封装电子部件的方法与流程

本发明的领域是预期在诸如已知用于封装电子部件的条件下使用的聚合物材料。

背景技术：

该术语通常涉及这样的技术：这些技术在于通过用合适的材料覆盖、包封或涂覆所述电子部件来保护它们，为了在它们使用条件下的长期的令人满意的特性，无论是单独的电子部件，或者出于更有说服力的原因，还是结合在电子模块中一组部件，被涉及。

由于该目的，由于聚合物材料实施方便，所以要求使用聚合物材料，其需要这些材料通过聚合覆盖待保护产品的先前施加的单体组合物的组分而原位固化。

为了使所获得的材料的质量适合用于封装电子部件，它们需要耐受在温度和耐久性方面的极端操作条件。正如航空航天领域，要抵抗的工作温度处于低温温度范围，或200℃以上的更高温度，甚至能够达到400℃。

这些产品的其他定性要求涉及对化学试剂的耐受性，对水或湿气的耐受性以及耐热性或电绝缘性。

为了满足这些要求，可以考虑在聚酰亚胺类中使用聚合物。这些聚合物在应用中的机械和物理化学性质是已知的，然而与本发明的目的的封装迥然不同。在此临时参考美国专利4526838和在此引用的现有技术。在此描述的技术涉及用作具有纤维填料的粘合剂以产生复合材料的聚合物。

一般来说，聚酰亚胺的合成在溶液中进行。在存在电子部件的导电元件的情况下，水基的存在是禁止的，在本发明的上下文中提出了在有机溶剂中进行聚酰亚胺的固化。关于这个问题，现有技术文献描述了将极性非质子溶剂用作在催化剂存在下实施的聚合反应的溶解介质，所述催化剂可以是酸催化剂或碱催化剂。

将溶剂，甚至是非水性溶剂，作为反应介质已经表现出缺点，特别是考虑到封装电子部件的应用环境。事实上，结合在相同模块和封装组合体中的各种电子部件使得难以选择对其全部是完全良性的有机溶剂。

补充说，合成聚酰亚胺的传统方法是基于使用酸二酐和二胺的缩聚反应，并且这种反应释放水。该反应沿着两阶段的温升曲线非常缓慢地实现，第一阶段在室温下至少有一天，第二热阶段通常在100至300℃的范围内的高温下进行，其持续数小时。然而，当这种反应发生在与封装应用有关的电子部件的存在下，释放的水蒸气是非常有害的。总体而言，这种情况与大规模生产电子模块的需求(特别在机动车辆设备的领域中是已知的那些)是不相容的。

技术实现要素：

这就是为什么本发明提出了采取通过起始成分之间的加成反应而不是通过缩合反应来合成聚酰亚胺的方法，以便避免任何水蒸气的释放或二次产物的其它释放。此外，它还建议不采取用于反应化合物的非原生溶剂，以便适用于电子部件封装的应用。为此原因，选择加成聚合反应的两种反应物，使得在分子内具有两个酰亚胺官能团(function)，另外两个胺官能团，其中至少一个是液体，使得二酰亚胺化合物可以在它们之间的任何聚合反应之前溶解在二胺化合物中。

根据本发明选择的二酰亚胺有利地是二马来酰亚胺，即在末端具有至少两个马来酰亚胺基团(group)的化合物。连接它们的链可以是芳族或其它环状类型的，或脂族线性或分支型的。然而，短链和受阻链将是优选的，例如由苯核构成的链，包括苯及其对应物，具有可能相邻的核或低分子量的脂族链，不计多于五个与氮原子一致的碳原子的马来酰亚胺基团。

在这些各种化合物的每一种的典型实例中，如对于实施本发明特别有利的，在芳族二马来酰亚胺中，便利的是引用化合物1.3-或1.4-二-(马来酰亚胺基)苯，或萘-1,5-二马来酰亚胺，或再次双马来酰亚胺，以及在脂族链二马来酰亚胺中，更特别是1,4-二-(马来酰亚胺基)丁烷和三-(2-马来酰亚胺基乙基)胺可被引用。这里所引用的所有化合物都具有以商业上可用于工业用途的产品为基础容易获得的优点。

在马来酰亚胺基团的乙烯双键上的加成聚合反应所需的其他化合物是二胺类型的反应性溶剂，其根据在高于二胺熔点但低于将引起与马来酰亚胺加成反应开始的温度下溶解的条件下马来酰亚胺在二胺中的溶解速率进行选择。在实践中，该反应温度在80℃至200℃的范围内，已知优选该温度不超过约200℃，并且其仅需要相对较短的时间，通常在1小时内。

两种成分之间的比例以传统方式选择，取决于待实施的加成聚合反应的化学计量。

附图说明

附图1至3示出了在制造功率模块的上下文中根据本发明的封装方法的实施，所述功率模块具有诸如与mosfet类型的晶体管组合的电子部件，以形成整流器桥或逆变器，如可以在机动车辆交流发电机-起动器中找到。

具体实施方式

图1示出了当从封装厂出来且准备以它与相同的交流发电机-起动器单元的其他元件连接进行组装时封闭在壳体中的模块，然而图2更特别地用于示出封装本身的方法，例如实施为用于将可见电子部件与和这些相关的导电电路一起封装在图3的开口壳体中。

预先组装在板1上的部件，设置在顶部开口的接收器壳体2中，所述板支撑部件之间的印刷连接电路。支撑板搁置在基座3上。连接线6已被焊接以提供与晶体管7结合的部件和印刷电路之间的连接，以及焊接到由壳体的侧壁支撑的连接件组4，其他设备将被连接到所述壳体的侧壁上。附图还示出了电力端子8，以及接收螺栓的翼9，其典型地将壳体附接到交流发电机-起动器的电力电子器件的热沉。

混合物-预制备成液态，其通过将二酰亚胺溶解在二胺中而或多或少是粘性的，然后以足够的量被倒入到所述壳体中以使得其中的所有部件都被浸没。可能地，盖板5，其密封和保护组合体，然而不会阻碍连接件组4，然后被固定在完全填充有所述组合物的壳体上。然后材料的固化通过在以下实施例中详述的条件下所述起始混合物的组分的热聚合和交联来实施。

示例1：

3克2-甲基1.5-二氨基戊烷和7克1,4-二(马来酰亚胺基)苯，优选在低于25℃的温度下，被轻轻地混合直到得到均匀的混合物。

将沉积在基材上的糊状物置于175℃的烘箱中至少15分钟。

最终获得的材料具有约90％的冷冻分数，在正常温度和压力的条件下为5％的质量湿气进入，5％质量损失的降解温度几乎为300℃，20℃时的储能模量为2.7gpac，机械松弛温度约130℃。

沉积在固化表面上的水滴形成约98度的角度，这证明其疏水性。

示例2：

首先通过将1.84克4-氨基苯基磺酸与2.16克2-甲基-1,5-二氨基戊烷热混合制备溶剂，直到获得澄清的淡黄色溶液。然后允许将溶液冷却。

3.5克上述混合物和6克1.4-二(马来酰亚胺基)苯被轻轻地混合，优选在低于20℃的温度下，直到获得均匀的糊状物。

如图所示的，该糊状物不用于倒入壳体中，而是作为固体凝胶施加到其支撑板上的一组部件上，它实质上完全被覆盖。

将沉积在基材上的糊状物置于175℃的烘箱中至少15分钟。

最终获得的材料具有约75％的冷冻分数，在正常温度和压力的条件下为5％的质量湿气进入，在5％质量损失下的降解温度为310℃，在20℃下的储能模量为2.3gpa，约180℃的机械松弛温度。

沉积在固化表面上的水滴形成约105度的角度，这证明其疏水性。

引入芳族二胺使得能够提高热降解温度。机械松弛温度也增加，这样可以在更宽的温度范围内达到稳定的杨氏模量。

示例3：

将8.30克α，ω-氨基丙基聚二甲基硅氧烷和3.75克1.4-二(马来酰亚胺基)苯剧烈混合，在高真空下工作，直到获得均匀的混合物。

如图所示的，该混合物可以用于倒入壳体中，如实施例1中一样沉积在基材上，然后在125℃的烘箱中放置至少15分钟。

所获得的材料含有约60％的冷冻分数，在正常温度和压力条件下零的湿气进入，在5％质量损失的降解温度为340℃，在20℃下储能模量为0.025gpa以及检测到的机械松弛温度为大约-105℃和50℃。

沉积在表面上的水滴形成约100度的角度，这证明其疏水性。

在该示例中使用含硅树脂的二胺使得能够提高热降解温度并降低湿气进入(更疏水的材料)。获得的材料还具有低100倍的储能模量，这降低了电子部件上的应力。此外，机械松弛温度也降低。

从以上的示例，显而易见的是，根据本发明的用于封装电子部件的要使用的聚合物组合物对于每种应用情况将以几种不同的方式进行实施，其将特别地根据溶解在二胺中的二酰胺的混合物的粘性变化。事实上，这种粘性是通过浇注到作为模具作用的壳体中而施加的液体的粘性或者是不需要模具而作为糊状物施用的凝胶的粘性。包括它们的布线在内的电子部件完全浸没在流体材料中，使得它们被覆盖在在起始组合物的热固化之后获得的固体物质中，其组分由此通过交联聚合。

从同样的例子，还显而易见的是，在所有情况下，在初始组合物的固化之后最终获得的材料的机械和物理化学特性对应于通常根据电力电子模块的操作和使用条件所需的规格。材料是均匀的，自由表面是光滑的且疏水的，对机动车辆应用中遇到的环境攻击不敏感。

从这些实施例中仍然看出，如果简单的脂族二胺例如2-甲基1.5-二氨基戊烷可以优选地用作二酰亚胺的合适的反应性溶剂，更有利的是，优选这种二胺组分，其含有由如在示例2中的芳族二胺化合物补充的或由除了不是示例3的硅酮二胺的官能团之外的二胺化合物载体补充的脂族二胺。在每种情况下，二酰亚胺在常温下溶解在二胺中，并且保持在80℃至200℃范围内使用的固化温度。在该温度下反应时间约为15到30分钟看起来是足够的，其大体上证明一小时以内的可行性。

还将注意到，虽然说明书更具体地详细描述了其中二酰亚胺组分是二马来酰亚胺的情况，但本发明还包括一般化到其它结构，如马来酰亚胺，纳二酰亚胺和烯丙基-纳二酰亚胺。