富士時報

第79巻第5号（2006年9月）

半導体の現状と展望

藤平　龍彦・重兼　寿夫

地球環境保護，特にCO₂排出量の抑制は，人類にとってますます重要な課題となってきている。富士電機は，パワーエレクトロニクス機器の利用拡大と，その電力利用効率の改善，省資源化を通して世界のCO₂排出量の抑制に貢献するために，パワー半導体製品の性能向上，小型化，高信頼化，低コスト化を進めてきている。本稿では，富士電機の代表的な半導体製品であるパワーモジュール，パワーディスクリート，パワーICについて，その現状と展望を紹介する。

ハイブリッド車用IGBTモジュール

西浦　　彰・征矢野　伸・両角　　朗

ハイブリッド車に用いられるIGBTモジュール・IPMの高信頼性，完全鉛フリー化を実現するための要素技術と，製品への適用例を紹介する。放熱ベースに銅を用いた場合，温度サイクル試験において絶縁基板との熱膨張差により両者を接合するはんだ部にクラックが伸展する。この耐久性を向上させるために，はんだ材料の改善，絶縁基板の改善などを実施することで，要求信頼性を実現している。この技術により製品化した，完全鉛フリーのIGBT-IPMの概要を紹介する。

New Dual IGBTモジュール

兼田　博利・小川　省吾・堀　　元人

汎用インバータや無停電電源装置に代表される電力変換機器には，常に高効率化・小型化・低価格化・低騒音化が要求されている。このインバータ回路に用いられる電力変換素子にも高性能化・低価格化・高信頼化が求められている。また，近年の環境問題への対応から，従来の鉛はんだの代替として鉛フリーはんだの実用化が始まっている。本稿では，特性改善のために開発されたU4チップを搭載し，鉛フリーはんだを適用したNew Dual IGBTモジュールについて紹介する。

最新技術を用いた新コンセプトIGBT-PIM

小林　靖幸・丸山　力宏・望月　英司

汎用インバータや無停電電源装置など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・高信頼性が要求され，これはインバータ回路に用いる電力変換用半導体素子にも同様に求められる。近年では，小型化・低価格化・低ノイズ化の要求が非常に強く，このためには低損失化とノイズのトレードオフ特性をブレークスルーし，かつ高放熱化を実現することが課題である。本稿では，低ノイズ化と小型化・集積化を両立した新しいコンセプトのパワー集積モジュール（PIM）系列とその最新技術について紹介する。

小容量IGBTモジュール

楠木　善之・小松　康佑・菊地　昌宏

電力変換装置に使用されるパワーモジュールは，常に低損失化・小型化・軽量化が求められている。この要求に対し，家電製品などの低出力の負荷に対応する小容量IGBT モジュール「CP-Pack」「CP-PIM」を開発した。主な特徴は次のとおりである。
（1）定格電圧・電流：600V/5から30A，1,200 V/5から25A
（2）小型化：リードフレーム構造などの採用により，従来製品に対し，大幅に小型化。1,200V耐圧クラスのUL規格も満足している。
（3）環境規制への対応（鉛フリーパッケージ）

完全鉛フリーIGBTモジュール・IPM

西村　芳孝・西澤　龍男・望月　英司

エレクトロニクス実装において，従来のSnPbはんだの代替として鉛フリーはんだの実用化（欧州RoHS規制への対応）が始まっている。このような背景から，IGBTモジュール・IPMにおいても完全鉛フリー化が望まれている。はんだ接合部の破壊メカニズムを明確にし，絶縁基板下にはSnAgInはんだ，端子部にはSnAgはんだを用い完全鉛フリー化を実現した。本稿では，RoHS対応IGBTモジュール，IPM製品における鉛フリー対応技術と製品系列について紹介する。

パッケージシミュレーション技術

繁田　文雄・堀　　元人・沖田　宗一

パワーデバイスは，産業・民生・自動車などさまざまな分野で使用されており，市場において小型化，高信頼化の要求が高まっている。これに伴い，チップの高集積化技術・耐熱サイクルなどの高信頼化技術の確立，次世代要素技術開発およびパッケージ設計・信頼性評価期間の短縮が重要となる。本稿では，これらの技術開発およびパッケージ設計に活用している熱・応力シミュレーション技術について，実例をあげながら紹介する。

自動車用燃料タンク漏れ検出用圧力センサ

植松　克之・篠田　　茂・栗又正次郎

米国市場に代表されるOBD（On Board Diagnostic System）規制により，燃料タンクシステムのガソリン蒸気漏れ検出の義務づけが広がりを見せてきている。今回，富士電機では，CMOSプロセスによるデジタルトリミング式自動車用燃料タンク漏れ検出用圧力センサを開発した。本稿では，製品の概要，高感度・高耐圧設計についての検討と評価結果を報告する。開発したセンサセルは，基本仕様として±6から±10kPa（相対圧）の圧力レンジの用途に適用可能で，パッケージオプションにより幅広い取付け方法に対応している。

自動車用大電流IPS

竹内　茂行・中澤　仁章・西村　武義

富士電機では，IPSの新規市場としてモータ制御用途，リレー代替用途をターゲットとした大電流で使用可能な「F5052H」を開発した。本製品はトレンチ構造を用いた低オン抵抗（8mΩ_MAX）の出力段パワーMOSFETと制御部ICとをチップオンチップ構造とした。主な特徴を以下に示す。①低オン抵抗化，②高放熱処理可能な小型パッケージ，③各種保護機能（バッテリー逆接続時温度上昇抑制など），④高誘導性負荷エネルギー耐量（モータロック時破壊防止，並列接続時，エネルギー分担可能）。

自動車電装用パワーMOSFET

有田　康彦・西村　武義

富士電機では，車載部品電子化，電子システム高効率化などの要求に対応するため，各種パワーMOSFETを開発している。電動パワーステアリング用ならびにHEVなどのDC-DCコンバータ用として，低オン抵抗特性，高ゲートしきい値電圧特性，高信頼性を有するトレンチMOSFET 製品を系列化している。また，DC-DCコンバータ用ならびにディスチャージヘッドランプの電子バラスト用として，高耐圧性，高速スイッチング特性を有するSuperFAP-Gシリーズ製品を提案している。

ソフトリカバリーLLD

森本　哲弘

高効率，低ノイズ化が要求されるスイッチング電源において，富士電機では，24V出力以上の電源二次側整流用に最適な300V，400Vのソフトリカバリーダイオードを開発し，製品化した。それは，従来から使用されている300から400Vの超高速低損失ダイオード（LLD）と比較し，低逆漏れ電流特性でスイッチング時のソフトリカバリー性を有し，電源の低損失化とスイッチング時の跳ね上がり逆電圧が小さく，ノイズの低減により，ノイズ対策部品の削減をも可能としている。本稿では，その概要について紹介する。

マルチチップパワーデバイス「M-Power2Aシリーズ」

島藤　貴行・寺沢　徳保・太田　裕之

富士電機では，高効率，低ノイズに優れた複合発振型電流共振電源回路とその専用デバイスのM-Power2シリーズを開発し，フラットパネルテレビ用電源で好評を得ている。近年，フラットパネルテレビの大画面化により電源の大容量化の要求があり，今回，電源の大容量化にも対応可能なM-Power2Aシリーズを開発した。M-Power2Aシリーズでは，約400W出力のスイッチング電源にまで適用可能であり，M-Power2シリーズに対して，機能・性能の改善も行っている。

256ビットPDPアドレスドライバIC

野見山貴弘・川村　一裕・佐藤憲一郎

PDP（Plasma Display Panel）テレビや液晶テレビなどの薄型テレビ市場が急速に伸びるにつれて，PDPテレビに対しては一層の低価格化・高品質化が要求されている。これらの要求に応えるため，富士電機では，低スイッチングノイズ技術，レイアウト技術，寄生電流対策技術を適用した，256ビット出力のPDPアドレスドライバIC「FCE3273K」を開発した。本稿では，上記技術についての詳細と製品概要について紹介する。

多出力PDPスキャンドライバIC

清水　直樹・小林　英登

PDP（Plasma Display Panel）は大画面化だけでなく高画質，低価格，低消費電力が求められており，PDPを駆動するドライバICに対しても，低コスト化と高性能化が常に要求されている。この市場の要求に応えるために，スキャンドライバIC において多出力に着目し，HD（High Definition）パネルなら使用個数を従来の12個から8個に削減でき，Full HDパネルにおいては従来の18個から12個に削減できる低コスト化が可能なスキャンドライバIC を開発 した。

擬似共振型低待機電力電源制御IC

園部　孝二・打田　高章

近年，地球温暖化問題が注目され，特に電気製品を使用していなくても，コンセントに接続されている状態で消費される待機電力を減らすことが大きな課題となっている。富士電機では，低消費電力化に有効な起動素子内蔵タイプのスイッチング電源用制御ICの系列化を進めている。本稿では，電気製品の待機状態である軽負荷時や無負荷時に間欠動作することで，大幅な待機電力削減を可能とする擬似共振型制御ICについて紹介する。

1チャネル出力降圧型DC-DCコンバータIC

藤井　優孝・米田　　保

近年，電子機器はますます小型化・軽量化・高機能化が進んでおり，この電子機器を駆動するための電源においては小型・高効率・高出力の要求のほか，負荷急変に対する速い電源の応答性が要求される。富士電機ではこの要求を満足するために制御方式に電流モードを使用した低オン抵抗の高耐圧パワーMOSFETを内蔵した1チャネル出力降圧型DC-DCコンバータIC「FA7738N/P」を開発・製品化した。本稿では，この制御ICの特徴および応用回路例を紹介する。

第二世代マイクロ電源

佐野　　功・臼井　吉清・関　　知則

富士電機では，携帯機器の小型化・薄型化の要求に合った，インダクタと制御ICを一体化した第二世代マイクロ電源「FB6831J」を開発したので紹介する。FB6831Jは，リチウムイオンバッテリー1セル用途の同期整流降圧コンバータである。第一世代品と比較して製品サイズを40%削減し，外形寸法2.95mm×2.40mm，厚さ1mmを実現した。携帯機器の小型化，薄型化に貢献できる。

トレンチ形成におけるエッチング特性とプラズマ物性の関係

矢嶋　理子・脇本　節子・市川　幸美

シリコントレンチは，トレンチゲートMOSFETや絶縁分離など，さまざまなデバイスで使用されており，現在トレンチエッチングはキープロセスとなっている。富士電機では，トレンチエッチングをより高精度に制御するために，トレンチ形成におけるエッチング特性とプラズマ物性との関係を調べ，メカニズムの解明を試みている。本稿では，エッチングレートに関してプラズマソースパワーとマスクパターンを変化させたときのプラズマ物性を調べ，これらのパラメータがエッチングレートを左右するメカニズムについて述べる。

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