富士時報 Vol.77 No.1 2004 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 展 望 2003 年は 3 月に勃発（ぼっぱつ）したイラク戦争や， 新型肺炎 SARS（重症急性呼吸器症候群）の感染拡大など を図るとともに，ウェーハプロセスを 8 インチ化すること で安定供給を可能とした。 により世界経済に影を落としたが，半導体業界においては 富士電機独自のカメラ用パッシブオートフォーカスデバ 2002 年からの市況回復の兆しが引き続き継続した年で イスでは，クリアモールドパッケージに代わる特性のよい あった。従来からのパソコン，携帯電話，ディジタルスチ クリアゲル-SOP を採用し，センサピッチを大幅に縮小し ルカメラに加え，DVD レコーダ，薄型テレビなど新たな た高性能の小型モジュール３機種と，低価格の広角モ 需要を掘り起こす製品が立ち上がってきた。また，中国市 ジュールをラインアップしている。これにより，ディジタ 場などに支えられた産業用半導体も堅調に推移した。こう ルスチルカメラの小型・高性能化に貢献し，拡大を図る。 した背景下で富士電機の半導体は高耐圧，パワー技術を特 パワーデバイス分野では，顧客起点とした迅速な対応を 徴として，顧客の機器，システムの高機能化，省電力化， 最大限に重視し，顧客満足度を確実に向上させる施策を展 低コスト化などのニーズに応える製品群を提供してきた。 開中である。IGBT モジュールでは，すでにその低損失， AC-DC 電源 IC 分野では，低消費電力化が進んでいる 高信頼性そしてその使いやすさから，多くの支持を獲得し 電子機器・家電製品に向けて，待機電力 100 mW 以下の ている第五世代 IGBT モジュール「U シリーズ」を展開 要求に対応したカレントモード制御電源 IC を開発した。 中である。600 V，1,200 V，1,700 V での系列化を実施し， 軽負荷時に発振周波数を自動的に低減し，スイッチング損 量 産 供 給が 始 ま っ て い る 。 ま た ， こ の優 れ た U- IGBT 失を低減する機能と，高耐圧の起動電流制御回路を内蔵し， チップを用いて，さらに小電流用途のお客様が使いやすい 起動後は高圧系からの電流を削減することで待機電力を低 ように，小容量 IGBT モジュールを開発製品化した。また， 減する。また，コストダウンに対応した SOT23 パッケー 対称的に大容量の用途のお客様には 2 個組の IGBT 大容量 ジの制御 IC も開発中である。 モジュールを開発し，1,700 V で 1,200 A までの大容量モ DC-DC 電源 IC 分野では，ディジタルスチルカメラ，V ジュール化を図っている。 TR カメラ，PDA などに最適な高効率マルチチャネル電 ディスクリート分野では，パワー MOSFET「Super 源 IC を開発した。幅広い入力電圧範囲，高精度の基準電 FAP-G シリーズ」が好調である。シリコン限界に近づけ 圧，充実した保護回路機能などの特徴のほかに，各アプリ た特性改善が多くのお客様に認められ実績を重ねている。 ケーションの要求に応じて，CPU に供給する電源電圧が これまで系列製品化した 900 V までの高耐圧系列に加えて， 動作モードにより変化することに対応した出力電圧可変制 今回は 300 V 耐圧の PDP のサステイン回路用シリーズを 御，CPU の待機時に消費電流を削減することを目的とし 開発した。また，ディジタルオーディオアンプ用として， た PWM/LDO 切換制御などを実現している。また，マル 100 ∼ 150 V 耐圧シリーズも開発した。いずれも高速ス チチャネルの各ソフトスタート機能を内蔵することにより， イッチング，低損失が厳しく求められる適用分野であり， 外付け部品を大幅に削減した。さらに，携帯電話やディジ SuperFAP-G のコンセプトを生かして製品化対応してい タルスチルカメラなど携帯電子機器のカラー液晶パネル用 る。 バックライト駆動 IC も開発した。 プラズマディスプレイパネル（PDP）テレビの市場拡 大に伴い，PDP 駆動 IC に対しては低価格化と安定物量供 また，高効率，低損失が要求されるスイッチング電源の 二次側整流用として最適な製品をシリーズ化（40 ∼ 250 V）し，好評を得ている。 給が要求されているが，富士電機ではこれら要求に応える 今後も引き続き富士電機の半導体製品は特徴ある技術を ため，高耐圧デバイスの小型化によりアドレスドライバ 生かして，さらに多様化する顧客ニーズに迅速に対応する IC のチップサイズを当社従来 IC の 70 ％とし低コスト化 所存である。 70 富士時報 Vol.77 No.1 2004 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 コストダウン型カレントモード制御 IC 家電・ OA 機器などに使用される AC-DC コンバータ 図１ コストダウン型カレントモード制御 IC の低価格要求に応え，カレントモード制御方式の PWM スイッチング電源制御 IC を 5 ピンの小型パッケージに搭 載したコストダウン型 IC「FA5520Y」を開発した。 この製品の主な特徴は次のとおりである。 （1） SOT-23，5 ピンパッケージ （2 ） 30 V 高耐圧 CMOS プロセス採用による低消費電流化， スタンバイ電流：2 mA，動作時：1 mA （3） 電源（Vcc）を監視する過電圧保護機能内蔵 （4 ） パルスバイパルス過電流制限 （5） 内部固定の発振器内蔵：f ＝ 100 kHz （6 ） 最大デューティ：94 ％ 小型 5 チャネル DC-DC コンバータ制御 IC ディジタルスチルカメラなどの携帯機器の小型化・薄型 図２ 小型 5 チャネル DC-DC コンバータ制御 IC 化に対応した 5 チャネル PWM 出力の電源 IC「FA7716R」 を開発した。 主な特徴は次のとおりである。 （1） 動作電圧範囲：2.5 ∼ 10 V （2 ） 5 チャネルの電源構成が可能 （3） チャネルごとのオンオフ制御，ソフトスタート機能 （4 ） ソフトスタート機能の内蔵（外付け部品なし） （5） ディジタル系出力シーケンスに対応 （6 ） 保護回路機能内蔵（低電圧誤動作防止，短絡保護） （7） QFN-36 パッケージ（鉛フリー対応）ボディサイズ 5 mm × 5 mm，ピンピッチ 0.4 mm，厚さ最大 0.95 mm の小型・薄型パッケージ採用 白色 LED ドライバ IC 携帯機器のカラー液晶パネルのバックライト光源として 図３ 白色 LED ドライバ IC「FA3722Y」 白色 LED が使用されているが，白色 LED を高効率で駆 動するドライバ IC「FA3722Y」を製品化した。 本 IC は PWM 制御 DC-DC コンバータで最大 6 個の白 色 LED を定電流駆動し，90 ％以上の効率と 1 µA 以下の スタンバイ電流により最適なバッテリー動作を提供する。 1.6 ∼ 6.0 V の入力電圧範囲で動作するため，1 セルのリ チウムイオンバッテリーや複数のアルカリまたは NiMH バッテリーで駆動される携帯機器に最適である。 主な特徴は次のとおりである。 ①発振周波数：1.2 MHz，②動作時回路電流：150 µA， ③効率：最大 90 ％以上，④出力の過電圧保護回路，⑤小 型パッケージ：SOT23-5 ピン。 71 富士時報 Vol.77 No.1 2004 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 PDP 用スキャンドライバ IC PDP テレビ市場が本格的に立ち上がり，大画面化，高 図４ PDP 用スキャンドライバ IC 画質化，低価格化が急速に進んでいる。これに伴いドライ バ IC には，ドライブ能力の大電流化，動作電圧の高耐圧 化，IC のコストダウンが要求されている。これらの要求 に応えるため，PDP 用スキャンドライバ IC「FD3284F」 を開発した。主な特徴は次のとおりである。 （1） 165 V 高耐圧 IGBT 出力 SOI 構造 （2 ） ドライブ電流：− 200 mA/＋ 1,200 mA（ソース/シン ク） （3） ダイオード電流：− 1.2 A/＋ 1.2 A（ソース/シンク） （4 ） ダイオード電圧降下：1.5 V（400 mA 時） （5） 出力動作電圧：30 ∼ 130 V （6 ） 64 ビット双方向シフトレジスタ（8 MHz） （7） 外形：Exposed Pad TQFP100 ピン PDP サステイン回路用パワー MOSFET「SuperFAP-G シリーズ」 薄型・大画面で高精細画像を実現するプラズマディスプ 図５ パワー MOSFET「SuperFAP-G シリーズ」 レイパネル（PDP）は今後大幅な成長が見込まれている。 PDP パネルの発光効率を向上させるため，サステイン回 路は高駆動電圧化と高効率が要求される。この回路用に最 適設計した 100 ∼ 300 V の低損失・超高速パワー MOS FET SuperFAP-G シリーズを開発した。主な特徴は次の とおりである。 （1） 低 オ ン 抵 抗 ： TO - 220 系 パ ッ ケ ー ジ で 300 V/0.1Ω （代表値）を実現 （2 ） 低ゲートチャージ：従来比 60 ％低減 （3） 高速スイッチング：従来比 65 ％低減 （4 ） 小型・薄型パッケージ：TFP パッケージもライン アップ ディジタルオーディオアンプ用パワー MOSFET「SuperFAP-G シリーズ」 ディジタルオーディオアンプは，小型・軽量・高効率に 有利といった特徴からホームシアターに代表される大出 力・多チャネルの音響システムに多く利用され，今後もそ の用途は拡大が見込まれている。このディジタルアンプ用 パワー MOSFET へは，高速スイッチング・低損失が求め られており，これに対応したディジタルオーディオアンプ 用 SuperFAP-G シリーズを開発した。特徴と概略仕様は 次のとおりである。 （1） スイッチング時間：従来比 65 ％低減 （2 ） ターンオフ損失：従来比 65 ％低減 （3） 概略仕様 2SK3769-01MR ： 150 V/23 A 2SK3770-01MR ： 120 V/26 A 2SK3771-01MR ： 100 V/29 A 72 図６ ディジタルオーディオアンプ用「SuperFAP-G シリーズ」 富士時報 Vol.77 No.1 2004 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 高精度オートフォーカスモジュール ディジタルスチルカメラ（DSC）の高倍ズーム化に伴 図７ AF モジュール「FM6271W37」 い，高速かつ高精度なオートフォーカス（AF）システム が一層求められている。富士電機では 4 倍以上の高倍ズー ム DSC への適用を目的として，7 µm ピッチ CMOS セン サを採用した高精度 AF モジュール「FM6271W37」を開 発した。 この製品の主な特徴は次のとおりである。 （1） 高精度（測距分解能：＋ − 0.072/m） （2 ） 単電源駆動（3.0 ∼ 5.5 V） （3） アドレス指定による部分読出し可能 （4 ） 低消費電流（動作時：7 mA，スタンバイ時：1 µA 以 下） （5） 多点測距（マルチ AF）可能 600 V IGBT モジュール「U シリーズ」 産業用インバータなどの電力変換装置に使用される電力 図８ U シリーズ IGBT モジュール 用半導体素子には，さらなる低損失化，小型化，高信頼性， 使いやすさが求められている。これらの要求に応えて富士 電機は，第五世代 600 V U シリーズ IGBT モジュールの 開発を行い，製品化した。本系列は豊富なパッケージ系列 により市場ニーズの多様化に対応するとともに，IGBT ・ FWD チップの最適化設計により従来品に対して大幅な損 失低減を実現している。 （1） 定格：600 V/30 ∼ 600 A （2 ） パッケージ：Econo モジュール，2 個組および 7 個組 の豊富なパッケージ系列 （3） 低損失化：スイッチング損失の低減により，従来品比 較で約 20 ％の発生損失低減を実現 小容量 IGBT モジュール「Small-pack」 近年，電力変換装置に使用されるパワーモジュールの適 図９ 小容量 IGBT モジュール「Small-pack」 用範囲は家電製品から自動車まで広がり，さらなる低消費 電力化，小型化，軽量化が求められている。この要求に対 し，低出力の負荷に対応する第五世代のトレンチ構造 IG BT を用いた小容量の IGBT モジュール Small-pack1 ＆ 2 の開発を進めている。現在はインバータ部のみの 6-pack を優先に開発を進めており，その後ブレーキ部，コンバー タ部も搭載した PIM への系列拡大を図る。 Small-pack 1 主な特徴は次のとおりである。 （1） 定格電圧・電流：600 V/10 ∼ 50 A，1,200 V/10 ∼ 25 A （写真左）/ （2 ） 小型・軽量化：W41 × D34 × H21（mm） W57 × D41 × H21（mm） （写真右） ，放熱用銅ベース レス構造 Small-pack 2 （3） 環境規制への対応（オール鉛フリーパッケージ） 73 富士時報 Vol.77 No.1 2004 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 2 個組大容量 IGBT モジュール 産業用電力変換装置に用いるパワーデバイスにおいては， 図１０ 2 個組大容量 IGBT モジュール 高耐圧・大容量・高性能・高信頼性を兼ね備えた製品の要 求が高まってきている。これに対応するため，耐圧 1,700 V クラスで，最大 1,200 A までの 2 個組大容量 IGBT モ ジュールの開発を進めている。この 2 個組大容量 IGBT モ ジュールは，第五世代の FS（Field-Stop）トレンチ構造 IGBT を適用し，従来の製品に比べ大幅な損失改善を達成 している。 主な特徴は次のとおりである。 （1） 大容量：600 A，800 A，1,200 A の電流容量 （2 ） 高性能：低オン電圧 VCE（sat） ＝ 2.4 V（125 ℃，標準 値） （3） 高信頼性：内部構造の最適化による信頼性の向上 電源二次側整流用ダイオード「高耐圧 SBD シリーズ」 高効率，低損失化が要求されるスイッチング電源におい 図１１ 電源二次側整流用ダイオード「高耐圧 SBD シリーズ」 て，特に 12 V 以上の高電圧出力電源の二次側整流用に最 適な 120 ∼ 250 V の高耐圧ショットキーバリヤダイオード （SBD）を開発した。従来使用されている 200 ∼ 300 V の 超高速低損失ダイオード（LLD）と比較し，低順電圧 VF とソフトリカバリー性を有し，スイッチング電源の低損失 化と逆回復特性による跳ね上がり電圧の抑制，スイッチン グノイズの低減を実現する。 概略仕様は次のとおりである。 ™定格電圧 ： 120 V，150 V，250 V ™定格電流 ： 5 A，10 A，20 A，30 A ™パッケージ： TO-220，TO-220F，TO-274，T-Pack 電源二次側整流用ダイオード「低 I r SBD シリーズ」 高効率，低損失が要求されるスイッチング電源の二次側 整流用に最適な 40 V，60 V，100 V 耐圧ショットキーバリ ヤダイオード（SBD）を開発した。 従来の同耐圧 SBD に比べ，逆漏れ電流（Ir）を約 1 け た低減し，逆方向損失を大幅に低減した。特に高温での損 失低減により，熱暴走開始温度の改善が図られた。AC ア ダプタ内のような高温環境下での使用に最適なデバイスで ある。 概略仕様は次のとおりである。 ™定格電圧 ： 40 V，60 V，120 V ™定格電流 ： 10 A，20 A，30 A ™パッケージ： TO-220，TO-220F 74 図１２ 電源二次側整流用ダイオード「低 I r SBD」 ＊本誌に記載されている会社名および製品名は，それぞれの会社が所有する 商標または登録商標である場合があります。