功率模塊封裝所采用的塑料框架(Plastic Frame)必須達(dá)到很高的技術(shù)要求，如在工作溫度區(qū)間內(nèi)（如軌道交通用IGBT模塊長期運行溫度為-55~125℃）具有較高的的拉伸強度且機械強度穩(wěn)定，能承受短期超過250℃的高溫以適用中低功率模塊的焊接工藝。此外所選用的材料必須具有很好的電氣絕緣性能，相對電痕指數(shù)(Comparative Tracking Index，CTI)要求較高且能承受高度的電磁污染，無鹵和氧化銻等害物質(zhì)且能滿足激光打標(biāo)等要求等。

目前功率模塊塑料框架所采用的材料較為普遍的有聚酰胺(Polyamide，PA)、聚對苯二酸乙二醇酯(Polyethyleneglycol Terephthalate，PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene Terephthalate，PBT)等。隨著大功率IGBT模塊的的發(fā)展對模塊的安全可靠性提出了更高的要求，機械強度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度更高的特種工程塑料如聚鄰苯二甲酰胺(Polyphthalamide，PPA)以及聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，PPS)被應(yīng)用與制造IGBT塑料框架，所封裝的IGBT模塊主要應(yīng)用于軌道交通中，杜邦(DuPont)、巴斯夫(BASF)、東麗(TORAY)、三菱(Mitsubishi)等公司的料具有性能優(yōu)勢。表1是制造塑料框架材料的基本性能。

隨著碳化硅等功率模塊運行溫度的上升，強度高、高尺寸穩(wěn)定性、耐高溫、CTI值高加工性好的塑料框架是需要關(guān)注的發(fā)展方向。楊克儉等開發(fā)出一種高流動性無鹵阻燃增強的尼龍，這種材料具有熔體流動性高、環(huán)保且阻燃性好、電性能好、力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點，制品低翹曲高平整度，適合用來加工于IGBT塑料框架。唐毅平等將功能性三嗪環(huán)與尼龍通過熔融共混改性得到耐高溫、耐高電壓的改性尼龍，該尼龍可應(yīng)用于IGBT框架的制造，能夠滿足IGBT模塊在高溫高電壓下的使用要求。路宏偉等將PPS與超高分子量聚乙烯(UHMWPE)共混，改善了PPS的耐沖擊性和電氣絕緣性能，再用玻璃纖維增強，得到具備優(yōu)異力學(xué)性能和電氣絕緣性能的復(fù)合樹脂，拓展了PPS在IGBT塑料框架中的應(yīng)用。

工程塑料在IGBT模塊封裝中的另一個應(yīng)用是在壓接式的模塊中被加工成子模組的安裝座使用，多是經(jīng)玻璃纖維或碳纖維增強后的聚醚醚酮(PEEK)加工而成。PEEK作為一種新型的工程塑料具有硬度大、承壓能力強、耐受溫度高、尺寸穩(wěn)定性好的特點。英國威格斯(Victrex)的料具有較高的性能優(yōu)勢。HaoyuWang等研究優(yōu)化壓接式IGBT模塊的PEEK框架和管芯之間的氣隙來改善模塊的絕緣性能，也對PEEK在壓接式IGBT模塊中的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。MarkSweet等研究了PEEK盒式設(shè)計對4500V壓裝IGBT模塊擊穿性能的影響。

表1 幾種制造IGBT模塊塑料框架材料的基本性能

Tab.1 the performances of Plastic framefor IGBT package

筆者介紹：

曾亮（1984.09-），男，湖南株洲人，漢族，高級工程師。長期從事功率半導(dǎo)體封裝用高分子材料研究與開發(fā)。

曾就職于中國中車、中國化工等公司，目前就職于湖南國芯半導(dǎo)體科技有限公司。

微信號：hanxu42