[发明专利]一种高压绝缘钛酸钡-硅凝胶复合材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高压绝缘钛酸钡‑硅凝胶复合材料及制备方法和应用，所述钛酸钡‑硅凝胶复合材料包括经烧结的具备高介电常数的改性钛酸钡、有机硅凝胶A组分、有机硅凝胶B组分(固化剂)，所述改性钛酸钡与所述有机硅凝胶A组分的质量比为1:4～2:3；所述有机硅凝胶A组分与所述有机硅凝胶B组分的质量比为1:1。本发明提供的制备工艺简单、制备得到的钛酸钡‑硅凝胶复合材料具有良好流动性、电导非线性、高介电常数、高绝缘耐压性能的优点，其电导率在电场强度较低的时候非常小，但是当场强增加到一定程度的时候，其电导率将急剧增大，具备均化电场分布、减少局部放电的潜能，在碳化硅电力电子器件封装领域具有较好的应用前景。

技术领域:

本发明属于功率电子器件封装技术领域，涉及一种高压绝缘钛酸钡-硅凝胶复合材料及制备方法和应用。

背景技术:

碳化硅(SiC)具有高击穿电场强度(10倍于硅材料)以及低本征载流子浓度(常温下为硅材料的10^-20)等特点。一方面，高击穿电场强度意味着碳化硅电力电子器件可以拥有比硅基器件更优越的耐压特性和更小的导通阻抗。另一方面，低本征载流子浓度使得碳化硅器件具有最高可达600℃的理论结温，为器件的高温应用提供了基础。此外，碳化硅材料具有的高饱和迁移速度和低介电系数也为器件带来了良好的高频特性。因此，碳化硅器件在高电压、大容量、高温、高频率的应用中具有广泛前景，为了实现碳化硅功率器件在高压大容量电路中的应用，将器件模块化显得十分必要。

模块封装是利用绝缘材料，在排除空气的条件下填充在模块内部，能够有效防止模块电路板在震动、潮湿、腐蚀等恶劣环境发生损坏。用于灌装的材料多种多样，主要采用各种合成聚合物，又以环氧树脂、聚氨脂弹性体以及有机硅聚合物三大类聚合物用得最为广泛。环氧灌封材料不能达到高弹性，固化时有一定的内应力；聚氨脂弹性体灌封材料灌封效果好，但是聚氨脂材料有毒，对人体健康有危害。有机硅凝胶在模块内部可长期保持弹性，固化时不吸热、不放热、固化后不收缩，对材料粘接性好，并具有优良的电气性能和化学稳定性能，能耐水、耐臭氧、耐候，用其灌封电力电子器件后，可以起到防潮、防尘、防腐蚀、防震、绝缘保护的作用，提高使用性能和稳定参数。但目前模块封装所用有机硅凝胶无法满足碳化硅电力电子器件的高压、高频需求。

发明内容:

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种高压绝缘钛酸钡-硅凝胶复合材料及制备方法和应用，解决现有技术中模块封装所用有机硅凝胶无法满足碳化硅电力电子器件的高压、高频需求的问题。

为达到其目的，本发明所采取的技术方案是：

一种高压绝缘钛酸钡-硅凝胶复合材料，包括改性钛酸钡、有机硅凝胶A组分、有机硅凝胶B组分，所述有机硅凝胶A组分即为有机硅组分，所述有机硅凝胶B组分即为固化剂组分。

所述纳米钛酸钡粉体粒径为50-200nm。

改性钛酸钡采用KH-550硅烷偶联剂改性处理但不限于KH-550硅烷偶联剂。

有机硅凝胶A组分、有机硅凝胶B组分的质量比1：1称量。

所述改性钛酸钡与所述有机硅凝胶A组分的质量比为1:4～2:3。

一种高压绝缘钛酸钡-硅凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1取纳米钛酸钡粉体、硅烷偶联剂分散于无水乙醇中超声分散得到改性钛酸钡；

S2取有机硅凝胶A组分、有机硅凝胶B组分、改性钛酸钡，混合均匀得到高压绝缘钛酸钡-硅凝胶复合材料；

S3取混合完成的复合材料置于真空去泡室进行真空去泡处理。

步骤S1中KH-550硅烷偶联剂、纳米钛酸钡粉体及无水乙醇的质量比为1：199：199～1：19：19。