世界首家!罗姆开发出可在高温条件下工作的压铸模类型SiC功率模块

2011-11-16

日本知名半导体制造商罗姆株式会社(总部 : 日本京都市)日前面向EV/HEV车(电动汽车/混合动力车)和工业设备的变频驱动,开发出符合SiC器件温度特性的可在高温条件下工作的SiC功率模块。该模块采用新开发的高耐热树脂,世界首家实现了压铸模类型、225ºC高温下工作,并可与现在使用Si器件的模块同样实现小型和低成本封装,在SiC模块的普及上迈出了巨大的一步。这种模块是600V/100A三相变频,搭载了罗姆的6个SiC-SBD和6个SiC沟槽MOSFET,经验证工作温度可高达225ºC。此外,该模块使用范围可达1200V级。因此,与传统的Si-IGBT模块相比,其损耗大大降低,不仅可实现小型化,而且与以往的母模类型SiC模块相比,还可大幅降低成本。本产品预计于3~4年后达到实际应用阶段。在此基础上,针对搭载了门极驱动器IC的IPM,罗姆还计划使用本技术,开发搭载SiC的压铸模类型DIP型、可高温条件下工作的、使用范围达600V/50A的IPM。

近年来,在迅速发展的EV/HEV车等所代表的电力电子技术领域,要求提供更高功率化、更高效化、更高温工作的元器件,因此,各公司在进行SiC器件开发的同时,都在开发可在高温下高效工作的SiC模块。罗姆于2010年10月世界首次实现将搭载了SiC沟槽MOSFET的模块(600V/450A)和搭载了SiC-SBD(肖特基势垒二极管)二极管模块(600V/450A)内置于电机并成功驱动。关于模块,由于传统的压铸模类型无法耐受200ºC以上的高温,因此长期使用的是耐热特性达250ºC材料的母模类型。罗姆一直不懈地推进与母模类型相比有利于小型化、低成本化、量产化的压铸模类型的开发。但是,能在200ºC以上温度环境下使用的封装树脂多为硬质材料,存在高温环境下容易开裂等课题,超过200ºC的高耐热压铸模类型的开发曾一度陷入困境。此次,罗姆通过树脂的物理特性与模块结构的优化设计,做到了225ºC的耐热性和小型化,在世界上最先实现了压铸模类型、在225ºC高温下的高功率工作。罗姆将SiC器件本身的特点与此次的新封装类型相结合,与具有相同功能的传统Si-IGBT模块相比,体积更小,仅为1/50,电气特性方面也实现了"全SiC"(沟槽式MOS和SBD)化,因此,开关时间减少了一半,成功的大幅度的提高了速度。
罗姆今后还将继续致力于面向汽车相关市场、其他市场的SiC器件及SiC模块的开发。


■主要特点

  1. 25ºC高温工作
  2. 6 in 1封装,适用600V/100A级的变频驱动 
  3. 以压铸模类型实现了小型化
  4. 通过"全SiC"(沟槽式MOS和SBD)化,实现了高速化、高效化

主要规格

尺寸 长:32mm 宽:48mm 高:3mm (4.608cm³)
电路结构 3相变频(6 in 1)
额定电压 600V
额定电流 100A
耐热温度(驱动) Tjmax 225ºC
封装类型 压铸模
开关时间 导通76ns/关断96ns

■模块的静态特性

模块的静态特性



■模块的开关波形

(测量条件 : Ids=100A、Vds=300V、负载:L=200uH、Rg=3.2Ω、Rgs=15kΩ)
模块的开关波形



■压铸模类型SiC功率模块

压铸模类型SiC功率模块



术语解说

  1. 压铸模类型
    将绑定好的框架置于模具内,注入热固性树脂成型的封装类型。
  2. 母模类型
    将成型品组装起来的封装类型。



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