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三菱电机被誉为“现代功率半导体器件的开拓者”，其功率半导体产品线广泛覆盖了家用电器、工业及新能源、轨道牵引及电动汽车应用领域。
三菱电机在功率半导体领域的发展史最早可追溯到年，当时三菱电机推出了第一款晶闸管产品，到现在已有62个年头，紧接着在70年代开发了MOSFET分立器件，到80年代开发了MOSFET模块、IGBT模块和IPM模块，在90年代中期开发了举世闻名的双列直插型智能功率模块——DIPIPMTM，并在年以后面向市场逐步推出了SiCMOSFET功率模块。
六十多年以来，三菱电机在功率半导体领域，始终保持着持续性和创新性的研究与开发，深入挖掘以IGBT/MOSFET为载体的功率器件产品，在产品体验上努力达到“小而美”，而在性能及应用领域全力追求“大而强”。
3月12日，在广州SIAF期间，三菱电机半导体大中国区技术总监宋高升做了关于提升机器人驱动器可靠性的智能功率模块解决方案的主题报告。
IPM：高性能与高可靠性
IPM的全称是IntelligentPowerModule，即智能功率模块，其主要特性在于把功率器件和驱动、保护电路一体化。
三菱电机在年实现了IPM产品化，并且在年实现量产。同时，三菱电机也是IPM的发明者。IPM并非是对功率器件和控制电路的简单堆叠，而是经过严格工业化专业设计的产品。首先，IPM对IGBT功率芯片的规格有更严格的要求，从芯片设计到封装都有必要量身定做。其次，用于驱动及保护的专用IC也经过了专门设计，在耐噪、耐压等诸多方面进行了调整，同时也融合了高集成的封装技术。
在3月12日广州自动化展会主题应用论坛期间，三菱电机半导体大中国区技术总监宋高升做了关于提升机器人驱动器可靠性的智能功率模块解决方案的主题报告。在报告中，宋高升对机器人伺服驱动行业技术趋势分享了前瞻见解，并且认为未来的机器人伺服驱动将从传统的单轴和少轴转向多轴驱动，这种趋势也会对功率器件的节能降耗及多功能差异化的能力要求越来越严苛。
如果采用多轴驱动，机器人伺服驱动系统内部通常需要共用整流器去减小PCB设计尺寸，并且简化电路设计，以及减少功率模块数量。为了满足节能降耗和更多功能的需求，在伺服驱动解决方案中，不仅需要通过软件去实现系统整体性能优化，此外还需要集成度更高、可靠性更高的功率模块。
为此，针对伺服驱动用功率模块的解决方案，三菱电机为伺服驱动器提供了多种解决方案。其中一个即是传统的IPM智能功率模块解决方案。因为IPM集成了驱动和故障保护功能，同时具有更佳的系统性能和鲁棒性。与传统的IGBT方案相比，在封装方面，IPM封装体积会更小，采用了绝缘树脂结构封装，能够有效提升器件热循环寿命。
三菱电机推出的第七代IPM模块搭载了第七代IGBT芯片，采用超薄晶圆，以及超细线宽。与早期的IGBT芯片比，第七代IGBT芯片采用更加微细化和超薄化的CSTBTTM，比第四代可以减少65%的损耗。
由此可见，第七代IPM模块优势会更加明显，具体体现为模块通过内部集成驱动IC，调整驱动电流以改变不同负载电流下的dv/dt，易于系统EMI设计；同时配合优化的驱动IC，可以辨识故障类型，方便系统设计和调试；采用SLC一体化封装技术，使用绝缘树脂封装，有效提升模块寿命和可靠性。
第七代IPM可以提供四种不同封装型号以满足机器人伺服驱动用产品的不同选型需求，据宋高升介绍，第七代IPM模块的不同封装产品将在今年6月底PCIMAsia展会展出。
DIPIPMTM:高集成度与高性价比
为了适应变频市场高可靠性、低成本、小型化等的应用需求，三菱电机开发了DIPIPMTM系列产品。DIPIPMTM是一种双列直插型的IPM，内置了HVIC，使其外围电路变得更加简单而节约成本，现已广泛应用于变频家电、小功率变频器、工业伺服驱动器等产品中。
DIPIPMTM是三菱电机针对小功率伺服驱动的功率模块解决方案，与IPM解决方案相比，DIPIPMTM针对不同应用可优化功率芯片，具有卓越性能及更合理的价格优势，也具有更广的产品线。由于长期以来在IPM设计中积累了丰富的经验，DIPIPMTM产品系列的高可靠性与低故障率将会得到更加有力的保障。
目前，DIPIPMTM有五大系列产品，涵盖从SLIMDIPTM、超小型DIPIPMTM、小型DIPIPMTM到大型DIPIPMTM，以及最近新开发的DIPIPM+TM。DIPIPMTM系列产品从年开始上市，截止到年1月，三菱电机的DIPIPMTM产品全球累计发货量已超过6.5亿片。
当前，DIPIPMTM产品封装越来越趋于小型化，主要原因在于通过采用最新的IGBT技术在降低损耗与提高性能的同时缩小了硅片面积。尤其值得注意的是，在封装材料方面，绝缘层材料从树脂注塑改为环氧树脂垫片，在保证绝缘性能下，使散热设计更简单，从而使得整体设计更加简单更加紧凑。
另一方面，DIPIPMTM产品功率密度范围跨度越来越大。最近，三菱电机独创了DIPIPM+TM产品，这款产品将整流、逆变和制动单元全部集成，这种整流逆变制动一体化双列直插型智能功率模块，将DIPIPMTM系列产品的应用领域拓展至更高功率密度的交流传动装置上。
依托在变频家电领域的绝对优势，三菱电机也将进一步延伸自身在智能功率模块及DIPIPMTM制造的经验。具体解释为，一方面是通过“做小”产品，以进攻小功率的变频市场，开拓以风机、冰箱和洗碗机等家电新消费领域，同时也要“做大”功率，将DIPIPMTM的电流等级提升至百安培以上，以拓展变频驱动的功率范围。在以工业、新能源、汽车应用为主的中功率模块中，三菱电机的产品目前覆盖了从几十千瓦到几百千瓦的功率部分，同时采用一体化封装技术及其他新型封装技术以提升功率模块的热循环寿命。在以铁道牵引和电力传输应用为代表的大功率部分，三菱电机的HVIGBT早已得到业界的广泛应用。据介绍，在今年的PCIMAsia展会上，三菱电机将以前所未有的力度展示全SiC功率模块,并将首次展出V的全碳化硅牵引等级的功率模块。
SiC作为下一代功率半导体的核心技术方向，与传统Si-IGBT模块相比，SiC功率模块最主要优势是开关损耗大幅减小，具有耐高温、低功耗和高可靠性的特点，同时可以拓展更多应用领域。对于那些安装空间受限和需要提升功率密度的功率变换器市场来说，SiC功率模块是理想的选择。目前，三菱电机推出的基于全SiC的IPM以及DIPIPMTM已经导入了相关企业的预研项目。对于机器人应用来说，基于SiC的功率模块将显著提升伺服驱动器的功率密度。
未来，机器人伺服系统将趋向于多轴驱动，降低维护成本，提升功率密度和现场应用可靠性也必然会成为客户的主要需求，在宋高升看来，IPM和DIPIPMTM功率模块会成为开发机器人伺服驱动器的首选方案。当前，三菱电机致力于将DIPIPMTM的高集成度与高性价比做到极致。在提升DIPIPMTM工作结温范围，拓展其电流等级以覆盖更多更广应用场景方面，三菱电机半导体也正在全力推进。
整理编辑VX:dongjie
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