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配線インダクタンス低減とは?課題と対策・製品を解説

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パワーモジュールにおける配線インダクタンス低減とは?

パワーモジュールは、電力変換において重要な役割を担いますが、内部の配線にはインダクタンス成分が存在します。この配線インダクタンスは、スイッチング時の過電圧や過電流、ノイズ発生の原因となり、パワーモジュールの性能低下や信頼性低下を招きます。そのため、配線インダクタンスを低減することは、高効率化、高信頼性化、小型化を実現する上で不可欠な技術です。

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電流検出用 大電流シャントチップ抵抗器

電流検出用 大電流シャントチップ抵抗器
自動車用モータドライバー・大電力カインバータ・パワーモジュール内蔵用に 開発された堅牢で安価な大電流検出に適したシャントチップ抵抗器 ■□■特徴■□■ ■シンプルな構造にもかかわらず、吟味された抵抗素材と 熱放散性を重視した構造により、4端子品に匹敵する実装温度特性を有する ■小型にもかかわらずBVSは連続電流160A(0.2mΩ使用時)、 BVEは連続電流180A(0.2mΩ使用時)の検出が可能 ■抵抗素体と端子部の接合は業界初の電子ビーム溶接を用いている ■抵抗素材にはマンガニンあるいは近年精密シャント用にドイツで 開発された新抵抗素材アルクロムを使用 ■その他機能や詳細については、カタログダウンロード  もしくはお問い合わせ下さい。

【バスバー】ユニットに合せた個別設計・自動組立て 省スペース化も

【バスバー】ユニットに合せた個別設計・自動組立て 省スペース化も
「バスバー」とは電源を供給体へ接続する導体です。 【活用シーン】 ・電気自動車(EV) ・産業機器 ・バッテリーの接続 ・電装機器 絶縁性能を確保する為、導体にナイロン樹脂製カバーを外装した "樹脂カバー品"、導体に絶縁コーティング(エポキシ樹脂系)を 粉体塗装することで要求性能をキープしている"絶縁コーティング品"をご用意。 【バスバー 特長】 ■樹脂カバー仕様:同形状の多量生産でコスト競争力が高い ■絶縁コーティング仕様:絶縁被膜により複雑な形状にも対応 ■ユニットに合せた個別設計で省スペース化 ■自動組み立てによる省人化 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

『大電流対応基板』

『大電流対応基板』
『大電流対応基板』は、メタルベース基板の放熱特性に厚銅箔を配すことで、 大電流に対応した高出力のデバイスの搭載を可能とする大電流に対応した メタル基板です。 大電流を流すデバイスに向けた好適な放熱対策を提案致します。 【特長】 ■メタルベース基板の放熱特性に厚銅箔を配す ■大電流を流すデバイスに向けた好適な放熱対策を提案 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

銀ナノ粒子

銀ナノ粒子
半導体、回路基板の設計者のみなさん!製品の導電性を上げたい、シンタリング温度を低くしたいとお考えではありませんか?今後ますます高性能化が要求される半導体、回路基板において脅威の性能を発揮する銀ナノ粒子があります。トクセン工業がお届けする”TOSFINE”です。 ”TOSFINE”は当社独自の粒子製造技術により個々の粒子がフレーク状に加工され、フレークのハンドリング性とナノ粒子の特性を併せ持つ銀粉ができあがるのです。”TOSFINE”は表面の高い平滑性により乾燥条件下での高導電性、高鏡面性を有しています。 【特徴】 単結晶フレークによる高い導電性、放熱性を実現します。 低温条件下(120~200℃)でのシンタリング特性を有します。 高い表面平滑性により、乾燥条件下でも高い導電性を実現します。 独自の製造方法による均一な粒度分布を有します。 お客様のご用途に合わせ、粒子サイズ、表面処理をご提案いたします。
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パワーモジュールにおける配線インダクタンス低減

パワーモジュールにおける配線インダクタンス低減とは?

パワーモジュールは、電力変換において重要な役割を担いますが、内部の配線にはインダクタンス成分が存在します。この配線インダクタンスは、スイッチング時の過電圧や過電流、ノイズ発生の原因となり、パワーモジュールの性能低下や信頼性低下を招きます。そのため、配線インダクタンスを低減することは、高効率化、高信頼性化、小型化を実現する上で不可欠な技術です。

​課題

高周波スイッチング時の過電圧発生

配線インダクタンスに電流変化が加わることで、逆起電力が発生し、スイッチング素子に過大な電圧ストレスを与えます。これにより、素子の破壊や寿命低下のリスクが高まります。

EMIノイズの増大

配線インダクタンスは、電流の急峻な変化を妨げるため、EMI(電磁干渉)ノイズの発生源となります。これは、周辺電子機器への悪影響や、システム全体の誤動作を引き起こす可能性があります。

電力変換効率の低下

配線インダクタンスによるエネルギー損失は、特に高周波動作時において無視できなくなり、パワーモジュール全体の電力変換効率を低下させます。これは、発熱量の増加にも繋がります。

モジュールサイズの制約

配線インダクタンスを低減するための構造や配置の工夫が、モジュール全体のサイズや形状に制約を与える場合があります。特に、高密度実装が求められるアプリケーションでは課題となります。

​対策

配線経路の最適化

電流経路を短く、かつループ面積を最小限にするように配線設計を行います。これにより、インダクタンス成分を物理的に低減します。

バスバー構造の採用

従来のワイヤーボンディングに代わり、導電性の高いバスバーを用いることで、配線抵抗とインダクタンスを同時に低減します。また、大電流に対応しやすくなります。

積層構造による近接配置

パワー素子や配線を積層構造で配置し、互いの距離を近づけることで、寄生インダクタンスを効果的に低減します。これにより、モジュール全体の小型化にも貢献します。

高導電率材料の活用

配線材料として、銅よりも導電率の高い材料や、低インダクタンス特性を持つ特殊な材料を採用することで、配線インダクタンスの低減を図ります。

​対策に役立つ製品例

低インダクタンスバスバー

高導電率材料と最適化された形状により、電流経路のインダクタンスを大幅に低減し、スイッチング損失やノイズを抑制します。

積層型パワーモジュール基板

複数の導電層と絶縁層を積層することで、素子間の距離を最小化し、寄生インダクタンスを低減した高密度実装を可能にします。

一体型配線コネクタ

パワーモジュールと外部回路を接続する際に、インダクタンス成分を最小限に抑えるように設計されたコネクタです。信号経路の最適化に貢献します。

高密度配線用導電シート

薄型で柔軟性があり、高い導電率を持つシート状の材料です。複雑な配線経路でもインダクタンスを低減し、モジュール設計の自由度を高めます。

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