FUJI 富士第七代“ X系列” RC-IGBT模块“ PrimePACK™3+”1200V / 2,400A RC-IGBT模块

2019-10-09 11:48:42 Westpac Electronics

第7世代「Xシリーズ」 1,200V/2,400A RC-IGBTモジュール

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7th-Genenation “X series” 1,200 V/2,400 A RC-IGBT modules

2MBI2400XRXF120-50 

人口増加や経済成長により,エネルギー需要は世界的に拡大の一途をたどっている。CO2排出抑制による地球温暖化対策や,安全・安心で持続可能な社会を実現するために,電気エネルギーを効率的に変換するパワーエレクトロニクス技術への期待が高まっている。中でも,産業,民生,自動車,再生可能エネルギーといった幅広い分野で用いられる電力変換装置のキーデバイスとして,パワー半導体であるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュールの需要が拡大している。電力変換装置の小型化や低コスト化,高性能化に伴い,IGBT モジュールのパワー出力拡大や高信頼性化が求められている。
富士電機は,チップおよびパッケージの技術革新により,高いパワー出力および信頼性を実現した第7世代「X シリーズ」 1,200V/2,400A RC-IGBT モジュールを開発した。


由于人口增长和经济增长,全球能源需求它继续扩大。通过减少二氧化碳排放来地球

实现全球变暖对策,建设安全,可靠,可持续的社会高效转换电能的电力电子设备对电子技术的期望正在增长。首先,行业消费,汽车,可再生能源等广泛领域

作为用于电力转换器的关键设备对于半导体的IGBT(绝缘栅双极晶体管)模块的需求正在增长。

随着电源转换器变得越来越小,成本越来越低,性能越来越高,

需要提高功率输出和IGBT模块的高可靠性。是的富士电机是芯片和封装技术第七项创新实现了高功率输出和可靠性。

“ X系列” IGBT模块商业化。IGBT和FWD(续流二极管)如图1所示具有单芯片功能的RC-IGBT(反向导通)


IGBT:开发了反向导通的IGBT。 RC-IGBT技术

和前述的X系列技术模块中安装的每额定电流的半导体芯片减少了总面积。这允许相同尺寸的产品

额定电流可以扩展到已经开发出可以实现更高功率输出的新产品。

在本文中,开发了第七代“ X系列” RC-IGBT模块“ PrimePACK™3+”

<注意>1,200 V / 2,400 A


1特点

表1列出了已开发和常规产品的外观和产品阵容。

的由于RC-IGBT和封装创新,

对于1,200 V产品,最大值为1,800 A 额定电流增加到2,400A。

2应用技术

2.1芯片技术

图2显示了X系列RC-IGBT的横截面结构和等效结构。

显示了电路。以前的产品反向并联连接到IGBT

需要两个芯片的FWD,但是RC-IGBT和IGBT

由于FWD功能集成在单个芯片中,因此需要单个芯片。

与产品一样,它可以正向和反向通电。


此外,该芯片还进一步完善了X系列的表面结构。

通过应用相同的技术和薄晶圆技术,相同的开关

Xing IGBT模块,用于调节能量Eoff

与常规V系列相比,集电极发射

饱和电压VCE(sat)降低了约0.6 V.一般来说,薄

AE技术的应用可以降低关闭时的耐压,电流,

担心电压振荡。为了解决这个问题,X系列

背面是磁场停止(FS),这是芯片技术

通过优化层,抑制了电压降和振荡。

2.2封装技术

X系列IGBT模块可提供更多功率输出

为了扩展,与传统的V系列相比,

芯片键合温度Tvjop从150°C升高到175°C。

但是,由于保证工作温度的增加,

这不仅降低了材料的强度,而且增加了热应力。

因此,芯片上的铝线接头和焊点

担心产品的劣化会加速并且产品寿命会缩短。还有

通常,硅凝胶用于高温环境中。

担心绝缘性能由于撕裂而劣化。在X系列中

优化引线键合,焊料材料和硅

开发了Ngel材料并解决了这些问题。

另外,通过使用高散热的AlN绝缘基板,

接头与壳体之间的耐热性降低,并且散热得到改善。

是的

X系列利用这些技术创新来提供功率输出。

实现扩展和高可靠性。

3通过降低端子温度来扩展功率输出

为了实现高功率输出,半导体芯片的特殊功能

除了提高性能外,还必须扩大包装的载流量

是的这是因为在施加大输出电流时端子温度过高。

这是因为担心它会过度上升。

在开发的产品中,为了抑制这种终端温度的升高,

如产品外部的白框所示,输出端子数为

产品从1个端子增加到2个端子。

图3示出了评估常规产品和开发产品的终端温度的结果。

显示。新开发的产品具有增加的输出端子数量,

电流可以分流。结果,

相比之下,终端温度降低了50°C。

与常规产品相比,这种高载流能力使端子能够流动。

产生的热量

可以通过武力来完成。

4“ 1200 V / 2,400 A” IGBT模块的特性

如上所述,RC-IGBT具有常规的IGBT。

随着FWD和FWD的组合,半导体芯片的总面积减小

要做。但是,传统的IGBT芯片和FWD芯片

彼此相比,RC-IGBT的芯片面积更大。

听到。因此,RC-IGBT比IGBT和FWD更加困难。

降低芯片接点与外壳之间的热阻,高散热能力

有一个优点。

图4显示了逆变器运行期间的功耗计算结果。

开发产品的逆变器功耗与传统产品几乎相同。

显示力量。 等效功耗和RC-IGBT特性

由于其高散热能力,因此将开发的产品与常规产品进行了比较。

Tvjmax降低31°C。

接下来,图5显示了逆变器输出电流和最大IGBT结温。

示出了度Tvjmax的计算结果。 使用最新开发的产品进行电源转换

与传统产品相比,该设备的输出电流可以增加23%。

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