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半导体

三菱电机IGBT和IPM比翼齐飞 力保市场优势地位

三菱电机半导体首席技术官GourabMajumdar博士,在PCIM Asia 2016展会期间提到,三菱电机的功率半导体模块(包括其在美国合资企业Powerex)2014年和2015年的销售额大约在4.3兆日元至4.4兆日元,约占全球总销量的23%%,位居功率模块市场首位。

图一:三菱电机半导体首席技术官GourabMajumdar博士记者会演讲

虽然2016年整体经济环境不佳,预计销售额会有所下降。但是,由于中国市场庞大,并且根据国家相应的十三五发展规划,中国将从制造大国迈向制造强国;因此,三菱电机十分重视拓展本地市场,同时为中国经济的结构性调整做贡献。三菱电机半导体将致力于数控机床、机器人、轨道交通、变频家电、新能源和电动汽车等领域,为市场提供更高可靠性、更优性价比的产品。

图二:三菱电机大中国区半导体总经理四个所大亮先生

第7代IGBT模块性能更佳

在第7代IGBT模块中,分为NX及STD封装两种。NX封装俗称扁平形封装,有2合1、6合1和7合1的产品;STD是壳式的标准封装,以2合1的产品为主,两种封装同样提供650V、1200V和1700V的产品。

图三:三菱电机技术人员为媒体解说IGBT等系列产品

三菱电机自1968年提出IGBT概念后,至今已经开发到第7代IGBT产品。IGBT芯片的尺寸越来越小,厚度越来越薄,功耗也越来越低。

第七代IGBT产品的寿命和可靠性也有了大幅度提升。对于NX封装,三菱电机采用树脂绝缘基板代替传统的AlN,提升了热循环寿命,采用黑色的DP树脂替代传统的透明凝胶,令功率循环寿命得到大幅度提升。

对于STD封装的第7代IGBT产品,三菱电机采用了全新的厚铜陶瓷基板技术提升热循环寿命,采用了主端子超声波焊接技术,降低了封装内部的杂散电感。

为了提高基于第7代IGBT模块变频器的生产效率,三菱电机提供了压接端子和预涂覆热界面材料的可选项。

IGBT和IPM齐头并进

针对工业应用,三菱电机设计了G1 系列IPM,它是一种壳式的智能功率模块,把IGBT芯片驱动和保护电路集成在一起。它功耗低,尺寸小,产品线较丰富。根据不同的电流等级,耐压等级和实际散热效果,分为A、B及C三种封装供客户选择。

对于电动车和混合电动车,三菱电机最新提供J1系列,集成的散热器采用针脚式,可以直接插到电动车下面的水槽里,通过水冷,提升散热功能。

针对小功率变频器,三菱电机全新设计了DIPIPM+,它是在现有DIPIPM™的基础上,增加了整流桥和制动单元,将小功率变频器所需的所有功率器件均集成在内,简化了客户的设计。

SLIMDIP就是纤细型的DIPIPM™,比一般的超小型DIPIPM™小30%%,它采用了RC-IGBT内置功率芯片数量从原来的12个减少至6个,分为5A和15A两款。5A产品适合风机和冰箱,15A产品适用于洗衣机和空调。

在电力机车牵引方面,三菱电机的HVIGBT封装基本上已成为行业默认的标准。为了整体行业的可持续发展,三菱电机与竞争对手一起开发下一代产品的封装标准。

在新一代二合一HVIGBT封装中,中低压的叫LV100,绝缘耐压是6kV,电压等级从1700到3300V,电流等级分450A和900A两款。高压的叫HV100,绝缘极限达到10kV,电压等级从3500V到6500V,电流等级有225A、330A及450A。

最新推出的X系列HVIGBT采用了新一代的功率芯片,功耗更低。由于提高了电流密度,在相同电压等级下,电流等级可以更大。该产品能在四倍额定电流的情况下正常地关断,不至于失效。

致力研发碳化硅产品

三菱电机从1994年开始,已经启动碳化硅的功率器件的研究,至今已有20多款产品面世,部分产品应用在日本新干线和700系列车上。三菱电机在牵引变流器、工业自动化、变频空调器里面都已采用混合碳化硅功率模块,并实现商业化。

碳化硅功率模块性能极佳,是未来五到十年的主流。但是,现在还没有被市场广泛接受,主要是由于性价比的问题,其次是应用技术的问题。碳化硅模块的生产设备投资很高,晶圆良品率仍未达标,导致成本高昂,无法大量使用。未来,三菱电机将通过一些特殊领域的大规模使用以点带面,令市场的价格逐步降下来。

责任编辑:赵晨


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