(57)【要約】【課題】  半導体モジュール、特に電力回収用の双方向スイッチを構成する半導体モジュールのコストを低減する。【解決手段】  本発明に係る半導体モジュールは、第１金属ベース板(101)と、第２金属ベース板(102)とを備え、前記第１金属ベース板は、例えば双方向スイッチなどの回路の第１節点(N1)と接続され、かつ前記第１金属ベース板と同一電位とされた接合電極を有する第１半導体素子が載置され、前記第２金属ベース板は、回路の第２節点(N2)と接続され、かつ前記第２金属ベース板と同一電位とされた接合電極を有する第２半導体素子が載置される。そして、第１及び第２金属ベース板と第１及び第２半導体素子の非接合電極とが、それぞれ金属細線(130)で接続されて前記回路が構成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子を組み合せて所定の回路を構成する半導体モジュールであって、
第１金属ベース板と、第２金属ベース板とを備え、
前記第１金属ベース板は、前記回路の第１節点と接続され、かつ前記第１金属ベース板と同一電位とされた接合電極を有する第１半導体素子が載置され、
前記第２金属ベース板は、前記回路の第２節点と接続され、かつ前記第２金属ベース板と同一電位とされた接合電極を有する第２半導体素子が載置され、
前記第１及び第２金属ベース板と前記第１及び第２半導体素子の非接合電極とが、それぞれ金属細線で接続されて前記回路が構成されることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体モジュールにおいて、
前記所定の回路が双方向に電流が通過できるブリッジ型双方向スイッチであり、前記ブリッジ型双方向スイッチの一端が前記第１節点とされ、多端が前記第２節点とされるとともに、該第１節点と第２節点との間に、  前記第１節点に接続された第１ダイオードと、前記第２節点に接続された第２ダイオードとが逆直列で接続された第１ダイオード列と、
前記第１ダイオード列と並列に接続され、前記第１ダイオード列とは異なる極性で、前記第１節点に接続された第３ダイオードと、前記第２節点に接続された第４ダイオードとが逆直列で接続された第２ダイオード列と、
前記第１ダイオード列における前記第１のダイオードと前記第２のダイオードとの接続点である第３節点と、前記第２ダイオード列における前記第３ダイオードと前記第４ダイオードとの接続点である第４節点との間に接続された半導体スイッチと、
を含んでなることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体モジュールにおいて、
前記第１ダイオード列の第３節点が前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードのカソード電極側に対応し、前記第２ダイオード列の第４節点が前記第３ダイオードおよび前記第４ダイオードのアノード電極側に対応しており、
かつ前記半導体スイッチは、前記第３節点側がドレイン電極またはコレクタ電極で、前記第４節点側がソース電極またはエミッタ電極であることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体モジュールにおいて、
更に前記第３節点に対応した電位を有する第３金属ベース板を備え、
前記第１金属ベース板は、前記第１節点に対応した電位を有し、前記第２金属ベース板は、前記第２節点に対応した電位を有することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体モジュールにおいて、
前記第１金属ベース板に、前記第１半導体素子として前記第３ダイオードを載置するとともに、該第３ダイオードのカソード電極を前記接合電極とし、
前記第２金属ベース板に、前記第２半導体素子として前記第４ダイオードを載置するとともに、該第４ダイオードのカソード電極を前記接合電極とし、
前記半導体スイッチのドレイン電極面またはコレクタ電極を接合電極として、かつ、前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードのカソード電極を接合電極として前記第３節点に接続するとともに、該半導体スイッチ、前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードを前記第３金属板に載置したことを特徴とする半導体モジュール。
【請求項６】
前記半導体スイッチがＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、もしくはバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
複数のダイオードを含むブリッジ型双方向スイッチで構成された電力回収回路を有するプラズマディスプレイ装置において、
前記電力回収回路は、第１金属ベース板、及び第２金属ベース板を備え、
前記第１金属ベース板は、第１ダイオード素子が載置されとともに、該第１ダイオード素子のアノード電極が前記ブリッジ型双方向スイッチの第１節点と接続され、
前記第２金属ベース板は、第２ダイオード素子が載置されとともに、該第２ダイオード素子のカソード電極が前記ブリッジ型双方向スイッチの第１節点と接続され、
前記第１節点と前記第１ダイオード素子の接合電極とが同一電位とされるとともに、前記第２節点と前記第２ダイオード素子の接合電極とが同一電位とされ、
前記第１及び第２金属板と、前記第１ダイオード素子のカソード電極及び第２ダイオード素子のアノード電極とが、それぞれ金属細線で接続されることを特徴とする電力回収回路を有するプラズマディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオード，トランジスタなどの複数個の電力用半導体チップを組み合せて構成した電力用の半導体モジュール、及びかかる半導体素子で構成された電力回収回路を有するプラズマディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ型プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel:以下、「ＰＤＰ」と略称する）を用いた平面型表示装置（以下、「プラズマディスプレイ装置」という）では、電力回収回路に双方向スイッチが用いられている。
【０００３】
この双方向スイッチを、回路素子数及びコストの低減のために１つの半導体スイッチを用いて構成することが例えば特許文献１、２に開示されている。特許文献１及び２には、２個のダイオードが逆向きの極性で直列（以下、「逆直列」という）に接続された第１ダイオード列と、第１ダイオード列と並列に接続され、第１ダイオード列とは異なる極性で２個のダイオードが直列に接続された第２ダイオード列と、第１ダイオード列における２つのダイオードの接続点と第２ダイオード列における２つのダイオードの接続点との間に接続される半導体スイッチと、を含む双方向スイッチを開示する。かかる双方向スイッチは、４個のダイオードの接続形態に着目すると、整流回路のダイオードブリッジに類似するので、以下、ブリッジ型双方向スイッチと称するものとする。
【０００４】
上記したブリッジ型双方向スイッチを使用する装置（例えばプラズマディスプレイ装置）においては、製造工数の短縮や基板サイズの小型化によるコスト低減の観点から、双方向スイッチのモジュール化が望まれる。
【０００５】
ブリッジ型双方向スイッチなどをモジュール化する際に用いられる電力用半導体モジュール技術は、例えば、特許文献３に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１５４０８号公報
【特許文献２】特開２００６−７２３１７号公報
【特許文献３】特開平１０−１６３４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の電力用半導体モジュールは、一般に、特許文献３に記載の如く、絶縁基板（例えばアルミナ基板）の一方の面に形成された配線パターン上に半導体素子の各チップがマウントされている。そして、絶縁基板は、例えばその他方の面の全面に形成された銅箔を介して熱拡散板となる金属ベース板に例えば半田で接合されている。
【０００８】
このような絶縁基板を用いるモジュール技術を、半導体素子数の少ない半導体回路（例えばブリッジ型双方向スイッチ）に適用すると、配線パターンを形成した高価な絶縁基板を用いるため、また配線を施した絶縁基板を金属ベース板に接合するためなどの点から、コストアップを招く恐れがある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、よりコストが低減された電力用の半導体モジュール、及びそれを用いたプラズマディスプレイ装置を提供することにある。
【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、本発明は特許請求の範囲の記載された構成を特徴とするものである。
【００１１】
かかる構成によれば、金属ベース板を複数の金属ベース板で構成し、所定の回路を構成する各節点に接続される同一電位の接合電極を持つ半導体素子を、前記節点毎に、それぞれ対応した前記各金属ベース板上に前記接合電極を介して直接載置して、一つの所定の回路を構成している。従って、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いることなく、一つの所定の回路を構成する複数の半導体素子を複数の金属ベース板上に搭載することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低コストな半導体モジュール、及びかかる半導体モジュールで構成された電力回収回路を備えたプラズマディスプレイ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図を用いて詳細に説明する。なお、全図において、共通な機能を有する部分には同一符号を付して示し、一度説明したものについては、煩雑さを避けるため、繰り返した説明を省略する。
【００１４】
本実施形態による半導体モジュールは、配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、熱拡散板である金属ベース板上に直接半導体素子を載置することに特徴がある。この場合、金属ベース板と半導体素子が電気的に直結されるため、金属ベース板は、半導体素子の金属ベース板に接合する接合電極が持つ電位を有することになる。そこで、金属ベース板を複数の金属ベース板で構成し、金属ベース板毎に、この金属ベース板と同一電位とされた接合電極を有する複数の半導体素子を載置するようにする。そして、各半導体素子間を金属細線で接続（例えばボンディングワイヤー）し、全体として一つの回路を構成する。
【実施例１】
【００１５】
第１の実施例では、半導体モジュールとして、双方向に電流を流すことが出来る 双方向スイッチモジュールを用い、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
まず、第１の実施例に係わる双方向スイッチについて説明する。
【００１７】
図１は、ブリッジ型双方向スイッチの回路である。図１に示すように、ブリッジ型双方向スイッチは、スイッチの両端間（Ｘ端子とＹ端子間）に接続された、第１ダイオードＤｉ１，第２ダイオードＤｉ２，第３ダイオードＤｉ３，第４ダイオードＤｉ４およびスイッチＳＷ１とを含んでなる。
【００１８】
第１ダイオードＤｉ１と第２ダイオードＤｉ２は、逆直列接続されて、Ｘ−Ｙ端子間に挿入されている。また、第３ダイオードＤｉ３と第４ダイオードＤｉ４は、第１ダイオードＤｉ１，第２ダイオードＤｉ２とは異なる極性で逆直列接続され、Ｘ−Ｙ端子間で、第１ダイオードＤｉ１と第２ダイオードＤｉ２の逆直列接続ダイオード列に対して並列接続されている。第１ダイオード乃至第４ダイオードの接続形態に着目すれば、所謂整流回路に用いられるダイオードブリッジに類似しており、この意味で、この接続形態の双方向スイッチをブリッジ型と称している。
【００１９】
ここで、以下の説明を容易とするため、回路素子の接続点を節点（Node）と称するものとする。すなわち、Ｘ端子と第１ダイオードＤｉ１と第３ダイオードＤｉ３との接続点をＮ１節点、第２ダイオードＤｉ２と第４ダイオードＤｉ４とＹ端子との接続点をＮ２節点、第１ダイオードＤｉ１と第２ダイオードＤｉ２との接続点をＮ１２節点、第３ダイオードＤｉ３と第４ダイオードＤｉ４との接続点を節点Ｎ３４と称する。
【００２０】
スイッチＳＷ１は、上記のように定義した節点Ｎ１２と節点Ｎ３４との間に接続され、半導体スイッチＱ１で構成されている。ここでは、半導体スイッチＱ１として縦型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いる。そして、半導体スイッチＱ１のドレインは節点Ｎ１２に接続され、ソースは節点Ｎ３４に接続されている。なお、ＭＯＳＦＥＴの場合、ソースとドレイン間に、ドレイン側に向かう寄生ダイオードＤｉ５が形成されている。半導体スイッチＱ１のソースとゲートは、半導体スイッチＱ１を制御するために、外部に引き出され、それぞれ、Ｚ端子，Ｉ端子に接続されている。なお、半導体スイッチＱ１として、ＭＯＳＦＥＴに代えてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やバイポーラトランジスタを用いてもよい。
【００２１】
ブリッジ型双方向スイッチの動作は、公知なので、その動作概要について簡単に説明するに留める。
【００２２】
Ｘ→Ｙ端子側に電流を流す場合は、Ｉ−Ｚ端子間にスイッチ駆動信号を与えて半導体スイッチＱ１をオンする。すると、電流がＸ端子側から第１ダイオードＤｉ１→半導体スイッチＱ１→第４ダイオードＤｉ４と流れ、Ｙ端子から出力される。逆に、Ｙ→Ｘ端子側に電流を流す場合は、電流がＹ端子側から第２ダイオードＤｉ２→半導体スイッチＱ１→第３ダイオードＤｉ３と流れ、Ｘ端子から出力される。このようにして、双方向にスイッチ作用を行う。
【００２３】
次に、本実施例の要部を説明する前に、熱拡散板である金属ベース板に直接半導体素子を載置する場合における半導体素子の接合電極について、図２を用いて説明する。
【００２４】
図２〜４は、ブリッジ型双方向スイッチを構成する半導体素子の模式断面構成図である。図２はダイオードの構成図、図３はＭＯＳＦＥＴの構成図、図４はＩＧＢＴの構成図である。なお、これらの半導体素子の動作原理は周知であり、その説明を省略する。
【００２５】
図２〜４から明らかなように、ダイオードのカソード電極Ｋはダイオードチップの一方の端面の全面に形成され、アノード電極Ａは他方の端面に局部的に形成されている。また、ＭＯＳＦＥＴのドレイン電極Ｄはチップの一方の端面の全面に形成され、ソース電極Ｓとゲート電極Ｇは他方の端面に局部的に形成されている。また、同様に、ＩＧＢＴのコレクタ電極Ｃはチップの一方の端面の全面に形成され、エミッタ電極Ｅとゲート電極Ｇは他方の端面に局部的に形成されている。そこで、一般に、金属ベース板とダイオードとの接合をカソード電極Ｋ面で行い、金属ベース板とＭＯＳＦＥＴとの接合をドレイン電極Ｄ面で行っている。ＩＧＢＴの場合は、コレクタ電極Ｃ面で行っている。以下、説明の都合上、これらの半導体素子における金属ベース板と接合する電極を「接合電極」と称するものとする。つまり、金属ベース板との接合電極を、ダイオードではカソード電極Ｋ、ＭＯＳＦＥＴではドレイン電極Ｄ、ＩＧＢＴではコレクタ電極Ｃとする。
【００２６】
次に、熱拡散板である金属板の枚数について説明する。ところで、絶縁基板を用いず、半導体素子を金属ベース板に直接載置するモジュール化を考えれば、金属ベース板は、載置する半導体素子の接合電極（例えばカソード電極Ｋ，ドレイン電極Ｄ，コレクタ電極Ｃ）が持つ電位を有することになる。そのため、半導体素子の接合電極が持つ電位が異なれば、異なる電位数の金属ベース板が必要となる。従って、半導体素子と金属ベース板を単に１対１に対応させるとすると、図１から明らかなように、ブリッジ型双方向スイッチでは、半導体素子数がダイオード４個と半導体スイッチ１個の計５個なので、５枚の金属ベース板が必要となる。
【００２７】
そこで、本発明者らは金属ベース板を少なくすることを考え、次に述べる回路的特徴を用いて、金属ベース板の枚数を低減した。
【００２８】
すなわち、ブリッジ型双方向スイッチの節点Ｎ１２に着目すると、節点Ｎ１２に接続される第１ダイオードＤｉ１と第２ダイオードＤｉ２のカソード電極（接合電極）は共に節点Ｎ１２側である。また、節点Ｎ１２に接続される半導体スイッチＱ１のドレイン電極（接合電極）も節点Ｎ１２側である。つまり、一つの節点（ここでは節点Ｎ１２）に接続される複数の半導体素子（ここでは第１ダイオードＤｉ１，第２ダイオードＤｉ２および半導体スイッチＱ１）がその接合電極を介して前記節点に接続される場合、各半導体素子の接合電極を介して、一の金属ベース板上に載置することが可能である（詳細は図５で後述する）。これにより、金属ベース板の枚数を３枚にすることが可能（換言すれば、金属ベース板枚数の最適化が可能）となり、絶縁基板を用いないことに加えて、更なるコストダウンを図ることができる。
【００２９】
次に、本発明による実施例１の要部について説明する。
【００３０】
図５は、実施例１によるブリッジ型双方向スイッチモジュールの要部構成図である。図５では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたブリッジ型双方向スイッチモジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではＭＯＳＦＥＴを用いている。勿論、ＭＯＳＦＥＴに代えてＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。
【００３１】
図５のブリッジ型双方向スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点Ｎ１側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点Ｎ１に対応した電位を有する第１金属ベース板１０１と、節点Ｎ２側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点Ｎ２に対応した電位を有する第２金属ベース板１０２と、節点Ｎ１２側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点Ｎ１２に対応した電位を有する第３金属ベース板１１２とからなる。なお、節点３４には、節点３４側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、節点３４に対応した電位を有する金属ベース板は存在しない。
【００３２】
具体的に述べると、第１金属ベース板１０１には第３ダイオードＤｉ３が載置され、第２金属ベース板１０２には第４ダイオードＤｉ４が載置され、第３金属ベース板１１２には第１ダイオードＤｉ１，第２ダイオードＤｉ２および半導体スイッチＱ１が載置されている。
【００３３】
図１から明らかなように、ブリッジ型双方向スイッチは、電流通路の端子となるＸ，Ｙ端子と、半導体スイッチＱ１を制御するＩ，Ｚ端子とを備えている。そこで、図５に示すように、節点Ｎ１に対応した電位を有する第１金属ベース板１０１はチップ搭載基部から引き出されたＸ端子を有し、節点Ｎ２に対応した電位を有する第２金属ベース板１０２もチップ搭載基部から引き出されたＹ端子を有する。Ｉ，Ｚ端子は、接合電極に接続されないので、Ｉ端子とＺ端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。
【００３４】
図６は、図５における第３金属ベース板１１２上に搭載された第１ダイオードＤｉ１，半導体スイッチＱ１および第２ダイオードＤｉ２の断面を模式的に示したものである。ダイオードの断面構成は図２に同じであるが、半導体スイッチは図３のＭＯＳＦＥＴ基本図とは少し異なり、ゲート（Ｇ）電極の左右にソース（Ｓ）電極を設けたものを使用している。
【００３５】
次に、ブリッジ型双方向スイッチモジュールにおける配線（ワイヤリング）について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極の配線接続について説明する。
【００３６】
図５において、第３金属ベース板１１２上の第１ダイオードＤｉ１のＡ（アノード）電極は、節点Ｎ１に対応した第１金属ベース板１０１に金属細線（ワイヤ）１３０で例えば圧着法（ボンディングあるいはバンプによる接続）を用いて接続されている。また、第３金属ベース板１１２上の第２ダイオードＤｉ２のＡ電極は、節点Ｎ２に対応した第２金属ベース板１０２に金属細線１３０で接続されている。第３金属ベース板１１２上の半導体スイッチＱ１の一方のソース（Ｓ）電極は、第１金属ベース板１０１上の第３ダイオードＤｉ３のＡ電極に金属細線１３０で接続され、他方のＳ電極は、第２金属ベース板１０２上の第４ダイオードＤｉ４のＡ電極に金属細線１３０で接続されると共に、Ｚ端子に接続されている。また、半導体スイッチＱ１のゲート（Ｇ）電極はＩ端子に金属細線１３０で接続されている。
【００３７】
以上述べた接続により、図１に示すブリッジ型双方向スイッチの回路が構成されることになる。複数の半導体素子間をワイヤリングした後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してブリッジ型双方向スイッチモジュールが出来上がる。
【００３８】
なお、金属ベース板の半導体素子搭載面とは逆側の面は、放熱フィンに取り付ける際の接触面となるので、この面上に薄く絶縁膜を形成しておく場合もある。そのため、ブリッジ型双方向スイッチモジュールを樹脂で封止する際、半導体素子搭載面側のみならず、放熱フィン装着側面側を薄く覆うようにする構造としてもよいことはいうまでない。勿論、樹脂による絶縁膜の厚さは、金属ベース板の電位と、熱伝導を考慮して、所定の厚さに設定する。
【００３９】
図７は、図５に示すブリッジ型双方向スイッチモジュールの変形例である。本変形例は、ブリッジ型双方向スイッチモジュールを所謂ＴＯ３Ｐ類似の半導体パッケージに封じた点と、半導体スイッチＱ１を図３のＭＯＳＦＥＴ基本図と同じとした点のみで実施例１と異なる。その他は実施例１に同じあり、その詳細な説明を省略する。
【００４０】
以上述べたように、本実施例では、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、一つの所定の回路（本実施例ではブリッジ型双方向スイッチの回路）を構成する各節点（本実施例では節点Ｎ１，Ｎ２，Ｎ１２）に接続される同一電位の接合電極（例えば、Ｋ電極，Ｄ電極，Ｃ電極）を持つ半導体素子を前記節点毎にそれぞれ対応した金属ベース板上に直接載置して、一つの所定の回路を実現する半導体モジュール（本実施例ではブリッジ型双方向スイッチモジュール）を構成する。従って、半導体モジュールのコストダウンを図ることができる。また、金属ベース板の枚数を最適化することができる。
【００４１】
なお、本実施例では、最も消費電力が大きい半導体スイッチＱ１を搭載する第３金属ベース板１１２には、半導体モジュール（本実施例ではブリッジ型双方向スイッチモジュール）を例えば放熱フィン（図示せず）に取り付ける際に用いる取り付け用の穴１４０が設けてある。この穴は、放熱フィンへの熱伝導を効果的にするため、搭載された半導体素子配置の略中央部近傍に設けられるのが好ましい。勿論、これに限定されるものではなく、取り付け用の穴を半導体ジュールの例えば４隅に設けるようにしてもよい。この場合、取り付け用の穴は、必ずしも金属ベース板に設ける必要はない。
【実施例２】
【００４２】
実施例１では、双方向スイッチの一形態であるブリッジ型双方向スイッチについて、本
発明を適用した一例を示したが、これに限定されるものでない。
【００４３】
次に、第２の実施例の半導体モジュールとして、プラズマディスプレイ装置における維持放電駆動回路（以下、「サステイン回路」と称する）の出力段に、本発明を適用した場合について説明する。
【００４４】
まず、第２の実施例に係わるサステイン回路における出力段の回路について説明する。
【００４５】
図８は、本実施例に係わるサステイン回路における出力段の回路である。なお、サステイン出力回路の動作は、公知であり、また、本発明の要旨にも関係しないので、その詳細説明を省略する。
【００４６】
図８において、サステイン回路における出力段の回路（以下、「サステイン出力回路」と省略する）は、例えば特開２００５−２６６０８１号公報に記載の如く、第１の電源（ここでは、サステイン電源Ｖｓ）に接続される半導体スイッチＱ４１と、第２の電源（ここでは基準電位としてのグラウンド：以下、「ＧＮＤ」と記す）に接続される半導体スイッチＱ４２と、半導体スイッチＱ４１と半導体スイッチＱ４２との間に直列に接続されるダイオードＤｕとダイオードＤｄとを含んでなる。ダイオードＤｕとダイオードＤｄとの接続点Ｏｕｔがサステイン出力回路の出力であり、図示しないＰＤＰの例えば走査電極あるいは維持電極に接続される。なお、ダイオードＤｕ，ダイオードＤｄは、それぞれ半導体スイッチＱ４１，Ｑ４２の耐電圧防止機能を有する。
【００４７】
サステイン出力回路は、図８から明らかなように、サステイン電源Ｖｓと半導体スイッチＱ４１のＤ電極（引き出されたＤ電極端子を符号Ｄ４１で示す）との節点Ｎ４１と、半導体スイッチＱ４１のＳ電極とダイオードＤｕのＡ電極との節点Ｎ４２と、ダイオードＤｕのＫ電極とダイオードＤｄのＡ電極との節点Ｎ４３（出力端子Ｏｕｔでもある）と、ダイオードＤｄのＫ電極と半導体スイッチＱ４２のＤ電極との節点Ｎ４４と、半導体スイッチＱ４２のＳ電極（引き出されたＳ電極端子を符号Ｓ４２で示す）とＧＮＤとの節点Ｎ４５とを有する。なお、符号Ｇ４１は半導体スイッチＱ４１のＧ電極から引き出されたゲート端子、符号Ｇ４２は半導体スイッチＱ４２のＧ電極から引き出されたゲート端子である。
【００４８】
ここで、本発明を適用するため、これらの節点Ｎ４１乃至Ｎ４５の内、接合電極を有する節点を考える。すると、半導体スイッチＱ４１のＤ電極を有する節点Ｎ４１と、ダイオードＤｕのＫ電極を有する節点Ｎ４３と、ダイオードＤｄのＫ電極を有すると共に半導体スイッチＱ４２のＤ電極を有する節点Ｎ４４との３節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は３枚となる。
【００４９】
図９は、実施例２によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図９では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではＭＯＳＦＥＴを用いている。勿論、ＭＯＳＦＥＴに代えてＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。
【００５０】
図９のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点Ｎ４１側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点Ｎ４１に対応した電位を有する第１金属ベース板１４１と、節点Ｎ４３側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点Ｎ４３に対応した電位を有する第２金属ベース板１４３と、節点Ｎ４４側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点Ｎ４４に対応した電位を有する第３金属ベース板１４４とからなる。なお、節点４２と節点４５には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。
【００５１】
具体的に述べると、第１金属ベース板１４１には半導体スイッチＱ４１が載置され、第２金属ベース板１４３にはダイオードＤｕが載置され、第３金属ベース板１４４にはダイオードＤｄおよび半導体スイッチＱ４２が載置されている。
【００５２】
図８から明らかなように、サステイン出力回路は、サステイン電源Ｖｓに接続されるＤ４１端子と、ＧＮＤに接続されるＳ４２端子と、半導体スイッチＱ４１を制御するＧ４１端子と、半導体スイッチＱ４２を制御するＧ４２端子と、出力端子Ｏｕｔとを備えている。そこで、図９に示すように、節点Ｎ４１に対応した電位を有する第１金属ベース板１４１はチップ搭載基部から引き出されたＤ４１端子を有し、節点Ｎ４３に対応した電位を有する第２金属ベース板１４３もチップ搭載基部から引き出されたＯｕｔ端子を有する。Ｇ４１，Ｇ４２，Ｓ４２端子は、接合電極に接続されないので、Ｇ４１端子，Ｇ４２端子，Ｓ４２端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。
【００５３】
次に、サステイン出力回路モジュールにおける配線（ワイヤリング）について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極間の配線接続について説明する。
【００５４】
図９において、第１金属ベース板１４１の半導体スイッチＱ４１のＳ電極は、節点Ｎ４３に対応した第２金属ベース板１４３のダイオードＤｕのＡ電極に金属細線１３０で接続されている。また、半導体スイッチＱ４１のＧ電極はＧ４１端子に金属細線１３０で接続されている。
【００５５】
第３金属ベース板１４４上のダイオードＤｄのＡ電極は、節点Ｎ４３に対応した第２金属ベース板１４３に金属細線（ワイヤ）１３０で接続されている。また、第３金属ベース板１４４上の半導体スイッチＱ４２のＳ電極はＳ４２端子に、そして、Ｇ電極はＧ４２端子に金属細線１３０で接続されている。
【００５６】
以上述べた接続により、図８に示すサステイン出力回路が構成されることになる。上記したワイヤリングの後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してサステイン出力回路モジュールが出来上がる。
【００５７】
以上述べたように、本実施例においても、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、一つの所定の回路（本実施例ではサステイン出力回路）を構成する各節点（本実施例では節点Ｎ４１，Ｎ４３，Ｎ４４）に接続される同一電位の接合電極（例えば、Ｋ電極，Ｄ電極，Ｃ電極）を持つ半導体素子を前記節点毎にそれぞれ対応した金属ベース板上に直接載置して、一つの所定の回路を実現する半導体モジュール（本実施例ではサステイン出力回路モジュール）を構成する。従って、半導体モジュールのコストダウンを図ることができる。また、金属ベース板の枚数を最適化することができる。
【実施例３】
【００５８】
実施例２のサステイン出力回路において、出力端子Ｏｕｔを挟む２つのダイオードＤｕ，Ｄｄは、それぞれ半導体スイッチＱ４１，Ｑ４２の耐電圧防止機能を有するものである。これらのダイオードの有無は、サステイン回路と組み合せて用いられる図示しない電力回収回路の回路構成に左右され、その回路構成によっては、２つのダイオードの内、一方のダイオードが不要となる場合もある。そこで、下側のダイオードＤｄが必要な場合におけるサステイン出力回路のモジュール化（実施例３）について、以下述べる。
【００５９】
実施例３では、実施例２とは異なり、半導体スイッチとしてＩＧＢＴを用いるが、これに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。
【００６０】
図１０は、本実施例に係わるサステイン出力回路である。本サステイン出力回路は、実施例２に係わるサステイン出力回路からダイオードＤｕを削除したものに同じである。但し、半導体スイッチとしてＩＧＢＴを用いるため、ＭＯＳＦＥＴの場合には不要であったダイオードが半導体スイッチに逆並列接続される。
【００６１】
図１０において、サステイン出力回路は、サステイン電源Ｖｓに接続される半導体スイッチＱ５１と、基準電位としてのＧＮＤに接続される半導体スイッチＱ５２と、半導体スイッチＱ５１と半導体スイッチＱ５２との間に接続されるダイオードＤｄと、半導体スイッチＱ５１，Ｑ５２に逆極性で並列に接続（以下、「逆並列接続」という）されるダイオードＤｉ５１，Ｄｉ５２とを含んでなる。本実施例では、半導体スイッチＱ５１のエミッタ（Ｅ）とダイオードＤｄとの接続点Ｏｕｔがサステイン出力回路の出力となる。
【００６２】
サステイン出力回路は、図１０から明らかなように、サステイン電源Ｖｓと半導体スイッチＱ５１のコレクタ電極（Ｃ電極：引き出されたＣ電極端子を符号Ｃ５１で示す）とダイオードＤｉ５１との節点Ｎ５１と、半導体スイッチＱ５１のエミッタ電極（Ｅ電極）とダイオードＤｄのＡ電極との節点Ｎ５２（出力端子Ｏｕｔでもある）と、ダイオードＤｄのＫ電極と半導体スイッチＱ５２のＣ電極とダイオードＤｉ５２との節点Ｎ５３と、半導体スイッチＱ５２のＥ電極（引き出されたＥ電極端子を符号Ｅ５２で示す）とＧＮＤとの節点Ｎ５４とを有する。なお、符号符号Ｇ５１は半導体スイッチＱ５１のＧ電極から引き出されたゲート端子、符号Ｇ５２は半導体スイッチＱ５２のＧ電極から引き出されたゲート端子である。
【００６３】
ここで、本発明を適用するため、これらの節点Ｎ５１乃至Ｎ５４の内、接合電極を有する節点を考える。すると、半導体スイッチＱ５１のＣ電極を有すると共にダイオードＤｉ５１のＫ電極を有するＮ５１と、ダイオードＤｄ，Ｄｉ５２のＫ電極および半導体スイッチＱ５２のＣ電極を有するＮ５３との２節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は、実施例２とは異なり、２枚となる。逆にいえば、金属ベース板を２枚とするため、上側ダイオードＤｕを削除できるような電力回収回路を用いることになる。
【００６４】
図１１は、実施例３によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図１１では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではＩＧＢＴを用いている。勿論、ＩＧＢＴに代えてＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、本実施例においては、モジュールパッケージとして、所謂ＴＯ３Ｐを用いている。
【００６５】
図１１のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点Ｎ５１側を接合電極とする半導体スイッチＱ５１，ダイオードＤｉ５１を載置して、節点Ｎ５１に対応した電位を有する第１金属ベース板１５１と、節点Ｎ５３側を接合電極とする半導体スイッチＱ５２，ダイオードＤｉ５２を載置して、節点Ｎ５３に対応した電位を有する第２金属ベース板１５３とからなる。なお、節点５２と節点５４には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。なお、サステイン出力回路モジュールにおける配線は、実施例１乃至２の説明から明らかであり、その説明を省略する。
【００６６】
以上述べたように、本実施例においても、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、一つの所定の回路（本実施例ではサステイン出力回路）を構成する各節点（本実施例では節点Ｎ５１，Ｎ５３）に接続される同一電位の接合電極（例えば、Ｋ電極，Ｄ電極，Ｃ電極）を持つ半導体素子を前記節点毎にそれぞれ対応した金属ベース板上に直接載置して、一つの所定の回路を実現する半導体モジュール（本実施例ではサステイン出力回路モジュール）を構成する。従って、半導体モジュールのコストダウンを図ることができる。また、金属ベース板の枚数を最適化することができる。
【実施例４】
【００６７】
実施例３では、実施例２のサステイン出力回路において、２つのダイオードＤｕ，Ｄｄの内、上側のダイオードＤｕがなく、下側のダイオードＤｄがある場合におけるサステイン出力回路のモジュール化について説明した。
【００６８】
次に、上側のダイオードＤｕが有り、下側のダイオードＤｄがない場合におけるサステイン出力回路のモジュール化（実施例４）について説明する。なお、半導体スイッチとして、実施例３と同様、ＩＧＢＴを用いる。
【００６９】
図１２は、本実施例に係わるサステイン出力回路である。本サステイン出力回路は、実施例２に係わる図８のサステイン出力回路からダイオードＤｄを削除したものに同じである。但し、半導体スイッチとしてＩＧＢＴを用いるため、ＭＯＳＦＥＴの場合には不要であったダイオードが半導体スイッチに逆並列接続されている。
【００７０】
図１２において、サステイン出力回路は、サステイン電源Ｖｓに接続される半導体スイッチＱ５１と、基準電位としてのＧＮＤに接続される半導体スイッチＱ５２と、半導体スイッチＱ５１と半導体スイッチＱ５２との間に接続されるダイオードＤｕと、半導体スイッチＱ５１，Ｑ５２に逆極性で並列に接続（以下、「逆並列接続」という）されるダイオードＤｉ５１，Ｄｉ５２とを含んでなる。本実施例では、ダイオードＤｕと半導体スイッチＱ５２のコレクタ（Ｃ）との接続点Ｏｕｔがサステイン出力回路の出力となる。
【００７１】
サステイン出力回路は、図１２から明らかなように、サステイン電源Ｖｓと半導体スイッチＱ５１のＣ電極（引き出されたＣ電極端子を符号Ｃ５１で示す）とダイオードＤｉ５１との節点Ｎ６１と、半導体スイッチＱ５１のＥ電極とダイオードＤｕのＡ電極との節点Ｎ６２と、ダイオードＤｕのＫ電極と半導体スイッチＱ５２のＣ電極とダイオードＤｉ５２との節点Ｎ６３（出力端子Ｏｕｔでもある）と、半導体スイッチＱ５２のＥ電極（引き出されたＥ電極端子を符号Ｅ５２で示す）とＧＮＤとの節点Ｎ６４とを有する。なお、符号Ｇ５１は半導体スイッチＱ５１のＧ電極から引き出されたゲート端子、符号Ｇ５２は半導体スイッチＱ５２のＧ電極から引き出されたゲート端子である。
【００７２】
ここで、本発明を適用するため、これらの節点Ｎ６１乃至Ｎ６４の内、接合電極を有する節点を考える。すると、半導体スイッチＱ５１のＣ電極を有すると共にダイオードＤｉ５１のＫ電極を有するＮ６１と、ダイオードＤｕ，Ｄｉ５２のＫ電極および半導体スイッチＱ５２のＣ電極を有するＮ６３との２節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は、実施例３と同様、２枚となる。逆にいえば、金属ベース板を２枚とするため、下側ダイオードＤｄを削除できるような電力回収回路を用いることになる。
【００７３】
図１３は、実施例４によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図１３では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではＩＧＢＴを用いている。勿論、ＩＧＢＴに代えてＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、本実施例においては、モジュールパッケージとして、所謂ＴＯ３Ｐを用いている。
【００７４】
図１３のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点Ｎ６１側を接合電極とする半導体スイッチＱ５１，ダイオードＤｉ５１を載置して、節点Ｎ６１に対応した電位を有する第１金属ベース板１６１と、節点Ｎ６３側を接合電極とするダイオードＤｕ，半導体スイッチＱ５２，ダイオードＤｉ５２を載置して、節点Ｎ６３に対応した電位を有する第２金属ベース板１６３とからなる。なお、節点Ｎ６２と節点Ｎ６４には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。
【００７５】
図１２から明らかなように、サステイン出力回路は、サステイン電源Ｖｓに接続されるＣ５１端子と、ＧＮＤに接続されるＥ５２端子と、半導体スイッチＱ５１を制御するＧ５１端子と、半導体スイッチＱ５２を制御するＧ５２端子と、Ｏｕｔ端子とを備えている。その内、Ｃ５１端子は接合電極を有する節点Ｎ６１に接続され、Ｏｕｔ端子は接合電極を有する節点Ｎ６３に接続される。従って、図１３に示すように、節点Ｎ６１に対応した電位を有する第１金属ベース板１６１はチップ搭載基部から引き出されたＣ５１端子を有し、また、節点Ｎ６３に対応した電位を有する第２金属ベース板１６３はチップ搭載基部から引き出されたＯｕｔ端子を有する。Ｇ５１，Ｇ５２，Ｅ５２端子は、接合電極に接続されないので、Ｇ５１端子，Ｇ５２端子，Ｅ５２端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。
【００７６】
次に、サステイン出力回路モジュールにおける配線について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極間の配線接続について説明する。
【００７７】
図１３において、節点Ｎ６１に対応した第１金属ベース板１６１には、半導体スイッチＱ５１およびダイオードＤｉ５１とが載置されている。また、節点Ｎ６３に対応した第２金属ベース板１６３には、半導体スイッチＱ５２およびダイオードＤｕ，Ｄｉ５２とが載置されている。
【００７８】
第１金属ベース板１６１の半導体スイッチＱ５１のＥ電極は、第２金属ベース板１６３のダイオードＤｕのＡ電極に金属細線１３０で接続されると共に、ダイオードＤｉ５１のＡ電極に接続されており、Ｇ電極はＧ５１端子に金属細線１３０で接続されている。
【００７９】
第２金属ベース板１６３上の半導体スイッチＱ５２のＥ電極はダイオードＤｉ５２のＡ電極に金属細線１３０で接続されると共に、Ｅ５２端子に金属細線１３０で接続されており、Ｇ電極はＧ５２端子に金属細線１３０で接続されている。
【００８０】
以上述べた接続により、図１２に示すサステイン出力回路が構成されることになる。上記したワイヤリングの後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してサステイン出力回路モジュールが出来上がる。
【実施例５】
【００８１】
次に、実施例４の変形例である実施例５について説明する。
【００８２】
図１２に示すサステイン出力回路において、半導体スイッチＱ５１のＧ電極に加えられるスイッチ駆動信号（図示せず）は、一般に、Ｏｕｔ端子の電位を仮想ＧＮＤ電位としている。従って、図１２では半導体スイッチＱ１のＥ電極とＯｕｔ端子との間にダイオードＤｕがあるので、ドライブ電圧の損失が生じる。そこで、ダイオードＤｕをＣ電極側に配置し、ドライブ電圧の損失を低減したサステイン出力回路を図１４に示す。ダイオードＤｕをＣ電極側に配置する本回路においても、半導体スイッチＱ１の耐電圧防止機能を果たすことができる。なお、ダイオードＤｉ５１は半導体スイッチＱ１の保護ダイオードである。
【００８３】
図１４は、本実施例に係わるサステイン出力回路である。但し、半導体スイッチとしてＩＧＢＴを用いるため、ＭＯＳＦＥＴの場合には不要であるダイオードが半導体スイッチに逆並列接続されている。
【００８４】
図１４において、サステイン出力回路は、サステイン電源Ｖｓと基準電位としてのＧＮＤとの間で、サステイン電源側から順に順直列接続された、サステイン電源側がＡ電極であるダイオードＤｕと、ダイオードＤｕ側がＣ電極である半導体スイッチＱ５１と、半導体スイッチＱ５１のＥ電極側がＣ電極である半導体スイッチＱ５２とを含んでなる。なお、半導体スイッチＱ５１には保護用のダイオードＤｉ５１が逆並列接続され、半導体スイッチＱ５２には保護用のダイオードＤｉ５２が逆並列接続されている。本実施例では、半導体スイッチＱ５１のエミッタ（Ｅ）と半導体スイッチＱ５２のコレクタ（Ｃ）との接続点Ｏｕｔがサステイン出力回路の出力となる。
【００８５】
サステイン出力回路は、図１４から明らかなように、サステイン電源ＶｓとダイオードＤｕとの接続点である節点Ｎ７１（これに対応するサステイン電源Ｖｓの端子をＶｓ端子と称する）と、ダイオードＤｕのＫ電極と半導体スイッチＱ５１のＣ電極とダイオードＤｉ５１のＫ電極との接続点である節点Ｎ７２と、半導体スイッチＱ５１のＥ電極と半導体スイッチＱ５２のＣ電極とダイオードＤｉ５２のＫ電極との節点Ｎ７３（出力端子Ｏｕｔでもある）と、半導体スイッチＱ５２のＥ電極（引き出されたＥ電極端子を符号Ｅ５２で示す）とＧＮＤとの節点Ｎ７４とを有する。なお、符号Ｇ５１は半導体スイッチＱ５１のＧ電極から引き出されたゲート端子、符号Ｇ５２は半導体スイッチＱ５２のＧ電極から引き出されたゲート端子である。
【００８６】
ここで、本発明を適用するため、これらの節点Ｎ７１乃至Ｎ７４の内、接合電極を有する節点を考える。すると、ダイオードＤｕ，Ｄｉ５１のＫ電極および半導体スイッチＱ５１のＣ電極を有するＮ７２と、半導体スイッチＱ５２のＣ電極およびダイオードＤｉ５２のＫ電極を有するＮ７３との２節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は、実施例３と同様、２枚となる。
【００８７】
図１５は、実施例５によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図１５では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではＩＧＢＴを用いている。勿論、ＩＧＢＴに代えてＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、本実施例においては、モジュールパッケージとして、所謂ＴＯ３Ｐを用いている。
【００８８】
図１５のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点Ｎ７２側を接合電極とする半導体スイッチＱ５１，ダイオードＤｕ，Ｄｉ５１を載置して、節点Ｎ７２に対応した電位を有する第１金属ベース板１７２と、節点Ｎ７３側を接合電極とする半導体スイッチＱ５２，ダイオードＤｉ５２を載置して、節点Ｎ７３に対応した電位を有する第２金属ベース板１７３とからなる。なお、節点７１と節点７４には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。
【００８９】
図１４から明らかなように、サステイン出力回路は、サステイン電源Ｖｓに接続されるＶｓ端子と、ＧＮＤに接続されるＥ５２端子と、半導体スイッチＱ５１を制御するＧ５１端子と、半導体スイッチＱ５２を制御するＧ５２端子と、Ｏｕｔ端子とを備えている。その内、Ｏｕｔ端子は接合電極を有する節点Ｎ７３に接続される。従って、図１５に示すように、節点Ｎ７３に対応した電位を有する第２金属ベース板１７３はチップ搭載基部から引き出されたＯｕｔ端子を有する。Ｖｓ，Ｇ５１，Ｇ５２，Ｅ５２端子は、接合電極に接続されないので、Ｖｓ端子，Ｇ５１端子，Ｇ５２端子，Ｅ５２端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。
【００９０】
次に、サステイン出力回路モジュールにおける配線（ワイヤリング）について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極間の配線接続について説明する。
【００９１】
図１５において、節点Ｎ７２に対応した第１金属ベース板１７２には、半導体スイッチＱ５１およびダイオードＤｕ，Ｄｉ５１とが載置されている。また、節点Ｎ７３に対応した第２金属ベース板１７３には、半導体スイッチＱ５２およびダイオードＤｉ５２とが載置されている。
【００９２】
第１金属ベース板１７２の半導体スイッチＱ５１のＥ電極は、第２金属ベース板１７３に金属細線１３０で接続されると共に、ダイオードＤｉ５１のＡ電極に接続されており、Ｇ電極はＧ５１端子に金属細線１３０で接続されている。また、第１金属ベース板１７２のダイオードＤｕのＡ電極はＶｓ端子に金属細線１３０で接続されている。
【００９３】
第２金属ベース板１７３上の半導体スイッチＱ５２のＥ電極はダイオードＤｉ５２のＡ電極に金属細線１３０で接続されると共に、Ｅ５２端子に金属細線１３０で接続されており、Ｇ電極はＧ５２端子に金属細線１３０で接続されている。
【００９４】
以上述べた接続により、図１４に示すサステイン出力回路が構成されることになる。上記したワイヤリングの後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してサステイン出力回路モジュールが出来上がる。
【実施例６】
【００９５】
次に、図８のサステイン出力回路の変形例である実施例６について説明する。
【００９６】
図８のサステイン出力回路において、実施例５で述べた理由で、上側半導体スイッチのＥ電極側に配置されたダイオードＤｕをＣ電極側に配置することができる。
【００９７】
図１６は、本実施例に係わるサステイン出力回路である。但し、半導体スイッチとしてＩＧＢＴを用いるため、ＭＯＳＦＥＴの場合には不要であるダイオードが半導体スイッチに逆並列接続されている。
【００９８】
図１６において、サステイン出力回路は、サステイン電源Ｖｓと基準電位としてのＧＮＤとの間で、サステイン電源側から順に順直列接続された、サステイン電源側がＡ電極であるダイオードＤｕと、ダイオードＤｕ側がＣ電極である半導体スイッチＱ５１と、半導体スイッチＱ５１のＥ電極側がＡ電極であるダイオードＤｄと、ダイオードＤｄ側がＣ電極である半導体スイッチＱ５２とを含んでなる。なお、半導体スイッチＱ５１には保護用のダイオードＤｉ５１が逆並列接続され、半導体スイッチＱ５２には保護用のダイオードＤｉ５２が逆並列接続されている。本実施例では、半導体スイッチＱ５１のＥ電極とダイオードＤｄのＡ電極との接続点Ｏｕｔがサステイン出力回路の出力となる。
【００９９】
サステイン出力回路は、図１６から明らかなように、サステイン電源ＶｓとダイオードＤｕとの接続点である節点Ｎ８１（これに対応するサステイン電源Ｖｓの端子をＶｓ端子と称する）と、ダイオードＤｕのＫ電極と半導体スイッチＱ５１のＣ電極とダイオードＤｉ５１のＫ電極との接続点である節点Ｎ８２と、半導体スイッチＱ５１のＥ電極とダイオードＤｄのＡ電極との節点Ｎ８３と、ダイオードＤｄのＫ電極と半導体スイッチＱ５２のＣ電極とダイオードＤｉ５２のＫ電極との節点Ｎ８４と、半導体スイッチＱ５２のＥ電極（引き出されたＥ電極端子を符号Ｅ５２で示す）とＧＮＤとの節点Ｎ８５とを有する。なお、符号Ｇ５１は半導体スイッチＱ５１のＧ電極から引き出されたゲート端子、符号Ｇ５２は半導体スイッチＱ５２のＧ電極から引き出されたゲート端子である。
【０１００】
ここで、本発明を適用するため、これらの節点Ｎ８１乃至Ｎ８５の内、接合電極を有する節点を考える。すると、ダイオードＤｕ，Ｄｉ５１のＫ電極および半導体スイッチＱ５１のＣ電極を有するＮ８２と、ダイオードＤｄ，Ｄｉ５２のＫ電極および半導体スイッチＱ５２のＣ電極を有するＮ８４との２節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は、実施例２とは異なり、２枚となる。
【０１０１】
図１７は、実施例６によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図１７では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではＩＧＢＴを用いている。勿論、ＩＧＢＴに代えてＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、本実施例においては、モジュールパッケージとして、所謂ＴＯ３Ｐを用いている。
【０１０２】
図１７のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点Ｎ８２側を接合電極とする半導体スイッチＱ５１，ダイオードＤｕ，Ｄｉ５１を載置して、節点Ｎ８２に対応した電位を有する第１金属ベース板１８２と、節点Ｎ８４側を接合電極とする半導体スイッチＱ５２，ダイオードＤｄ，Ｄｉ５２を載置して、節点Ｎ８４に対応した電位を有する第２金属ベース板１８４とからなる。なお、節点８１と節点８３と節点８５には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。
【０１０３】
図１６から明らかなように、サステイン出力回路は、サステイン電源Ｖｓに接続されるＶｓ端子と、ＧＮＤに接続されるＥ５２端子と、半導体スイッチＱ５１を制御するＧ５１端子と、半導体スイッチＱ５２を制御するＧ５２端子と、Ｏｕｔ端子とを備えている。しかし、Ｖｓ，Ｇ５１，Ｇ５２，Ｅ５２端子およびＯｕｔ端子は、接合電極に接続されないので、Ｖｓ端子，Ｇ５１端子，Ｇ５２端子，Ｅ５２端子およびＯｕｔ端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。
【０１０４】
次に、サステイン出力回路モジュールにおける配線（ワイヤリング）について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極間の配線接続について説明する。
【０１０５】
図１７において、節点Ｎ８２に対応した第１金属ベース板１８２には、半導体スイッチＱ５１およびダイオードＤｕ，Ｄｉ５１とが載置されている。また、節点Ｎ８４に対応した第２金属ベース板１８４には、半導体スイッチＱ５２およびダイオードＤｄ，Ｄｉ５２とが載置されている。
【０１０６】
第１金属ベース板１８２の半導体スイッチＱ５１のＥ電極は、Ｏｕｔ端子に金属細線１３０で接続されると共に、ダイオードＤｉ５１のＡ電極に接続されており、Ｇ電極はＧ５１端子に金属細線１３０で接続されている。また、第１金属ベース板１７２のダイオードＤｕのＡ電極はＶｓ端子に金属細線１３０で接続されている。
【０１０７】
第２金属ベース板１７４上の半導体スイッチＱ５２のＥ電極はダイオードＤｉ５２のＡ電極に金属細線１３０で接続されると共に、Ｅ５２端子に金属細線１３０で接続されており、Ｇ電極はＧ５２端子に金属細線１３０で接続されている。また、第２金属ベース板１８４のダイオードＤｄのＡ電極はＯｕｔ端子に金属細線１３０で接続されている。
【０１０８】
以上述べた接続により、図１６に示すサステイン出力回路が構成されることになる。上記したワイヤリングの後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してサステイン出力回路モジュールが出来上がる。
【０１０９】
以上述べたように、本実施例においても、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、一つの所定の回路（本実施例ではサステイン出力回路）を構成する各節点（本実施例では節点Ｎ８２，Ｎ８４）に接続される同一電位の接合電極（例えば、Ｋ電極，Ｄ電極，Ｃ電極）を持つ半導体素子を前記節点毎にそれぞれ対応した金属ベース板上に直接載置して、一つの所定の回路を実現する半導体モジュール（本実施例ではサステイン出力回路モジュール）を構成する。従って、半導体モジュールのコストダウンを図ることができる。また、金属ベース板の枚数を最適化することができる。
【０１１０】
以上述べた実施例１乃至６では、ダイオード，ＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ，トランジスタなどの複数個の電力用半導体チップを組み合せて構成される電力用半導体モジュールの内、電力変換装置やＰＤＰなどに用いられるブリッジ型双方向スイッチのモジュール化や、プラズマディスプレイ装置のサステイン出力回路のモジュール化について述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、種々の回路に合せて適宜変形し、用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】実施例１に係わるブリッジ型双方向スイッチの回路図。
【図２】本実施例に係るブリッジ型双方向スイッチを構成するダイオードの一例。
【図３】本実施例に係るブリッジ型双方向スイッチを構成するＭＯＳＦＥＴの一例。
【図４】本実施例に係るブリッジ型双方向スイッチを構成するＩＧＢＴの一例。
【図５】実施例１によるブリッジ型双方向スイッチモジュールの要部構成図。
【図６】図３における第３金属ベース板１１２上に搭載された第１ダイオードＤｉ１，半導体スイッチＱ１および第２ダイオードＤｉ２の模式断面図。
【図７】図３に示すブリッジ型双方向スイッチモジュールの変形例を示す図。
【図８】実施例２に係わるサステイン出力回路図。
【図９】実施例２によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。
【図１０】実施例３に係わるサステイン出力回路図。
【図１１】実施例３によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。
【図１２】実施例４に係わるサステイン出力回路図。
【図１３】実施例４によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。
【図１４】実施例５に係わるサステイン出力回路図。
【図１５】実施例５によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。
【図１６】実施例６に係わるサステイン出力回路図。
【図１７】実施例６によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。
【符号の説明】
【０１１２】
１０１…第１金属ベース板、１０２…第２金属ベース板、１１２…第３金属ベース板、１３０…金属細線、１４０…穴、１４１…第１金属ベース板、１４３…第２金属ベース板、１４４…第３金属ベース板、１５１…第１金属ベース板、１５３…第２金属ベース板、１６１…第１金属ベース板、１６３…第２金属ベース板、１７２…第１金属ベース板、１７３…第２金属ベース板、１８２…第１金属ベース板、１８４…第２金属ベース板、Ｄｉ１…第１ダイオード、Ｄｉ２…第２ダイオード、Ｄｉ３…第３ダイオード、Ｄｉ４…第４ダイオード、Ｄｉ５…ダイオード、ＳＷ１…スイッチ、Ｑ１…半導体スイッチ、Ｑ４１，Ｑ４２，Ｑ５１，Ｑ５２…半導体スイッチ、Ｄｉ４１，Ｄｉ４２，Ｄｉ５１，Ｄｉ５２…ダイオード、Ｄｕ，Ｄｄ…ダイオード、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ１２，Ｎ３４，Ｎ４１，Ｎ４２，Ｎ４３，Ｎ４４，Ｎ４５，Ｎ５１，Ｎ５２，Ｎ５３，Ｎ５４，Ｎ６１，Ｎ６２，Ｎ６３，Ｎ６４，Ｎ７１，Ｎ７２，Ｎ７３，Ｎ７４，Ｎ８１，Ｎ８２，Ｎ８３，Ｎ８４，Ｎ８５…節点、
【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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