인피니언, IGBT 모듈 수명 연장시키는 첨단 H2S 보호 기술 발표

  • 2020-07-02
  • 신윤오 기자, yoshin@elec4.co.kr

견고성은 열악한 환경에서 사용되는 애플리케이션의 모듈 수명과 신뢰성을 결정한다. 특히 황화수소 (H2S)에 대한 노출은 전자 부품 수명에 중대한 영향을 미친다. 이러한 위협에 대응하기 위해 인피니언 테크놀로지스 (코리아 대표이사 이승수)는 고유한 보호 기능을 개발했다.


TRENCHSTOP™ IGBT4 칩셋을 채택한 EconoPACK™+ 모듈은 인버터를 위해 H2S 보호 기법을 적용한 첫번째 제품이다. H2S가 임계 수준에 이르는 열악한 환경은 고무 산업, 제지, 채광, 폐수 및 석유화학 공정에서 쉽게 찾아볼 수 있다.

H2S는 전력 반도체에 가장 치명적인 부식성 오염물질이다. IGBT 모듈은 동작 중에 흔히 고온으로 가열되며, 이는 인가 전압과 H2S 오염과 결합하여 황화구리 결정 (Cu2S) 성장을 촉발한다. 이러한 전도성 구조물은 세라믹 기판의 DCB 트렌치에서 성장해 최악의 경우에는 단락을 일으킬 수 있다. IGBT 모듈의 조기 고장으로 인버터 수명은 크게 단축될 수 있다. 인피니언의 첨단 H2S 보호 기법은 황화수소가 모듈에 들어가지 못하도록 차단한다. 이는 유일할 뿐 아니라 가장 효과적인 방법이다.

모듈의 모든 전기적, 열 및 기계적 파라미터는 변화가 없으며, 표준 모듈과 동일한 특성을 유지한다. 따라서 가혹한 환경 조건에서 동작하는 시스템 수명을 연장할 수 있다. 이를 보장하기 위해 인피니언은 ISA 71.04-2013 표준에 따라 특정 조건에서 IGBT 모듈의 동작을 인증하는 독자적인 HV-H2S 테스트를 설계했다. 이 표준은 오염 영향에 대한 심각도 수준을 “경미 (mild, G1)”에서 “매우 가혹 (severe, GX)”까지 4단계로 정의한다. 인피니언의 테스트는 광범위한 산업 애플리케이션을 포괄하며, IGBT 모듈의 신뢰성을 평가할 수 있는 정량적 접근방법을 제공한다.

인피니언의 H2S 기술에 의해 보호되는 IGBT 모듈은 정의된 HV-H2S 테스트 조건에서 어떤  결정 성장도 보이지 않는다. 따라서 ISA 71.04에 따른 "가혹 (harsh, G3)" 심각도 수준(≤ 2000A/50ppb) 상한에서 20년의 수명을 기대할 수 있다. 보호 기능을 통합한 EconoPACK+는 표준 모듈을 간단히 대체하기 때문에 시간이 많이 드는 설계 작업이 필요하지 않다.

또한 인버터 시스템을 사용하는 업체는 추가적인 실내 환기나 온도 및 습도 조절과 같은 확장된 보호 조치나 심지어 인버터를 위한 밀폐형 캐비넷을 마련할 필요가 없다.

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