Fuji Electric -发售有助于铁路运输节能的第7代“X系列”IGBT模块

    更新时间：2020-12-14
    富士电机株式会社（总部：东京都品川区，总裁：北泽通宏）开始量产针对铁路市场的第7代“X系列”元件的大容量IGBT※1模块“HPnC※2”，特发此通知。
    ※1：Insulated Gate Bipolar Transistor
    ※2：High Power next Core
    1．背景
    近年来，鉴于防止全球变暖，铁路作为一种能效出色的环保交通工具备受瞩目， 但由于车辆行驶会大量耗电，因此又面临如何实现车辆设备更加小型轻量化以及如何降低能耗等课题。功率半导体（IGBT模块）搭载于铁路车辆驱动系统的主变频器装置以及为空调系统和车内照明等供电的辅助电源装置上，是一种通过高速开关（断电和通电）对交流电、直流电等进行电力转换的电子零部件。
    本公司此次研发出了能够降低电耗的大容量IGBT模块“HPnC”并投入量产。电气化铁路市场今后的年均增长率有望达到6％，市场规模在2023年有望达到500-600亿日元※3，本公司将在全球范围内推广本产品。

    ※3：本公司预测

    2．产品特点
    ①降低电耗，实现节能
    本产品搭载了本社最新的第7代IGBT元件，第7代IGBT元件拥有行业前沿的低损耗性能。此外，与老款产品相比，本产品通过优化封装结构将限制高速开关的内部电感降低了76％，从而降低了损耗。搭载本产品的变频器的工作电耗较老款产品（本公司生产的“HPM”）降低了约8.6％，结合下述②（增强散热性）的特点，本产品能够更加有效地抑制发热，较之老款产品实现了19％的小型化和13％的轻量化。
    ②改进散热底板材料，提高可靠性
    引起IGBT模块故障的一大主要原因是工作温度变化所产生的应力会使模块内部的连接部位发生劣化。为此，将模块的散热底板的材料从过去的铝与碳化硅的复合材料（AlSiC）换成导热性能更出色的镁与碳化硅的复合材料（MgSiC），从而增强了散热性能，有效抑制了温度的变化。此外，老款产品是用焊料将绝缘基板与通电端子连接起来的，而新产品采用了超声波焊接※4，从而降低了产品故障率。
    ※4：该方法通过超声波振动将对象物直接连接起来。
    ③方便功率半导体并联

    老款产品在组成电路时采用的是3层母排（通电导体）叠层组合的结构，在功率半导体并联使用时，线路结构会变得很复杂（见图）。本产品对端子的排列进行了优化，3层母排能够沿相同方向统一配置，因此功率半导体的并联（多个并联）变得容易，使各种变频器更易于组装。

    3．主要规格