将大量半导体元件内置在电弧放电装置所具备的小型轻量的电力用半导体模块内。电弧放电装置的电源装置由半导体模块（１）及安装在半导体模块上的散热器组成。半导体模块（１）由模块框体（２）及被模块框体（２）保持的公共单元（３ａ～３ｃ）组成。公共单元（３ａ～３ｃ）具有陶瓷基板（５０）和封装（３５），该陶瓷基板具有配置了半导体元件（５４）的电路面及其相反侧的散热面；封装使上述散热面露出并用耐热性树脂密封电路面。放电器通过安装在模块框体（２）上，而抵接在公共单元（３ａ～３ｃ）的所有散热面上。通过这种结构，能够将大量半导体元件内置在小型轻量的电力用半导体模块内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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縮、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縮而 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:日本特幵平9一237S69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。
技术实现思路
本专利技术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。第一本专利技术的电弧放电装置具有对供给用来电弧放电的交流电源的频率进行转换的电源装置，其构成为上述电源装置具有电力用半导体模块 及安装在上述电力用半导体模块上的散热器，上述电力用半导体模块具有 模块框体及被上述模块框体保持的两个以上的公共单元，上述公共单元具 有陶瓷基板和封装，该陶瓷基板具有配置了半导体元件的电路面及与上述 电路面相对的散热面，该封装是使上述散热面露出并且用耐热性树脂密封 上述电路面而形成的，上述放电器通过安装在上述模块框体上而抵接在上 述两个以上的公共单元的所有的上述散热面上。这样，若将电力用半导体模块分割为多个公共单元，则能够使电力用 半导体模块内使用的陶瓷基板小型化，另外也能够大幅度地减少电力用半 导体模块内使用的密封树脂的量。因此，能够确保各半导体元件的良好的 散热路径，同时也能够在小型轻量的电力用半导体模块内内置更多的半导 体元件。另外，因为树脂密封的散热效果在各公共单元中大致均匀获得，所以 不会只使一部分的半导体元件因热影响而显著劣化，从而能够提高电力用 半导体模块整体的可靠性。另外，即使在一部分半导体元件劣化的情况下， 也能够在各公共单元更换，而不用作为预备来保管电力用半导体模块整 体。并且，优选相对于模块框体安装散热器，与分别在多个公共单元分别 安装散热器的情况相比，散热器的装卸作业变得容易。 专利技术效果根据本专利技术，在小型轻量的电力用半导体模块内能够比现有的电力用 半导体模块内置更多的半导体元件。因此，如果使用本专利技术的电力用半导 体模块，则能够使电弧放电装置的电力转换装置小型化、轻量化。另外， 通过在电力用半导体模块内内置多个公共单元，从而能够廉价地提供。这 样构成的电力用半导体模块因频繁地反复进行热循环而温度改变，如果在 电力用半导体模块存在劣化担忧的电弧放电装置中使用，其效果更明显。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的半导体模块1的一个结构例的外观 图，其表示半导体模块1的上表面；图2是表示半导体模块1的一个结构例的外观图，其表示半导体模块 1的下表面；图3是表示图1的半导体模块1组装时的样子的展开立体图4是表示公共模块3内部的一个结构例的图5是从下面侧所见的图4的陶瓷基板50的图6是表示树脂密封后的公共单元3的一个结构例的外观图，其表示 公共单元3的上表面及下表面；图7是表示树脂密封后的公共单元3的一个结构例的外观图，其表示 公共单元3的各个侧面；图8是表示收容到模块框体2之前的公共单元3的一个结构例的外观图9是只表示图1的模块主体20的外观图，其表示模块主体20的上 表面；图10是只表示图1的模块主体20的外观图，其表示模块主体20的 下表面；图11是从图10的A—A切线切开安装有散热器9的半导体模块1时 的剖面图12是表示陶瓷基板50上产生弯曲的情况的一例的说明图； 图13是表示本实施方式的半导体模块1适用于电弧放电装置的情况 下的一个结构例的框图，其表示电弧放电装置的一例即电弧焊接机100;符号说明l一半导体模块；2—模块框体；20—模块主体；200、 201 —螺母收容 部；21—模块盖；210 —导向孔；22 —上面开口部；23 —下面开口部；24 一安装孔；25、 26 —加强梁；27、 28 —单元抵接部；3 —公共单元；30 — 外部端子；31、 32 —公共端子；33、 34 —控制端子；35 —封装；300 302 一紧固孔；311、 312 —螺母收容部；4一金属板；41、 42 —外部公共端子； 400、 401、 402 —紧固孔；50 —陶瓷基板；51、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电弧放电装置，其具备对供给用来电弧放电的交流电源的频率进行转换的电源装置，其特征在于， 上述电源装置具有电力用半导体模块及安装在上述电力用半导体模块上的散热器， 上述电力用半导体模块具有模块框体及被上述模块框体保持的两个以上的公共单元， 上述公共单元具有陶瓷基板和封装，该陶瓷基板具有配置了半导体元件的电路面及与上述电路面相对的散热面，该封装是使上述散热面露出并且用耐热性树脂密封上述电路面而形成的， 上述放电器通过安装在上述模块框体上而抵接在上述两个以上的公共单元的所有的上述散热面上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：左右田修，大西祐史，稻见和则，内田稔雄，
申请(专利权)人：株式会社三社电机制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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