인피니언, CoolSiC™ MOSFET 1200V 모듈에 62㎜ 추가

강창대 기자
입력 2020.08.01 00:00

인피니언 테크놀로지스는 자사의 CoolSiC™ MOSFET 1200V 모듈 제품군에 62㎜ 산업 표준 패키지를 추가한다고 밝혔다. 하프 브리지 토폴로지(half-bridge topology)로 설계된 트렌치칩 기술 기반의 62㎜ 모듈은 250 ㎾부터 시작되는 중간 전력대 애플리케이션에 실리콘카바이드(SiC)를 사용할 수 있는 길을 열었다. 실리콘 IGBT 기술은 전력밀도 한계에 도달하고 있다. 62㎜ GI BT 모듈과 달리 CoolSiC™ 62㎜ 모듈은 태양광, 서버, 에너지 저장, EV 충전기, 트랙션, 상업용 인덕션 쿠킹, 전력 변환 시스템 등의 애플리케이션에 사용될 수 있다.

62㎜ 모듈은 인피니언의 CoolSiC MOSFET을 채택하여 높은 전류 밀도를 달성한다. 스위칭 손실과 전도 손실이 매우 낮아 방열을 최소화하고, 디바이스를 더 높은 스위칭 주파수에서 작동하면 더 작은 수동소자 부품을 사용할 수 있다. 따라서 더 작은 크기의 인버터 디자인을 설계할 수 있고 전반적인 시스템 크기와 비용을 줄일 수 있다. 이뿐만 아니라, 베이스 플레이트와 스크류 연결로 하우징이 기계적으로 매우 견고하여, 최고의 시스템 가용성, 즉 수리비용과 가동이 중단을 최소화할 수 있다. 그리고 열 사이클링 성능이 우수하고 150°C (Tvjop) 연속 동작 온도로 뛰어난 신뢰성을 달성한다. 이외에도, 하우징 내부를 대칭으로 설계해 상측 스위치와 하측 스위치에 동일한 스위칭 조건이 가능하다. TIM (thermal interface material)을 적용한 모듈을 사용하면 열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 인피니언은 IGBT 모듈 수명을 연장시키는 첨단 황화수소(H₂S) 보호 기술을 발표하기도 했다. 인피니언의 EconoPACK™+ 모듈은 인버터를 위해 H2S 보호 기법을 적용한 첫 번째 제품이다. 고무 산업, 제지, 채광, 폐수 및 석유화학 공정에서는 황화수소가 인계 수준에 달하는 열악한 환경이 조성되기 쉽다. 황화수소는 전력 반도체에 가장 치명적인 부식성 오염물질이다. IGBT 모듈은 동작 중에 흔히 고온으로 가열되며, 이는 인가전압과 황화수소 오염이 결합하여 황화구리 결정(Cu₂S) 성장을 촉발한다. 이러한 전도성 구조물은 세라믹 기판의 DCB 트렌치에서 성장해 최악의 경우에는 단락을 일으킬 수 있다. 그런데 인피니언의 H2S 기술에 의해 보호되는 IGBT 모듈은 HV-H2S 테스트 조건에서 어떤 결정 성장도 보이지 않았다고 한다. 보호 기능을 통합한 EconoPACK+는 표준 모듈을 간단히 대체하기 때문에 설계작업에 시간이 많이 소요되지 않고, 인버터 시스템을 사용하며 추가적인 실내 환기나 온도 및 습도 조절과 같은 확장된 보호 조치나 심지어 인버터를 위한 밀폐형 캐비넷을 마련할 필요가 없다고 한다.