JPS6011461B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体素子を容器収容工程中に接点表面間
に締付けることによって半導体装置、特に容器入り半導
体装置を製造する方法に関するものである。

半導体材料のウェフアまたは薄片を処理して１つまたは
幾つかの半導体接合をもちかつウェフアまたは薄片の両
面に電流搬送電極をもつ半導体素子を作ることによって
半導体装置を製造することは知られている。

これらの電極との接触は接続部材の溶着によって行なう
ことができるが、この発明では別の技術が使用される。
この別の技術は半導体素子を金属円板または任意の他の
適当な形の都材間に挿入しそして例えばばねによって圧
縮力を加えることを包含する。それによって半導体素子
に対して良好な電気的かつ熱的接点が形成される。半導
体素子と金属接点とばねとの圧縮したはさみ込み体はハ
ウジング内に収容され密封されて完成した即使用可能な
半導体装置を構成する。半導体素子の周知の容器収容に
は、圧縮ばね力を相対的に狭い範囲内に調整しなければ
ならないという問題が存在する。ばね力があまり弱すぎ
ると、半導体素子に対す電気的かつ熱的接触は不十分と
なり、一方ばね力が強すぎても望ましくない。今日まで
正確な圧縮力を得るための要求は容器入り組立体を構成
する構成要素を非常に正確な寸法にすることによって満
される。正確な寸法を保証する仕事は容器入り半導体装
置の製造を非常に困難にさせかつコスト高にさせる。こ
の発明の目的はこの問題を解決する方法を提供すること
にある。この発明によれば、容器入り半導体素子が接点
部材および弾性圧縮可能な都村を備えた積み重ね体内に
包含され、この積み重ね体が収容ハウジングの二つの部
分間内に圧縮される型式の半導体装置の製造方法におい
て、弾性変形可能な部材を平坦にするのに必要な圧縮力
より大きい圧縮力で塑性変形し得る座金要素と予定の厚
さの組立補助具とを積み重ね体に挿入し、半導体素子と
、接点部材と弾性圧縮可能な部材と、座金要素と、組立
補助具との積み重ね体を収容ハウジングの二つの部分間
内に配置し、収容ハウジングの二つの部分を完成した装
置におけるような相対位置へ互いに押圧して積み重ね体
を圧縮しかつ弾性圧縮可能な部材を平坦にしかつ座金要
素をある程度まで塑性変形し、続いて収容ハウジングの
二つの部分を分離し、組立補助臭を除去し、そして積み
重ね体が部分的に平坦にされた弾性圧縮可能な部材で圧
縮するように収容ハウジングの二つの部分を再び積み重
ね体のまわりに押し当ててこれら二つの部分を密封し、
積み重ね体に予定の範囲内の圧縮力を作用させ、積み重
ね体の最初の圧縮中の塑性変形によって座金要素を永久
的に薄くした後の座金要素の厚さによって上記圧縮力を
正確に決めることを特徴とする半導体装置の製造方法が
提供される。

上記座金要素は平面に対してねじられたのこぎり歯状部
分で形成した周囲セグメントを備えたのこぎり波状周囲
部をもつ金属座金から成るファンディスク座金であるこ
とができる。上記座金要素は代りに周囲波形部を備えた
金属座金から成る波形座金であることができる。

弾性圧縮可能な都材はベルビーェル（技ｌｉｅｖｉｎｅ
）座金のようなばね座金であることができる。

この発明はまた上記の方法で製造した半導体装置も包含
する。

この発明を明瞭に理解しかつ容易に実施するために、こ
の発明の実施例を以下例として添附図面について説明す
る。

まず第１図を参照すると、この発明による容器入り半導
体装置は第１収容ハウジング部分１および第２収容ハウ
ジング部分２を有し、第１収容ハウジング部分１は端子
キャップ３を備え、また第２収容ハウジング部分２は、
ねじ付取付用スタッド４を備えている。

第１収容ハウジング部分１にはフランジ５が設けられ「
このフランジ５はリング６を介して第２収容ハウジング
部分２に落着できる。第２収容ハウジング部分２には直
立した台部分７が設けられ、この台部分７は完成した半
導体装置におけるハウジング部分１，２内に収容した部
材および構成要素の積み重ね体の最下方部分である。台
部分７の上には半導体素子８が設けられる。この半導体
素子８は接点部材９と接触している。接点部材９の上に
は電気絶縁リング１ １が設けられ、この電気絶縁リン
グ１１の上には鋼製の座金１０が設けられる。この座金
１０の上にはベルビェルばね座金１２が支持されており
、このばね座金１２は周知型のばね鋼圧縮座金である。

積み重ね体の最上部には第２図かまたは第３，４図に示
す型式の塑性変形可能（永久的に圧縮可能）な金属座金
の型式の座金要素１３が設けられる。ベルビェル座金は
平面から見て座金の形をした一種のばねであって、弾性
金属から成り、圧縮モードで用いられる。通常負荷のも
とでの要求された‘まね変形の量に従って積み重ね体中
に一つまたは数個のベルビェル座金が使用される。この
座金は圧縮負荷のもとでは平畑となる。第２図に示す座
金１３は、英国Ｂｉ伽ｉｎｇｈａｍＢ，ＱＵＨｏｌｌｏ
ｗａｙＨｅａｄｌｏｌ−１１１にあるＦａｎＤｉｓｃＣ
ｏｍｐａｎｙＬｉｍｉにｄによって飯賢された型式ファ
ンディスク縦付座金である。

この座金１３は平板金属リングから成り、この平板金属
リングの周囲部には周囲セグメントが形成され、これら
の周囲セグメントはのこ歯切欠きを図面に示すように座
金の平面に対してねじることによって形成される。第３
図に側面図で第４図に平面図で示す別の型式の座金１３
は、周囲部に多数（図示の場合三つ）のうねりを形成す
るように変形される板鋼リングである。第３，４図に示
す座金は、英国Ｗｏｒｃｅｓにｒｓｈｉｒｅ、Ｒｅｄｄ
ｉｔｃｈ、Ｓｔｕｄｌｅｙ ＲｏａｄにあるじｗｉｓＳ
ｐｒｉｎｇＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄによって飯頁
された“波形座金”である。ここで説明してきた半導体
装置の実施例の組立てにおいて、種々部分の積み重ね体
はハウジング部分１，２内に第１図に示すように組立て
られ、そして円板型の堅くて予定の厚さの組立補助臭（
図示してない）が台部分７と半導体素子８との間に配置
される。

その後ハウジング部分１は第２ハウジング部分２に対し
て下向き圧縮され、そして上記の積み重ね体は第１ハウ
ジング部分１の内側肩部１４と第２ハウジング部分２の
台部分７との間に圧縮される。第１ハウジング部分１と
第２ハウジング部分２とが組立られると、ベルビェルば
ね座金１２は圧縮力と付加した組立補助臭による積み重
ね体の余分の高さによって完全に平らにされ、そして第
１ハウジング部分１と第２ハウジング部分２との引き続
いての組立ては変形可能な構成要素１３の塑性（不変的
）圧縮変形によって積み重ね体において行なわれる。第
１ハウジング部分１と第２ハウジング部分２とを互いに
圧縮した後、密封または接合作業は行なわれないが、第
１ハウジング部分１および第２ハウジング部分２は組立
補助臭が積み重ね体から取りはずしできる程度に分離さ
れる。組立補助臭を取りはずした後、第１ハウジング部
分１と第２ハウジング部分２とは再び積み重ね体のまわ
りに組立てられ、そしてこの時第１、第２ハウジング部
分１，２はリング６を介しての溶着によって互いに不変
的に密封されて容器入り半導体装置を完成する。組立補
助臭はもはや、積み重ね体内にないので、ベルビェルば
ね座金１２は十分には圧縮されないが、しかし上記の作
業で生じた構成要素１３の永久変形によって決まった量
だけ部分的に圧縮される。ばね座金１２のこの部分的圧
縮によって積み重ね体にばね力が作用し、その結果完成
した容器入り半導体装置における半導体素子８は適当な
値の範囲内の圧縮力を受ける。構成要素１３の永久圧縮
は、積み重ね体を構成する種々部分の厚さの製造公差に
よる積み重ね体の高さの変動に従って装置が異なると変
化する。この変動にかかわらず、いずれの場合も永久変
形後の構成要素１３の最終厚さは完成した装置において
ベルビェルばね座金１２を一定量だけ圧縮させそれで所
望の適当な圧縮ばね力を生じさせるのに適した値にある
。いずれの場合も、構成要素１３の最終厚さは、ベルビ
ェルばね座金１２が最終使用においてそれの完全に平ら
にされた厚さと組立補助具との和に等しい厚さにまで圧
縮されるようにされる。構成要素１３による圧縮変形と
圧縮力との適当な関係を第５図に示す。

第５図のグラフにおいて縦鞄は圧縮力負荷を表わし、横
軸は変形を表わす。第５図では単に表示のためだけのも
のであり、いかように限定を意味するものではないので
目盛は示されてない。さて第５図を詳しく参照すると、
構成要素１３の材料の固有弾性は特性の部分Ａで示すよ
うに限定された弾性変形し得る。弾性変形の限界点Ｂに
おける引き続いての付加的負荷によって負荷・変形特性
の部分Ｃに沿って実質的な変形が生じ、これはベルビェ
ルばね座金１２が完全に平らとなる負荷Ｌ以上において
生じる。ハウジング部分１，２は組立補助臭を適当な位
置に配置し、圧縮力Ｌ２を働かせて最初に組立てられる
。ハウジング部分１，２を引き続いて分離して組立補助
臭を除去することによって構成要素１３は特性曲線Ｄに
沿って膨張し得る。第５図のグラフは物体の組合さった
弾性および塑性変形に関係する当業者にはよく知られて
いる。上記で述べた最終組立てにおいてベルビェルばね
座金１２は負荷力レベルセで示す程度まで部分圧縮で負
荷される。構成要素１３の弾性はベルビヱルばね座金１
２の弾性と比較して最小であり、そして設計上重要では
なく、重要なことは塑性（永久）変形性である。組立補
助具は連続した半導体素子を容器に収容するため再使用
でき、従ってそれのコストはあまり重要ではなく、すな
わち所望の最終ばね圧縮に関連した正確な厚さを得るコ
ストは多くの装置にわたり、それにより任意の個々の装
置のコストの最少部分となる。

この発明の方法では積み重ね体の最初の圧縮時に組立時
に予定の厚さの円板状の堅い組立補助臭を挿遣して押圧
することにより、各構成要素の寸法（厚さ）のばらつき
に関係なく部材１２および座金要素１３の作用で積み重
ね体に一定の圧縮力が働くのを保証することができる。

従って従来のように変形可能な座金要素を用いないもの
と比べて正確な圧縮力を得るために各構成要素に要求さ
れる厚さの公差は大きくすることができ、しかも最終組
立後には上述のように第２〜４図に示すような座金部材
１３の作用で予定の圧縮力を保証することができる。以
上記明してきたようにこの発明においては従来のように
沢山のばね座金を使用する必要がなく、唯一正確な厚さ
寸法の要求される厚さゲージから成り得る組立補助具を
塑性変形可能な都村と共に使用することによって装置の
各構成部品の製造誤差を補償して所望の圧縮力をもって
絹立てることができ勺その結果装置としての性能にばら
つきがなく信頼できるものを製造することができる。

上記で述べた装置は特許請求の範囲内で種々変形〜変更
がなされ得る。例えば第２，３，４図に示すもの以外の
型式の塑性変形可能な構成要素を用いることができる。
ベルピェルばね座金以外の弾性的に圧縮可能な部材を用
いることができる。この発明はダイオード、トランジス
タ、サィリスタしトライアックおよび他の半導体装置の
容器収容に応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は容器入り半導体装置の一実施例を示す垂直断面
図、第２図は実施例の−構成要素の第１型式を示す斜視
図、第３，４図は実施例の一構成要素の第２型式を示す
それぞれ側面図および平面図、第５図はこの発明の構成
要素の力・変形曲線を示すグラフである。 図中、１は第１収容ハウジング部分、２は第２収容ハウ
ジング部分、６はリング、８は半導体素子、９は接点部
材、１０は鋼座金、１１は電気絶縁リング、１２はベル
ビェルばね座金、１３は座金要素である。 （６．４ （６．５ りＧ．〆 （Ｇ．２ （６．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器入り半導体素子が接点部材および弾性圧縮可能
   な部材を備えた積み重ね体内に包含され、この積み重ね
   体が収容ハウジングの二つの部分間内に圧縮される型式
   の半導体装置の製造方法において、弾性変形可能な部材
   １２を平坦にするのに必要な圧縮力より大きい圧縮力で
   塑性変形し得る座金要素１３を積み重ね体内に挿入し、
   そしてまた決まった予定の厚さの組立補助具を挿入し、
   半導体要素８と接点部材９と弾性圧縮可能な部材１２と
   、座金要素１３と組立補助具との積み重ね体を収容ハウ
   ジング二つの部分１，２間内に配置し、収容ハウジング
   の二つの部分１，２を完成した装置におけるような相対
   位置へ互いに押圧して積み重ね体を圧縮しかつ弾性圧縮
   可能な部材１２を平坦にしかつ座金要素１３をある程度
   まで塑性変形し、続いて収容ハウジングの二つの部分１
   ，２を分離し、組立補助具を除去し、そして積み重ね体
   が部分的に平坦にされた弾性圧縮可能な部材１２で圧縮
   するように収容ハウジングの二つの部分１，２を再び積
   み重ね体のまわりに押し当ててこれら二つの部分１，２
   を密封し、積み重ね体に予定の範囲内の圧縮力を作用さ
   せ、積み重ね体の最初の圧縮中の塑性変形によって座金
   要素１３を永久的に薄くした後の座金要素１３の厚さに
   よって上記圧縮力を正確に決めることを特徴とする半導
   体装置の製造方法。 ２ 座金要素１３が平面に対してねじられたのこぎり歯
   状部分で形成した周囲セグメントを備えたのこぎり波状
   周囲部をもつ金属座金から成るフアンデイスク座金であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法
   。 ３ 座金要素１３が周囲波形部を備えた金属座金から成
   る波形座金である特許請求の範囲第１項に記載の半導体
   装置の製造方法。 ４ 弾性圧縮可能な部材１２がばね座金である特許請求
   の範囲第１〜３項のいずれかに記載の半導体装置の製造
   方法。 ５ ばね座金１２がベルビエルばね座金である特許請求
   の範囲第４項に記載の半導体装置の製造方法。