[发明专利]一种利用高压模块自带电场来提高器件封装导热的塑封材料改性方法

说明书

本发明公开一种利用高压模块自带电场来提高器件封装导热的塑封材料改性方法，步骤为：1)获取基底液；2)在基底液中添加铁电聚合物；3)得到铁电材料和基底的混合液；4)在温度T1下对混合液进行预固化，再在温度T2下对预固化后的混合液进行固化，温度T1和T2由所选取的基底液决定；5)退火得到器件封装导热材料。本专利将铁电聚合物加入基底中，通过高压模块自带的电场，使得材料中电畴的排列更加有序，形成高导热通道，在维持封装材料高绝缘的情况下，提高了材料的导热性能。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体是一种利用高压模块自带电场来提高器件封装导热的塑封材料改性方法。

背景技术

应用于轨道交通、新能源发电和工业电机等领域的IGBT、高电压开关等高电压器件不仅需要良好的绝缘性，而且需要更好的集成散热。如果其中积聚的热量不能及时被散出，将导致元器件工作温度过高，这直接影响到各种设备的寿命和可靠性。因此，迫切需要提出如何在维持绝缘的前提下，能提高其封装材料导热的方法。

聚乙烯、聚丙烯以及聚酰亚胺等聚合物由于其良好的电绝缘性能以及低廉的成本，已经成为最普遍的高压器件封装材料。但是它们的导热系数比较低，完全不能满足散热需求。在聚合物中添加石墨烯、氧化铝、氮化硼和碳化硅等高导热无机填料是提高聚合物导热系数的最有效方法之一。但是无机填料与聚合物基体难以相容，这导致了材料整体机械性能、电绝缘性能的大幅衰减。因此，迫切需要寻找一种更好的封装材料改性方法，以在不影响聚合物封装材料其他性能的情况下提高材料导热。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用高压模块自带电场来提高器件封装导热的塑封材料改性方法，包括以下步骤：

1)获取基底液；

所述基底被用于高压器件封装塑封。

所述高压器件封装材料由基底液固化而成。

所述基底液固化而成的高压器件封装材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、环氧树脂、聚酯树脂和有机硅凝胶。

2)在基底溶液中添加铁电聚合物；

所述铁电聚合物包括聚偏氟乙烯、共聚物偏氟乙烯-三氟乙烯、奇数尼龙、聚偏氯乙烯、聚乳酸、聚偏氟乙烯-六氟丙烯等有显著自发极化的高分子材料。

3)得到铁电材料和基底的混合液，对添加有铁电聚合物的基底液施加t时间超声波，使铁电聚合物均匀分散于基底溶液中，得到混合液；t0，进一步，t＝30min。

4)在温度T1下对混合液进行预固化，再在温度T2下对预固化后的混合液进行固化，温度T1和T2由所选取的基底液决定；

5)退火得到器件封装导热材料。

值得说明的是，本发明通过在常用聚合物封装材料中添加具有较大极化率的铁电聚合物，如：聚偏氟乙烯(PVDF)、共聚物偏氟乙烯-三氟乙烯[P(VDF-TrFE)]和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-hfp)等。在高电压器件自带电场的驱动下，铁电聚合物中的电畴的方向将改变，从而使得声子传递更加顺利，最终在封装材料中形成高导热通道，使器件温度得到降低。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明有益效果如下：

1)导热性能提高能力显著，如器件自带电场为1kV，则导热系数可提升120％；

2)改性工艺简单可靠，仅仅简单的手工掺杂即可实现可观效果；

3)材料综合性能好，铁电聚合物和聚合物封装材料基体间的相容性远好于普遍使用的无机-聚合物复合材料体系，且导热的增强缘于绝缘介质的极化，因此可以保持良好的机械性能、电绝缘性能、长寿命和耐腐蚀等能力；

4)实用性强，利用器件自发电场驱动导热增强，无需额外能源或组件。

附图说明