一種igbt絕緣基板用高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種IGBT絕緣基板用高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂的制備方法，它包括，采用BN粒子的高導(dǎo)熱性，將微米級(jí)BN顆粒加入環(huán)氧樹脂中，經(jīng)過一系列的混合加工處理工序，形成穩(wěn)定的復(fù)合材料。添加BN顆粒可以在環(huán)氧基體內(nèi)部形成導(dǎo)熱通道，從而提高整個(gè)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，本發(fā)明將驗(yàn)證復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，并對(duì)新型復(fù)合材料耐放電侵蝕性能進(jìn)行測(cè)試。
【專利說明】一種IGBT絕緣基板用高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微納米復(fù)合材料制備方法領(lǐng)域，尤其涉及新型基于高導(dǎo)熱無機(jī)顆粒的環(huán)氧樹脂制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，電力電子器件的發(fā)展日新月異，特別是大功率電子電子的穩(wěn)定性和使用壽命受到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。IGBT等大功率電力電子器件的制造工藝和使用環(huán)境受到了極大的挑戰(zhàn)。然而我國(guó)在電力電子器件的絕緣領(lǐng)域里，無論是制造工藝還是絕緣的新生替代產(chǎn)品的研究仍然是跟隨著發(fā)達(dá)國(guó)家的腳步。對(duì)于IGBT的基板絕緣，采用環(huán)氧樹脂替代氧化鋁陶瓷作為基板絕緣材料，主要的原因在于環(huán)氧樹脂相對(duì)陶瓷材料具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):(I)制備較簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的工藝就可以在任何模型下固化成型；(2)具有優(yōu)異的粘結(jié)強(qiáng)度，與金屬粘連性好，并且它的柔韌性好不易脆裂；(3)環(huán)氧樹脂的價(jià)格相對(duì)陶瓷材料要便宜很多。因此環(huán)氧樹脂作為電力電子器件的基板絕緣材料具有很大的前景。然而，在使用環(huán)氧樹脂作為大功率電力電子器件絕緣材料的過程中，需要解決以下關(guān)鍵問題:(I)導(dǎo)熱性能是大功率電力電子器件絕緣基板要考慮的重大問題。在電力電子器件長(zhǎng)期工作的情況下，絕緣上的覆銅板將會(huì)產(chǎn)生較高的溫度，這使得作為基板絕緣的材料必須具有很好的導(dǎo)熱性能；(2)敷銅板邊緣電場(chǎng)較集中的位置會(huì)發(fā)生局部放電或電暈放電現(xiàn)象，這些放電將會(huì)長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕絕緣基板，因此絕緣基板 必須具備一定的耐電老化侵蝕能力。
[0003]按材料制備工藝將導(dǎo)熱絕緣高分子大致分為本體型導(dǎo)熱絕緣高分子和填充型導(dǎo)熱絕緣高分子。本體導(dǎo)熱絕緣高分子是在材料合成及成型加工過程中通過改變材料分子和鏈節(jié)結(jié)構(gòu)獲得特殊物理結(jié)構(gòu)，從而獲得導(dǎo)熱性能；填充型是在普通高分子中加入導(dǎo)熱絕緣填料，通過一定方式復(fù)合而獲得導(dǎo)熱性能。純環(huán)氧熱導(dǎo)率很低，本體高分子材料制備工藝繁瑣，難度大，成本高。目前制備導(dǎo)熱絕緣聚合物主要采用導(dǎo)熱絕緣填料如AlN、SiC、BN、Al203等填充聚合物，通過物理共混賦予聚合物以導(dǎo)熱性能，此法制得的高分子材料價(jià)格低廉，力口工容易，成本低，經(jīng)適當(dāng)工藝處理可用于某些特殊領(lǐng)域，可進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外該類材料主要制備方法。本發(fā)明將采用溶液混合和直接共混溶液法來實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂的制備。借助于高速攪拌設(shè)備或超聲波分散設(shè)備來均勻分散導(dǎo)熱微米填料，復(fù)合效果受到微米粉體的粒徑大小和表面活性及粒子間的物理作用力、納米粒子與高聚物分子問作用力、高聚物粒度和復(fù)合工藝等因素制約，該法簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、直觀，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
[0004]目的
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種IGBT絕緣基板用高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂的制備方法。
[0006]技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:利用BN粒子的高導(dǎo)熱性，將微米級(jí)BN顆粒加入環(huán)氧樹脂中，經(jīng)過一系列的混合加工處理工序，形成穩(wěn)定的復(fù)合材料。添加BN顆?？梢栽诃h(huán)氧基體內(nèi)部形成導(dǎo)熱通道，從而提高整個(gè)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，本專利將驗(yàn)證復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，并對(duì)新型復(fù)合材料的耐放電侵蝕性能進(jìn)行測(cè)試。[0008]有益效果
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0010]①顯著提高環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱性能，使環(huán)氧樹脂滿足IGBT絕緣基板的散熱要求；
[0011]②顯著提高高導(dǎo)熱環(huán)氧復(fù)合材料的耐放電侵蝕能力，保證新型材料在IGBT上安
全可靠使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂材料的斷面掃描電子顯微鏡圖；
[0013]圖2不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)試樣的熱導(dǎo)率；
[0014]圖3相同的放電情況下，不同試樣表面的等溫線分布圖；
[0015]最佳實(shí)施方式
[0016]基于氮化硼導(dǎo)熱顆粒的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其具體包括以下步驟.[0017](a)首先將乙醇、水按照93ml: 3ml_97ml: 7ml的比例混合,然后加入 三乙醇胺溶解制得三乙醇胺水溶液，然后將懸浮液采用冷凝回流的方式在45°C下攪拌3h，是表面活性劑與BN顆粒充分結(jié)合。所述的三乙醇胺的用量為氮化硼納米顆粒質(zhì)量的0.8-1.2%，所述的氮化硼納米顆粒的粒徑為5um ；
[0018](b)用超聲波清洗器對(duì)溫度控制在48_50°C的第一混合液進(jìn)行分散振動(dòng)30-60分鐘，對(duì)所述的分散好的溶液過濾，進(jìn)行烘干研磨得到改性后的氮化硼導(dǎo)熱顆粒；
[0019](c)將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)改性后的氮化硼導(dǎo)熱顆粒加入到球磨機(jī)中分散20_25min。
[0020](d)將99%以上的高純度環(huán)氧樹脂、質(zhì)量為1/3環(huán)氧樹脂溶液的低分子量聚酰胺樹脂固化劑加入到球磨機(jī)中進(jìn)行高速離心分散，分散時(shí)間為30-35min。
[0021](e)將球磨機(jī)中的混合物倒入放有離型紙的模具中成片。
[0022](f)將模具放入到熱壓成型機(jī)中脫氣三次，脫氣過程中熱壓成型機(jī)保持70_72°C的預(yù)干燥2小時(shí)。
[0023](g)繼續(xù)加溫145_150°C固化3小時(shí)，同時(shí)將熱壓成型機(jī)壓力維持在30MPa。
[0024](h)取出模具，在室溫條件下靜止4-6小時(shí)后打開模具，即得到成型后的高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.利用BN粒子的高導(dǎo)熱性，將微米級(jí)BN顆粒加入環(huán)氧樹脂中，經(jīng)過一系列的混合加工處理工序，形成穩(wěn)定的復(fù)合材料。添加BN顆粒可以在環(huán)氧基體內(nèi)部形成導(dǎo)熱通道，從而提高整個(gè)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，本專利將驗(yàn)證復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，并對(duì)新型復(fù)合材料耐放電侵蝕性能進(jìn) 行測(cè)試。
【文檔編號(hào)】C08L63/00GK103435971SQ201310302470
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】杜伯學(xué), 肖萌 申請(qǐng)人:天津?qū)W子電力設(shè)備科技有限公司