[发明专利]一种碳化硅功率模块封装用低粘度环氧灌封料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳化硅功率模块封装用低粘度环氧灌封料及其制备方法和应用，该环氧灌封料由A组分和B组分混合而得，A组分为：低粘度脂环族环氧树脂、高纯度双酚A型环氧树脂、纳米核壳增韧剂、偶联剂、硅微粉和炭黑，B组分为：固化剂A、固化剂B、潜伏性促进剂和硅微粉。本发明环氧灌封料，具有很低的粘度和CTE值，操作时间长，工艺性好，可直接灌封碳化硅功率模块，能很好地提高模块的整体性和抗冲击能力，对于更好的满足碳化硅功率模块的封装工艺要求以及扩大环氧灌封料在碳化硅功率模块封装中的推广和应用具有十分重要的意义，使用价值高，应用前景好，其制备方法工艺简单、操作方便等优点，可实现大规模制备，适合于工业化生产。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种碳化硅功率模块封装用低粘度环氧灌封料及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树具有极好的电气绝缘性被广泛应用于电力电子器件的灌封领域，如在轨道牵引等3300V、6500V的高压大电流IGBT模块上封装一般是在完成硅凝胶灌封后再进行环氧胶灌封，经固化后在硅凝胶上层形成一层密度大质地坚硬的保护层，从而提高模块整体性的作用，对提高模块的抗机械冲击性具有很好的实际意义。但是，随着碳化硅功率模块的发展，对传统的有机硅凝胶提出了新的挑战。碳化硅功率模块具有高频、高压和高结温(175℃)的特点，对于其封装材料提出了更高的性能要求，有机硅凝胶在高温下容易发生鼓泡和开裂等，而普通双酚A型环氧树脂制备的环氧灌封胶在-40℃的低温下会发生收缩和开裂，导致封装失效，因此对于运行温度达175℃以上的碳化硅功率模块的封装会存在诸多问题。

目前，已经开发出直接应用环氧灌封而放弃硅胶灌封的技术路线，并取得了一定的应用经验。如直接灌封树脂(DP树脂)，其实质上就是高耐热、低热膨胀系数(CTE)值的环氧灌封材料(SMC)，通过DP树脂灌封模块，能减少芯片下的焊料裂纹，极大提高热循环试验寿命。该封装方式与传统封装模式有很大的区别，为环氧树脂灌封在功率半导体模块上的应用开拓了新的机遇。然而，现有环氧灌封材料仍然存在粘度较大的缺陷，因而树脂和模块都需要预热才能满足灌封工艺要求，操作工艺比较复杂。因此，获得一种粘度低、热稳定性好、热膨胀系数低、操作时间长、工艺性好的环氧灌封料，对于更好的满足碳化硅功率模块的封装工艺要求以及扩大环氧灌封料在碳化硅功率模块封装中的推广和应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种粘度低、热稳定性好、膨胀系数低、操作时间长、工艺性好的碳化硅功率模块封装用低粘度环氧灌封料及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种碳化硅功率模块封装用低粘度环氧灌封料，包括A组分和B组分，所述A组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

低粘度脂环族环氧树脂40份～65份，所述低粘度脂环族环氧树脂的环氧当量为126g/eq～140g/eq，在25℃下其平均粘度小于800mPa·s；

高纯度双酚A型环氧树脂35份～60份；

纳米核壳增韧剂5份～10份，所述纳米核壳增韧剂为核壳结构球形纳米微粒，平均粒径小于200nm；

偶联剂1份～5份，所述偶联剂为改性硅烷偶联剂；

硅微粉35份～70份；

炭黑1份～3份；

所述B组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

固化剂A 40份～60份，所述固化剂A为高纯度、低粘度的改性酸酐，在25℃下其平均粘度小于200mPa·s；

固化剂B 40份～50份，所述固化剂B为改性聚芳香胺，胺值当量为420mg KOH/g～480mg KOH/g，在25℃下其平均粘度小于4000mPa·s；