xEV用SiC／Siパワー半導体モジュール新製品「J3シリーズ」サンプル提供開始

新開発の小型T-PMと豊富なラインアップで、xEV用インバーターの小型化等に対応

三菱電機株式会社

2024年1月23日 13時30分

　三菱電機株式会社は、電気自動車（EV）やプラグインハイブリッド車（PHEV）用モーター等のインバーター駆動に用いるxEV用パワー半導体モジュールとして、小型化を実現し、SiC-MOSFET（※1）やRC-IGBT（Si）（※2）素子を搭載したJ3-T-PMを開発しました。J3-T-PMを組み合わせることで豊富なラインアップを実現し、多様なxEV用インバーター設計に対応する「J3シリーズ」計6製品のサンプル提供を3月25日から順次開始します。

　なお、本製品は「第38回ネプコンジャパン　エレクトロニクス　開発・実装展」（1月24日～26日、於：東京ビッグサイト）をはじめ、北米、欧州、中国等で開催される展示会へ出展予定です。

　近年、脱炭素社会の実現に貢献するキーデバイスとして、電力を効率よく変換するパワー半導体の需要が拡大・多様化する中、電力損失の大幅な低減が可能なSiCパワー半導体への期待が高まっています。特に自動車分野では、温室効果ガス低減を目的とした自動車の電動化を背景に、モーター駆動におけるインバーターなどの電力変換機器に使用されるパワー半導体モジュールの需要が拡大しています。xEV用パワー半導体モジュールは、自動車の航続距離の延伸に加えて、バッテリーやインバーターの小型化を可能にする小型で高出力・高効率な製品が求められています。また、自動車は安全基準が高く、モーター駆動に用いるパワー半導体には一般産業用途以上の信頼性も求められます。

　当社は業界に先駆け、1997年にxEV用パワー半導体モジュールの量産を開始後、ヒートサイクル耐性等の信頼性を向上し、インバーター小型化などの課題を解決するxEV用パワーモジュールをこれまでに多数提供し、さまざまなEV・HEVに搭載されてきました。

　今回、自動車市場で多くの採用実績がある当社製T-PM（※3）の最新世代として、小型のモジュールサイズを実現したxEV用SiC／Siパワー半導体モジュール「J3シリーズ」のサンプル提供を開始します。新たにSiC-MOSFETを搭載した製品や、RC-IGBT（Si）を同一パッケージに搭載した製品をラインアップすることで、xEV用インバーターの小型化に貢献します。また、豊富なラインアップにより、幅広い電気容量帯のインバーター設計にも対応し、EVやPHEVの航続距離の延伸や電費改善にも貢献することで、さらなる自動車の電動化の普及に貢献します。

　なお、今回の製品は国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託研究の成果の一部を活用しています。

■新製品の特長

1．従来品比約40％のモジュールサイズを実現し、インバーターの小型化に貢献

・J3-T-PMは、冷却器とのはんだ接合を可能にしたことで、熱抵抗を従来品比約30％低減（※4）。これにより、従来品比約40％のモジュールサイズを実現（※4）し、xEV用インバーターの小型化に貢献

・小型化により、J3-T-PM内部のインダクタンスを従来品比30％低減（※4）し、高速スイッチングに対応。複数T-PMの並列使用においても、さらなるインダクタンス低減が可能

2．新たにSiC-MOSFETを搭載し、EVやPHEV等の航続距離延伸と電費改善に貢献

・半導体素子としてSiC-MOSFETとRC-IGBT（Si）の2種類をラインアップ

・SiC-MOSFETでは、低損失で高速駆動が可能なトレンチ型を採用。インバーターの電力損失低減と小型化ができ、EVやPHEVの航続距離の延伸や電費改善に貢献

・RC-IGBT（Si）では、IGBTとFWD（フリーホイールダイオード）を1チップに搭載した新構造を採用。放熱性の向上によりモジュールの小型化を実現し、xEV用インバーターの小型化に貢献

3．J3-T-PMの組み合わせによる豊富な製品ラインアップで、多様なxEV用インバーター設計に対応

・当社独自のピンフィン形状を持つ新開発のアルミフィンに、J3-T-PMを3個搭載したJ3-HEXA-Sと、J3-T-PMを6個搭載したJ3-HEXA-Lの各2タイプ計4製品もラインアップし、多様なxEV用インバーター設計に対応

・J3-HEXA-Lは、新開発のT-PMとアルミフィンで熱抵抗を従来品比約20％低減（※5）。
J3-HEXA-Sでは従来品比約60％小型化（※6）、J3-HEXA-Lでは従来品比約65％小型化（※7）を実現