【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高压绝缘栅双极晶体管，尤其涉及一种高压大功率igbt灌封用本征液晶环氧材料及其制备方法。
技术介绍
1、高压绝缘栅双极晶体管(igbt)等功率器件广泛应用于特高压(uhv)柔性电网和新能源汽车中。随着直流输电技术和新能源汽车的不断发展，igbt等功率电力电子器件朝着高压化和大功率开始不断升级，但电力器件的功能特性与其封装绝缘材料密切相关。目前，有机硅凝胶和普通的环氧树脂灌封材料凭借其优良的耐热性能和电气绝缘性能被广泛的应用到各类电力电子器件的绝缘封装领域。然而随着igbt结构设计的不断优化和半导体技术的更新换代，新一代的碳化硅和氮化镓igbt器件出现在大众视野。其中碳化硅igbt内部芯片的最高结温已经达到了200℃，这就导致igbt封装结构内部极易出现高温过热、击穿故障、材料开裂等问题。特别是高温过热的故障更为突出。
2、然而，当igbt模块长时间处于开通或关断的循环工作状态下，产生的损耗以热量的形式散失，造成了封装结构内部温度升高。封装结构内部绝缘灌封材料在高温环境下发生老化现象，不仅其绝缘性能大幅度下降，而且封装结构内部还会受到热应力作用造成界面开裂或疲劳损伤。此外，本领域技术人员还通过对igbt封装结构内部进行电场仿真发现，在键合线型igbt封装结构“三结合点处”(陶瓷基板、覆铜金属构件和灌封材料)和压接型igbt封装结构内部气隙区域，极易发生电场畸变效应，造成电压击穿，最终导致igbt功率模块绝缘封装失效。高导热封装材料可以及时散热igbt芯片产生的高热流，也可以均匀化芯片的高温，避免局部温度过
3、为此，本专利技术提供一种高压大功率igbt灌封用本征液晶环氧材料及其制备方法。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种高压大功率igbt灌封用本征液晶环氧材料及其制备方法。本专利技术以液晶环氧树脂(tmbp)为基质，通过本征调控固化剂的结构和固化温度，制备了具有棒状向列相液晶畴的固化液晶环氧树脂体系，解决了传统λ与eb之间的矛盾，为开发高性能环氧材料用于电力器件的封装绝缘提供了新的思路。
2、本专利技术的一种高压大功率igbt灌封用本征液晶环氧材料及其制备方法是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术的第一个目的是提供一种高压大功率igbt灌封用本征液晶环氧材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将液晶环氧树脂加热处理至熔融后，获得熔融液；于所述加热处理的加热温度下，将固化剂在搅拌作用下加入所述熔融液中，所述固化剂添加完成后进行搅拌处理，获得混合熔融液；将所述混合熔融液进行脱气处理至无气泡溢出，获得混合溶液；将所述混合溶液倒入预热处理的模具中，进行固化处理，即获得所述高压大功率igbt灌封用本征液晶环氧材料；
5、其中，所述液晶环氧树脂为联苯型环氧树脂；
6、所述固化剂为柔性固化剂、刚性固化剂和酸酐型固化剂中的一种或多种。
7、优选地，所述联苯型环氧树脂为3,3,5,5-四甲基联苯双酚二缩水甘油醚或4,4,-联苯二酚二缩水甘油醚。
8、优选地，所述柔性固化剂为二亚乙基三胺与丁基缩水甘油醚的加成物；
9、所述刚性固化剂为4,4-二氨基二苯基甲烷；
10、所述酸酐型固化剂为甲基六氢苯酐。
11、优选地，所述固化剂与所述液晶环氧树脂的摩尔比为0.429～1.728:1。
12、优选地，所述固化处理的温度为80～200℃，固化时间为6～11h。
13、优选地，所述加热处理的温度为110～130℃。
14、优选地，所述搅拌处理的搅拌速率为150～250r/min，搅拌时间为3～10min。
15、优选地，所述脱气处理采用加热回流的方式进行。
16、优选地，所述脱气处理的温度为105～115℃，脱气时间为3～5min。
17、优选地，所述预热处理的温度为100～110℃。
18、本专利技术的第二个目的是提供一种上述制备方法制备获得的高压大功率igbt灌封用本征液晶环氧材料。
19、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
20、本专利技术选择联苯型液晶环氧树脂作为构筑高压大功率igbt灌封材料的制备原料，联苯型液晶环氧树脂呈一维棒状结构，其中致晶基元主要为联苯等结构，液晶有序结构有助于改善击穿场强eb。并且，通过限定固化剂为柔性固化剂、刚性固化剂和酸酐型固化剂中的一种或多种，再通过将其与联苯型液晶环氧树脂混合后进行脱气处理，以消除混合熔融液中的气泡，进而降低了绝缘失效的概率；然后再进行固化处理，使得在固化处理过程中，联苯液晶单元可以产生π-π叠加效应，进而有助于这些单元自组装取向形成液晶域，以保证完全支化和交联，进而实现对液晶有序结构在网络空间的分布和调控，以获得具有棒状向列相液晶畴的固化液晶环氧树脂，从而有效解决λ和eb在导热、电绝缘材料领域的传统矛盾，使得制备的环氧树脂材料能够用于电力器件的封装绝缘。
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1.一种高压大功率IGBT灌封用本征液晶环氧材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述联苯型环氧树脂为3,3,5,5-四甲基联苯双酚二缩水甘油醚或4,4,-联苯二酚二缩水甘油醚。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述柔性固化剂为二亚乙基三胺与丁基缩水甘油醚的加成物；
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂与所述液晶环氧树脂的摩尔比为0.429～1.728:1。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化处理的温度为80～200℃，固化时间为6～11h。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为110～130℃。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌处理的搅拌速率为150～250r/min，搅拌时间为3～10min。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱气处理采用加热回流的方式进行；
9.一种权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备获得的高压大功率
...【技术特征摘要】
1.一种高压大功率igbt灌封用本征液晶环氧材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述联苯型环氧树脂为3,3,5,5-四甲基联苯双酚二缩水甘油醚或4,4,-联苯二酚二缩水甘油醚。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述柔性固化剂为二亚乙基三胺与丁基缩水甘油醚的加成物；
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂与所述液晶环氧树脂的摩尔比为0.429～1.728:1。
5.如权利要求1所述的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：王争东，杨淦秋，曹晓龙，王琼，刘晨昕，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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