工程塑料在IGBT模块外壳的应用

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，又称为绝缘闸极双极性电晶体。作为新型功率半导体器件的主流器件，IGBT已广泛应用于工业、4C（通信、计算机、消费电子、汽车电子）、航空航天、国防军工等传统产业领域，以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10％，占充电桩成本约20％。

功率模块封装所采用的塑料框架(Plastic Fram)必须达到很高的技术要求，如在工作温度区间内（如轨道交通用IGBT模块长期运行温度为-55~125℃）具有较高的的拉伸强度且机械强度稳定，能承受短期超过250℃的高温以适用中低功率模块的焊接工艺。此外所选用的材料必须具有很好的电气绝缘性能，相对电痕指数(Comparative Tracking Index, CTI)要求较高且能承受高度的电磁污染，无卤和氧化锑等害物质且能满足激光打标等要求等。

IGBT模块的塑封材料基本上采用PBT或PPS，但也有采用PPA、PA、LCP等材料的情况。日本通常使用PPS，而欧美则更喜欢采用PPA。目前市场上常见的壳体材料主要还是集中在PBT和PPS上。在耐温要求不高的情况下，PBT仍然是被广泛采用的材料。然而，对于高耐温要求的器件，例如SiC运行功率较高的情况下，通常需要采用高温材料PPS或9T。

汽车中IGBT模块常用的PBT材料虽耐高压击穿，但不耐高温；而通过填充、改性后的PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐磨、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，经特殊配方改性后的PPS不仅耐高压，CTI值高达600V，同时也耐高温，满足IGBT模块的材料需求。

表1 几种制造IGBT模块塑料框架材料的基本性能

Tab.1 the performances of Plastic framefor IGBT package

下面给大家列出国内外有涉及IGBT模块外壳材料的企业，排名不分先后，由于资料有限，未能详尽所有企业，仅供参考。如您有兴趣可以关注艾邦半导体网公众号，并申请加入IGBT产业微信群。

1. 东丽株式会社（Toray）

日本东丽株式会社(Toray)成立于1926年，是一家世界知名的综合型跨国化学企业。

东丽性能卓越的工程塑料产品TORELINA® 树脂拥有卓越的耐热性、阻燃性、耐化学性以及出色的机械强度，良好的流动性使其拥有完美的尺寸精度。由于具备卓越的特性，TORELINA® 树脂成为众多应用领域的理想之选，比如开关、连接器等电气电子设备、交流发电机等汽车部件以及底座和外壳等办公设备部件。

2. 巴斯夫

巴斯夫推出了一种聚苯二甲酰胺(PPA)，可为电力电子设备提供智能技术和轻量化的塑料部件。该产品名为Ultramid® Advanced N3U41 G6 LS，是一种无卤阻燃化合物，能够用于制造绝缘栅双极晶体管(IGBT)的外壳。这种材料具有优异的热稳定性、低吸水性、出色的电气性能和相对漏电起痕指数(CTI)超过600V的特点。与迄今为止用于IGBT的材料相比，Ultramid® Advanced N3U41 G6 LS的爬电距离更低，绝缘性能更好，有助于IGBT实现轻量化和小型化。

该产品还具有优异的耐化学性和尺寸稳定性，可提升电动汽车、高速铁路、太阳能和风能以及智能制造领域IGBT的强度、长期性能和可靠性。它可以保护半导体免受机械以及环境影响，如水气、灰尘和污垢等。Ultramid® Advanced N3U41 G6 LS经过UL认证，具有优异的电气RTI（相对热指数）值，高达150°C。同时，它不含卤素等腐蚀性成分，可以避免接触腐蚀风险。在IGBT的生产工艺方面，巴斯夫PPA可与金属组件一起注射成型，并与半导体封装材料具备良好的相容性。

3. 索尔维（Solvay）

索尔维的产品Ryton® 聚苯硫醚(PPS)是一种半结晶、高热聚合物，可为需要承受长时间高温服务的精密模制部件提供出色的尺寸稳定性。它具有长期和短期的稳定性、固有的阻燃性，有极高的模量和抗蠕变性，介电和绝缘性能在各种条件下都很稳定，并提供可与PEEK 和含氟聚合物相媲美的耐化学性。

Ryton® PPS可用于IGBT的电容器、相引线汇流条/AC连接器棒、冷却回路组件（冷却剂通道盖、电容器/IGBT散热片）、外壳和顶盖等。

4. 深圳市沃特新材料股份有限公司

深圳沃特股份新材料有限公司，公司成立于2001年，股票代码002886。经过近二十余年的发展，已成长为一家全球领先的特种高分子材料方案提供商。

在新能源电动汽车800V高压零部件和元器件的电控OBC DC/DC IGBT高压连接器，继电器，熔断器，薄膜电容，沃特针对性推出PPS(CT1600V-650V)、PPA6T10T(CTI800V)材料。

5. 江苏欧瑞达新材料科技有限公司

江苏欧瑞达新材料科技有限公司 定位于高性能聚合物PPS（聚苯硫醚）、HTPA（高温尼龙）、LCP（液晶聚合物）等高温特种系列工程材料的循环利用、改性、定制、加工、配色，为塑料创新应用和绿色环境创建应运而生！并致力于开展企业活动来贡献社会，并以解决相关的社会课题为目标，构建起立足于顾客价值的事业战略方针。

6. 苏州纳磐新材料科技有限公司

官网：http://www.napomaterial.com/

苏州纳磐新材料科技有限公司成立于2016年2月，位于江苏省苏州工业园区苏州纳米城，是一家从纳米粉体制备到特种工程塑料到碳纤维复合材料等为客户提供综合材料解决方案的科技型企业。

纳磐PPS材料是专门用于IGBT模块生产的工程塑料，有着高流动性、高CTI值等优势，用于注塑IGBT模块的塑料部分不仅外观精美，而且生产效率高。

7. 山东赛恩吉新材料有限公司

赛恩吉耐电弧高CTI聚苯硫醚PPS复合材料可以解决汽车领域IGBT动力模组，以及耐电弧需求电子电气领域如高绝缘继电器产品等，提高产品高电压绝缘等级。

赛恩吉耐电弧高CTI聚苯硫醚PPS复合材料成功应用与高电压绝缘要求的IGBT动力模组及继电器领域产品。

8. 四川中科兴业高新材料有限公司

四川中科兴业高新材料有限公司是一家以高新技术成果转化为主导，以聚苯硫醚(PPS)和聚芳硫醚砜(PASS)高分子材料研发为技术突破口，专业致力于国家尖端高分子聚合材料及其深加工分离膜的研发、生产、销售的企业。成功研制出一款具有高CTI值、高机械稳定性等高性能PPS改性材料，并且通过了IGBT模块试验，将实装于新能源汽车IGBT模块框架，实现中科兴业在新能源产业研发布局上的又一细分领域突破。

9. 四川中物材料股份有限公司

四川中物材料股份有限公司专业从事高性能复合材料的研发、生产、销售和技术服务，以PPS等特种改性工程塑料、LCD和LED电子用功能性高分子材料和配套国防尖端武器为发展重点。

10. 上海普利特伴泰材料科技有限公司

上海普利特伴泰材料科技有限公司是上海普利特复合材料股份有限公司子公司，坐落在上海市青浦区新业路558号。公司主要业务为PPS复合材料、PPA复合材料、特种尼龙复合材料、导电抗静电导热等复合材料。产品主要应用航空航天、汽车、电子电气等产业。

11. 江西聚真科技发展有限公司

江西聚真科技发展有限公司成立于2018年，是一家专注于改性聚苯硫醚(PPS)研发、生产及销售的民营企业。

公司的技术团队由四川大学、北京化工大学、中北大学等高校的博士及研究生组成，团队成员从业经验均达15年以上，是中国最早研究改性聚苯硫醚的一批专家。

12. 江苏邦正新材料有限公司

江苏邦正新材料有限公司专注PPS改性材料。产品广泛应用于新能源汽车电子水泵、电容器塑壳、IGBT塑料外壳、电池盖板、PTC支架等，在传统汽车配件、电子电器、家电、医疗等领域也应用广泛。

13. 株洲时代新材料科技股份有限公司

株洲时代新材料和湖南省其他突破了新技术、新装备，掌握了核心技术的企业和研究机构将其技术及产品系列不断延伸到各个行业，逐步在湖南形成了较为完整的IGBT产业链。同时基于这三个层次，在材料及设备、产业化、应用等领域不断强化产业链的发展，如时代新材开发出适用于IGBT封装用管壳高温尼龙材料，可以满足IGBT塑料管壳制造所需原材料的需求。

14. 南通星辰合成材料有限公司

南通星辰合成材料有限公司成立于1975年，前身为化学工业部南通合成材料厂，1997年进入中国蓝星(集团)股份有限公司。

中国蓝星推出了Starester® PBT聚酯产品具有良好的高低温冷热冲击性能、优异的阻燃性能、低翘曲、出色的电气绝缘性能、优异的激光雕刻特性等优点，是制造IGBT模块外壳的优质材料。

Starester® PBT的金属嵌件成型技术将确保嵌件能够经受冷热冲击而不开裂，且其具有优异的阻燃性能；具有较低的结晶度和结晶温度，以减少收缩，从而确保尺寸稳定性和低翘曲；同时其绝缘性能、介电强度、体积电阻和抗电弧性能均达到优异水平，材料吸水性低的特性能在恶劣环境下保持良好的电性能，保证产品的使用安全；Starester® PBT 的激光敏感技术应用于制品表面的激光雕刻与油墨印刷相比能够保持更持久的清晰，具有更高的生产效率，更低的生产成本及更好的环境友好性。

15. 康辉新材料科技有限公司

康辉新材料科技有限公司于2011年落户营口仙人岛经济开发区，是恒力集团旗下-恒力石化股份有限公司（股票代码：600346）全资子公司。

由于篇幅有限，部分IGBT材料知名企业如杜邦，三菱等企业的材料未能列出。随着碳化硅等功率模块运行温度的上升，强度高、高尺寸稳定性、耐高温、CTI值高加工性好的塑料框架是需要关注的发展方向。欢迎大家识别二维码加入IGBT产业微信群。

部分资料参考：

高分子材料在功率模块封装中的研究与应用：外壳材料  曾亮