CN110752190A

CN110752190A - 封装材料、智能功率模块和空调器

Info

Publication number: CN110752190A
Application number: CN201810832451.XA
Authority: CN
Inventors: 李媛媛; 冯宇翔
Original assignee: Midea Group Co Ltd; Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2020-02-04

Abstract

本发明公开一种封装材料，智能功率模块和空调器，其中，封装材料包括第一组分和第二组分，所述第一组分包括灌封料，所述第二组分包括塑封料。灌封料常温下呈流体状态；塑封料常温下呈固态，因此本申请提出的封装材料在混合第一组分和第二组分时，首先需要对塑封料进行高温处理，使得塑封料呈流体状态后，再将灌封料加入塑封料中进行混合，或者，将塑封料加入灌封料中进行混合。由于塑封料呈流体状态时，温度较高，因此两者混合使还伴随着化学变化，产生了新的材料，所述新的材料使得封装材料形成的封装体的热阻和应力同时降低。

Description

封装材料、智能功率模块和空调器

技术领域

本发明涉及智能功率模块领域，特别涉及一种封装材料、智能功率模块和空调器。

背景技术

在智能功率模块领域中，最常用的两种封装方式分别为注塑和灌封。注塑一般用于尺寸较小的功率模块的封装，其优点是封装材料散热性好，其缺点是应力大；灌封一般用于尺寸较大的功率模块的封装，其优点是封装应力小，缺点是封装材料散热性差、封装材料的玻璃转化温度较低；所以对于尺寸较大的功率模块必须外加散热结构或外部冷却装置以保证模块可以在较低温度条件下运行。

图1为注塑封装材料的组分示意图，一般注塑封装材料的组成为环氧树脂100和填料200，填料200可以有效减小塑封料热阻，提高封装体的散热性。由于注塑封装材料的应力较大，在较大的封装体中会造成封装体在不同的温度条件下产生应力，造成绑定线脱落、功率器件裂缝等不可恢复性失效，因此注塑封装材料一般用于较小的功率模块封装中。

图2为灌封封装材料的组分示意图，一般灌封封装材料的组成为有机硅树脂300，有机硅树脂300用于电子元器件的粘接，密封，灌封和涂覆保护。灌封封装材料在未固化前属于液体状，具有流动性，胶液黏度根据产品的材质、性能、生产工艺的不同而有所区别。灌封封装材料完全固化后才能实现它的使用价值，固化后可以起到防水防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震的作用。其优点是材料应力小，适用于尺寸较大的封装体，缺点是材料散热性差、封装材料的玻璃转化温度较低；所以对于尺寸较大的功率模块必须外加散热结构或外部冷却装置以保证模块可以在较低温度条件下运行。

因此，现有的注塑封装材料无法解决大尺寸封装体高应力的问题，现有的灌封封装材料无法解决大尺寸封装体高热阻的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种封装材料，旨在同时降低封装体的热阻和应力。

为实现上述目的，本发明提出的封装材料包括：第一组分，所述第一组分包括灌封料；以及第二组分，所述第二组分包括塑封料。

优选地，所述灌封料包括有机硅树脂灌封料、环氧树脂灌封料和聚氨酯灌封料中的任意一种。

优选地，所述灌封料内填充有氧化铝填料，所述氧化铝填料具有至少两种粒径。

优选地，所述氧化铝填料具有第一粒径和第二粒径，所述第一粒径的范围为1μm至2μm；所述第二粒径的范围为45μm至50μm。

优选地，所述第一组分还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的质量为所述第一粒径的氧化铝填料的质量的1％至5％。

优选地，所述塑封料包括基体树脂和填充在所述基体树脂中的导热填料，所述导热填料由高热导率材料制成。

优选地，所述导热填料包括金属氧化物和/或金属氮化物。

优选地，所述导热填料为层片状设置的碳化硼粒子。

本发明还提出一种智能功率模块，所述智能功率模块包括封装体，所述封装体由封装材料制成，所述封装材料包括：

第一组分，所述第一组分包括灌封料；以及第二组分，所述第二组分包括塑封料。

本发明还提出一种空调器，所述空调器包括智能功率模块，所述智能功率模块包括封装体，所述封装体由封装材料制成，所述封装材料包括：

本发明提出的封装材料包括第一组分和第二组分，所述第一组分包括灌封料，所述第二组分包括塑封料。灌封料常温下呈流体状态；塑封料常温下呈固态，因此本申请提出的封装材料在混合第一组分和第二组分时，首先需要对塑封料进行高温处理，使得塑封料呈流体状态后，再将灌封料加入塑封料中进行混合，或者，将塑封料加入灌封料中进行混合。由于塑封料呈流体状态时，温度较高，因此两者混合使还伴随着化学变化，换句话说，本申请提出的封装材料不是简单的对灌封料和塑封料进行混合，而是产生了新的材料，因此本申请提出的新型的封装材料能够同时具有灌封料和塑封料的优点，使得封装材料形成的封装体的热阻和应力同时降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有的塑封料的成分结构示意图；

图2为现有的灌封料的成分结构示意图；

图3为本发明封装材料一实施例的成分结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	基体树脂	300	灌封料
200	导热填料

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种封装材料，所述封装材料能够同时降低封装体的热阻和应力。

在本发明一实施例中，如图3所示，所述封装材料包括：第一组分和第二组分，所述第一组分包括灌封料300，所述第二组分包括塑封料。

由于智能功率模块的功能越来越多，因此智能功率模块的体积也不断增大，现有的智能功率模块封装主要包括两种方式，第一种方式是灌封工艺，然而，灌封工艺形成的封装体热阻高、导热性差；第二种方式是注塑工艺，注塑工艺形成的封装体应力大，因此，这两种工艺都不能满足大体积智能功率模块的要求。

本申请提出一种新型的封装材料，该封装材料包括第一组分和第二组分，所述第一组分包括灌封料300，所述第二组分包括塑封料，灌封料300常温下呈流体状态；塑封料常温下呈固态，因此本申请提出的封装材料在混合第一组分和第二组分时，首先需要对塑封料进行高温处理，使得塑封料呈流体状态后，再将灌封料300加入塑封料中进行混合，或者，将塑封料加入灌封料300中进行混合。由于塑封料呈流体状态时，温度较高，因此两者混合使还伴随着化学变化，换句话说，本申请提出的封装材料不是简单的对灌封料300和塑封料进行混合，而是产生了新的材料，因此本申请提出的新型的封装材料能够同时具有灌封料300和塑封料的优点，使得封装材料形成的封装体的热阻和应力同时降低

进一步地，现对所述灌封料300的成分进行详细说明。所述灌封料300包括有机硅树脂、环氧树脂和聚氨酯中的任意一种。其中，有机硅树脂灌封胶具有机械强度低、应力小的优点，因此，有机硅灌封胶形成的封装体可以掰开，从而能够方便维修封装体内部的元器件。环氧树脂灌封胶形成的封装体具有硬度高、表面平整、耐冷热冲击等优点。聚氨酯灌封胶形成的封装体具有硬度低,强度适中,弹性好,优良的电绝缘性和阻燃性等优点。

进一步地，为了进一步地降低本申请封装材料的热阻，本申请一实施例中，所述灌封料300内填充有氧化铝填料，所述氧化铝填料具有至少两种粒径。具体地，由于氧化铝填料具有不同的粒径，小粒径的氧化铝填料能够嵌入大粒径的氧化铝填料的空隙中，如此，能够形成比较紧密的堆积，有利于形成有效的导热网络，因此本实施提出的封装材料具有较高的热导率。

作为一种优选方式，所述氧化铝填料还可以经过表面处理，经过表面处理后的氧化铝填料与灌封料300的相融性更好，从而能够进一步地降低封装材料的热阻。

进一步地，考虑到氧化铝填料粒径越大，比表面积越小，热阻越小，因此氧化铝填料的粒径越大，越有利于提高灌封胶热导率。但本申请发明人在实验过程中发现，当氧化铝填料的粒径减小到一定值时，热导率有所增大，这是由于当氧化铝填料的填充量达到1.5μm时，氧化铝填料的粒径越小，氧化铝填料之间的距离越小，进而使得热导率提高。因此，本实施例中，所述氧化铝填料具有第一粒径和第二粒径，所述第一粒径的范围为1μm至2μm；所述第二粒径的范围为45μm至50μm。

进一步地，为了改善封装材料的力学性能，本申请一实施例中，所述第一组分还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的质量为所述氧化铝填料的质量的1％至5％。如此，硅烷偶联剂能够增加氧化铝填料与灌封胶之间的结合力，提高封装材料的拉伸强度和扯断伸长率，从而改善封装材料的力学性能。

进一步地，现对所述塑封料的成分进行详细说明。所述塑封料包括基体树脂100和填充在所述基体树脂100中的导热填料200，所述导热填料200由高热导率材料制成。作为一种优选方式，本实施例中，所述塑封料的基体树脂100为环氧树脂，所述灌封料300为环氧树脂灌封料300，如此，塑封料与灌封料300的相似相溶性更好。

进一步地，所述导热填料200包括金属氧化物和/或金属氮化物。具体地，所述金属氧化物包括SiO₂(氧化硅)、Al₂O₃(氧化铝)、MgO(氧化镁)、AlN(氮化铝)、BN(碳化硼)和Si₃N₄(氮化硅)，上述几种金属氧化物和金属氮化物具有较高的热导率，因此能够降低封装材料的热阻，提高封装材料的热导率。

进一步地，为了进一步地降低封装材料的热阻，本申请一实施例中，所述导热填料200为层片状设置的碳化硼颗粒。层片状的BN颗粒柔软且能在压力条件下变形，在相同体积填充量下能达到更高的堆积密度，使得BN颗粒之间的接触几率增加，由于BN颗粒之间的密集堆积和接触，促使聚合物中的热流通过BN颗粒更快散失。因此层片状BN颗粒对封装材料热导率的提高具有很大的作用。

本发明还提出一种智能功率模块，该智能功率模块包括封装体，所述封装体由上述实施例所述的封装材料制成，该封装材料的具体结构参照上述实施例，由于本申请提出的智能功率模块采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本发明还提出一种空调器，该空调器包括所述智能功率模块，所述智能功率模块的封装体由上述实施例所述的封装材料制成，因此本申请提出的空调器至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种封装材料，其特征在于，包括：

第一组分，所述第一组分包括灌封料；以及

第二组分，所述第二组分包括塑封料。

2.如权利要求1所述的封装材料，其特征在于，所述灌封料包括有机硅树脂灌封料、环氧树脂灌封料和聚氨酯灌封料中的任意一种。

3.如权利要求2所述的封装材料，其特征在于，所述灌封料内填充有氧化铝填料，所述氧化铝填料具有至少两种粒径。

4.如权利要求3所述的封装材料，其特征在于，所述氧化铝填料具有第一粒径和第二粒径，所述第一粒径的范围为1μm至2μm；所述第二粒径的范围为45μm至50μm。

5.如权利要求4所述的封装材料，其特征在于，所述第一组分还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的质量为所述第一粒径的氧化铝填料的质量的1％至5％。

6.如权利要求1至5任意一项所述的封装材料，其特征在于，所述塑封料包括基体树脂和填充在所述基体树脂中的导热填料，所述导热填料由高热导率材料制成。

7.如权利要求6所述的封装材料，其特征在于，所述导热填料包括金属氧化物和/或金属氮化物。

8.如权利要求7所述的封装材料，其特征在于，所述导热填料为层片状设置的碳化硼粒子。

9.一种智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块包括封装体，所述封装体由如权利要求1至8任意一项所述的封装材料制成。

10.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求9所述的智能功率模块。