富士時報 Vol.74 No.1 2001 電子デバイス・半導体 IC パワー半導体 展 望 2000年の電子デバイス・半導体分野の市況は国内景気に アドレスドライバ IC を開発した。 曙光（しょこう）が見え始めたことに支えられ好調に推移 小型液晶コントローラドライバでは，キャラクタ表示用 した。従来ニーズに加え，社会環境の変化に伴う多様なニー ながらグラフィックスも表示可能な多彩な機能に特長のあ ズが拡大しており，なかでも，地球環境の保護に向けた省 る製品を開発している。 エネルギー，省資源へのニーズは加速している。富士電機 では長年培ってきた高耐圧，パワー技術をもとに製品単体 の高性能化を進めるとともに，インテリジェント機能を加 えることにより適用製品・システムトータルの省エネルギー， 省資源化を実現する製品群を提供し続けている。 自動車用圧力センサでは，電磁干渉対策内蔵形センサに 続き EPROM トリミングの新圧力センサを完成させた。 パワーモジュール分野ではより顧客ニーズに対応しうる 素子をめざして開発を進めてきた。例えば，整流ダイオー ドから成るコンバータと IGBT/FWD で構成されるインバー IC 部門では，上記の背景のもと，省エネルギー，省資 タ部とを同一パッケージに納めた PIM でコンバータとイ 源化に貢献するべく，パワーマネジメント技術に特長ある ンバータの間の直流ラインにサイリスタを追加し，従来の 電源 IC を中心に製品展開を図っている。すなわち，パワー 外部接続リレーを不要にした高信頼性パワーモジュールを とインテリジェント機能をアナログ CMOS 技術に集約し， 製品化した。また装置の小型化に対応すべく，新たに 高耐圧・高出力・低消費電流で高機能・高精度・高信頼性 IGBT モジュールパッケージとして EconoPACK-Plus を を実現した製品を提供している。 開発した。これは MW クラスの大容量インバータへの適 電源分野では，1999年度に続き AC アダプタや 用を目的とした 6 イン 1 モジュールで，従来のモジュール 汎用電源の低価格化へ貢献できる PWM 制御 IC をバイポー パッケージに対して約半分の厚さにまで小型化している。 ラから CMOS へと系列転換を図った。さらに高信頼性 ここでは内部の電流配線の引き回しなどその形状や構造な 700 V パワー MOS を内蔵したワンチップパワー IC 技術 どの最適化を図っている。 AC-DC を完成させ，携帯電話用 AC アダプタなどへの適用をめざ し順次製品化を進めている。 ディスクリート分野では，超高速・低 Ron の MOSFET として FAP-G シリーズを開発した。これは表面形状の微 DC-DC 電源分野では，新 CMOS シリーズとして FA7700 細化を用いた最適化設計により低比抵抗ウェーハの適用を 系列の DC-DC コンバータ制御 IC を発売した。これは従 可能とした結果によるものである。また低電圧動作，低消 来の76バイポーラ PWM 制御 IC に代わり，8 ピン高機能 費電力を実現させた高機能 MOSFET や，より高周波対応 の特長を受け継ぎ低消費電力化を図ったものである。また， を可能とした電子レンジ用高圧ダイオードを開発・製品化 ディジタルカメラや VTR カメラ向け 6 チャネル同期整流 した。さらにテレビやモニタ用電源に用いるスマートパワー 対応電源 IC はさらに高機能化を図って系列化した。 デバイスとして，M-POWER1 の製品系列化を進めた。こ その他の特定用途向け電源 IC としてプリンタ用，液晶 パネル用，携帯電話用などの新製品開発を完了した。 れは独自の回路を内蔵させ，低ノイズ，高効率，高力率， そして省電力モードまでも対応したものである。ディスク 富士電機独自のカメラ用オートフォーカス IC では，小 リートの新たなパッケージとして超薄型パワー SMD を製 型・低価格化を実現する独創的な広角モジュールを開発し 品化した。これは市場の強い要望にこたえたもので，主と た。 2 倍ズーム機など低価格帯カメラや今後のディジタル して携帯用電子機器対応のパッケージであり，内蔵素子と カメラへの採用拡大を図っていく。 して MOSFET やショットキーバリヤダイオードなどが搭 今後の市場拡大が期待される PDP（プラズマディスプ レイパネル）駆動 IC では，パネル特性の進展に合わせて 低価格化を図るべく，新規に 85 V DMOS プロセスによる 載されるものである。 今後もさらに多様なニーズに対し，富士電機は特徴ある 技術を生かしてこたえていく所存である。 73 富士時報 Vol.74 No.1 2001 電子デバイス・半導体 IC 汎用 PWM 電源制御 IC 家電・ OA 機器などに使用される AC-DC コンバータ 図１ 汎用 PWM 電源制御 IC 用として，FA551x シリーズを開発した。本シリーズは従 来の FA531x シリーズを高耐圧 CMOS 技術により低消費 電流化した PWM スイッチング電源制御 IC である。 この製品の主な特長は次のとおりである。 （1） 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 μA，動作時：1.9 mA （2 ） 電源（Vcc）を監視する過電圧保護機能内蔵 （3） パルスバイパルス過電流制限 （4 ） 最大デューティ FA5510/14：46% FA5511/15：70% （5） その他 FA531x シリーズと同じ保護機能内蔵 2 チャネル DC-DC コンバータ制御 IC ノートパソコンなどの液晶画面に用いられる電源は近年 図２ 2 チャネル DC-DC コンバータ制御 IC 大容量化・小型化が進んでいる。これに伴い電源 IC の高 電圧対応や高周波化が求められている。そこでこれらの要 求にこたえ，FA3686 V/3687 V を開発した。主な特長は 次のとおりである。 （1） CMOS アナログ技術による低消費電流（3 mA） （2 ） 広い入力電源電圧範囲（2.5 ∼ 18 V） （3） 高い発振周波数（300 kHz ∼ 1.5 MHz） （4 ） FA3686V は PWM2 チャネルのほかにエラーアンプ を内蔵し，シリーズレギュレータの駆動が可能 （5） FA3687V は PWM2 チャネルの出力すべてが n チャ ネルまたは p チャネル駆動の切換が可能 （6 ） TSSOP-16 ピンパッケージ 充放電機能内蔵 6 チャネル電源制御 IC 近年，ビデオカメラの小型化，低消費電力化に伴い，そ の電源セットにも同様の機能が求められている。これらの 要求に対応して，二次電池充放電制御 IC と DC-DC 制御 IC を一体化した充放電機能内蔵 6 チャネル電源制御 IC を 開発した。主な特長は次のとおりである。 （1） 6 チャネル DC-DC 用出力 （2 ） 高スイッチング周波数（300 kHz ∼ 1.5 MHz） （3） シリアルデータによる各チャネルおよび機能を制御 （4 ） 二次電池用定電流・定電圧充電制御および放電機能 （5） 二次電池充電電流検出回路内蔵 （6 ） シリーズレギュレータ制御用エラーアンプ（2 回路） （7） スタンバイ機能およびパワーオフ待機機能 （8） LQFP-64 ピンパッケージ 74 図３ 充放電機能内蔵 6 チャネル電源制御 IC 富士時報 Vol.74 No.1 2001 電子デバイス・半導体 IC 充電機能内蔵携帯電話用電源 IC 携帯電話の市場は，目覚ましいスピードで軽量化・小型 図４ 携帯電話用電源 IC 化が進んでいる。これらの要求に対応するため，より集積 化したシステム電源 IC を開発した。リチウムイオン電池 の充電制御を，高精度の電圧制御回路により可能にした。 主な特徴は次のとおりである。 （1） スタンドアロン型充電制御 （2 ） 充電制御電圧の絶対精度：＋ − 0.7 ％ （3） 低消費電流（スタンバイモード 70 μA） （4 ） 4 種 の LDO（ Low Drop-Out） レ ギ ュ レ ー タ 内 蔵 （PSRR：−60 dB） （5） スピーカアンプ内蔵 （6 ） LED ドライバ内蔵 （7） バイブレータドライバ内蔵 （8） パッケージ：LQFP48 液晶表示コントローラ・ドライバ IC 情報機器の普及に伴い，表示装置として用いられる液晶 図５ 液晶表示コントローラ・ドライバ IC 表示パネルのドライバ IC にも，高機能化が要求されてき ている。この要求に対応して，キャラクタ用ドライバ IC でありながら，漢字表示・グラフィックス表示・倍角表示 など多彩な機能を可能にした液晶コントローラ・ドライバ IC を開発した。主な特長は次のとおりである。 （1） 6 × 8（ドット）16けた 4 行キャラクタ表示に加えて， 48個のアイコンを独立制御可能 （2 ） 64文字分の CGRAM を使用して，漢字表示・グラ フィックス表示可能 （3） 2 倍角表示，白黒反転表示，行シフト，半行シフト， ラインブリンクなど豊富なインストラクション （4 ） COG 実装対応可能な金バンプ電極構造 EPROM 型圧力センサ 市場の低価格・高精度化の要求に対応ができる新型圧力 図６ EPROM 型圧力センサ センサとして，ワンチップディジタル調整型圧力センサを 開発したので紹介する。 （1） チップ CMOS ワンチップタイプで EMC フィルタ内蔵 特性調整は EPROM で行う。 （2 ） 構 造 樹脂パッケージ 8 ピン。20.4 × 13.5 × 6.8（mm） （3） 電気的特性 ™圧力範囲 ：20 ∼ 120 kPa（最大 250 kPa） ™出力電圧範囲：0.5 ∼ 4.5 V（最大 0.4 ∼ 4.65 V） ™温度範囲 ：−30 ∼＋100 ℃ ™誤差精度 ：25 ℃；＋ − 1 ％ FS， −30/＋100 ℃；＋ − 1.5 ％ FS 75 富士時報 Vol.74 No.1 2001 電子デバイス・半導体 パワー半導体 低損失・高速パワー MOSFET「FAP-G シリーズ」 スイッチング電源の高効率化，低消費電力化，小型化の 図７ 低損失・高速パワー MOSFET「FAP-G シリーズ」 市場ニーズに対応して，スイッチングデバイスのパワー MOSFET には高速かつ低オン抵抗，小型化が必要とされ ている。この技術課題に対し，微細加工技術，抵抗低減技 術，ゲート面積低減技術を適用することで低ターンオフ損 失の大幅低減と低ゲートチャージを実現した中高耐圧パワー 50 MOSFET（FAP-G シリーズ）を開発した。FAP-G シリー E off（ J） ズの特長は次のとおりである。 （1） オン抵抗−ターンオフ損失のトレードオフを改善しター ンオフ損失を低減（従来比 1/4） 40 従来 30 （2 ） ゲート駆動損失を低減するためにゲートチャージを低 FAP-G シリーズ 減（従来比 1/3） 20 0.3 （3） 高アバランシェ耐量 （4 ） 低オン抵抗化，パッケージの小型化を実現 IGBT モジュールパッケージ「EconoPACK-Plus」 近年，産業用インバータなどの電力変換装置において， 図８ EconoPACK-Plus 40kW ∼ 1MW クラスの大容量品の需要が高まっており， これに使用される電力用半導体素子にはさらなる小型化， 高信頼性，使いやすさが求められている。この要求に対し 富士電機は，大電流定格の IGBT インバータブリッジを一 つの絶縁型パッケージに封入したモジュール EconoPACKPlus を製品化する。主な特長は次のとおりである。 （1） 定格： 1,200 V/225 ∼ 450 A，1,700 V/150 ∼ 300 A （2 ） 小型化：従来品使用時の約 2 分の 1 の容積 （3） 使いやすさ：プリント板実装型構造で大電流定格まで ６個組化 （4 ） 高信頼性：サーミスタ内蔵により温度保護精度が向上 （5） 大容量化：オン電圧の温度特性が正のため並列接続が 容易であり，電流定格の拡大が可能 電子レンジ用高圧ダイオード 富士電機では，新たに商用周波電子レンジ用 3 機種，高 周波インバータ電子レンジ用 1 機種の高圧ダイオードを開 発し製品系列の拡充を図った。いずれも電子レンジ用高圧 電源のトレンドである高周波出力の高出力化に対応した大 電流駆動・低損失設計を施しており，さらにマグネトロン の異常放電時に発生するサージ過電圧への耐量の向上も図っ ている。開発品の概要は次のとおりである。 （1） 商用周波用：型式，電圧/電流定格 ESJC15-10，10 kV/400 mA ESJC16-09，9 kV/480 mA ESJC16-12，12 kV/430 mA （2 ） インバータ用：型式，電圧/電流定格，逆回復時間 ESJC34-08，8 kV/350 mA，150 ns 76 図９ 電子レンジ用高圧ダイオード 0.4 0.5 R DS(on)（Ω） 0.6 0.7 富士時報 Vol.74 No.1 2001 電子デバイス・半導体 パワー半導体 ハイサイド高機能 MOSFET 自動車電装システムの大規模化に伴う，半導体の小型・ 図１０ ハイサイド高機能 MOSFET（F5045P） 薄型化要求に対応するため，自己保護機能を持つハイサイ ド高機能 MOSFET「F5045P」を開発した。 本製品の特徴を以下に述べる。最低動作電源電圧 3 V を 実現し，低温度条件下でバッテリー電圧が極端に低下した 場合でも，そのオンオフ動作を実現可能とした。さらに， 入力端子を 2 入力構成とし，第一入力側システムの異常発 生時でも，オン状態を保持するための第二入力端子を内蔵 している。定格，電気的特性および上記以外の主な特徴は 次のとおりである。 （1） 定格および電気的特性：50 V，1 A，オン抵抗 0.6 Ω， スタンバイ電流 100μA （2 ） パッケージ：SOP-8 （3） 自己保護機能：短絡，過熱，サージ電圧 スイッチング電源用マルチチップパワーデバイス「M-POWER」の系列化 スイッチング電源には低消費電力，高調波電流・ノイズ 図１１ マルチチップパワーデバイス「M-POWER」 を低減など環境への配慮が求められている。この要求を満 足するスイッチング電源を実現し，制御 IC とスイッチン グデバイスを 1 パッケージにした従来 M-POWER に追加 し新たに次のような系列化を行った。 （1） より大容量な電源へ対応するため，電源最大出力 130 W 品に加え 170 W 品を系列化 （2 ） 電源の各種起動回路に対応するため起動電圧 10.0 V 品に加え，16.5 V 品を系列化 （3） テレビ用途向けにスイッチング時の放射ノイズをさら に低減した F9208L を製品化 超薄型パワー SMD 携帯用電子機器・通信機器・ OA 機器のより小型・軽 図１２ 超薄型パワー SMD 量化が進展するなか，半導体デバイスに対してはさらなる 高密度実装を可能とする小型・薄型パッケージが求められ ている。富士電機ではこれら要求にこたえるべく，超薄型 パワー SMD（表面実装デバイス）2 系列を開発・製品化 した。その内容と特長は次のとおりである。 （1） 2 端子 SD 型 SMD：SBD（ショットキーバリヤダイ 2 端子 SD 型 SMD オード）4 型式（3 A） ，製品高さが 1.2 mm と低くかつ 大電流，ノートパソコンなどの薄型化に最適 ，LLD（低損失超 （2 ） TFP 型 SMD：SBD 1 型式（30 A） 高 速 ダ イ オ ー ド ） 1 型 式 （ 20 A）， MOSFET ２ 型 式 （150 V/70 mΩ，250 V/105 mΩ） ，製品高さ 2.8 mm と低 く，大電流・低損失，オンボード電源などの薄型化に最 TFP 型 SMD 適 77 ＊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。