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8/14/2019 New Pe Devices Next Tasks

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I n t e g r a t i o n o f Power D e v i c e s - n e x t t a s k sT o r u A r a k iM i t s u b i s h i E l e c t n r c C o r p o r a t i o n , P o w e r D e v i c e W o r k s1 - 1 - 1 I m a j u k u h i g a s h i , N i s h i - k u , F u k u o k a - C i t yF u k u o k a , 8 1 9 - 0 1 9 2 , J a p a nT e l . : + 8 1 / ( 9 2 ) - 8 0 5 - 3 3 3 0F a x : + 8 1 / ( 9 2 ) - 8 0 5 - 3 7 4 5E - M a i l : a r a k i t g m a i l l o k a . m e l c o . c o j p

Keywords E M C / E M I J > , E n v i r o n m e n t > > , F W D > > , High v o l t a g e I C ' s > > , I J G B T > > , I P M > > , M a t r i x c o n v e r t e r , M o n o l i t h i c p o w e r i n t e g r a t i o n > > , N o i s e > > , P a c k a g i n g > > , P o w e r s e m i c o n d u c t o r d e v i c e > > , S o f t s w i t c h i n g > >A b s t r a c tT h i s p a p e r p r e s e n t s new p o w e r c h i p c o n c e p t s s u c h a s R e v e r s e C o n d u c t i n g IGBT ( R C - I G B T ) , w h i c h a r ei n t e g r a t e d IGBT w i t h D i o d e a n d R e v e r s e B l o c k i n g IGBT ( R B - I J G B T ) . T h e R C - I J G B T w i l l h a v e a b i gi m p a c t f o r c o n v e n t i o n a l P o w e r M o d u l e s . B e c a u s e , b y u s i n g R C - I G B T , we c a n s a v e r e s o u r c e s s u c h a sS i l i c o n C h i p ( i n c l u d i n g m a t e r i a l i t s e l f a n d p r o d u c t i o n e n e r g y ) a n d a l s o s a v e P a c k a g i n g M a t e r i a l s .By u s i n g R B - I G B T , we w i l l a b l e t o m a k e new P o w e r C o n t r o l S y s t e m s s u c h a s AC M a t r i x C o n v e r t e r a n dt h u s e l i m i n a t e t h e l a r g e DC l i n k C a p a c i t o r .H i g h V o l t a g e I C ( H V I C ) i s u s e d a l r e a d y a s s i m p l e g a t e d r i v e c i r c u i t i n l o w p o w e r a r e a . By u s i n g H V I C , as i n g l e g a t e p o w e r s u p p l y i s e n o u g h f o r d r i v i n g a l l 6 i n v e r t e r s w i t c h e s . T h i s p a p e r p r e s e n t s n e w e s t HVICc o n c e p t a n d s t r u c t u r e .We a r e d e v e l o p i n g new m o d u l e p a c k a g i n g c o n c e p t s h a v i n g a new t h e r m a l d i s s i p a t i o n s t r u c t u r e a n d u s i n gt r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g e . T h i s a l l o ws u s t o r e d u c e p a c k a g e s i z e a n d w e i g h t . C o n s e q u e n t l y o u r n e w e s tp a c k a g e w i l l s a v e r e s o u r c e s o f p a c k a g i n g a n d l o g i s t i c s a n d e n e r g y o f t r a n s p o r t .T h e n e w e s t P o w e r M o d u l e , w h o s e k e y c o n c e p t i s c a l l e d " E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " , w i l l b e ac o m b i n a t i o n o f R C - I G B T ( o r R B - I G B T ) , HV IC a n d new p a c k a g i n g t e c h n o l o g i e s i n o r d e r t o s a v er e s o u r c e s . T h e K e y Word " E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " i s i n d i c a t i n g o u r new P o w e r D e v i c e ' s D i r e c t i o n .I n t r o d u c t i o nT h e f i r s t wave o f P o w e r D e v i c e w a s g e n e r a t e d w i t h t h y r i s t o r a n d t r i a c , w h i c h w a r e u n c o n t r o l l a b l e l a t c h i n gd e v i c e s ; t h e i r m a j o r a p p l i c a t i o n s w e r e t r a c t i o n a n d h i g h p o w e r m a n a g e m e n t e q u i p m e n t . An d t h e s e c o n dwave h a d b e e n b r o u g h t b y b i p o l a r t r a n s i s t o r , w h i c h w a s c o n t r o l l a b l e u n - l a t c h i n g d e v i c e f o r i n d u s t r i a li n v e r t e r s y s t e m . R e c e n t l y , t h e t h i r d wave h a s come w i t h MOS g a t e c o n t r o l l e d d e v i c e s s u c h a s MOS FETa n d I G B T . T h o s e new P o w e r D e v i c e s a r e e x p a n d i n g t h e i r a p p l i c a t i o n f i e l d s , i . e . h o m e a p p l i a n c e a n da u t o m o b i l e t h o s e a r e h u g e v o l u m e m a r k e t [ 1 ] .G e n e r a l l y , many c u s t o m e r s u s e P o w e r D e v i c e a s P o w e r M o d u l e , b e c a u s e c u s t o m e r c a n d e s i g n P o w e rC o n t r o l S y s t e m e a s i l y a n d c a n r e d u c e a n y t r o u b l e i n d e v e l o p m e n t s t a g e b y u s i n g P o w e r M o d u l e . S o manyc u s t o m e r s h a v e a c c e p t e d P o w e r M o d u l e s o f a r [ 1 ] . U s u a l l y P o w e r M o d u l e i s u s e d f o r s a v i n g e n e r g y , b u tr e c e n t l y P o w e r M o d u l e i s f a c i n g t h e t a s k t o s a v e r e s o u r c e s i t s e l f . We i n d i c a t e t h e K e y Word o f n e x tg e n e r a t i o n P o w e r M o d u l e a s " E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " . I n o r d e r t o s a v e n a t u r a l r e s o u r c e s a n d t or e d u c e h a z a r d o u s s u b s t a n c e s , we a r e d e v e l o p i n g ne w c o n c e p t t e c h n o l o g i e s .Power C h i p T e c h n o l o g y

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T h e n e w e s t P o w e r c h i p t e c h n o l o g y i s b a s e d o n t h i n w a f e r p r o c e s s t e c h n o l o g y . A t f i r s t , t h e t h i n w a f e rp r o c e s s t e c h n o l o g y i s u s e d f o r t h e i m p r o v e m e n t o f c o n v e n t i o n a l I G B T ' s c h a r a c t e r i s t i c s . T h e IGBT h a st r a d e - o f f r e l a t i o n s h i p s u c h a s " O n - s t a t e L o s s V c e ( s a t ) " v e r s u s " S w i t c h i n g L o s s ( E o f f ) j . B y u s i n g t h i nw a f e r p r o c e s s t e c h n o l o g y , we c a n i m p r o v e t h a t t r a d e - o f f r e l a t i o n s h i p a b o u t 20% ( s e e F i g . 1 ) . F i g . 1 s h o w s1 2 0 0 V I G B T t r a d e - o f f r e l a t i o n s h i p . T h e t h i c k n e s s o f t h i n w a f e r I G B T i s a b o u t 1 3 0 j m .A t s e c o n d , b y u s i n g t h i n w a f e r p r o c e s s t e c h n o l o g y , w e c a n r e a l i z e new c o n c e p t I G B T s . T h e f i r s t o n e i s t h eR e v e r s e C o n d u c t i n g IGBT ( R C - I G B T ) [ 2 ] . RC-IGBT i s i n t e g r a t e d t r e n c h g a t e I G B T w i t h F r e e W h e e l i n gD i o d e (FWD) i n p a r a l l e l c o n n e c t i o n . F i g . 2 s h o w s t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l c r o s s - s e c t i o n o f t h e R C - I G B T .U s u a l l y , c o n v e n t i o n a l v o l t a g e s o u r c e i n v e r t e r s y s t e m i s c o n s t r u c t e d b y t w e l v e p o w e r e l e m e n t s , s i x I G B T sa n d s i x FWDs ( s e e F i g . 3 ) . By u s i n g R C - I G B T , n u m b e r o f p o w e r e l e m e n t s w i l l b e h a l f v a l u e , o n l y s i x RC-I G B T s . T h i s f a c t i s h a v i n g a b i g i m p a c t f o r p a c k a g i n g o f p o w e r m o d u l e , b e c a u s e i t i s e a s y t o r e d u c e t h ep a c k a g i n g s i z e o r t o m o u n t 50% l a r g e r c h i p i n t h e s a m e s i z e o f c o n v e n t i o n a l p o w e r m o d u l e p a c k a g e . T ou s e t h e RC-IGBT i s o n e o f t h e " E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " c o n c e p t s .

2 . 4 0 i - ]2 . 2 0p.Z,OOr: . 1 1 n 2 . 0 0~: -I

" q I0 " " 1 . 8 0t o s 1 . 6 0

1 1 1 . 4 01 . 2 01 . 0 00 . 0 0 0 . 1 0 0 . 2 0 0 . 3 0 0 . 4 0

E o f f [ m J / p - A ]( V c c - 6 0 0 V , - 1 5 0 A I V G E - I 5 V , T 1 2 5 t )F i g . 1 T r a d e - o f f o f 1 2 0 0 V I G B TN - l a y e

C o l l e c t o r e l e c t r o d eF i g . 2 T h r e e - d i m e n s i o n a l c r o s s - s e c t i o nR C - I G B T o f t h e R C - I G B TF i g . 3 I n v e r t e r s y s t e m d r i v e c i r c u i t

T h e t r e n c h g a t e I G B T i s f o r m e d o n t h e f r o n t s i d e o f R C - I G B T a n d s t r i p e d n - r e g i o n a n d s t r i p e d p - r e g i o na r e i n d e p e n d e n t l y f o r m e d o n t h e b a c k s i d e o f R C - I G B T . W h i l e i n I G B T o p e r a t i o n , s t r i p e d p - r e g i o n o nb a c k s i d e o f R C - I G B T w o r k s a s c o l l e c t o r o f I G B T , w h i l e i n FWD o p e r a t i o n , n - r e g i o n o n b a c k s i d e o f R C -I G B T w o r k s a s c a t h o d e o f FWD. R C - I G B T w o r k s a l t e r n a t e l y i n I G B T m o d e a n d FWD m o d e , t h e r e f o r ej u n c t i o n t e m p e r a t u r e d o e s n o t s w i n g s o much a n d t h i s f a c t h a s a n i m p a c t f o r i m p r o v e m e n t o f p o w e rc y c l i n g l i f e t i m e . T h i s ne w R C - I G B T s t r u c t u r e h a s b e e n r e a l i z e d r e c e n t l y b y u s i n g t h i n w a f e r p r o c e s st e c h n o l o g y . F i g . 4 s h o w s t h e i m a g e o f c o m p a r i s o n o f p o w e r c h i p b o n d i n g a r e a b e t w e e n c o n v e n t i o n a lI G B T w i t h FWD a n d R C - I G B T . By u s i n g R C - I G B T , n u m b e r o f e m i t t e r w i r e i s r e d u c e d t o a l m o s t h a l fv a l u e , s o t h e w i r i n g i n d u c t a n c e i s r e d u c e d . B e c a u s e o f r e d u c i n g t h e a r e a o f p n - j u n c t i o n a b o u t 4 0 % , a l s ot h e j u n c t i o n c a p a c i t a n c e i s r e d u c e d . T h u s t h e r e s o n a n t f r e q u e n c y o f p o w e r c h i p c a p a c i t a n c e a n d w i r i n g

%4w

T

I



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i n d u c t a n c e i s g e t t i n g h i g h e r . D u e t o t h i s i n c r e a s e o f s w i t c h i n g n o i s e f r e q u e n c y , c u s t o m e r c a n d e s i g n n o i s ef i l t e r c i r c u i t t h a t i s s m a l l e r t h a n i n t o d a y ' s c o n v e n t i o n a l d e s i g n . T h i s f a c t b r i n g s m u c h b e t t e r s o l u t i o n f o rc u s t o m e r s i d e .

I D B T + D b d s RC-fBTF i g . 4 C o m p a r i s o n o f p o w e r c h i p a r e a

V C E LV C C = 6 0 0 [I o 1 0 0 [ A ]-------, R G - I O [ O h m ]T j = 1 2 5 [ d e g qE o n = 1 4 . 2 m

V 2 0 0 [ V w l i z ] L : 4 0 [ A l d i v ] : 5 0 0 [ n u s d i v ]

i s 'im

4m% e aI e l

a

IW----------PI-- MET-R_ _ I G B T a t 2 5 __I - g R C 1 I B T a t 1 2 5 t- - - - - I - -I - -PPer I G E T a t 2 5

~ ~ P l a n e r I G E T a t 1 2 5 to n i n 2 . t u . o t o t o t o ..om

F i g . 5 O u t p u t c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e R C - I C B E T

T --I-- - - - - - V C C : = 6 0 0 f l V ]I C = 1 I O O [ A . ]-kG- I O [ 0 h m ]T j = 1 2 , 5 [ d e g C ]E o f f 9 . O m JV : 2 O V I d . i v ] I 4 0 [ A I d i v ] : 5 0 0 [ n s l d i v ]

( a ) R C - I G B T i n d u c t i v e l o a d t u r m - o n ( b ) R C - I G B T i n d u c t i v e l o a d t u r n - o f fF i g . 6 S w i t c h i n g w a v e f o r m o f t h e R C - I B G TF i g . 6 s h o w s s w i t c h i n g w a v e f o r m o f t h e R C - I G E T . I t c a n b e s e e n t h a t t h e f u n d a m e n t a l s w i t c h i n gc h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f a b r i c a t e d R C - I G E T r e a c h e d a l e v e l c o n p a r a b l e t o t h o s e o f c o n v e n t i o n a l IGET w i t he x e r n a l FWD. T h e t u r n - o f f t a i l c u r r e n t i s v e r y s m a l l a n d s h o r t , b e c a u s e o f s h o r t e m i t t e r e f f e c t b y n - r e g i o no n b a c l s i d e o f R C - I G C T [ 3 ] . T h e R C - I G C T ' s s w i t c h i n g l o s s i s m u c h s m a l l e r t h a n c o n v e n t i o n a l P l a n e rI G B T ' s s w i t c h i n g l o s s . T o t a l i n v e r t e r l o s s o f R C - I G E T i s i m p r o v e d m o r e t h a n 2 0 % a g a i n s t l o s s o fc o n v e n t i o n a l P l a n e r I G C T w i t h FVD. B y u s i n g l o c a l l i f e t i m e c o n t r o l t e c h n o l o g y s u c h a s He+ i r r a d i a t i o na n d b a c k s i d e a c t i v a t i n g t e c h n o l o g y , i t i s p o s s i b l e t o o p t i m i z e FWD ' s a n d I G B T ' s c h a r a c t e r i s t i c si n d i v i d u a l l y i n R C - I C G T . E x a c t l y , f a b r i c a t e d R C - I B G T w a s u s e d H e+ i r r a d i a t i o n t e c h n o l o g y t o r e d u c er e v e r s e r e c o v e r y c u r r e n t . T h e R C - I G B T c o m p e t e s w i t h s u p e r j u n c t i o n M OS F E T , w h i c h h a s a l s o a ni n t e g r a t e d F W D . H o w e v e r b e ca u s e o f p r o d u c t i o n c o s t i s s u e , t h e R C - I G C T i s s u p e r i o r t o s u p e r j u n c t i o nM OS F E T . We a r e a i m i n g t o m a s s - p r o d u c t t h e R C - I G B T , a n d i n t h e n e a r f u t u r e , we w i l l r e p l a c e t h ec o n v e n t i o n a l I G B T w i t h e x t e r n r a l F W V D b y n e w R C - I C B T .T h e s e c o n d o n e i s t h e R e v e r s e B l o c l i n g I C B T ( R B - I C B T ) [ 4 , 5 ] . T h e R B - I G E T i s a n I G B T i n w h i c h t h ej u n c t i o n b e t w e e n c o l l e c t o r a n d n - l a y e r s h o w s a b l o c k i n g c a p a b i l i t y . F i g . 7 s h o w s c r o s s s e c t i o n o f t h e R B -I G C T t o b l o c k r e v e r s e v o l t a g e , t h e p n - j u n c t i o n t h a t e x i s t s o n t h e c o l l e c t o r s i d e o f e v e r y I G C T i s u s e d t o



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b l o c k i n r e v e r s e d i r e c t i o n . T o g e t a b l o c k i n g c a p a b i l i t y o f t h e b a c k s i d e j u n c t i o n w i t h a j u n c t i o nt e r m i n a t i o n s t r u c t u r e on t h e t o p s i d e , a d e e p d i f f u s i o n a r e a a t t h e e d g e o f t h e d e v i c e i s n e c e s s a r y t o b r i n gt h e b a c k s i d e j u n c t i o n t o t o p s i d e ( F i g . 7 ) . The R B - I G B T i s v e r y s u i t a b l e f o r AC m a t r i x c o n v e r t e r ( s e eF i g . 8 ) . B e c a u s e by u s i n g two R B - I G B T s i n a n t i - p a r a l l e l , i t i s e a s y t o m a k e b i - d i r e c t i o n a l s w i t c h . T hee q u i v a l e n t c i r c u i t o f R B - I G B T shows I G B T a n d r e v e r s e b l o c k i n g D i o d e i n s e r i e s ( F i g . 8 ) , b u t a c t u a l R B -I G B T d o e s n o t h a s a n y s e r i e s D i o d e t o b l o c k r e v e r s e v o l t a g e , b u t h a s o n l y d e e p d i f f u s i o n i s o l a t i o n a r e a t ob l o c k r e v e r s e v o l t a g e . So V C E ( s a t ) o f t h e R B - I G B T i s l o w e r t h a n V C E ( s a t ) o f c o n v e n t i o n a l I G B T w i t hr e v e r s e b l o c k i n g D i o d e i n s e r i e s . T h i s i s t h e b i g a d v a n t a g e o f t h e R B - I G B T a g a i n s t c o n v e n t i o n a l I G B Tw i t h r e v e r s e b l o c k i n g d i o d e . T h e R B - I G B T a c c o r d i n g t o F i g . 7 n e e d s d e e p a n d wide d i f f u s i o n a r e a f o ri s o l a t i o n . T h i s i s n o t a c c e p t a b l e i n t e r m s o f m a n u f a c t u r i n g c o s t . So w e a r e g o i n g t o d e v e l o p T r e n c hI s o l a t i o n R B - I G B T ( T I - R B - I G B T ) t h a t i s u s i n g d e e p t r e n c h t e c h n o l o g y t o m a k e i s o l a t i o n a r e a [ 6 ] . T h i st e c h n o l o g y w a s a p p l i e d a l r e a d y f o r s u p e r j u n c t i o n h i g h v o l t a g e MOSFET r e c e n t l y . The i s o l a t i o n a r e a o fT I - R B - I G B T i s m u c h s m a l l e r t h a n t h e d e e p d i f f u s i o n R B - I G B T . So w e c a n r e a l i z e r e a s o n a b l e c h i p s i z ea n d t h e c o s t s t r u c t u r e i s c o m p a r a b l e w i t h c o n v e n t i o n a l I G B T w i t h r e v e r s e b l o c k i n g D i o d e . V W h e n w e u s eAC m a t r i x c o n v e r t e r , w e c a n e l i m i n a t e t h e DC l i n k c a p a c i t o r h a v i n g a v e r y l a r g e c a p a c i t a n c e . T h i s b r i n g sa b i g i m p a c t f o r s i z e a n d r e l i a b i l i t y o f i n v e r t e r s y s t e m a n d i s a l s o a c o n t r i b u t i o n t o t h e " E n v i r o n m e n t a lC o m p a t i b i l i t y " c o n c e p t .1 p m P l a n a r G a t e I G B T FFR: F l o a t i n g F i e l d R i n g C h a n n e l S t o p p e r U

T h i n a n d l i g h t l y d o p e d b a c k s i d e p - c o l l e c t o r . Deep D i f f u s i o nI s o l a t i o n ( D I )

F i g . 7 C r o s s - s e c t i o n o f t h e R B - I G B T F i g . 8 AC m a t r i x c o n v e r t e rG a te d r i v e t e c h n o l o g y

Constant c u r r e n t d r i v e , __Ne w G a t e D r i v e

N o i s e R e d u c t i o n a r o u n d 8d BI c Low;single ON irSI)O|DI c H i g h ; d o u b l e O N c C ? m C o n v e n t i o n a lC u r r e n t M o n i t o r i n g l, ; < . S 3 1 < 2 i t ~ M H z

F i g . 9 S p e c i a l g a t e d r i v e c o n c e p t t o r e d u c e s w i t c h i n g n o i s eThe i m p o r t a n c e o f g a t e d r i v e c i r c u i t i s s a m e a s t h e i m p o r t a n c e o f power c h i p s . Because E M I n o i s e a n ds u r g e v o l t a g e i s s u e h a s become m a j o r p r o b l e m o f p o w er m a n a g em e n t s y s t e m d e s i g n r e c e n t l y . I n somec a s e s , t h e n o i s e f i l t e r s i z e i s b i g g e r t h a n i n v e r t e r d r i v e s y s t e m i t s e l f . So m a n y c u s t o m e r s wan t t o r e d u c et h e E M I n o i s e a n d s u r g e v o l t a g e a s s m a l l a s p o s s i b l e . S o f t s w i t c h i n g t e c h n o l o g y i s b r o u g h t t o s o l v e t h i sEMI n o i s e a n d s u r g e v o l t a g e i s s u e . We p r o v i d e I n t e l l i g e n t Power M o dule s ( I P M ) . I P M i n c l u d e s s p e c i a lg a t e d r i v e IC t h a t h a s s o f t s w i t c h i n g c i r c u i t f o r E M I n o i s e r e d u c t i o n a n d p r o t e c t i o n f u n c t i o n f o r power



5/10

e l e m e n t , w h i c h i s IGBT o r d i o d e . When c u s t o m e r s u s e I P M , t h e y c a n d e s i g n i n v e r t e r s y s t e m e a s i l yw i t h o u t a n y h e a d a c h e i s s u e . F i g . 9 s h o w s s p e c i a l g a t e d r i v e c o n c e p t t o r e d u c e s wi t c h i n g n o i s e . T h e b a s i cc o n c e p t i s t h a t t h e g a t e o f IGBT i s d r i v e n b y c o n s t a n t c u r r e n t s o u r c e i n s t e a d o f c o n v e n t i o n a l c o n s t a n tv o l t a g e s o u r c e a n d t h e c u r r e n t v a l u e i s s w i t c h e d b y t h e e m i t t e r c u r r e n t v a l u e o f IGBT t h a t i s d e t e c t e d b yu s i n g s e n s e e m i t t e r c e l l . On t h e t u r n - o n s t a t e , when t h e e m i t t e r c u r r e n t l e v e l i s l o w , g a t e d r i v e c u r r e n t i ss m a l l t o d e c r e a s e t h e o u t p u t d V / d t a n d t h e o u t p u t n o i s e i s r e d u c e d . When e m i t t e r c u r r e n t r e a c h e s t h e h a l fv a l u e o f r a t i n g c u r r e n t , g a t e d r i v e c u r r e n t i s i n c r e a s e d t o d o u b l e v a l u e . T h i s f u n c t i o n i s o p e r a t e d i n l e s st h a n 1 L t s . T h i s h i g h s p e e d a n d c o m p l i c a t e d o p e r a t i o n i s r e a l i z e d b y u s i n g h i g h s p e e d Bi-CMOS I Ct e c h n o l o g y .

B o o t s t r a p C i r c u i t

MGNDe P h a s e )

I n v e r t e r ( 1 P h a s e ) - V D CEF i g . 1 0 New g a t e d r i v e c i r c u i t F i g . 1 1 HVIC w i t h b o o t s t r a p c i r c u i t

F i g 1 0 s h o w s t h e n e w e s t g a t e d r i v e c i r c u i t f o r o u r 5 t h g e n e r a t i o n I G B T t h a t i s c a l l e d C a r r i e r S t o r e d T r e n c hg a t e B i p o l a r T r a n s i s t o r ( C S T B T ) . T h i s g a t e d r i v e r i s t a k e n s o f t s w i t c h i n g t e c h n o l o g y t o r e d u c e s w i t c h i n gn o i s e a n d s p e c i a l s o f t t u r n - o f f f u n c t i o n t o d e c r e a s e s u r g e v o l t a g e when CSTBT f a c e s i r r e g u l a r c o n d i t i o ns u c h a s o v e r c u r r e n t o r s h o r t c i r c u i t o p e r a t i o n .H i g h S i d e I s l a n d

F i g . 1 2 B l o c k d i a g r a m o f 600V h a l f b r i d g e d r i v e rT h e r e d u c t i o n o f n u m b e r o f p o w e r s u p p l y f o r g a t e d r i v e c i r c u i t i s m o r e i m p o r t a n t f o r s m a l l p o w e r i n v e r t e rs y s t e m , s u c h a s w h i t e g o o d s a p p l i c a t i o n . I n t h i s c a s e , t h e c u s t o m e r w a n t s t o d e s i g n t h e i n v e r t e r s y s t e m a ss m a l l a s p o s s i b l e . H i g h v o l t a g e I C ( H V I C ) t e c h n o l o g y i s u s e f u l f o r s i n g l e p o w e r s u p p l y c o n c e p t . F i g . 1 1s h o w s HVIC w i t h b o o t s t r a p c i r c u i t c o n s i s t i n g o f o n e r e s i s t o r , d i o d e a n d c a p a c i t o r . By u s i n g t h i s t o p o l o g y



6/10

a s i n g l e 1 5V p o w e r s u p p l y f o r b o t h h i g h s i d e a n d l o w s i d e g a t e d r i v e f u n c t i o n i s e n o u g h . T h e HVIC f o rg a t e d r i v e h a s h i g h s i d e i s l a n d t h a t i n c l u d e g a t e d r i v e CMOS c i r c u i t f o r h i g h s i d e IGBT a n d h i g h v o l t a g el e v e l s h i f t t r a n s i s t o r t o t r a n s m i t o n - o f f s i g n a l s f r o m l o w s i d e i s l a n d t o h i g h s i d e i s l a n d . F i g . 1 2 s h o w s b l o c kd i a g r a m o f 600V h a l f b r i d g e d r i v e r . T h i s h a l f b r i d g e d r i v e r h a s t w o i n p u t t e r m i n a l s ; h i g h s i d e c o n t r o li n p u t a n d l o w s i d e c o n t r o l i n p u t . T h e y a r e c o n t r o l l e d i n d i v i d u a l l y , b u t t h e i n t e r l o c k l o g i c d i s a b l e s t h ec h a n c e o f b o t h h i g h s i d e a n d l o w s i d e t o b e i n o n s t a t e a t t h e s a m e t i m e i n o r d e r t o p r o t e c t t h e I G B T sa g a i n s t a r m - s h o o t - t h r o u g h . T h e u n d e r v o l t a g e p r o t e c t i o n c i r c u i t s a r e i n c l u d e d i n h i g h s i d e i s l a n d a n d l o ws i d e i s l a n d . T h i s HVIC i s f a b r i c a t e d b y 600V Bi-CMOS-DMOS w a f e r p r o c e s s . T h e H V IC i n c l u d e s NP Nt r a n s i s t o r , PNP t r a n s i s t o r , n - c h MOS t r a n s i s t o r , p - c h M OS t r a n s i s t o r , h i g h v o l t a g e n - c h DMOS a n d h i g hv o l t a g e p - c h DMOS t h a t i s u s e d f o r r e v e r s e l e v e l s h i f t i n g f u n c t i o n [ 7 ] . T h e n e w e s t d e s i g n r u l e o f 6 0 0 VHVIC i s 1 . 3 i m . F i g . 1 3 s h o w s 6 0 0 V HVIC s t r u c t u r e .

B E C

NPN L-PNP

S G D S G D

N--

PchMOS NchMOSCMOS

HV ISLANDS G D G D

N -Dt-N -

OUUV Nc h DMUS 6 0 0 V P c h MOSF i g . 1 3 6 0 0 V HVIC s t r u c t u r eT h e 600V HVIC c o m b i n e s c o n v e n t i o n a l Bi-CMOS s t r u c t u r e w i t h s o m e u n i q u e s t r u c t u r e s t o s u s t a i n s u c h ah i g h e l e c t r i c f i e l d . T h e f i r s t o n e i s R E d u c e d S U R f a c e F i e l d ( R E S U R F ) t e c h n o l o g y . F i g . 1 4 s h o w sR ESURF s t r u c t u r e . T h e R ESURF t e c h n o l o g y i s o f t e n u s e d f o r HVIC a n d s u p e r j u n c t i o n MOS F E T . T h ed e p l e t i o n l a y e r b e t w e e n p - s u b s t r a t e a n d n - e p i t a x i a l l a y e r c a u s e s t h e d e p l e t i o n l a y e r o f s u r f a c e p n - j u n c t i o nt o e x p a n d , s o t h a t t h e s u r f a c e e l e c t r i c f i e l d i s r e l a x e d . I t i s r e a l i z e d t o i n c r e a s e t h e b r e a k d o w n v o l t a g e . I fwe t a k e R ESURF s t r u c t u r e , we c a n s u r p a s s t h e S i l i m i t o f u n i p o l a r d e v i c e s t h a t i s t h e t r a d e - o f fr e l a t i o n s h i p b e t w e e n b r e a k d o w n v o l t a g e a n d o n - v o l t a g e .

Th e c a s e o f u s i n g RESU RF t e c h n i q u e

F i g . 1 4 R ESURF s t r u c t u r e F i g . 1 5 M F F P a n d D o u b l e b u r i e d l a y e r s t r u c t u r eT h e s e c o n d o n e i s M u l t i p l e F l o a t i n g F i e l d P l a t e ( M F F P ) s t r u c t u r e , a n d we h a v e d e v e l o p e d t h i s u n i q u es t r u c t u r e . On e A l l a y e r a n d o n e p o l y S i l a y e r s t r u c t u r e MFFP. A l l a y e r i s u s e d f o r c o n d u c t o r o n I C , p o l y S il a y e r i s u s e d f o r g a t e c o n d u c t o r o f M OS t r a n s i s t o r , a n d t h e r e f o r e n o a d d i t i o n a l l a y e r i s n e c e s s a r y t oc o n s t r u c t M F F P . T h e t h i r d o n e i s d o u b l e b u r i e d l a y e r s t r u c t u r e . F i g . 1 5 s h o w s M F F P a n d D o u b l e b u r i e dl a y e r s t r u c t u r e . T h e a v a l a n c h e p o s i t i o n i s s h i f t e d s u r f a c e t o s u b s t r a t e b y t h e D o u b l e b u r i e d l a y e r s t r u c t u r e ,



7/10

s o t h a t t h e b r e a k d o w n v o l t a g e i s s t a b i l i z e d . O u r 6 0 0 V HVIC c o m b i n e s t h r e e u n i q u e s t u c t u r e s t h a t h a v eb e e n e x p l a i n e d , h i g h v o l t a g e DMOS a n d c o n v e n t i o n a l Bi-CMOS t h a t i s u s e d f o r s m a l s i g n a lc o n d i t i o n i n g . T h e t e c h n o l o g y t e n d o f HVIC i s a l m o s t t h e s a m e a s t h a t o f g e n e r a l I C ; t h e d e s i g n r u l e o fHVIC h a s b e e n s t i l l m n i i m i z e d c o n t i n u o u s l y . O u r m o s t p r o g r e s s i v e HVIC p r o c e s s i s 0 . SIm CD-MOSw i t h O n e T i m e P r o g r a m u m a b l e ROM (OTP-ROM) [ 8 ] .By u s i n g s h r i n k 1 . 3 p m p r o c e s s , t r a n s i s t o r s i z e i s r e d u c e d 1 / 4 o f u s i n g 5 p m p r o c e s s . When we u s e 0 S v t mp r o c e s s , t r a n s i s t o r s i z e i s a b o u t I 1 / 0 o f 5 p m p r o c e s s . F i g . 1 6 s h o w s c o m p a r i s o n o f a c t u a l 6 0 0 HVIC c h i ps i z e 5p m p r o c e s s ( M 6 3 9 9 2 F P ) a n d s h r i n k 1 .3m p r o c e s s ( M S 1 7 0 9 F P ) . T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f M S 1 7 0 9 F Pa r e a l m o s t t h e s a m e a s t h o s e o f M 6 3 9 9 2 F P . O n l y p r o p a g a t i o n d e l a y o f M S 1 7 0 9 F P i s h a l f v a l u e a s t h a t o fM 6 3 9 9 2 F P ,T h e 0 .8m p r o c e s s i n c l u d e O T P - R O M , OTP-ROM w i l l b e u s e f f u l f o r c a i h b r a t i n g s o m e c h a r a c t e r i s t i c s b yu s i n g d i g i t a l t r i m T m n g t e c h n o l o g y , i . e . t o t a l p r o p a g a t i o n d e l a y o f g a t e d r i v e I C w i t h JGBT/MOS F E T ,h i g h l y a c c u r a t e a n a l o g u e o u t p u t v o l t a g e o f o u t p u t c u r r e n t c o n v e r t i n g t o u s e t h e v e c t o r c o n t r o l e t c . Ofc o u r s e , b y u s i n g O TP - R O M a n d a l o t o f l o g i c c i r c u i t s , we c a n f a b r i c a t e MCU; p r o b a b l y 4 b i t t o S b i t , w i t hg a t e d r i v e { V J I C , T h i s f a c t m e a n s t h e p r o b a b i l i t y o f r e a l i z i n g a n i n v e r t e r s y s t e m m o d u l e i n t h e n e a r f u t u r e .C o n c e r n i n g t h e c o n c e p t o f i n v e r t e r s y s t e m m o d u l e , we w i l l p r e p a r e g e n e r a l i n v e r t e r s y s t e m m o d u l e t h a tw i l l i n c l u d e t h e h a r d w a r e o f i n v e r t e r c o n t r o l c i r c u i t s s u c h a s M C U , g a t e d r i v e a n d p r o t e c t i o n c i r c u i t s ,o u t p u t I G B T , a n d w i l l h a v e s o f t w a r e a r e a t o w r i t e a n y p r o g r a m i n c u s t o m e r s i d e . T h i s m o d u l e w i l l b ev e r y e a s y t o u s e a n d m o d i f y b y c u s t o m e r f s t a s t e .S . 0 p m B iCD MO S s h r i n k l . 3 p m B iCD MO S T4 '

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ J

I _ _M63992FP M 8 1 7 0 9 F P

P d h cMs N e h I o l P c k o s NcILOSF i g 1 6 C o m p a r i s o n o f 6 0 0 V HVIC c h i p C M Z O s i0 0 ke D M ) N S I V E O L A T I D N C M O SF i g . 1 7 T o p v i e w a n d c r o s s - s e c t i o n o f 1 2 0 0 V HVIC

T h e s e a r e h i g i n t e g r a t i o n s o l u t i o n s , o n t h e o t h e r h a n d we a r e d e v e l o p i n g t o e x p a n d v o l t a g e r a n g e ; 1 2 0 0 V1 { V I C . F i g 1 7 s h o w s t o p v i e w a n d c r o s s - s e c t i o n o f 1 2 0 0 V J { V I C . D e v e l o p m e n t o f 1 2 0 0 V HVIC h a s muchh i g e r t e c h n i c a l h u r d l e t h a n t h a t o f 6 0 0 V H V I C . B e c a u s e a s f o r 1 2 0 0 V H V I C , i f we t a k e t h e s a m es t r u c t u r e a s 6 0 0 V HVIC a s h i g v o l t a g e s i g n a l w i r e , we m u s t u s e d o u b l e t h i c k n e s s i n s u l a t i n g l a y e rb e t w e e n g r o u n d s u b s t r a t e a n d 1 2 0 0 V w i r e s u c h a s u p t o 2 . 5 m t S i O 2 , i t i s n o t a c c e p t a b l e f o r n o r m a l I Cp r o c e s s . S o we t a k e u n i q u e s t r u c t u r e , t h i s i s c a l l e d " d i v i d e d RESURF s t r u c t u r e " [ 9 ] .F i g 1 8 s h o w s b l o c k d i a g r a m o f 1 2 0 0 V h a l f b r i d g e d r i v e r w h o s e t o p v i e w h a s b e e n s h o w n a l r e a d y i nF i g . 1 7 . T h i s 1 2 0 0 V HVIC h a s s p e c i a l f i m c t i o n a s s h o r t c i r c u i t p r o t e c t i o n a n d f a u l t s i g n a l c o m u n i u i c a t i o n .U s u a l l y , t h r e e b r i d g e s m a k e t h e i n v e r t e r s y s t e m ; s o t h a t i t c a u s e s t o u s e t h r e e h a l f b r i d g e H V I C s . Wheni n v e r t e r s y s t e m f a c e s a f a i l u r e c o n d i t i o n s u c h a s s h o r t c i r c u i t i n o n e b r i d g e , 1 2 0 0 V HVIC d e t e c t s h o r tc i r c u i t c o n d i t i o n a n d s h u t d ow n o wn b r i d g e , a n d i t i s n e c e s s a r y t o s h u t d o w n t h e o t h e r b r i d g e . S o t h a t1 2 0 0 V HVIC h a s c o m m u n u i c a t i o n p o r t o f f a u l t s i g n a l , w h i c h i s F o p o r t . T h e F o p o r t o f t h r e e 1 2 0 0 V h a l fb r i d g e d r i v e r a r e c o n e c t e d d i r e c t l y e a c h o t h e r t o m a k e " w i r e d OR l o g i c " . I n n o r m a l c o n d i t i o n , F o p o r t ,w h i c h i s c o n n e c t e d o p e n d r a i n n - c h MOS t r a n s i s t o r i n 1 2 0 0 V J { V I C , i s h i g h , t h e c o n d i t i o n c h a n g e s t o b ef a i l u r e i n o n e b r i d g e , t h e F o p o r t b e c o m e s l o w a n d t h e o t h e r t w o 1 2 0 0 V HVIC d e t e c t f a i l u r e c o n d i t i o n i n



8/10

i n v e r t e r s y s t e m t h r o u g h t h e F o p o r t a n d t w o l 2 0 0 V HVIC s h u t d o w n own b r i d g e b y t h e m s e l v e s . T h i sf u n c t i o n c a n g u a r a n t e e much s a f e t y o p e r a t i o n ; t h i s c a u s e s t o p r o t e c t I G B T s .

F i g . l 8 B l o c k d i a g r a m o f 1 2 0 0 V h a l f b r i d g e d r i v e rT h e g a t e d r i v e t e c h n o l o g i e s a r e b a s e d o n I C t e c h n o l o g y ; s u c h a s t h e s o f t s w i t c h i n g t e c h n o l o g y t o r e d u c es u r g e v o l t a g e a n d EM I n o i s e , H V IC t e c h n o l o g y t o d e c r e a s e n u m b e r o f p o w e r s u p p l y a n d t o r e a l i z e e a s yu s i n g i n c u s t o m e r s i d e . T h e g a t e d r i v e r t e c h n o l o g i e s b e c o m e i m p o r t a n t p o i n t t o r e a l i z e " E n v i r o n m e n t a lC o m p a t i b i l i t y " c o n c e p t .P a c k a g i n g t e c h n o l o g y

R e s i n -

1 1 _ j a s e t y p e T r a n s f e r m o l d e d t y p eF i g . 1 9 C r o s s - s e c t i o n o f n e w t r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g e w e i g h t 1 110 g ) 1 / 3 l O o g )v o l u m e 1 4 8 x 9 4 Y 2 9 m m ) 1 / 5 45 6 x 7 . 5 m m )

F i g . 2 0 C o m p a r i s o n o f c a s e t y p e a n d t r a n s f e r - m o l d e d t y p eO u r n e w e s t p a c k a g i n g t e c h n o l o g y i s b a s e d o n t r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g i n g . T h e t r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g i n gt e c h n o l o g y h a s b e e n o f t e n u s e d f o r I C p a c k a g e , a n d we a l s o h a v e u s e d i t f o r l o w p o w e r r a n g e I P M , c a l l e d" D u a l - I n - L i n e I P M " . S u c h D I P - I P M i s v e r y s u i t a b l e f o r h o m e a p p l i a n c e u s e , s u c h a s a i r c o n d i t i o n e r ,r e f r i g e r a t o r a n d w a s h i n g m a c h i n e . B u t r e c e n t l y , we a r e t r y i n g t o u s e t h e t r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g i n gt e c h n o l o g y a l s o f o r m i d d l e / h i g h p o w e r a p p l i c a t i o n s . A f i r s t e x a m p l e o f 3 0 0 A / 6 0 0 V 2 i n 1 p a c k a g e i s s h o w ni n F i g . 2 0 [ 1 0 ] . F i g . 1 9 s h o w s t h e c r o s s - s e c t i o n o f new t r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g e . T h i s p a c k a g e i s u s i n g au n i q u e t h e r m a l d i s s i p a t i o n s t r u c t u r e ; t h e k e y t e c h n i c a l e l e m e n t i s a n i n s u l a t i n g s h e e t . T h e m a t e r i a l o fi n s u l a t i n g s h e e t i s e p o x y r e s i n w i t h f i l l e r a n d i t s t h e r m a l c o n d u c t i v i t y i s v e r y h i g h . By u s i n g Cu h e a t



9/10

s p r e a d e r t o r e d u c e t h e r m a l r e s i s t a n c e o f t h i s s t r u c t u r e ; we c a n real ize t h e same t h e r m a l r e s i s t a n c e v a l u e a st h a t o f c o n v e n t i o n a l c a s e t y p e s t r u c t u r e , a b o u t 0 , l d e g f W . An d we u s e P b f r e e s o l d e r at d i e b o n d i n gp o r t i o n , s o t h a t we c a n r e a l i z e c o m p l e t e l y P b f r e e p a c k a g e . T h e a d v a n t a g e s o f t h i s t r a n s f e r - m o l d e d powerm o d u l e a r e s m a l l s i z e , l i g h t w e i g h t a n d improvement o f power c y c l e l i f e t i m e . F i g . , 2 0 s h o w s c o m p a r i s o n o fc o n v e n t i o n a l c a s e t y p e a n d t r a n s f e r - m o l d e d t y p e . C o n c e r n i n g th e c o m p a r i s o n t a b l e o f F i g . 2 0 , b y u s i n gt r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g i n g t e c h n o l o g y ; w e i g h t i s r e d u c e d t o 1 / 3 , v o l u m e b e c o m e s t o 1 / 5 . T h i s f a c t e x a c t l yc o m p l i e s w i t h t he k e y w o r d " E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " in m i d d l e / h i g h r a n g e power m o d u l e .

R xLead , L e a d D i r e c t A A u tebonb d n

D i v i d e d C u h e a t - s i n k I G B T , F WD I CD I P I P ' I M V e r 3

D I I P I P l M V e r 4

R e s i n L e a 2 d

I G B T , FWD ICS I P I P I M

DIPCIBF i g . 2 1 T r e n d o f p a c k a g i n g s t r u c t u r e o f D I P - I P M

T a b l e l E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y

L e a d D i r e t l e a d

S H e a t s d e a d d

F i g . 2 2 C r o s s - s e c t i o n a n d i n t e r n a l a r c h i t e c t u r eo f d i r e c t l e a d b o n d s t r u c t u r e

I T E I M R E N E W N T E C I H O ) L C G tLow N o i s e R G I G B T T i N n n d e r p r o c e s s l e d r i o g yG a t e h v e I C 1 d t s M c c h n g k e n d o o gt o w i n c r d x i A p a c k a c i e I i e d l e a d b o n d t e d i o d o g yL owL os s R G I G B T I 1 I G 1 R I h i n z d e o e s s t e i i d o g yL L w o L s i s t s e m i t t e r n M r e l i e d l e a d b o n d t e c r d o g y

L i g h t W g t t T r a r l e r - m o d e d p a g e W r t r s f e r - m d o l d d p c k a g i n g~ ~ t i t W e u s t t~ ~ ~ ~ t c t r i d o g y w i t h i n t s L i a t i n g d e dS i d I S z e R G I G B T Thn v p o s t d o gW C M l nh i c r n p r o e s s t1. ^ o g yi n H VCT r a n d e r - m o l c b d p a c a g e T r n s f e r - m o I d e d p c k a g i n gt e c r i d o g y w i h i n s L a t i n g dd

F P e d u i d n g h a z d o u s T r a n d e r - m o l c b d p a c a g e T s f e r - m d d e d p c k a g i n gu b s a n e s v M t h P b F r e e s o l d e r t e c r d o g y v i h i n s L i a t i n g * s d

L



10/10

On t h e o t h e r h a n d a s f o r t h e i m p r o v e m e n t o f l o w p o w e r D I P - I P M p a c k a g i n g , we a r e g o i n g t o t a k e t h es a m e t h e r m a l d i s s i p a t i o n s t r u c t u r e a s new t r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g e , w h i c h i s u s i n g i n s u l a t i n g s h e e t . Wec a l l t h i s new s t r u c t u r e " V e r . 4 " . F i g . 2 1 s h o w s t h e t r e n d o f p a c k a g i n g s t r u c t u r e o f D I P - I P M . B y u s i n g t h eV e r . 4 s t r u c t u r e , t h e t h e r m a l r e s i s t a n c e w i l l b e c a m e 6 0% o f c o n v e n t i o n a l f u l l -m o l d e d p a c k a g e s t r u c t u r e .We h a v e a p l a n t o p r e p a r e t h e V e r . 4 s t r u c t u r e i n a l l p a c k a g e l i n e - u p s u c h a s S I P , s u p e r - m i n i D I P , m i n iD I P , l a r g e D I P a n d t o c o v e r 3 A t o 75A c u r r e n t r a n g e .A n o t h e r d i r e c t i o n o f f u t u r e p a c k a g i n g t e c h n o l o g y w i l l b e t h e d i r e c t l e a d b o n d s t r u c t u r e . F i g . 2 2 s h o w s t h ec r o s s - s e c t i o n a n d i n t e r n a l a r c h i t e c t u r e o f d i r e c t l e a d b o n d s t r u c t u r e . T h e f i r s t f e a t u r e o f d i r e c t l e a d b o n ds t r u c t u r e i s i n c r e a s i n g c u r r e n t d e n s i t y ; t h e r e f o r e c h i p s i z e o f IGBT c a n b e r e d u c e d . T h e s e c o n d f e a t u r e i sl o w r e s i s t a n c e o f e m i t t e r w i r e , s o o n - v o l t a g e i s r e d u c e d . T h e t h i r d f e a t u r e i s i m p r o v e m e n t o f p o w e rc y c l i n g c a p a b i l i t y c o m p a r e d t o c o n v e n t i o n a l A l w i r e b o n d s t r u c t u r e m o r e t h a n t e n t i m e s .By u s i n g o u r new t r a n s f e r - m o l d e d p a c k a g i n g t e c h n o l o g y a n d d i r e c t l e a d b o n d s t r u c t u r e , we c a n r e a l i z eh i g h e r r e l i a b i l i t y , l o w e r c o s t , s m a l l e r s i z e a n d l i g h t e r w e i g h t f o r p o w e r m o d u l e p a c k a g e . T h i s i s t h e" E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " c o n c e p t .E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y c o n c e p tT a b l e 1 s h o w s t h e " E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " c o n c e p t . T h e i m p r o v e m e n t o f p o w e r l o s s h a s b e e n f i r s tp r i o r i t y i s s u e i n p o w e r d e v i c e s u n t i l n o w , s o t h a t "Low L o s s " h a s b e e n t h e m a j o r i t e m s o f a r . B u t r e c e n t l y ,t h e i t e m " L o w N o i s e " h a s b e c o m e a l s o much i m p o r t a n t , b e c a u s e o f r e d u c t i o n o f n o i s e f i l t e r s i z e a n d t or e a l i z e e a s y t o u s e i n c u s t o m e r s i d e . T h e " e a s y t o u s e " - f a c t o r i s v e r y i m p o r t a n t t o s p r e a d t h e m a r k e t o fp o w e r d e v i c e s . T h e i t e m s " S m a l l S i z e " a n d " L i g h t W e i g h t " c a u s e a l s o e a s y t o u s e i n c u s t o m e r s i d e , b u ta d d i t i o n a l l y t h e y w i l l a l l o w t o s a v e r e s o u r c e s o f p a c k a g i n g , l o g i s t i c s a n d e n e r g y o f t r a n s p o r t . T h e h o t t e s tt o p i c t o d a y i s r e d u c i n g h a z a r d o u s s u b s t a n c e s t o f u l f i l l R o HS d i r e c t i v e . B y u s i n g o u r new t r a n s f e r - m o l d e dp a c k a g i n g t e c h n o l o g y , i t w i l l b e e a s y t o r e a l i z e P b f r e e p a c k a g e s w i t h o u t a d d i t i o n a l c o s t .F i n a l l y t h e " E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " c o n c e p t w i l l b r i n g t h e t o t a l c o s t down b o t h o n o u r s i d e ( a sm a n u f a c t u r e r o f p o w e r m o d u l e s ) a n d c u s t o m e r s i d e .C o n c l u s i o nO u r " E n v i r o n m e n t a l C o m p a t i b i l i t y " c o n c e p t i s b a s e d o n new p o w e r c h i p t e c h n o l o g i e s , new g a t e d r i v et e c h n o l o g i e s a n d new p a c k a g i n g t e c h n o l o g i e s . An d w e a r e g o i n g t o c o m b i n e a l l o f t h e m t o s a v e r e s o u r c e s ,e n e r g y a n d t i m e . T h i s w i l l c a u s e f u r t h e r c o s t r e d u c t i o n i n b o t h o f c u s t o m e r s i d e a n d o u r s i d e , a n d w i l lc o n t r i b u t e t o a f u r t h e r s p r e a d i n g o f p o w e r c o n t r o l s y s t e m s .R e f e r e n c e s[ 1 ] G . M a j u m d a r e t a l . " N o v e l I n t e l l i g e n t p o w e r M o d u l e s f o r L o w - P o w e r I n v e r t e r s " , P r o c . Of 1 9 9 8 I E E E P o w e rE l e c t r o n i c s S p e c i a l i s t s C o n f . V o l . 2 , p p l 1 7 3 - 1 1 7 9[ 2 ] H . T a k a h a s h i e t a l . " 1 2 0 0 V R e v e r s e C o n d u c t i n g I G B T " , I S P S D ' 0 4 , p p l 3 3 - 1 3 6[ 3 ] H . A k i y a m a e t a l . " E f f e c t s o f S h o r t e d C o l l e c t o r o n C h a r a c t e r i s t i c s o f G B T S " , I S P S D ' 9 0 , p p l 3 1 - 1 3 6[ 4 ] H . T a k a h a s h i e t a l . " 1 2 0 0 V c l a s s R e v e r s e B l o c k i n g I G B T ( R B - I G B T ) f o r AC M a t r i x C o n v e r t e r " , I S P S D ' 0 4 ,p p 1 2 1 - 1 2 4[ 5 ] M . T a k e i , " T h e r e v e r s e B l o c k i n g IGBT f o r M a t r i x C o n v e r t e r W i t h U l t r a T h i n w a f e r T e c h n o l o g y " , I S P S D ' 0 3 ,p p l 5 6 - 1 5 9[ 6 ] N . T o k u d a e t a l . " A n u l t r a - s m a l l i s o l a t i o n a r e a f o r 6 0 0 V c l a s s R e v e r s e B l o c k i n g I G B T w i t h D e e p T r e n c h I s o l a t i o np r o c e s s ( T I - R B - I G B T ) " , I S P S D ' 0 4 , p p l 2 9 - 1 3 2[ 7 ] T . T e r a s h i m a e t a l . " S t r u c t u r e o f 6 0 0 V I C a n d ANe w V o l t a g e S e n s i n g D e v i c e " , I S P S D ' 9 3 , p p 2 2 4 - 2 2 9[ 8 ] K . S h i m i z u e t a l . " A 6 0 0 V HV IC P r o c e s s w i t h a b u i l t - i n EPROM w h i c h e n a b l e s n ew c o n c e p t G a t e D r i v i n g " ,I S P S D ' 0 4 , p p 3 7 9 - 3 8 2[ 9 ] T . T e r a s h i m a e t a l . "A Ne w L e v e l - s h i f t i n g T e c h n i q u e b y d i v i d e d RESURF S t r u c t u r e " , I S P S D ' 9 7 , p p 5 7 - 6 0[ 1 0 ] T . S a k a i e t a l . " D e v e l o p m e n t o f H i g h C u r r e n t T r a n s f e r - m o l d t y p e P o w e r M o d u l e w i t h H i g h h e a t - c y c l eD u r a b i l i t y " , I S P S D ' 0 4 , p p 2 9 3 - 2 9 6

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