富士時報 Vol.78 No.1 2005 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 展 望 2004 年は半導体業界においては，アテネオリンピック 得ている。今回 PDP サステイン回路の低損失化要求に対 に代表される景気の後押しにより，ディジタル家電を中心 応した，150 ∼ 300 V の低 Ron 系列を開発した。また，さ に市況が活発化した年であった。このような市況の下，富 らなる低損失化のために，トレンチゲート型 MOSFET の 士電機の半導体は高耐圧，パワー技術を特徴として，顧客 開発を進めている。一方，スイッチング電源の小型・高効 の機器・システムの高機能化，省電力化，低コスト化など 率化を実現するために，二次側整流用 40 ∼ 250 V 耐圧 のニーズに応える製品群を提供してきた。 SBD を製品化し，展開中である。今回，比較的低容量電 電源 IC 分野では，待機電力低減の要求に応えるため， 源向けに 2 ∼ 4 A のアキシャルリードタイプ SBD を開発 高耐圧起動素子を内蔵したカレントモード制御 IC を開発 し系列化した。また，AC アダプタなどでの高温動作を可 した。起動電流の低減と軽負荷時スイッチング周波数低減 能にした低 IR SBD も開発し量産供給を開始した。 機能で待機電力 100 mW 以下に対応できる。 パワーデバイス分野では，低損失化，高信頼性，使いや さらに携帯機器における小型化，高効率化の要求実現の すさなどを実現させた第五世代 IGBT モジュールを「U ため，出力段 MOSFET 内蔵のマルチチャネル同期整流 シリーズ」として展開中である。600 V，1,200 V，1,700 V DC-DC コンバータ IC を開発した。また，高性能化が著 を機軸として中耐圧，中容量領域での IGBT モジュールで しいアプリケーションプロセッサに最適な電源を供給する 多くの電流容量，さまざまなパッケージで系列化し顧客の 5 チャネル LDO 電源 IC の開発も行った。 利便性を図っている。すでにスタンダードパッケージと PDP テレビ市場はアテネオリンピック後に伸び悩んだ なったエコノパックプラス（EconoPACK-Plus）では， ものの，価格低下が進めば今後とも飛躍的に拡大するもの 1,200 V，1,700 V で 300 A，450 A を U シリーズ IGBT と と予想される。また，液晶テレビとはサイズ別すみ分けが して系列化した。さらに大容量分野での顧客対応として， 進み，PDP テレビに対してはますます大画面化の要求が 1,200 V，1,700 V で 1,200 A から 3,600 A まで，スタンダー 強くなってきている。富士電機ではこれらの動向に対応し ドパッケージに搭載し U-IGBT 大容量モジュールとして て，PDP ドライバ IC のコストダウンや大画面対応化を積 系列化している。また，高耐圧分野では 3,300 V，1,200 A 極的に推進している。2004 年はコストダウンのためのア の U-IGBT モジュールを開発し系列化した。 ドレスドライバ IC の多出力化（128 出力/192 出力） ，大 小容量分野では，600 V，1,200 V で 50 A 以下の小容量 画面対応のためスキャンドライバ IC の大電流化を行い， モジュールとして Small-Pack，Small-PIM を製品化し系 それぞれ製品化した。 列化している。同じく U-IGBT を搭載し小容量分野での 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 顧客の期待に応えている。 イスでは，特にディジタルカメラ向けに多点測距用のモ このように富士電機が，従来から多くの支持を得ている ジュールを開発した。このモジュールは，複数のラインセ 中容量帯の IGBT モジュールを機軸として，高耐圧，大容 ンサを順次走査して縦，横，斜め，どちらの方向も測距す 量分野および小容量分野へも系列化を行い顧客の利便性を ることができる。これにより，三次元の空間把握が可能と 図っている。 なり，カメラ以外の分野にもさまざまな応用が期待されて いる。 ディスクリート分野では，パワー MOSFET「Super FAP-G シリーズ」を中心に幅広い用途に使用され好評を 72 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 生かして，顧客起点をベースとし，さらに多様化する顧客 ニーズに迅速に対応する所存である。 富士時報 Vol.78 No.1 2005 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 自動車用小型高機能 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１ 高機能 MOSFET 薄型化要求に対応するため，従来はシステム側にて付加し ていた半導体を負荷短絡状態から保護するための保護回路 とパワーデバイスをワンチップ化した高機能 MOSFET F5045P 「F5045P」 「F5048」 「F5055」を開発した。 各機種の定格および特徴は以下のとおりであり，いずれ の機種も自己保護機能（短絡・過熱保護，サージ電圧に対 する保護回路：ダイナミッククランプ回路）を内蔵してい る。 （1） F5045P：50 V，1 A，0.6 Ω，SOP-8 パッケージ，最 F5055 低動作電源電圧 3 V，ハイサイド型 （2 ） F5048：80 V，15 A，0.125 Ω，T-Pack，ローサイド型 （3） F5055：40 V，5.9 A × 2 チャネル，0.14 Ω，SSOP-20 F5048 パッケージ（2 素子入り） ，ローサイド型 自動車用低オン抵抗パワー MOSFET「75V シリーズ」 電動パワーステアリング用電子制御ユニットの MOS 図２ 75 V 耐圧トレンチ MOSFET FET として，60 V 耐圧の系列を進めてきたが，ハイブ リッド車，ワンボックス車などの 42 V 電源化に対応可能 な 75 V 耐圧の MOSFET を開発した。主な特徴は次のと おりである。 （1） トレンチ構造による低オン抵抗化（6 mΩ typ.） （2 ） ゲートしきい値電圧の最適化（3 Vtyp.） （3） 高ゲート耐圧（＋ −20 V） 4 （ ） 低入力容量 （5） 高信頼性 概略仕様は次のとおりである。 ™2SK3804-01S：75 V，70 A ™2SK3730-01MR：75 T-Pack-S V，70 A TO-220F 大容量 IGBT モジュール 1,200 V，1,700 V/1,200 ∼ 3,600 A 電力変換装置に用いるパワーデバイスにおいては，大容 図３ 大容量 IGBT モジュール 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，富士電機は耐圧 1,200 V お よ び 1,700 V ク ラ ス で ， 1,200 A， 1,600 A， 2,400 A， 3,600 A の大容量 IGBT モジュールを系列化した。これら の 大 容 量 IGBT モ ジ ュ ー ル は ， 第 五 世 代 の FS（ FieldStop）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） 最大 3,600 A までの電流容量を系列化 （2 ） 低オン電圧 VCE（sat）＝ 2.0 V（125 ℃，標準値，1,200 V クラス） （3） パッケージ 130 × 140（mm）：1,200 A，1,600 A 140 × 190（mm）：2,400 A，3,600 A 73 富士時報 Vol.78 No.1 2005 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 IGBT モジュール EconoPACK-Plus 1,200 V，1,700 V/300 A，450 A 近年，産業用インバータなどにおいて 40 kW ∼ 1 MW 図４ IGBT モジュール EconoPACK-Plus 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高性能・高信頼性・大容 量化が要求されている。これに対し，富士電機は第五世代 の FS（Field-Stop）トレンチ型 IGBT を搭載した大電流 定格の IGBT モジュール EconoPACK-Plus を製品化した。 主な特徴は次のとおりである。 （1） 定格：1,200 V/300，450 A，1,700 V/300，450 A （2 ） 小型化：従来 1 in 1 品使用時の約 2 分の 1 の容積 （3） 使いやすさ：プリント基板実装型構造で大電流定格ま で 6 in 1 化 （4 ） 高信頼性：サーミスタ内蔵による高精度の温度検出 （5） 大容量化：並列接続で 1,350 A 定格 2 in 1 品が構成可 能 小容量 IGBT モジュール「Small-Pack」 「Small-PIM」 近年，電力変換装置に使用されるパワーモジュールには， 図５ 小容量 IGBT モジュール 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 IGBT を 用 い た 小 容 量 の IGBT モ ジ ュ ー ル Small-Pack と Small-PIM の開発を行い，製品化した。主 な特徴は次のとおりである。 （1） 定格電圧・電流 Small-Pack 600 V/10 ∼ 50 A，1,200 V/10 ∼ 35 A Small-PIM 600 V/10 ∼ 30 A，1,200 V/10 ∼ 15 A Small-Pack （2 ） 小型・軽量化：W41 × D34 × H21（mm）/W57 × D41 × H21（mm） ，放熱用銅ベースレス構造 （3） 環境規制への対応（オール鉛フリーパッケージ） （4 ） トレーサビリティの向上（二次元バーコードラベル） Small-PIM 携帯電話用複合電源 IC 携帯電話で使われるディジタル IC の低電圧大電流化， 多電源化へ対応すべく，降圧同期整流型 DC-DC コンバー タ 1 チャネルと LDO（低飽和レギュレータ）5 チャネル を組み合わせた複合電源 IC を開発した。主な特徴は次の とおりである。 （1） パワー MOSFET 内蔵 DC-DC コンバータ （2 ） スイッチング周波数切換 （3） p チャネル MOSFET スルーモード切換 （4 ） DC-DC コンバータ各種保護（低電圧誤動作防止，出 力短絡保護，ソフトスタート） （5） LDO 負荷電流に応じた DC-DC コンバータ出力電圧 自動設定 （6 ） 低消費モード付 LDO （7） 小型パッケージ QFN28 74 図６ 携帯電話用複合電源 IC 富士時報 Vol.78 No.1 2005 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 出力 MOSFET 内蔵同期整流対応 7 チャネル DC-DC コンバータ制御 IC「FA7723R」 ディジタルスチルカメラの小型化に対応した 7 チャネル 図７ 7 チャネル DC-DC コンバータ制御 IC PWM 出力の電源 IC「FA7723R」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 1.8 ∼ 5.5 V，低電圧での起動回路が不要 （2 ） 7 チャネルの電源構成が可能 （3） 同期整流対応 MOSFET を内蔵（3 チャネル） （4 ） 昇圧回路出力遮断用スイッチ内蔵（2 チャネル） （5） チャネルごとのオンオフコントロールが可能 （6 ） 保護回路機能内蔵（低電圧誤動作防止，短絡保護） （7） 外付け部品の内蔵（短絡保護，ソフトスタートなど） （8） QFN-56 パッケージ（鉛フリー対応） ボディサイズ 7 mm × 7 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 起動素子内蔵低待機電力対応電源 IC 電子機器の待機電力を低減するために，高耐圧の起動素 図８ 起動素子内蔵低待機電力対応電源 IC 子を内蔵し軽負荷時に発振周波数を低下させるスイッチン グ電源制御用 IC を開発した。主な特徴は次のとおりであ る。 （1） 高耐圧 CMOS プロセスにより低消費電力化を実現 （2 ） ピーク電流制御方式電流モードＰＷＭ制御 （3） 高耐圧起動素子と起動回路の内蔵により電源の低消費 電力化と外付け部品の削減を実現 （4 ） 発振周波数の異なる 3 タイプ FA5516：130 kHz，FA5517：100 kHz，FA5518：60 kHz （5） 軽負荷時周波数低下機能内蔵（typ.1.5 kHz まで低下） （6 ） 過負荷，過電圧，低電圧入力に対する保護機能内蔵 （7） DIP-8 または SOP-8 の 2 種類のパッケージ 大画面対応 PDP 用スキャンドライバ IC「FD3289F」 フラットパネルテレビが普及するにつれて，PDP では 図９ PDP 用スキャンドライバ IC 大画面化・高画質化・低価格化が進んでいる。これに伴い ドライバ IC には，ドライブ出力の大電流化，低オン抵抗 化や 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，スキャンドライバ IC「FD3289F」を開発 した。主な特徴は次のとおりである。 （1） 165V 高耐圧 IGBT 出力 SOI 構造 （2 ） ドライブ電流−0.2 A/＋1.5 A（ソース/シンク） （3） ローレベル出力電圧＋3.0 V（400 mA 時） （4 ） ダイオード電流−1.5 A /＋ 0.4 A（ソース/シンク） （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（15 MHz） （7） 外形：エクスポーズド PAD TQFP100 ピン 75 富士時報 Vol.78 No.1 2005 電子デバイス・半導体 IC ・パワー半導体 AF マルチラインセンサモジュール「FM6275W92」 「FM6273W91」 ディジタルカメラの多点オートフォーカス（AF）用の 図１０ AF マルチラインセンサモジュール センサとして AF モジュール 2 機種を開発した。このモ ジュールは，複数のラインセンサを順次走査することで， 三次元の空間把握を可能にしている。このマルチラインセ ンサの特徴は次のとおりである。 （1） FM6273W91 は各ライン 464 画素の CMOS ラインセ ンサが左右各 13 本，FM6275W92 は 208 画素のライン センサが左右各 7 本あり，ともに横 37 度，縦 20 度の画 角を測距，監視できる。 （2 ） FM6275W92 はより近距離用で，厚さが 4.6 mm と薄 型で小型になっている。 （3） 温度センサの内蔵により，従来は必要であった基線長 FM6273W91 FM6275W92 の温度補正用外付けセンサが不要になった。 リードタイプ高耐圧 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では， 図１１ リードタイプ高耐圧 SBD シリーズ 電子機器の小型・軽量化も求められる。特に低容量で 12 V 以上の高電圧出力電源の二次側整流用では従来 200 ∼ 300 V の TO-220 タイプ，リードタイプの超高速低損失ダ イオード（LLD）が主に使われている。この低容量電源 に最適な 120 ∼ 200 V のリードタイプ高耐圧ショットキー バリヤダイオード（SBD）を開発した。LLD と比較し， 低順電圧 VF とソフトリカバリー性を有し，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し，さらに 1 ランク下のパッケージ を適用可能にする。概略仕様は次のとおりである。 ① 120 V，150 V，200 V/2 A，φ3.0 × 5.0 L（mm）， リ ー ド φ0.8 mm， ② 120 V， 150 V， 200 V/3 A， 4 A， φ6.4 × 7.5 L（mm） ，リードφ1.2 mm PDP 用低損失 MOSFET の系列拡大 PDP は高画質化・大画面化・低価格化が進み急速に普 及しており，また，パネルの発光効率を向上させるため， サステイン回路の高駆動電圧化と高効率が要求される。サ ステイン回路用に最適設計した 150 ∼ 300 V 低損失・超高 速パワー MOSFET「SuperFAP-G」シリーズの系列拡大 開発を行った。 （1） 大 型 の TO - 3PF， TO - 247 パ ッ ケ ー ジ か ら 小 型 の TFP パッケージまでラインアップ （2 ） 低オン抵抗：TO-247 パッケージで 150 V/12.3 mΩ （代表値）を実現 （3） SuperFAP-G でゲートチャージは従来比 60 ％低減。 スイッチング時間は従来比 65 ％低減 76 図１２ PDP 用パワー MOSFET の系列拡大 ＊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。