JPS5821356A - 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】 本発明は半導体装置、特に圧接型半導体装置における半
導体素子の固定構造に関するものである。

圧接型半導体装置は円筒状セラミックシールとその両端
の開孔部に設けた１対の電極からなる気密容器内に電極
間に挾まれるように半導体素子を設は両電極側から半導
体素子に加圧することにより電気的および熱的伝導性を
高めたものである。

半導体素子は両電極と圧接されるだけで固着されていな
いので、半導体素子と両電極は正規位置に保持固定する
必要がある。

第１図は従来の固定リングを用いた圧接型半導体装置を
示している。

１は気密容器で、円筒状セラミックシール２、銅製の上
下両電極３，４、シール２と両電極３゜４を可撓的にか
つ気密的に一合するファー二製のフランジ５〜８から構
成されている。９は半導体素子で、ｐｎｐｎの４層構造
のシリコン板１０゜シリコン板１０に固着されたタング
ステン製のアノード電極板１１とアルミニウム製のカソ
ード電極膜１２、ゲー）　ＩＪ−ド１３から構成されて
いる。

ゲートリード１３はシール２に設けたゲートパイプ１４
を介して気密に気密容器１から導出されている。上記電
極３とカソード電極膜１２の間には熱圧着を防止するた
めのタングステン製の中間緩衝体１５が介在されている
。下部電極４とアノード電極板１１、カソード電極膜１
２と中間緩衝板１５、上部電極３と中間緩衝板１５０間
は接着されておらず、上下両電極３，４側から挟圧力を
加えた時に７ランジ５，８が撓んで、各々の間で圧接す
る。それによってシリコン板１０から上下両電極３，４
に至る熱的、電気的伝導性が確保される。

加圧力が解除された状態では半導体素子９、中間緩衝板
１５は自由に移動することができる。所外 定の位置に対向していない状態で加圧してしまうと、所
定の電気的及び熱的伝導性が得られないだけでなく、脆
いシリコン板１０の一部に加圧力が集中してシリコン板
１０が破損する問題がある。

また、ゲートリード１３を持っているような場合には、
シリコン板１０とゲートリード１３の固着が解かれて、
制御信号を付加することが不可能になってしまう問題が
ある。

そこで、従来より固定リング１６が用いられている。

中間緩衝板１５の移動規制は図示していないが、中間緩
衝板１５の上面に設けた突起と、この突起を受入れ得る
穴を上部電極３に設け、突起と穴を係合させて達成する
ことができる。

固定リング１６はテフロン製で第２図（ａ）、　（ｂ）
に示すように筒状部１６ａとフランジ部１６ｂから構成
されている。筒状部１６ａ１フランジ部１６ｂの内壁１
５　ａａ、　ｌ　６　ｂａは相似形ヲシテオリ、円弧面
とこの円弧面に連らなる平面から構成されている。

第１図に示されてい今様に、下部電極４、アノード電極
板１１には欠損部が設けられ、この欠損部の外壁面は固
定リング１６の内壁面とほぼ同じ形とされている。

即ち、固定リング１６全体で半導体素子９の水平方向移
動を規制し、また、内壁の平面において、半導体素子９
の回転方向移動を規制している。

ところが、固定り／グ１６の内壁１６ａａ。

１５ｂａは平面を持っているため、その分だけ、下部電
極４の水平方向での断面積が減少し、アノード電極板１
１との接触面積が低下し、電気的および熱的伝導性が低
下する。また、平面化作業を必要とし１加工精度が低下
して、その誤差分だけ、下部電極４とアノード電極板１
１の位置合せ精度が低下していた。

それゆえ、本発明の目的は電気的および熱的伝導性が高
く、かつ、位置合せ精度が高くて正規位置に半導体素子
を固定できる固定リングを備えた半導体装置を提供する
ことにある。

上記目的を達成する本発明の特徴とするところは電極と
嵌合する固定リングフランジ部の内壁面、即ち、開孔を
真円の面とし、一方、電極の外周面も真円柱面とし、電
極と固定リングは面形状によシ係合させずに、他の手段
で固定し、アノード電極板、即ち、半導体素子と固定リ
ングの保合は固定リング筒状部内壁を円弧面とこの面に
連らなる任意形状面、例えば平面とすることにより達成
していることにある。

第３図は本発明の一実施例を示している。

第３図において、第１図に示すものと同一物、相当物に
は同一符号を付している。

第３図中、１７は本発明において用いられる固定リング
である。第４図（ａ）、（ｂ）に示すように、固定リン
グ１７は筒状部１７ａとフランジ部１７ｂから構成され
るが、フランジ部１７ｂの内壁１７ｈａは第４図（ａ）
に示されるように真円面をしている。

これに合わせて、下部電極４は真円柱である。　　１即
ち、断面は真円形である。円形は加工が容易で、加工精
度が高い。また、筒状部１７ａの内壁１７ａａは円弧面
とそれに連らなる平面から構成されている。即ち、この
面は、２第１図、第２図に示した従来例と同一形状であ
る。

これは、半導体素子に加工を加えないことを前提としだ
ものであり、必要に応じて変化させることは自由である
。

固定リング１７と下部電極４の固定は、両者の嵌合面が
真円面であるので、ビス止めや溶接、ろう付など機械的
な許容できる各種の固着手段が用いられる。固定リング
１７を金属で作る場合は、固着が確実に行なわれること
の他に、電気的、熱的通路にもなる。

固定リング１７とアノード電極板１１の固定は従来と同
一であるので説明は省略する。

加工精度による位置合せ精度の低下は、固定リング１７
とアノード電極板１１の間でのみ生ずる。

従って、この個所での位置合せ精度が向上する内壁形状
であれば、下部電極４とアノード電極板１１の位置合せ
精度はかなり向上する。第１図に示す従来例に比較すれ
ば、フランジ部１７ｂの内壁１７ｂａが真円形になっ□
ているので、この分だけは少なくとも位置合せ精度は向
上している。

下部電極４の断面は真円形になっており、欠損部はない
ので、その分だけ、アノード電極板１１との接触面積は
増加し、両者間の電気的、熱的伝導性は向上する。

以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、下記の形態にお
いて適用可能である。

（１）半導体素子はｐｎｐｎ４層構造だけでなく、Ｉ）
１２層のダイオード、ｐｎｐあるいはｎｐｎの３層構造
のトランジスタ、ｐｎｐｎｐ　　あるいはｎｐｎｐｎの
５層構造のトライアック、ｐｎｐｎ４層とｎｌ）２層が
複合化された逆導通サイリスタなど各種のものに適用で
きる。

（２）固定リングは金属製のものだけでなく、有機ある
いは無機の絶縁物製のものでもよい。

（３）気密容器は図示の平型のものだけでなく、スタッ
ド型のものでもよい。

（４）固定リングは上部電極と半導体素子の間に介在さ
れていてもよい。

（５）半導体素子はアノード電極板を持たず、シリコン
板にアノード電極膜が設けられただけのものでもよい。

（６）　　固定リングの任意形状面は凹凸面や曲率の異
なる円弧面であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の平型圧接構造の半導体装置を示す縦断面
図、第２図は第１図に示す半導体装置において使用され
ている固定リングを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ
）は（ａ）のＩ−Ｉ切断線に沿った縦断面図、第３図は
本発明の一実施例になる平型圧接構造の半導体装置を示
す縦断面図、第４図は第３図に示す半導体装置において
使用されている固定リングを示しており、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ　−■切断線に沿った縦断面
図である。 １・・・気密容器、２・・・セラミックシール、３，４
・・・電極、５〜８・・・フランジ、９・・・半導体素
子、１０・・・シリコン板、１１・・・アノード電極板
、１２・・・カソード電極膜、１３・・・ゲートリード
、１４・・・ゲートパイプ、１５・・・中間緩衝板、１
６．１７・・・固定リング、１６ａ、１７ａ・・・筒状
部、１６ｂ、１７ｂ・−・７　ラ７ジ部、１６ａａ、１
６ｂａ、１７ａａ、１７ｂａＣ１０）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒状セラミックシールをその両端の開孔部に設け
   た１対の電極からなる気密容器内に両電極間に挾まれる
   ように半導体素子を設は両電極”１ｉｆｔから半導体素
   子に対し加圧すると共に両電極の一方と半導体素子をそ
   れらの周囲から包囲する固定リングにより気密容器内で
   の半導体素子の移動を規制している半導体装置において
   、固定リングは筒状部とフランジ部からなり、筒状部は
   円弧面と円弧面に連らなる任意形状面からなる内壁を有
   しており、この内壁が半導体素子の外周に接し、フラン
   ジ部の真円形の開孔の内壁が断面が真円形な一方の電極
   の外周に接していることを特徴とする半導体装置。 ２、固定リングは金属製で一方の電極と固着されている
   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、筒状部の任意形状面はフランジ部の開孔内壁に接す
   る平面であ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。