JPH0241903B2 - - Google Patents
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- JPH0241903B2 JPH0241903B2 JP58141194A JP14119483A JPH0241903B2 JP H0241903 B2 JPH0241903 B2 JP H0241903B2 JP 58141194 A JP58141194 A JP 58141194A JP 14119483 A JP14119483 A JP 14119483A JP H0241903 B2 JPH0241903 B2 JP H0241903B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- semiconductor element
- oil
- sealed
- external
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
- H10W72/07331—Connecting techniques
- H10W72/07337—Connecting techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone or epoxy
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、油封均圧形半導体装置に係り、特に
外部雰囲気圧の高い状況下での使用に適した構造
を有する油封均圧形半導体装置に関するものであ
る。3000〜10000ｍ級の大深度海中で使用する潜
水船、無人機等は、その電源を効率的に制御する
ためにインバータ、コンバータ、チヨツパー等の
電力制御装置を必要とする。これらの装置をこの
ような深海中で使用するには、耐圧容器中に収納
する必要がある。大深度の水圧に耐える耐圧容器
は、その重量が大きくなり、潜水船、無人機等を
重くする。このため浮力を大きくしようとする
と、耐圧容器自体が大きくなり、所定の大きさの
潜水船等を組立てられなくなる。そこで、この様
な条件下使用される半導体装置は、大圧力に耐え
ると同時に、小型軽量であることが強く要求され
る。従来一般に製造されている半導体装置では、
300Kgｆ／cm2〜1000Kgｆ／cm2程度の外部圧力下で
使用に耐えるものはなかつた。 第１図は従来の平形半導体装置の断面構造図で
あり、図中１は、セラミツク等からなる絶縁体筒
である。絶縁体筒１内には、所定の半導体素子２
が収容されている。半導体素子２は、その周側面
と絶縁体筒１の内壁面間に位置決めリング３を介
して固定されている。半導体素子２の上下の両主
面には、外部電極４，４が圧接されている。外部
電極４，４と絶縁体筒１間には上部フランジ５ａ
及び下部フランジ５ｂが夫々ろう付され、半導体
素子２の収納容器６を構成している。このように
して半導体素子を気密状態で収納した収納容器６
内には、不活性ガス７が封入されている。この様
な半導体装置では高い外部圧力が加わつた場合、
装置外装を構成する材料の鋼性が低いために、外
部圧力に耐えることができず、例えばフランジ部
分などが変形破断し、装置の気密が損なわれて初
期の電気的特性が劣化する。即ちこの様な半導体
装置は高い外部雰囲気圧の下で使用することはで
きない。第２図は、従来の半導体装置内部に電気
絶縁油を封入した改良形の半導体装置を示す。図
中８は電気絶縁油である。又、第１図と同一番号
は同等の構成部分を示す。この様な半導体装置に
おいては、外部圧力の増加に伴つて内部の電気絶
縁油の圧力も増加するので、外装の変形が緩和さ
れる均圧形パツケージを得ることができる。しか
し絶縁油であつても圧力による体積変化や、温度
による体積変化を起こすので、ある程度以上の外
部圧力の下では単に油を充てんしたのみの構造で
は圧力の急激な変化に対して耐え得ないことがわ
かつた。即ち、高い外部雰囲気圧の下では、フラ
ンジ５ａ，５ｂ部やろう付け部等の機械的に弱い
部分が第３図中２点鎖線１１にて示す様に変形
し、収納容器６が破損する。その結果、半導体素
子２の電気的特性を損う問題があつた。 装置の外部にベローズを付加して、圧力変化に
対する絶縁油の体積変化を吸収しようとする試み
は例えば第４図の様に油封式均圧形モーターなど
で実用化されている。図中２１はロータであり、
その回転軸２２を軸受け２３を介してフレーム２
４から外部に導出している。フレーム２４の内周
面にはロータ２１に対向するようにしてステータ
ー２５が取付けられている。フレーム２４の後端
部に回転軸２２の端部は、均圧ベローズ２６で囲
まれている。均圧ベローズ２６及びフレーム２４
に囲まれた内部には、均圧油２７が封入されてい
る。前述の油封式均圧形モーターにおいてはベロ
ーズとして例えばゴム等のやわらかい材質のベロ
ーズを取り付けることも可能であるが、半導体装
置の場合には、容器内に収納される半導体素子
が、非常に構造敏感性であるために極めて高い密
封度と不活性な内部雰囲気が要求される。従つて
一般に金属およびセラミツク壁による気密封止が
なされている。又、耐腐食性を考慮するとあまり
薄い金属壁を使用することも困難である。従つて
第５図の様に外部にベローズを付加しようとした
場合装置の内容積が大きくなりすぎて、逆に封入
オイルの量を増やさなければならなくなり、従つ
て体積変化量が増大するので、大型のベローズを
必要とする。この様な構造な先に述べたシステム
全体からの大きさの制約の取り扱い上の問題さら
には製造コストの観点から見ても実現性が低い。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、電気絶縁油の容積変化を、ｕ字形溝を有する
１対のフランジ部の弾性変形によつて吸収せしめ
て、半導体素子の優れた特性を発揮させると共
に、簡単な構造で高耐圧を有する油封均圧形半導
体装置を提供するものである。 即ち、本発明は、少なくとも２つ主面を持つ半
導体素子と、該半導体素子をその端面で支持して
収容した絶縁体筒と、前記主面の夫々に接触して
設けられた２つの外部電極と、前記半導体素子を
外気から遮断密閉するように前記２つの外部電極
と前記絶縁体筒間に取り付けられ、かつ、外部の
雰囲気の圧力変化に追従して弾性変形すると共
に、前記半導体素子を囲む領域と連通した中空部
と前記外部電極の付根部の表面側に形成された断
面略Ｕ字形溝を設けた互いに略同形の２つのフラ
ンジ部と、該２つのフランジ部、前記２つの外部
電極、及び前記絶縁体筒で囲まれた内部に前記半
導体素子を封止するように封入された電気絶縁油
そを具備することを特徴とする油封均圧形半導体
装置である。 以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。 第６図は、本発明の一実施例の断面図である。
図中３０は、半導体素子である。半導体素子３０
はセラミツク等からなる絶縁体筒３１内に収容さ
れている。半導体素子３０は、その側端面と絶縁
体筒３１の内壁面間に介在された位置決めリング
３２によつて固定されている。半導体素子３０の
表裏両主面には、外部電極３３ａ，３３ｂが取付
けられている。絶縁体筒３１の下端部と裏面側の
外部電極３３ｂ間には、下部フランジ３４ｂが取
付けられている。絶縁体筒３１の上端部と表面側
の外部電極３３ａ間には上部フランジ３４ａが取
付けられている。上部フランジ３４ａ及び下部フ
ランジ３４ｂは、外部電極３３ａ，３３ｂと絶縁
体筒３１の間で折曲し、この折曲部によつて半導
体素子３０を囲む領域と連通する中空部３３ｃを
形成している。更に、上部フランジ３４ａ及び下
部フランジ３４ｂの外部電極３３ａ，３３ｂの付
根部には、外部電極３３ａ，３３ｂを囲むように
して断面略ｕ字形溝３４ｃが形成されている。上
部フランジ３４ａ及び下部フランジ３４ｂ（以下、
単にフランジ部３４と記す。）は、このｕ字形溝
３４ｃ及び中空部３３ｃによつて、外力を受けた
際に弾性変形するようになつている。外部電極３
３ａ，３３ｂ、絶縁体筒３１及びフランジ部３４
によつて、収納容器３５が構成されている。収納
容器３５内には、半導体素子３０を密封して封止
するように電気絶縁油３６が封入されている。電
気絶縁油としては、例えばシリコン油が使用され
ている。絶縁体筒３１の側部には、電気絶縁油３
６の封入管３７が導出されており、その先端部は
封口されている。 このように構成された油封均圧形半導体装置４
０によれば、フランジ部３４にｕ字形溝３４ｃが
形成されていると共に、フランジ部３４によつて
中空部３３ｃが形成されているので、第７図に２
点鎖線４１にて示す如く、フランジ部３４が弾性
変形してその圧力を吸収する。しかも、フランジ
部３４は、半導体素子３０の両主面側に上下部に
１対設けられているので、圧力吸収作用を増大さ
せることができる。同様に電気絶縁油３６の容積
が、温度変化或は圧力変化によつて変化しても、
フランジ部３４で容易に吸収される。その結果、
半導体素子３０に不均一な圧力の加わるのを阻止
して、優れた素子特性を発揮させることができ
る。しかも、収納容器３５は、内部に電気絶縁油
３６を封入した状態になつているので、耐圧の向
上を達成できるものである。 なお、スタツク構造の電力制御装置を組立てる
場合には第８図に示す如く、油封均圧形半導体装
置４０の外部電極３３ａ，３３ｂにスタツク板４
２を数百〜数千Kgｆで圧接することにより、容易
に構成することができる。 以上説明した如く、本発明に係る油封均圧形半
導体装置によれば、電気絶縁油の容積変化を、ｕ
字形溝を有する１対のフランジ部の弾性変形によ
つて吸収せしめて、半導体素子の優れた特性を発
揮させると共に、簡単な構造で高耐圧を有するも
のである。
外部雰囲気圧の高い状況下での使用に適した構造
を有する油封均圧形半導体装置に関するものであ
る。3000〜10000ｍ級の大深度海中で使用する潜
水船、無人機等は、その電源を効率的に制御する
ためにインバータ、コンバータ、チヨツパー等の
電力制御装置を必要とする。これらの装置をこの
ような深海中で使用するには、耐圧容器中に収納
する必要がある。大深度の水圧に耐える耐圧容器
は、その重量が大きくなり、潜水船、無人機等を
重くする。このため浮力を大きくしようとする
と、耐圧容器自体が大きくなり、所定の大きさの
潜水船等を組立てられなくなる。そこで、この様
な条件下使用される半導体装置は、大圧力に耐え
ると同時に、小型軽量であることが強く要求され
る。従来一般に製造されている半導体装置では、
300Kgｆ／cm2〜1000Kgｆ／cm2程度の外部圧力下で
使用に耐えるものはなかつた。 第１図は従来の平形半導体装置の断面構造図で
あり、図中１は、セラミツク等からなる絶縁体筒
である。絶縁体筒１内には、所定の半導体素子２
が収容されている。半導体素子２は、その周側面
と絶縁体筒１の内壁面間に位置決めリング３を介
して固定されている。半導体素子２の上下の両主
面には、外部電極４，４が圧接されている。外部
電極４，４と絶縁体筒１間には上部フランジ５ａ
及び下部フランジ５ｂが夫々ろう付され、半導体
素子２の収納容器６を構成している。このように
して半導体素子を気密状態で収納した収納容器６
内には、不活性ガス７が封入されている。この様
な半導体装置では高い外部圧力が加わつた場合、
装置外装を構成する材料の鋼性が低いために、外
部圧力に耐えることができず、例えばフランジ部
分などが変形破断し、装置の気密が損なわれて初
期の電気的特性が劣化する。即ちこの様な半導体
装置は高い外部雰囲気圧の下で使用することはで
きない。第２図は、従来の半導体装置内部に電気
絶縁油を封入した改良形の半導体装置を示す。図
中８は電気絶縁油である。又、第１図と同一番号
は同等の構成部分を示す。この様な半導体装置に
おいては、外部圧力の増加に伴つて内部の電気絶
縁油の圧力も増加するので、外装の変形が緩和さ
れる均圧形パツケージを得ることができる。しか
し絶縁油であつても圧力による体積変化や、温度
による体積変化を起こすので、ある程度以上の外
部圧力の下では単に油を充てんしたのみの構造で
は圧力の急激な変化に対して耐え得ないことがわ
かつた。即ち、高い外部雰囲気圧の下では、フラ
ンジ５ａ，５ｂ部やろう付け部等の機械的に弱い
部分が第３図中２点鎖線１１にて示す様に変形
し、収納容器６が破損する。その結果、半導体素
子２の電気的特性を損う問題があつた。 装置の外部にベローズを付加して、圧力変化に
対する絶縁油の体積変化を吸収しようとする試み
は例えば第４図の様に油封式均圧形モーターなど
で実用化されている。図中２１はロータであり、
その回転軸２２を軸受け２３を介してフレーム２
４から外部に導出している。フレーム２４の内周
面にはロータ２１に対向するようにしてステータ
ー２５が取付けられている。フレーム２４の後端
部に回転軸２２の端部は、均圧ベローズ２６で囲
まれている。均圧ベローズ２６及びフレーム２４
に囲まれた内部には、均圧油２７が封入されてい
る。前述の油封式均圧形モーターにおいてはベロ
ーズとして例えばゴム等のやわらかい材質のベロ
ーズを取り付けることも可能であるが、半導体装
置の場合には、容器内に収納される半導体素子
が、非常に構造敏感性であるために極めて高い密
封度と不活性な内部雰囲気が要求される。従つて
一般に金属およびセラミツク壁による気密封止が
なされている。又、耐腐食性を考慮するとあまり
薄い金属壁を使用することも困難である。従つて
第５図の様に外部にベローズを付加しようとした
場合装置の内容積が大きくなりすぎて、逆に封入
オイルの量を増やさなければならなくなり、従つ
て体積変化量が増大するので、大型のベローズを
必要とする。この様な構造な先に述べたシステム
全体からの大きさの制約の取り扱い上の問題さら
には製造コストの観点から見ても実現性が低い。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、電気絶縁油の容積変化を、ｕ字形溝を有する
１対のフランジ部の弾性変形によつて吸収せしめ
て、半導体素子の優れた特性を発揮させると共
に、簡単な構造で高耐圧を有する油封均圧形半導
体装置を提供するものである。 即ち、本発明は、少なくとも２つ主面を持つ半
導体素子と、該半導体素子をその端面で支持して
収容した絶縁体筒と、前記主面の夫々に接触して
設けられた２つの外部電極と、前記半導体素子を
外気から遮断密閉するように前記２つの外部電極
と前記絶縁体筒間に取り付けられ、かつ、外部の
雰囲気の圧力変化に追従して弾性変形すると共
に、前記半導体素子を囲む領域と連通した中空部
と前記外部電極の付根部の表面側に形成された断
面略Ｕ字形溝を設けた互いに略同形の２つのフラ
ンジ部と、該２つのフランジ部、前記２つの外部
電極、及び前記絶縁体筒で囲まれた内部に前記半
導体素子を封止するように封入された電気絶縁油
そを具備することを特徴とする油封均圧形半導体
装置である。 以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。 第６図は、本発明の一実施例の断面図である。
図中３０は、半導体素子である。半導体素子３０
はセラミツク等からなる絶縁体筒３１内に収容さ
れている。半導体素子３０は、その側端面と絶縁
体筒３１の内壁面間に介在された位置決めリング
３２によつて固定されている。半導体素子３０の
表裏両主面には、外部電極３３ａ，３３ｂが取付
けられている。絶縁体筒３１の下端部と裏面側の
外部電極３３ｂ間には、下部フランジ３４ｂが取
付けられている。絶縁体筒３１の上端部と表面側
の外部電極３３ａ間には上部フランジ３４ａが取
付けられている。上部フランジ３４ａ及び下部フ
ランジ３４ｂは、外部電極３３ａ，３３ｂと絶縁
体筒３１の間で折曲し、この折曲部によつて半導
体素子３０を囲む領域と連通する中空部３３ｃを
形成している。更に、上部フランジ３４ａ及び下
部フランジ３４ｂの外部電極３３ａ，３３ｂの付
根部には、外部電極３３ａ，３３ｂを囲むように
して断面略ｕ字形溝３４ｃが形成されている。上
部フランジ３４ａ及び下部フランジ３４ｂ（以下、
単にフランジ部３４と記す。）は、このｕ字形溝
３４ｃ及び中空部３３ｃによつて、外力を受けた
際に弾性変形するようになつている。外部電極３
３ａ，３３ｂ、絶縁体筒３１及びフランジ部３４
によつて、収納容器３５が構成されている。収納
容器３５内には、半導体素子３０を密封して封止
するように電気絶縁油３６が封入されている。電
気絶縁油としては、例えばシリコン油が使用され
ている。絶縁体筒３１の側部には、電気絶縁油３
６の封入管３７が導出されており、その先端部は
封口されている。 このように構成された油封均圧形半導体装置４
０によれば、フランジ部３４にｕ字形溝３４ｃが
形成されていると共に、フランジ部３４によつて
中空部３３ｃが形成されているので、第７図に２
点鎖線４１にて示す如く、フランジ部３４が弾性
変形してその圧力を吸収する。しかも、フランジ
部３４は、半導体素子３０の両主面側に上下部に
１対設けられているので、圧力吸収作用を増大さ
せることができる。同様に電気絶縁油３６の容積
が、温度変化或は圧力変化によつて変化しても、
フランジ部３４で容易に吸収される。その結果、
半導体素子３０に不均一な圧力の加わるのを阻止
して、優れた素子特性を発揮させることができ
る。しかも、収納容器３５は、内部に電気絶縁油
３６を封入した状態になつているので、耐圧の向
上を達成できるものである。 なお、スタツク構造の電力制御装置を組立てる
場合には第８図に示す如く、油封均圧形半導体装
置４０の外部電極３３ａ，３３ｂにスタツク板４
２を数百〜数千Kgｆで圧接することにより、容易
に構成することができる。 以上説明した如く、本発明に係る油封均圧形半
導体装置によれば、電気絶縁油の容積変化を、ｕ
字形溝を有する１対のフランジ部の弾性変形によ
つて吸収せしめて、半導体素子の優れた特性を発
揮させると共に、簡単な構造で高耐圧を有するも
のである。
第１図及び第２図は、それぞれ従来の均圧形半
導体装置の断面図、第３図は、第２図に示す半導
体装置のフランジ部が外部圧力によつて変形して
いる状態を示す説明図、第５図は、従来の油封均
圧形半導体装置の断面図、第４図は、油封式均圧
形モータの断面図、第６図は、本発明の一実施例
の断面図、第７図は、同実施例の油封均圧形半導
体装置のフランジ部の変形状態を示す説明図、第
８図は、同実施例の油封均圧形半導体装置を組込
んだスタツク構造のものを示す説明図である。 ３０……半導体素子、３１……絶縁体筒、３２
……位置決めリング、３３ａ，３３ｂ……外部電
極、３３ｃ……中空部、３４ａ……上部フラン
ジ、３４ｂ……下部フランジ、３４ｃ……ｕ字形
溝、３５……収納容器、３６……電気絶縁油、３
７……封入管、４０……油封均圧形半導体装置、
４２……スタツク板。
導体装置の断面図、第３図は、第２図に示す半導
体装置のフランジ部が外部圧力によつて変形して
いる状態を示す説明図、第５図は、従来の油封均
圧形半導体装置の断面図、第４図は、油封式均圧
形モータの断面図、第６図は、本発明の一実施例
の断面図、第７図は、同実施例の油封均圧形半導
体装置のフランジ部の変形状態を示す説明図、第
８図は、同実施例の油封均圧形半導体装置を組込
んだスタツク構造のものを示す説明図である。 ３０……半導体素子、３１……絶縁体筒、３２
……位置決めリング、３３ａ，３３ｂ……外部電
極、３３ｃ……中空部、３４ａ……上部フラン
ジ、３４ｂ……下部フランジ、３４ｃ……ｕ字形
溝、３５……収納容器、３６……電気絶縁油、３
７……封入管、４０……油封均圧形半導体装置、
４２……スタツク板。
Claims (1)
- １ 少なくとも２つ主面を持つ半導体素子と、該
半導体素子をその側端面で支持して収容した絶縁
体筒と、前記主面の夫々に接触して設けられた２
つの外部電極と、前記半導体素子を外気から遮断
密閉するように前記２つの外部電極と前記絶縁体
筒間に取り付けられ、かつ、外部の雰囲気の圧力
変化に追従して弾性変形すると共に、前記半導体
素子を囲む領域と連通した中空部と前記外部電極
の付根部の表面側に形成された断面略Ｕ字形溝を
設けた互いに略同形状の２つのフランジ部と、該
２つのフランジ部、前記２つの外部電極、及び前
記絶縁体筒で囲まれた内部に前記半導体素子を封
止するように封入された電気絶縁油とを具備する
ことを特徴とする油封均圧形半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141194A JPS6032332A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 油封均圧形半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141194A JPS6032332A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 油封均圧形半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6032332A JPS6032332A (ja) | 1985-02-19 |
| JPH0241903B2 true JPH0241903B2 (ja) | 1990-09-19 |
Family
ID=15286341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58141194A Granted JPS6032332A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 油封均圧形半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032332A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3831067A (en) * | 1972-05-15 | 1974-08-20 | Int Rectifier Corp | Semiconductor device with pressure connection electrodes and with headers cemented to insulation ring |
| JPS5621352A (en) * | 1979-07-28 | 1981-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP58141194A patent/JPS6032332A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6032332A (ja) | 1985-02-19 |
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