パワーデバイスの熱設計

パワーデバイスを電力変換回路でスイッチング素子としてもちいるためにリードフレームや絶縁基板に接合して配線し，保護のために樹脂等で封止します。 パワーデバイスは電力変換動作においてオン抵抗やスイッチング動作によってそれぞれ導通損失やスイッチング損失が生じます。 生じた損失によりパワーデバイス自身の温度が上昇するため，ヒートシンクなどで放熱する必要ががあります。 ただし発熱部となるパワーデバイスから放熱器であるヒートシンクまでは，パワーデバイスのチップとリードフレームを接合するハンダなどのダイアタッチ，リードフレーム，リードフレームとヒートシンクを絶縁するシリコンシートやグリスなどがあり，生じた熱は熱抵抗を持つこれらの部材介して放熱されます。 パワーデバイスのジャンクション温度が高温になると遮断状態が維持できなくなるため，その温度を超えないようにジャンクション部からヒートシンクまでの熱抵抗を定量的に評価し手置く必要かあります。 また負荷短絡などで過電流が流れた場合には，熱抵抗だけでなく熱容量こを考慮して，過電流を遮断するまでの間に上昇する温度を見積もっておく必要があります。 ただし電気回路と異なり熱回路は，接合部の界面状態により熱抵抗が異なるため，実験的にこれを評価する必要があります。 パワーデバイスの熱設計では熱容量を考慮した熱抵抗である過渡熱抵抗をもとに，パワーデバイスの温度を設定値以下に維持するための構造設計を行います。

研究内容紹介