用于下一代功率模块中的新一代硅片设计

受益于快速发展的硅片工艺,IGBT硅片和二极管硅片的性能得到了显著提高并且日趋接近其理论极限。三菱电机通过采用新的硅片技术,已经可以进一步降低功率器件的功率损耗。这里介绍了该新硅片技术中的微细图形工艺和优化杂质分布后新的硅片结构。

新一代超小型DIP-IPM

为了满足空调、洗衣机、冰箱等白色家电对高效、高性能的需要,三菱电机开发了新一代超小型第四代(Ver.4)双列直插封装的智能功率模块(Dual-In-linePackageIntelligentPowerModule,简称DIP-IPM)。本文首先分析了第四代超小型DIP-IPM内部电路的构成和功能,然后详细介绍了第四代DIP-IPM生产过程中的关键技术,包括无铅化、高热传导性绝缘片、chip-to-chip导线直接连接以及ASIC技术,最后与第三代(Ver.3)DIP-IPM进行了比较。

适合中高频应用的NFM系列IGBT模块

针对医疗仪器和电焊机等市场领域对中高频开关应用的需求,三菱电机开发了NFM系列中高频IGBT模块。本文分析了电流谐振逆变器在两种不同工作模式下的波形和特征,然后详细介绍了NFM系列模块设计中采用的关键技术,包括IGBT硅片、超高速续流二极管(Free Wheeling Diode,简称FWD)、低电感封装技术等,并指出这种模块在中高频开关应用时在低损耗方面的优越性。

新型50 A和75 A/600 V压注模封装IPM

介绍了额定值为50 A/600 V和75 A/600 V的大型双列直插式智能功率模块(第4代DIPIPMTM),该产品是三菱电机针对柜式变频空调和工业变频驱动应用而开发的。它采用第5代全栅型CSTBTTM硅片、小型化IC和新型导热绝缘膜等多项新技术。

新一代3．3kV IGBT模块的开发

大功率应用需要具有低功耗、高可靠性的高压IGBT(HVIGBT)模块。然而这些特性通常是相互制约的,为达到均衡的性能,三菱电机开发出一种精细平面型MOS栅轻穿通HVIGBT(FP-LPT-HVIGBT)与具有高短路承受能力的软反向恢复高压二极管(SR-HVDi)组合的新型结构。采用这种新硅片组合的新一代3.3kV HVIGBT模块能在降低功率损耗的同时提高额定电流。

采用全栅型CSTBT^(TM)和镜像发射极检测技术的V1系列IPM

为提高电机驱动和DC/DC变换器等功率电源的效率,V1系列智能功率模块(IPM)采用了全栅型CSTBTTM硅片和新开发的专用控制芯片等一系列新技术,其主要应用功率等级为几十千瓦,产品现有电压等级为1.2 kV,电流等级为200A/300 A/450 A,以及电压等级为600 V,电流为400 A/600 A。硅片技术和结构的改善有效地降低了V1系列IPM的结温,从而增加功率循环和热循环能力。同时,V1系列IPM的引脚与之前的2单元V系列IPM兼容。

2.5kA/1.2kV两单元IGBT模块

介绍一种工业用2.5kA/1.2kV两单元IGBT模块。在该大电流器件中,P端到N端的内部连线电感非常小。半导体硅片的巧妙布局有效地提高了模块的散热能力,采用铝底板直接连接绝缘基板来提高热循环能力。对于这种底板面积较大的器件,为了获得更好的底板和散热片之间的热接触,底板被分成几段。2.5kA/1.2kV两单元IGBT模块的封装同样适用于1.8kA/1.7V两单元IGBT模块。

具有统一封装的NX系列IGBT模块的开发

利用包含统一外壳、基板、螺孔端子盒以及针脚的新封装设计,开发了一系列包含各种电流等级的IGBT模块。通过使用统一封装,可以覆盖不同的电路拓扑结构,例如单管、双管、七管、整流、逆变、制动(CIB)等等。这种封装能够降低模块的制造成本,缩短开发周期,并且能够满足多种电流等级设计的需求。

用于通用变频器的DIP-CIB

针对小功率通用变频器对低成本和小型化的需求,三菱电机开发了集整流、逆变和制动功能于一体的双列直插式封装-整流逆变制动(Dual In Line Package-Converter Inverter Brake,简称DIP-CIB)模块。在此详细介绍了DIP-CIB模块的内部电路、半导体硅片技术、封装技术,以及如何配合专用的HVIC来实现通用变频器的小型化设计。

采用第6代IGBT硅片的IGBT模块

从2007年开始上市的最新NX系列绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)模块,采用统一的封装和功率硅片,其端子和电路结构具有前所未有的灵活性。在NX系列开发的第1阶段,采用的第5代载流子存储式沟槽型双极型晶体管(Carrier Stored Trench Gate Bipolar Transistor,简称CSTBTTM)硅片技术实现了高效性能。介绍在NX系列开发的第2阶段所采用的1.2kV第6代IGBT硅片技术。新的第6代IGBT模块进一步提高了效率并降低了噪声,从而拓宽了客户的应用范围。