再エネ、一般産業向け「LV100タイプ」IGBTモジュール：PCIM Europe digital days 2020、三菱電機

　三菱電機は、オンライン開催となったパワーエレクトロニクス展示会「PCIM Europe digital days 2020」（2020年7月7〜8日、ドイツ時間）に出展。新製品として、高い信頼性と拡張性を持つ一般産業用途向けの第7世代IGBT搭載「LV100モジュール」を紹介した。耐圧1200V、1700Vをラインアップし、風力発電用コンバーターや太陽光発電セントラルインバーター、産業用モータードライブなどの用途に向け、2020年中に製品化する予定だ。

一般産業用途向けの第7世代IGBT搭載「LV100モジュール」出典：三菱電機

　「LV100」のモジュールは、端子配列の最適化によって並列接続を容易にした新構造のパッケージを採用したもの。同社はこれまで電鉄、電力関連システムなどの大型産業機器向けの製品を提供してきた。今回、新たに開発したのは一般産業向けの製品で、既存のLV100タイプと外観は同じだが、「大型産業機器向けが高品質、高信頼性に重きを置いているのに対し、本製品は性能に加えて低コスト化にも対応している」といい、そのパッケージ構造、チップ設計は異なる。

　具体的には、同社の第7世代IGBT搭載の「NXシリーズ」と同じく独自技術であるSLC（SoLid Cover）技術を採用。SLC技術とは、従来の「セラミック絶縁基板＋シリコンゲル封止」に代わり、「樹脂絶縁銅ベース板と樹脂封止」の構造とするもので、高い耐サーマルサイクル性を実現している。この構造は既存の絶縁基板タイプと比較し、熱抵抗を30％低減できるという。また、モジュール内のチップレイアウトもシンメトリックな配置にしたことで、チップ間の電流バランスを均一にし、インダクタンス低減も実現している。

SLC（SoLid Cover）技術について　出典：三菱電機

理想的なレイアウト（左）と、それに基づいたLV100のシンメトリックな配置（中）。右が既存のモジュールの配置　出典：三菱電機

　一般産業向けLV100モジュールは、既存のLV100と同様パッケージサイズは100×144×40mmで、耐圧1200V／800A、同1000A（計画中）、同1200A、同1400A（計画中）、耐圧1700V／800A、同1200Aのラインアップを予定している。また、並列接続によって5000Aまで対応可能だ。同社説明担当者は、「スケーラビリティによる高電力化対応、SLC構造による高サーマルサイクル性、シンメトリックなモジュール内レイアウトによるチップ間電流バランスと低インダクタンス、そして第7世代IGBTチップ採用による低損失を、リーズナブルな価格で提供できる」と説明している。

LV100モジュールのラインアップ。灰色は既存の大型産業機器向け製品　出典：三菱電機

　また、「LV100はチップレイアウト含め、SiCをターゲットとしたコンセプトとなっている」とも説明。同社は大型産業機器向けでは既にハイブリッドSiCおよびフルSiCの製品を提供しており、今回の新製品についても具体的時期は未定だが、SiC搭載を予定しているという。

「業界最高水準の性能指数を実現」の1200V耐圧SiC-MOSFET

　このほか、同社が2020年6月に「業界最高水準の性能指数を実現した」として発表した1200V耐圧SiC-MOSFET「1200V-Nシリーズ」も紹介していた。

1200V耐圧SiC-MOSFET「1200V-Nシリーズ」　出典：三菱電機

　同社のSiCディスクリート製JFET（Junction Field Effect Transistor）領域の不純物濃度を高濃度化し、デバイスを高密度化する「JFETドーピング技術」を用いた新開発のSiC-MOSFETを搭載することで、低オン抵抗と低スイッチング損失を両立。パワーMOSFETの性能を示すFOMは1450mΩ・nCで、Si-IGBTを用いた従来品と比較して、電力損失が約85％低減したとしている。さらに、「誤動作を誘引する帰還容量の低減によって、一般的なSiC-MOSFETの課題である誤動作耐量を他社の同等品と比べ約14倍改善した」とも説明している。なお、同社は、この「1200V-Nシリーズ」を用いた回路設計時のシミュレーションに有用な高精度の「SPICEモデル」を開発したことも発表している。