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

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

圖片關鍵詞 第七代“ X系列” 1200V : 2,400A RC-IGBT模塊.pdf

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溫暖化対策や,安全?安心で持続可能な社會を実現するために,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裝置のキーデバイスとして,パワー半導體であるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュールの需要が拡大している。電力変換裝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。


由于人口增長和經濟增長,全球能源需求它繼續擴大。通過減少二氧化碳排放來地球

實現全球變暖對策,建設安全,可靠,可持續的社會高效轉換電能的電力電子設備對電子技術的期望正在增長。首先,行業消費,汽車,可再生能源等廣泛領域

作為用于電力轉換器的關鍵設備對于半導體的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)模塊的需求正在增長。

隨著電源轉換器變得越來越小,成本越來越低,性能越來越高,

需要提高功率輸出和IGBT模塊的高可靠性。是的富士電機是芯片和封裝技術第七項創新實現了高功率輸出和可靠性。

“ X系列” IGBT模塊商業化。IGBT和FWD(續流二極管)如圖1所示具有單芯片功能的RC-IGBT(反向導通)


IGBT:開發了反向導通的IGBT。 RC-IGBT技術

和前述的X系列技術模塊中安裝的每額定電流的半導體芯片減少了總面積。這允許相同尺寸的產品

額定電流可以擴展到已經開發出可以實現更高功率輸出的新產品。

在本文中,開發了第七代“ X系列” RC-IGBT模塊“ PrimePACK?3+”

<注意>1,200 V / 2,400 A


1特點

表1列出了已開發和常規產品的外觀和產品陣容。

的由于RC-IGBT和封裝創新,

對于1,200 V產品,最大值為1,800 A 額定電流增加到2,400A。

2應用技術

2.1芯片技術

圖2顯示了X系列RC-IGBT的橫截面結構和等效結構。

顯示了電路。以前的產品反向并聯連接到IGBT

需要兩個芯片的FWD,但是RC-IGBT和IGBT

由于FWD功能集成在單個芯片中,因此需要單個芯片。

與產品一樣,它可以正向和反向通電。


此外,該芯片還進一步完善了X系列的表面結構。

通過應用相同的技術和薄晶圓技術,相同的開關

Xing IGBT模塊,用于調節能量Eoff

與常規V系列相比,集電極發射

飽和電壓VCE(sat)降低了約0.6 V.一般來說,薄

AE技術的應用可以降低關閉時的耐壓,電流,

擔心電壓振蕩。為了解決這個問題,X系列

背面是磁場停止(FS),這是芯片技術

通過優化層,抑制了電壓降和振蕩。

2.2封裝技術

X系列IGBT模塊可提供更多功率輸出

為了擴展,與傳統的V系列相比,

芯片鍵合溫度Tvjop從150°C升高到175°C。

但是,由于保證工作溫度的增加,

這不僅降低了材料的強度,而且增加了熱應力。

因此,芯片上的鋁線接頭和焊點

擔心產品的劣化會加速并且產品壽命會縮短。還有

通常,硅凝膠用于高溫環境中。

擔心絕緣性能由于撕裂而劣化。在X系列中

優化引線鍵合,焊料材料和硅

開發了Ngel材料并解決了這些問題。

另外,通過使用高散熱的AlN絕緣基板,

接頭與殼體之間的耐熱性降低,并且散熱得到改善。

是的

X系列利用這些技術創新來提供功率輸出。

實現擴展和高可靠性。

3通過降低端子溫度來擴展功率輸出

為了實現高功率輸出,半導體芯片的特殊功能

除了提高性能外,還必須擴大包裝的載流量

是的這是因為在施加大輸出電流時端子溫度過高。

這是因為擔心它會過度上升。

在開發的產品中,為了抑制這種終端溫度的升高,

如產品外部的白框所示,輸出端子數為

產品從1個端子增加到2個端子。

圖3示出了評估常規產品和開發產品的終端溫度的結果。

顯示。新開發的產品具有增加的輸出端子數量,

電流可以分流。結果,

相比之下,終端溫度降低了50°C。

與常規產品相比,這種高載流能力使端子能夠流動。

產生的熱量

可以通過武力來完成。

4“ 1200 V / 2,400 A” IGBT模塊的特性

如上所述,RC-IGBT具有常規的IGBT。

隨著FWD和FWD的組合,半導體芯片的總面積減小

要做。但是,傳統的IGBT芯片和FWD芯片

彼此相比,RC-IGBT的芯片面積更大。

聽到。因此,RC-IGBT比IGBT和FWD更加困難。

降低芯片接點與外殼之間的熱阻,高散熱能力

有一個優點。

圖4顯示了逆變器運行期間的功耗計算結果。

開發產品的逆變器功耗與傳統產品幾乎相同。

顯示力量。 等效功耗和RC-IGBT特性

由于其高散熱能力,因此將開發的產品與常規產品進行了比較。

Tvjmax降低31°C。

接下來,圖5顯示了逆變器輸出電流和最大IGBT結溫。

示出了度Tvjmax的計算結果。 使用最新開發的產品進行電源轉換

與傳統產品相比,該設備的輸出電流可以增加23%。

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