JPH036659B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH036659B2 JPH036659B2 JP18301384A JP18301384A JPH036659B2 JP H036659 B2 JPH036659 B2 JP H036659B2 JP 18301384 A JP18301384 A JP 18301384A JP 18301384 A JP18301384 A JP 18301384A JP H036659 B2 JPH036659 B2 JP H036659B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- gate
- control electrode
- semiconductor device
- cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
- H10W76/10—Containers or parts thereof
- H10W76/12—Containers or parts thereof characterised by their shape
- H10W76/13—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection
- H10W76/138—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection having another interconnection being formed by a cover plate parallel to the conductive base, e.g. sandwich type
-
- 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
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- Die Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、環状の制御電極を有する半導体装
置、特にその半導体装置の制御電極取出し構造の
改良に関するものである。
置、特にその半導体装置の制御電極取出し構造の
改良に関するものである。
大容量のゲートターンオフサイリスタや、トラ
ンジスタにおいては、大容量化に伴て制御用電極
(ゲートまたはベース)に流す電流が大きくなり、
最近では数10A〜数100Aの電流を流すものも実
用化されている。特に大容量ゲートターンオフサ
イリスタでは、ターンオフ時に必要なゲート逆電
流が大きく、しかも瞬時に、均一に電流を流す必
要があるため、ゲートとカソード間のインピーダ
ンスを極力小さくする工夫がなされている。例え
ば、ゲート電極の取出し部分の形状を環状にして
取出し部分からエミツタ領域までの距離の短縮と
電流分布の均一化、軽減が図られている。
ンジスタにおいては、大容量化に伴て制御用電極
(ゲートまたはベース)に流す電流が大きくなり、
最近では数10A〜数100Aの電流を流すものも実
用化されている。特に大容量ゲートターンオフサ
イリスタでは、ターンオフ時に必要なゲート逆電
流が大きく、しかも瞬時に、均一に電流を流す必
要があるため、ゲートとカソード間のインピーダ
ンスを極力小さくする工夫がなされている。例え
ば、ゲート電極の取出し部分の形状を環状にして
取出し部分からエミツタ領域までの距離の短縮と
電流分布の均一化、軽減が図られている。
第1図は従来の半導体装置、特に環状のゲート
電極構造を有するゲートターンオフサイリスタの
エレメントの平面図である。第1図において、1
は半導体基体であるエレメント、1aはシリコン
ウエハ、1bはこのシリコンウエハ1aを支持す
る補強板、1cはゲート電極、1dはカソード電
極、1e,1fは前記ゲート電極1cの集電電極
の部分である。
電極構造を有するゲートターンオフサイリスタの
エレメントの平面図である。第1図において、1
は半導体基体であるエレメント、1aはシリコン
ウエハ、1bはこのシリコンウエハ1aを支持す
る補強板、1cはゲート電極、1dはカソード電
極、1e,1fは前記ゲート電極1cの集電電極
の部分である。
第1図における従来のゲートターンオフサイリ
スタは主としてワイヤボンデイングによつてエレ
メント1のゲート電極1cと外部のゲート電極
(図示してない)とを直接接続しており、第2図
はこのようなゲート電極の取出し構造の示す斜視
図である。
スタは主としてワイヤボンデイングによつてエレ
メント1のゲート電極1cと外部のゲート電極
(図示してない)とを直接接続しており、第2図
はこのようなゲート電極の取出し構造の示す斜視
図である。
第2図においては、2はボンデイング用のアル
ミ線からなるゲート取出し電極であり、このアル
ミ線としては通常直径0.3〜0.7mmのものが用いら
れ、また、このアルミ線はゲート電流の通電分布
を均一化するするために、エレメント1の環状の
集電電極1eに対してほぼ等間隔に数ケ所から数
10ケ所ボンデイングを行う必要がある。
ミ線からなるゲート取出し電極であり、このアル
ミ線としては通常直径0.3〜0.7mmのものが用いら
れ、また、このアルミ線はゲート電流の通電分布
を均一化するするために、エレメント1の環状の
集電電極1eに対してほぼ等間隔に数ケ所から数
10ケ所ボンデイングを行う必要がある。
この従来の装置では、ボンデイングに使用する
アルミ線自体の電気抵抗を無視できず、特に数
100Aの大電流を流す場合には、このアルミ線の
部分の抵抗が大きいと、主電流を遮断する際に、
ゲートからのキヤリアの排出が充分に行われず、
そのためゲートターンオフサイリスタの制御可能
電流を低下させてしまうことがあつた。
アルミ線自体の電気抵抗を無視できず、特に数
100Aの大電流を流す場合には、このアルミ線の
部分の抵抗が大きいと、主電流を遮断する際に、
ゲートからのキヤリアの排出が充分に行われず、
そのためゲートターンオフサイリスタの制御可能
電流を低下させてしまうことがあつた。
一方、ゲートターンオフサイリスタの大容量化
が進むにつれて、エレメントの大口径化が進み、
これに伴つて前述のゲート取出し電流2の配線長
が長くなり、また、遮断時に必要とされるゲート
電流は増加するので、ゲート配線部分の電気抵抗
をさらに低くする必要がある。
が進むにつれて、エレメントの大口径化が進み、
これに伴つて前述のゲート取出し電流2の配線長
が長くなり、また、遮断時に必要とされるゲート
電流は増加するので、ゲート配線部分の電気抵抗
をさらに低くする必要がある。
ゲート配線部分の電気抵抗を低くしてゲートに
大電流を供給する方法としては、ゲート取出し電
極をエレメントに加圧接触させる方法が従来から
あり、この方法はゲートがエレメントの中央部に
あるセンターゲート構造のサイリスタや大容量の
トランジスタ等に用いた場合に非常に有効であ
る。
大電流を供給する方法としては、ゲート取出し電
極をエレメントに加圧接触させる方法が従来から
あり、この方法はゲートがエレメントの中央部に
あるセンターゲート構造のサイリスタや大容量の
トランジスタ等に用いた場合に非常に有効であ
る。
第3図はこのような従来と半導体装置の例で、
ゲート取出し電極をエレメントに加圧接触させる
構造を有するサイリスタの断面図である。
ゲート取出し電極をエレメントに加圧接触させる
構造を有するサイリスタの断面図である。
第3図において、1はサイリスタのエレメン
ト、3は挿入板、4は外部陰極、5はゲート取出
しリード、6はこのゲート取出しリード5および
挿入板3を外部陰極4に対して位置決めする絶縁
性支持部材、7は前記ゲート取出しリード5の先
端部5a(第2図のゲート取出し電極2に相当)
を絶縁性支持部材6を介してサイリスタのエレメ
ント1に加圧するばね、8は前記ゲート取出しリ
ード5を外部陰極4と絶縁するための保護管、9
は外部陰極、10は前記サイリスタのエレメント
1を支持するセラミツク筒、11は前記外部陰極
4をセラミツク筒10に固着支持する陰極側のフ
ランジ、12は外部陽極9を支持する陽極側のフ
ランジ、13は外部ゲート電極(制御電極)であ
る。
ト、3は挿入板、4は外部陰極、5はゲート取出
しリード、6はこのゲート取出しリード5および
挿入板3を外部陰極4に対して位置決めする絶縁
性支持部材、7は前記ゲート取出しリード5の先
端部5a(第2図のゲート取出し電極2に相当)
を絶縁性支持部材6を介してサイリスタのエレメ
ント1に加圧するばね、8は前記ゲート取出しリ
ード5を外部陰極4と絶縁するための保護管、9
は外部陰極、10は前記サイリスタのエレメント
1を支持するセラミツク筒、11は前記外部陰極
4をセラミツク筒10に固着支持する陰極側のフ
ランジ、12は外部陽極9を支持する陽極側のフ
ランジ、13は外部ゲート電極(制御電極)であ
る。
この第3図の従来例によるサイリスタでは、エ
レメント1とゲート取出しリード5とをボンデイ
ングする必要がないため、ゲート取出しリード5
の線径を大きくしたり、このワイヤとしてアルミ
よりも電導性の良い材料(たとえば銀等)を用い
たりすることが可能であり、大電流の供給に有利
である。
レメント1とゲート取出しリード5とをボンデイ
ングする必要がないため、ゲート取出しリード5
の線径を大きくしたり、このワイヤとしてアルミ
よりも電導性の良い材料(たとえば銀等)を用い
たりすることが可能であり、大電流の供給に有利
である。
しかしながら、前記絶縁性支持部材6は絶縁
性、耐熱性、機械的強度にすぐれたアルミナ焼結
体等を用いる必要があるために寸法制度が悪く、
そのため外部陰極4と、絶縁性支持部材6とのク
リアランスおよびこの絶縁性支持部材6とゲート
取出しリード5とのクリアランスを大きくせざる
を得ず、位置決め制度が悪くなり、その結果、こ
の従来のゲート取出し構造は高精度な位置決めを
要するためにゲートターンオフサイリスタに使用
するには精度上不十分であるという欠点があつ
た。
性、耐熱性、機械的強度にすぐれたアルミナ焼結
体等を用いる必要があるために寸法制度が悪く、
そのため外部陰極4と、絶縁性支持部材6とのク
リアランスおよびこの絶縁性支持部材6とゲート
取出しリード5とのクリアランスを大きくせざる
を得ず、位置決め制度が悪くなり、その結果、こ
の従来のゲート取出し構造は高精度な位置決めを
要するためにゲートターンオフサイリスタに使用
するには精度上不十分であるという欠点があつ
た。
また、環状ゲートターンオフサイリスタの場合
に、前記第3図の従来例による構造を採用するに
は、ゲート取出しリード5のエレメント1と接触
する先端部5aを環状にする必要があるが、この
環状部分を容易、かつ高精度に位置決めできる加
圧接触形ゲート構造は実用化されていなかつた。
に、前記第3図の従来例による構造を採用するに
は、ゲート取出しリード5のエレメント1と接触
する先端部5aを環状にする必要があるが、この
環状部分を容易、かつ高精度に位置決めできる加
圧接触形ゲート構造は実用化されていなかつた。
この発明は、上記のような従来のゲート取出し
構造の欠点を除去するためになされたもので、半
導体基体の制御電極を外部制御電極と接続するた
めにほぼ環状の制御電極取出し電極を設け、この
制御電極取出し電極を収納する外部電極の凹部分
を絶縁性被膜で被膜し、前記制御電極取出し電極
を前期制御電極に圧接させることによつて、制御
電極の取出しを容易に、かつ高精度で行うことが
できる信頼性の高い半導体装置を提供するもので
ある。以下、この発明の実施例を図面について説
明する。
構造の欠点を除去するためになされたもので、半
導体基体の制御電極を外部制御電極と接続するた
めにほぼ環状の制御電極取出し電極を設け、この
制御電極取出し電極を収納する外部電極の凹部分
を絶縁性被膜で被膜し、前記制御電極取出し電極
を前期制御電極に圧接させることによつて、制御
電極の取出しを容易に、かつ高精度で行うことが
できる信頼性の高い半導体装置を提供するもので
ある。以下、この発明の実施例を図面について説
明する。
第4図はこの発明の一実施例によるゲートター
ンオフサイリスタの構造を示したものである。
ンオフサイリスタの構造を示したものである。
第4図において、1は半導体基体であるエレメ
ント、14はゲート取出し電極で、環状金属部1
4aとワイヤ部14bとを有する。15は前記エ
レメント1のカソード電極の外周部と、第1外部
主電極である外部陰極18との間に挿入された外
側挿入板、16は前記エレメント1のカソード電
極の内側部と外部極18との間に挿入された内側
挿入板である。この外部陰極18のカソード側に
は環状の保持溝18aが凹設され、その保持溝1
8aの内面には絶縁性被膜18cが披着されてい
る。前記保持溝18a内には環状のゲート取出し
電極14が上下動自在に挿入され、このゲート取
出し電極14は保持溝18aの底面との間に絶縁
性被膜18cを介して挿入されたばね17により
第4図の下方に付勢されてエレメント1のゲート
電極部分に圧接している。また、10,11,1
2,13は第3図のものと同一のものを示し、1
9は外部陽極である。
ント、14はゲート取出し電極で、環状金属部1
4aとワイヤ部14bとを有する。15は前記エ
レメント1のカソード電極の外周部と、第1外部
主電極である外部陰極18との間に挿入された外
側挿入板、16は前記エレメント1のカソード電
極の内側部と外部極18との間に挿入された内側
挿入板である。この外部陰極18のカソード側に
は環状の保持溝18aが凹設され、その保持溝1
8aの内面には絶縁性被膜18cが披着されてい
る。前記保持溝18a内には環状のゲート取出し
電極14が上下動自在に挿入され、このゲート取
出し電極14は保持溝18aの底面との間に絶縁
性被膜18cを介して挿入されたばね17により
第4図の下方に付勢されてエレメント1のゲート
電極部分に圧接している。また、10,11,1
2,13は第3図のものと同一のものを示し、1
9は外部陽極である。
第5図は第4図中の外部陰極18の詳細な構造
を示す斜視面である。第5図において、18dは
前記外部陰極18の本体である電極ブロツクであ
り、18aは前記外部陰極18がエレメント1に
接触する面に設けられた環状の保持溝、18bは
この保持溝18aに隣接して設けられたゲートリ
ード収納用の直線状の溝部分、18cは前記環状
の保持溝18aおよび直線状の溝部分18bの内
面に披着された絶縁性被膜である。
を示す斜視面である。第5図において、18dは
前記外部陰極18の本体である電極ブロツクであ
り、18aは前記外部陰極18がエレメント1に
接触する面に設けられた環状の保持溝、18bは
この保持溝18aに隣接して設けられたゲートリ
ード収納用の直線状の溝部分、18cは前記環状
の保持溝18aおよび直線状の溝部分18bの内
面に披着された絶縁性被膜である。
次に、前記外部陰極18の製造方法を説明す
る。
る。
(a) まず、電極ブロツク18dを所望の精度にて
切削加工形成し、環状の保持溝18aおよび直
線上の溝部分18bを除く部分をマスキングし
た後、アルミナまたはボロンナイトライドを環
状の保持溝18aおよび直線上の溝部分18b
に溶射する。電極ブロツク18dの材料として
銅を使用した場合、アルミナの溶射厚みは約
500μmまで付けられるが、この被膜の機械的
強度、電気絶縁性、寸法精度等の制約から、
100〜300μmの厚みが最も適している。
切削加工形成し、環状の保持溝18aおよび直
線上の溝部分18bを除く部分をマスキングし
た後、アルミナまたはボロンナイトライドを環
状の保持溝18aおよび直線上の溝部分18b
に溶射する。電極ブロツク18dの材料として
銅を使用した場合、アルミナの溶射厚みは約
500μmまで付けられるが、この被膜の機械的
強度、電気絶縁性、寸法精度等の制約から、
100〜300μmの厚みが最も適している。
(b) 次に、前記溶射の完了した外部陰極18とフ
ランジ11、セラミツク筒10、外部ゲート電
極13をロウ着する。
ランジ11、セラミツク筒10、外部ゲート電
極13をロウ着する。
なお、上記実施例では、ゲートターンオフサイ
リスタについて述べたが、この発明は環状の制御
電極を有する大容量の半導体装置、たとえば大電
力トランジスタやゲート補助ターンオフサイリス
タ等についても同様に適用することができる。
リスタについて述べたが、この発明は環状の制御
電極を有する大容量の半導体装置、たとえば大電
力トランジスタやゲート補助ターンオフサイリス
タ等についても同様に適用することができる。
さらに、この発明は環状のゲート電極1cを取
り出すための構造だけではなく、従来のセンター
ゲート構造のゲート取出し電極14についても適
用でき、それによつて作業性および位置決め精度
を向上できる。
り出すための構造だけではなく、従来のセンター
ゲート構造のゲート取出し電極14についても適
用でき、それによつて作業性および位置決め精度
を向上できる。
また、この実施例のゲートターンオフサイリス
タでは、ゲート取出し電極14の環状金属部14
aの電極抵抗がきわめて小さく、また、ゲート取
出し電極14のワイヤ部14bの線径も充分大き
いので、ゲート取出し電極14の電位ドロツプを
きわめて小さくすることができる。
タでは、ゲート取出し電極14の環状金属部14
aの電極抵抗がきわめて小さく、また、ゲート取
出し電極14のワイヤ部14bの線径も充分大き
いので、ゲート取出し電極14の電位ドロツプを
きわめて小さくすることができる。
なお、上記ではゲート電極1c、ゲート取出し
電極14を用いて説明したが、一般的には、制御
電極1c、制御電極取出し電極14と称するもの
である。
電極14を用いて説明したが、一般的には、制御
電極1c、制御電極取出し電極14と称するもの
である。
以上詳細に説明したように、この発明は外部陰
極の一部に、制御電極を外部に取り出すための制
御電極取出し電極を保持するための環状の保持溝
を設け、前記制御電極取出し電極はその下面にお
いて前記制御電極と加圧接触するよう前記保持溝
の上面にばねを設け、かつ前記保持溝の内面には
絶縁性被膜を被着した構成としたので、ワイヤボ
ンデイングの必要がなく、制御電極取出し電極の
電位ドロツプを小さくしてゲートターンオフサイ
リスタの遮断能力を向上させることができる。
極の一部に、制御電極を外部に取り出すための制
御電極取出し電極を保持するための環状の保持溝
を設け、前記制御電極取出し電極はその下面にお
いて前記制御電極と加圧接触するよう前記保持溝
の上面にばねを設け、かつ前記保持溝の内面には
絶縁性被膜を被着した構成としたので、ワイヤボ
ンデイングの必要がなく、制御電極取出し電極の
電位ドロツプを小さくしてゲートターンオフサイ
リスタの遮断能力を向上させることができる。
また、ゲート圧接構造における絶縁性支持部材
が不用となるので、従来のようにゲート取出し用
ワイヤと絶縁性支持部材を係合させる作業も不要
となり、作業性を向上できると同時に寸法精度の
高い環状金属部により位置決め精度も極めて良好
となる利点を有する。
が不用となるので、従来のようにゲート取出し用
ワイヤと絶縁性支持部材を係合させる作業も不要
となり、作業性を向上できると同時に寸法精度の
高い環状金属部により位置決め精度も極めて良好
となる利点を有する。
第1図は従来のゲート構造を有するゲートター
ンオフサイリスタのカソード・ゲートパターンを
示す平面図、第2図は第1図の装置のゲートター
ンオフサイリスタにゲート取出し用ワイヤボンデ
イングを行つた状態を示す斜視図、第3図は従来
のセンターゲート加圧方式のサイリスタの構造を
示す断面図、第4図はこの発明の一実施例による
ゲートターンオフサイリスタを示す断面図、第5
図は第4図における外部陰極電極の構造を示す斜
視図である。 図中、1はエレメント、10はセラミツク筒、
11,12はフランジ、13は外部ゲート電極、
14はゲート取出し電極、14aは環状金属部、
14bはワイヤ部、15は外側挿入板、16は内
側挿入板、17はばね、18は外部陰極、19は
外部陽極、18aは保持溝、18bは溝部分、1
8cは絶縁性被膜、18dは電極ブロツクであ
る。なお、図中の同一符号は同一または相当部分
を示す。
ンオフサイリスタのカソード・ゲートパターンを
示す平面図、第2図は第1図の装置のゲートター
ンオフサイリスタにゲート取出し用ワイヤボンデ
イングを行つた状態を示す斜視図、第3図は従来
のセンターゲート加圧方式のサイリスタの構造を
示す断面図、第4図はこの発明の一実施例による
ゲートターンオフサイリスタを示す断面図、第5
図は第4図における外部陰極電極の構造を示す斜
視図である。 図中、1はエレメント、10はセラミツク筒、
11,12はフランジ、13は外部ゲート電極、
14はゲート取出し電極、14aは環状金属部、
14bはワイヤ部、15は外側挿入板、16は内
側挿入板、17はばね、18は外部陰極、19は
外部陽極、18aは保持溝、18bは溝部分、1
8cは絶縁性被膜、18dは電極ブロツクであ
る。なお、図中の同一符号は同一または相当部分
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一方の面に陰極と制御電極を備え、他方の面
に陽極を備えた半導体基体と、前記陰極と電気的
に接続される外部陰極と、前記陽極と電気的に接
続される外部陽極と、さらに前記制御電極と電気
的に接続される制御電極取出し電極とを備えた半
導体装置において、前記外部陰極の一部に前記制
御電極取出し電極を保持するための環状の保持溝
を設け、この保持溝の内面に絶縁性被膜を被着す
るとともに、この保持溝内に前記制御電極取出し
電極を収容し、さらに前記保持溝内の前記制御電
極取出し電極を前記制御電極に圧接するばねを装
着したことを特徴とする半導体装置。 2 絶縁性被膜は、酸化アルミニウムを主成分と
する絶縁性物質の焼結生成物からなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 3 絶縁性被膜は、ボロンナイトライドを主成分
とする絶縁性物質の焼結生成物からなることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装
置。 4 絶縁性被膜は、100〜300μmの膜厚を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3
項のいずれかに記載の半導体装置。 5 制御電極取出し電極と制御電極との接触部分
は半導体基体の外周部と同心の環状のものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4
項のいずれかに記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59183013A JPS6159742A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59183013A JPS6159742A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6159742A JPS6159742A (ja) | 1986-03-27 |
| JPH036659B2 true JPH036659B2 (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=16128209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59183013A Granted JPS6159742A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6159742A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3880730D1 (de) * | 1987-03-25 | 1993-06-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | Halbleiterbauelement mit einer steuerelektrode. |
| JPH0744191B2 (ja) * | 1989-12-15 | 1995-05-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびそのための電極ブロック |
-
1984
- 1984-08-30 JP JP59183013A patent/JPS6159742A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6159742A (ja) | 1986-03-27 |
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