下一代主流SiC IGBT模块封装技术研发趋势——环氧灌封技术

今天讲解的是下一代主流SiC IGBT模块封装技术研发趋势——环氧灌封技术给大家进行学习。

之前梵易Ryan对模块分层的现象进行了三期的分享，有兴趣的朋友们可以自行观看：

塑封料性能对模块分层的影响

引线框架氧化对模块分层的影响

去溢料的过程对模块分层的影响

在之前，国内绝大多数功率器件IGBT SiC模块厂家采用传统硅胶灌封方式；随着国内客户在新能源车用电网电力风电方面（1200V以上领域）对模块封装的要求越来越高，硅胶灌封有不足之处，连续在高温200度环境下工作性能会变差，底部也会产生VOLD，并发生铝线形变，进而容易导致器件容易击穿烧毁。

所以，目前微电子的封装技术研发趋势也向着环氧灌封技术进行发展。

PART.1

什么是环氧塑封料

环氧塑封料是用于半导体封装的一种热固性化学材料，英文名称EMC－Epoxy Molding Compound，即环氧树脂模塑料、环氧塑封料，是由环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料，为后道封装的主要原材料之一。

PART.2

环氧塑封料的功能

梵易通过查找资料，环氧塑封料在半导体中的作用主要体现在以下几个方面：

1. **保护作用**：环氧塑封料用于半导体封装工艺中的塑封环节，主要功能是保护半导体芯片不受外界环境（如水汽、温度、污染等）的影响。

2. **导热、绝缘、耐湿、耐压**：环氧塑封料实现导热、绝缘、耐湿、耐压、支撑等复合功能。

3. **电气连接与散热**：环氧塑封料是实现电气连接与散热的关键材料，保护芯片免受外界环境侵害的同时，也实现电气连接与散热。

4. **机械保护**：环氧塑封料能够保护半导体器件免受机械力的损害，如冲击和振动。

5. **提高可靠性**：环氧塑封料对半导体器件的性能有显著影响，进而影响到终端产品的品质，是半导体产业的支撑材料。

6. **适应封装技术发展**：随着半导体封装技术的发展，环氧塑封料也在不断优化以满足新的性能要求，如翘曲、可靠性、气孔等。

7. **满足特殊工艺需求**：半导体封装后需要耐受260℃的无铅回流焊，环氧塑封料需要在该过程中不会由于应力过高而出现分层或开裂，也不会因离子含量过高而使得芯片电性能失效。

8. **平衡多种理化性能**：环氧塑封料需要通过流动长度、热膨胀系数、玻璃化转变温度、粘度、吸水率、介电常数等多种理化性能指标之间的平衡，以实现提升的工艺性能以及应用性能要求。

综上所述，梵易Ryan认为环氧塑封料在半导体封装中扮演着至关重要的角色，不仅保护芯片免受外界环境的影响，还确保了芯片的电气性能和机械稳定性，是半导体产业发展的关键支撑产业。

PART.3

环氧塑封料的组成与作用

环氧塑封料主要由环氧树脂、硬化剂、充填剂、添加剂等混合后加工制成。

环氧树脂固化机理

-充填剂：主要作用为控制塑封料的粘度，增加强度，减少收缩性，控制热膨胀系数。

-阻燃剂：为了满足半导体器件阻燃要求，需要在环氧塑封料中加入部分阻燃剂。根据添加阻燃剂类型不同，环氧塑封料用溴作阻燃剂的普通环氧塑封料和绿色环保型。

脱模剂