Современные дискретные полупроводниковые приборы компании Panasonic Semiconductor Solutions. К 100-летнему юбилею корпорации Panasonic

История Panasonic Semiconductor Solutions

7 марта 1918 года бывший сотрудник энергетической компании Osaka Electric Light Company Коносуке Мацусита (Konosuke Matsushita, 1894–1989) зарегистрировал в городе Осаке компанию Matsushita Electric Houseware Manufacturing Work. В начале трое сотрудников новоиспечённой компании – сам Коносуке, его жена Мумено и брат жены Тосио Иуэ (Toshio Iue, впоследствии основатель компании Sanyo Electric) – изготавливали штепсели для подключения электроприборов к ламповым патронам. В то время такой способ подключения к сетям освещения был распространён не только в Японии, но и в других странах. Это было связано с более низкими тарифами энергетических компаний для осветительных сетей по сравнению с сетями, предназначенными для других целей. На рисунке 1 показан сетевой штепсель – первый продукт компании, впоследствии ставшей всемирно известной корпорацией Panasonic.

Множество подразделений, корпораций, заводов, институтов, торгово-финансовых организаций и аффилированных компаний, входящих в «большую» корпорацию Matsushita Electric Manufacturing Works (с 1929 года), возглавляемую Коносуке Мацуситой, носили в названии его фамилию. В 1933 году Коносуке разработал и представил своим сотрудникам систему автономного управления подразделениями компании, получившую название «концепция индивидуальной ответственности» (Concept of Individual Responsibility). Согласно этой концепции, каждое подразделение должно было отвечать за управление своими заводами и офисами, разработку, производство и продажу продукции, а также поддержание прибыльности операций.

В начале своей деятельности Matsushita Electric занималась производством преимущественно потребительских продуктов, но уже в середине 30-х годов в корпорации были созданы подразделения для производства продуктов промышленного назначения, в частности предназначенных для автомобильной промышленности, а в 1935 году компания была переименована в корпорацию Matsushita Electric Industrial Co., Ltd (MEI), включающую девять подразделений.

После поражения во Второй мировой войне Япония лишилась суверенитета и находилась под контролем союзнических оккупационных войск во главе с генералом Макартуром. Действия оккупационной администрации в области экономики были направлены на разрушение дзайбацу – финансово-промышленных кланов Японии. Компания Коносуке Мацуситы формально не относилась к дзайбацу, однако из-за своих размеров попала под санкции американской администрации, предусматривающие, в частности, отстранение старого руководства и самого Коносуке от управления компанией.

Полноценная деятельность корпорации возобновилась после окончания оккупации страны в 1952 году, тогда же было основано совместное предприятие Matsushita и Philips (см. рис. 2), получившее название Matsushita Electronics Corporation (MEC). Основной производственной площадкой MEC стал завод Takatsuki Plant в городе Такацуки (префектура Осака), строительство которого началось в 1953 и закончилось в 1956 году. В ассортименте выпускаемой продукции нового завода были электровакуумные приборы и люминесцентные лампы.

Производство полупроводниковых приборов МЕС начала в 1957 году, в последующие годы был построен целый ряд заводов (полупроводниковых фабрик) и основано несколько сборочных компаний:

В 2001 году после поглощения MEC материнской корпорацией Matsushita Electric Industrial Co., Ltd была основана полупроводниковая компания Matsushita Semiconductor Company.

В 2005 году основаны полупроводниковые компании PIDDSC (совместное предприятие MEI и Toyo Dempa Co., Ltd), PIDOSC (бывшая Kagoshima Matsushita Electronic Co., Ltd), Panasonic Industrial Device Discrete Semiconductor Co., Ltd (дискретные полупроводниковые приборы) и Panasonic Industrial Device Optical Semiconductor Co., Ltd (оптико-полупроводниковые приборы).

В 2008 году произошёл ребрендинг материнской корпорации и всех её основных компаний: в названиях фирм фамилия Matsushita была заменена на название основного бренда (Panasonic), а полупроводниковая корпорация получила название Semiconductor Company, Panasonic Corporation. Впоследствии организационная структура полупроводниковых подразделений корпорации неоднократно изменялась.

Последняя реорганизация полупроводникового бизнеса Panasonic произошла в 2014 году: была основана компания TPSCo (TowerJazz Panasonic Semiconductor Co., Ltd.) – совместное предприятие, 51% акций которой принадлежит Tower Semiconductor Ltd. (Израиль), а 49% – Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd, также основанной в 2014 году. С японской стороны в СП вошли три завода (Uozu Plant, Arai Plant, Tonami Plant), зарубежные сборочные компании в Сингапуре, Индонезии и Малайзии и испытательный центр United Test and Assembly Center Ltd.

Израильская компания Tower Semiconductor Ltd начала свою деятельность с приобретения фабрики 150-мм полупроводниковых пластин у компании National Semiconductor (США) в 1993 году. В 2009 году была завершена сделка по слиянию с Jazz Semiconductor (Ньюпорт-Бич, США) и название компании изменилось на TowerJazz Semiconductor. В 2011 году была приобретена фабрика компании Micron Technology в городе Нишиваки Хёго (Япония). Уже после объединения с Panasonic в 2016 году TPSCo приобрела фабрику 8² полупроводниковых пластин компании Maxim Integrated Products Inc. в Сан-Антонио (штат Техас, США). Таким образом, в настоящее время TPSCo объединяет 2 фабрики в Израиле, 2 в США и 3 в Японии, что обеспечивает выпуск широкой номенклатуры интегральных микросхем и полупроводниковых приборов по самым современным технологиям ведущих мировых производителей – National Semiconductor, Micron, Maxim, Panasonic и др.

На протяжении многих лет значительная часть электронных компонентов и полупроводниковых приборов для продукции корпорации Panasonic производилась на собственных предприятиях в Японии и других странах. Полупроводниковые фабрики корпорации обеспечивали собственные потребности в микросхемах и полупроводниковых приборах, а также производили их по заказам сторонних производителей радиоэлектронной аппаратуры, выступая в качестве foundry-компаний (заказное производство). Номенклатура полупроводниковых приборов и микросхем Panasonic, предназначенных для открытого рынка, значительно меньше, чем вся номенклатура производимых приборов. На рисунке 3 показаны категории производимых полупроводниковых приборов компании Panasonic Semiconductor Solutions Co. Ltd, техническая информация о продуктах представлена на сайтах корпорации Panasonic и ряда входящих в неё компаний.

Номенклатура выпускаемой продукции

В каталогах Panasonic 2018 года представлены следующие категории полупроводниковых продуктов промышленного назначения:

Следует отметить, что номенклатура полупроводниковых приборов Panasonic на разных сайтах корпорации может различаться в зависимости от регионов предназначения и специализации сайтов.

Реализацию полупроводниковых продуктов Panasonic осуществляет
в основном через глобальных дистрибьюторов электронных компонентов, таких как Arrow Electronics, Avnet, DigiKey, Farnell elements14, Future Electronics, Mauser Electronics, Rutronik24, TTI, Master Electronics, Gaideko Elektronik. Ряд дистрибьюторов представлен в России, например Arrow Electronics Russia, Avnet MEMEC Russia, «Farnell element14 Россия», «Mauser Electronics Россия». Перечень полупроводниковых приборов Panasonic представлен на русскоязычном сайте [1].

Транзисторы и транзисторные сборки

В группе дискретных полупроводниковых приборов компании Panasonic представлено более 500 типов диодов и выпрямителей, более 600 типов транзисторов, в том числе биполярных, полевых (JEFT, МОП, GaN) и ВЧ. Рассмотрим особенности некоторых современных МОП- и GaN-транзисторов, выпускаемых компанией.

PGA26E07BA (лист данных 2017 года, внешний вид представлен на рисунке 4) – n-канальный полевой транзистор на основе нитрида галлия (GaN), предназначенный для применения в качестве силового ключа. Прибор выполнен в корпусе DFN размером 8×8×1,25 мм. Нитрид галлия является полупроводником с широкой запрещённой зоной, что определяет и ряд особых свойств полевых транзисторов на его основе. Благодаря высокой подвижности носителей заряда сопротивление открытого канала GaN-транзисторов весьма мало; для рассматриваемого прибора типовое значение R_DS(on) при токе стока 8 А составляет 55 мОм. На рисунке 5 приведены зависимости R_DS(on) транзистора от тока «затвор – исток» прибора при различных температурах.

Критическая напряжённость электрического поля нитрида галлия очень высока, поэтому и пробивное напряжение GaN-транзисторов выше, чем у сопоставимых кремниевых; у рассматриваемого прибора допустимое напряжение «сток – исток» составляет 600 В (импульсное – 750 В). У GaN-транзисторов концентрация собственных носителей меньше, чем у кремниевых приборов – это позволяет использовать их при бо́льших температурах, чему способствует и более высокая теплопроводность нитрида галлия. Рассматриваемый прибор может рассеивать до 96 Вт при токе стока до 61 А и температуре корпуса +25°С, а диапазон рабочих температур кристалла находится в пределах -55…+150°С. Важным достоинством приборов на основе GaN является высокая радиационная стойкость, что позволяет успешно применять их в условиях открытого космоса.

Некоторые другие параметры рассматриваемого прибора: входная/выходная ёмкости – 405/71 пФ, заряд затвора – 5 нК, время нарастания/спада выходных импульсов – 5,6/2,4 нс, время задержки включения/выключения – 3,7/5,5 нс, тепловое сопротивление кристалл/корпус – 1,3°С/Вт.

PGA26E19BA (лист данных 2017 года) – n-канальный полевой GaN-транзистор, выполненный в таком же корпусе, что и рассмотренный выше прибор, и отличающийся меньшей мощностью рассеивания (Р_расс=66 Вт, ток стока I_{c макс}=13 А). Другие отличающиеся параметры: R_DS(on)=140 мОм, входная/выходная ёмкость – 160/28 пФ, заряд затвора – 2 нК.

Серия FC4B2x (листы данных 2015 года) – сборки из 2 n-канальных кремниевых полевых транзисторов с резисторами затворов, защитными диодами и стабилитронами. Структура приборов приведена на рисунке 6.

Приборы выполнены в миниатюрных корпусах CSP различных размеров (от 0,6×0,6×0,1 мм). Внешний вид устройств показан на рисунке 7.

Основное назначение приборов – встроенные схемы защиты литий-ионных аккумуляторов.

Приборы серии отличаются сравнительно малым сопротивлением открытых каналов «исток 1 – исток 2» от 80 (FC4B21300L1) до 10 мОм (FC4B22180L1). Мощностные и токовые параметры приборов, а также их габариты определяются конкретным типом прибора и условиями отвода тепла при установке на различные подложки. Основные параметры серии FC4B22180L1:

Схема для измерения временны́х параметров прибора FC4B22180L1 и его переходные характеристики приведены на рисунке 8. Время нарастания/спада выходных импульсов схемы t_r /t_f составляет 1,6/2,4 мкс, время задержки включения/выключения – 0,9/5 мкс.

Серия FC6B2x (листы данных 2015 года) – от приборов рассмотренной выше серии FC4B2x данные сборки отличаются повышенным током истоков (до 17 А) и меньшим сопротивлением открытого канала R_DS(on) – 4,3…4,9 мОм. Приборы выполнены в 6-выводных корпусах CSP различных размеров (см. рис. 9).

FC8V36060L (лист данных 2016 года) – микросборка из 2 n-канальных быстродействующих MOSFET-транзисторов, встроенных защитных диодов и стабилитронов. Прибор выполнен в 8-выводном пластиковом корпусе SC-115 размерами 2,9×2,4×0,81 мм (см. рис. 10).

Структура прибора приведена на рисунке 11.

Устройство предназначено для коммутации нагрузок, а также для схем защиты литий-ионных аккумуляторов. Основные параметры прибора:

FCAB21350L1 (лист данных 2015 года), FCAB21490L, FCAB21520L (листы данных 2016 года) – сборки из n-канальных MOSFET-транзисторов, защитных диодов, стабилитронов и резисторов затворов (структура аналогична представленной на рисунке 7). Приборы выполнены в специализированных миниатюрных корпусах (см. рис. 12) толщиной порядка 0,1 мм с 10 или 8 полосковыми выводами.

Размеры корпусов – порядка 3×1,7×0,11 мм. Приборы отличаются чрезвычайно низким значением сопротивления «исток 1 – исток 2», R_DS(on) порядка 2 мОм при токе до 6 А. При максимально допустимом напряжении «исток 1 – исток 2» 12 В приборы допускают прямой ток до 12–16 или 27–35 А в зависимости от типов подложки (FR4 или керамика) и прибора.

Серия FJ4B01x (листы данных 2014 года) – одиночные p-канальные MOSFET-транзисторы с защитными диодами и стабилитронами. Внешний вид приборов показан на рисунке 13. 

Несмотря на миниатюрные размеры (от 0,6×0,6×0,1 мм до 1,2×1,2×0,1 мм), транзисторы отличаются большим током стока (1,5…6 А), что обеспечивает их применение в качестве быстродействующих коммутаторов нагрузок (время нарастания/спада порядка 2,5…12 нс). Сопротивление открытого канала транзисторов в зависимости от конкретного типа прибора составляет 20…120 мОм при токе стока 1,5…2 А.

Серия FK4B01x (листы данных 2014 года) – одинарные n-канальные MOSFET-транзисторы, выполненные в тех же корпусах, что и приборы серии FJ4B01x (см. рис. 13). Соответствующие параметры транзисторов данных серий также близки.

В ассортименте МОП-транзисторов Panasonic, разработанных после 2010 года, представлены десятки типов приборов. Далее перечислены некоторые из них.

Серия MTM – одиночные и сдвоенные n-канальные и p-канальные транзисторы средней мощности в различных корпусах (SOT-323, SC-113, SC-70 и др.) с защитными диодами и стабилитронами. Основное назначение приборов – схемы коммутации сигналов (МТМ23x, МТМ76x, МТМ86x) и схемы защиты литий-ионных аккумуляторов (МТМ78x).

Серии SK830x, SK840x, SK860x – одиночные n-канальные MOSFET-транзисторы средней мощности с защитными обратными диодами в корпусах HSSO8 (см. рис. 14), предназначенные для применения в DC/DC-преобразователях напряжения и силовых коммутаторах сигналов.

Напряжение «сток – исток» всех приборов 30 В, ток стока в зависимости от конкретного типа прибора составляет 18–103 A при температуре корпуса +25°С. Приборы отличаются малым и очень малым сопротивлением открытого канала R_DS(on) – от 1,8 (SK8603140L) до 24 мОм (SK830321KL) и обеспечивают работу в промышленном диапазоне рабочих температур окружающей среды -40…+85°С.

Компания Panasonic выпускает и несколько типов полевых n-канальных транзисторов с управляющим p-n-переходом серии DSKx, выполненных в миниатюрных трёхвыводных корпусах SC-85, SC-89, SC-105. Приборы предназначены для применения в малошумящих усилителях низких частот, усилителях для пироэлектрических датчиков, используемых в системах охранной сигнализации и противопожарных системах, а также для устройств преобразования импеданса в частоту.

В ассортименте полупроводниковых продуктов Panasonic представлены десятки типов биполярных транзисторов и транзисторных сборок серий DSA (p-n-p, высокочастотные), DSC (n-p-n, высокочастотные), DME, DMG (ВЧ, комплементарные пары), DMA (p-n-p, сдвоенные), DMC (n-p-n, сдвоенные), DRA (p-n-p, с резисторами смещения), DRC (n-p-n, с резисторами смещения).

Диоды и стабилитроны

Компания также выпускает широкую номенклатуру полупроводниковых диодов. В разделе «Диоды и выпрямители Panasonic» каталога «Mouser Electronics Россия» 2018 года представлены следующие категории продуктов:

Заключение

Компания Panasonic выпускает широкую номенклатуру дискретных полупроводниковых приборов на фабриках, расположенных в Японии, при этом обеспечивается высокое качество и надёжность изделий для промышленных приложений.

Литература

1. https://ru.mouser.com/

Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!