力剂36份0013催化剂011份0014BB组分0015甲基乙烯基聚硅氧烷树脂3050份说明书CN104178080A2/7页60016甲基乙烯基硅油3050份0017交联剂520份0018抑制剂0105份；0019。
10、A组分和B组分的质量比为11。0020由于本发明摒弃了常规的有机硅封装硅胶，解决了常规封装硅胶强度低，与IGBT模块兼容性和粘附强性差，抗冲击效果差，耐候性不佳，极易透水和透氧等缺陷，与现有技术相比，具有更高的强度和抗冲击的性能，耐候性，兼容和粘附性，具有较低的吸水率和吸氧率，而且对其封装工艺进行了探讨，这样更有效的保护器件模块，保证在IGBT功率模块工艺条件下稳定运行。0021在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进针对本发明中出现的ME为甲基，VI为乙烯基，PH为苯基。0022本发明的甲基乙烯基聚硅氧烷树脂为液体的乙烯基树脂。0023进一步，所述甲基乙烯基聚硅氧烷树脂为以下结构式1和。
11、结构式2中的一种或二者的混合；0024ME3SIO05AVIME2SIO05BSIO210025其中，A0612，B06120026ME3SIO05CVIME2SIO05DME2SIOMESIO1520027其中，C0712，D0413。0028进一步，所述甲基乙烯基硅油为以下结构式3和结构式4中的一种或二者的混合；0029VIME2SIO05ME2SIOEVIME2SIO0530030其中，E502000031VIME2SIO05ME2SIOFVIMESIOGVIME2SIO0540032其中，F30200，G60100。0033进一步，所述交联剂为以下结构式5和结构式6中的一种或二者的混合。
12、；0034HME2SIO05ME2SIOIHME2SIO0550035其中，I4200036ME3SIO05ME2SIOJHMESIOKME3SIO0560037其中，J618，K210。0038进一步，所述冲击改性剂的结构式如通式7所示00390040其中，X520，Y520，Z1050。0041采用上述进一步方案的有益效果是增加封装硅胶对高低温，冷热环境以及外部的压力等的抗冲击能力。0042进一步，所述耐候剂的结构式如通式8所示说明书CN104178080A3/7页700430044其中，M410，N820。0045采用上述进一步方案的有益效果是提高封装硅胶的耐候性和使用寿命，满足IGBT。
13、功率模块在各种恶劣环境和气候条件下的安全运行。0046进一步，所述粘附力剂的结构式如通式9所示00470048其中，H520。0049采用上述进一步方案的有益效果是增加与IGBT功率器件的键合，兼容和粘附。防止水分和氧气等的进入，避免老化开裂和分层。0050进一步，所述催化剂为铂系催化剂。0051优选的，所示催化剂为铂甲基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为30007000PPM。0052进一步，所述抑制剂为炔醇类物质。0053优选的，所述抑制剂为3甲基1丁炔3醇、3甲基1戊炔3醇、3，5二甲基1己炔3醇中的任意一种。0054更优选的，所述抑制剂为3甲基1丁炔3醇。0055本发明第二方面公开了制备前。
14、述高强度IGBT大功率模块封装硅胶的方法，包括以下步骤0056A组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂4050份、甲基乙烯基硅油2350份、冲击改性剂515份、耐候剂15份、粘附力剂36份、催化剂011份依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。说明书CN104178080A4/7页80057B组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂3050份、甲基乙烯基硅油3050份、交联剂520份、抑制剂0105份依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0058优选的，A组分的制备过程中搅拌时间为2H，B组分的制备过程中搅拌时间为。
15、2H。0059本发明还公开了前述高强度IGBT大功率模块封装硅胶在IGBT功率模块封装工艺中的应用。0060本发明所述的封装硅胶应用在IGBT功率模块上的封装工艺步骤，包括对来料检验，芯片焊接，检验焊接空洞，等离子清洗，铝线邦定，电参数测试，焊接铜底板和DBC，将A组分和B组分按11的重量配比混合均匀，真空脱泡，灌注IGBT功率模块器件上，安装外壳，100150加热042小时固化，最后安装盖板。0061有益效果本发明的封装胶强度高，可以抵抗外部的冲击，具有较低的吸水率和吸氧率，耐候性佳，与IGBT功率模块具有很好的兼容和粘附强度，有效的起到对IGBT功率模块的保护和绝缘作用。附图说明0062图。
16、1为本发明高强度IGBT模块封装硅胶的应用示意图；0063母排端子；树脂；本发明封装硅胶；焊层；紧固件；超声引线缝合；散热器；导热胶；基板；铜；衬板；芯片。具体实施方式0064以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。0065实施例10066A组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式1，其中，A06，B12，取40份；甲基乙烯基硅油如结构式3，其中E50，取50份；冲击改性剂，如结构式7，其中，X5，Y5，Z10，取5份；耐候剂，如结构式8，其中，M4，N8，取1份；粘附力剂，如结构式9，其中，H5，取3份；催化剂，铂甲基乙烯基聚。
17、硅氧烷配合物，铂含量为3000PPM，取1份，依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0067B组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式2，其中，C07，D13，取50份；甲基乙烯基硅油如结构式4F30，G60，取30份；交联剂如结构式5，其中，I4，取5份，交联剂如结构式6，其中其中，J6，K10，取15份；抑制剂，3甲基1丁炔3醇，取01份；依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0068对来料检验，芯片焊接，检验焊接空洞，等离子清洗，铝线邦定，电参数测试，焊接铜底板和DBC，将A组分和B组分按11。
18、的重量配比混合均匀，真空脱泡，灌注IGBT功率模块器件上，安装外壳，150加热04小时固化，最后安装盖板。0069实施例20070A组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚氧烷树脂如结构式2，其中，C12，说明书CN104178080A5/7页9D04，取50份；甲基乙烯基硅油如结构式4，其中F200，G100，取23份；冲击改性剂，如结构式7，其中，X20，Y20，Z50，取15份；耐候剂，如结构式8，其中，M10，N20，取5份；粘附力剂，如结构式9其中，H20，取6份；催化剂，铂甲基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为7000PPM，取01份，依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真。
19、空后灌装并密封保存完成。0071B组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式1，其中，A12，B06，取30份；甲基乙烯基硅油如结构式3其中E200，取50份；交联剂如结构式5，其中，I20，取2份，交联剂如结构式6，其中，J18，K2，取3份；抑制剂，3甲基1戊炔3醇，取05份；依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0072对来料检验，芯片焊接，检验焊接空洞，等离子清洗，铝线邦定，电参数测试，焊接铜底板和DBC，将A组分和B组分按11的重量配比混合均匀，真空脱泡，灌注IGBT功率模块器件上，安装外壳，100加热2小时固化，最后安装盖板。00。
20、73实施例30074A组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚氧烷树脂如结构式1，其中，A10，B08，取45份；甲基乙烯基硅油如结构式3，其中E100，取40份；冲击改性剂，如结构式7，其中，X12，Y14，Z22，取10份；耐候剂，如结构式8，其中，M8，N12，取3份；粘附力剂，如结构式9，其中，H10，取5份；催化剂，铂甲基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为5000PPM，取05份，依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0075B组分的制备室温下，称量如结构式1所示的甲基乙烯基聚硅氧烷树脂20份，其中，A10，B08；称量如结构式2所示的甲基乙烯基聚硅氧。
21、烷树脂20份，其中，C08，D09；称量结构式如式3所示的甲基乙烯基硅油20份，其中E100，称量结构式如式4所示的甲基乙烯基硅油20份，其中F80，G70；交联剂如结构式6，其中，J9，K7，取18份；抑制剂，3，5二甲基1己炔3醇，取03份；依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0076对来料检验，芯片焊接，检验焊接空洞，等离子清洗，铝线邦定，电参数测试，焊接铜底板和DBC，将A组分和B组分按11的重量配比混合均匀，真空脱泡，灌注IGBT功率模块器件上，安装外壳，120加热06小时固化，最后安装盖板。0077对比例10078对比例1的封装硅胶的组成。
22、与实施例1基本相同，仅缺乏冲击改性剂，具体如下0079A组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式1，其中，A06，B12，取40份；甲基乙烯基硅油如结构式3，其中E50，取50份；耐候剂，如结构式8，其中，M4，N8，取1份；粘附力剂，如结构式9，其中，H5，取3份；催化剂，铂甲基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000PPM，取1份，依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0080B组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式2，其中，C07，D13，取50份；甲基乙烯基硅油如结构式4F30，G60，取30份；交联剂如结构式5，其中，。
23、I4，取5份，交联剂如结构式6，其中，J6，K10，取15份；抑制说明书CN104178080A6/7页10剂，3甲基1丁炔3醇，取01份；依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0081对来料检验，芯片焊接，检验焊接空洞，等离子清洗，铝线邦定，电参数测试，焊接铜底板和DBC，将A组分和B组分按11的重量配比混合均匀，真空脱泡，灌注IGBT功率模块器件上，安装外壳，150加热04小时固化，最后安装盖板。0082对比例20083对比例2的封装硅胶的组成与实施例2基本相同，仅缺乏耐候剂，具体如下0084A组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚氧烷树脂如结构式2，。
24、其中，C12，D04，取50份；甲基乙烯基硅油如结构式4，其中F200，G100，取23份；冲击改性剂，如结构式7，其中，X20，Y20，Z50，取15份；粘附力剂，如结构式9其中，H20，取6份；催化剂，铂甲基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为7000PPM，取01份，依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0085B组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式1，其中，A12，B06，取30份；甲基乙烯基硅油如结构式3其中E200，取50份；交联剂如结构式5，其中，I20，取2份，交联剂如结构式6，其中，J18，K2，取3份；抑制剂，3甲基1戊炔。
25、3醇，取05份；依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0086对来料检验，芯片焊接，检验焊接空洞，等离子清洗，铝线邦定，电参数测试，焊接铜底板和DBC，将A组分和B组分按11的重量配比混合均匀，真空脱泡，灌注IGBT功率模块器件上，安装外壳，100加热2小时固化，最后安装盖板。0087对比例30088对比例3的封装硅胶的组成与实施例3基本相同，仅缺乏粘附力剂，具体如下0089A组分的制备室温下，称量甲基乙烯基聚氧烷树脂如结构式1，其中，A10，B08，取45份；甲基乙烯基硅油如结构式3，其中E100，取40份；冲击改性剂，如结构式7，其中，X12，Y1。
26、4，Z22，取10份；耐候剂，如结构式8，其中，M8，N12，取3份；催化剂，铂甲基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为5000PPM，取05份，依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0090B组分的制备室温下，称量如结构式1所示的甲基乙烯基聚硅氧烷树脂20份，其中，A10，B08；称量如结构式2所示的甲基乙烯基聚硅氧烷树脂20份，其中，C08，D09；称量结构式如式3所示的甲基乙烯基硅油20份，其中E100，称量结构式如式4所示的甲基乙烯基硅油20份，其中F80，G70；交联剂如结构式6，其中，J9，K7，取18份；抑制剂，3，5二甲基1己炔3醇，取03份。
27、；依次加入行星高速分散机中，充分搅拌2小时，混合均匀，抽真空后灌装并密封保存完成。0091对来料检验，芯片焊接，检验焊接空洞，等离子清洗，铝线邦定，电参数测试，焊接铜底板和DBC，将A组分和B组分按11的重量配比混合均匀，真空脱泡，灌注IGBT功率模块器件上，安装外壳，120加热06小时固化，最后安装盖板。0092对实施例13及对比例13获得的封装硅胶的性能进行检测及比较，试验结果如表1所示。0093表1封装硅胶性能检测结果说明书CN104178080A107/7页1100940095使用本发明的硅胶封装对IGBT大功率模块进行封装，在功率模块正反面间加电压6500V，测量其放电量，即进行绝缘。
28、局放测试实验，放电量小于10P库，则认为测试通过。测试结果如下表2所示。0096表2绝缘局放测试实验结果0097实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3PC6500V172102169103311281269测试结果合格合格合格失效失效失效0098从表中可以看出，与实施例13相比，对比实施例1的抗冲击强度明显不足，对比实施例2的耐候性差，对比实施例3的粘附力不足。对比实施例13缺少其中的任何一个冲击改性剂，耐候剂，粘附力剂都会影响其的透水性和透氧率，并且对比实施例13的IGBT功率模块的测试结果表明均为失效状态，不能适用。0099以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104178080A111/1页12图1说明书附图CN104178080A12。