JPS62109327A - 全圧接型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はダイオード、サイリスタ或いはゲートオフサイ
リスタ（以下、ＧＴＯ）等の全圧接型の半導体装置に係
り、特に半導体基体の半径方向の移動を固定し円心円状
に保持するのに好適な内部−構造に関する。

〔発明の背景〕

全圧接型の半導体装置は、少なくとも１つのＰＮ接合を
有する半導体基体の両側の主表面に、電極端子と冷却体
としての作用を兼ねる導電体を加圧接触させた構造を持
つもの（特開昭４７−４７１５号参照）で、その基本構
造とかかる構造の利点について述べる。

第４図は、全圧接型半導体装置の従来例を示す。

半導体基体１は一般に少なくとも１つのＰＮ接合を形成
した半導体板から成り、判導体板はシリコン、ゲルマニ
ラが広く用いられている。半導体基板１の両主面には、
オーミック状の金属電極２が蒸着されている。金属電極
２にはアルミニウムが広く用いられている。半導体基体
１の南面には一対の導電体５，６がそれぞれ中間中間緩
衝板３゜４を介して固着されることなく可滑動状態で加
圧接触される。導電体５，６は電気、熱的に抵抗の小さ
い部材が好ましく、この為、銅、真ちゅう、アルミニウ
ム等が用いられる。これらの部材は半導体に比べて熱膨
張係数が大きいため、半導体基体１と固着させてしまう
と、半導体装置の運転時に受ける熱サイクルで大きな熱
応力が半導体板に作用するＪその結果、半導体板の電気
特性に悪影響を与え、最悪の事態では亀裂さえ生じさせ
てしまう。かかる欠点を解消するために前記の如く一対
の導電体５，６と半導体基体１とは固着しないで加圧接
触させる構成が提案された訳である。現在では、大電力
を扱うダイオード、サイリスタ、ＧＴＯ等の半導体装置
に広く適用されている。

一方、全圧接型の半導体装置では、一対の導電体５，６
が判導体基体１を挾んで加圧する構造であるため、上下
の導電体５，６の中心軸がずれて加圧される場合、半導
体基体１を曲げようとする応力が働く、この曲げ応力の
ため半導体基体１に不均一な荷重がかかり、これを破壊
する事故が起こる。機械的な破壊にまでに到らなくても
不均一荷重は加圧接触面での電気的、熱的な抵抗の不均
一を生じるので電流集中現象などが起こり、電気的特性
も悪影響する。

このように、全圧接型の半導体装置では上Ｆ　一対の導
電体５，６の中心軸を合わせることは非常に大切である
。そこで、上下一対の導電体５，６がどのように結合さ
れているかについて説明する。

上下導電体５，６の周囲にはフランジ９，１０が銀ろう
１４ａ、１４ｂにより固着され、これらフランジ９，１
０は、さらに絶縁筒体１１の金属化された上端１５ａと
下端１５ｂに銀ろうにより固定されたフランジ１２．１
３と、精度良く導電体５，６の中心軸を合わせた状態で
アルゴン溶接部１６ａ、１６ｂにより固定される。この
ように中心軸が合わせられた上下一対の導電体５，６と
フランジ９，１０および絶縁筒体１１が一体化されて半
導体基体１を納める気密容器を形成している。ここでフ
ランジ９，１０は可撓性の金属からなり、導電体５，６
と絶縁筒体１１に固着されてもばね作用があるので、上
下一対の導電体５，６間に加えられた圧力を容易に半導
体基体１に伝えることができる。

一方、導電体５，６と半導体基体１を可滑動な加圧接触
構造とした為、半導体基体１の位置ずれを防ぐ保持手段
が新たに必要になった。その−例が同図ず示されている
。即ち、リング状の絶縁体８を導電体６と半導体基体１
の外周端面近傍を覆う表面保護材７の外周に接する（係
合する）ように設け、この絶縁体８を介して半導体１は
導電体６と位置決めされる。別な構造として、絶縁体８
を他方の導電体５の方へ接触（係合）させて半導体基体
１が導電体５と位置決めされる。しかし、この方法では
、位置合わせ用のリング状絶縁体８において、導電体６
（または５）の外周部と表面保護材７の外周部に合わせ
るようにするため、同心円を２つ成型する必要があるの
で、同心円状に固定する際、精度的に問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述した半導体基体の半径方向の動きを
固定し、少なくとも一方の導電体と同心円状になるよう
に安定保持した構造の全圧接型半導体装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明は半導体基体を、その表面保護材の内周面を利用
して導電体にはめ込んだ絶縁リングによって導電体と同
心円状になるように安定保持させ、半導体基体の半径方
向の移動を防ぎ、半導体基体と導電体の中心軸を合わせ
る構造にじたものである。

〔発明の実施例〕 以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第４
図と同一符号は同一構成要素を示す。

半導体基体１は少なくとも１つのＰＮ接合が形成された
シリコンの半導体板から成り、半導体基体１の両主表面
上にはアルミニウムを蒸着して金属電極２が形成されて
いる。また半導体基体１の外周端面にはＰＮ接合が露出
しているため１表面の電界を下げるようベベル加工され
、表面保護材７が半導体基体１と同心円状に塗布されて
いる。

表面保護林７としては通常大電力用サイリスタに用いら
れているシリコーン・ゴムを用いた。金属電極２は中間
緩衝板３，４を介して一対の導電体５．６と加圧接触さ
れる構成になっている。導電体５，６と半導体基体１を
直接加圧接触させると両者の熱膨張係数の大きな相違に
より熱サイクルで熱応力が発生し半導体基体１に悪影響
が及ぶことが知られているため、これを防ぐ目的で半導
体基体１と熱膨張係数の近い中間緩衝板３，４を介在さ
せて加圧接触させている。そして、半導体基体１、中間
緩衝板３，４、一対の導電体５，６の全てを加圧のみで
接触させる構造において、導電体６にはめ込んだ一定の
厚みのリング状絶縁体８の外周と、表面保護材７の内周
を定位接触させることによって、半導体基体１の半径方
向の動きを固定し、半導体基体１と導電体６の中心軸を
１合わせることを可能にした。

第２図、第３図は各々他の実施例を示しており、第１図
に示すものと同一符号は同一構成要素を示している。

第２図の実施例では、リング状絶縁体８を二重リング状
として表面保護材７の外周にも接触されている。

また、第３図の実施例では、一対の導電体５゜６の各々
について、リング状絶縁体８を設けている。

これらいづれの実施例でも、表面保護林７とリング状絶
縁体８の接触が二重になっているので。

半導体基体１の中心軸合わせの精度が一層向上している
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体基体と導電体が、同心円状に固
定できるので、中心軸ズレにより機械的な応力や電気的
な電流集中の不具合を低減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明半導体装置の一実施例を示す縦断面図、
第２図、第３図は本発明半導体装置の更に他の実施例を
示す部分図の縦断面図、第４図は従来の半導体装置を示
す縦断面図である。 １・・・半導体基体、２・・・金属電極、３，４・・・
中間緩衝板、５，６・・・導電体、７・・・表面保護材
、８・・・絶縁体、９，１０・・・フランジ、１１・・
・絶縁筒体、１２．１３・・・フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つのＰＮ接合を有する半導体基体と、
   該半導体基体の両主面に蒸着されたオーミック状の金属
   電極と、上記半導体基体の外周端面近傍を覆う表面保護
   材、および該半導体基体を両側から挟持する一対の導電
   体と、該導電体の少なくとも一方にはめ込んだ位置決め
   用リング状絶縁体を有し、上記半導基体の両主表面に上
   記導電体を押圧して電気的特性を得る全圧接型半導体装
   置において、リング状絶縁体の外周を表面保護材の内周
   に接触させ、同心円状に位置決めさせることによつて、
   上記半導体基体とリング状絶縁体をはめ込んだ少なくと
   も一方の導電体を同時に位置決めする手段を有すること
   を特徴とする全圧接型半導体装置。 ２、上記特許請求の範囲第１項において、半導体基体と
   少なくとも一方の導電体の間には中間緩衝板が介装され
   ており、該中間緩衝板はリング状絶縁体に同心円状に係
   合していることを特徴とする全圧接型半導体装置。