[发明专利]电弧放电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电弧放电装置，具体而言，尤其涉及一种适用转换器(converter)、变流器(inverter)等电力转换装置中使用的半导体模块的电弧放电装置。 

背景技术

用树脂密封电力转换装置中使用的半导体元件并模块化的装置，其作为半导体模块而公知。这种半导体模块用树脂密封陶瓷基板的芯片配置面，同时从上述陶瓷基板的背面进行散热。因此，在因陶瓷基板和树脂之间的热膨胀率存在差值，而导致树脂的成型收缩、或因工作时的热循环而导致基板弯曲时，成为散热效率降低、或半导体芯片剥离的原因。 

因此，在一般的半导体模块中，将含有半导体芯片的芯片零件软钎焊在陶瓷基板上，这样的陶瓷基板隔着隔热片、绝缘片而粘贴在铜Cu或铁Fe等厚的金属板上。另外，安装包围上述陶瓷基板的芯片搭载面的壳体，向该壳体内注入硅橡胶等来保护芯片零件，之后，再填充树脂。 

但是，在为了保护芯片零件而使用硅橡胶的情况下，从壳体的间隙等进入的湿气会对芯片零件带来坏影响。另外，芯片零件之间的电连接虽然是通过金属线结合(wire bonding)、引线框架(lead frame)的软钎焊、超音波接合而进行的，但是在其接合部因热等而劣化的情况下，如果保护材料使用硅橡胶，则难以可靠地固定金属线或引线框架等。 

在这里，也提出了一种不使用硅橡胶等保护材料、而向陶瓷基板的芯片搭载面直接填充树脂的半导体模块(例如专利文献1)。在专利文献1中，将陶瓷基板接合到金属板上而形成模块基板，在该模块基板上安装半导体芯片之后，向被外围壳体、框体及模块基板包围的空间中注入树脂。如果该外围壳体具有足够的刚性，则能够使密封树脂硬化时因成型收缩而产生的应力分散到模块基板及框体上，从而防止模块基板的弯曲，也能够 提高耐温循环性。 

专利文献1：日本特开平9-237869号公报 

现有的半导体模块无法将多个半导体元件封入在一个半导体模块内，而需要用户自己连接多个半导体模块，从而实现希望的电力转换装置。例如，通过使用三个由二极管及闸流晶体管的串联电路形成的半导体模块，从而实现三相交流桥。因此，用户必须保管、搬运多个半导体模块，其处理也很麻烦。另外，因为由多个半导体模块构成，所以在电力转换装置的小型化及轻量化上也存在界限。因此考虑通过在同一陶瓷基板上配设更多的半导体元件，从而实现电力转换装置的小型化、轻量化。 

但是，如果想要实现这种半导体模块，则陶瓷基板必须大型化，另外，与此同时还要封入大量的树脂。因此，产生陶瓷基板的弯曲更加显著、散热效率明显降低的问题。另外，由于陶瓷基板大型化，从而产生陶瓷基板的芯片配置面内的温度差也变得显著的问题。并且，由于封入大量的树脂，从而产生半导体模块整体的重量增大的问题。因此，使用了半导体模块的电力转换装置不容易实现小型化、轻量化。 

另外，半导体模块将陶瓷基板粘贴在金属板上，从而防止陶瓷基板弯曲，也确保良好的散热特性。但是，为了防止陶瓷基板弯曲，需要使用厚的金属板，所以半导体模块的总重量中金属板所占的比例大，不容易实现半导体模块的轻量化。 

并且，交流电源用的半导体模块从单相用到三相用都有，如果根据各用途而分别生产半导体模块，则品质及成品的管理都需分别进行，从而存在制造成本增加的问题。 

发明内容

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种适用与现有的电力用半导体模块相比，内置更多半导体元件的小型轻量的电力用半导体模块的电弧放电装置。另外，其目的还在于提供一种适用用于实现电力转换装置的小型化、轻量化的电力用半导体模块的电弧放电装置。另外，其目的还在于廉价地提供一种适用这种电力用半导体模块的电弧放电装置。