JPS60241263A - 光駆動形半導体装置 - Google Patents
光駆動形半導体装置Info
- Publication number
- JPS60241263A JPS60241263A JP59096625A JP9662584A JPS60241263A JP S60241263 A JPS60241263 A JP S60241263A JP 59096625 A JP59096625 A JP 59096625A JP 9662584 A JP9662584 A JP 9662584A JP S60241263 A JPS60241263 A JP S60241263A
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- Japan
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- solder
- semiconductor device
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4248—Feed-through connections for the hermetical passage of fibres through a package wall
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4295—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with semiconductor devices activated by light through the light guide, e.g. thyristors, phototransistors
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- Thyristors (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、光トリガサイリスタのごとき光駆動形半導体
装置に係り、特に信頼性の高い外囲器の気密封止に関す
るもので、直流送電、無効電力補償装置等の高電圧変換
装置に使用されるものである。
装置に係り、特に信頼性の高い外囲器の気密封止に関す
るもので、直流送電、無効電力補償装置等の高電圧変換
装置に使用されるものである。
［発明の技術的背景］
電力用又は電気機器用装置の制御素子としてサイリスタ
等の半導体装置が広く使用せられる。
等の半導体装置が広く使用せられる。
このうち光トリガサイリスタのごとき光駆動形半導体装
置は、光信号をライトガイドを用いて伝送し、伝送した
光信号により半導体装置の動作を制御するものであり、
主回路と制御信号発生回路との電気絶縁性がすぐれてい
るなどの利点があるため、特に直流送電、無効電力補償
装置等の高電圧変換装置に使用されている。 第１図は
代表的な光トリガサイリスタの例であって、光信号導入
方向が主電流の通電方向とほぼ９０度の角度をなすもの
の断面図である。 １はサイリスタｐｎｐｎ層が形成さ
れている半導体素子でそのｎ層側主面はアルミ電極３を
介して銅電極２で圧接され、ｐｌｔＦｆ側主面はろう材
４と熱緩衝板５を介して銅電極２′で圧接される。 銅
電極２よりカソード、銅電極２′よりアノードがそれぞ
れ導出されて（する。
置は、光信号をライトガイドを用いて伝送し、伝送した
光信号により半導体装置の動作を制御するものであり、
主回路と制御信号発生回路との電気絶縁性がすぐれてい
るなどの利点があるため、特に直流送電、無効電力補償
装置等の高電圧変換装置に使用されている。 第１図は
代表的な光トリガサイリスタの例であって、光信号導入
方向が主電流の通電方向とほぼ９０度の角度をなすもの
の断面図である。 １はサイリスタｐｎｐｎ層が形成さ
れている半導体素子でそのｎ層側主面はアルミ電極３を
介して銅電極２で圧接され、ｐｌｔＦｆ側主面はろう材
４と熱緩衝板５を介して銅電極２′で圧接される。 銅
電極２よりカソード、銅電極２′よりアノードがそれぞ
れ導出されて（する。
カソード側の主面のほぼ中央の受光部６に信号光が印加
される。 印加する信号光を尋くための内部ライトガイ
ド７には光ファイバーが使用され、その一端の端面７ａ
は素子１の受光部６（６ａは位置合せ冶具である）に対
向して配置され、そこから内部ライトガイド７が銅電極
２に沿い半導体主面と平行に外囲器８の側面に向って延
在し、内部ライトガイド７の他端７ｂは外囲器８の周側
面に貫設された開口部９の中を通り、端面７ｂが外囲器
８に設けた光学的透過体１０（受光窓１０ともいう）に
対向し又位置するように配置される。
される。 印加する信号光を尋くための内部ライトガイ
ド７には光ファイバーが使用され、その一端の端面７ａ
は素子１の受光部６（６ａは位置合せ冶具である）に対
向して配置され、そこから内部ライトガイド７が銅電極
２に沿い半導体主面と平行に外囲器８の側面に向って延
在し、内部ライトガイド７の他端７ｂは外囲器８の周側
面に貫設された開口部９の中を通り、端面７ｂが外囲器
８に設けた光学的透過体１０（受光窓１０ともいう）に
対向し又位置するように配置される。
第２図は開口部９付近の部分拡大断面図である。
内部ライトガイド７はシリコーンゴム１１、受光窓１０
を介して外蔀ライトガイド（図示されて０ない）と光学
的に結合される。 受光窓１０の材質はコバール金属と
気密に融着できる硬質ガラスが使用される。 受光窓１
０はコバール管状体１３（金属部材）に約７００℃の封
着温度で気密に融着されたのち、管状体１３はスリーブ
１２（金属部材）にはんだ付けされる。
を介して外蔀ライトガイド（図示されて０ない）と光学
的に結合される。 受光窓１０の材質はコバール金属と
気密に融着できる硬質ガラスが使用される。 受光窓１
０はコバール管状体１３（金属部材）に約７００℃の封
着温度で気密に融着されたのち、管状体１３はスリーブ
１２（金属部材）にはんだ付けされる。
［背景技術の問題点］
光トリガサイリスタは前述のごとく電力用等に広く使用
されている。 これらの使用分野においては特に長期間
にわたる高い信頼性が要求される。
されている。 これらの使用分野においては特に長期間
にわたる高い信頼性が要求される。
そのため半導体素子を外的雰囲気から保護することは不
可欠な要因であり、装置の気密を長期にわたり維持する
ことは非常に重要である。 特に光トリガサイリスタの
電圧定格は急速に高耐圧化され数千［Ｖ］のものが実用
化されＣいる。 °サイリスタベレットの７ノード電極
とカソード電極間には高電圧が印加されるので接合層表
面はシリコーンゴム等の絶縁物で保護され、外囲器内部
にはＮ２ガスが封入されている。 しかし僅かでも気密
がそこなわれると侵入した外気により保護物質表面の絶
縁抵抗の低下等の現象が発生し致命的な不良原因となる
。 従来技・術では硬質ガラスの受光窓１０をコバール
管状体１３に直接気密封止、したのち、管状体１３をス
リーブ１２にはんだ付けしている。 はんだ伺けは通常
のはんだ（Ｐｂ −８ｎ系の合金で融着温度２００℃〜
３００℃）を使用しでおこなわれる。 このはんだ付り
は接着強度が弱く、長期間にわたる気密保持に対しては
高い信頼性を期待することはできない。 また作業や作
業管理面でも困難があり生産面あるいは品質面において
も問題がある。
可欠な要因であり、装置の気密を長期にわたり維持する
ことは非常に重要である。 特に光トリガサイリスタの
電圧定格は急速に高耐圧化され数千［Ｖ］のものが実用
化されＣいる。 °サイリスタベレットの７ノード電極
とカソード電極間には高電圧が印加されるので接合層表
面はシリコーンゴム等の絶縁物で保護され、外囲器内部
にはＮ２ガスが封入されている。 しかし僅かでも気密
がそこなわれると侵入した外気により保護物質表面の絶
縁抵抗の低下等の現象が発生し致命的な不良原因となる
。 従来技・術では硬質ガラスの受光窓１０をコバール
管状体１３に直接気密封止、したのち、管状体１３をス
リーブ１２にはんだ付けしている。 はんだ伺けは通常
のはんだ（Ｐｂ −８ｎ系の合金で融着温度２００℃〜
３００℃）を使用しでおこなわれる。 このはんだ付り
は接着強度が弱く、長期間にわたる気密保持に対しては
高い信頼性を期待することはできない。 また作業や作
業管理面でも困難があり生産面あるいは品質面において
も問題がある。
［発明の目的Ｊ
本発明は前記問題点を解決し、信頼性の高い気密封止さ
れた外囲器を有する光駆動形半導体装置を提供すること
を目的とする。
れた外囲器を有する光駆動形半導体装置を提供すること
を目的とする。
［発明の概要］
前記問題点は光学的透過体（受光窓）を融着した金属部
材をはんだ付けＣ外囲器に接合することにある。 信頼
性の高い気密封止とするためにははんだ付けに代えて銀
ろう、金ろう等の硬ろう付けとすることが優位であるが
これらろう材の融着温度は約８００℃以上と高く、受光
窓の材質のガラスの軟化温度以上となるためそのままで
は採用できない。
材をはんだ付けＣ外囲器に接合することにある。 信頼
性の高い気密封止とするためにははんだ付けに代えて銀
ろう、金ろう等の硬ろう付けとすることが優位であるが
これらろう材の融着温度は約８００℃以上と高く、受光
窓の材質のガラスの軟化温度以上となるためそのままで
は採用できない。
すなわち、本発明は光学的透過体が少な（とも１つの金
属部材によつＣ開口部に気密に接続されている外囲器を
有する光駆動形半導体装置において、光学的透過体の材
質の転移温度及び光学的透過体と金属部材とを融着する
ろう材の融着温度が外囲器と金属部材及び金属部材どう
しを融着するろう材の融着温度よりも低くないことを特
徴とする光駆動形半導体装置である。 そして本発明の
好ましい実施態様は、光学的透過体が２つ金属部材によ
って開口部に気密に接続されている外囲器を有し、光学
的透過体の材質がサファイアであり、光学的透過体と金
属部材とを融着するろう材が銀（融＠温度約９６０℃）
であり、外囲器と金属部材及び金属部材どうしを融着す
るろう材として銀或いは銀−銅系合金等の硬ろう材であ
って、その融着温度が光学的透過体と金属部材とを融着
するろう材の融＠温度をこえない硬ろう材であることを
特徴とする光駆動形′＋！′導体装置である。
属部材によつＣ開口部に気密に接続されている外囲器を
有する光駆動形半導体装置において、光学的透過体の材
質の転移温度及び光学的透過体と金属部材とを融着する
ろう材の融着温度が外囲器と金属部材及び金属部材どう
しを融着するろう材の融着温度よりも低くないことを特
徴とする光駆動形半導体装置である。 そして本発明の
好ましい実施態様は、光学的透過体が２つ金属部材によ
って開口部に気密に接続されている外囲器を有し、光学
的透過体の材質がサファイアであり、光学的透過体と金
属部材とを融着するろう材が銀（融＠温度約９６０℃）
であり、外囲器と金属部材及び金属部材どうしを融着す
るろう材として銀或いは銀−銅系合金等の硬ろう材であ
って、その融着温度が光学的透過体と金属部材とを融着
するろう材の融＠温度をこえない硬ろう材であることを
特徴とする光駆動形′＋！′導体装置である。
［発明の実施例］
本発明の実施例を第１図及び第３図にもとずき説明する
。 なお、第２図を含め同符号で説明するものは同じ部
材を示す。 本実施例では外囲器８、金属部材であるス
リーブ１２と管状体１３′、および受光窓１４とは互い
に融着された組立部品として準備され、光ファイバー・
の内部ライトガイドア等はその後の工程で開口部９に装
着される。
。 なお、第２図を含め同符号で説明するものは同じ部
材を示す。 本実施例では外囲器８、金属部材であるス
リーブ１２と管状体１３′、および受光窓１４とは互い
に融着された組立部品として準備され、光ファイバー・
の内部ライトガイドア等はその後の工程で開口部９に装
着される。
したがってスリーブ１２と管状体１３′との気密融着の
ためのろう材をはんだに代えで信頼性の高い硬ろう材と
するには内部ライトガイド７？７の熱による状態変化は
考慮する必要がない。 第３図は本発明による外囲器８
の開口部９と受光窓１４近傍の部分拡大断面図である。
ためのろう材をはんだに代えで信頼性の高い硬ろう材と
するには内部ライトガイド７？７の熱による状態変化は
考慮する必要がない。 第３図は本発明による外囲器８
の開口部９と受光窓１４近傍の部分拡大断面図である。
この部分の組立は、まず管状体１３’ （ＫＯＶ）に
材質サファイア（α−Ａ１２０３）の受光窓１４をろう
付けする。 ろう材１５としてはｍ＠ｓ度約９６０℃の
単体の銀を使用し、水素炉中でおこなわれる。 つぎに
管状体１３′とスリーブ１２ （ＫＯＶ）及びスリーブ
１２と外囲器（セラミック）８をそれぞれ同時に融着温
度約８３０℃のＡａ−Ｃｕ系合金ろう材１６を使用して
水素炉中で銀ろう付けする。
材質サファイア（α−Ａ１２０３）の受光窓１４をろう
付けする。 ろう材１５としてはｍ＠ｓ度約９６０℃の
単体の銀を使用し、水素炉中でおこなわれる。 つぎに
管状体１３′とスリーブ１２ （ＫＯＶ）及びスリーブ
１２と外囲器（セラミック）８をそれぞれ同時に融着温
度約８３０℃のＡａ−Ｃｕ系合金ろう材１６を使用して
水素炉中で銀ろう付けする。
なお、受光窓１４と外囲器８とを気密に接続する金属部
材の管状体１３′とスリーブ１２の構造は第３図に示す
ものに限定されない。 また作業性を考慮に入れな【プ
れば金属部材を１つとすることも可能であり内部ライト
ガイド７を導入する構造であればよい。 透過窓１４の
材質もサファイア以外の例えば石英ガラス等透明物質で
ろう付けの融着温度で失透やひずみなどの特性劣化を生
じないものならばよい。 ろう材１５の材質も単体の銀
に限定されない。 ろう材１５とろう材１６とに所望の
融＠温度差を有するＡｏ−Ｃｕ系合金ろう材を使用して
も差支えない。 また作業性を考慮に入れなければろう
材１５とろう材１６のそれぞれの融着温度が等しいもの
を使用し、同時に［１することも可能である。 またこ
の発明は第１図のごとくライトガイドが半導体素子１の
主面に沿う方向に導入される光トリガサイリスタに限定
されず、主面と垂直方向或いはこれらの中間方向から光
が導入される光トリガサイリスタでも右動である。 ま
た各種光半導体装置においても幅広く適用することが・
できる。
材の管状体１３′とスリーブ１２の構造は第３図に示す
ものに限定されない。 また作業性を考慮に入れな【プ
れば金属部材を１つとすることも可能であり内部ライト
ガイド７を導入する構造であればよい。 透過窓１４の
材質もサファイア以外の例えば石英ガラス等透明物質で
ろう付けの融着温度で失透やひずみなどの特性劣化を生
じないものならばよい。 ろう材１５の材質も単体の銀
に限定されない。 ろう材１５とろう材１６とに所望の
融＠温度差を有するＡｏ−Ｃｕ系合金ろう材を使用して
も差支えない。 また作業性を考慮に入れなければろう
材１５とろう材１６のそれぞれの融着温度が等しいもの
を使用し、同時に［１することも可能である。 またこ
の発明は第１図のごとくライトガイドが半導体素子１の
主面に沿う方向に導入される光トリガサイリスタに限定
されず、主面と垂直方向或いはこれらの中間方向から光
が導入される光トリガサイリスタでも右動である。 ま
た各種光半導体装置においても幅広く適用することが・
できる。
［発明の効果］
以上説明し１〔ように本発明は光トリガサイリスタの外
囲器に金属部材を介して受光窓を融着するろう材にはん
だに代えて硬ろう材を使用するので接着強度も強くまた
長期間にわたる気密保持にすぐれ、信頼性の高い゛半導
体装置が得られる。 また受光窓としてサファイアを用
いているが、その転移温度は高く、硬ろう付けの融着温
度程度では特性劣化もなく、作業の自由度が増加し、光
学的にもすぐれている。 またろう材に銀或いはＡ（１
−ＣＬＩ系合金を使用し水素か中での融着ができるので
外囲器８とスリーブ１２、スリーブ１２と管状体１３′
を同時に融着でき、作業性が良く品質均一となり、生産
性とともに気密性に対する信頼度を向上することができ
る。
囲器に金属部材を介して受光窓を融着するろう材にはん
だに代えて硬ろう材を使用するので接着強度も強くまた
長期間にわたる気密保持にすぐれ、信頼性の高い゛半導
体装置が得られる。 また受光窓としてサファイアを用
いているが、その転移温度は高く、硬ろう付けの融着温
度程度では特性劣化もなく、作業の自由度が増加し、光
学的にもすぐれている。 またろう材に銀或いはＡ（１
−ＣＬＩ系合金を使用し水素か中での融着ができるので
外囲器８とスリーブ１２、スリーブ１２と管状体１３′
を同時に融着でき、作業性が良く品質均一となり、生産
性とともに気密性に対する信頼度を向上することができ
る。
第１図は従来技術および本発明を説明するための光駆動
形半導体装置の断面図、第２図は従来例の光駆動形半導
体装置の光学的透過体く受光窓）近傍の部分拡大断面図
、第３図は本発明の実施例を示す光学的透過体近傍の部
分拡大断面図である。 １・・・半導体素子、 ２，２′・・・銅電極、 ６・
・・受光部、 ７・・・内部ライ［〜ガイド、 ８・・
・外［ｍ器、９・・・開口部、 １０．１／ｌ・・・光
学的透過体（受光窓ともいう）、 １２・・・金属部材
（スリーブ）、１３．１．３’・・・金属部材（管状体
）、 １５・・・ろうイ・イ、１６・・・ろう材。 特許出願人 株式会社 東 芝 第１図 第２１！ｌ 第３図
形半導体装置の断面図、第２図は従来例の光駆動形半導
体装置の光学的透過体く受光窓）近傍の部分拡大断面図
、第３図は本発明の実施例を示す光学的透過体近傍の部
分拡大断面図である。 １・・・半導体素子、 ２，２′・・・銅電極、 ６・
・・受光部、 ７・・・内部ライ［〜ガイド、 ８・・
・外［ｍ器、９・・・開口部、 １０．１／ｌ・・・光
学的透過体（受光窓ともいう）、 １２・・・金属部材
（スリーブ）、１３．１．３’・・・金属部材（管状体
）、 １５・・・ろうイ・イ、１６・・・ろう材。 特許出願人 株式会社 東 芝 第１図 第２１！ｌ 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光学的透過体が少なくとも１つの金属部材によって
開口部に気密に接続されている外囲器を有する光駆動形
半導体装置において、光学的透過体の材質の転移温度及
び光学的透過体と金属部材とを融着するろう材の融＠温
度が、外囲器と金属部材及び金属部材どうしを融着する
ろう材の融着温Ｗよりも低くないことを特徴とする光駆
動形半導体装置。 ２ 光学的透過体が２つの金属部材によって開口部に気
密に接続されている外囲器を有し、光学的透過体の材質
がサファイアであり、光学的透過体と金属部材とを融着
するろう材が銀である特許請求の範囲第１項記載の光駆
動形半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096625A JPS60241263A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 光駆動形半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096625A JPS60241263A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 光駆動形半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60241263A true JPS60241263A (ja) | 1985-11-30 |
Family
ID=14170017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59096625A Pending JPS60241263A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 光駆動形半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60241263A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53147489A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-22 | Electric Power Res Inst | Light trigger thyristor package |
| JPS5561076A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-08 | Toshiba Corp | Light-driven semiconductor device |
| JPS55166972A (en) * | 1979-06-13 | 1980-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | Light semiconductor device |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP59096625A patent/JPS60241263A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53147489A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-22 | Electric Power Res Inst | Light trigger thyristor package |
| JPS5561076A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-08 | Toshiba Corp | Light-driven semiconductor device |
| JPS55166972A (en) * | 1979-06-13 | 1980-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | Light semiconductor device |
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