DE102011017563B4

DE102011017563B4 - Druckkontakthalbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102011017563B4
Application number: DE102011017563.6A
Authority: DE
Inventors: Nobuhisa Nakashima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2031-04-27
Also published as: DE102011017563A1; JP5187343B2; JP2011233704A

Abstract

Druckkontakthalbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat (1), einer Druckkontaktelektrode (4), die auf der einen Hauptfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet ist, einer Abdeckung (5), die eine Randkante des Halbleitersubstrats (1) abdeckt, einer äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) in Kontakt mit der Druckkontaktelektrode (4) und einer Dichtungsumhüllung (25), die so angeordnet ist, dass sie eine Brücke bildet zwischen einer äußeren Umfangsfläche der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) und der Abdeckung (5), so dass sie die sich gegenseitig zugewandten Oberflächen der einen Hauptfläche und der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) vom Äußeren des Halbleitersubstrats (1) her einschließt, wobei die Dichtungsumhüllung (25) so verformt ist, dass die Kraft auf die Abdeckung (5) kleiner als die Kraft ist, die zum Abschälen der Abdeckung (5) von dem Halbleitersubstrat (1) erforderlich ist, das Ende der Dichtungsumhüllung (25), das sich zu der Abdeckung (5) hin erstreckt, in Kontakt mit einem Abschnitt der Seite der Abdeckung (5) ist, die der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) zugewandt ist, wobei dieser Abschnitt zwischen einer äußeren Umfangsfläche der Abdeckung (5) und der Mittelachse des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, und die Dichtungsumhüllung (25) einen gebogenen Mittelbereich zwischen ihren Enden aufweist, die sich jeweils zu der Abdeckung (5) hin und zu der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) hin erstrecken.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Druckkontakthalbleitervorrichtungen, wie z. B. GTO-Thyristoren (Gate Turn-off) und GCT-Thyristoren (Gate Commutated Turn-off).
4 ist eine vertikale Schnittansicht einer bekannten Mittelgatedruckkontakthalbleitervorrichtung, bevor Kontaktdruck auf sie aufgebracht wird. In 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Halbleitersubstrat. Auf der Hauptoberfläche dieses Halbleitersubstrats 1 ist eine Anodenelektrode 2 gebildet, die eine Druckkontaktelektrode ist. Auf der anderen Hauptfläche des Halbleitersubstrats 1 sind eine Gateelektrode 3 und eine Mehrzahl von Kathodenelektroden 4 gebildet, wobei beides ebenfalls Kontaktelektroden sind. Weiter ist eine ringförmige Abdeckung bereitgestellt, um die ganze Randkante des Halbleitersubstrats 1 zu bedecken.
Eine äußere Anodenelektrodenstruktur ist auf derselben Seite des Halbleitersubstrats 1 bereitgestellt wie die eine Hauptfläche und ist in Kontakt mit der Anodenelektrode 2. Andererseits ist eine äußere Gateelektrodenstruktur 11 auf derselben Seite des Halbleitersubstrats 1 bereitgestellt wie die andere Hauptfläche und soll mit der Gateelektrode 3 in Kontakt gebracht werden. Weiter ist eine äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 bereitgestellt, die mit den Kathodenelektroden 4 in Kontakt gebracht werden soll.
Bei dieser Mitteigatedruckkontakthalbleitervorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist ein Zwischenraum 24 zwischen der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19 und dem Halbleitersubstrat 1 gebildet. Daher kann Fremdmaterial von der Umgebung radial außerhalb des Halbleitersubstrats 1 usw. in diesen Zwischenraum 24 eindringen, und die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 kann in Druckkontakt mit den Kathodenelektroden 4 gebracht werden, wobei solches Material in dem Zwischenraum 24 vorhanden ist.
In diesem Zusammenhang wurden Druckkontakthalbleitervorrichtungen vorgeschlagen, die nicht von dem Mittelgatetyp sind und die einen Führungsring enthalten. Die eine Seite der inneren Umfangsfläche dieses Führungsrings ist in engem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrodenstruktur. Die andere Seite der inneren Umfangsfläche des Führungsrings ist in engem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung. Wenn die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 in Druckkontakt mit der Kathodenelektrode gebracht wird, führt somit die andere Seite der inneren Umfangsfläche des Führungsrings die äußere Umfangsfläche der Abdeckung, wodurch die äußere Kathodenelektrodenstruktur und das Halbleitersubstrat relativ zueinander positioniert werden (s. z. B. JP S 62-109327A und JPH04-112578A ).
Dieser Führungsring kann in einer bekannten Mittelgatedruckkontakthalbleitervorrichtung inkorporiert werden, so dass der Führungsring den Zwischenraum 24 zwischen der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19 und dem Halbleitersubstrat 1 abdichtet, bevor der Druckkontakt durchgeführt wird. Das verhindert, dass Fremdmaterial von der Umgebung radial außerhalb des Halbleitersubstrats 1 in den Zwischenraum 24 eindringt.
Eine solche Mittelgatedruckkontakthalbleitervorrichtung, die einen Führungsring enthält, wird mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
5 ist eine vertikale Schnittansicht einer Druckkontakthalbleitervorrichtung mit einem Führungsring, nachdem der Druckkontakt hergestellt wurde. 6 ist eine detaillierte Ansicht des Abschnitts B von 5. Der Führungsring 28 wird verwendet, um die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 und das Halbleitersubstrat 1 relativ zueinander zu positionieren, wie es oben beschrieben wurde. Daher wird die Abdeckung 5 einer Klemmspannung zu der Mitte des Halbleitersubstrats 1 hin unterworfen. Wenn die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 in Druckkontakt mit der Kathodenelektrode gebracht wird, während die Abdeckung 5 einer solchen Spannung unterworfen ist, ist der äußere Umfangsabschnitt der Abdeckung 5 einer Kraft unterworfen, die dazu neigt, sie in dieselbe Richtung zu bewegen, wie die Bewegung des Führungsrings 28, der durch die Bewegung der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19 durchgeführt wird, wie in 5 gezeigt.
Dieser Kraft wird jedoch widerstanden durch die Adhäsion oder Reibung zwischen dem inneren Umfangsabschnitt der Abdeckung 5 und dem Halbleitersubstrat 1, so dass beim Beginn des Aufbringens von Druck auf die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 die Abdeckung 5 in engen Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 1 bleibt. Es wurde jedoch herausgefunden, dass der innere Umfangsabschnitt der Abdeckung 5, wenn die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 weiter zu dem Halbleitersubstrat 1 hin gedrückt wird, wie in 6 gezeigt, sich von dem Halbleitersubstrat 1 abschälen kann.
DE 36 40 801 A1 beschreibt eine Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterelement, einem Paar Elektroden auf jeder Seite des Halbleiterelementes und einem zylindrischen Bauteil, das das Halbleiterelement umgibt und mit den Elektroden in Eingriff steht. Jede der Elektroden besitzt an ihrem äußeren Umfang einen Gewindeabschnitt. Das zylindrische Bauteil besitzt je einen Gewindeabschnitt an seiner Innenfläche, der mit jedem der Gewindeabschnitte der Elektroden verschraubbar ist, wodurch eine hermetische Abdichtung für das Halbleiterelement erzielt wird.
GB 1 330 081 A beschreibt eine scheibenförmige Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterelement und einem Gehäuse, das aus zwei festen scheibenförmigen Deckplatten und einem isolierenden Ring besteht, der fest mit den Kanten der Platten verbunden ist.
JP S62-109327 A beschreibt eine Halbleitervorrichtung vom Kontakttyp, bei dem zum Erleichtern eines Zentrierens eines Halbleitersubstrats und eines Leiters ein mit dem Halbleiter in Eingriff stehender isolierender Ring vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der obigen Probleme durchgeführt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Druckkontakthalbleitervorrichtung bereitzustellen, die so aufgebaut ist, dass sie verhindert, dass Fremdmaterial in dem Zwischenraum zwischen den äußeren Druckkontaktelektrodenstrukturen und dem Halbleitersubstrat eindringt und dass sie ein Abschälen der Abdeckung verhindert.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Druckkontakthalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
1 ist eine vertikale Schnittansicht einer Druckkontakthalbleitervorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bevor ein Kontaktdruck darauf aufgebracht wird.
2 ist eine Detailansicht eines Abschnitts A aus 1.
3 ist eine vertikale Schnittansicht der Druckkontakthalbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform, nachdem ein Druckkontakt zwischen seinen Elektroden und äußeren Elektrodenstrukturen hergestellt wurde.
4 ist eine vertikale Schnittansicht einer bekannten Mittelgatedruckkontakthalbleitervorrichtung, bevor ein Kontaktdruck darauf aufgebracht wird.
5 ist eine vertikale Schnittansicht der bekannten Druckkontakthalbleitervorrichtung mit einem Führungsring, nachdem ein Druckkontakt hergestellt wurde.
6 ist eine Detailansicht eines Abschnitts B aus 5.
Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass durch die Figuren hindurch gleiche und einander entsprechende Komponenten durch die gleichen Zahlen bezeichnet sind, und ihre Beschreibung wird nicht vollständig wiederholt oder überhaupt nicht wiederholt.
1 ist eine vertikale Schnittansicht einer Druckkontakthalbleitervorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bevor ein Kontaktdruck darauf aufgebracht wurde.
Insbesondere zeigt 1 einen vormontierten GTO-Thyristor, der ein Beispiel für eine Mittelgatedruckkontakthalbleitervorrichtung ist. Diese Druckkontakthalbleitervorrichtung wird in Leistungsanwendungen verwendet, z. B. in BTB-Systemen (Back-to-Back) und SVGs (Static VAR Generators). Beispiele gewerblicher Anwendung enthalten Stromrichter zum Treiben von Eisenwalzwerken usw. Andere Anwendungen enthalten Hochspannungs-Hochkapazitäts-Schalter. Die Druckkontakthalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Halbleitersubstrat. Das Halbleitersubstrat 1 enthält pn-Übergänge. Auf der einen Hauptfläche des Halbleitersubstrats 1 ist eine Anodenelektrode 2 gebildet, die eine Druckkontaktelektrode ist. Wie aus 1 ersichtlich, ist die Anodenelektrode 2 auf der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet. Die Oberfläche der Anodenelektrode 2 ist mit einer Metallschicht versehen.
Weiter sind auf der anderen Hauptfläche des Halbleitersubstrats 1, d. h. auf der Deckfläche, eine Gateelektrode 3 und eine Mehrzahl von Kathodenelektroden 4 gebildet, die beide Druckkontaktelektroden sind. Wie aus 1 ersichtlich, ist die Gateelektrode 3 in der Mitte der Deckfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet. Die Oberfläche der Gateelektrode 3 ist mit einer Metallschicht versehen. Wie weiter aus 1 ersichtlich, sind die Mehrzahl von Kathodenelektroden 4 auf der Deckelektrode des Halbleitersubstrats 1 gebildet und umgeben die Gateelektrode 3. Diese Kathodenelektroden 4 ragen um etwa 0,5 mm weiter nach oben als die Gateelektrode 3. Die Oberflächen der Kathodenelektroden 4 sind mit einer Metallschicht versehen.
Weiter ist eine ringförmige Abdeckung 5 bereitgestellt, um die gesamte Randkante des Halbleitersubstrats 1 abzudecken. Diese Abdeckung 5 ist ein Gießharz oder Gummi mit isolierenden Eigenschaften. Das Material der Abdeckung 5 erzeugt auch bei der Temperatur des Wärmebehandlungsvorgangs, der dem Druckkontaktvorgang folgt, wenig Gas. Insbesondere ist die Abdeckung 5 aus Silikongummi hergestellt.
Weiter ist eine äußere Anodenelektrodenstruktur 6 auf derselben Seite des Halbleitersubstrats 1 wie die eine Hauptfläche bereitgestellt und der Anodenelektrode 2 zugewandt. Diese äußere Anodenelektrodenstruktur 6 ist eine äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur, die in Kontakt mit der Anodenelektrode 2 gebracht werden soll. Die äußere Anodenelektrodenstruktur enthält eine äußere Anodenelektrode 7, einen Flansch 8, einen Stift 9 und eine Anodenverformungspufferplatte 10.
Die äußere Anodenelektrode 7 besteht aus Kupfer. Ein Flanschabschnitt ist an dem unteren Abschnitt der äußeren Umfangsfläche der äußeren Anodenelektrode 7 gebildet. Dieser Flanschabschnitt springt von der äußeren Umfangsfläche der äußeren Anodenelektrode 7 aus nach außen vor. Der Flansch 8 ist mit der Deckfläche dieses Flanschabschnitts verbunden. Eine Vertiefung ist in der Mitte der Deckfläche der äußeren Anodenelektrode 7 gebildet. Der untere Abschnitt des Stifts 9 ist in diese Vertiefung eingesetzt.
Die Anodenverformungspufferplatte 10 ist auf der äußeren Anodenelektrode 7 bereitgestellt. Diese Anodenverformungspufferplatte 10 besteht aus Molybdän. Eine Vertiefung ist in der Mitte der Grundfläche der Anodenverformungspufferplatte 10 gebildet. Der obere Abschnitt des Stifts 9 ist in diese Vertiefung eingesetzt. Das positioniert die äußere Anodenelektrode 7 und die Anodenverformungspufferplatte 10 relativ zueinander. Weiter ist der obere Abschnitt der äußeren Umfangsfläche der Anodenverformungspufferplatte 10 innerhalb der inneren Umfangsfläche der Abdeckung 5 angeordnet, wodurch die Anodenverformungspufferplatte 10 und das Halbleitersubstrat 1 relativ zueinander positioniert werden.
Andererseits ist eine äußere Gateelektrodenstruktur 11 auf derselben Seite des Halbleitersubstrats 1 wie die andere Hauptfläche angeordnet und der Gateelektrode 3 zugewandt. Diese äußere Gateelektrodenstruktur 11 ist eine äußere Druckkontaktelektrodenstruktur, die in Kontakt mit der Gateelektrode 3 gebracht werden soll. Die äußere Gateelektrodenstruktur 11 enthält eine äußere Gateelektrode 12, einen Gateanschlussdraht 13, eine Gatehülse 14 und ein Gaterohr 15.
Die äußere Gateelektrode 12 liegt der Gateelektrode 3 gegenüber und besteht aus Kupfer. Der Gateanschlussdraht 13 ist mit einer Seite des oberen Abschnitts der äußeren Umfangsfläche der äußeren Gateelektrode 12 verbunden. Dieser Gateanschlussdraht 13 erstreckt sich innerhalb und durch die Gatehülse 14 und das Gaterohr 15.
Die äußere Gateelektrode 12 ist von einem Halterohr 16 gehalten. Weiter ist eine Glimmerscheibe 17 auf der Deckfläche der äußeren Gateelektrode 12 angeordnet, und ein elastischer Körper 18 ist auf der Deckfläche der Glimmerscheibe 17 angeordnet.
Eine äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 ist weiter auf derselben Seite des Halbleitersubstrats 1 wie die andere Hauptfläche bereitgestellt und den Kathodenelektroden 4 zugewandt. Diese äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 ist eine äußere Druckelektrodenstruktur, die in Kontakt mit den Kathodenelektroden 4 gebracht werden soll. Die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 enthält eine äußere Kathodenelektrode 20, einen Flansch 21 und eine Kathodenverformungspufferplatte 22.
Die äußere Kathodenelektrode 20 besteht aus Kupfer. Ein Flanschabschnitt ist auf der Oberseite der äußeren Kathodenelektrode 20 gebildet. Dieser Flanschabschnitt ragt von einer äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrode 20 aus nach außen vor. Der Flansch 21 ist mit der Deckfläche dieses Flanschabschnitts verbunden. Der Randabschnitt des Flanschs 21 ist in einem Winkel nach unten gebogen. Die Kathodenverformungspufferplatte 22 ist unter der äußeren Kathodenelektrode 20 angeordnet. Die Kathodenverformungspufferplatte 22 besteht aus Molybdän.
In der Grundfläche der äußeren Kathodenelektrode 20 ist ein ausgeschnittener Abschnitt gebildet, der sich von einer Seite der äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrode 20 aus bis zur Mitte der äußeren Kathodenelektrode 20 erstreckt. Weiter ist durch den Mittelabschnitt der Kathodenverformungspufferplatte 22 ein Durchgangsloch gebildet. Das Halterohr 16 ist in dem ausgeschnitten Abschnitt der äußeren Kathodenelektrode 20 und in dem Durchgangsloch der Kathodenverformungspufferplatte 22 gehalten.
Weiter ist der elastische Körper 18 zwischen der Deckfläche der Glimmerscheibe 17 und der Grundfläche der äußeren Kathodenelektrode 20 in dem ausgeschnittenen Abschnitt gehalten.
Ein isolierendes Rohr 23 nimmt das Halbleitersubstrat 1, die Abdeckung 5, die äußere Anodenelektrodenstruktur 6, die äußere Gateelektrodenstruktur 11, das Halterohr 16, die Glimmerscheibe 17, den elastischen Körper 18 und die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 auf. Dieses isolierende Rohr 23 hat einen Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Außendurchmesser der Abdeckung 5 ist. Die Unterseite des isolierenden Rohrs 23 ist auf der Deckfläche des Flanschs 8 angeordnet, so dass die Unterseite des isolierenden Rohrs durch die äußere Anodenelektrodenstruktur abgedichtet ist. Auf der anderen Seite ist der Flansch 21 oben auf dem isolierenden Rohr 23 angeordnet, so dass die Oberseite des isolierenden Rohrs 23 durch die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 abgedichtet ist. Auf diese Weise ist das ganze isolierende Rohr 23 abgedichtet.
Weiter ist durch eine Seite des isolierenden Rohrs 23 ein Durchgangsloch gebildet. Das Gaterohr 15 ist in diesem Durchgangsloch gehalten. Das Gaterohr 15, das den Gateanschlussdraht 13 enthält, erstreckt sich durch dieses Durchgangsloch und aus dem isolierenden Rohr 23 heraus.
In diesem Aufbau ist ein kleiner Zwischenraum zwischen der Gateelektrode 3 und der äußeren Gateelektrode 12 gebildet. Weiter ist ebenfalls ein Zwischenraum zwischen den Kathodenelektroden 4 und der Kathodenverformungspufferplatte 22 gebildet, wobei dieser Zwischenraum eine größere Höhe hat als der Zwischenraum zwischen der Gateelektrode 3 und der äußeren Gateelektrode 12. Insbesondere hat der Zwischenraum zwischen den Kathodenelektroden 4 und der Kathodenverformungspufferplatte 22 eine Vertikalabmessung von etwa 1,5 mm. Da die Höhe der Kathodenelektroden 4 etwa 0,5 mm beträgt, ist ein Zwischenraum 24 mit einer Vertikalabmessung von etwa 2,0 mm zwischen der Kathodenverformungspufferplatte 22 und der anderen Hauptfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet.
Die Druckkontakthalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform enthält eine ringförmige Dichtungsumhüllung. Diese Dichtungsumhüllung 25 ist ein Gummiring mit einem im wesentlichen L-förmigen Vertikalschnitt. Das Material dieser Dichtungsumhüllung 25 ist dasselbe wie das der Abdeckung 5. Das heißt, dass die Dichtungsumhüllung 25 aus Silikongummi besteht. Die Dichtungsumhüllung 25 ist innerhalb des isolierenden Rohrs 23 und in engem Kontakt mit sowohl mit der äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrode 20 als auch mit der Abdeckung 5 angeordnet, so dass sie den Zwischenraum abschließt.
Insbesondere ist die gesamte Umfangskante der Dichtungsumhüllung 25, die sich zu der äußeren Kathodenelektrode 20 hin erstreckt, in engem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrode 20. Die gesamte Randkante der Dichtungsumhüllung 25, die sich zu der Abdeckung 5 hin erstreckt, ist dagegen in engem Kontakt mit einem Abschnitt der Horizontalfläche der Abdeckung 5, die der äußeren Kathodenelektrode 20 zugewandt ist, wobei dieser Abschnitt zwischen der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung 5 und der Mittelachse des Halbleitersubstrats 1 gelegen ist. Das heißt, dass die gesamte Randkante der Dichtungsumhüllung 25, die sich zu der Abdeckung 5 hin erstreckt, in engem Kontakt mit der zugewandten Oberfläche der Abdeckung 5 ist, die parallel zu der anderen Hauptfläche des Halbleitersubstrats 1 ist. Als Ergebnis dieser engen Kontakte dichtet die Dichtungsumhüllung 25, die innerhalb des isolierenden Rohrs 23 angeordnet ist, den Zwischenraum 24 zwischen den Kathodenelektroden 4 und der Kathodenverformungspufferplatte 22 ab.
Weiter ist auf einer Seite der Dichtungsumhüllung 25 ein Durchgangsloch 26 gebildet. Der Innendurchmesser dieses Durchgangslochs 26 ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Gatehülse 14. Die Dichtungsumhüllung hat einen (nicht gezeigten) Schnitt, der unter dem Durchgangsloch 26 gebildet ist. Dieser Schnitt erstreckt sich bis zu der Unterkante der Dichtungsumhüllung 25. Wenn keine Kraft auf die Dichtungsumhüllung 25 aufgebracht wird, sind beide Seiten dieses Schnitts in engem Kontakt zueinander.
Ein Abschnitt der Gatehülse 14 kann von unten in den Schnitt der Dichtungsumhüllung 25 eingebracht, nach oben bewegt und mit dem Durchgangsloch 26 der Dichtungsumhüllung 25 in Eingriff gebracht werden. Das bewirkt, dass die äußere Umfangsfläche des Abschnitts der Gatehülse 14 in engem Kontakt mit der Innenfläche des Vorsprungs 26 der Dichtungsumhüllung 25 ist. Es sei angemerkt, dass, wenn der Abschnitt der Gatehülse 14 das Durchgangsloch 26 der Dichtungsumhüllung 25 erreicht, beide Seiten des Schnitts zurück in engen Kontakt miteinander kommen. Daher ist der Zwischenraum 24 durch die Dichtungsumhüllung 25 innerhalb des isolierenden Rohrs 23 hermetisch abgedichtet, auch wenn die Dichtungsumhüllung 25 das Durchgangsloch 26 und den Schnitt aufweist.
Die Dichtungsumhüllung 25 ist so gebildet, dass sie sich verformt, wenn Druck auf ihre Unterseite ausgeübt wird. Insbesondere wird der mittlere Abschnitt der Dichtungsumhüllung 25, der zwischen den Enden der Dichtungsumhüllung 25 liegt, die sich jeweils zu der Abdeckung 5 und der äußeren Kathodenelektrode 20 hin erstrecken, nach außen gebogen. Dieses Biegen übt eine Abwärtskraft auf das Objekt aus, das auf die Unterseite der Dichtungsumhüllung 25 drückt. Die Druckkontakthalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die Rückstellkraft dieses Biegens (oder des gebogenen Abschnitts) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Insbesondere ist der vorbestimmte Wert so gewählt, dass er kleiner als die Kraft ist, die erforderlich ist, um die Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 abzuschälen. Damit die Rückstellkraft kleiner als dieser vorbestimmte Wert ist, hat der zylindrische Seitenabschnitt (oder die äußere Umfangswand) der Dichtungsumhüllung 25 vorzugsweise die kleinstmögliche Dicke. Insbesondere beträgt die Dicke des Dichtungsaufbaus 25 vorzugsweise 0,5–2,0 mm.
Es sei angemerkt, dass die Dichtungsumhüllung 25 in dem in 1 gezeigten Zustand im wesentlichen keine Verformung erleidet und somit im wesentlichen keine Kraft auf die Abdeckung 5 ausübt. Das bedeutet, dass die Kraft auf der Abdeckung 5 nicht groß genug ist, um die Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 abzuschälen.
Mit Bezug auf 2 wird ein Verfahren zum Anbringen der Dichtungsumhüllung 25 beschrieben.
2 ist eine Detailansicht eines Abschnitts A aus 1.
Wie in 2 gezeigt, ist in der äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrode 20 eine sich horizontal erstreckende Nut 27 gebildet. Das bedeutet, dass die Nut 27 eine Umfangsvertiefung in der äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrode 20 ist. Die Dichtungsumhüllung 25 wird auf folgende Weise mit dieser Vertiefung in Eingriff gebracht.
Die äußere Kathodenelektrode 20 alleine wird von oben in die Dichtungsumhüllung 25 gedrückt, so dass das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das von der äußeren Kathodenelektrode 20 gedrückt wurde, elastisch verformt und nach außen gebogen wird. Diese elastische Verformung bringt dieses Ende der Dichtungsumhüllung 25 in engen Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrode 20. Wenn dann die äußere Kathodenelektrode 20 weiter nach unten in die Dichtungsumhüllung 25 gedrückt wird, ist das Ende der Dichtungsumhüllung 25 voll in Eingriff mit der Nut 27 der äußeren Kathodenelektrode 20.
Dieser Eingriff beschränkt eine vertikale oder senkrechte Bewegung des im Eingriff befindlichen Endes der Dichtungsumhüllung 25. Das stellt sicher, dass die Dichtungsumhüllung 25 innerhalb des isolierenden Rohrs 23 so positioniert ist, dass sie den Zwischenraum 24 abdichtet.
Die so vormontierte Druckkontakthalbleitervorrichtung wird zu einer Kontaktdruckeinrichtung übertragen. Zu dieser Zeit kann die Atmosphäre in dem isolierenden Rohr Fremdmaterial enthalten. In einem solchen Fall kann sich Fremdmaterial, das in der Nähe der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23 vorhanden ist, aufgrund von Vibration usw. während des Übertragungsvorgangs zu der Randkante des Halbleitersubstrats 1 und somit zu dem Zwischenraum 24 hin bewegen.
Da in der vorliegenden Ausführungsform die Dichtungsumhüllung 25 innerhalb des isolierenden Rohrs 23 angeordnet ist und den Zwischenraum 24 abdichtet, wird jedoch verhindert, dass ein solches Fremdmaterial in den Zwischenraum 24 eindringt. Das heißt, dass die vorliegende Ausführungsform sicherstellt, dass Fremdmaterial, das in der Nähe der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23 vorhanden ist, nicht in den Zwischenraum 24 eintritt.
Mit Bezug auf 3 wird ein Druckkontaktvorgang für die Druckkontakthalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 3 ist eine vertikale Schnittansicht der Druckkontakthalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform nachdem ein Druckkontakt zwischen ihren Elektroden und den äußeren Elektrodenstrukturen hergestellt wurde.
Der Vorgang beginnt durch Befestigen des Flanschs 8 an der Unterseite des isolierenden Rohrs 23. Als nächstes werden die äußere Anodenelektrode 7 und die äußere Kathodenelektrode 20 zueinander gedrückt. Insbesondere wird, während die äußere Anodenelektrode an ihrem Platz gehalten ist, die äußere Kathodenelektrode 20 nach unten gedrückt, während sie einer Kraft durch den elastischen Körper 18 unterworfen ist, die in einer Richtung weg von den Kathodenelektroden 4 ausgeübt wird. Demzufolge wird der elastische Körper 18 zusammengedrückt, und seine Elastizität drückt die äußere Gateelektrode 12 gegen die Gateelektrode 3.
Als Ergebnis dieses Druckvorgangs wird das Halbleitersubstrat 1 nach unten gedrückt, so dass die Anodenelektrode 2 gegen die Anodenverformungspufferplatte 10 gedrückt wird. Das führt dazu, dass die Anodenverformungspufferplatte 10 gegen die äußere Anodenelektrode 7 gedrückt wird.
Zu dieser Zeit wird auch die Kathodenverformungspufferplatte 22 durch die äußere Kathodenelektrode 20 nach unten gedrückt. Bevor jedoch der Druckkontaktvorgang begonnen wurde, hatten die Kathodenelektroden 4 und die Kathodenverformungspufferplatte 22 einen Zwischenraum zwischen sich, der eine größere Höhe hatte als der Zwischenraum zwischen der Gateelektrode 3 und der äußeren Gateelektrode 12. Wenn die äußere Gateelektrode 12 gerade in Kontakt mit der Gateelektrode 3 gekommen ist, ist daher noch ein Zwischenraum 24 zwischen den Kathodenelektroden 4 und der Kathodenverformungspufferplatte 22.
Dann wird die äußere Kathodenelektrode 20 weiter nach unten gedrückt, während sie einer Kraft durch den elastischen Körper 18 unterworfen ist, die in einer Richtung weg von den Kathodenelektroden 4 ausgeübt wird. Demzufolge wird die Kathodenverformungspufferplatte 22 nach unten gedrückt, so dass die Kathodenverformungspufferplatte 22 sich entlang der Innenumfangsfläche der Abdeckung 5 nach unten bewegt und von ihr geführt wird. Schließlich wird die Kathodenverformungspufferplatte 22 gegen die Kathodenelektroden 4 gedrückt, d. h. sie sind in Kontakt miteinander angeordnet.
Es sei angemerkt, dass, wenn die äußere Kathodenelektrode 20 so weit nach unten gedrückt wird, dass sie in Kontakt mit den Kathodenelektroden 4 kommt, der gebogene äußere Umfangsabschnitt des Flanschs 21 zurück in einen begradigten horizontalen Aufbau gebogen wird. In diesem Zustand ist der Flansch 21 fest an der Oberseite des isolierenden Rohrs 23 befestigt.
Der obige Druckkontaktvorgang führt zu Folgendem: Auf derselben Seite des Halbleitersubstrats 1 wie die eine Hauptfläche wird die Anodenelektrode 2 in Kontakt mit der Anodenverformungspufferplatte 10 gehalten, und die Anodenverformungspufferplatte 10 wird in Kontakt mit der äußeren Anodenelektrode 7 gehalten. Weiter wird auf derselben Seite des Halbleitersubstrats 1 wie die andere Hauptfläche die Gateelektrode 3 in Kontakt mit der äußeren Gateelektrode 12 gehalten, die Kathodenelektroden 4 werden in Kontakt mit der Kathodenverformungspufferplatte 22 gehalten, und die Kathodenverformungspufferplatte 22 wird in Kontakt mit der äußeren Kathodenelektrode 20 gehalten.
Wenn bei der Druckkontakthalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die äußere Kathodenelektrode 20 nach unten gedrückt wird, wird das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das mit der äußeren Kathodenelektrode 20 in Eingriff ist, durch die Bewegung der äußeren Kathodenelektrode 20 nach unten geführt. Demzufolge ist auch das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das in Kontakt mit der Abdeckung 5 ist, einer Kraft unterworfen, die dazu neigt, es nach unten zu bewegen.
Die Abdeckung 5, die unter diesem Ende der Dichtungsumhüllung 25 angeordnet ist, hindert das Ende jedoch daran, sich nach unten zu bewegen. Das führt dazu, dass der Mittelabschnitt der Dichtungsumhüllung 25 zu der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23 hin gebogen wird.
Dabei ist die Abdeckung 5 aufgrund der Rückstellkraft der gebogenen Dichtungsumhüllung 25 einer Kraft unterworfen, die dazu neigt, sie nach unten zu bewegen. Demzufolge wird eine Spannung in die Abdeckung 5 eingebracht, die dazu neigt, die Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 abzuschälen. Es sei angemerkt, dass die Mittelachse der Dichtungsumhüllung 25 von der Mittelachse des Halbleitersubstrats 1 aus zu einer Seite der Dichtungsumhüllung 25 hin verschoben sein kann, wobei in diesem Fall diese Seite der Dichtungsumhüllung 25 die äußere Umfangsseite der Horizontalfläche der Abdeckung 5 nach unten drückt. Die gegenüberliegende Seite der Dichtungsumhüllung 25 drückt andererseits die innere Umfangsseite der Horizontalfläche der Abdeckung 5 nach unten.
Das bedeutet, dass der Punkt an einer Seite der Abdeckung 5, der durch die Dichtungsumhüllung 25 nach unten gedrückt wird, in einem größeren Abstand von dem benachbarten Kantenabschnitt des Halbleitersubstrats 1 angeordnet ist als der Punkt auf der gegenüberliegenden Seite der Abdeckung 5, der von der Dichtungsumhüllung 25 nach unten gedrückt wird, von dem benachbarten Randkantenabschnitt des Halbleitersubstrats entfernt angeordnet ist. Wenn die Rückstellkraft der gebogenen Dichtungsumhüllung 25 auf beiden Seiten dieselbe ist, erfährt daher die eine Seite der Abdeckung 5 ein größeres Moment als die gegenüberliegende Seite der Abdeckung 5.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Rückstellkraft der gebogenen Dichtungsumhüllung 25 jedoch so, dass die Belastung auf die Beschichtung 5 geringer ist als die Kraft, die erforderlich ist, um die Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 abzuschälen. Daher wird unabhängig davon, welcher Abschnitt der Abdeckung 5 durch die Dichtungsumhüllung 25 nach unten gedrückt wird, die Abdeckung 5 nicht von dem Halbleitersubstrat 1 abgeschält.
Bevor der Druckkontaktvorgang gestartet wird, ist die Dichtungsumhüllung 25 entsprechend der oben beschriebenen ersten Ausführungsform radial außerhalb des Halbleitersubstrats 1 angeordnet und umschließt den Zwischenraum 24 so, dass die Kraft auf die Abdeckung 5 geringer ist als die Kraft, die erforderlich ist, um die Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 abzuschälen. Das stellt sicher, dass Fremdmaterial, das in der Nähe der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23 vorhanden ist, nicht in den Zwischenraum 24 eindringt und dass die Abdeckung 5 nicht von dem Halbleitersubstrat 1 abgeschält wird.
Weiter bleibt die Kraft auf die Abdeckung 5 auch nach Beenden des Druckkontaktvorgangs kleiner als die Kraft, die erforderlich ist, um die Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 abzuschälen, da die Dichtungsumhüllung 25 durch den Druckkontaktvorgang verformt wird. Das bedeutet, dass der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform weniger Spannung in die Abdeckung 5 einbringt als Aufbauten, die den bekannten Führungsring 28 verwenden, und somit wird das Abschälen der Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 auch nach dem Druckkontaktvorgang verhindert. Somit kann die vorliegende Ausführungsform verwendet werden, um hoch zuverlässige Druckkontakthalbleitervorrichtungen bereitzustellen. Das bedeutet, dass es möglich ist, die Anzahl defekter Druckkontakthalbleitervorrichtungen zu verringern, was zu verringerten Kosten von Druckkontakthalbleitervorrichtungen führt.
Weiter sind die Komponenten der Druckkontakthalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform außer der Dichtungsumhüllung 25 denjenigen bekannter Druckkontakthalbleitervorrichtungen gemeinsam. Somit stellt die vorliegende Anmeldung einen Aufbau bereit, der geringe Kosten hat und doch daran angepasst istzu verhindern, dass Fremdmaterial, das in der Nähe der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23 vorhanden ist, in den Zwischenraum 24 zwischen der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19 und dem Halbleitersubstrat 1 eindringt, während er das Abschälen der Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 verhindert.
Es sei angemerkt, dass die Abdeckung 5 unabhängig davon, welcher Abschnitt der Abdeckung 5 durch die Dichtungsumhüllung 25 nach unten gedrückt wird, nicht von dem Halbleitersubstrat 1 abgeschält wird. Daher ist es möglich, das Abschälen der Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 auch dann zu verhindern, wenn die Mittelachse der Dichtungsumhüllung 25 von der Mittelachse des Halbleitersubstrats 1 verschoben ist.
Weiter ist das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das sich zu der Abdeckung 5 hin erstreckt, bevor der Druckkontaktvorgang begonnen wird, in Kontakt mit einem Abschnitt der Seite der Abdeckung 5, die der äußeren Kathodenelektrode 20 zugewandt ist, wobei dieser Abschnitt zwischen der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung 5 und der Mittelachse des Halbleitersubstrats 1 angeordnet ist. Auch nach Beendigung des Druckkontaktvorgangs ist das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das sich zu der Abdeckung 5 hin erstreckt, immer noch in Kontakt mit der Seite der Abdeckung 5, die der äußeren Kathodenelektrode 20 zugewandt ist, auch wenn der Mittelabschnitt der Dichtungsumhüllung 25 gebogen ist. Diese Anordnung ermöglicht es, dass die Druckkontakthalbleitervorrichtungen einen kleineren Außendurchmesser haben als Druckkontakthalbleitervorrichtungen, die den bekannten Führungsring 28 verwenden.
Außerdem liegt die Dicke der Dichtungsumhüllung 25 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm. Daher kann die Dicke des zylindrischen Seitenabschnitts der Dichtungsumhüllung 25 innerhalb dieses Bereichs eingestellt werden, um die in die Abdeckung 5 eingebrachte Spannung zu verringern, um das Abschälen der Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 zu verhindern.
Es sei angemerkt, dass die Dicke der Dichtungsumhüllung 25 so gewählt sein kann, dass sie größer ist als die Breite des Zwischenraums zwischen der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung 5 und der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23. Das verhindert, dass die Dichtungsumhüllung 25 in dem Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung 5 und der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23 eingefangen wird, wodurch sichergestellt wird, dass die Kraft auf die Abdeckung 5 immer kleiner ist als die Kraft, die erforderlich ist, um die Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 abzuschälen. Wenn beispielsweise die Breite des Zwischenraums zwischen der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung 5 und der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23 0,5 mm beträgt, kann die Dicke der Dichtungsumhüllung 25 1,0–2,0 mm sein.
Weiter besteht die Dichtungsumhüllung 25 wie die Abdeckung 5 aus Silikongummi. Das verhindert eine Erzeugung von Gas und der daraus folgenden Verschlechterung des Halbleitersubstrats 1 auch dann, wenn die Temperatur der Innenseite des hermetisch abgedichteten isolierenden Rohrs 23 aufgrund eines Ansteigens der Temperatur des Wärmebehandlungsvorgangs oder aufgrund von Wärme, die durch die Druckkontakthalbleitervorrichtung selbst erzeugt wird, ansteigt, wobei diese Wärme sich aufgrund der Umgebungsbedingungen ändert. Somit kann die vorliegende Anmeldung verwendet werden, um hoch zuverlässige Druckkontakthalbleitervorrichtungen bereitzustellen. Da Silikongummi preisgünstig ist, kann die Dichtungsumhüllung 25 außerdem mit geringen Kosten hergestellt werden.
Weiter ist das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das sich zu der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19 hin erstreckt, in Eingriff mit der Nut 27 der äußeren Kathodenelektrode 20. Das verhindert eine vertikale und horizontale Verschiebung der Dichtungsumhüllung 25 relativ zu der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19, wodurch sichergestellt wird, dass der Zwischenraum 24 zwischen der Kathodenverformungspufferplatte 22 und dem Halbleitersubstrat 1 durch die Dichtungsumhüllung 25 innerhalb des isolierenden Rohrs 23 vor dem Druckkontaktvorgang abgedichtet ist. Weiter ermöglicht es die elastische Verformbarkeit der Dichtungsumhüllung 25, dass sie leicht in die Nut 27 der äußeren Kathodenelektrode 20 eingesetzt wird.
Bei einer typischen Druckkontakthalbleitervorrichtung enthält die äußere Kathodenelektrodenstruktur 19 die äußere Kathodenelektrode 20 und die Kathodenverformungspufferplatte 22. Die Kathodenverformungspufferplatte 22 hält die äußere Gateelektrode 12. Die äußere Gateelektrode 12 wird durch den zusammengedrückten elastischen Körper 18 gegen die Gateelektrode 3 gedrückt. Weiter unterliegt die äußere Kathodenelektrode 20 einer Kraft von dem elastischen Körper 18, wobei diese in einer Richtung weg von den Kathodenelektroden 4 ausgeübt wird. Weiter gibt es den Zwischenraum 24 zwischen der Kathodenverformungspufferplatte 22 und dem Halbleitersubstrat 1, bevor der Druckkontaktvorgang begonnen wird. Das heißt, dass die Dichtungsumhüllung 25 in einer solchen Druckkontakthalbleitervorrichtung so eingebaut sein kann, dass sie verhindert, dass Fremdmaterial in den Zwischenraum 24 zwischen der Kathodenverformungspufferplatte 22 und dem Halbleitersubstrat 1 eindringt.
Auch wenn die Druckkontakthalbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform als GTO-Thyristor beschrieben wurde, ist klar, dass die Dichtungsumhüllung 25 auch in anderen Arten von Druckkontakthalbleitervorrichtungen eingebaut werden kann. Beispielsweise kann ein GCT-Tyristor (Gate Commutated Turn-off) die Dichtungsumhüllung 25 enthalten, so dass verhindert wird, dass Fremdmaterial, das in der Nähe der inneren Umfangsfläche des isolierenden Rohrs 23 vorhanden ist, in den Zwischenraum 24 zwischen der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19 und dem Halbleitersubstrat 1 eindringt, während das Abschälen der Abdeckung 5 verhindert wird.
Weiter ist in der ersten Ausführungsform das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das sich zu der Abdeckung 5 hin erstreckt, in Kontakt mit einem Abschnitt der Oberfläche der Abdeckung 5, die der äußeren Kathodenelektrode 20 zugewandt ist, wobei dieser Abschnitt zwischen der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung 5 und der Mittelachse des Halbleitersubstrats 1 angeordnet ist. Der Endabschnitt der Dichtungsumhüllung 25, der sich zu der Abdeckung 5 hin erstreckt, kann jedoch auch so angeordnet sein, dass er die äußere Umfangsfläche bedeckt. In diesem Fall kann die Rückstellkraft der gebogenen elastischen Dichtungsumhüllung 25 so gewählt werden, dass die Umhüllung in engem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung 5 gehalten wird. Weiter kann die Kraft auf die Abdeckung 5, die durch die Rückstellkraft der elastischen Dichtungsumhüllung 25 bewirkt wird, die durch den Druckkontaktvorgang gebogen wird, kann so gewählt sein, dass sie kleiner ist als die Kraft, die erforderlich ist, um die Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1 abzuschälen. Dieser Aufbau verhindert das Abschälen der Abdeckung 5 von dem Halbleitersubstrat 1.
Auch wenn die Dichtungsumhüllung 25 in der ersten Ausführungsform den Zwischenraum 24 zwischen der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19 und dem Halbleitersubstrat 1 abdichtet, ist es klar, dass die Dichtungsumhüllung 25 daran angepasst sein kann, einen Zwischenraum zusätzlich zu oder anstelle von dem Zwischenraum 24 abzudichten. Die Dichtungsumhüllung 25 kann beispielsweise den Zwischenraum zwischen jeder Druckkontaktelektrode auf dem Halbleitersubstrat 1 und der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur abdichten, die mit ihm in Kontakt gebracht wird. Dieser Aufbau verhindert, dass Fremdmaterial in den Zwischenraum zwischen den äußeren Druckkontaktelektrodenstrukturen und dem Halbleitersubstrat 1 eindringt, während sie das Abschälen der Abdeckung 5 verhindert.
Auch wenn in der ersten Ausführungsform die Dichtungsumhüllung 25 und die Abdeckung 5 aus Silikongummi bestehen, ist es klar, dass sie aus einem anderen Material bestehen können. Das heißt, dass das Material der Dichtungsumhüllung 25 und der Abdeckung 5 gewählt sein kann unter Berücksichtigung eines Temperaturanstiegs bei dem Wärmebehandlungsvorgang und einer Wärme, die durch die Druckkontakthalbleitervorrichtung selbst erzeugt wird, wobei diese Wärme sich aufgrund von Umgebungsschwankungen ändert.
Auch wenn bei der ersten Ausführungsform das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das sich zu der äußeren Kathodenelektrodenstruktur 19 erstreckt, in die Nut 27 der äußeren Kathodenelektrode 20 eingesetzt ist, ist klar, dass das Ende der Dichtungsumhüllung 25 auch nicht in die Nut 27 eingesetzt sein kann. Das Ende der Dichtungsumhüllung 25, das sich zu der äußeren Kathodenelektrode 20 hin erstreckt, kann beispielsweise elastisch verformt sein, um die Adhäsion zwischen der Dichtungsumhüllung 25 und der äußeren Umfangsfläche der äußeren Kathodenelektrode 20 zu erhöhen.

Claims

Druckkontakthalbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat (1), einer Druckkontaktelektrode (4), die auf der einen Hauptfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet ist, einer Abdeckung (5), die eine Randkante des Halbleitersubstrats (1) abdeckt, einer äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) in Kontakt mit der Druckkontaktelektrode (4) und einer Dichtungsumhüllung (25), die so angeordnet ist, dass sie eine Brücke bildet zwischen einer äußeren Umfangsfläche der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) und der Abdeckung (5), so dass sie die sich gegenseitig zugewandten Oberflächen der einen Hauptfläche und der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) vom Äußeren des Halbleitersubstrats (1) her einschließt, wobei die Dichtungsumhüllung (25) so verformt ist, dass die Kraft auf die Abdeckung (5) kleiner als die Kraft ist, die zum Abschälen der Abdeckung (5) von dem Halbleitersubstrat (1) erforderlich ist, das Ende der Dichtungsumhüllung (25), das sich zu der Abdeckung (5) hin erstreckt, in Kontakt mit einem Abschnitt der Seite der Abdeckung (5) ist, die der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) zugewandt ist, wobei dieser Abschnitt zwischen einer äußeren Umfangsfläche der Abdeckung (5) und der Mittelachse des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, und die Dichtungsumhüllung (25) einen gebogenen Mittelbereich zwischen ihren Enden aufweist, die sich jeweils zu der Abdeckung (5) hin und zu der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) hin erstrecken.
Druckkontakthalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Dichtungsumhüllung (25) eine Dicke von 0,5–2,0 mm hat.
Druckkontakthalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Abdeckung (5) und die Dichtungsumhüllung (25) aus Silicongummi sind.
Druckkontakthalbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die äußere Druckkontaktelektrodenstruktur (19) eine Nut (27) aufweist, die in ihrer äußeren Umfangsfläche gebildet ist, und die Dichtungsumhüllung (25) so verformt ist, dass das Ende der Dichtungsumhüllung (25), das sich zu der äußeren Druckkontaktelektrodenstruktur (19) hin erstreckt, in die Nut (27) eingesetzt ist.
Druckkontakthalbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiter enthält: eine Gateelektrode (3), die auf einem anderen Abschnitt der einen Hauptfläche als die Druckkontaktelektrode (4) gebildet ist, eine äußere Gateelektrode (12) in Kontakt mit der Gateelektrode (3) und einem elastischen Körper (18), der die äußere Gateelektrode (12) gegen die Gateelektrode (3) drückt, wobei die äußere Druckkontaktelektrodenstruktur (19) einer Kraft von dem elastischen Körper ausgesetzt ist, die in einer Richtung weg von der Druckkontaktelektrode (4) ausgeübt wird.
Druckkontakthalbleitervorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der die Druckkontaktelektrode eine Kathodenelektrode (4) enthält und die äußere Druckkontaktelektrodenstruktur (19) eine äußere Kathodenelektrode (20) und eine Kathodenverformungspufferplatte (22) enthält, die in Kontakt mit der äußeren Kathodenelektrode (20) und zwischen dieser und der Kathodenelektrode (4) angeordnet ist und die äußere Gateelektrode (12) hält.