JPS6074461A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6074461A
JPS6074461A JP58181284A JP18128483A JPS6074461A JP S6074461 A JPS6074461 A JP S6074461A JP 58181284 A JP58181284 A JP 58181284A JP 18128483 A JP18128483 A JP 18128483A JP S6074461 A JPS6074461 A JP S6074461A
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JP
Japan
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semiconductor element
common
support base
electrode
connection terminals
Prior art date
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Pending
Application number
JP58181284A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Sakurai
桜井 坦
Masami Iwasaki
岩崎 政美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to DE84110766T priority patent/DE3486256T2/de
Priority to EP19840110766 priority patent/EP0138048B1/en
Priority to US06/650,107 priority patent/US4694322A/en
Publication of JPS6074461A publication Critical patent/JPS6074461A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
    • H10W40/611—Bolts or screws
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
    • H10W40/625—Clamping parts not primarily conducting heat

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  • Die Bonding (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はトランジスタやザイリスタ等の大電力用素子か
らなる半導体装置に係り、特に圧接型モジュールに使用
される半導体装置VC関する。
〔発明の技術的近景〕
従来、大電力用のモノ。52−ルとして例えば第1図に
示すトランジスタモジュールがある。同図例おいで、L
はノRワートランソスク1ノ及びダイオード12からな
る第1のトランジスタ複合体、互は同じくパワートラン
ジスタ13及びダイオードI4からなる第2のトランジ
スタ複合体である。このトランジスタモジュールハ、こ
れら第1及び第2のトランジスタ複合体り。
互をそれぞれ絶縁基板15.16を介して共通の金属基
板17に接着させると共に、これらのトランジスタ複合
体1.2を取り囲み収容する共通のパッケージ18の上
方に、泥1のトランジスタ複合体りのコレクタ電極端子
19、第1のトランジスタ複合体lのエミッタ電極端子
2゜と接続した第2のトランジスタ複合体そのコレクタ
電極端子2ノ、及び第2のトランジスタ複合体lのエミ
ッタ電極端子22をそれぞれ導出して配列したものであ
る。
上記構成により、このトランジスタモジュールにおいて
は、電気装置への組立てが容易であり、組立時のスペー
スも小さくなり、軽量化が達成できるものである。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、従来のトランジスタモジュールには次の
ような欠点があった。すなわち、第1のトランジスタ複
合体り及び第2のトランジスタ複合体考の各エミッタ電
極及びカンート電極からの接続をボンディングや半田伺
げにより取り出しそいるため、大電流、例えば100A
以上のトランジスタモジュールにあっては、ボンディン
グ等の接続個所に電流が集中することになる。このため
、熱歪、熱疲労等が生じ、大電力化が困難であった。さ
らに、ボンディング等の接続個所で過電流による破壊が
生じると、パッケージの外へシリコンの溶融物が噴き出
寸一種の爆発等が起きる危険性があった。また、共通の
金属基板17’と共通のパッケージ18及び外部電極端
子とを同時に樹脂接着材で封止していたため、各々の材
料の熱膨張係数の差によりクラック等が入りやすく、封
止が困卸であった。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、複数の半導体素子の電極及び素子間の接続個所への電
流集中を防止し、信頼性に優れた半導体装置を提供する
ことにある。
〔発明の破袋〕
本発明は、放熱を兼ねる支持基体と、この支持基体上に
配設された共通絶縁板と、この共通絶縁板上に載置され
る複数の圧接型の半導体素子構体と、前記支持基体上に
設けられ前記半導体素子構体を覆う蓋体と、前記複数の
半導体素子構体にそれぞれ電気的に接続される複数の共
−Af1電極と、前記蓋体内において、それぞれ対応す
る前記半導体素子構体と前記共通電極とを加圧接続さぜ
る複数のばね構体と、前記共通“電極にそれぞれ圧接面
に対して直角方向圧折り曲げ形成して設けられ、隣り合
う前記共通電極間で相対向する複数の内部接続端子と、
前記相対向する内部接続端子間を電気的に接続固定する
手段とを具備し、前記複数の共通電極をそれぞれ別個に
対応する前記半導体素子構体に加圧接続し、しかる後前
記相対向する内部接続端子間を電気的に接続し固定する
ものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を診照して本発明の一実施例を説明する。第
2図は本発明を圧接型のザイリスタモジュールに適用し
た例を示す平面図、第3図は同じく部分断面図である。
第2図及び第3図において、31は熱的に良導体である
金ス・16製の例えばアルミダイキャスト製の放熱基板
である3゜この放熱基板31の内側には電気的に絶縁さ
れ、後述の各半導体素子35a、35bVc共通なセラ
ミック板32が載置されている。このセラミック板32
上には、臼A4図に):1yり出して示すような例えば
銅Coで形成された2つのアノード電極、? 、? a
 、 33 bがそれぞれ所定の位置に載置されている
。
これらアノード11L極33 a 、 ;? 3bはそ
、!1ぞれ圧接面に対して直角方向に訪り曲げ形成した
外部接続端子、34 a 、 、? 4 bを有してお
り、これら外部接続端子、? 4 a 、 34 bは
共に後述の蓋体5ノから上方に導出されている。アノー
ド電極、9.9 a 、 33 b上にはそれぞれ」辻
す゛イリスタからなる半導体素子35 a 、 35 
bが載1171′されている。これら半導体素子、? 
5 a 、 35 b上にはそれぞれ例えば銅で形成さ
れたカソード盤36a、36bが載置されている。これ
らカソード盤36a、36bは共に、第5図に取り出し
て示すように、ケ8〜トリード37.絶縁ガイド体38
及びスプリングばね39が取り付けられており、スプリ
ングばね39の弾性力により半導体素子35a、35b
のダート電極とゲートリード37が接触できるようにな
っている。
カソード盤36g 、36b上にはそれぞれカソード電
極40a、40bが載置されている。一方のカソード電
極40bは、第4図に示すように上記アノード電極33
a、33bと同様に、圧接面に対して直角方向に折り曲
げ形成した外部接続端子41aを有しており、この外部
接続端子41aも蓋体5ノから上方に導出されている。
他方のカソード電極40aは圧接面に対して直角方向に
折り曲げ形成した内部接続端子42bを有している。ま
た、この内部接続端子42bに対向して前記アノード電
極33bは同形状の内部接続端子42aを有している。
これら内部接続端子42a、42bの各先端部には例え
ばU字状の溝43が設けられ、この溝43部においてポ
ルト44及びナツト45を締付は固定することにより、
アノード電極33b及びカソード電極40aが電気的に
接続され、2つの半導体素子35 a 、 、? 5 
b間の共通電極となるようになっている。カソード電極
40a。
40b上にはそれぞれ、ばね圧力に耐える絶縁体46a
、46b、これら絶縁体46a、46bに組込まれた皿
ばね47a、47b及び金属固定板48a 、48bか
らなるばね構体が股げられている。金属固定板48a、
48bはそれぞれポル)49a 、49bにより前記放
熱基板31に固定されている。これにより、上記各電極
。
半導体素子35.セラミック基板32.及び放熱基板3
1間が皿ばね47a、47bの弾性力により加圧接触さ
れている。なお、50^、50bはそれぞれダート端子
及びカソード端子に共通接続され、蓋体51から導出さ
れた外部接続端子である。
このように回路が構成されたユニットは、各電極間を絶
縁被膜から防止するようにグル材で保護され、さらに放
熱基板31には例えばエポキシ樹脂で形成された蓋体5
1が覆せられている。放熱基板31と蓋体51との間の
隙間は例えばエポキシ樹脂系の接着材52aで埋められ
ている。また、蓋体5ノとこの蓋体51から導出された
外部接続端子34a、34b、41a及び外部接続端子
50a、50bとの間の隙間も同じくエポキシ樹脂系の
接着材52b、52cで埋められている。上記一方の接
鴻材52aは放熱基板31の形成材料であるアルミニウ
ムAtに近い熱膨張係数を有するもの、また他方の接着
材52b 、52cは外部接続端子348〜50bの形
成材料である銅Cuに近い熱膨張係数を有するものを用
いることにより、これらの刺止効果は熱的に強くなる。
また、蓋体51には管53が設げられており、この管5
3を通して蓋体52内部のグル中には窒素が封入されて
空間層を形成し、これにより温度上昇に伴うグルの膨張
を緩和するようになっている。
上記圧接型のサイリスクモジュールにおいては、その組
立時、先ず、カソード電極40a。
40b上に皿ばね47a、47b等のばね構体を載置し
、?シト49a、49bをそれぞれ別個に締付は調整し
て、半導体素子35 a 、 、? 5 bを均等に圧
接するように加圧した状態にする。
その後、その状態で、ポルト44及びナツト45を締付
けることにより、共通電極となるカソード電極40aの
内部接続端子42bとアノード電極33bの内部接続端
子42aとを電気的に接続し固定するものである。
2つ以上の半導体素子の電極面を1つの共通電極により
同時に加圧接触させたいとき、部品や半導体素子の寸法
精度から均等に加圧接触させることは極めて困難であり
、半導体素子や電極には圧力のアンバラスが生じる。こ
の場合、部分的に圧力が集中し、機械的歪が生じて半導
体素子が劣化したり、又は部分的に放熱されれば温度上
昇を招き、半導体素子が劣化したりする。
上記サイリスタモジュールでは、共通電極を分割(アノ
ード電極3.?b及びカソード電極40b)し、それぞ
れ内部接続端子42a、42bを対向して設けることに
より、両電極を圧接面に対して直角方向にスライド可能
とし、両電極を各々別個に加圧接触させた後、これら両
電極を接続固定して共通電極とするようにしているので
、2つの半導体素子35a、35b間にわたって電極面
を均等に加圧できる。
尚、上記実施例においては、一方の半導体素子35a側
のカソード電極40aと他方の半導体素子、? 5 b
側のアノード電極33bとを共通電極とし、回路構成を
直列としたが、回路構成が並列である場合にはカソード
電極40a、4θbを共通電極とし、それぞれに内部接
続端子を設ける構成とすればよい。また、上記実施例に
おいては、半導体素子35a、35bとしてサイリスタ
を用いた例について説明したが、これに限定するもので
はなく、他のトランジスタ、ダイオード等でもよいこと
は勿論である。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、トランジスタ、サイリス
タ等の複数の半導体素子間の電気的接続続を共通電極に
よる加圧接続構造としたので、従来のボンディング及び
半田接続の場合のように大電流が局部的に集中するよう
7′フことがなく、破壊等の発生を防止することができ
る信頼性に優れた半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のトランジスタモジー−ルの構造を示す断
面図、第2図は本発明の一実施例に係るサイリスクモジ
ュールの構造を示す平面図、第3図は同断面図、第4図
は第2図のモジュールにおける電極の構造を示す斜視図
、第5図は同じくカソード盤の構造を示す断面図である
。 3ノ・・・放熱基板、32・・・セラミック板、33 
& 、 33 b ・・・アノード電極、34h、34
b・・・外部接続端子、35 a 、 、? 5 b・
・・半導体素子、36 a 、 36 b−=カソード
盤、40a、40b・・・エミッタ電極、41a・・・
外部接続端子、4 ;l a 、 42 b ・−・内
部接続端子、46a、46b・・・絶縁体、47 a 
、 47 b−皿ばね、48a。 411b・・・金属固定板、49h、49b・・・?ル
ト、51 ・・・蓋体、52 a 、 52 b 、 
52 e −=接着材。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)放熱を兼ねる支持基体と、この支持基体上に配設
    される共通絶縁板と、この共通絶縁板上に載置される複
    数の圧接型の半導体素子構体と、前記支持基体上に設け
    られ前記半導体素子構体を覆う蓋体と、前記複数の半導
    体素子構体にそれぞれ電気的に接続される複数の共通電
    極と、前記蓋体内において、それぞれ対応する前記半導
    体素子構体と前記共通電極とを加圧接続さぜる複数のば
    ね構体と、前記共通電極にそれぞれ圧接面に対して直角
    方向に折り曲げ形成して設けられ、隣り合う前記共通電
    極間で相対向する複数の内部接続端子と、前記相対向す
    る内部接続端子間を電気的に接続固定する手段とを具備
    し、前記共通電極をそれぞれ前記半導体素子構体に加圧
    接続した後、前記相対向する内部接続端子間を電気的に
    接続し固定することを特徴とする半導体装置。
  2. (2)前記共通電極から前記蓋体な貫通して外部接続端
    子が導出されると共に、前記支持基体は金属、前記蓋体
    は樹脂で形成され、同支持基体と同蓋体との間隙、同蓋
    体と同外部接続端子との間隙がそれぞれ異なる熱膨張係
    数を有する樹脂により封止された特許請求の付Σ囲第1
    項記載の半導体装置。
JP58181284A 1983-09-29 1983-09-29 半導体装置 Pending JPS6074461A (ja)

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EP19840110766 EP0138048B1 (en) 1983-09-29 1984-09-10 Press-packed semiconductor device
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