IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),又稱為絕緣閘極雙極性電晶體。作為新型功率半導體器件的主流器件,IGBT已廣泛應用于工業、4C(通信、計算機、消費電子、汽車電子)、航空航天、國防軍工等傳統產業領域,以及軌道交通、新能源、智能電網、新能源汽車等戰略性新興產業領域。
功率模塊封裝所采用的塑料框架(Plastic Fram)必須達到很高的技術要求,如在工作溫度區間內(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(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且能滿足激光打標等要求等。
來源:富士電機
IGBT模塊的塑封材料基本上采用PBT或PPS,但也有采用PPA、PA、LCP等材料的情況。日本通常使用PPS,而歐美則更喜歡采用PPA。目前市場上常見的殼體材料主要還是集中在PBT和PPS上。在耐溫要求不高的情況下,PBT仍然是被廣泛采用的材料。然而,對于高耐溫要求的器件,例如SiC運行功率較高的情況下,通常需要采用高溫材料PPS或9T。
下面給大家列出國內外有涉及IGBT模塊外殼材料的企業,排名不分先后,由于資料有限,未能詳盡所有企業,僅供參考。日本東麗株式會社(Toray)成立于1926年,是一家世界知名的綜合型跨國化學企業。東麗性能卓越的工程塑料產品TORELINA? 樹脂擁有卓越的耐熱性、阻燃性、耐化學性以及出色的機械強度,良好的流動性使其擁有完美的尺寸精度。由于具備卓越的特性,TORELINA? 樹脂成為眾多應用領域的理想之選,比如開關、連接器等電氣電子設備、交流發電機等汽車部件以及底座和外殼等辦公設備部件。巴斯夫絕緣柵雙極型晶體管(光伏,儲能,IGBT,電動車(PV,BESS,BEV)。由于優越的電氣絕緣性能、阻燃性能和耐熱性能,Uitranid Advanced PPA FR 和 Ultradur PBT FR適合模塊化 IGBT 封裝殼體,以提供長期可靠的絕緣性能。巴斯夫2023年推出了一種聚苯二甲酰胺(PPA),可為電力電子設備提供智能技術和輕量化的塑料部件。該產品名為Ultramid? Advanced N3U41 G6 LS,是一種無鹵阻燃化合物,能夠用于制造絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的外殼。這種材料具有優異的熱穩定性、低吸水性、出色的電氣性能和相對漏電起痕指數(CTI)超過600V的特點。與迄今為止用于IGBT的材料相比,Ultramid? Advanced N3U41 G6 LS的爬電距離更低,絕緣性能更好,有助于IGBT實現輕量化和小型化。索爾維的產品Ryton? 聚苯硫醚(PPS)是一種半結晶、高熱聚合物,可為需要承受長時間高溫服務的精密模制部件提供出色的尺寸穩定性。它具有長期和短期的穩定性、固有的阻燃性,有極高的模量和抗蠕變性,介電和絕緣性能在各種條件下都很穩定,并提供可與PEEK 和含氟聚合物相媲美的耐化學性。Ryton? PPS可用于IGBT的電容器、相引線匯流條/AC連接器棒、冷卻回路組件(冷卻劑通道蓋、電容器/IGBT散熱片)、外殼和頂蓋等。- Syensqo是原索爾維集團拆分后成立的特種化學企業,提供一系列高性能聚合物和復合材料技術。
Syensqo功率模塊相較于傳統PPS材料更高的漏電起痕指數(PLC0);優異的長期熱老化溫度表現以及更好的尺寸穩定性。
南亞塑料公司于1958年由臺灣塑膠公司為進軍下游市場而成立,當前主要從事工程塑膠、PU及PVC人造革、合成革制造,是全球規模最大的塑膠加工企業。來源:2024橡塑展
5.日本可樂麗 Kuraray
可樂麗IGBT模塊采用GENESTAR? 耐熱聚酰胺-9T(PA9T)材料。來源:2024橡塑展
深圳沃特股份新材料有限公司,公司成立于2001年,股票代碼002886。經過近二十余年的發展,已成長為一家全球領先的特種高分子材料方案提供商。在新能源電動汽車800V高壓零部件和元器件的電控OBC DC/DC IGBT高壓連接器,繼電器,熔斷器,薄膜電容,沃特針對性推出PPS(CT1600V-650V)、PPA6T10T(CTI800V)材料。江蘇歐瑞達新材料科技有限公司 定位于高性能聚合物PPS(聚苯硫醚)、HTPA(高溫尼龍)、LCP(液晶聚合物)等高溫特種系列工程材料的循環利用、改性、定制、加工、配色,為塑料創新應用和綠色環境創建應運而生!
歐瑞達PPS可以用在IGBT、ECU控制單元、三相電接線柱、熱管理系統等官網:http://www.napomaterial.com/蘇州納磐新材料科技有限公司成立于2016年2月,位于江蘇省蘇州工業園區蘇州納米城,是一家從納米粉體制備到特種工程塑料到碳纖維復合材料等為客戶提供綜合材料解決方案的科技型企業。納磐PPS材料是專門用于IGBT模塊生產的工程塑料,有著高流動性、高CTI值等優勢,用于注塑IGBT模塊的塑料部分不僅外觀精美,而且生產效率高。PPS-LP401X40,漏電起痕指數高、韌性好、高強度。
賽恩吉耐電弧高CTI聚苯硫醚PPS復合材料可以解決汽車領域IGBT動力模組,以及耐電弧需求電子電氣領域如高絕緣繼電器產品等,提高產品高電壓絕緣等級。賽恩吉一直于專注聚苯硫醚(PPS)的改性的研發生產,在常規產品的基礎上,并成功開發出了多種PPS特殊改性材料。賽恩吉耐電弧高CTI聚苯硫醚PPS復合材料成功應用與高電壓絕緣要求的IGBT動力模組及繼電器領域產品。賽恩吉高壓IGBT功率模組(來源:2024橡塑展)
四川中科興業高新材料有限公司是一家以高新技術成果轉化為主導,以聚苯硫醚(PPS)和聚芳硫醚砜(PASS)高分子材料研發為技術突破口,專業致力于國家尖端高分子聚合材料及其深加工分離膜的研發、生產、銷售的企業。成功研制出一款具有高CTI值、高機械穩定性等高性能PPS改性材料,并且通過了IGBT模塊試驗,將實裝于新能源汽車IGBT模塊框架,實現中科興業在新能源產業研發布局上的又一細分領域突破。四川中物材料股份有限公司專業從事高性能復合材料的研發、生產、銷售和技術服務,以PPS等特種改性工程塑料、LCD和LED電子用功能性高分子材料和配套國防尖端武器為發展重點。上海普利特伴泰材料科技有限公司是上海普利特復合材料股份有限公司子公司,坐落在上海市青浦區新業路558號。公司主要業務為PPS復合材料、PPA復合材料、特種尼龍復合材料、導電抗靜電導熱等復合材料。產品主要應用航空航天、汽車、電子電氣等產業。
江西聚真科技發展有限公司成立于2018年,是一家專注于改性聚苯硫醚(PPS)研發、生產及銷售的民營企業。主要產品有改性聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(PPO)、改性高溫尼龍(PPA)等。公司的技術團隊由四川大學、北京化工大學、中北大學等高校的博士及研究生組成,團隊成員從業經驗均達15年以上,是中國最早研究改性聚苯硫醚的一批專家。
江蘇邦正新材料有限公司專注PPS改性材料。產品廣泛應用于新能源汽車電子水泵、電容器塑殼、IGBT塑料外殼、電池蓋板、PTC支架等,在傳統汽車配件、電子電器、家電、醫療等領域也應用廣泛。來源:2024橡塑展
株洲時代新材料和湖南省其他突破了新技術、新裝備,掌握了核心技術的企業和研究機構將其技術及產品系列不斷延伸到各個行業,逐步在湖南形成了較為完整的IGBT產業鏈。同時基于這三個層次,在材料及設備、產業化、應用等領域不斷強化產業鏈的發展,如時代新材開發出適用于IGBT封裝用管殼高溫尼龍材料,可以滿足IGBT塑料管殼制造所需原材料的需求。
南通星辰合成材料有限公司成立于1975年,前身為化學工業部南通合成材料廠,1997年進入中國藍星(集團)股份有限公司。中國藍星推出了Starester? PBT聚酯產品具有良好的高低溫冷熱沖擊性能、優異的阻燃性能、低翹曲、出色的電氣絕緣性能、優異的激光雕刻特性等優點,是制造IGBT模塊外殼的優質材料。Starester? PBT的金屬嵌件成型技術將確保嵌件能夠經受冷熱沖擊而不開裂,且其具有優異的阻燃性能;具有較低的結晶度和結晶溫度,以減少收縮,從而確保尺寸穩定性和低翹曲;同時其絕緣性能、介電強度、體積電阻和抗電弧性能均達到優異水平,材料吸水性低的特性能在惡劣環境下保持良好的電性能,保證產品的使用安全;Starester? PBT 的激光敏感技術應用于制品表面的激光雕刻與油墨印刷相比能夠保持更持久的清晰,具有更高的生產效率,更低的生產成本及更好的環境友好性。
康輝新材料科技有限公司于2011年落戶營口仙人島經濟開發區,是恒力集團旗下-恒力石化股份有限公司(股票代碼:600346)全資子公司。康輝新材料科技有限公司推出IGBT用的PBT材料。
18.重慶沃爾夫化工
重慶沃爾夫化工通過幾十年的PPS聚合經驗和十幾年的改性開發經驗積累,目前已經在新能源電機電控、電池、儲能、氫能源等領域形成完整的、能有效解決行業痛點的PPS材料解決方案。
根據不同需求,沃爾夫重點推出WG402S-35、WG402S-08、WM602A、WM602A-I等規格牌號,以供客戶不同設計思路和方向的選擇。具體指標及性能描述見下表:2024年6月6日,沃爾夫與重慶涪陵高新區管委會簽署PPS改性生產線擴建投資協議。根據協議內容,沃爾夫將在涪陵高新區投資2000萬元,于本年內擴建5條改性生產線,并投資建設新能源汽車材料檢測中心。項目達產后,重慶沃爾夫化工的PPS改性產品年產能將達到1萬噸。
由于篇幅有限,部分IGBT材料知名企業如杜邦,三菱等企業的材料未能列出。隨著碳化硅等功率模塊運行溫度的上升,強度高、高尺寸穩定性、耐高溫、CTI值高加工性好的塑料框架是需要關注的發展方向。原文始發于微信公眾號(艾邦半導體網):工程塑料在IGBT模塊外殼的應用及相關企業更新