(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、放熱器と、前記半導体素子と前記放熱器との間に設けられた導電性のベースプレートと、前記半導体素子と前記ベースプレートの間に設けられた第１の絶縁プレートを有するものであって、前記ベースプレートと前記放熱器の間に第２の絶縁プレートを設け、前記放熱器は、所定の電位に維持されており、前記半導体素子に接続する導体を有し、前記第１の絶縁プレートにおける絶縁耐力をＶＢ１、誘電率をε１、厚みをｄ１とし、前記第２の絶縁プレートにおける誘電率をε２、厚みをｄ２とし、前記半導体素子と前記導体の組と前記ベースプレートの対向面積をＳ１、前記ベースプレートと前記放熱器の対向面積をＳ２とするとき、前記第２の絶縁プレートの厚みｄ２がｄ２＞ε２×Ｓ２×（ＶＥ−ＶＢ１）×ｄ１／（ε１×Ｓ１×ＶＢ１）となるように設定されていることを特徴とする半導体ユニット。
【請求項２】
半導体素子と、放熱器と、前記半導体素子と前記放熱器との間に設けられた導電性のベースプレートと、前記半導体素子と前記ベースプレートの間に設けられた第１の絶縁プレートを有するものであって、前記ベースプレートと前記放熱器の間に第２の絶縁プレートを設け、前記放熱器は、所定の電位に維持されており、前記半導体素子と、前記第１の絶縁プレートは、パワーモジュールとして構成され、前記第２の絶縁プレートに非貫通穴が設けられており、前記パワーモジュールは前記非貫通穴に非貫通ネジを用いて取り付けられていることを特徴とする半導体ユニット。
【請求項３】
半導体素子と、放熱器と、前記半導体素子との間に設けられた導電性のベースプレートと、前記半導体素子と前記ベースプレートとの間に設けられた第１の絶縁プレートを有するものであって、前記ベースプレートと前記放熱器との間に第２の絶縁プレートを設け、前記放熱器は、所定の電位に維持されており、前記半導体素子は、入力された電力を電力変換するものであって、前記半導体素子と、前記ベースプレートと、前記第１の絶縁プレートと、前記ベースプレートと前記第２の絶縁プレートと、前記放熱器は、インバータセルとして構成されており、前記インバータセルを複数有し、前記インバータセルの各々は冷却ファンを備えており、前記冷却ファンで引き起こされる冷却風の上流側に相対的に厚い前記第２の絶縁プレートを持つ前記インバータセルを配置し、前記冷却風の下流側に相対的に薄い前記第２の絶縁プレートを持つ前記インバータセルを配置したことを特徴とした電力変換装置。
【請求項４】
請求項３において、前記インバータセルを複数有し、冷却液ポンプを備えており、前記冷却液ポンプによって流れる冷却液で引き起こされる冷却液の流れの上流側に相対的に厚い前記第２の絶縁プレートを持つ前記インバータセルを配置し、前記冷却液の下流側に相対的に薄い前記第１の絶縁プレートを持つ前記インバータセルを配置したことを特徴とした電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ユニット及び電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電力変換装置では、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのオン・オフ制御可能なスイッチング素子を使用している。
【０００３】
このスイッチング素子は、例えばパワーモジュールとして構成される。大略、ＩＧＢＴやダイオードなどの半導体チップを導体とセラミック基板とを介してベースプレートに搭載している。このような技術は、例えば、非特許文献１及び特許文献１に記載されている。
【０００４】
半導体素子は動作により熱を発生させるので、ベースプレートに放熱器を取り付け、半導体チップから発生する熱を放熱し、半導体チップの過熱を防止する。
【０００５】
一方、自励式電力変換装置の一種に、高圧ダイレクトインバータがある。高圧ダイレクトインバータは、他巻線変圧器と、複数のインバータセルからなる電力変換装置である。
【０００６】
高圧ダイレクトインバータを構成するインバータセルは、例えば、直流コンデンサを共有した三相ダイオード整流器と単相インバータとから構成されている。また、三相ダイオード整流器と単相インバータとを構成するダイオードとＩＧＢＴは個別のまたは一体のパワーモジュールとして構成されている。
【０００７】
高圧ダイレクトインバータは、例えば、複数のインバータセル内の単相インバータの交流端を直列接続した直列体３つをスター結線して構成されている。また、各インバータセル内のダイオード整流器の交流端は、前記他巻線変圧器の複数の２次巻線に接続されている。このような技術は、例えば、非特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−７８５８９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】高田・マジュムダール：「パワーモジュールの発展と動向（II）」、電学誌、１３０巻、１号、pp.３２−３６
【非特許文献２】椙山・嶋田・守永・門三野：「省エネルギー追求型の可変速ドライブシステム」、日立評論、２０００年４月号、pp.２３７−２７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に、電力変換装置の安全確保の為には放熱器を所定の電圧に維持（接地）することが望ましい。しかし、放熱器を接地する際に問題が発生する。
【００１１】
すなわち、放熱器を例えば接地した場合、半導体素子と放熱器の間の電位差を、モジュール内の例えばセラミック基板等の絶縁体が負担する。
【００１２】
高圧ダイレクトインバータのインバータ側中性点（スター結線された点）が接地されている場合、高圧ダイレクトインバータを構成する個々のインバータセルは、中性点から該インバータセルまでの間に直列接続されている他のインバータセル内の単相インバータの交流端電圧に依存して、それぞれ異なる対地電位を持つ。
【００１３】
このため、特に、高圧ダイレクトインバータのように出力電圧が非常に高い場合、モジュール内のセラミック基板の絶縁耐力が不足し、絶縁破壊に至るおそれがある。
【００１４】
また、この場合に、モジュール内のセラミック基板の厚みを増すことによって絶縁耐力を高めることもできるが、この場合、各半導体素子から発生する熱とベースプレートの間の熱抵抗が増加し、半導体素子の温度上昇や半導体素子間の温度バラツキを招くという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、半導体素子の温度上昇等を抑制しつつ、絶縁耐力の向上が可能な半導体ユニット及び電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体素子と、放熱器と、前記半導体素子との間に設けられた導電性のベースプレートと、前記半導体素子と前記ベースプレートの間に設けられた第１の絶縁プレートを有するものであって、前記ベースプレートと前記放熱器との間に第２の絶縁プレートを設け、前記放熱器は、所定の電位に維持されるように構成した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２の絶縁プレートが、半導体素子と放熱器の間の電位差を負担し、また、半導体チップで発生した熱が第１の絶縁プレートを介してベースプレートに伝わり、ベースプレート内を熱が拡散するので、絶縁破壊を招くことなく、また、半導体チップの温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】パワーモジュールと絶縁プレートと放熱器。
【図２】等価回路。
【図３】高圧ダイレクトインバータ。
【図４】高圧ダイレクトインバータの電圧波形例。
【図５】絶縁プレートの厚みを変えた場合の強制風冷方法。
【図６】ベースプレート電位を固定した場合。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて発明を実施するための形態（実施例）を説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の第１の実施例について説明する。
【００２１】
以下、図１〜図３を用いて実施例１の構成を説明する。
【００２２】
本実施例では、パワーモジュール１０１のベースプレート１０６と放熱器１１０の間に絶縁プレート１０７を設けたことに特徴がある。
【００２３】
実施例１では、高圧ダイレクトインバータの各インバータセルのパワーモジュールと放熱器の間に絶縁プレートを挟むことにより放熱器を接地可能とし、安全性確保を可能できるという効果が得られる。
【００２４】
図１は構成を示した図である。
【００２５】
本発明の特徴を述べるに先立ち、パワーモジュールの構造について説明する。
【００２６】
パワーモジュール１０１はパッケージ１０２，半導体チップ１０３，導体１０４，セラミック基板１０５，ベースプレート１０６で構成されている。
【００２７】
ＩＧＢＴやダイオードなどの半導体チップ１０３が導体１０４の上に取り付けられている。導体１０４の下にセラミック基板１０５が設けられており、セラミック基板１０５の下にベースプレート１０６が設けられている。
【００２８】
パワーモジュール１０１の上面には例えばＰ端子，Ｎ端子，ＯＵＴ端子が設けられており、それぞれ導体１０４と電気的に接続している。
【００２９】
セラミック基板１０５は絶縁体であり、ベースプレート１０６を半導体チップ１０３から電気的に絶縁する機能を有する。ただし、ベースプレート１０６と半導体チップ１０３の電位差がセラミック基板１０５の絶縁耐力を超えると、絶縁破壊が起こり、パワーモジュール１０１は破損する。
【００３０】
以下、本実施例の特徴的な部分について説明する。
【００３１】
さらに本実施例は、ベースプレート１０６を絶縁プレート１０７に非貫通ネジ１０８を用いてマウントし、絶縁プレート１０７を放熱器１１０に貫通ネジ１０９でマウントしたことを特徴とする。
【００３２】
なお、非貫通ネジ１０８が樹脂やセラミックなどの絶縁体である場合、十分な沿面距離を確保できれば、非貫通ネジ１０８を放熱器１１０まで貫通させることもできる。
【００３３】
また、本実施例では、放熱器１１０を接地している。
【００３４】
放熱器を接地することにより、人体が放熱器１１０に触れても感電する可能性が低い。したがって、安全性を向上できるという効果が得られる。
【００３５】
以下、図２を用いて、パワーモジュール１０１内部のセラミック基板１０５と絶縁プレート１０７の分圧と、絶縁プレートの厚みの設計法について説明する。
【００３６】
半導体チップ１０３と導体１０４の組とベースプレート１０６とは、セラミック基板１０５を挟んでキャパシタを構成する。図２はこのキャパシタの静電容量をＣ１で表わしている。
【００３７】
ベースプレート１０６と放熱器１１０とは、絶縁プレート１０７を挟んでキャパシタを構成する。図２はこのキャパシタの静電容量をＣ２で表わしている。
【００３８】
放熱器１１０を基準とした半導体チップ１０３と導体１０４の組の電位をＶＥと表記するとき、キャパシタＣ１に印加される電圧ＶＣ１は、〔数１〕で求められる。
【００３９】
〔数１〕
ＶＣ１＝ＶＥ×Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）
【００４０】
前述のように、ＶＣ２がセラミック基板１０５の絶縁耐力ＶＢ１を超えると、パワーモジュール１０１が破損する。したがって、Ｃ２を（具体的には絶縁プレート１０７の厚み）適切に設計することで、印加され得る最大のＶＥに対して、ＶＣ１＜ＶＢ１の条件を満たさなければならない。以下で、ｄ２の設計方法について説明する。
【００４１】
セラミック基板１０５の誘電率をε１、同厚みをｄ１、絶縁プレート１０７の誘電率をε２、同厚みをｄ２、半導体チップ１０３と導体１０４の組とベースプレート１０６の対向面積をＳ１、ベースプレート１０６と放熱器１１０の対向面積をＳ２と表記するとき、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ〔数２〕，〔数３〕で表わされる。
【００４２】
〔数２〕
Ｃ１＝ε１×Ｓ１／ｄ１
【００４３】
〔数３〕
Ｃ２＝ε２×Ｓ２／ｄ２
【００４４】
絶縁プレート１０７の厚みｄ２を、〔数４〕を満たすように設計すれば、セラミック基板１０５に印加される電圧ＶＣ１を絶縁耐力ＶＢ１未満に制限できる。
【００４５】
〔数４〕
ｄ２＞ε２×Ｓ２×（ＶＥ−ＶＢ１）×ｄ１／（ε１×Ｓ１）
【００４６】
本実施例における絶縁プレート１０７は〔数４〕を満たすことを特徴とする。
【００４７】
なお、〔数４〕は〔数２〕と〔数３〕を〔数１〕に代入し、ｄ２について解くことで得られる。
【００４８】
ここで、絶縁プレート１０７を設ける場合と、絶縁プレート１０７を設ける代わりに、セラミック基板１０５の厚みｄ１を変化させる場合を比較し、絶縁プレート１０７を設ける場合の優位性について説明する。
【００４９】
絶縁プレート１０７を設ける場合、半導体チップ１０３から発生した熱はセラミック基板１０５を通り、ベースプレート１０６に伝達される。金属製のベースプレート上を熱が拡散するため、半導体チップ１０３の熱が放熱器１１０に伝達される際の熱抵抗が低下する。また、半導体チップ１０３が複数ある場合、複数の半導体チップ１０３間での温度バラツキを低減できる。
【００５０】
一方、絶縁プレート１０７を設けず、パワーモジュール１０１内のセラミック基板１０５の厚みｄ１を増すことで絶縁耐力ＶＢ１の向上を図った場合を考える。
【００５１】
半導体チップ１０３から発生した熱が、厚みｄ１の増したセラミック基板１０５を通らなければ拡散しないため、半導体チップ１０３から放熱器１１０に至る熱抵抗が大きくなる。また、半導体チップ１０３が複数ある場合、半導体チップ１０３間で、放熱器までの熱抵抗がバラツキ、温度バラツキが発生しやすくなる。
【００５２】
以上より、絶縁プレート１０７を設ける本発明は、セラミック基板１０５の厚みｄ１を増す方式に比較して優位である。
【００５３】
以下、図３を用いて、高圧ダイレクトインバータの一般的な回路構成について説明し、その後、図４を用いて、各インバータセルの対地電位が大きく変動し、従来技術では放熱器を接地できないことを述べる。最後に、本発明に基づいてパワーモジュール１０１と放熱器１１０の間に絶縁プレート１０７を設けた場合には放熱器を接地できることを明らかにする。
【００５４】
まず、図３を用いて高圧ダイレクトインバータの一般的な回路構成を示す。
【００５５】
高圧ダイレクトインバータ３０２は、多巻線変圧器３０３と、３つのアーム３０４とで構成されている。
【００５６】
各アーム３０４は１つまたは複数の（図３では３つ）インバータセル３０５で構成されており、さらに、各インバータセル３０５は直流コンデンサ３０８を共有した三相ダイオード整流器３０６と単相インバータ３０７で構成されている。
【００５７】
ダイオード（三相ダイオード整流器）３０９はダイオード３０９で構成されており、単相インバータ３０７はＩＧＢＴと逆並列ダイオードの組３１０で構成されている。
【００５８】
１つまたは複数のダイオード３０９の組のそれぞれが、図１で示したパワーモジュールとして構成されており、絶縁プレート１０７を介して放熱器１１０を取り付けられている。
【００５９】
また、１つまたは複数のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴと逆並列ダイオードの組）３１０の組のそれぞれが、図１で示したパワーモジュールとして構成されており、絶縁プレート１０７を介して放熱器１１０を取り付けられている。
【００６０】
なお、１つのインバータセル３０５を構成する全てのダイオード３０９とＩＧＢＴ（ＩＧＢＴと逆並列ダイオードの組）３１０が１つのパワーモジュール１０１を構成しており、絶縁プレート１０７を介して放熱器１１０を取り付けられている構成も可能である。
【００６１】
多巻線変圧器３０３の１次巻線が交流電源３０１に接続されている。一方、多巻線変圧器３０３の複数ある２次巻線は、各インバータセル３０５内の三相ダイオード整流器３０６に給電している。
【００６２】
１つのアーム３０４に属する全てのインバータセル３０５内の単相インバータ３０７の交流端は直列接続されている。１つのアーム３０４に属する全ての単相インバータ３０７の交流端の直列体をアーム３０４の交流端と称する。
【００６３】
３つのアーム３０４の交流端をＭ点でスター結線し、Ｍ点と反対側にモータ３１２を接続する。
【００６４】
本実施例では説明を容易にするため、接地抵抗３１１を介してＭ点を接地するものとする。
【００６５】
以下、図４を用いて高圧ダイレクトインバータ３０２の一般的な動作と出力電圧について説明する。
【００６６】
各インバータセル３０５内の単相インバータ３０７は、ＰＷＭ（Pulse-Width Modulation）によって、その交流端に基本波成分を含むパルス列を発生させる。
【００６７】
図３のように１つのアーム３０４が３つのインバータセル３０５を有する場合を例とし、各インバータセル３０５内の単相インバータ３０７の交流端電圧をそれぞれＶ１，Ｖ２，Ｖ３と表記すれば、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびアーム３０４の交流端の電圧Ｖ（＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）は、図４に示すような波形となる。
【００６８】
ここで、図４中に示したＶＤＣは、直流コンデンサ３０８の両端電圧である。なお、高圧ダイレクトインバータの通常運転時には、全てのインバータセル３０５に属する直流コンデンサ３０８は三相ダイオード整流器３０６を介して充電されるため、その両端電圧ＶＤＣは大略等しい。
【００６９】
ＶＤＣは、インバータセル３０５に使用されているＩＧＢＴとダイオードの耐圧以下でなければならない。したがって、図４中のＶ１，Ｖ２，Ｖ３に含まれる基本波成分はＩＧＢＴの耐圧以下である。
【００７０】
しかし、高圧ダイレクトインバータ３０２では、１つのアーム３０４に属するインバータセル３０５の数を増加することで、各インバータセルの交流端電圧の振幅を増加できる。すなわち、ＩＧＢＴとダイオードの耐圧以上の基本波電圧を出力できる。
【００７１】
図４中のＶはＶ１＋Ｖ２＋Ｖ３であり、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３それぞれに含まれる基本波成分の３倍の基本波成分を含んでいる。
【００７２】
高圧ダイレクトインバータは、アーム３０４に含まれる各インバータセル３０５をＰＷＭ制御することにより、アーム３０４の交流端電圧Ｖ、すなわちモータ３１２に印加される電圧Ｖの周波数や振幅を制御するインバータである。
【００７３】
以上が高圧ダイレクトインバータ３０２の一般的な動作と出力電圧の説明である。
【００７４】
以下、各インバータセル３０５の電位、特にモータ３１２に最も近いインバータセル３０５の電位について説明する。
【００７５】
例として、モータ３１２に最も近いインバータセル３０５の直流コンデンサ３０８のＮ端子の対地電位ＶＥについて述べる。また、ＶＥを該インバータセル３０５の代表電位とする。
【００７６】
図４の最下段にはＶＥの波形を示している。なお、ＶＥはＶ２とＶ３の和と、モータ３１２に最も近いインバータセル３０５のＩＧＢＴのスイッチングで決定する。
【００７７】
図４に示したＶ１Ｅの波形の通り、ＶＥの振幅は直流コンデンサの電圧ＶＤＣよりも高い。
【００７８】
図１では１つのアーム３０４には３つのインバータセル３０５が属している。しかし、１つのアームに属するインバータセル３０５の個数は自由であり、インバータセル３０５の数が多い場合には、インバータセル３０５の対地電位Ｖ１Ｅが非常に高くなる場合がある。
【００７９】
以下、インバータセル３０５の対地電位の場合の課題，効果を含めて述べる。
【００８０】
インバータセル３０５を構成するパワーモジュール１０１を直接に放熱器１１０に取り付け、さらに放熱器１１０を接地した場合、インバータセル３０５の対地電位（すなわち半導体チップ１０３の対地電位）は、パワーモジュール１０１内のセラミック基板１０５のみに印加される。
【００８１】
１つのアーム３０４内のインバータセル３０５の個数が多く、インバータセル３０５の対地電位がセラミック基板１０５の絶縁耐力を超えた場合、セラミック基板１０５が絶縁破壊し、パワーモジュール１０１の破損、さらには高圧ダイレクトインバータ３０２の故障に至る。
【００８２】
したがって、高圧ダイレクトインバータ３０２では、放熱器１１０を接地できず、放熱器１１０に人体が触れないような構造設計が必要であり、設計自由度が低下する。
【００８３】
一方、パワーモジュール１０１と放熱器１１０の間に絶縁プレート１０７を挟んだ場合、インバータセル３０５の対地電位はセラミック基板１０５と絶縁プレート１０７の間で分圧される。
【００８４】
インバータセル３０５の対地電位の最大値がＶＥであるとき、〔数４〕に基づいて絶縁プレートの厚みｄ２を設計すれば、セラミック基板１０５に印加される電圧は絶縁耐力ＶＢ１を超えない。したがって、セラミック基板が絶縁破壊することを防止できる。
【００８５】
したがって、放熱器１１０を接地可能となり、安全性を確保できるという効果が得られる。
【００８６】
以下、図５を用いて高圧ダイレクトインバータ３０２の放熱器を強制空冷する場合の風回路について説明する。
【００８７】
まず、図５の構成について以下で説明する。なお、図５は、図３が強制風冷である場合を想定し、冷却風の流れに着目して描き直した図である。
【００８８】
１つのアーム３０４に３つのインバータセル３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃが属しており、インバータセル３０５ａ，３０５ｂはそれぞれ異なる厚みを持つ絶縁プレート１０７ａ，１０７ｂを有している。また、インバータセル３０５ｃは絶縁プレート１０７を有していない。これらの理由については後述する。
【００８９】
高圧ダイレクトインバータ３０２には冷却ファン５０１が設けられており、各放熱器には冷却風が通るようになっている。冷却風はインバータセル３０５ａの放熱器１１０、冷却風はインバータセル３０５ａの放熱器１１０、冷却風はインバータセル３０５ｃの放熱器１１０の順に通る。
【００９０】
以下、インバータセル３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃの電位と絶縁プレート１０７の厚みについて説明する。
【００９１】
図３に示した高圧ダイレクトインバータ３０２では、個々のインバータセル３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃの対地電位の最大値は異なる。具体的にはＭ点に近いインバータセル３０５ａの対地電位最大値は低く、モータ３１２に近いインバータセル３０５ｃの対地電位最大値は高い。
【００９２】
したがって、対地電位最大値に依存して、〔数４〕から個々のインバータセル３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃの絶縁プレート１０７に異なる厚みを持たせることができる。
【００９３】
さらに、対地電位最大値が十分低い場合（〔数４〕のｄ２が負になるような場合）においては、絶縁プレート１０７を省略できる。インバータセル３０５ｃはこのような例を示している。
【００９４】
Ｍ点に近く、絶縁プレート１０７を省略したインバータセル３０５ｃにおいて、該インバータセル３０５内の半導体チップ１０３から放熱器１１０までの熱抵抗が小さい。
【００９５】
モータに近く、厚い絶縁プレート１０７を持つインバータセル３０５ａにおいて、該インバータセル３０５内の半導体チップ１０３から放熱器１１０までの熱抵抗が大きい。
【００９６】
本発明では、高圧ダイレクトインバータ３０２を強制風冷で冷却する場合、図５に示すように、厚い絶縁プレート１０７を持つインバータセル３０５ａを風回路の上流に配置し、薄い絶縁プレート１０７を持つ、あるいは絶縁プレート１０７を省略したインバータセル３０５ｃを風回路の下流に配置する。
【００９７】
図５の風回路を流れる空気は、各インバータセル３０５の放熱器１１０を通過する間に熱を吸収する。したがって、上流側の空気に比較して下流側の空気の方が高温になる。
【００９８】
上流側に半導体チップ１０３から放熱器１１０への熱抵抗が高いインバータセル３０５を配置し、下流側に半導体チップ１０３から放熱器１１０への熱抵抗が低いインバータセル３０５を配置することにより、各インバータセル間で半導体チップの温度上昇をバランスさせることが可能である。
【００９９】
以上の説明では強制風冷の場合について述べたが、高圧ダイレクトインバータ３０２が冷却液ポンプを備えている液体冷却の場合においても、冷却液の上流側に厚い絶縁プレート１０７を持つインバータセル３０５ａを配置し、下流側に薄い絶縁プレート１０７を持つ、あるいは絶縁プレート１０７を省略したインバータセル３０５ｃを配置することで同様の効果を得られる。
【０１００】
なお、インバータセル３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃに属する絶縁プレート１０７に同じ厚みを持たせることもできる。この場合、インバータセル３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃが共通の構造となるため、製造，梱包，輸送が容易である。
【０１０１】
また、図５において、インバータセル３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃの放熱器１１０を個別の放熱器として描いているが、インバータセル３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃに属するパワーモジュールを共通の放熱器に取り付けることもできる。
【０１０２】
本実施例のインバータセル３０５は三相ダイオード整流器３０６と単相インバータ３０７で構成されているが、インバータセル３０５がフルブリッジ回路，双方向チョッパ回路，交流電圧を出力可能なその他の電力変換回路であっても本発明を適用可能であり、本実施例で説明した効果が得られる。
【０１０３】
以下、絶縁プレート１０７の材料について説明する。
【０１０４】
絶縁プレート１０７は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ），炭化ケイ素（ＳｉＣ），窒化炭素（Ｓｉ2Ｎ3）などの絶縁体である。
【０１０５】
本実施例では電力変換装置の代表として高圧ダイレクトインバータ３０２を説明したが、他の形式の電力変換装置でも適用可能なことはもちろんであり、例えば、異電位にある複数の単位変換器の直列体から構成される電力変換装置であれば、高圧ダイレクトインバータ３０２に限らず用いることができるものである。
【実施例２】
【０１０６】
本発明の第２の実施例について説明する。
【０１０７】
図６に示すように、実施例１と異なり、本実施例では、ベースプレート１０６を、パワーモジュール１０１のいずれかの端子と同電位になるように、導体６０１を用いて電気的に接続する。なお、実施例１と同様であり、説明は省略する。
【０１０８】
実施例２では、半導体チップ１０３と導体(銅配線１０４）の組の対地電位のすべてを絶縁プレート１０７が負担する。この場合、パワーモジュール１０１内のセラミック基板１０５の厚みは、半導体チップ１０３の耐圧以上の絶縁耐力を有していればよいため、セラミック基板１０５を薄くできるという効果が得られる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１  パワーモジュール
１０２  パッケージ
１０３  半導体チップ
１０４，６０１  導体
１０５  セラミック基板
１０６  ベースプレート
１０７  絶縁プレート
１０８  非貫通ネジ
１０９  貫通ネジ
１１０  放熱器
３０１  交流電源
３０２  高圧ダイレクトインバータ
３０３  多巻線変圧器
３０４  アーム
３０５  インバータセル
３０６  三相ダイオード整流器
３０７  単相インバータ
３０８  直流コンデンサ
３０９  ダイオード
３１０  ＩＧＢＴと逆並列ダイオードの組
３１１  接地抵抗
３１２  モータ
５０１  冷却ファン
【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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