概要

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM面向工業(yè)設(shè)備用的電源、太陽(yáng)能發(fā)電功率調(diào)節(jié)器及UPS等的逆變器、轉(zhuǎn)換器，開發(fā)出額定1200V 400A、600A的全SiC功率模塊“BSM400D12P3G002”、“BSM600D12P3G001”。

本產(chǎn)品通過(guò)ROHM獨(dú)有的模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)及散熱設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了600A額定電流，由此，在工業(yè)設(shè)備用大容量電源等更大功率產(chǎn)品中的應(yīng)用成為可能。另外，與普通的同等額定電流的IGBT模塊相比，開關(guān)損耗降低了64%（芯片溫度150℃時(shí)），這非常有助于應(yīng)用的進(jìn)一步節(jié)能。不僅如此，由于可高頻驅(qū)動(dòng)，還有利于外圍元器件和冷卻系統(tǒng)等的小型化。例如，根據(jù)冷卻機(jī)構(gòu)中的損耗仿真進(jìn)行計(jì)算，與同等額定電流的IGBT模塊相比，使用SiC模塊可使水冷散熱器的體積減少88%※。

本模塊將于2017年6月開始出售樣品。前期工序的生產(chǎn)基地為ROHM Apollo Co., Ltd.（日本福岡縣），后期工序的生產(chǎn)基地為ROHM總部工廠（日本京都）。

※1200V 600A產(chǎn)品、PWM逆變器驅(qū)動(dòng)、開關(guān)頻率20kHz、導(dǎo)熱硅脂厚度40μm以下、散熱器規(guī)格采用市場(chǎng)上可獲得信息的產(chǎn)品、其他溫度條件等相同時(shí)

背景

近年來(lái)，SiC因其優(yōu)異的節(jié)能效果而在汽車和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且市場(chǎng)對(duì)更大電流SiC產(chǎn)品的需求越來(lái)越旺盛。為了最大限度地發(fā)揮SiC產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)--高速開關(guān)性能，尤其是功率模塊這類額定電流較大的產(chǎn)品，需要開發(fā)可抑制開關(guān)時(shí)浪涌電壓影響的新封裝。

2012年3月，ROHM于世界首家開始量產(chǎn)內(nèi)置的功率半導(dǎo)體元件全部由碳化硅組成的全SiC功率模塊。其后，相繼開發(fā)出直到1200V、300A額定電流的系列產(chǎn)品，在眾多領(lǐng)域中被廣為采用。在IGBT模塊市場(chǎng)，ROHM擁有覆蓋主要額定電流范圍100A到600A的全SiC模塊產(chǎn)品陣容，預(yù)計(jì)未來(lái)的需求會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。

特點(diǎn)

1.開關(guān)損耗大幅降低，有助于設(shè)備節(jié)能

搭載ROHM生產(chǎn)的SiC-SBD和SiC-MOSFET的全SiC功率模塊，與普通的同等額定電流的IGBT模塊相比，開關(guān)損耗降低64%（芯片溫度150℃時(shí)）。因此，可降低應(yīng)用的功率轉(zhuǎn)換損耗，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能。

2.高頻驅(qū)動(dòng)，有利于外圍元器件的小型化

PWM逆變器驅(qū)動(dòng)時(shí)的損耗仿真中，與同等額定電流的IGBT模塊相比，相同開關(guān)頻率的損耗5kHz驅(qū)動(dòng)時(shí)降低30％、20kHz驅(qū)動(dòng)時(shí)降低55％，綜合損耗顯著減少。20kHz驅(qū)動(dòng)時(shí)，所需散熱器尺寸可減少88%。

不僅如此，由于可高頻驅(qū)動(dòng)，還有助于外圍無(wú)源器件的小型化。

實(shí)現(xiàn)更大電流的技術(shù)要點(diǎn)

1. 封裝內(nèi)部電感顯著降低

隨著功率模塊產(chǎn)品的額定電流越來(lái)越大，開關(guān)工作時(shí)的浪涌電壓變大，因此需要降低封裝內(nèi)部的電感。此次的新產(chǎn)品通過(guò)優(yōu)化內(nèi)置的SiC元器件配置、內(nèi)部版圖及引腳結(jié)構(gòu)等，內(nèi)部電感比以往產(chǎn)品低約23％。同時(shí)，開發(fā)了相同損耗時(shí)的浪涌電壓比以往封裝低27%的G型新封裝，從而成功實(shí)現(xiàn)額定電流400A、600A的產(chǎn)品。而且，在同等浪涌電壓驅(qū)動(dòng)條件下，采用新封裝可降低24%的開關(guān)損耗。

2. 封裝的散熱性能顯著提升

要實(shí)現(xiàn)額定600A的大電流，不僅需要降低內(nèi)部電感，還需要優(yōu)異的散熱性能。新產(chǎn)品提高了對(duì)模塊的散熱性影響顯著的底板部分的平坦性，從而使底板和客戶安裝的冷卻機(jī)構(gòu)間的熱阻減少57％。

另外，與之前的SiC模塊產(chǎn)品一樣，此次也推出了用來(lái)評(píng)估的驅(qū)動(dòng)用柵極驅(qū)動(dòng)器板，幫助客戶輕松進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)估。

siC功率模塊產(chǎn)品陣容

術(shù)語(yǔ)解說(shuō)

?電感

表示使流動(dòng)的電流發(fā)生變化時(shí)因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小的量。

?浪涌電壓

在電流平穩(wěn)流動(dòng)的電路中瞬間急劇變動(dòng)的電壓。本文中具體是指關(guān)斷MOSFET的開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的電壓。

?IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）

絕緣柵雙極晶體管。在柵極裝有MOSFET的雙極晶體管。

?MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field　Effect　Transistor）

金屬－氧化物－半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。是FET中最被普遍使用的結(jié)構(gòu)。作為開關(guān)元件使用。

?SBD（Schottky Barrier Diode）

通過(guò)使金屬和半導(dǎo)體接觸從而形成肖特基結(jié)，利用其可獲得整流性（二極管特性）的二極管。具有“無(wú)少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)、高速性能卓越”的特點(diǎn)。