산업기기에 소형, 고신뢰성, 저전력 솔루션 제공
로옴 (ROHM) (본사 : 교토)는 대전력을 취급하는 범용 인버터 및 AC 서보, 산업용 에어컨, 가로등과 같은 산업기기용으로 1700V 내압 SiC MOSFET 내장 AC/DC 컨버터 IC를 개발했다고 밝혔다.
신제품 ‘BM2SC12xFP2-LBZ’은 압도적인 저전력 성능을 자랑하는 SiC MOSFET와 산업기기의 보조 전원에 최적화된 제어 회로를 소형 면실장 패키지 (TO263)에 내장한 IC이다. 따라서 저전력 AC/DC 컨버터 개발이 용이하다.
기존에는 실현이 불가능했던 기판에 대한 자동 실장이 가능해졌다. 동시에 교류 400V, 48W 출력까지 보조 전원에 채용하는 경우 일반품을 채용한 구성에 비해 높은 부품수 삭감 (12개 제품과 방열판을 1개의 제품으로 대체)을 실현함으로써 부품 고장 리스크도 저감되었다. 여기에 SiC MOSFET를 통해 최대 5%의 전력 고효율화도 달성했다. 이에 따라, 공정에서의 실장 비용을 대폭 삭감할 수 있어 소형, 고신뢰성, 저전력 솔루션을 제공할 수 있다.
최근 에너지 절약에 대한 인식과 수요가 증가하고 있다. 이에 교류 400V를 취급하는 산업기기에 있어 고전압 대응, 저전력화, 소형화가 가능한 SiC 파워 반도체의 채용이 추진되고 있다. 반면에 산업기기에는 메인 전원 회로와 더불어 각종 제어 시스템에 전원전압을 공급하는 보조 전원이 내장되어 있다. 설계 공수의 관점에서 이러한 보조 전원에는 내압이 낮은 Si-MOSFET 및 손실이 큰 IGBT가 여전히 널리 채용되고 있어, 저전력화에 있어서 어려움을 겪어 왔다.
로옴은 이러한 과제에 대응하여 2019년에 고내압 저손실 SiC MOSFET를 내장한 AC/DC 컨버터 IC를 개발하는 등 SiC 파워 반도체의 성능을 최대화시키는 IC를 개발해 왔다.
이번 신제품의 가장 큰 특징은 48W까지 대응 가능한 면실장 패키지 제품이라는 것이다. SiC MOSFET 내장을 위해 자체 개발된 면실장 패키지 ‘TO263-7L’을 채용했다. 소형과 동시에 대전력을 취급하는 패키지의 안전성 (연면 거리)을 충분히 확보하여, 면실장 패키지 제품으로서 방열판 없이 48W (24V, 2A 등) 출력까지 대응 가능하다. 이러한 범위의 제품으로 기존에는 실현할 수 없었던, 기계를 사용한 기판 자동 실장이 가능해졌다. 이에따라, 부품수 삭감의 메리트와 함께 공정에서의 실장 비용 삭감에 크게 기여한다.
또다른 특징으로는 1패키지화를 실현했다는 것이다. 일반적인 Si-MOSFET를 채용한 디스크리트 부품 구성에 비해 최대 12개의 제품 (AC/DC 컨버터 제어 IC, 800V 내압 Si-MOSFET×2, 제너 다이오드×3, 저항기×6)과 방열판을 하나의 제품으로 대체했다. 또한 SiC MOSFET는 고내압으로 고전압 노이즈에 강하므로, 노이즈 대책 부품도 소형화할 수 있도록 했다.
한편, 이 제품은 2021년 5월부터 샘플 출하를 개시했다. 또한 10월부터는 월 10만개의 생산 체제로 양산을 개시할 예정이다.
로옴측은 “이번 신제품은 SiC MOSFET와 산업기기의 보조 전원에 최적화된 제어 회로를 업계 최초로 소형 면실장 패키지 (TO263)에 내장한 IC”라고 강조했다. 또한 “앞으로도 로옴은 SiC 등 최첨단 파워 반도체와 최첨단 아날로그 제어 IC를 개발함과 동시에, 이러한 제품을 최적화하는 솔루션을 제공”함으로써, “산업기기의 저전력화 및 시스템 최적화에 기여해 나갈 것”이라고 말했다.
