着半导体材料技术的突破,对功率器件电压和频率提出了更高的要求。更高电压和更快开关频率导致器件在工作过程中产生大量的热量,热量作为副产物影响了封装材料的绝缘性能。有机硅凝胶材料因其具有优良的耐温、防水和电气绝缘性能等,成为电子器件必不可少的封装绝缘材料。目前,硅基IGBT模块灌封常用的有机硅凝胶Silicone gel是一种双组份加成型室温或加温硫化有机硅凝胶。
有机硅具有极强的适应性和耐用性,可承受极端温度、机械应变和刺激性化学品,提供可靠的粘合、密封和热稳定性。硅凝胶作为一种特殊的电子灌封材料,除具备有机硅类灌封胶独特的耐候和耐老化性能、优异的耐高/低温性能、良好的疏水性和电绝缘性能之外,还具有内应力小、抗冲击性好、粘附力强的优点,是IGBT模块灌封的首选材料。
基于目前工艺制备的有机硅凝胶灌封于IGBT模块中时,当器件内部温度升高到125℃时,有机硅凝胶内部将产生气泡,并且随着温度升高,硅凝胶内的气泡呈体积增大,数量增多的趋势。绝缘材料中的气泡将严重影响材料的绝缘性能。

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图 典型的IGBT模块封装剖面示意图

因此高压大功率IGBT模块对灌封胶提出的新要求包括:

①灌封胶材料绝缘强度高,足以保障芯片终端钝化层及器件内部三结合点处等电场集中位置的绝缘;

②灌封胶材料制备无副产物;

③灌封胶材料具有一定的耐热、防水、耐机械性能等。
硅凝胶供应商针对IGBT模块提出的新要求,纷纷推出了低应力、十分柔软的IGBT硅凝胶,灌封到IGBT模组上后,硅凝胶的低应力及柔软性,能够达到比较理想的抗冲击、减震效果,同时,凝胶表面的粘性,粘接在IGBT模组上,也能很好的达到防水防潮的保护效果。不仅如此,IGBT硅凝胶优异的电气绝缘性能,如高介电强度和体积电阻率,也能够保护IGBT模块。

国外厂商:

1. 日本信越

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www.shinetsusilicone-global.com
信越化学1953年在日本首次将有机硅事业化。发挥有机硅的优异特点,开发了各种各样的产品。现在已经开发了超过5000种产品,电气电子、汽车、建筑、化妆品、保健护理、化学等,满足着各个产业领域的需求。在 IGBT 模块中,信越可提供灌封剂(有机硅凝胶)用于电绝缘,密封剂用于将外壳粘合到基板上。此外,还使用导热油脂帮助将热量从 IGBT 模块导出。
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2. 德国瓦克

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www.wacker.com
瓦克总部位于德国,是硅化学和乙烯基聚合物领域的专家。瓦克的室温硫化有机硅弹性体能够保护电子部件不受外界影响,确保其功能可靠性,能够为电子部件的灌封、粘接、密封和涂覆提供定制化解决方案。瓦克可以为IGBT提供柔性有机硅凝胶,将敏感元件的热机械应力降至最低,在温度波动极大或者振动强度大的情况下保障正常运行。
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3. 美国迈图有机硅

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www.momentive.com
迈图是全球领先的有机硅行业高新材料生产商和领导者,以有机硅为基料,迈图设计出种类多样的凝胶和封装胶。在保护、隔离和嵌入精密电子线路方面,工业用凝胶和封装胶能在灌封、粘合和密封工艺中提供高性能,促进小型化,具备长期可靠性。迈图SilCool * 间隙填充剂适用于振动、热循环应力和CTE(热膨胀系数)等场合,还可提供初始粘接力,可应用于IGBT 电源模块。
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4. 美国陶氏

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www.dow.com
陶氏化学是研制与生产系列化工产品的化学公司。陶氏粘合剂有机硅解决方案可密封并保护先进的印刷电路板组装系统,这些系统可在变速驱动器、太阳能逆变器、风能转换器、不间断电源、动力传输系统、电动汽车、铁路和海运等具有挑战性的应用中驱动IGBT。
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陶氏的有机硅凝胶可以固化成一种柔软的材料,具有耐高温、优异的介电绝缘性能、更高的机械强度,可防止高压应用中产生气泡/裂缝。有机硅粘合剂可在较宽的工作温度范围内可靠地运行,提供出色的无底漆附着力,并提供机械应力阻尼。为了管理IGBT模块的较高内部温度,陶氏还提供导热有机硅材料,将敏感元件的多余热量引导出去,以获得更好的可靠性和性能。

5. 埃肯有机硅

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www.elkem.cn
埃肯有机硅隶属于中国蓝星星火有机硅有限公司,埃肯有机硅提供范围广泛的硅橡胶和凝胶,在电子应用领域推出产品CAF™ RTV-1 和 Bluesil™ ESA RTV-2。Bluesil™ RTV-2(室温硫化)凝胶和浆料灌封电子产品可用于太阳能模块、接线盒、电力电子产品、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、传感器、CPU 等,确保电子元件在电气绝缘、附着力、温度和耐火性方面的安全性。 

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用于电子产品灌封的硅胶 RTV-2

国内厂商:

随着国产IGBT模块的迅猛发展和国产替代的战略要求,加之国际局势的不稳定性及国外材料价格高昂,国内厂商开始纷纷寻求对IGBT模块用有机硅凝胶的国产替代方案。

6. 广东杰果新材料有限公司

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www.jgxcl.cn
广东杰果新材料有限公司是一家专业研发生产LED硅胶、灯具灌封硅胶、PU灌封胶、环氧树脂胶的高新企业,前身是广州市杰果电子科技有限公司,成立于2007年底。杰果拥有高效精准的生产、研发和检测设备,结合先进的生产管理技术,已经成为国内胶黏剂领域有规模的创新型、专精特新企业,可提供IGBT硅凝胶、单组份密封胶等产品。

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7. 安徽汉碟电子材料有限公司

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www.hantekk.com
安徽汉碟电子材料有限公司成立于2018年,是生产和研发有机硅橡胶的高新技术企业,致力于有机硅产品在电子和医疗方面的应用。汉碟为IGBT模块推出多款硅凝胶和硅橡胶产品,具有高韧性、高粘附性、耐温等优势。
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8. 长沙岱华科技有限公司

长沙岱华科技有限公司成立于2021年,是一家以从事化学原料和化学制品制造业为主的企业。在IGBT模块推出边缘密封和芯片灌胶保护用胶解决方案。DH-9435单组份加热固化可用于边缘密封,DH-8606双组分有机硅凝胶可用于芯片灌胶,具有开放时间长,耐温范围宽及高可靠性。
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9. 湖南利德电子浆料股份有限公司

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www.leed-ink.cn

湖南利德电子浆料股份有限公司成立于2008年3月,专门从事电子浆料研发、生产与销售。利德浆料的透明灌封硅凝胶,具有很好流动性,易于灌注、能深度固化,可以观察到元器件并可以用探针检测出元件的故障,进行更换,损坏的硅凝胶可再次灌封修补,应用于涂覆、浇注和灌封保护中高频IGBT模块等。

10. 山东东岳有机硅材料股份有限公司

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www.dyyjg.com
山东东岳有机硅材料股份有限公司(300821)成立于2006年,2020年3月在深交所创业板上市。公司是一家专业从事有机硅材料的研发、生产和销售的高新技术企业。其中硅橡胶主要作为粘合剂、密封剂、灌封和制模材料用于建筑、电子、电力、汽车等领域,作为灌封和制模材料用于医疗、日用品、电子电器、新能源等领域。东岳集团灌封硅凝胶DYSIL GEL系列具有耐老化、渗油低、热稳定、抗黄边等优异特性。

11. 湖北回天新材料股份有限公司

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www.huitian.net.cn
回天新材(股票代码:300041)是中国胶粘新材行业唯一历史最悠久、品类最多的企业,专注胶粘新材料研发,拥有六大学科2000多种产品,广泛应用于光伏新能源、新能源汽车、5G通信、消费电子、航空航天等领域,提供胶粘新材全面解决方案。回天新材5298系列透明凝胶产品能有效的解决 IGBT 模块密封、防护与绝缘的问题。
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12. 杭州之江有机硅化工有限公司

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www.chinazhijiang.com
杭州之江有机硅化工有限公司成立于1996年,作为国内领先的胶黏剂和密封胶生产企业,为全球IGBT模块封装提供高性能封装解决方案及一体化服务。之江解决方案具有极强的适应性和耐用性,保障系统稳定和高效运行,为此推出了如下产品:IGBT封装材料:ZJ-6450/ZJ-6250 /ZJ-6250M/ZJ-6250H/ZJ-6250LC有机硅凝胶;IGBT粘接材料:JS-606CHUN、ZJ-686L-01、ZJ-608。

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ZJ-6250LC有机硅凝胶

13. 烟台德邦科技股份有限公司

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www.darbond.com
德邦科技(688035)成立于2003年,为客户提供封装、粘合、散热、装配制造等功能性材料及专业的技术服务,主营电子封装材料、导热材料、导电材料、晶圆划片膜、减薄膜等400余种产品,应用于集成电路、平面显示、智能终端、新能源电池、光伏电池等领域。德邦可以为IGBT提供硅凝胶材料,具有加成固化、可吸收应力、耐黄变、耐冷热冲击等优势。
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14. 深圳市晨日科技股份有限公司

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www.earlysun.com
晨日科技于2004年1月在深圳南山区成立,是一家创新型电子组装及半导体封装材料研发、生产、销售的国家级高新技术企业。为适应市场对IBGT焊锡膏低空洞率和高可靠性的要求,晨日开发出了M03和S03(水洗)两款IGBT封装无铅锡膏和GT40 IGBT封装有机硅凝胶。CT40 是一种低粘度双组分高透明有机硅凝胶,可室温固化,具有防潮、抗震、耐温、自愈合等特性,主要适用于IGBT模块和其他精密电子元件的密封和灌封。
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15. 上海拜高高分子材料有限公司

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www.beginor.com
上海拜高高分子材料有限公司成立于2012年,专注于汽车电子产业的的有机聚合物胶粘剂供应商。拜高 BEGEL 8606 为透明双组份自修复有机硅凝胶,是一款针对IGBT模块研制的特殊凝胶,不仅具备优异的物理性能和电气绝缘性能,同时还有具有耐老化、耐候性等优点,可用于半导体模块、传感器等。

16. 兆舜科技(广东)有限公司

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www.zhaoshunkeji.com
兆舜科技(广东)有限公司成立于2010年07月,是一家专门从事有机硅新材料生产、研发、销售为一体的国家级高新技术企业。在IGBT模块的灌封防水防潮保护上,兆舜推出ZS-GN01,这是一种低粘度双组分加成型有机硅硅凝胶,可以室温固化,也加热固化,具有温度越高固化越快的环保产品特点,具有较好的柔韧性,适用于电子元件及组合件起防尘、防潮、防震及绝缘保护,对导磁性影响小,在固化反应中不产生任何副产物,可以应用于PC(Poly-carbonate)、PP、ABS、PVC等材料及金属类的表面,可在-60℃至220℃环境下使用。
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本文资料来源于公开资料,有机硅凝胶企业包括但不限于以上企业,仅供大家参考,欢迎补充指正。

原文始发于微信公众号(艾邦半导体网):IGBT模块封装材料:有机硅凝胶16家供应商概览(含投票)

作者 li, meiyong