(57)【要約】【課題】半導体装置の動作モードに応じた発熱部位が部分的になるように半導体素子を配置することにより、熱分散効率を向上させることができる半導体装置を提供する。【解決手段】３レベル電力変換回路を構成する少なくとも４つの半導体素子を個別に搭載した少なくとも４の整数ｎ倍の半導体基板ＳＢ１１〜ＳＢ４３と、該各半導体基板を配置するベース基板３とを備え、前記ベース基板は、一面に半導体基板配置面を形成し、該半導体基板配置面を異なる接続位置の４つの半導体素子を搭載した半導体基板を個別に配置する４つの分割領域ＤＡ１〜ＤＡ４を少なくとも形成し、該分割領域毎に異なる４つの半導体素子を搭載した半導体基板を配置して前記半導体素子を熱分散配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３レベル電力変換回路を構成する少なくとも４つの半導体素子を搭載した絶縁基板と、
該絶縁基板を配置するベース板とを備え、
前記ベース板の前記絶縁基板の配置面を、格子状に４分割して分割領域を設定し、前記絶縁基板上であって、前記４つの分割領域に異なる４つの半導体素子を個別に配置して前記半導体素子を熱分散配置することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記４つの分割領域に、同一種別の半導体素子を搭載した半導体基板を複数配置するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記分割領域のうち、対角に位置する分割領域は、同一タイミングで発熱する半導体素子を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記分割領域には、隣接する分割領域に同一タイミングで発熱する半導体素子を搭載した半導体基板を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記３レベル電力変換回路は、直流回路の正側電位にコレクタが接続される第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記直流回路の負側電位にエミッタが接続される第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタと前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタとの接続点に、一端が接続された双方向スイッチ素子とを備え、
前記双方スイッチの他端に接続された第１の外部接続端子と、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタに接続された第２の外部接続端子と、前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタに接続された第３の外部接続端子と、前記第１の外部接続端子と同電位となる第４の外部接続端子と、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタと前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタとの接続点に接続された第５の外部接続端子とを備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記双方向スイッチ素子は、逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタの逆並列回路で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子を覆う絶縁樹脂材の成型体を有し、前記第１の外部接続端子、第２の外部接続端子、第３の外部接続端子、第４の外部接続端子及び第５の外部接続端子が一直線上に並列配置されて前記成型体から導出され、
前記半導体装置の、一直線上に並列配置された前記第１の外部接続端子〜第５の外部接続端子を挟んで対向する２辺のうちの一方の側に第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート・エミッタ用の第１の補助端子、第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート・エミッタ用の第２の補助端子が配置され、他方の側に第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート・エミッタ用の第３の補助端子、第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート・エミッタ用の第４の補助端子が配置され、
前記第３の補助端子及び前記第４の補助端子は、前記３レベル電力変換回路を適用した場合と、前記３レベル電力変換回路とは半導体素子の接続並びに配置が異なる他の３レベル電力変換回路を適用した場合とで、配置が共通化されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記他の３レベル電力変換回路は、直流回路の正側電位にコレクタが接続される第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記直流回路の負側電位にエミッタが接続される第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタにエミッタが接続された第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタにコレクタが接続された第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタコレクタ及び前記第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタの接続点と、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタ及び前記第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタの接続点との間に直列に接続された第１及び第２のダイオードと、からなり、
該第１及び第２のダイオードの接続点に接続された第１の外部接続端子と、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタに接続された第２の外部接続端子と、前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタに接続された第３の外部接続端子と、前記第１の外部接続端子と同電位となる第４の外部接続端子と、前記第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタと前記第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタとの接続点に接続された第５の外部接続端子とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記成型体は、前記第１の補助端子乃至第４の補助端子を外部へ導出するための補助端子形成用孔部を、前記第１の補助端子乃至第４の補助端子が、内蔵する３レベル電力変換回路の半導体素子の接続もしくは配置に応じて選択して外部へ導出できるように複数個所に形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーデバイスを格納し、電力変換装置などに使用する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、太陽電池、燃料電池、ガスエンジン等の発電電力を系統電力に変換する機能備えたパワーコンディショナー（ＰＣＳ：Power Conditioning Subsystem）や無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）等に広く用いられている。
このような電力変換装置には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）やフリー・ホイーリング・ダイオード（ＦＷＤ：Free Wheeling Diode）などのパワーデバイスを絶縁基板上に実装し、樹脂ケースに格納した半導体モジュールが用いられている。
【０００３】
この種の電力変換装置に使用する半導体モジュールとしては、例えば、特許文献１に記載されているパワー半導体モジュールが提案されている。
このパワー半導体モジュールは、ケース内に３レベルインバータの１相分の回路を収容している。この３レベルインバータ回路では、Ｕ端子とＭ端子とを重ねるように配線することで、ケース内のインダクタンスを低減するようにしている。
【０００４】
また、他の従来例として、特許文献２に記載されているパワー半導体モジュールが提案されている。このパワー半導体モジュールは、特許文献１と同様に３レベルインバータを構成した場合に、外部端子Ｐ，Ｍ，Ｎ，ＵのＭ端子を２端子とし、端子配列をＭ１、Ｐ、Ｎ、Ｍ２、Ｕの順序、又はＭ１、Ｎ、Ｐ、Ｍ２、Ｕの順序で一直線状に配置している。この構成により、動作モードを２レベルモードとしたときの配線インダクタンスの影響で跳ね上がり電圧が大きくなることを防止している。
【０００５】
また、他の従来例として、特許文献３に記載されている半導体モジュールが提案されている。この半導体モジュールは、直流電源のＰＮ間に接続されるＩＧＢＴの直列接続回路と、この直列接続回路の直列接続点と直流電源の中性点との間に接続する交流スイッチ素子を一つのパッケージに内蔵することにより、配線インダクタタンスの低減と装置の低価格化を実現するようにしている。ここで、３レベルインバータを構成する場合に、双方向スイッチ素子として、ＩＧＢＴとダイオードとの直列回路を互いに逆並列に接続する場合、及び逆阻止ＩＧＢＴを逆並列に接続する場合が記載されている。逆阻止ＩＧＢＴは、逆方向の耐圧を有するＩＧＢＴである。
【０００６】
また、他の従来例として、特許文献４に記載の半導体装置が提案されている。この半導体装置は、３レベルインバータ回路の直流電源のＰＮ間に接続されるＩＧＢＴの直列接続回路と、この直列接続回路の直列接続点と直流電源の中性点との間に互いダイオードを逆並列に接続した第１及び第２のＩＧＢＴを直列に接続し、第１及び第２のＩＧＢＴの接続個所に設けた中間端子とを備えている。この構成により、半導体装置のＩＧＢＴやダイオードの破壊を防ぎながら絶縁試験を行うことができる。
【０００７】
さらに、他の従来例として、特許文献５に記載された半導体装置が提案されている。この半導体装置は、インバータなどに用いられる大容量の半導体装置において、絶縁基板上に３つのＩＧＢＴチップを配置し、これらＩＧＢＴチップを並列に接続するために、ＩＧＢＴチップを千鳥状に配置するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１１００９５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５４６７２号公報
【特許文献３】特開２００８−１９３７７９号公報
【特許文献４】特開２０１１−１９３６４６号公報
【特許文献５】特開２００２−３６８１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記特許文献１〜３に記載の従来例には、インダクタンスを低減させることは記載されているが、半導体装置内での発熱については全く考慮していない。
また、上記特許文献４には、単に３レベルインバータ回路の構成が開示されているだけであり、半導体装置内での発熱については全く考慮されていない。
しかしながら、上記特許文献５には、半導体チップを千鳥状に配置することで、半導体チップで発生した熱を効率よく分散させて、熱干渉を抑えることが記載されている。しかしながら、この引用文献５に記載の従来例では、半導体チップを千鳥状に配置することで、発熱を分散して発熱を均一化することはできるが、半導体装置の全面で発熱することになるので、発熱を効果的に分散させることはできないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、半導体装置の動作モードに応じた発熱部位が部分的になるように半導体素子を配置することにより、熱分散効率を向上させることができる半導体装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の第１の態様は、３レベル電力変換回路を構成する少なくとも４つの半導体素子を搭載した絶縁基板と、該絶縁基板を配置するベース板とを備えている。そして、前記ベース板の前記絶縁基板の配置面を、格子状に４分割して分割領域を設定し、前記絶縁基板上であって、前記４つの分割領域に異なる４つの半導体素子を個別に配置して前記半導体素子を熱分散配置している。
【００１１】
また、本発明に係る半導体装置の第２の態様は、前記４つの分割領域に、同一種別の半導体素子を搭載した半導体基板を複数配置するように構成されている。
また、本発明に係る半導体装置の第３の態様は、前記分割領域のうち、対角に位置する分割領域は、同一タイミングで発熱する半導体素子を配置している。
また、本発明に係る半導体装置の第４の態様は、前記分割領域には、隣接する分割領域に同一タイミングで発熱する半導体素子を搭載した半導体基板を配置している。
【００１２】
また、本発明に係る半導体装置の第５の態様は、前記３レベル電力変換回路は、直流回路の正側電位にコレクタが接続される第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記直流回路の負側電位にエミッタが接続される第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタと前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタとの接続点に、一端が接続された双方向スイッチ素子とを備えている。そして、前記双方スイッチの他端に接続された第１の外部接続端子と、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタに接続された第２の外部接続端子と、前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタに接続された第３の外部接続端子と、前記第１の外部接続端子と同電位となる第４の外部接続端子と、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタと前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタとの接続点に接続された第５の外部接続端子とを備えている。
【００１３】
また、本発明に係る半導体装置の第６の態様は、前記双方向スイッチ素子が、逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタの逆並列回路で構成されている。
また、本発明に係る半導体装置の第７の態様は、前記半導体素子を覆う絶縁樹脂材の成型体を有し、前記第１の外部接続端子、第２の外部接続端子、第３の外部接続端子、第４の外部接続端子及び第５の外部接続端子が一直線上に並列配置されて前記成型体から導出されている。そして、前記半導体装置の、一直線上に並列配置された前記第１の外部接続端子〜第５の外部接続端子を挟んで対向する２辺のうちの一方の側に第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート・エミッタ用の第１の補助端子、第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート・エミッタ用の第２の補助端子が配置され、他方の側に第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート・エミッタ用の第３の補助端子、第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのゲート・エミッタ用の第４の補助端子が配置されている。また、前記第３の補助端子及び前記第４の補助端子は、前記３レベル電力変換回路を適用した場合と、前記３レベル電力変換回路とは半導体素子の接続並びに配置が異なる他の３レベル電力変換回路を適用した場合とで、配置が共通化されている。
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置の第８の態様は、前記他の３レベル電力変換回路が、直流回路の正側電位にコレクタが接続される第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記直流回路の負側電位にエミッタが接続される第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタにエミッタが接続された第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタにコレクタが接続された第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタコレクタ及び前記第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタの接続点と、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタ及び前記第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタの接続点との間に直列に接続された第１及び第２のダイオードと、からなる。そして、前記第１及び第２のダイオードの接続点に接続された第１の外部接続端子と、前記第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタに接続された第２の外部接続端子と、前記第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタに接続された第３の外部接続端子と、前記第１の外部接続端子と同電位となる第４の外部接続端子と、前記第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタと前記第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタとの接続点に接続された第５の外部接続端子とを備えている。
【００１５】
また、本発明に係る半導体装置の第９の態様は、前記成型体が、前記第１の補助端子乃至第４の補助端子を外部へ導出するための補助端子形成用孔部を、前記第１の補助端子乃至第４の補助端子が、内蔵する３レベル電力変換回路の半導体素子の接続もしくは配置に応じて選択して外部へ導出できるように複数個所に形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、３レベル電力変換回路を構成する４つの半導体素子を搭載した複数４ｎ個の半導体基板を、ベース板に形成した少なくとも４つの分割領域に分散配置することにより、半導体装置の動作モードに応じた発熱部位が部分的になるように半導体素子を熱分散配置して、熱分散効率を向上させることができ、半導体装置が過熱状態となることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す斜視図である。
【図２】図１の半導体基板を載置したベース基板を示す平面図である。
【図３】３レベル電力変換回路の一例を示す回路図である。
【図４】正側導体板、負側導体板、中間電位導体板及び交流出力用導体板との対面関係を示す説明図である。
【図５】半導体装置の一の動作モードにおける半導体基板の発熱状態を説明する説明図である。
【図６】半導体装置の他の動作モードにおける半導体基板の発熱状態を説明する説明図である。
【図７】半導体装置のさらに他の動作モードにおける半導体基板の発熱状態を説明する説明図である。
【図８】半導体装置のさらに他の動作モードにおける半導体基板の発熱状態を説明する説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態を示す半導体装置の斜視図である。
【図１０】第２の実施形態における半導体基板を設置したベース基板を示す平面図である。
【図１１】第２の実施形態における半導体基板の発熱状態を示す簡略説明図である。
【図１２】３レベル電力変換回路の構成と端子配置を示す図である。
【図１３】他の３レベル電力変換回路の構成と端子配置を示す図である。
【図１４】第２の実施形態における正電圧を出力する状態における図１２及び図１３に示す回路構成における電流経路を比較する図である。
【図１５】第２の実施形態における負電圧を出力する状態における図１２及び図１３に示す回路構成における電流経路を比較する図である。
【図１６】第２の実施形態における零電圧を出力する状態における図１２及び図１３の回路構成における電流経路を比較する図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態を示す半導体回路を載置したベース基板を示す平面図である。
【図１８】第３の実施形態における発熱状態を示す簡略説明図である。
【図１９】第３の実施形態の変形例を示す半導体回路を載置したベース基板を示す平面図である。
【図２０】第３の実施形態の変形例の発熱状態を示す簡略説明図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態を示す半導体回路を載置したベース基板を示す平面図である。
【図２２】第４の実施形態の発熱状態を示す簡略説明図である。
【図２３】第４の実施形態の変形例を示す半導体回路を搭載したベース基板を示す平面図である。
【図２４】第４の実施形態の変形例の発熱状態を示す簡略説明図である。
【図２５】外部接続端子の配置を入れ替えた状態の図１に対応する斜視図である。
【図２６】半導体装置の他の変形例を示す斜視図である。
【図２７】半導体装置のさらに他の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示す半導体装置の斜視図である。図２はベース板に接合された絶縁基板に搭載した半導体基板を示す平面図である。図１に示す半導体装置は、パワーコンディショナー（ＰＣＳ：Power Conditioning Subsystem）に適用することができる。
【００１９】
半導体装置１は、図１に示すように、絶縁性の樹脂で成型されたケース２を有する。このケース２は、ベース板３のねじ穴部を露出させるとともに他の部分を覆っている。また、上面側に端子配置面４が形成されている。この端子形成面４には、中央部に設けられた突条５に右端側から主回路端子を構成する第１の外部接続端子ｔｍ１（Ｐ）、直流電源の正側端子Ｐとなる第２の外部接続端子ｔｍ２（Ｍ１）、中間端子Ｍとなる第３の外部端子ｔｍ３（Ｍ２）、直流電源の負側端子Ｎとなる第４の外部接続端子ｔｍ４（Ｎ）及び交流出力端子Ｕとなる第５の外部接続端子ｔｍ５（Ｕ）がその順に直線状に直列配置されている。
【００２０】
また、端子配置面４の突条５を挟む前端面側には、右側から後述する絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のコレクタ電圧を出力する第１の補助端子ｔｓ１（Ｔ１Ｐ）と、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のゲート電圧を供給するゲート端子となる第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）、後述する絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタ電圧を出力する第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のゲート電圧を供給するゲート端子となる第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のエミッタ電圧を出力する第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）が配置されている。
【００２１】
また、端子配置面４の突条５を挟む後端面側には、右端寄り位置に後述する絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のエミッタ電圧が出力される第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のゲート電圧を供給するゲート端子となる第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）が併置されている。また、端子配置面４の後端面側には、左端寄り位置に後述する絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタ電圧が出力される第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ４Ｅ）及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のゲート電圧を供給するゲート端子となる第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）が併置されている。さらに、端子配置面４の後端面側には、中央部にケース２内に埋設されたケース２の内部温度を検出するサーミスタ１５０に接続されたサーミスタ用の第１０及び第１１の補助端子ｔｓ１０（ＴＨ２）及びｔｓ１１（ＴＨ１）が配置されている。
【００２２】
さらに、第１及び第２の外部接続端子ｔｍ１及びｔｍ２間と、第２及び第３の外部接続端子ｔｍ２及びｔｍ３間と、第３及び第４の外部接続端子ｔｍ３及びｔｍ４間と、第４及び第５の外部接続端子ｔｍ４及びｔｍ５間の突条５に前後方向に延長する複数のスリットが形成されている。このスリット６は、第１及び第２の外部接続端子ｔｍ１及びｔｍ２間と、第２及び第３の外部接続端子ｔｍ２及びｔｍ３間と、第３及び第４の外部接続端子ｔｍ３及びｔｍ４間と、第４及び第５の外部接続端子ｔｍ４及びｔｍ５間の絶縁を確保すべく、沿面距離を延長するためのものである。また、成型体２の各補助端子ｔｓ１〜ｔｓ１１の下方側に同様に複数のスリット７が形成されている。このスリット７は、各補助端子ｔｓ１〜ｔｓ１１とベース板（接地電位）との間の絶縁を確保すべく、沿面距離を延長するためのものである。ここで、各スリット６及び７の数は所望の絶縁耐圧に応じて設定すればよい。
【００２３】
図２に示すように、ベース板３上には、伝熱性の良いセラミックス（例えばアルミナ）基板の両面に導体パターンが形成された絶縁基板１１が配置されている。図２の例では、ベース板３上に、６枚の絶縁基板１１が配置されている。この絶縁基板１１には、図３に示す３レベル電力変換（インバータ）の１相分の回路を構成する４つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４のうち、Ｔ１とＴ３が同一の絶縁基板１１に、Ｔ２とＴ４が同一の絶縁基板１１に実装されている。絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４のうち、Ｔ３，Ｔ４は逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。
【００２４】
図２の例では、Ｔ１とＴ３とを実装した絶縁基板を３組（ＳＢ１１〜ＳＢ１３）、Ｔ２とＴ４とを実装した絶縁基板を３組（ＳＢ２１〜ＳＢ２３）、それぞれ並列に接続して用いている。
ここで、図２の長手方向の中央線Ｌ１及び短手方向の中央線Ｌ２によって全体を４つの領域に分割し、図２に示すように領域ＤＡ１〜ＤＡ４とする。
図２の例では、分割領域ＤＡ１には、後述する半導体素子としての絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及びこれに逆並列に接続されるフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１を配置する。つまり、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の分割領域ＤＡ１のエリアには、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及びこれに逆並列に接続されるフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１がそれぞれ搭載され、長手方向に直線状に配置されている。
【００２５】
また、分割領域ＤＡ２には、後述する半導体素子としての絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２及びこれに逆並列に接続されるフリー・ホイーリング・ダイオードＤ２を配置する。つまり、絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ２のエリアには、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２及びこれに逆並列に接続されるフリー・ホイーリング・ダイオードＤ２がそれぞれ搭載され、長手方向に直線状に配置されている。
【００２６】
さらに、分割領域ＤＡ３には、後述する双方向スイッチ素子となる半導体素子としての逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３を配置する。つまり、絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ３のエリアには、逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３がそれぞれ搭載され、長手方向に直線状に配置されている。
さらにまた、分割領域ＤＡ４には、後述する双方向スイッチ素子となる半導体素子としての逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４を配置する。つまり、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の分割領域ＤＡ４のエリアには、逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４がそれぞれ搭載され、長手方向に直線状に配置されている。
【００２７】
ここで、半導体装置１に内蔵される３レベル電力変換（インバータ）回路の例えばＵ相分の回路構成は、図３に示すように、直列に接続された第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及び第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２と、これら絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタ及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のコレクタとの接続点Ｃ１に接続された双方向スイッチ素子１２とを備えている。
双方向スイッチ素子１２は、コレクタが接続点Ｃ１に接続された逆阻止型の第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３とこの逆阻止型の第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３に逆並列に接続された逆阻止型の第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４とで構成されている。
【００２８】
絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の一端には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタ電圧を出力する第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）と電気的に接続する導電パターン１２１ａと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のゲート電圧を供給するゲート端子となる第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）と電気的に接続する導電パターン１２１ｂとが配置されている。絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の他端には絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のエミッタ電圧を出力する第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）と電気的に接続する導電パターン１２１ｈと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のゲート電圧を供給するゲート端子となる第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）と電気的に接続する導電パターン１２１ｇとが配置されている。  絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１を実装した分割領域ＤＡ１には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のコレクタとフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１のカソードとを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する導電パターン１２１ｃと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタと電気的に接続する導電パターン１２１ｄとが配置されている。
【００２９】
絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３を実装した分割領域ＤＡ４には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のコレクタを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する導電パターン１２１ｆと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のエミッタと電気的に接続する導電パターン１２１ｅとが配置されている。
【００３０】
絶縁基板ＳＢ１１、ＳＢ１２、ＳＢ１３は、隣接するそれぞれの導電パターン１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｇ、１２１ｈ同士がワイヤ１３０により接続されている。
第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）と絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２１ａとはワイヤ１３０を介して接続されている。第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）と導電パターン１２１ａとの接続は、第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２１ａとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００３１】
第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）と絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２１ｂとはワイヤ１３０を介して接続されている。第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）と導電パターン１２１ｂとの接続は、第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２１ｂとワイヤ１３０を介して接続することができる。
第１の補助端子ｔｓ１（Ｔ１Ｐ）と絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２１ｃとはワイヤ１３０を介して接続されている。第１の補助端子ｔｓ１（Ｔ１Ｐ）と導電パターン１２１ｃとの接続は、第１の補助端子ｔｓ１（Ｔ１Ｐ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２１ｃとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００３２】
第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）と絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２１ｈとはワイヤ１３０を介して接続されている。第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）と導電パターン１２１ｈとの接続は、第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２１ｈとワイヤ１３０を介して接続することができる。
第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）と絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２１ｇとはワイヤ１３０を介して接続されている。第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）と導電パターン１２１ｇとの接続は、第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２１ｇとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００３３】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のゲートパッドと導電パターン１２１ｂとはワイヤ１３０により接続されている。また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタとフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１のアノードと導電パターン１２１ｄとはワイヤ１３０により接続されている。
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のゲートパッドと導電パターン１２１ｇとはワイヤ１３０により接続されている。また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のエミッタと導電パターン１２１ｅとはワイヤ１３０により接続されている。
また、導電パターン１２１ｄと導電パターン１２１ａもワイヤ１３０により接続される。
【００３４】
絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の一端には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のエミッタ電圧を出力する第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）と電気的に接続する導電パターン１２２ａと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のゲート電圧を供給するゲート端子となる第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）と電気的に接続する導電パターン１２２ｂとが配置されている。絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の他端には絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタ電圧を出力する第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ４Ｅ）と電気的に接続する導電パターン１２２ｇと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のゲート電圧を供給するゲート端子となる第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）と電気的に接続する導電パターン１２２ｆとが配置されている。
【００３５】
絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２を実装した分割領域ＤＡ２には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のコレクタとフリー・ホイーリング・ダイオードＤ２のカソードとを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する導電パターン１２２ｃと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のエミッタと電気的に接続する導電パターン１２２ｄとが配置されている。
【００３６】
絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４を実装した分割領域ＤＡ３には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のコレクタを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する導電パターン１２２ｅと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタと電気的に接続する導電パターン１２２ｃとが配置されている。
【００３７】
なお、導電パターン１２２ｃは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のコレクタと絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタとが電気的に接続するように、分割領域ＤＡ２と分割領域ＤＡ３に亘って配置される。
絶縁基板ＳＢ２１、ＳＢ２２、ＳＢ２３は、隣接するそれぞれの導電パターン１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｇ、１２２ｈ同士がワイヤ１３０により接続されている。
【００３８】
第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）と絶縁基板ＳＢ２３の導電パターン１２２ｂとはワイヤ１３０を介して接続されている。第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）と導電パターン１２２ｂとの接続は、第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）の位置により、絶縁基板ＳＢ２１または絶縁基板ＳＢ２２の導電パターン１２２ｂとワイヤ１３０を介して接続することができる。
第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）と絶縁基板ＳＢ２３の導電パターン１２２ａとはワイヤ１３０を介して接続されている。第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）と導電パターン１２２ａとの接続は、第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）の位置により、絶縁基板ＳＢ２１または絶縁基板ＳＢ２２の導電パターン１２２ａとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００３９】
第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ４Ｅ）と絶縁基板ＳＢ２３の導電パターン１２２ｇとはワイヤ１３０を介して接続されている。第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ１Ｅ）と導電パターン１２２ｇとの接続は、第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ４Ｅ）の位置により、絶縁基板ＳＢ２１または絶縁基板ＳＢ２２の導電パターン１２２ｇとワイヤ１３０を介して接続することができる。
第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）と絶縁基板ＳＢ２３の導電パターン１２２ｆとはワイヤ１３０を介して接続されている。第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）と導電パターン１２２ｆとの接続は、第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）の位置により、絶縁基板ＳＢ２１または絶縁基板ＳＢ２２の導電パターン１２２ｆとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００４０】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のゲートパッドと導電パターン１２２ｂとはワイヤ１３０により接続されている。また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のエミッタとフリー・ホイーリング・ダイオードＤ２のアノードと導電パターン１２２ｄとはワイヤ１３０により接続されている。
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のゲートパッドと導電パターン１２２ｆとはワイヤ１３０により接続されている。また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタと導電パターン１２１ｇとはワイヤ１３０により接続されている。
【００４１】
また、導電パターン１２２ｄと導電パターン１２２ａもワイヤ１３０で接続される。
そして、双方向スイッチ素子１２の逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のエミッタ及び逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４の接続点Ｃ２が主回路端子を構成する中間端子Ｍ１となる第２の外部接続端子ｔｍ２（Ｍ１）に接続されている。
また、第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のコレクタが直流電源の正極側に接続される正側端子としての第１の外部接続端子ｔｍ１（Ｐ）に接続されている。
【００４２】
さらに、第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のエミッタが直流電源の負極側に接続される負側端子としての第４の外部接続端子ｔｍ４（Ｎ）に接続されている。
さらにまた、双方向スイッチ素子１２の接続点Ｃ２が、第２の外部接続端子ｔｍ２と同電位の第３の外部接続端子ｔｍ３（Ｍ２）に接続されている。
また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及びＴ２の接続点Ｃ１が交流出力端子としての第５の外部接続端子ｔｍ５（Ｕ）に接続されている。
【００４３】
そして、本実施形態では、３レベル電力変換回路の例えばＵ相の一相分が４つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４で構成され、これら絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ３を搭載した絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２，Ｔ４を搭載した絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３に搭載された同種の絶縁基板毎に半導体素子が互い並列に接続されて図２における絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４を構成している。
したがって、絶縁基板ＳＢ１１、ＳＢ２１に搭載された絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４の電流容量が３００Ａであるものとすると、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３、ＳＢ２１〜ＳＢ２３の３並列とすることで、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４の合計の電流容量が９００Ａとなる。
【００４４】
そして、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３及びＳＢ２１〜ＳＢ２３には、図２に示すように、正側導体板２１及び負側導体板２２が個別に接続されている。また、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３及びＳＢ２１〜ＳＢ２３には、図２に示すように、共通の中間電位導体板２３が接続されている。さらに、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３及びＳＢ２１〜ＳＢ２３には、図２に示すように、共通の交流出力用導体板２４が接続されている。
【００４５】
これら正側導体板２１、負側導体板２２、中間電位導体板２３及び交流出力用導体板２４は、図４に示すように、各絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３及びＳＢ２１〜ＳＢ２３に対して垂直方向に上方に立ち上がり、且つ左右方向に延長している。そして、正側導体板２１及び負側導体板２２は、図２に示すように、中間電位導体板２３に対してその一面側すなわち前面側から近接して対面している。また、交流出力用導体板２４は中間電位導体板２３の後方側から近接して対面している。
【００４６】
そして、中間電位導体板２３には、右側に第２の外部接続端子ｔｍ２が上方に延長して形成され、中央部に第３の外部接続端子ｔｍ３が上方に延長して形成されている。また、正側導体板２１には第２の外部接続端子ｔｍ２の右側位置に第１の外部接続端子ｔｍ１が上方に延長して形成されている。さらに、負側導体板２２には第３の外部接続端子ｔｍ３の左側位置に第４の外部接続端子ｔｍ４が上方に延長して形成されている。なおさらに、交流出力用導体板２４には、第４の外部接続端子ｔｍ４の左側位置に第５の外部接続端子ｔｍ５が上方に延長して形成されている。
これら第１〜第５の外部接続端子ｔｍ１〜ｔｍ５は、上端がケース２の突条５の上端から上方に突出され、突条５の上端位置で折曲られ、上部に形成された貫通孔２５が突条５に形成された雌ねじ部２６に対向している。
【００４７】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のゲートにゲートパルスを入力してスイッチングさせ、逆阻止絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４がリカバリするモードであるときには、図５に示すように、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の分割領域ＤＡ１に配置された絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１と、分割領域ＤＡ１とは対角に位置し、絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ３に搭載されている逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４が発熱することになる。一方、分割領域ＤＡ２及びＤＡ４では発熱を生じない。
【００４８】
また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２にゲートパルスを供給してスイッチングさせ、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３がリカバリするモードとなると、図６に示すように、絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ２に搭載された絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２と、分割領域ＤＡ２とは対角に位置し、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の分割領域ＤＡ４に搭載されている逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４が発熱することになる。一方、分割領域ＤＡ１及びＤＡ３では発熱を生じない。
【００４９】
さらに、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３にゲートパルスを供給してスイッチングさせ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１がリカバリするモードでは、図７に示すように、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の分割領域ＤＡ１に搭載されたフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１が発熱するとともに、分割領域ＤＡ１とは短手方向に対向して位置し、絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の分割領域ＤＡ４に搭載された逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３が発熱することになる。一方、分割領域ＤＡ２及びＤＡ３では発熱を生じない。
【００５０】
さらに、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４にゲートパルスを供給してスイッチングさせ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２がリカバリするモードでは、図８に示すように、絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ２に搭載されたフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１が発熱するとともに、分割領域ＤＡ１とは短手方向に対向して位置し、絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ３に搭載された逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４が発熱することになる。一方、分割領域ＤＡ１及びＤＡ４では発熱を生じない。
【００５１】
このように、第１の実施形態によると、半導体装置１を動作状態としたときに、発熱する個所が分割領域ＤＡ１〜ＤＡ４の全ての領域で生じることはなく、対角位置にある分割領域又は短手方向に対向した分割領域で発熱が生じるだけであり、モードに応じて部分的な２つの分割領域で発熱を生じるだけである。
したがって、前述した従来例のように、ベース基板の全体で発熱が全体に発熱が生じる場合に比較して、発熱を分散させることができ、半導体装置１が過熱状態となることを確実に防止することができる。
【００５２】
しかも、本実施形態の半導体装置１を前述した太陽電池を使用したメガソーラーシステムにおけるパワーコンディショナー（ＰＣＳ）として使用する場合には、半導体装置１がインバータとして動作するだけであるので、フリー・ホイーリング・ダイオードＤ１及びＤ２の発熱は少ない。したがって、前述した図７及び図８のモードでは、フリー・ホイーリング・ダイオードＤ１及びＤ２の発熱が少ないので、発熱量の大きい逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３又はＴ４を搭載している絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３又はＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ３とＤＡ４の発熱と熱干渉が発生することを抑制することができる。
したがって、上記第１の実施形態によると、モード毎に発熱領域が変化するとともに、発熱領域が部分的であり、効率的な熱分散を行うことができる。
【００５３】
また、上記第１の実施形態では、中間電位導体板２３に対して、正側導体板２１及び負側導体板２２が中間電位導体板２３の一面側で近接して対面配置されている。このため、電流が第１の外部接続端子ｔｍ１（Ｐ）から絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１を通じ、さらに逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３を通じて第２の外部接続端子ｔｍ２又は第３の外部接続端子ｔｍ３に流れることにより、中間電位導体板２３及び正側導体板２１との間で逆方向の電流が流れる状態となると磁気結合によって中間電位導体板２３及び正側導体板２１との間のインダクタンスを低減させることができる。
【００５４】
同様に、中間電位導体板２３と負側導体板２２との間でも互いに逆方向の電流が流れる際に、磁気結合によって中間電位導体板２３及び負側導体板２２との間のインダクタンスを低減することができる。
しかも、中間電位導体板２３と正側導体板２１及び負側導体板２２とが対向しており、両者間の対向面積を広くとなることができるので、インダクタンス低減効果をより発揮することができる。
さらに、上記実施形態のように、正側導体板２１と負側導体板２２とを直線状に配置されているので、これら正側導体板２１と負側導体板２２と絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３及びＳＢ２１〜ＳＢ２３との電気的接合を例えば図２に示す接合部１４０で超音波接合によってできる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態を図９及び図１０について説明する。
この第２の実施形態は、第１の実施形態における第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３と第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４との配置位置を入れ替えたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図１０に示すように、前述した第１の実施形態におけるベース板３の分割領域ＤＡ３に配置されていた第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４を絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３に搭載し分割領域ＤＡ４に配置している。これに伴って分割領域ＤＡ４に配置されていた第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３を絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３に搭載し分割領域ＤＡ３に配置している。これにともなって、絶縁基板１１の導体パターンも第１の実施形態から変更されている。
【００５６】
絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の一端には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタ電圧を出力する第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）と電気的に接続する導電パターン１２３ａと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のゲート電圧を供給するゲート端子となる第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）と電気的に接続する導電パターン１２３ｂとが配置されている。絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の他端には絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタ電圧を出力する第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ４Ｅ）と電気的に接続する導電パターン１２３ｇと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のゲート電圧を供給するゲート端子となる第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）と電気的に接続する導電パターン１２３ｆとが配置される。
【００５７】
絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１を実装した分割領域ＤＡ１には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のコレクタとフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１のカソードとを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する導電パターン１２３ｃと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタを電気的に接続する導電パターン１２３ｅとが配置されている。
【００５８】
絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４を実装した分割領域ＤＡ４には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のコレクタを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する導電パターン１２３ｄと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタと電気的に接続する導電パターン１２３ｅとが配置されている。
【００５９】
なお、導電パターン１２３ｅは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタと絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタとを電気的に接続するように、分割領域ＤＡ１と分割領域ＤＡ４に亘って配置されている。
絶縁基板ＳＢ１１、ＳＢ１２、ＳＢ１３は、隣接するそれぞれの導電パターン１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｆ、１２３ｇ同士がワイヤ１３０により接続されている。
【００６０】
第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）と絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２３ａとはワイヤ１３０を介して接続されている。第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）と導電パターン１２３ａとの接続は、第３の補助端子ｔｓ３（Ｔ１Ｅ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２３ａとワイヤ１３０を介して接続することができる。
第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）と絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２３ｂとはワイヤ１３０を介して接続されている。第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）と導電パターン１２３ｂとの接続は、第２の補助端子ｔｓ２（Ｔ１Ｇ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２３ｂとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００６１】
第１の補助端子ｔｓ１（Ｔ１Ｐ）と絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２３ｃとはワイヤ１３０を介して接続されている。第１の補助端子ｔｓ１（Ｔ１Ｐ）と導電パターン１２３ｃとの接続は、第１の補助端子ｔｓ１（Ｔ１Ｐ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２３ｃとワイヤ１３０を介して接続することができる。
第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ４Ｅ）と絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２３ｇとはワイヤ１３０を介して接続されている。第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ４Ｅ）と導電パターン１２３ｇとの接続は、第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ３Ｅ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２３ｇとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００６２】
第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）と絶縁基板ＳＢ１２の導電パターン１２３ｆとはワイヤ１３０を介して接続されている。第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）と導電パターン１２３ｆとの接続は、第９の補助端子ＴＳ９（Ｔ４Ｇ）の位置により、絶縁基板ＳＢ１１または絶縁基板ＳＢ１３の導電パターン１２３ｆとワイヤ１３０を介して接続することができる。
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のゲートパッドは導電パターン１２３ｂにワイヤ１３０で接続され、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタとフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１のアノードと導電パターン１２３ｅとはワイヤ１３０により接続される。
【００６３】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のゲートパッドと導電パターン１２３ｆとはワイヤ１３０により接続され、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４のエミッタと導電パターン１２３ｅとはワイヤ１３０により接続されている。
また、導電パターン１２３ｅと導電パターン１２１ａ、導電パターン１２３ｅと導電パターン１２３ｇもそれぞれワイヤ１３０により接続される。
【００６４】
絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の一端には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のエミッタ電圧を出力する第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）と電気的に接続する導電パターン１２４ａと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のゲート電圧を供給するゲート端子となる第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）と接続する導電パターン１２４ｂとが配置されている。絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の他端には絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のエミッタ電圧を出力する第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）と接続する導電パターン１２４ｇと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のゲート電圧を供給するゲート端子となる第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）と電気的に接続する導電パターン１２４ｆとが配置されている。
【００６５】
絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２を実装した分割領域ＤＡ２には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のコレクタとフリー・ホイーリング・ダイオードＤ２のカソードとを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する導電パターン１２４ｄと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のエミッタを電気的に接続する導電パターン１２４ｃとが配置されている。
【００６６】
絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３を実装した分割領域ＤＡ３には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のコレクタを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する導電パターン１２４ｄと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のエミッタと電気的に接続する導電パターン１２４ｅとが配置されている。
【００６７】
なお、導電パターン１２４ｄは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のコレクタと、フリー・ホイーリング・ダイオードＤ２のカソードと、および絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のコレクタとを接続するように、分割領域ＤＡ２と分割領域ＤＡ３に亘って配置されている。
絶縁基板ＳＢ２１、ＳＢ２２、ＳＢ２３は、隣接するそれぞれの導電パターン１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｆ、１２４ｇ同士がワイヤ１３０により接続されている。
【００６８】
第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）と絶縁基板ＳＢ２３の導電パターン１２４ｂとはワイヤ１３０を介して接続されている。第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）と導電パターン１２４ｂとの接続は、第４の補助端子ｔｓ４（Ｔ２Ｇ）の位置により、絶縁基板ＳＢ２１または絶縁基板ＳＢ２２の導電パターン１２４ｂとワイヤ１３０を介して接続することができる。
第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）と絶縁基板ＳＢ２３の導電パターン１２４ａとはワイヤ１３０を介して接続されている。第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）と導電パターン１２４ａとの接続は、第５の補助端子ｔｓ５（Ｔ２Ｅ）の位置により、絶縁基板ＳＢ２１または絶縁基板ＳＢ２２の導電パターン１２４ｂとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００６９】
第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）と絶縁基板ＳＢ２３の導電パターン１２４ｇとはワイヤ１３０を介して接続されている。第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）と導電パターン１２４ｇとの接続は、第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）の位置により、絶縁基板ＳＢ２１または絶縁基板ＳＢ２２の導電パターン１２４ｇとワイヤ１３０を介して接続することができる。
第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）と絶縁基板ＳＢ２３の導電パターン１２４ｆとはワイヤ１３０を介して接続されている。第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）と導電パターン１２４ｆとの接続は、第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）の位置により、絶縁基板ＳＢ２１または絶縁基板ＳＢ２２の導電パターン１２４ｆとワイヤ１３０を介して接続することができる。
【００７０】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のゲートパッドと導電パターン１２４ｂとはワイヤ１３０により接続され、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のエミッタとフリー・ホイーリング・ダイオードＤ２のアノードと導電パターン１２４ｃとはワイヤ１３０により接続されている。
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のゲートパッドと導電パターン１２４ｆとはワイヤ１３０により接続され、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３のエミッタと導電パターン１２４ｅとはワイヤ１３０により接続されている。
【００７１】
また、導電パターン１２４ａと導電パターン１２４ｃ、導電パターン１２４ｅと導電パターン１２４ｇもそれぞれワイヤ１３０で接続される。
したがって、ケース２の端子配置面４に配置されている第６の補助端子ｔｓ６（Ｔ３Ｅ）及び第７の補助端子ｔｓ７（Ｔ３Ｇ）と第８の補助端子ｔｓ８（Ｔ４Ｅ）及び第９の補助端子ｔｓ９（Ｔ４Ｇ）とが図１に示す配置位置から図９に示すように左右に入れ替えられている。
その他の構成については前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図１及び図２との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００７２】
この第２の実施形態においては、前述した第１の実施形態において、第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３と、第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４とを左右入れ替えた構成であるので、前述した第１の実施形態における発熱領域も図示しないが当然に左右入れ替えられたことになり、図１１に、分割領域ＤＡ１〜ＤＡ４単位で簡略化して示すように、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１がスイッチング状態で、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４がリカバリとなるモードでは、図１１（ａ）に示すように、分割領域ＤＡ１及びＤＡ４で発熱を生じる。このときの発熱量としては分割領域ＤＡ１の方が分割領域ＤＡ４より多くなる。
【００７３】
また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２がスイッチング状態で、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３がリカバリとなるモードでは、図１１（ｂ）に示すように、分割領域ＤＡ２及びＤＡ３で発熱を生じる。このときの発熱量としては分割領域ＤＡ２の方が分割領域ＤＡ３より多くなる。
さらに、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３がスイッチング状態で絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１がリカバリとなるモードでは、図１１（ｃ）に示すように、分割領域ＤＡ１及びこれに対角位置の分割領域ＤＡ３で発熱を生じる。このときの発熱量としては、分割領域ＤＡ１でフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１が発熱するだけであるので、２分割領域ＤＡ３の方が分割領域ＤＡ１より多くなる。
【００７４】
なおさらに、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４がスイッチング状態で絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２がリカバリとなるモードでは、図１１（ｄ）に示すように、分割領域ＤＡ２及びこれに対角位置の分割領域ＤＡ４で発熱を生じる。このときの発熱量としては分割領域ＤＡ２でフリー・ホイーリング・ダイオードＤ２が発熱するだけであるので、分割領域ＤＡ４の方が分割領域ＤＡ２より多くなる。
【００７５】
また、正側導体板２１、負側導体板２２、中間電位導体板２３及び交流出力用導体板２４については図１０に示すように配置位置に変更がないので、前述した第１の実施形態と同様に、正側導体板２１及び負側導体板２２と中間電位導体板２３との間の磁気結合によってインダクタンスを低減することができる。
したがって、上記第２の実施形態でも、半導体装置１内でのインダクタンスを低減することができる。また、半導体装置１内の発熱領域がベース板３の全体が同時に発熱するのではなく、動作モードに応じて発熱位置が移動することになり、熱分散を確実に行って半導体装置１が過熱状態となることを確実に防止することができる。
【００７６】
この第２の実施形態の構成によると、ケース２の端子構成はそのままで、３レベル電力変換回路の構成を前述した第１実施形態で説明した図１２（ａ）及び（ｂ）に示す逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３及びＴ４を使用した構成から内部配線パターンを入れ替えることにより図１３（ａ）及び（ｂ）に示す構成に変換しても同一の動作モードで同じ交流出力電圧を得ることができる。
【００７７】
すなわち、図１３（ａ）に示す３レベル電力変換回路は、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３及びＴ４に代えてこれらに対応するフリー・ホイーリング・ダイオードＤ３及びＤ４を逆並列に接続した絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３′及びＴ４′を適用している。
そして、図１２における第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のエミッタに絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４′のコレクタ及びダイオードＤ４のカソードが接続され、これら絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４′のエミッタ及びダイオードＤ４のアノードが絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３′のコレクタ及びダイオードＤ３のカソードに接続されている。
【００７８】
そして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３′のエミッタ及びダイオードＤ３のアノードが第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２のコレクタに接続され、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４′及びＴ３′の接続点に第５の外部接続端子ｔｍ５（Ｕ）が接続されている。
さらに、第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４′の接続点にダイオードＤ５のカソードが接続され、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３′及び第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２の接続点との間にダイオードＤ６のアノードが接続されている。そして、ダイオードＤ５のアノードがダイオードＤ６のカソードに接続され、両者の接続点に第２及び第３の外部接続端子ｔｍ２及びｔｍ３が接続されている。
【００７９】
この場合、３レベル電圧変換回路の構成が図１２（ａ）の構成と図１３（ａ）の構成とでは異なるが、図１４に示すように、第５の外部接続端子ｔｍ５（Ｕ）から出力される電圧がコンデンサＣ１１に蓄積される直流電圧＋Ｅ（Ｖ）となる第１の動作モードでは、第１の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１をスイッチング動作させ、第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４及びＴ４′をオン状態とし、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２及びＴ３をオフ状態とする。
【００８０】
この場合に３レベル電圧変換回路に流れる電流は、図１２（ａ）の構成では、図１４（ａ）に示すようにコンデンサＣ１１正極側からの電流が絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１を通り、誘導性負荷Ｌを通ってコンデンサＣ１１の負極側に戻る電流経路となり、誘導性負荷Ｌに＋Ｅ（Ｖ）の出力電圧を印加する。
これに対して図１３（ａ）に示す構成では、図１４（ｂ）に示すように、コンデンサＣ１１の正極側から絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及びＴ４を通り、誘導性負荷Ｌを通ってコンデンサＣ１１の負極側に戻る電流経路となり、誘導性負荷Ｌに＋Ｅ（Ｖ）の出力電圧を印加する。
【００８１】
したがって、４つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４に対して同一のゲート信号を与えることにより、図１２（ａ）の構成及び図１３（ａ）の構成で同じ出力電圧が出力されることになる。
また、逆に第５の外部接続端子ｔｍ５（Ｕ）から出力電圧がコンデンサＣ１２に蓄積される直流電圧−Ｅ（Ｖ）となる第２の動作モードでは、図１５に示すように、第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２をスイッチング動作させ、第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３をオン状態とするゲート信号を入力する。残りの第１及び第４絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及びＴ４についてはオフ状態とするゲート信号を入力する。
【００８２】
この場合に３レベル電圧変換回路に流れる電流は、図１２（ａ）の構成では、図１５（ａ）に示すように、コンデンサＣ１２の正極側から出力される電流が誘導性負荷Ｌを通り、第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２を通ってコンデンサＣ１２の負極側に戻る電流経路が形成される。このため、誘導性負荷Ｌに出力電圧−Ｅ（Ｖ）を印加することができる。
【００８３】
これに対して、図１３（ａ）の構成では、図１５（ｂ）に示すように、コンデンサＣ１２の正極側から出力される電流が誘導性負荷Ｌを通って、第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３及び第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２を通ってコンデンサＣ１２の負極側に戻る電流経路が形成される。このため、誘導性負荷Ｌに出力電圧−Ｅ（Ｖ）を印加することができる。
この場合も、４つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４に対して同一のゲート信号を与えることにより、図１２（ａ）の構成及び図１３（ａ）の構成で同じ出力電圧が出力されることになる。
【００８４】
さらにまた、第５の外部接続端子ｔｍ５（Ｕ）の出力電圧を０（Ｖ）とする第３の動作モードでは、図１６に示すように、第３の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３をオン状態とするゲート信号を入力し、他の全ての絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１、Ｔ２及びＴ４にはオフ状態とするゲート信号を入力する。
この場合に３レベル電圧変換回路に流れる電流は、図１２（ａ）の構成では、図１６（ａ）に示すように、コンデンサＣ１１及びＣ１２間の接続点から誘導性負荷Ｌを通り、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３を通ってコンデンサＣ１１及びＣ１２間の接続点に戻る電流経路が形成され、誘導性負荷Ｌに印加される出力電圧は０（Ｖ）となる。
【００８５】
一方、図１３（ａ）の構成では、図１６（ｂ）に示すように、コンデンサＣ１１及びＣ１２間の接続点が誘導性負荷Ｌを通り、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３を通ってダイオードＤ６を通ってコンデンサＣ１１及びＣ１２間の接続点に戻る電流経路が形成され、誘導性負荷Ｌに印加される出力電圧は０（Ｖ）となる。
したがって、この動作モード３でも４つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４に対して同一のゲート信号を与えることにより、図１２（ａ）の構成及び図１３（ａ）の構成で同じ出力電圧が出力されることになる。
【００８６】
このように、半導体装置１に内蔵される３レベル電力変換回路の構成が異なる場合でも、第１〜第５の外部接続端子ｔｍ１〜ｔｍ５と第１〜第１０の補助端子ｔｓ１〜ｔｓ１０の配置位置を共通として、各動作モードで同一ゲート信号に対して同一の出力電圧がえられることになる。したがって、ユーザーが半導体装置１に内蔵される３レベル電力変換回路の構成を意識することなく使用することができ、互換性の高い半導体装置を提供することができる。
【００８７】
次に、本発明の第３の実施形態を図１７及び図１８について説明する。
図１７は、半導体素子が搭載された絶縁基板の平面図を示す。図２で示したベース板３、第１〜第１１補助端子については図示を省略する。この第３の実施形態では、前述した第１の実施形態において発熱量の一番大きい第１及び第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及びＴ２を対角位置に配置するようにしたものである。
【００８８】
すなわち、第３の実施形態では、図１７に示すように、前述した第１の実施形態における図２の構成において、分割領域ＤＡ２に配置されていた第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２を絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ３に配置し、分割領域ＤＡ３に配置されていた第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４を絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の分割領域ＤＡ２に配置した構成を有する。
【００８９】
この配置替えに応じて、中間電位導体板２３に対する負側導体板２２及び交流出力用導体板２４の配置関係が変更されている。
すなわち、中間電位導体板２３及び正側導体板２１の配置位置は前述した第１の実施形態と同様であるが、負側導体板２２が分割領域ＤＡ１に配置されて中間電位導体板２３の背面側から近接して対面し、さらに、交流出力用導体板２４が分割領域ＤＡ２及びＤＡ４に分割されて配置されている。
他の構成については前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図２との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００９０】
この第３の実施形態によると、中間電位導体板２３に対して、正側導体板２１が正面側から近接して対面し、負側導体板２２が背面側から近接して対面しており、中間電位導体板２３と正側導体板２１及び負側導体板２２とで電流の方向が逆となり、磁気結合によってインダクタンスを低減することができる。
また、第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２と第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４を配置換えしたことにより、導体パターンも変更されている。
また、熱の発生に関しては、前述した第１の実施形態に対して、分割領域ＤＡ２及びＤＡ３を入れ替えたものであり、モード毎の発熱状態は、図１８（ａ）〜（ｄ）に簡略化して示すようになる。
【００９１】
すなわち、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１のゲートにゲートパルスを入力してスイッチングさせ、逆阻止絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４がリカバリ状態となるモードであるときには、図１８（ａ）に示すように、分割領域ＤＡ１に配置された絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３に搭載された絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１及び分割領域ＤＡ１とは左側に隣接する分割領域ＤＡ２に配置された絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３に搭載されている逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４が発熱することになる。一方、分割領域ＤＡ３及びＤＡ４では発熱を生じない。
【００９２】
また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２にゲートパルスを供給してスイッチングさせ、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３がリカバリ状態とするモードとなると、図１８（ｂ）に示すように、分割領域ＤＡ３に配置された導体基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３に搭載された絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２及び分割領域ＤＡ３の右側に隣接する分割領域ＤＡ４に配置された絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１４に搭載されている逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３が発熱することになる。一方、分割領域ＤＡ１及びＤＡ２では発熱を生じない。
【００９３】
さらに、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３にゲートパルスを供給してスイッチングさせ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１がリカバリ状態となるモードでは、図１８（ｃ）に示すように、分割領域ＤＡ１の絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３に搭載されたフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１が発熱するとともに、その後方側の分割領域ＤＡ４の絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３に搭載された逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３が発熱することになる。一方、分割領域ＤＡ２及びＤＡ３では発熱を生じない。
【００９４】
さらに、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４にゲートパルスを供給してスイッチングさせ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２がリカバリするモードでは、図１８（ｄ）に示すように、分割領域ＤＡ２の絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３に搭載された逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４が発熱するともに、その後側に隣接する分割領域ＤＡ３のフリー・ホイーリング・ダイオードＤ１が発熱する。一方、分割領域ＤＡ１及びＤＡ４では発熱を生じない。
【００９５】
このように、第３の実施形態によると、半導体装置１を動作状態としたときに、前述した第１の実施形態と同様に発熱する個所が分割領域ＤＡ１〜ＤＡ４の全ての領域で同時に生じることはなく、左右に隣接する分割領域又は前後に隣接する分割領域で発熱が生じるだけであり、モードに応じて部分的な２つの分割領域で発熱を生じるだけである。
したがって、半導体装置１を動作状態としたときに、発熱する個所が分割領域ＤＡ１〜ＤＡ４の全ての領域で生じることはなく、左右に隣接する分割領域又は前後の分割領域で発熱が生じるだけであり、モードに応じて部分的な２つの分割領域で発熱を生じるだけである。
したがって、前述した従来例のように、ベース板３の全体で発熱が生じる場合に比較して、発熱を分散させることができ、半導体装置１が過熱状態となることを確実に防止することができる。
【００９６】
なお、上記第３の実施形態においては、前述した第１の実施形態において分割領域ＤＡ２及びＤＡ３に配置された絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２と逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４とを前後に入れ替えた場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、図１９及び図２０に示すように、第３の実施形態において、分割領域ＤＡ２及びＤＡ４の逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４と逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３とを入れ替えるようにしてもよい。
【００９７】
この場合には、詳細説明はこれを省略するが、正側導体板２１、負側導体板２２、中間電位導体板２３及び交流出力用導体板２４の配置関係は、前述した第３の実施形態と同じであり、磁気結合によるインダクタンス低減効果を発揮することができる。また、前述した図１８（ａ）〜（ｄ）のモードにおける発熱量が図２０（ａ）〜（ｄ）に示すようになり、前述した第２の実施形態と同様に、対角位置の２つの分割領域と左右に隣接する２つの分割領域で発熱することになり、前述した第１〜第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９８】
次に、本発明の第４の実施形態を図２１及び図２２について説明する。
図２１は、半導体素子が搭載された絶縁基板の平面図を示す。図２で示したベース板３、第１〜第１１の補助端子については図示を省略する。
前述した第１〜第３の実施形態では、４つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４はそれぞれ隣接して配置されていた。この第４の実施形態では、前述した第１〜第３の実施形態とは異なり、３レベル電力変換回路を構成する４つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４がそれぞれ隣接されず１つ置きに配置するようにしたものである。
【００９９】
この第４の実施形態では、図２１に示すように、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１とＴ３を搭載した絶縁基板ＳＢ１１〜ＳＢ１３と絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２とＴ４を搭載した絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３とを交互に右側から順に配置している。
この場合には、図２１に示すように、中間電位導体板２３及び交流出力用導体板２４の配置関係は前述した第１の実施形態と同様となるが、中間電位導体板２３に対して正面側ら正側導体板２１が略全面に亘って近接して対面し、背面側から負側導体板２２が略全面に亘って近接して対面している。
【０１００】
このため、中間電位導体板２３と正側導体板２１及び負側導体板２２との対向面積を第１の実施形態より広くとることができ、電磁結合によるインダクタンス低減効果をより発揮することができる。
また、半導体装置１が動作状態となったときの発熱状態については、図２２に簡略的に示すように、詳細説明はこれを省略するが、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１がスイッチング状態で、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４がリカバリとなるモードでは、図２２（ａ）に示すように、千鳥状に発熱する。
【０１０１】
また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２がスイッチング状態で、逆阻止型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３がリカバリとなるモードでは、図２２（ｂ）に示すように、図２２（ａ）とは前後反転した千鳥状に発熱する。
さらに、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ３がスイッチング状態で絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１がリカバリとなるモードでは、図２２（ｃ）に示すように、前後の隣接する領域が１つ置きに発熱する。
【０１０２】
なおさらに、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４がスイッチング状態で絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２がリカバリとなるモードでは、図２２（ｄ）に示すように、図２２（ｄ）で発熱しなかった前後の隣接する領域が１つ置きに発熱する。
したがって、この第４の実施形態でも、半導体装置１内でのインダクタンスを低減することができる。また、半導体装置１内の発熱領域がベース板３の全体が同時に発熱するのではなく、動作モードに応じて発熱位置が移動することになり、熱分散を確実に行って半導体装置１が過熱状態となることを確実に防止することができる。
【０１０３】
なお、上記第４の実施形態において、図２３及び図２４に示すように、絶縁基板ＳＢ２１〜ＳＢ２３の第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ２と第４の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ４とを前後入れ替えることもできる。この場合には、図２４（ａ）〜（ｄ）に示す前述した第３実施形態の発熱状態と第４実施形態の発熱状態とが混在した発熱状態となり、前述した第１〜第４の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０４】
なお、上記第１〜第４の実施形態においては、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＴ１〜Ｔ４を搭載した絶縁基板を３組配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、必要とする電流量に応じて絶縁基板の組数を任意に決定することができる。
また、上記第１〜第４の実施形態においては、ケース２に形成する第１〜第５の外部接続端子ｔｍ１〜ｔｍ５の配置位置が固定である場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、図２５に示すように、第１の外部接続端子ｔｍ１（Ｍ１）と第２の外部接続端子ｔｍ２（Ｐ）とを入れ替えるようにしてもよい。
【０１０５】
また、上記第１〜第４の実施形態においては、ケース２に内蔵する３レベル電力変換回路に必要な数の外部接続端子及び補助端子を設ける場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、図２６に示すように、前述した図１における第１〜第５の外部接続端子ｔｍ１〜ｔｍ５、第１〜第１１の補助端子ｔｓ１〜ｔｓ１１の他に補助端子を形成可能な領域に補助端子形成用孔３１を形成するようにしてもよい。この場合には、ユーザーの仕様に応じて補助端子の位置を変更したり、追加したりすることが可能となり、汎用性の高い半導体装置を提供することができる。
【０１０６】
また、上記第１〜第４の実施形態では、３レベル電力変換回路が図１２及び図１３に示す構成である場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明では、双方向スイッチ素子を前述した特許文献４に記載されているようにダイオードを逆並列に接続された絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタ同士を接続して双方向スイッチ素子を構成する３レベル電力変換回路も適用することができる。この場合には、特許文献４に記載されているように絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタの接続点に絶縁試験による絶縁ゲートバイポーラトランジスタの破壊を防止する中間端子を設ける必要がある。このため、図２７に示すように、成型体２の端子載置面４に中間端子ｔｃを配置する。
【０１０７】
また、本発明は、半導体モジュールの端子接続の組み合わせだけで所望する回路構成が得られることから、本発明は上述したパワーコンディショナー（ＰＣＳ：Power Conditioning Subsystem）に限定されるものではなく、無停電電源装置（ＵＰＳ）や他の任意の電力変換装置や高周波用途のスイッチングＩＣ等の他の半導体装置に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１…半導体装置、２…成型体、３…ベース板、４…端子配置面、５…突条、ｔｍ１…第１の外部接続端子、ｔｍ２…第２の外部接続端子、ｔｍ３…第３の外部接続端子、ｔｍ４…第４の外部接続端子、ｔｍ５…第５の外部接続端子、ｔｓ１〜ｔｓ１１…補助端子、ＳＢ１１、ＳＢ１２、ＳＢ１３、ＳＢ２１、ＳＢ２２、ＳＢ２３…絶縁基板、２１…正側導体板、２２…負側導体板、２３…中間電位導体板、２４…交流出力用導体板、１２１ａ〜１２１ｈ、１２２ａ〜１２２ｇ、１２３ａ〜１２３ｇ、１２４ａ〜１２４ｇ…導電パターン、１３０…ワイヤ、１４０…接合部、１５０…サーミスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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