DENSO draagt ​​bij aan een koolstofarme samenleving door SiC-vermogenshalfgeleiders te leveren

TOKYO, 02 november 2021 – (JCN Newswire) – DENSO Corporation heeft bijgedragen aan de verspreiding van het gebruik van elektrische voertuigen, het verlengen van het aantal kilometers en het verminderen van de CO2-uitstoot van voertuigen door SiC (siliciumcarbide) vermogenshalfgeleiders te ontwikkelen, waarin de eigen structuren van DENSO zijn verwerkt en verwerkingstechnologieën, en deze te gebruiken in zijn voertuigproducten.

SiC-voedingskaart

Booster-voedingsmodule

Een vermogenshalfgeleider is als de spieren in het menselijk lichaam. Het beweegt componenten, zoals omvormers en motoren (ledematen), op basis van commando's van een ECU (hersenen). Typische vermogenshalfgeleiders die in voertuigproducten worden gebruikt, zijn gemaakt van silicium (Si). Ter vergelijking: SiC biedt superieure prestaties in omgevingen met hoge temperaturen, hoge frequenties en hoogspanning, en helpt het vermogensverlies, de grootte en het gewicht van omvormers aanzienlijk te verminderen. Zo hebben SiC-apparaten de aandacht getrokken omdat ze de elektrificatie van voertuigen versnellen.

Een booster-voedingsmodule, die de SiC-vermogenshalfgeleider van DENSO bevat, is bijvoorbeeld ongeveer 30% kleiner in volume met 70% minder vermogensverlies dan een conventioneel product met een Si-vermogenshalfgeleider. Als gevolg hiervan zijn producten kleiner gemaakt en is het brandstofverbruik van voertuigen verbeterd.

DENSO noemt deze SiC-technologieën "REVOSIC", waarmee het idee wordt overgebracht van "veranderingen" in de samenleving door middel van innovatieve technologieën. Het bedrijf heeft een uitgebreide reeks technologieën ontwikkeld, van wafers tot voedingsmodules, en zal O&O op REVOSIC SiC-technologieën voortzetten en het gebruik ervan in elektrische voertuigen verspreiden om een ​​koolstofarme samenleving te helpen realiseren.

Introductie van ontwikkelaars

Tomoo Morino / R&D.Dept.4, Power Module Eng. afd.

Ik was verantwoordelijk voor het bepalen van de specificaties van de SiC-vermogenshalfgeleider met de ontwerpafdeling van de voedingsmodule en het ontwerpen van de apparaatstructuur op basis van de specificaties. SiC heeft een lage weerstand in vergelijking met Si en dus kan elektrische stroom gemakkelijker vloeien. Vanwege deze eigenschap werd een prototype SiC-apparaat beschadigd door een plotselinge golf van een grote elektrische stroom. We hebben met andere afdelingen samengewerkt om te bespreken hoe we schade aan apparaten op de markt kunnen voorkomen en tegelijkertijd optimaal kunnen profiteren van de verliesarme prestaties van SiC, en het probleem werd opgelost met een idee dat onze afdeling niet alleen kon bedenken: hoge snelheid afsnijding van de elektrische stroom met behulp van een speciaal driver-IC.

Vooralsnog zijn er weinig producten uitgerust met SiC, maar naarmate elektrische voertuigen zich verspreiden, zullen we het aantal producten met SiC vergroten en zo de CO2-uitstoot verminderen.

Tomohiro Mimura / R&D.Dept.4, Power Module Eng. afd.

Ik had de leiding over het procesontwerp voor de productie van SiC-vermogenshalfgeleiders. De hardheid van SiC is de tweede alleen voor diamant, dus het is moeilijker te verwerken dan Si. Ik worstelde om een ​​massaproductieproces te ontwerpen dat stabiel kan omgaan met microstructuren van minder dan één micrometer. DENSO doet al vele jaren onderzoek naar SiC, en dus zijn er veel voorgangers en senior medewerkers. Om dit probleem met SiC op te lossen, sprak ik vaak met senior medewerkers om te leren van hun ervaring en knowhow, en maakte ik ook optimaal gebruik van bestaande technologieën. Dit maakte het mogelijk om het product te commercialiseren.

Ik hoop de prestaties en kwaliteit van het apparaat verder te verbeteren en de kosten te verlagen, zodat SiC in veel meer producten kan worden gebruikt.

Satoru Sugita / Design Dept. 2, Power Module Eng. afd.

Ik was verantwoordelijk voor het ontwerp van de montage. Ik was verantwoordelijk voor het bepalen van de vereisten om de betrouwbaarheid te waarborgen (bijvoorbeeld materialen, afmetingen, verwerkingsomstandigheden) die nodig zijn voor het installeren van SiC-vermogenshalfgeleiders in vermogenskaarten. Tijdens het ontwerpproces traden montagefouten op als gevolg van de hoge Young's modulus* (ongeveer driemaal die van Si), een van de kenmerken van SiC-materialen. Dergelijke defecten traden niet op wanneer Si werd gebruikt. Om dit ongekende fenomeen het hoofd te bieden, was het noodzakelijk om lateraal te denken, voorbij conventionele ideeën. Om het probleem nauwkeurig te begrijpen, heb ik een interne gespecialiseerde afdeling en externe fabrikanten van analyse-instrumenten ingeschakeld om verschillende gezichtspunten te verzamelen en genchi-genbutsu-verificaties ter plaatse uit te voeren. Dit hielp het probleem op te lossen en de bevindingen weer te geven in de ontwerpvereisten.

Ik hoop bij te dragen aan het gebruik van elektrische voertuigen en een koolstofarme samenleving te helpen creëren door veel klanten aan te moedigen SiC-vermogenshalfgeleider in verschillende producten te installeren.

*Young's modulus: Een numerieke waarde die de hardheid van een materiaal weergeeft. Het is ook bekend als elasticiteitscoëfficiënt.

Bron: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/70658/3/