采用第6代IGBT硅片的IGBT模块.pdf

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1、采用第6代IGBT硅片的IGBT模块TaketoNishiyama袁YujiMiyazaki渊三菱电机功率器件福冈制作所袁日本福冈819鄄0192冤摘要院从2007年开始上市的最新NX系列绝缘栅双极型晶体管渊InsulatedGateBipolarTransistor袁简称IGBT冤模块袁采用统一的封装和功率硅片袁其端子和电路结构具有前所未有的灵活性遥在NX系列开发的第1阶段袁采用的第5代载流子存储式沟槽型双极型晶体管渊CarrierStoredTrenchGateBipolarTransistor袁简称CSTBTTM

2、冤硅片技术实现了高效性能遥介绍在NX系列开发的第2阶段所采用的1.2kV第6代IGBT硅片技术遥新的第6代IGBT模块进一步提高了效率并降低了噪声袁从而拓宽了客户的应用范围遥关键词院模块/绝缘栅双极型晶体管曰载流子存储式沟槽型双极型晶体管中图分类号院TM46文献标识码院A文章编号院1000-100X渊2009冤09-0000-00TheIGBTModulewith6thGenerationIGBTChipTaketoNishiyama袁YujiMiyazaki渊PowerDeviceWorks袁MitsubishiEl

3、ectricCorporation袁Fukuoka819鄄0192袁Japan冤Abstract院In2007袁thelatestIGBTmodules耶NXseries爷wasstartedtorelease.TheNXserieshasnovelflexibilityofitster鄄minalandcircuitconfigurationbyusingsomeunifiedpackagepartsandpowersemiconductorchips.Inthis1ststepofNXseries袁our5thge

4、nerationIGBTchipthatrealizedhighefficiencycharacteristicsbyusingCSTBTTMchiptechnologyisadopted.Inthispaperthe2ndstepNXserieswith1.2kV6thgenerationIGBTchiptechnologyispresented.Thefurtherimprovementofefficiencyandlownoisecharacteristicsonthenewdevicewillextendthe

5、applicationrangeofusers.Keywords院module/InsulatedGateBipolarTransistor曰CarrierStoredTrenchGateBipolarTransistor1前言为硅片电流密度曰Vcesat为饱和压降曰Eoff为关断损耗遥TMIGBT在诸如变频器尧电源以及运动控制等功率CSTBT比沟槽型IGBT的FOM高遥第6代IGBT的系统的输出级是非常受欢迎的半导体器件遥IGBT模FOM比第5代的高30%遥块将功率硅片集成在绝缘封装内袁使其适用的功率3.2第6代IG

6、BTTM范围小到1kW以下袁大到1MW以上遥第1阶段开第6代IGBT硅片是基于CSTBT技术研发发的NX系列IGBT模块的封装具有很高的灵活性[1]遥的遥图1示出它和第5代IGBT硅片的剖面图遥两代另外袁减小IGBT模块的功耗是客户期望降低整个系硅片都有载流子存储层袁第6代IGBT硅片用薄晶片工艺技术将非穿通结构改为轻穿通结构[2]袁且通过统成本尧降低EMI噪声辐射以及延长寿命的关键遥先进的CSTBTTM硅片技术为NX系列IGBT模块第2元胞的优化设计可改善Vcesat鄄Eswoff的折衷关系遥阶段开发提供了很好的解决

7、方案遥2NX系列IGBT模块通常袁IGBT模块被设计成各种尺寸以满足合适的空间和好的性价比袁而且IGBT模块包含了外壳尧底板尧端子尧绝缘部分以及功率硅片等许多封装部件遥NX系列采用统一的封装部件和通用的封装工艺实现了容量范围大且能提供各种电路拓扑结构的模块遥除了1单元尧2单元尧7单元和CIB中整流鄄逆图1IGBT的剖面图变鄄制动结构外袁还可以按照客户的要求定制模块遥采用精细图案工艺缩短元胞单元的间距并优化各种封装类型可将各种电路灵活地封装到母板上并载流子存储层的掺杂浓度袁从而加强了载流子存储层存储载流子的效果[3]遥V

8、鄄E折衷关系得到显著能灵活设计端子结构遥cesatswoff3硅片技术改善袁如图2所示遥3.1IGBT硅片工艺优良指数渊FigureofMerit袁简称FOM冤的定义为院在结温Tj=125益时袁FOM=Jc/渊VcesatEoff冤袁其中袁Jc1.2kV/150AIGBT定稿日期院2009-7-20作者简介院TaketoNishi