富士時報

第75巻第10号（2002年）

パワー半導体の現状と動向

重兼　寿夫・関　　康和・藤平　龍彦

パワー半導体の最近の動向について，ISPSD'02の状況を踏まえ解説する。IGBT，スーパージャンクション構造，SiCなどが注目されている。富士電機のUシリーズIGBTと，これまでのIGBT開発に適用した技術について述べる。また，FZウェーハを用いたNPT型や，さらに特性改善をしたFS 型などを概説する。その他，富士電機の産業用，自動車用，電源用などへの適用デバイス，インテリジェント化や個別デバイスのブレークスルーなどについても述べる。

UシリーズIGBTモジュールの技術革新

岩室　憲幸・宮坂　忠志・関　　康和

600V，1,200V，1,700V超低損失UシリーズIGBTモジュールを開発した。IGBTチップは新たに開発したトレンチゲート技術と薄ウェーハ技術により，発生損失を大幅に低減することに成功した。FWDチップはアノード構造とライフタイム制御法の最適化により，逆回復電流の低減に成功し，低損失化を実現した。組立技術においては，すず系はんだ技術の開発によってパワーサイクル耐量を大幅に向上させた。これら技術の融合により，従来モジュールに対して40％のベース面積の小型化を達成できた。

T，UシリーズIGBTモジュール（600V）

百田　聖自・宮下　秀仁・脇本　博樹

600V用IGBTモジュールとしてT シリーズおよびU シリーズの開発を行った。Tシリーズはおよそ100μm厚のウェーハ加工技術の確立により，NPT化技術をこの600V製品にまで適用し，低スイッチング損失，高破壊耐量，低コスト化を達成した。またUシリーズでは，トレンチ加工技術により定常損失をも極限まで低減し，このクラスでは最も低損失のIGBTモジュールである。

UシリーズIGBTモジュール（1,200V）

小野澤勇一・吉渡　新一・大月　正人

汎用インバータや無停電電源に代表される電力変換機器は，常に高効率化・小型化・低価格化・低騒音化が要求されており，このインバータ回路に用いられる電力交換用素子にも高性能化・低価格化が求められている。本稿では，トレンチゲート構造とフィールドストップ構造の採用により，従来素子に対して大幅な低損失化を実現したUシリーズIGBTモジュールのうち，1,200V系の素子について紹介する。

UシリーズIGBTモジュール（1,700V）

星　　保幸・宮坂　　靖・村松健太郎

1,700V UシリーズのIGBT，FWDの開発を行った。IGBTの表面構造はトレンチゲート構造を有し，裏面はFS構造を採用した。その結果，VCE（sat）-Eoff は125℃で2.5V-34mJ（150A）（電流密度：133A/cm2）の特性が得られた。FWDはDWの基板で設計を行い，表面からの注入を最適化した構造とし，最適ライフタイムコントロールを適用しソフトリカバリーな構造とした。

インテリジェントパワーモジュール「R-IPM 3，Econo IPM シリーズ」

渡辺　　学・楠木　善之・松田　尚孝

インバータやサーボの電力変換部に適用されるIPMは，低損失化・小型化が市場から要求されている。R-IPMの外形と機能を継承し，損失の低減を図ったR-IPM 3と，R-IPMとEconoモジュールのコンセプトを融合して小型・薄型化を図ったEcono IPMを開発した。600V系20から150Aの容量で，17機種のR-IPM 3 と，8機種のEcono IPMを系列としてそろえた。

車載用サージ吸収入力IC

八重澤直樹・市村　　武・岡本　有人

±25kV以上の高静電破壊耐量（ESD：条件150 pF-150Ω）を備えた60V縦型パワーツェナーダイオードなどによるサージ吸収回路と，NMOS構成によるバッファ回路，レベルシフト回路，入力プルアップ・プルダウン抵抗の14チャネル分を統合化し，同一チップ上に集積させ，SSOPパッケージに収めたサージ吸収入力ICを開発した。本製品により，自動車電装用ECU（Electronic Control Units）において，従来のディスクリート構成に対し大幅なプリント板実装面積の低減と部品点数の低減が可能となる。

車載用高機能MOSFET

梅本　秀利・山田　昭治・鳶坂　浩志

自動車電装システムの小型化・大規模化に対応するため，パワー半導体に周辺回路を内蔵したスマートパワーデバイスの系列化としてローサイド高機能MOSFET F5048を開発した。この製品はランプやモータなど負荷の通電開始時に大電流を必要とする用途に最適なデバイスであり，その特徴は次のとおりである。(1)過電流検出・過熱検出機能内蔵，(2)高ダイナミッククランプ電圧80V，(3)スイッチング時間60μs（typ.），(4)高静電破破壊耐量，(5)表面実装パッケージ。

電源用マルチチップパワーデバイス「M-Power2シリーズ」

太田　裕之・寺沢　徳保

スイッチング電源は低消費電力，小型化，軽量化などが求められている。そのため複合発振型電流共振コンバータを開発し，専用のパワーデバイス「M-Power2シリーズ」を製品化した。特徴は次のとおりである。
（1）待機時入力電力0.5W以下でエナジー2001適合
（2）昇圧チョッパ回路併用でフィンなし100W出力
（3）30mm × 10mm × 3.5mm の小型サイズ

高耐圧ショットキーバリヤダイオード

北村　祥司・伊藤　博史

スイッチング電源の高電圧二次側整流用に最適なダイオードとして，150V，250V耐圧のショットキーバリヤダイオード（SBD）を開発した。バリヤメタルやエピタキシャル層の最適化により，従来用いられてきたpn ダイオードと比較して，低VF（順方向電圧）かつソフトリカバリーを実現し，スイッチング電源の高効率化・小型化に寄与できると考える。

パワーMOSFET「SuperFAP-G シリーズ」とその適用効果

徳西　弘之・山田　忠則・井上　正範

情報通信機器の低消費電力化に応えるべく低損失・超高速パワーMOSFET「SuperFAP-Gシリーズ」を開発した。SuperFAP-Gシリーズは，新開発した平面接合に限りなく近いQPJ技術により，性能指数（Ron・Qgd）で従来品比約2.5倍の性能向上を実現している。この技術を用いて開発した100から250V耐圧の中耐圧SuperFAP-Gシリーズについて紹介する。また，SuperFAP-Gシリーズをアプリケーションに適用した効果について，代表例を紹介する。

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