世界初!ロームが高温(225℃)で動作する
トランスファーモールド型のSiCパワーモジュールを開発!

発表日:2011-10-02


半導体メーカーのローム株式会社(本社:京都市)はこのほど、EV/HEV車や産業機器のインバータ駆動向けに、SiCデバイスの温度特性に対応した高温で動作可能なSiCパワーモジュールを開発しました。このモジュールは、新開発の高耐熱樹脂を採用し、世界で初めて、トランスファーモールド型で225℃の高温動作を実現したもので、現在のSiデバイスを使ったモジュールと同様の小型、低コストのパッケージングが可能となり、SiCモジュールの普及に向けて大きく前進しました。このモジュールは600V/100Aの3相インバータで、ロームのSiC-SBD、SiC-トレンチMOSFETを各6素子搭載した600V/100Aで、その225℃までの駆動を確認しました。さらにこのモジュールは1200Vクラスまで搭載可能です。これにより、従来のSi-IGBTモジュールと比べ大幅な損失低減、小型化が可能なだけでなく、これまでのケース型SiCモジュールと比較して大幅なコストダウンが可能となります。この製品は3~4年後の実用化を目指します。さらに、ゲートドライバICを搭載したIPMについてもこの技術を用いて、トランスファーモールドDIPタイプで高温動作が可能な600V/50AまでのSiC搭載のIPMを今後開発予定です。

近年、急速に発展しているEV/HEV車などに代表されるパワーエレクトニクスの分野では、更なるハイパワー化や高効率化、高温動作などが求められており、SiCデバイスの開発と同時に、高温で高効率動作が可能なSiCモジュールの開発が各社で行われています。ロームでは、2010年10月に世界で初めて、SiC-トレンチMOSFETを搭載したモジュール(600V/450A) と、SiC-SBD(ショットキーバリアダイオード)を搭載したダイオードモジュール(600V/450A)のモータへの内蔵および駆動に成功しました。モジュールについては、従来のトランスファーモールド型では200℃以上の高温に耐えられないため、250℃までの耐熱特性を持つ材料を用いたケース型を使用していました。ロームでは、ケース型に比べて小型化、低コスト化、量産化に有利なトランスファーモールド型の開発を進めてきました。しかし200℃以上の温度で使用可能な封止樹脂は硬い材料が多く、高温環境下で割れる等の課題があり、200℃を超える高耐熱のトランスファーモールド型は開発が困難でした。今回、ロームでは、樹脂の物性値とモジュール構造の最適設計により、225℃の耐熱性と小型化を達成し、トランスファーモールド型で225℃での大電力動作を世界で初めて可能にしました。SiCデバイスとしての特長と今回の新パッケージの組み合わせにより、例えば同じ機能を持つ従来のSi-IGBTモジュールと比較した場合、体積比で50分の1の小型化の実現が可能になり、電気的特性面でもフルSiC(トレンチMOSとSBD)化を実現したことにより、スイッチング時間が半分となり、大幅な高速化に成功しました。
ロームでは、自動車関連市場、その他の市場向けにSiCデバイスと併せてSiCモジュールの開発に今後も注力していきます。

なお、この開発成果は、10月4日~8日に千葉・幕張メッセで開催される「CEATEC JAPAN 2011」のロームブースで展示する予定です。

 

■主な特長

  1. 225℃高温動作
  2. 6in1パッケージ、600V/100Aクラスのインバータ駆動に対応
  3. トランスファーモールド型で小型化を実現
  4. フルSiC(トレンチMOSとSBD)化により、高速・高効率化を実現

 

主な仕様

サイズ
縦:32mm 横:48mm 高さ:3mm (4.608cm3)
回路構成
3相インバータ(6 in 1)
定格電圧
600V
定格電流
100A
耐熱温度(駆動)
Tjmax 225℃
パッケージタイプ
トランスファーモールド
スイッチング時間
ターンオン76ns/ターンオフ96ns

 

モジュールの静特性

モジュールの静特性

 

モジュールのスイッチング波形

(測定条件: Ids=100A、Vds=300V、負荷:L=200uH、Rg=3.2Ω、Rgs=15kΩ) 
モジュールのスイッチング波形

 

トランスファーモールド型SiCパワーモジュール

トランスファーモールド型SiCパワーモジュール

 

用語説明

  1. トランスファーモールド型
    ボンディングの終わったフレームを金型にセットして、熱硬化性の樹脂を流し込んで成形するパッケージタイプ。
  2. ケース型
    成型品を組み立てるパッケージタイプ。

 

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