作為(wei)新型(xing)功(gong)率半導體器件的(de)主流(liu)器件，IGBT應用非常廣泛，如家用電(dian)(dian)器、電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車、鐵路(lu)、充電(dian)(dian)基(ji)礎設施、充電(dian)(dian)樁，光伏、風能(neng)，工(gong)業(ye)制(zhi)造、電(dian)(dian)機(ji)驅動(dong)，以及儲能(neng)等領(ling)域。
IGBT模塊的(de)塑封材料采用PBT、PPA、PPS等工程塑料，IGBT對工程塑料有一(yi)些關鍵(jian)的性能要求：
①電氣性能，IGBT對材(cai)料(liao)電氣絕緣性有很高的(de)要求；
②阻燃性，需(xu)要符合(he)阻燃 UL94-V0?的標準；
③機(ji)械(xie)性能，殼體(ti)要求很好(hao)的(de)機(ji)械(xie)性能，要通過冷熱沖擊的(de)測試；
④耐(nai)水(shui)解性(xing)能，要適用(yong)高(gao)溫高(gao)濕(shi)的(de)環境(jing)；
⑤表面的質量，要求產品外觀件的一致(zhi)性和光(guang)澤度(du)；
⑥顏色(se)(se)的穩定性(xing)，IGBT常用(yong)的本色(se)(se)或者白色(se)(se)經過長期使用(yong)后，不會(hui)出(chu)現化變(bian)色(se)(se)現象；
⑦激光打(da)標，產品自動(dong)生(sheng)產的可追溯性基本都是通過打(da)標打(da)二維碼來實現。
作為原材料供應商，巴斯夫為IGBT行業主要提供一系列產品組合，按照工作溫度來看，RTI至140℃至150℃（UL黃卡中的相對熱指數RTI值為塑料長期使用溫度的指標，表示可以在140℃-150℃的環境下長期使用），具有出色的電氣性能。
●?巴(ba)斯夫Ultradur? B4406G6牌號材料為(wei)30%玻(bo)纖增強(qiang)的高耐熱(re)性PBT 材料，RTI至140℃，CTI等(deng)級為(wei)PLC 3級，阻燃等(deng)級為(wei)V-0@0.4mm。
●?Ultradur??B4450G5(HR)牌號材料為25%玻纖增(zeng)強(qiang)的高(gao)耐熱性PBT?材料，RTI至140℃，絕緣性(xing)非常好(hao)，CTI達到(dao)最高等級600V（PLC0等級），阻燃等級為V-0@1.6mm。這款材料具有(you)耐(nai)水解性能(neng)，可以應(ying)用在高(gao)溫(wen)高(gao)濕環境中。
● Ultramid? B4441G5牌號材(cai)料為(wei)25%玻纖增強的高耐熱性(xing)PBT 材(cai)料，RTI至140℃，具有出色(se)的電氣(qi)性(xing)能，CTI等級為(wei)PLC 0級，CTI已達到最(zui)高等級600V，阻(zu)燃等級為(wei)V-0@0.38mm。這款(kuan)材(cai)料的絕緣性(xing)能、阻(zu)燃性(xing)能都很出色(se)。
●?為滿足更高(gao)的(de)工作溫度(du)環(huan)境需求，巴斯(si)夫推(tui)出(chu)RTI至150℃的(de)30%玻璃纖維增強高(gao)溫尼(ni)龍(long)PA9T材料——Ultramid? Advanced N3U41G6，CTI達到(dao)最(zui)高(gao)等級600V（PLC0等級），阻燃等級為V-0@0.25mm。
●?Ultradur?優(you)化新產品
根據IGBT市場需求，巴斯夫對材料的阻燃性能、CTI電氣絕緣性、流動性、加工性能都進行了改善，同時還滿足激光打標的需求，研發出新款PBT材料Ultradur? B4407G6，它是在Ultradur? B4406G6基礎上的升級，阻燃等級為V-0@0.3mm，CTI 達到PLC 2 級，擁有更高的電氣絕緣性。MVR（熔融指數）達到15cm3/10min，適用于注塑加工，也可激光打標。
根據巴斯夫實驗室的熱老化比較，Ultradur? B4407G6對標市場上其他產品，在160℃時的熱老化表現基本一致。而在溫度達到180℃的情況下，B4407G6的抗拉伸強度保持率要高于市場上同類型產品，機械性能和耐老化性能更好。
●?耐水解PBT系列
IGBT實際應用環境有很多高溫高濕的環境，對PBT提出了耐水解的要求。而常規 PBT在高溫高濕環境下很容易水解開裂。根據PBT的特點，巴斯夫開發出了15%?玻纖增強的耐水解PBT材料，產品牌號帶有?“HR”后綴即表示這款材料具有耐水解性。
在USCAR2標準的耐水解測試中（初始溫度-40℃，溫度85℃/濕度85％，熱老化溫度175℃），巴斯夫牌號為Ultradur? B4330G3 HR 的15%玻璃纖維增強PBT材料與市場上對標的耐水解材料以及常規不耐水解的PBT材料進行了對比，初始狀態，三種材料的強度相差不大，均在100左右，在進行了20個循環之后，Ultradur? B4330G3 HR材料的強度基本沒有變化，對標的耐水解材料強度下降至90左右，而常規PBT材料的強度則下降嚴重，處于失效狀態。在進行40個循環之后，Ultradur? B4330G3 HR材料的強度仍然保持初始的狀態，對標的耐水解材料強度下降至一半左右，處于失效狀態。通過實驗測試，B4330G3 HR耐水解性能優于同類產品。
Ultradur? B4450G5(HR)是一款具有USCAR2標準5級的耐水解材料，阻燃等級為V-0@1.6mm，CTI達到最高等級600V（PLC0等級），具有出色的阻燃和電絕緣性。除了耐水解的性能測試外，巴斯夫還對Ultradur? B4450G5(HR)材料做了耐堿鹽的性能測試，因為PBT除了不耐水解之外，還不耐堿性溶液，在堿性環境中容易失效。把材料浸泡在氫氧化鈉的堿性溶液中，外加應力加速失效，Ultradur? B4450G5(HR)在測試30天后基本完好如初，無斷裂，而對標的材料則在測試1天后出現斷裂。
●?Ultramid?Advanced?PA9T
巴斯夫可以提供耐溫耐化、低吸水率、尺寸穩定、電氣性能好的尼龍產品組合，包括PA66、PA610、高溫尼龍PA6T/6、PA6T/66、PA9T等，產品系列非常廣。
針對IGBT應用，巴斯夫推出Ultramid? Advanced?N3U41G6 高溫尼龍PA9T材料，CTI達到最高等級600V（PLC0等級），阻燃等級為V-0@0.25mm，RTI為150℃，長期使用溫度更高。
Ultramid? Advanced?N3U41G6 具有優異的尺寸穩定性。N3U41G6線性熱膨脹系數低，在相同的測試條件下，與其他材料相比，N3U41G6的線性熱膨脹系數隨著溫度變化較小。適用于對尺寸穩定性要求較高的產品。
尼龍材料的吸水率影響尺寸穩定性，長碳鏈高溫尼龍吸水率較低，在芯片封裝，進行SMT時，對于表面氣泡和良率有很大幫助。在吸水率測試中，PA66吸水率為5.5wt%左右，N3U41G6的吸水率在2.3wt%左右，下降了約57%。
N3U41G6具有卓越的長期耐高溫特性。根據測試結果，在160℃溫度下，熱老化后拉伸強度下降50%所需的時間超過7000h，在170℃溫度下，需要4000h，甚至在190℃溫度下，也需要2000h左右。說明N3U41G6長期使用溫度可達150℃，在180~190℃也可以短期使用。
在電絕緣性的表現上，與其他材料相比，N3U41G6這款材料在100℃左右才會開始出現表面電阻率下降的情況，說明100℃長期使用環境下，這款材料電絕緣性基本無變化。
N3U41G6在150°C熱老化實驗中，3000h后，介電強度基本無變化，冷熱沖擊實驗前后（-40-125℃環境下，500個循環），介電強度基本無變化，可以保持良好的電性能。
此外，在150°C熱老化實驗，3000h后，N3U41G6CTI保持在600V，而對標產品則出現下降情況；在冷熱沖擊測試中（-40-125℃，500個循環），CTI基本無變化，仍保持在600V的范圍。此外，在高溫高濕的環境下（85℃溫度，85%相對濕度），5000V直流電壓測試，PA66 30GF FR在7天后發生短路，而 B4450G5(HR)和N3U41G6在28天后沒有變化，說明這兩款材料都具有出色的電絕緣性能。
本文來源(yuan)：巴斯(si)夫(fu)應用開發經理(li)趙宏斌(bin)先(xian)生《BASF特性材料(liao)在IGBT上的(de)解決方案》的(de)主(zhu)題演講資(zi)料(liao)整理(li)，關(guan)注(zhu)公眾號，回復(fu)關(guan)鍵詞“20230629”，即可免費觀看(kan)演講視頻。?
原文(wen)始發于(yu)微(wei)信公眾號（艾邦高分子）：
