Fuji Electric Review
Vol.69-No.4,2023
차량 전기 화 및 에너지 관리에 기여하는 전력 반도체
차량 전기 화 및 에너지 관리에 기여하는 전력 반도체
탈탄화 노력이 전 세계적으로 탄소 중립성에 기여하고, 기업 철학에 기여하는 수단으로 전 세계적으로 가속화 될 때,“번영에 기여하려는 욕구”,“창의성을 장려”하고,“환경과의 조화를 구하고”,“환경과의 조화를 추구”하고, 그 경영 정책의 기둥을지지하는 것” 에너지 및 환경 사업. 안정적이고 효율적인 에너지 사용을 위해 자동차의 전기 화와 전력 전자 제품 효율의 향상은 탈탄화에 대한 효과적인 접근 방식이며, Fuji Electric의 전력 반도체는 이러한 이니셔티브에 기여하는 주요 장치 역할을합니다. 이 특별 문제는 Fuji Electric의 마지막 전력 반도체 제품 및 기술을 제시합니다.
De Doncker, Rik W
Onishi, Yasuhiko; 미야사카, 타다시; 이카와, 오사무
탈탄화 노력은 탄소 중립에 기여하는 수단으로 전 세계적으로 가속화되고 있습니다. 후지 전기는 기업 철학의“번영에 기여한다”,“창의성을 장려”하고“환경과의 조화를 추구”하고자하는 욕구를 지시하고, 경영 정책의 기둥으로서 에너지 및 환경 사업을 통해 책임 있고 지속 가능한 사회의 창조에 기여하려는 의도로지지한다. 탄소 중립을 달성하려는 노력의 일환으로, 후지 전기는 2019 회계 연도에 비해 2030 회계 연도에 의해 생산 활동으로 인한 온실 가스 (GHG) 배출량을 46% 이상 줄이는 것을 목표로합니다. 안정적이고 효율적인 에너지 사용을위한 자동차의 전기 화와 전력 전자제 효율의 향상은 탈탄화에 효과적인 접근 방식이며, Fuji Electric의 전력 반도체는 이러한 추세에 기여하는 주요 장치 역할을합니다. 구체적으로, 우리는 전력 반도체의 핵심 장치 인 실리콘 카바이드 (SIC)가있는 단열 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT) 및 금속-산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터 (MOSFETS)를 개발했으며,이를 수용하기위한 패키지뿐만 아니라 추가 효율성 개선, 크기 개선 및 신뢰성 개선을위한 제품을 제공하는 시장을 제공하기위한 패키지를 개발했습니다.
이 백서에서는 현재 상태와 전력 반도체 제품 및 기술의 미래 전망을 설명합니다.
Takashima, Kensuke; 요시다, 소리치; Tateishi, Yoshihiro
자동차의 전기 화는 최근 전 세계적으로 가속화되었습니다. 세계 최대의 BEV 시장은 특히 중국에서 개발되었으며 중국 시장에서 대형 차량에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 따라서 출력이 높은 스포츠 토토 베트맨 모듈과 스포츠 토토 베트맨 밀도가 필요합니다. Fuji Electric은 출력 용량이 140kW 클래스 인 모터 용 M675 "새로운 IGBT 모듈을 개발했습니다. 저 손실 RC-IGBT와 높은 열 성능 냉각기를 결합함으로써 스포츠 토토 베트맨 손실이 13%, 열 저항을 20% 감소 시켰으며 출력 전류가 30% 증가했으며 기존의 "M653"과 동일한 치수를 유지했습니다. 결과적으로, 그것은 더 높은 스포츠 토토 베트맨 밀도를 달성하고 M653의 100kW에 비해 타겟팅 된 모터 출력 용량을 140kW로 증가시킨다..
나카무라, 요코; Watakabe, Tsubasa; Asai, Tatsuhiko
전기 차량을위한 통합 기계 및 전기 시스템이 널리 개발되고 있습니다. 여기에는 인버터 및 모터와 같은 드라이브 시스템이 포함되며, 구성 요소의 스포츠 토토 베트맨 모듈도 고출력 밀도와 신뢰성이 필요합니다. Fuji Electric의 4 세대 자동차 스포츠 토토 베트맨 모듈은 리드 프레임 배선 및 수지 성형 구조를 사용하여 열 변형을 억제함으로써 높은 스포츠 토토 베트맨 밀도와 높은 신뢰성을 달성합니다. 더 높은 신뢰성을 보장하기 위해 수지 접착력을 향상시키는 리드 프레임 러닝 기술을 개발했습니다. 처리되지 않은 거칠기와 비교할 때이 기술은 2 배 이상의 접착력을 향상시키고 모듈의 ΔTVJ 스포츠 토토 베트맨주기 공차를 1.3의 계수로 향상시킵니다..
타키 사 히타치; Kawabata, Junya; Kodaira, Yoshihiro
재생 에너지는 온실 가스 배출을 줄이는 수단으로 강조되었습니다. 사용을 추가로 홍보하기 위해 발전 비용을 줄이고 효율성을 향상시키기 위해 전력 변환 장비 용량이 증가하고 있습니다. Fuji Electric은 그에 따라 "HPNC"산업 대용량 IGBT 모듈을 개발했으며, 이는 병렬로 쉽게 연결하고 높은 출력 전력을 제공 할 수 있습니다. 1,700-V 등급의 제품은 기존의 내부 구조와 비교하여 최적의 내부 구조를 사용하여 약 33%의 이용 가능한 출력 전류를 증가 시켰습니다. 1,500-V DC 전력 변환 장비를 위해 개발 된 2,300-V 등급의 제품은 출력 전력을 약 18%증가 시켰습니다.
Fujii, Masanari; Jozuka, Naohiko; 카라모토, 유키
Fuji Electric은 새로운 "P638"패키지를 사용하여 전력 변환기의 추가 소형화 및 낮은 손실을 충족시키기 위해 7 세대 "X Series"IGBT-IPM을 개발했습니다. "P630"6 세대 IGBT-IPM과 비교 하여이 7 세대 제품은 54% 소형 모듈 발자국을 가지고 있습니다. 7 세대 칩 기술은 전력 소실을 10% 줄였으며 7 세대 패키지 기술이 증가했습니다.
150 ° C 로의 작동 온도, P638이 P630 6 세대 IGBT-IPM의 연속 하중 전류를 28%늘릴 수 있습니다.
코바야시, 요시노리; 야마지, 마사 하루; 야마모토, 츠 요시
탈탄화 사회를 달성하려는 노력은 구성 요소 감소를 통해 낮은 대기 전력, 고효율 및 저렴한 비용을 제공하는 전원 공급 장치를 스위칭에 대한 수요를 증가 시켰습니다. Fuji Electric은 내장 벅 회로로 전원 공급 장치를 전환하기위한 LLC 전류 공진 제어 IC를 개발했습니다. 이 IC를 사용하면 전원 공급 장치 회로가 7 개의 부품을 줄일 수 있습니다. 내장 된 벅 회로가 IC의 열 생성에 대한 우려가 상승했지만, 하이 사이드 드라이버를위한 새로운 레벨 시프트 장치를 사용하면 IC가 전력 손실을 약 40%줄여 IC 표면 온도를 약 6 ° C로 낮출 수있었습니다.
Matsumoto, Haruki; 타 무라, 타카히로; 카라모토, 유키
전력 반도체는 태양 광 및 풍력 발전을 포함하여 재생 에너지 분야의 전력 변환 장비에 널리 사용되었습니다. IGBT 모듈은 최근 발전 출력의 최근 증가로 인해 높은 전압 등급을 제공하고 전압을 견딜 수 있어야합니다. 이 수요를 충족시키기 위해 Fuji Electric은 2,300V의 정격 전압으로 "X 시리즈"IGBT 칩과 FWD 칩을 개발했습니다. 얇은 드리프트 층을 갖는 최적의 뒷면 구조를 사용하면 두 칩 모두 충분한 공차가 있고 전압을 견딜 수 있습니다. IGBT는 39% 낮은 수집기 미터 포화 전압을 가지며 FWD는 기존 3,300-V 칩보다 리버스 복구 손실보다 43% 낮습니다..
Karino, Taichi; 미야자와, 야스 히로; 카마다, 세이고
재생 가능 에너지 분야의 전력 변환기 용 고전력 모듈은 단락 진동을 억제하고 고온에서 스위칭 손실을 줄여 신뢰성과 효율성을 더욱 향상시켜야합니다. 따라서, 고출력 모듈에서 IGBT의 게이트 저항 값은 최적이어야하며 고온에서도 상승하는 것을 방지합니다. 이러한 요구에 부응하여, Fuji Electric은 폴리 실리콘 저항기와 낮은 특이 적 방해성 Si 기판을 결합하여 0 ppm/° C 미만의 온도 계수를 갖는 고출력 모듈에 대한 내장 저항 칩을 개발했습니다. 이 기술은 고온에서 13%감소했습니다.
Tawara, Takeshi; Takeaka, Kensuke; 나리타, 펑키
Fuji Electric은 SICMOSFET의 성능을 향상시키기 위해 SJ (Super Junction) 구조에 대한 연구를 수행하고 있습니다. SIC-SJ-MOSFET은 다중 에피 택시 공정을 사용하여 제조되는 SJ 구조를 가지고 있으며, 여기서 에피 택셜 성장 (N-Column Formation) 및 알루미늄 (Al) 이온 이식 (P- 열 형성)이 반복됩니다. 알 이온 임플란트는 드리프트 층의 캐리어 수명을 감소시키고 역 회복 동안 역 회복 전하의 증가를 억제하여 기존의 SIC 트렌치 게이트 MOSFET에 비해 차체 다이오드의 양극성 분해를 완화시킨다. SIC-SJ-MOSFETS는 저항성을 줄일뿐만 아니라 스위칭 손실을 줄이고 신뢰성을 향상시킬 것으로 예상됩니다.
신제품
Higuchi, Fumiya; 나이코이도, 토키로
기존 모션 시스템은 생산성을 향상시키기 위해 고속을 우선시하도록 설계되었지만, 최근에는 결함있는 제품의 유출을 방지하기 위해 작동 중에 결함있는 제품을 실시간으로 감지하는 기능이 추가로 필요합니다. 이 수요에 따라 Fuji Electric은 인공 지능 (AI) 기술을 사용하는 "Alpha7"서보 시스템 진단 옵션을 개발했습니다.
