JPH0738082A - 圧接型半導体装置 - Google Patents

圧接型半導体装置

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JPH0738082A
JPH0738082A JP17578293A JP17578293A JPH0738082A JP H0738082 A JPH0738082 A JP H0738082A JP 17578293 A JP17578293 A JP 17578293A JP 17578293 A JP17578293 A JP 17578293A JP H0738082 A JPH0738082 A JP H0738082A
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Masahide Watanabe
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非合金接合型のペレットの周辺支持構造を採
用することにより、ペレット自体への外力を与えず外囲
器内に実装することが可能となる圧接型半導体装置を提
供することにある。 【構成】 圧接型半導体装置は、絶縁性筒体25と、こ
の両端を閉塞する一対の電極ポスト23,24とを外囲
器50とし、この外囲器50内に、半導体ペレット(サ
イリスタ半導体基板)21Bと、半導体ペレット21B
に一方面で接触すると共に他方面で電極ポスト23,2
4に接触する一対の挟み込み電極接触部材21A,21
Cを少なくとも収容してなる。外囲器50内には、ペレ
ット21Bの外周を覆う絶縁性緩衝部材(シリコンゴ
ム)21Eと、絶縁性緩衝部材21Eと絶縁性筒体25
との間隙に介在する絶縁性枠体(スペーサ)22とを有
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力用サイリスタやI
GBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等のパ
ワー半導体ペレットの実装構造に関し、特に、半導体ペ
レットの表裏面を一対の挟み込み電極接触部材で接触さ
せた圧接型半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来例に係る合金接合型サイリ
スタの実装断面の構成図である。例えば、出力電流が数
百〔A〕〜数千〔A〕以上の負荷に適用される平形サイ
リスタは、図5において、カソード電極ポスト3,アノ
ード電極ポスト4及び絶縁性筒体(以下セラミックスと
いう)5Aから成る外囲器5内に、カソード側接触モリ
ブデン部材(以下単にカソード接触部材という)1A,
半導体ペレット(シリコン基板)1B,アノード側接触
モリブデン部材(以下単にアノード接触部材という)1
C及び絶縁リング1Eが格納されて成る。
【0003】当該サイリスタの組み立て方法は、まず、
絶縁リング1Eをカソード電極ポスト3の外側ガイドに
セットし、絶縁ブッシュ1Fをゲート部領域孔1Dのガ
イドにセットする。次に、カソード接触部材1Aを絶縁
ブッシュ1Fのガイドにセットし、その後、アノード接
触部材1Cと合金接合したペレット1Bから成るサイリ
スタエレメントを絶縁リング1Eのガイドにセットす
る。そして、最後にアノード電極ポスト4をセラミック
ス5Aにセットし、それを溶接により封じる。これによ
り、平形サイリスタの実装構造が完成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
に係るサイリスタエレメントでは、アノード接触部材1
Cにペレット1Bが合金接合されて成り、アノード電極
ポスト4のセットの際に、当該エレメントが外囲器5内
において、両電極ポスト3,4の間で挟み込み固定され
る。
【0005】すなわち、ペレット1Bに比べて硬いモリ
ブデン等の材料から成るアノード接触部材1Cがサイリ
スタエレメントの補強部材(基体)となっているので、
実装構造の締め付け力等の外力に対してペレット1Bが
有効に保護される。また、このアノード接触部材1Cを
絶縁リング1Eにより押さえ付けることにより、ペレッ
ト1Bを固定することが可能となる。
【0006】しかし、モリブデン等の硬質基板が合金接
合されていない,いわゆる、アロイフリータイプ(以下
非合金接合型ともいう)のサイリスタエレメントでは、
従来例の方法によりペレット1Bを絶縁リング1Eで押
さえ込もうとすると、アノード電極ポスト4のセットの
際に、ペレット1B自体に直接外力が加わり、それが割
れてしまうという問題を生ずる。
【0007】本発明は、上記の問題点を解決するもので
あり、非合金接合型のペレットの周辺支持構造を採用す
ることにより、ペレットへの外力を与えず外囲器内に実
装することが可能となる圧接型半導体装置を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明が講じた手段は、絶縁性筒体と、この両端
を閉塞する一対の電極体とを外囲器とし、この外囲器内
に、半導体ペレットと、その半導体ペレットに一方面で
接触すると共に他方面で上記電極体に接触する一対の挟
み込み電極接触部材を少なくとも収容してなる圧接型半
導体装置において、上記外囲器内には、半導体ペレット
の外周を覆う絶縁性緩衝部材と、絶縁性緩衝部材と絶縁
性筒体との間隙に介在する絶縁性スペーサとを設けたこ
とを特徴とするここで、絶縁性スペーサとしては、上記
絶縁性緩衝部材の外周を取り巻く絶縁性枠体とすること
ができる。そして、一対の電極体に絶縁性枠体の一部が
係合可能の位置決め用段差を設けても良いし、また一対
の挟み込み電極接触部材に絶縁性枠体の一部が係合可能
の位置決め用段差を設けても良い。この絶縁性枠体は、
例えば、四フッ化エチレンの重合体から成るフッ素樹脂
又はポリフェニレンサルファイドから成る。
【0009】他方、絶縁性スペーサとしては、絶縁性弾
力部材とすることができる。
【0010】
【作用】外囲器内には、半導体ペレットの外周を覆う絶
縁性緩衝部材と、絶縁性緩衝部材と絶縁性筒体との間隙
に介在する絶縁性スペーサとが設けられるので、組立て
時においてペレットはその周縁から応力緩衝的に両持ち
梁構造で支持される。このため、外囲器内に固定される
際の締め付け力等が直接ペレットに加わり難く、ペレッ
トの割れ等を防止することができる。従って、アロイフ
リータイプの半導体素子の実装が可能となる。
【0011】絶縁性スペーサとしては、硬質の絶縁性枠
体でも良いし、また絶縁性弾力部材でも構わない。絶縁
性枠体を用いた場合、電極体や挟み込み電極接触部材に
位置決め用段差があるときには、ペレットの位置決めが
正確に行なえるので、組み付け時に不如意な当り等を排
除でき、ペレットの割れや損傷を排除できる。
【0012】
【実施例】次に、図を参照しながら、本発明の実施例に
ついて説明をする。図1〜4は、本発明による圧接型半
導体装置を説明する図である。
【0013】〔第1の実施例〕図1(A),(B)は、
本発明の第1の実施例に係るアロイフリー型サイリスタ
の構成図であり、図2(A),(B)は、その組み込み
時の状態説明図をそれぞれ示している。なお、各図は断
面のみを示している。
【0014】例えば、出力電流が数百〔A〕〜数千
〔A〕以上の負荷に適用可能なアロイフリー型サイリス
タは、図1(A)において、カソード電極ポスト23,
アノード電極ポスト24及びセラミックス(絶縁性筒
体)25から成る外囲器50を有し、この外囲器50内
に、絶縁性枠体(スペーサ)22に周辺が覆われサイリ
スタエレメント21が収容されている。ここで、サイリ
スタエレメント21は図1(B)に示すようにカソード
接触部材21A,ペレット21B及びアノード接触部材21C
が順次重ね合わされている。カソード接触部材21Aはモ
リブデンやタングステン等の硬質金属から成り、その部
材21Aにはゲート領域孔21Dが開口されている。部材21
Aはカソード電極ポスト23に接触される。
【0015】ペレット21Bはサイリスタ半導体基板であ
り、その外周領域が絶縁性リム状緩衝部材たるリング状
のシリコンゴム21Eに覆われている。アノード接触部材
21Cは、部材21Aと同様にモリブデンやタングステン等
の硬質金属から成る。部材21Cはアノード電極ポスト2
4に接触される。シリコンゴム21Eはペレット21Bの外
周領域を外力から保護するものである。
【0016】絶縁性枠体22は、例えば、耐薬品性,耐
熱性のフッ化樹脂(四フッ化エチレンの重合体)の型枠
から成る。なお、絶縁性枠体22をPPS(ポリフェレ
ンサルファイド)から形成しても良い。当該絶縁性枠体
22は組み入れ易くするため、例えば、その半径方向又
は電極方向に2つに分割された割り型構造となってい
る。これはサイリスタエレメント21に覆い込み一体化
するものである。なお、絶縁性枠体22の外径は、予
め、セラミックス25の内径とほぼ同等に設計される。
【0017】カソード電極ポスト23は負荷側に接続さ
れる電極部分である。アノード電極ポスト24は電源側
に接続される電極部分である。両電極ポスト23,24
は銅又はその合金から成る。なお、カソード電極ポスト
24及びアノード電極ポスト23の外周角部に位置決め
用段差23a,23bが形成されており、その組み立て
の際に、この部分が絶縁性枠体22にすり合わされて位
置決めされる。セラミックス25は放熱フィン部を有す
る筒体である。
【0018】次に、当該サイリスタの組み立て方法につ
いて説明をする。まず、図1(B)に示すように、シリ
コンゴム21Eによりペレット21Bの外周領域を保護し、
このシリコン21Bの表裏にカソード接触部材21Aとアノ
ード接触部材21Cとを重ね合わせる。この状態のサイリ
スタエレメント21を図2(A)に示すように絶縁性枠
体22に組み込む。
【0019】次に、図2(A)において、サイリスタエ
レメント21が組み込まれた絶縁性枠体22を外囲器5
0内に組み込む。ここで、従来例と同様に、ゲート領域
孔21Dを組み立てる。すなわち、絶縁ブッシュ21Fをゲ
ート領域孔21Dのガイドにセットする。続いてサイリス
タエレメント21をセラミック25の内側のガイドにセ
ットする。最後に、アノード電極ポスト24をセット
し、それを溶接して封じることでサイリスタの実装構造
が完成する。
【0020】このようにして、アロイフリー型サイリス
タによれば、図1(A)示すように、カソード接触部材
21A,ペレット21B及びアノード接触部材21Cから成る
サイリスタエレメント21が、組み立てに先立って、絶
縁性枠体22に組み込まれる。このため、絶縁性枠体2
2を外囲器50に押し込んで組み付けた場合でも、ペレ
ット21Bは両持ち梁構造の緩衝的な支持であるため、
ペレット21B自体に加わる外力が低減することから、
割れや損傷を未然に防止できる。
【0021】なお、図2(B)に示すようにカソード接
触部材21G及びアノード接触部材21H側に位置決め用段
差21a,21bを形成し、両部材21G,21Hと絶縁性
枠体22との被接触面を平坦化を図り、それを両電極ポ
スト23,24により固定することも可能である。位置
決め作用が確実であるので、ペレット自体に偏った押し
付け力が作用することなく、不如意な損傷等を防止でき
る。
【0022】〔第2の実施例〕図3は、本発明の第2の
実施例に係るアロイフリー型サイリスタの構成図であ
り、図4は、その組み込み時の状態説明図をそれぞれ示
している。
【0023】第1の実施例と異なるのは第2の実施例で
は絶縁性枠体22に代えて、固定用ゴム(スペーサ)2
9によりサイリスタエレメント21が固定されるもので
ある。すなわち、第2の実施例に係るアロイフリー型サ
イリスタは、図3において、カソード電極ポスト26,
アノード電極ポスト27及びセラミックス28から成る
外囲器60に、固定用ゴム29により押さえ込まれたサ
イリスタエレメント21が圧接されて成る。
【0024】ここで、固定用ゴム29は円筒形状を有し
ており、その内径は、サイリスタエレメント21の外径
よりも大きく形成され、それが絶縁性筒体28の高さ寸
法よりやや大きくされている。なお、第1の実施例と同
じ名称のものは同じ機能を有するため、その説明を省略
する。
【0025】次に、当該サイリスタの組み立て方法を説
明する。図4において、まず、絶縁ブッシュ21Fをゲー
ト領域孔21Dのガイドにセットし、次に、カソード接触
部材21Aと絶縁ブッシュ21Fとをガイドにセットした上
で、ペレット21Bとアノード接触部材21Cとをガイドに
セットする。その後、セラミックス28の内側に円筒状
の固定用ゴム29を挿入する。最後にアノード電極ポス
ト27をセットし、それを溶接して封じて完成する。
【0026】このようにして、本発明の第2の実施例に
係るアロイフリー型サイリスタによれば、図3に示すよ
うに、サイリスタエレメント21とセラミックス28と
の間に絶縁伸縮性の固定用ゴム29が設けられる。この
ため、組み立ての際に、カソード電極ポスト26及びア
ノード電極ポスト27により固定用ゴム29を強く挟み
込むことにより、その伸縮性を利用してエレメント21
をセラミックス28内に確実に固定することが可能とな
る。固定用ゴム29とペレット21Bとの間には多少隙間
が生じ、封止時の外力の影響が極力低減され、固定用ゴ
ム29が縮むことにより、サイリスタエレメント21を
強固に固定することが可能となる。なお、第1の実施例
のような絶縁性枠体22が不要となり、コスト低減化を
図ることが可能となる。また、組み立て容易な大容量の
シリコンサイリスタを提供することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧接型半
導体装置によれば、外囲内においてペレット自体が周辺
からの両持ち梁構造を以て緩衝的に支持された実装構造
である点に特徴を有するので、次の効果を奏する。
【0028】 外囲器内に固定される際の締め付け力
等が直接ペレットに加わり難くなるので、ペレットの割
れ等を防止することができる。従って、アロイフリータ
イプの半導体素子の実装が可能となる。このため、実装
コストの低廉化に寄与する。
【0029】 絶縁性スペーサとしては、絶縁性枠体
を用いた場合には、ペレット,挟み込み電極接触部材及
び絶縁性枠体を一体化したユニットを得ることができ、
組立て容易性に寄与する。
【0030】 絶縁性スペーサとしては、絶縁性弾力
部材を用いた場合には、実装コストの更なる低廉化に寄
与する。
【0031】 絶縁性枠体を用いた場合、電極体や挟
み込み電極接触部材に位置決め用段差があるときには、
ペレットの位置決めが正確に行なえるので、組み付け時
に不如意な当り等を排除でき、ペレットの割れや損傷を
排除できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るアロイフリー型サ
イリスタの構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係るサイリスタエレメ
ントの組み込み時の状態説明図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係るアロイフリー型サ
イリスタの構成図である。
【図4】本発明の第2の実施例に係るサイリスタエレメ
ントの組み込み時の状態説明図である。
【図5】従来例に係る合金接合型サイリスタの構成図で
ある。
【符号の説明】
21…サイリスタエレメント(半導体素子) 21A…カソード接触部材 21B…アノード接触部材 21C…半導体ペレット 21E…シリコンゴム(絶縁性緩衝部材) 21a,21b,23a,23b…位置決め用段差 22…絶縁性枠体(スペーサ) 23…カソード電極ポスト 24…アノード電極ポスト 25…絶縁性筒体 29…固定用ゴム(スペーサ) 50…外囲器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性筒体と、この両端を閉塞する一対
    の電極体とを外囲器とし、この外囲器内に、半導体ペレ
    ットと、該半導体ペレットに一方面で接触すると共に他
    方面で前記電極体に接触する一対の挟み込み電極接触部
    材を少なくとも収容してなる圧接型半導体装置におい
    て、 前記外囲器内には、前記半導体ペレットの外周を覆う絶
    縁性緩衝部材と、絶縁性緩衝部材と前記絶縁性筒体との
    間隙に介在する絶縁性スペーサとを有することを特徴と
    する圧接型半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の圧接型半導体装置にお
    いて、前記絶縁性スペーサは、前記絶縁性緩衝部材の外
    周を取り巻く絶縁性枠体であることを特徴とする圧接型
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の圧接型半導体装置にお
    いて、前記一対の電極体は前記絶縁性枠体の一部が係合
    可能の位置決め用段差を有することを特徴とする圧接型
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の圧接型半導体装置にお
    いて、前記一対の挟み込み電極接触部材は前記絶縁性枠
    体の一部が係合可能の位置決め用段差を有することを特
    徴とする圧接型半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項2乃至請求項4のいずれか一項に
    記載の圧接型半導体装置において、前記絶縁性枠体は、
    四フッ化エチレンの重合体から成るフッ素樹脂又はポリ
    フェニレンサルファイドから成ることを特徴とする圧接
    型半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の圧接型半導体装置にお
    いて、前記絶縁性スペーサは、絶縁性弾力部材であるこ
    とを特徴とする圧接型半導体装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19627426A1 (de) * 1996-07-08 1998-01-15 Asea Brown Boveri Lichtzündbarer Leistungshalbleiter sowie Verfahren zum Zusammenbauen eines solchen lichtzündbaren Leistungshalbleiters
WO2000008683A1 (en) * 1998-08-07 2000-02-17 Hitachi, Ltd. Flat semiconductor device, method for manufacturing the same, and converter comprising the same
EP2190011A3 (de) * 2008-11-20 2010-11-10 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Feuchtigkeitsdichtes Leistungshalbleitermodul mit Zentriereinrichtung
JP2016062983A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 株式会社東芝 半導体装置

Cited By (5)

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CN105990256A (zh) * 2014-09-16 2016-10-05 株式会社东芝 半导体装置

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