三菱电机半导体：伺服驱动器用功率器件解决方案

2019年12月11日，三菱电机发表了《伺服驱动器用功率器件解决方案》的主题演讲，从机器人的伺服驱动器的技术趋势出发，介绍了三菱电机半导体推出的功率半导体解决方案以及最新的技术进展。

据悉，未来机器人伺服驱动器技术将会朝着两大趋势发展——多轴伺服驱动方案和高功率密度设计。这也就意味着，市场将需要更多功能、更低损耗、更紧凑外观以及集成化程度更高的功率模块。

为此，三菱电机针对伺服驱动器不同功率段的需求，推出三种功率模块解决方案：CIB-IGBT方案、IPM方案和DIPIPM/DIPIPM+方案。

三菱电机推出的第7代IGBT之CIB解决方案具有一体化封装（SLC）的特点，具有超低的杂散电感和出色的热循环寿命。其采用单一衬底，减少绑定线；铜片厚度增加，优化了走线宽度；采用DP树脂，减少对绑定线和硅片间的机械应力；去掉了焊接层，去掉了热循环薄弱点。

在IPM解决方案上，三菱电机于1986年最先将IPM实现产品化。“IPM并非简单地把IGBT和控制电路放在一个模块中，而是根据系统要求设计IPM使用的IGBT硅片，以及能够在最佳的状态下驱动，保护IGBT的专用IC，还要考虑耐噪声和浪涌电压，并融合高集成度的封装技术。”宋高升指出。

目前，三菱电机半导体已经推出了基于第7代IGBT芯片技术的IPM模块，该模块内部集成驱动IC，调整驱动电流以改变不同电流下的dv/dt，易于系统EMI设计；配合优化的驱动IC，辨识故障类型，方便系统设计和调试；采用SLC封装技术，并优化模块的封装材料，以提升模块寿命和可靠性。

“第7代IPM，其损耗低、EMI噪声低、故障信号可辨识、热循环寿命长，尤其适合高端多轴机器 人的伺服驱动。”宋高升总结说。

其中，G1系列与G系列IPM封装尺寸兼容，内置损耗更低的第7代IGBT/FWD芯片，采用全新封装技术，可靠性更好；此外，全新驱动电路进一步降低了损耗和EMI噪声，G1系列的控制端子与G／L1系列兼容，可使用相同接口电路，主要功能是驱动电路和保护电路。

在封装技术上，第7代IPM 的G1系列的封装更薄更紧凑，体积减少了18——31%；A型封装更加适用于灵活布局的应用场景，比如G1系列可提供两种端子供选择。

为了适应变频市场的应用需求（高可靠性／低成本／小型化等）三菱开发了一系列的DIPIPM产品，它是一种双列直插型封装的IPM，其内置了HVIC，使其外围电路变得更加简单而节约成本，现已广泛应用于包括家电、小型变频器、工业伺服等产品中。

可以说，三菱电机半导体是压铸模封装IPM产品的先锋，针对不同的应用，三菱电机不断优化功率硅片，拥有最宽的产品线，在IPM上积累了丰富的经验，其产品在保持高性价比的同时，具有高可靠性和低故障率的保证。

10月29日，三菱电机开始发售搭载全新开发的低噪音的第7代IGBT芯片，同时实现低噪音和低功耗的全新系列“第7代超小型DIPIPM，该产品作为变频家电及工业马达驱动功率半导体模块的全新系列产品，有助于实现低噪音化和节能化。

新产品具有四个特点：1、搭载第7代CSTBT，通过同时实现低噪音和低功耗，支持广泛的应用，2、通过提高上限保证温，提高了逆变器的设计自由度；3、扩大超小型封装的额定电流至40A；4、确保与以往产品间的pin-to-pin兼容。

SiC功率模块凭借耐高温、低功耗和高可靠性的特点可以拓展更多应用领域，目前已经成为各企业争相布局的下一个制高点。

三菱电机超小型Full SiC DIPIPM使用SiC MOSFET实现低导通压降和二极管正向压降，使用SiC MOSFET自身体二极管作为FWDiI，减低反向恢复电流和噪声；可与超小型DIPIPM使用相同的PCB。

宋高升最后总结，DIPIPM家族的五大系列（SLIMDIP/超小型DIPIPM/小型DIPIPM/大型DIPIPM/DIPIPM+），为小功率机器人伺服驱动提供了丰富的智能功率模块解决方案。第7代超小型DIPIPM，最大额定电流创造新的记录(40A)，更低噪声，耐更高结温(Tj)和壳温(Tc)。“Full-SiCIPM, DIPIPM ，必将进一步提升伺服驱动器的功率密度。”

自1921年以来，围绕着变频家电、工业、新能源、轨道牵引、电动汽车五大应用领域，以产品研发与技术创新为初心，三菱电机持续地推出一代又一代性能更优、性价比更高的产品。如今，三菱电机研发推出的DIPIPM已成为变频家电领域不可或缺重要组成部分，而且其高速机车用HVIGBT模块也早已成为行业认可的标准品。

作为现代功率半导体器件的开拓者，三菱电机以持续不断地创新精神为驱动力，通过技术赋能，用产品说话。在改善生产效率、提供高品质产品以及满足环境发展需求的目标下，三菱电机还将继续不断以精雕细琢的产品匹配中国工业自动化转型升级的发展需求。