富士電機技報のご紹介

富士電機は，コンバータ回路，インバータ回路，ブレーキ回路および温度センサを一体化したPIM（Power Integrated Module）において，富士電機の最新の「Vシリーズ」IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）チップを小型パッケージ“MiniSKiiP”に搭載した新製品を開発し，系列化した。
インバータ装置の高効率化と小型化を達成するために，IGBTモジュールに対しては損失の低減および小型化が強く求められている。これに対して富士電機は，インバータの高効率化と小型化に貢献するPIMタイプの“ECONOPIM”製品を既に系列化している。今回，新製品として系列化したMiniSKiiP製品は，銅ベースレス構造とスプリングコンタクト構造により，従来品であるECONOPIM製品と比較して設置面積を36%縮小することを実現している。

カップ式自動販売機は，オフィス，工場，病院，高速道路のサービスエリアなどさまざまなロケーションで稼動している。約半数は従業員が多いオフィスで利用されており，中・大型機や多機能機が主体となっている。従業員が少ないオフィス向けのコンパクトサイズの製品は，ホット飲料専用機が主流であり，夏季に売上が減少するため設置箇所を増やすことが困難であった。一方で，カップ式自動販売機のレギュラーコーヒー抽出システムを応用して2013 年に開発したカウンタートップ機材は，その味が消費者から評価され，コンビニエンスストアにおけるコーヒー販売を大ヒットに導いた。
このような自動販売機の状況を捉え，“オフィス市場全体の活性化”を実現するため，カップオペレータ企業である株式会社ジャパンビバレッジホールディングスと超小型カップ式自動販売機を共同で開発した。コンパクトサイズで小規模オフィス向けの仕様でありながら，身近でおいしい本格的なコーヒーを提供するものである。

太陽光発電用パワーコンディショナ，風力発電用DC/ACコンバータ，ハイブリッド車（HEV）や電気自動車（EV）やエアコン用の高効率インバータなどのパワーエレクトロニクス機器には，パワー半導体が数多く使用されている。パワーエレクトロニクス機器の電力損失を低減する上で，パワー半導体の効率向上が必須課題となっている。このため，従来のSi半導体の性能限界を打ち破る次世代半導体として，SiC（炭化けい素）やGaN（窒化ガリウム）などのワイドバンドギャップ半導体が実用化されてきている。SiCは，Siに比べてバンドギャップは3倍以上，絶縁破壊電界は5倍以上，電子飽和速度は2倍以上，熱伝導率は約3倍といった優れた物性を持ち，Siよりも高温で利用できる。Si半導体をSiC半導体に置き換えることにより，パワー半導体素子のオン抵抗を下げて電力変換回路の電力損失を大幅に削減できるので，機器のエネルギー利用効率の大幅な改善と省電力化が可能である。
富士電機は，SiC-SBD（Schottky Barrier Diode）を搭載したパワー半導体モジュールを製品化してきており，今回，ディスクリートパッケージに搭載した650V 10〜50A，1,200V 18〜36AのSiC-SBDを開発した。

近年，再生可能エネルギーが注目され，特に太陽光発電や風力発電の市場が伸びている。これらの分野では電力変換効率を向上させるため，高電圧化，大容量化，高効率化が進んでいる。
富士電機は，3レベル電力変換回路を一つのパッケージに収めた1,200V/400A定格のIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールを既に製造している。さらなる大容量化に対応するため，PrimePackの一部を改良し，太陽光発電用PCS（Power Conditioner）や風力発電，UPS（無停電電源装置）などに対応できる汎用性の高い3レベル大容量IGBTモジュール用パッケージ「M404パッケージ」を開発した。定格電圧1,200V，定格電流450A，650A，900Aの3型式をラインアップした。M404パッケージは，並列接続も容易であるため，装置のいっそうの大容量化に対応できる。

近年，地球温暖化を防止するために，これまで以上にCO₂などの温室効果ガスの削減が求められている。温室効果ガスを削減する手段の一つとして，パワーエレクトロニクス機器の省エネルギー化がある。中でもインバータの高効率化が挙げられ，特にインバータの主要な素子であるパワーデバイスの低損失化の要求が強い。
代表的なパワーデバイスであるIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールには，従来はSi（シリコン）のIGBTチップとFWD（Free Wheeling Diode）チップを用いてきた。このSi デバイスに替わって，耐熱性と高い破壊電界強度を持ったSiC（炭化けい素）デバイスが装置の高効率化や小型化を実現するものとして期待されている。
富士電機では600V耐圧SiC-SBD（Schottky Barrier Diode），および1,200V耐圧SiC-SBDの開発を完了し，これらのSiC-SBDとSi-IGBTを組み合わせて搭載したSiCハイブリッドモジュールを製品化している。今回，690V入力インバータ用に1,700V耐圧のSiCハイブリッドモジュールを開発し，製品化した。

ITがますます発展する中，アジア市場においても，データセンターに代表されるビルの環境性能や経済性が，近年重要性を増している。そのため，ビルで使われる電源設備に対して高効率・高信頼性・省スペースの要求が高まっている。これらの要求に応えるため，海外向け仕様の大容量UPS「7000HX-T4」（400V系，500kVA）を開発した。

近年，IPM（Intelligent Power Module）の主な用途である汎用インバータ，サーボ制御装置などのモータ駆動装置だけでなく，エアコン，太陽光発電用PCS（Power Conditioner）などの市場においても，装置の小型化が強く求められている。そのため，IPMに対しては，さらなる小型化と出力電流の拡大の要求が高まっている。
これらの市場要求に応えるため，富士電機は現行の「Vシリーズ」IPMのラインアップに追加して，新たに中容量（600V/50〜100A，1,200V/25〜50A）の小型パッケージの製品化を計画している。

自動車の安全性を高める動き，環境負荷を低減する動きがある中，自動車には電子制御による自己故障診断システム（OBD：On Board Diagnostics）を搭載し，燃料タンクシステムの燃料漏れを検出することが義務付けられている。これを受けて，富士電機は2007年にタンク圧センサ（燃料漏れ検出用圧力センサ）を製品化した。
自動車の電子制御化が進み，エンジン制御系のみならず，パワートレイン系，ボディ制御系，情報通信制御系などのECU（Electronic Control Unit）も使用されるようになり，これらの制御システムから発生するノイズに関してEMC（Electromagnetic Compatibility）の要求が厳しくなっている。富士電機はこのような市場ニーズに応えるため，従来製品の外形寸法を維持しつつ，パッケージ内にノイズ除去用のチップコンデンサを搭載してEMCを向上させた自動車用タンク圧センサ「EPL11E-GM」を開発した。