Infineon、使いやすさ�_��でIGBTモジュール��業を�啣�
Infineon TechnologiesがIGBTパワーモジュールビジネスに��を入れている。�噞機械や鉄�O�Z両、風��発電など�j(lu┛)電��向けのモジュール(図1)を開発したことに加え、ハイブリッドカー（HEV）や電気�O動�Z（EV）向けのHybridPACK Drive(図2)を開発中である。いずれも��来よりも�j(lu┛)きな電��を扱え、寄�撻ぅ鵐瀬�タンスを下げたことで�W定なスイッチングをサポートする。
図1 Infineonが開発、IGBTパワーモジュール企業に無償ライセンスした新型パッケージ 出�Z：Infineon Technologies
図2 HEV/EV��のHybridPACK 左下のHybridPACK 1から�屬�HybridPACK 2に電��容量を�\やした後、効率を�屬�HybridPACK Drive（��下）では30%小型にした
AC-DCコンバータ、DC-DCコンバータではIGBTトランジスタ単��で使うことは少なく、3個あるいは6個�k組で使うケースが�Hいため、トランジスタ単��よりもモジュールの��(sh┫)がユーザーにとっては使いやすい。個別トランジスタで�j(lu┛)電流を流す�v路を構成すると、ノイズやリンギング、オーバーシュート、アンダーシュートなどの影�xを�pけやすく、かなり慣れたパワー設���vではないと設��図通りにスイッチングさせることが�Mしい。このためモジュールになっていれば、パワー�v路に余��な神経を使わなくて済む。
�j(lu┛)電����のパワーモジュールは、100mm×140mm×40mmのサイズに3.3kV/450A、4.5kV/400A、6.5kV/275Aの複数のIGBTを入れることができる(参考�@料1)。このパッケージは、ドイツのバールシュタイン工場で開発・���]されており、��常に�j(lu┛)きな電��を扱える。この工場では、パワーデバイスの後工��の��て; 開発、�攵�、����管理、サプライチェーン、マーケティングまでを扱う。
新型モジュールのメリットを幅広く����可�Δ粉超�を実現するため、Infineonは、IGBTパワーモジュールのプロバイダ��社に�瓦掘∪濕�の無償ライセンスを提供したことを2014�Qの12月に��らかにした。Infineonや��菱電機はこの時に開発に���}した。このほど、Infineonは量��にこぎつけた。5月20日から東�Bビッグサイトで開かれるテクノフロンティアで両社から�t��される予定になっている。
小さなパッケージでIGBTモジュールを�j(lu┛)電������にも使えるようになったのは�X設��だけではなく、寄�撻ぅ鵐瀬�タンスを��来の90nHから15nHへと1/6に削��できたことが�j(lu┛)きい。寄�撻ぅ鵐瀬�タンスが�j(lu┛)きいと、オンからオフへスイッチングする時、�堙賄�に電圧のオーバーシュートが��き、その後の電圧�S形はリンギングしながら��衰する。オーバーシュート電圧が�j(lu┛)きければ破�sに至ることがある。寄�撻ぅ鵐瀬�タンスを小さくすれば、オーバーシュート電圧が小さくなり、スイッチング�屬鰐筱�なくなる。
EV/HEV��のパワーモジュール
Infineonは、電気�O動�Zやハイブリッドカー（EV/ HEV）向けのIGBTパワーモジュールHybridPACKでも実績がある。2007�QにHybridPACKを�攵凮始(参考�@料2)、以来100万個出荷した。2012�Q1月にはHybridPACK 2をリリース、BMWの電気�O動�Zi3とプラグインハイブリッドカーi8にHybridPACK 2を搭載しているという。この�x場をけん引する�咾ぅ皀船戞璽轡腑鵑蓮��W��確保、低コスト化、CO2排出削��、である。これにより、HEV/EVの�x場は今後20%のCAGRで�Pびると見る。
また、InfineonはBMWと密に協��している。BMW i3の電気ドライブには75個の半導��が使われている。さらに、エアバッグ�U御やLEDライトモジュール、ステアリングロック、ワイパー、シートベルトリトラクター、などにも半導��を使っているという。
HybridPACKのこれまでの実績から、フィールドテストで20万時間を達成している。複数のOEMとティア1メーカーに納入してきたが、性�Δ領�化はなく、�`に見えるような劣化もないという。�X��性や電気��性、機械��性も問��のないことを確認している。
さらに、新����HybridPACK Driveを開発中だ（図3）。��来のHybridPACK 2の800A/650V（520kVA）����と比べると、660A/750V（495kVA）とやや電��は小さいが、パッケージのサイズは30%も��少している。�X設��が進歩しており、Tjmaxは175℃と��来の150℃よりも高い。また寄�撻ぅ鵐瀬�タンスは��来の14nHから10nH未満に��らしている。
図3 ��3世代のHybridPACK Drive 電��密度を�屬乙�失を削��した 出�Z：Infineon Technologies
HybridPACKは、ゲートドライブ��の信��(gu┤)端子と�j(lu┛)電流を流すパワー端子を別に設けていることも��長だ。信��(gu┤)ピンはプリント�v路基��に実�△掘∧燭燭て腫�のパワー端子は、モーターなどの端子とつなげる。内�陲離船奪廚離椒鵐妊�ングパッドとはAlあるいはCuのワイヤーボンディングで、サブストレート�屬瞭芝枩�(厚さ300µm)と接��する。サブストレート�屬瞭芝枩�と外�陲瞭璽僖錙蔀嫉劼箸魯ΕД襯妊�ングで圧��する。配線をできるだけ平�Q(m┐o)なメタルを�W(w┌ng)��したことで寄�撻ぅ鵐瀬�タンスを��らしている。
信��(gu┤)ピン��は細く、そのままプリント�v路基��に�Uすことができる(図4)。HEV/EVでは、パワートレイン��の300V以�屬猟称�電源(バッテリ)と、��来の12Vの�l蓄電池の両��(sh┫)を使う。ウィンドウの開閉やワイパー、ドアミラーの開閉など比較的�~単なモーターは�l蓄電池で動作させる。ほとんどのECU（電子�U御システム）は、�l蓄電池を電源としている。しかし、高電圧�霾�はパワートレイン��のモーターだけではなく、�v�撻屮譟璽���の発電機からの交流を直流に変換するオンボードチャージャーや、�j(lu┛)電��のDC-DCコンバータなどにもパワーモジュールが使われる。
図4 信��(gu┤)ピンはプリント基��にそのまま実�△垢襦―儘Z：Infineon Technologies
パワートレインの�j(lu┛)電��モーターをドライブするためのデジタル信��(gu┤)�v路�霾�は、�l蓄電池の低電圧を�W(w┌ng)��するため、クルマの電源システムをしっかり分ける��要がある(図5)。��に直流の300Vを交流の1000V�Zいショックがあると言われている。�xに至る�e険もあるため、�科�な絶縁が��要である。ちなみに欧�Δ悩�、12Vの�l蓄電池に��わり48V�Uの�v路を使う見当が進んでいるが、48Vの人��への影�xが100Vと同��度になる最�j(lu┛)の直流電圧だからである。
図5 HEV/EVでは、300V以�屬旅眦徹��Uと12Vの低電圧�Uを使う 出�Z：Infineon Technologies
参考�@料
1. Infineon、パワーモジュールのパッケージ新工場を�o開 (2015/04/24)
2. ハイブリッドカー専��の小型･高����のパワーモジュールをインフィニオンが開発中 (2008/11/21)
