構造・接続技術のパイオニア

パワーモジュールの構造・接続技術のパイオニアとして、1975年、セミクロンは世界初のバイポーラの絶縁型パワーモジュールを開発しました。この構造は、多くの画期的な開発に使用されました。

絶え間ない進化

1989年、初のIGTBのパワーモジュールが開発されました。現在のパワーモジュールの構造は、今なおオリジナルを基にしています。複数のセラミック板(DCB:ダイレクトカッパーボンド)が、銅ベース板にはんだ付けされ、ヒートシンク上に取付けられます。DCBはAl2O3またはAINの薄い絶縁基板の両面に銅が張り付けられたものです。

DCBの表面にチップの裏面(IGBT:コレクター、ダイオード:通常カソード)をはんだ付けします。チップ表面(IGBT:ゲートおよびエミッター、ダイオード:アノード)は、複数のAIワイヤーでDCB基板上の対応するパターンに接続します。これらのパターンにモジュールの端子を直接はんだ付けするか、他のはんだ付けやワイヤーによってモジュールのケースに固定された端子に接続します。

パワーモジュールの構造・接続技術の継続的な開発は、モジュールの生産・プロセスのコスト低減と、モジュール特性の向上を目的としています。

定常負荷や短時間負荷で、半導体を冷却するための熱源を可能な限り効率よく放散することが重要です。パワーモジュールは効率的な冷却によって 性能を発揮することができ、大容量で、半導体コストを低減させるためには冷却は必須です。また、IGBTとダイオードチップの許容温度は世代とともに上がっています。しかし、高温動作で高効率の放熱は、モジュールの温度サイクルやパワーサイクル寿命を縮めてしまいます。このため、構造・接続技術の継続的な開発が求められています。

以下に記す、パワーモジュールに使用されるSKiiP®, SPRiNG®, SKiNTER® and SKiN®技術を開発したセミクロンは、この分野でのリーディングカンパニーの1社です。

絶縁型IGBTモジュールの内部構造例