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從功率半導(dǎo)體到LED均以環(huán)保為推動(dòng)力

發(fā)布時(shí)間:2009-12-04 來源:技術(shù)在線

機(jī)遇與挑戰(zhàn):
  • 采用Si底板的功率元件增加
  • EDLC重獲關(guān)注
  • 利用交流驅(qū)動(dòng)取代電源
  • 電容器穩(wěn)步發(fā)展

受社會(huì)節(jié)能化浪潮的影響,在電子部件中,電力損失較小的功率半導(dǎo)體和有助于省電的電容器、LED等與環(huán)保息息相關(guān)的開發(fā)品的展出也成了此次展會(huì)的熱門。

采用Si底板的功率元件增加

功率半導(dǎo)體方面,使用GaN、SiC等Si之后的新一代半導(dǎo)體的演示接連不斷。其中有所增加的是在Si底板上形成GaN類功率元件的類型。如果使用低廉且直徑大的Si底板,居高不下的制造成本就能夠得到減少。投產(chǎn)預(yù)期也逐漸趨于具體化(圖1)。

圖1:利用Si底板的GaN類功率元件
 
為了降低成本,使用Si底板的展出接連不斷。IR展出了形成有GaN類HEMT的晶圓(a)。羅姆也首次試制使用Si底板的GaN類HEMT并展出了電源模塊(b)。三墾電氣使用配備有6個(gè)SBD內(nèi)置GaN類FET的逆變器驅(qū)動(dòng)200V、2.2kW的3相交流馬達(dá),與利用配備Si制IGBT和FRD的逆變器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)逆變器表面溫度的變化進(jìn)行了比較(c)。左側(cè)配備GaN元件的逆變器損失小且溫度低。

美國國際整流器公司(International Rectifier,IR)宣布在2009年內(nèi)投入實(shí)用。首先投產(chǎn)的將是使用耐壓僅為數(shù)十V的GaN類HEMT的POL電源模塊,為無需加載柵極電壓即可導(dǎo)通的“常開”型。

積極開發(fā)功率元件的羅姆首次展出了Si底板產(chǎn)品。產(chǎn)品也為常開型,目前還存在耐壓低于600V的課題。今后,該公司將解決有關(guān)課題,爭取在2010年供應(yīng)耐壓為600V的樣品。

三墾電氣繼2008年后再次展出了Si底板產(chǎn)品,使用配備該產(chǎn)品的逆變器演示了3相交流馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)。其發(fā)熱量小于Si功率元件組成的逆變器,電力損失也有所減少。該公司的Si底板產(chǎn)品的耐壓為600V,能夠進(jìn)行閾值+1V的常開動(dòng)作,量產(chǎn)將爭取在2012年左右開始。該公司希望在此之前把閾值電壓提升至+3V左右。

EDLC重獲關(guān)注

電容器方面,上次大量展出的Li離子電容器難覓蹤影,雙電層電容器(EDLC)展出隨處可見(圖2)。隨著電容器市場最近的回暖,作為高成本Li離子電容器的“現(xiàn)實(shí)替代品”,EDLC重新贏得了關(guān)注。
 
圖2:重獲重視的EDLC

為了高效利用能源,EDLC重新獲得了重視。日本Chemi-Con展出了面向汽車的85℃型號(hào)開發(fā)品(a)。TDK參考展出了該公司首款大型圓筒形EDLC(b)。[page]
日本Chemi-Con參考展出了能夠在70℃及85℃高溫下使用的EDLC。其靜電電容分別為1400F和700F。在混合動(dòng)力建筑機(jī)械等領(lǐng)域需求強(qiáng)烈。在此之前,其使用溫度為60℃。高溫氣化的抑制主要?dú)w功于電解液成分的改進(jìn),但詳細(xì)情況還不清楚。70℃型號(hào)將于2010年春季開始量產(chǎn)。85℃型號(hào)將爭取在2010年實(shí)現(xiàn)樣品供應(yīng)。

新進(jìn)廠商也顯露了身影。TDK參考展出了“18650”尺寸的單元和直徑77mm、高140mm的大型單元。靜電電容分別為100F和4000F。前者18650是鋰離子充電電池(LIB)常用的尺寸,器著眼點(diǎn)在于LIB的簡單置換。后者大容量單元著眼于穩(wěn)定太陽能發(fā)電功率、工業(yè)設(shè)備的峰值電力支援等用途。除此之外,村田制作所也參考展出了配備便攜產(chǎn)品的18mm×20mm×2.8mm層疊式小型EDLC。其特點(diǎn)為低電阻,“以這種尺寸實(shí)現(xiàn)100mΩ內(nèi)部電阻的別無他人”(該公司)。

利用交流驅(qū)動(dòng)取代電源  

 圖3:能夠簡化電源的交流驅(qū)動(dòng)LED封裝
 
首爾半導(dǎo)體在原有2W/4W產(chǎn)品的基礎(chǔ)上增加了照明易用性良好的1W等級(jí)封裝(a)。億光電子也展出了該公司首款交流驅(qū)動(dòng)封裝(b)。

對(duì)于備受關(guān)注的高效照明——LED,能夠利用交流電源的種類越來越受到重視(圖3)。這種類型的LED照明無需A-D轉(zhuǎn)換電路,有望實(shí)現(xiàn)照明的小型化。該類型的先驅(qū)者——韓國首爾半導(dǎo)體(Seoul Semiconductor)展出了新產(chǎn)品:功耗為1W等級(jí)的封裝好的產(chǎn)品。過去該公司一般提供2W/4W等級(jí)的大型封裝產(chǎn)品,此次展示是為了滿足市場對(duì)于小型、高易用性的1W級(jí)別產(chǎn)品的需求。該產(chǎn)品的發(fā)光效率為70~80lm/W,低于直流電源驅(qū)動(dòng)的類型,但韓國首爾半導(dǎo)體表示:“到2010年,其效率將提高到與直流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品相當(dāng)?shù)某潭龋?00lm/ W以上)”。

臺(tái)灣億光電子(Everlight Electronics)展出了其首款交流驅(qū)動(dòng)封裝產(chǎn)品——功耗為1W和4W的樣品。這款封裝產(chǎn)品著眼于照明用途,首先將在臺(tái)灣和中國大陸上市。與上屆一樣,三墾電氣仍然展出了小型封裝產(chǎn)品。由于發(fā)光效率較低,設(shè)想的是電源分接頭等指示用途。

穩(wěn)步發(fā)展的電容器
除此之外,電子部件區(qū)引人注目的還有各公司競爭的電容器薄型化(圖4)。通過在芯片形電容器制造中采用薄膜形成技術(shù),其厚度可以縮小至50μm以下。


圖4:厚度不到50μm的薄膜電容器村田制作所展出了1005尺寸、厚度為50μm的0.1μF薄膜電容器(a)。
太陽誘電在Si底板上涂布了BaTiO3和BST膜作為電介質(zhì)層(b)。

村田制作所展出了耐壓為4V、靜電電容為0.1μF,厚度為50μm的1005尺寸產(chǎn)品。該產(chǎn)品計(jì)劃于2010年春季投入量產(chǎn)。太陽誘電展出了在Si底板上利用BaTiO3和鈦酸鍶鋇(BST)形成電介質(zhì)層的開發(fā)品。1mm2電介質(zhì)層相當(dāng)于1層靜電容量為20nF,4層的厚度為50μm,可實(shí)現(xiàn)80nF的靜電電容。借助磁場相互抵消的電極結(jié)構(gòu),小靜電電容同樣能夠抑制阻抗。

層疊陶瓷電容器(MLCC)在薄型化的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了大容量化。太陽誘電和村田制作所聯(lián)合展出了1005尺寸、厚度為150μm、靜電電容為0.22μF的MLCC。太陽誘電已經(jīng)開始量產(chǎn)額定電壓為4V的產(chǎn)品。通過電介質(zhì)層BaTiO3的微粉化,該MLCC通過單層厚度減半(0.5μm)實(shí)現(xiàn)了大容量化。村田制作所預(yù)定于2009年內(nèi)啟動(dòng)量
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