JPS624330A

JPS624330A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS624330A
Application number: JP60143793A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ito; 武志伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-10

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、環状の制御電極を有する半導体装置における
制御電極取り出し構造の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

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、大容量化に伴って制御用電極（ゲート又はベ
ース）に流す電流が大きくなり、最近では数１０Ａ〜数
１０ＯＡ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クでは、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・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
ート電極の取り出し部分の形状を環状にして取り出し部
分からエミッ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３図は従来の半導体装置の第１例を示し、これは上記
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パターンを示す０図中、１はエ
レメント、１ａはシリコンウェハ、１ｂはシリコンウェ
ハ１ａを支持する補強板、ＩＣはゲート電極、１ｄはカ
ソード電極、ｌｅ、Ｉｆはゲートの集電電極部分である
。

また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、従来ゲート取り出し用電極
をエレメントに加圧接触させる方法があり、この方法は
ゲートがエレメントの中央にあるセンターゲート構造の
サイリスクや、大容量のトランジスタ等に用いた場合非
常に有効である。

第４図は従来の半導体装置の第２例を示し、これはゲー
ト取り出し用電極をエレメントに加圧接触させる構造を
有するサイリスクの断面構造図である。図中、１はサイ
リスクエレメント、２は挿入板、３は外部陰極電極、４
はゲート取り出しリード、５は該ゲート取り・出しリー
ド４及び挿入板２を外部陰極電極３に対して位置決めす
る絶縁性支持部材、６はゲート取り出しリード４の先端
部４ａを絶縁性支持部材５を介してサイリスクエレメン
ト１に加圧するバネ、７、は上記ゲート取り出しり一ド
４を外部陰極電極３と絶縁するための保護管、８は外部
陽極電極、９はサイリスクエレメント１を支持するセラ
ミック筒、１０は外部陰極電極３をセラミック筒９に固
着支持するフランジ、１１は外部陽極電極８をセラミッ
ク筒、９に固着支持する陽極フランジ、１２は外部ゲー
ト電極である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来の第２例によるサイリスクでは、ゲート取り出
し電極に銀等の導電性の良い材料を用いており大電流の
供給に有利であるが、上記絶縁性支持部材は、アルミナ
焼結体等を用いる必要があるため寸法精度が悪く、その
ため外部陰極電極３と該絶縁性支持部材５とのクリアラ
ンス、及び該絶縁性支持部材５とゲート取り出しリード
４とのクリアランスを大きくせざるを得す、位置決め精
度が悪くなり、その結果この従来のゲート取り出し構造
は高精度な位置決めを要するゲートターンオフサイリス
タに使用するには精度上不充分な場合があった。

また、環状ゲート構造のゲートターンオフサイリスタの
場合に、上記第２例による構造を採用するには、ゲート
取り出しり一ド４のエレメント１と接触する先端部４ａ
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
れていなかった。

本発明はこのような従来のゲート取り出し構造の欠点を
除去するためになされたもので、制御電極の取り出しを
容易に、かつ高精度で所定位置において行なえ、信頼性
を向上できる半導体装置を提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る半導体装置は、半導体基体の制御電極を
外部制御電極と接続するための略環状の制御電極取り出
し電極を設け、該制御電極取り出し電極のエレメントと
接触する部分に隣接する周辺部に環状の絶縁板を設け、
さらに上記取り出し電極本体の上面に絶縁挿入板を挿入
し、上記接触部を上記制御電極に圧接せしめるようにし
たものである。

〔作用〕

この発明においては、半導体基体の制御電極を外部制御
電極と接続するための略環状の制御電極取り出し電極を
設け、該制御電極取り出し電極のエレメントと接触する
部分に隣接する周辺部に環状の絶縁板を設け、さらに上
記取り出し電極本体の上面に絶縁挿入板を挿入し、上記
接触部を上記制御電極に圧接せしめるようにしたから、
制御電極の取り出しを容易に、かつ高精度で所定位置に
おいて行うことができる。

（実施例〕以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による大容量ゲートターンオ
フサイリスタの構造を示し、図中、１は半導体基体であ
るサイリスクエレメントであり、これの第１主面（図示
上面）には第１主電極であるカソード電極及び制御電極
であるゲート電極が形成されており、またその第２主面
（図示下面）には第２主電極であるアノード電極が形成
されている。１４は上記エレメント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電極１８との
間に挿入された外側挿入板、１５はエレメント１のカソ
ード電極の内側部と外部陰極電極１８との間に挿入され
た内°側挿入板である。そして該外部陰極電極１８の第
１主面側には環状の保持溝１８ａが凹設され、該保持溝
１８ａ内には環状のゲート取り出し電極１３が上下動自
在に挿入され、該取り出し電極１３はこれと保持溝１８
ａの底面との間に挿入されたスプリング１６により図示
下方に付勢されてニレメンｌ−１のゲート電極に圧接し
ている。また１９は上記取り出し電極と、外部陰極電極
１８との絶縁をはかるためのアルミナ又はボロンナイト
ライドからなる環状の絶縁挿入板である。

第２図は上記ゲート取り出し電極の構造を示す断面図で
ある。図中、１３ａはゲート取り出し電極１３の取り出
し電極本体である環状金属部、１３ｄは上記環状金属部
１３ａの下面全周に沿って突設されたエレメントｌとの
接触部、１３Ｃは環状金属部１３ａのロウ付部１３ｅに
ロウ付された制御リード部であるワイヤ部、１３ｂは上
記接触部の周囲にロウ付部１３ｆにロウ付された環状の
絶縁板である。

次に上記ゲート取り出し電極１３の製造方法を説明する
。

（１）　　まず環状金属部１３ａを所望の精度にて切削
加工して形成し、表面に銀メブキを５〜１０μｍ行い、
しか、る後水素中で３０〜６０分間メッキ界面のアニー
ルを行う。

（２）　　次にアニールの完了した環状金属部１３ａの
ロー付部１３ｅにワイヤ部１３Ｃをロー付し、さらにア
ルミナ又はボロンナイトライド製の環状の絶縁板１３ｂ
を上記環状金属部１３ａのエレメントとの接触部周辺に
ロー付部１３ｆにてロー付すると、所期のゲート取り出
し電極１３が得られる。ここでワイヤ部１３ｃの材質は
純１１　（９９，９９％）とし、ロー付は銀銅ロウを用
いて水素中で行なう。

次に作用効果について説明する。

本実施例のゲートターンオフサイリスクでは、環状金属
部１３ａの断面積が大きいので、該環状金属部１３ａの
電気抵抗が極めて小さく、また、ワイヤ部１３Ｃの線径
も充分に大きいので、ゲート取り出し電掘１３の電位降
下を極めて小さくすることができ、そのため電流分布の
均一性も向上でき、その結果ゲートターンオフサイリス
タの遮断簡力を向上することができる。また外側、内側
挿入板１４．１５は各々ゲート取り出し電極１３の絶縁
板１３ｂの外周壁面、内周壁面によって位置決めされる
ので、組立作業性が極めてよい。そしてまたゲート取り
出し電極本体１３ａは環状絶縁板１３ｂと環状の絶縁挿
入板１９により外部陰極電極１８と絶縁されている。

また本実施例のゲート取り出し電極１３は従来のゲート
圧接構造における絶縁性支持部材とゲート取り出し用ワ
イヤとの両方の機能を兼ね備えており、従って従来のよ
うなこれら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、本実施例では寸法精度の高い環状金
属部１３ａ及び環状絶縁板１３ｂにより、取り出し電極
１３の位置決め精度が支配されるので、従来問題であっ
た位置決め精度も極めて良好となる。

なお、上記実施例では、ゲートターンオフサイリスクに
ついて述べたが、本発明は環状の制御電極を有する大容
量の半導体装置、例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通用でき、同様の
効果をもたらすことができる。さらに本発明は環状の制
御電極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り出し電極についても適用で
き、このようにすれば作業性及び位置決め精度を向上で
きる。

〔発明の効果〕以上のように本発明に係る半導体装置によれば、半導体
基体の制御電極を外部制御電極に接続する略環状の制御
電極取り出し電極を設け、該制御電極取り出し電極のエ
レメントと接触する部分に隣接する周辺部に環状の絶縁
板を設け、さらに上記取り出し電極本体の上面に絶縁挿
入板を挿入し、上記接触部を上記制御電極に圧接せしめ
るようにしたので、環状ゲートを有する半導体基体に対
し、極めて高精度で信頼性が高く、作業性の良いゲート
取り出し構造が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体装置（ゲートタ
ーンオフサイリスタ）の断面図、第２図は上記実施例の
ゲート取り出し電極の構造を示す断面図、第３図は従来
の環状ゲート構造を有するゲートターンオフサイリスク
のカソード・ゲートパターンを示す平面図、第４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
断面図である。１２・・・外部制御電極、１３・・・制御電極取り出し
電極、１３ａ・・・取り出し電極本体（環状金属部）、
１３ｂ・・・環状絶縁板、１３ｃ・・・制御リード部、
１３ｄ・・・接触部、１６・・・スプリング、１９・・
・環状の絶縁挿入板、１・・・半導体基体（エレメント
）。なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）その第１、第２主面に第１、第２主電極を、かつ
第１主面に制御電極を有する半導体基体と、該半導体基
体の第１、第２主電極に電気的に接続して上記第１、第
２主面に配設された第１、第２外部主電極と、上記半導体基体の制御電極に接続されるべき外部制御電
極と、上記制御電極を上記外部制御電極に接続する制御電極取
り出し電極とを備えた半導体装置において、上記制御電極取り出し電極はその下面に接触部を、該接
触部の周辺部に環状の絶縁板を有する略環状の取り出し
電極本体と、上記外部制御電極に接続された制御リード
部とからなるものであり、上記取り出し電極本体の上面
に環状の絶縁挿入板を具備し、上記取り出し電極本体はその接触部にて上記半導体基体
の制御電極に圧接されていることを特徴とする半導体装
置。
（２）上記取り出し電極本体の上記制御電極への圧接は
、上記第１外部主電極に凹設された環状の保持溝に上記
取り出し電極本体とともに挿入されたスプリングによっ
てな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）上記接触部は、上記取り出し電極本体の全周に沿
う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項又は第２項記載の半導体装置。
（４）上記接触部は、上記取り出し電極本体の全周に沿
って配設された複数の円弧状部からなることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体装置。
（５）上記接触部は、その表面に銀又は金メッキが施さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第４項のいずれかに記載の半導体装置。
（６）上記制御電極取り出し電極は、銅又はアルミニウ
ムを主成分とする電気良導体を用いて形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
ずれかに記載の半導体装置。
（７）上記絶縁挿入板は酸化アルミニウム又はボロンナ
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
なるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第６項のいずれかに記記載の半導体装置。
（８）上記取り出し電極本体の環状の絶縁板は、上記取
り出し電極本体にロー付けにより固定されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれ
かに記載の半導体装置。