一、環(huán)氧樹脂在IGBT模塊封裝中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1. **核心應(yīng)用場景與工藝**

IGBT模塊封裝中，環(huán)氧樹脂主要通過灌封（Potting）和轉(zhuǎn)模成型（Molding）兩種工藝實(shí)現(xiàn)。

灌封工藝：采用雙組分環(huán)氧樹脂（含樹脂、固化劑、無機(jī)填料等），通過混合、脫泡、灌封及階梯固化（如80℃/1h + 125℃/2h + 140℃/3h）形成高硬度保護(hù)層，提升模塊抗機(jī)械沖擊性和耐環(huán)境性，廣泛應(yīng)用于軌道交通等高可靠性場景。

大功率IGBT環(huán)氧灌封膠應(yīng)用工藝介紹

山中夜雨人，公眾號：亮說材料大功率IGBT環(huán)氧灌封膠應(yīng)用工藝介紹

轉(zhuǎn)模成型：使用環(huán)氧模塑料（EMC），在高溫模腔中成型，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。EMC需滿足低熱膨脹系數(shù)（CTE）、高導(dǎo)熱性（1 W/m·K以上）及低吸水率（<0.1%）等要求，尤其適配電動汽車雙面散熱模塊需求。 ?

環(huán)氧樹脂在大功率IGBT/SiC模塊封裝中的應(yīng)用研究

山中夜雨人，公眾號：亮說材料環(huán)氧樹脂在大功率IGBT/SiC模塊封裝中的應(yīng)用研究

2. 材料性能要求

耐高溫性：需耐受200℃以上高溫，避免傳統(tǒng)雙酚A型環(huán)氧樹脂在高溫下軟化或化學(xué)鍵斷裂。

用于IGBT/碳化硅芯片高功率模塊的液態(tài)環(huán)氧封裝材料

公眾號：艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)用于IGBT/碳化硅芯片高功率模塊的液態(tài)環(huán)氧封裝材料

低CTE與高機(jī)械強(qiáng)度：CTE需接近芯片材料（如硅或碳化硅），防止熱應(yīng)力導(dǎo)致分層或開裂；拉伸強(qiáng)度需達(dá)40-50 MPa。

電氣絕緣性：介電強(qiáng)度需超過21 kV/mm，體積電阻率達(dá)101? Ω·cm以上，確保高電壓環(huán)境下的可靠性。

3. 典型材料與供應(yīng)商

環(huán)氧灌封膠：如三菱電機(jī)的DP樹脂（Direct Potting Resin），通過液態(tài)灌封減少焊料裂紋，提升熱循環(huán)壽命。

EMC樹脂：信越化學(xué)、京瓷化學(xué)等廠商的產(chǎn)品以高填料含量（85%以上二氧化硅）和低翹曲特性主導(dǎo)市場。

二、當(dāng)前技術(shù)挑戰(zhàn)

1. 高溫穩(wěn)定性與耐老化性

傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂在200℃以上長期運(yùn)行時易發(fā)生分子鏈斷裂，導(dǎo)致性能退化，難以適配碳化硅（SiC）IGBT的高溫需求。

2. 固化收縮與CTE不匹配

環(huán)氧樹脂固化收縮率（0.03-0.04%）若與芯片差異過大，會引發(fā)界面應(yīng)力，需通過納米填料（如氧化鋁）改性優(yōu)化。

3. 樹脂析出問題

固化過程中未交聯(lián)的樹脂分子可能析出，污染鍵合區(qū)。需通過分步固化、添加抑制劑（如有機(jī)硅化合物）或優(yōu)化基板表面處理（如等離子清洗）加以控制。

三、未來發(fā)展趨勢

1. 材料體系優(yōu)化

耐高溫樹脂開發(fā)：采用甲基六氫苯酐（MeHHPA）固化劑、CTBN增韌劑改性環(huán)氧樹脂，提升玻璃化溫度至200℃以上，并增強(qiáng)抗冷熱沖擊能力（如1000次-40~125℃循環(huán)）。

納米復(fù)合技術(shù)：添加納米氧化鋁或碳化硅填料，改善熱導(dǎo)率（達(dá)1.19 W/m·K）和介電強(qiáng)度（28.28 kV/mm）。

2. 環(huán)保與多功能化

無鹵阻燃與低VOC：開發(fā)綠色EMC樹脂，減少溴系阻燃劑使用，滿足歐盟RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

多功能集成：兼具導(dǎo)熱（>1.5 W/m·K）、導(dǎo)電或電磁屏蔽功能的環(huán)氧樹脂，適配智能功率模塊需求。

3. 工藝創(chuàng)新

液態(tài)環(huán)氧直接灌封：省去硅凝膠預(yù)灌步驟，通過低黏度液態(tài)環(huán)氧（如雙組分體系）實(shí)現(xiàn)高精度填充，降低熱膨脹系數(shù)差異風(fēng)險。

智能化固化控制：結(jié)合在線監(jiān)測技術(shù)實(shí)時調(diào)整固化參數(shù)，減少樹脂析出并提升良率。

4. 應(yīng)用場景擴(kuò)展

碳化硅模塊封裝：針對SiC IGBT的200℃以上運(yùn)行需求，開發(fā)耐高溫、低CTE的環(huán)氧樹脂，解決傳統(tǒng)硅膠灌封的高溫失效問題。

新能源汽車與可再生能源：適配高功率密度、雙面散熱模塊設(shè)計(jì)，提升耐振動性與環(huán)境耐久性。

四、結(jié)論

環(huán)氧樹脂作為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突破方向。隨著新能源汽車與SiC器件的普及，環(huán)氧樹脂將向高性能化、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。