JP2002057263A

JP2002057263A - 圧接型半導体装置

Info

Publication number: JP2002057263A
Application number: JP2000239232A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nodera; 健一野寺
Original assignee: Nihon Inter Electronics Corp
Current assignee: Nihon Inter Electronics Corp
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2002-02-22
Anticipated expiration: 2020-08-08
Also published as: JP4439696B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薄型半導体ペレットを使用して放熱性等に優れ
た圧接型半導体装置を得ること。【解決手段】半導体ペレット２６として温度補償板を有
さず、電極金属板２８，２９上に相対向する面での滑動
に適したＲｈ等からなる金属層３０，３１を設けた半導
体基板２７を使用し、上記半導体ペレット２６に対して
単一の加圧手段であるボルト２９により加圧力を付与し
得る調芯機構４０を備えると共に、絶縁ケース４１への
軟質性樹脂４２の充填に際し、半導体ペレット２６の載
置箇所への侵入防止構造を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、ダイオード、ショットキ・バリ
ヤ・ダイオード（ＳＢＤ）、サイリスタ、ゲート・ター
ン・オフ・サイリスタ（ＧＴＯ）、ＭＯＳ型電界効果ト
ランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等の内部接合構造を形成
した半導体基板を有する薄型の半導体ペレットを備え、
かつ、該半導体ペレットからの発熱を効率良く放熱でき
る構造を有する圧接型半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧接型半導体装置の一例を図２０
に示す。図において、１は水冷フィンを兼ねたブロック状の銅ベ
ースである。この銅ベース１上にメタライズされたアル
ミナ基板２が載置され、このアルミナ基板２上に端子
３，４が配置されている。該端子３，４間及び端子３と
別の端子５間にそれぞれ半導体ペレット６を挟んで複数
本のボルト７により板ばね８を締め付け、半導体ペレッ
ト６に加圧力を加えるようにしている。上記のように、
従来の圧接型半導体装置では水冷フィンを兼ねたブロッ
ク状の銅ベース１等、強固でかつ比較的大型な部材を使
用し、半導体ペレット６に加圧力を加えた際の反作用を
受けて変形しないように十分なものを用いるようにして
いた。

【０００３】次に、この種の圧接型半導体装置に使用さ
れる半導体ペレットの構造の一例を図１９に示す。図において、ＰＮ接合又はショットキ接合を形成した半
導体基板１７の両主面に電極金属板１８，１９を設け、
該電極金属板１８，１９に半田２０，２１を介してＮｉ
メッキを施したＭｏ等の温度補償板２２，２３を固着さ
せていた。

【０００４】さらに、従来の圧接型半導体装置では、組
立体を収納する絶縁ケースの内部に封止用絶縁樹脂を注
入することがある。かかる場合に加圧機構のばね自体の
ばね力を保持させるためには、該ばね自体の弾性を保持
すべく軟質性樹脂で封止する必要がある。ところが、軟
質性樹脂を絶縁ケース内に充填する場合、従来では半導
体ペレットの外周を囲む外囲器等を設けておらず、該軟
質性樹脂が、半導体ペレットと該半導体ペレットを挟持
する端子板との間に侵入することを防止する構造を有し
ていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧接型半導体装
置は、上記のように構成されているので、次のような解
決すべき課題があった。（１）従来では銅ベース１、あるいは図示していないが
枠体等として半導体ペレットに加圧力を付与する場合
に、その反作用を受けて変形しないように銅ベースを厚
く、かつ、大型化させたり、枠体等自体も強固な構造に
する必要があった。しかしながら、かかる場合には、半
導体ペレットのＰＮ接合又はショットキ接合（以下、ジ
ャンクションと略記する）と端子間の距離がその分長く
なり、熱抵抗を増加させ、放熱性を悪くしていた。ま
た、水冷フィンを兼ねたブロック状の銅ベース１等をこ
の種の圧接型半導体装置内に取り込むことは、設計の自
由度を損ねる等の問題もあった。（２）図２０に示したような構造では、半導体ペレット
６に加圧力を付与する場合に、複数本のボルト７を交互
に締め付け、バランスを調整しながら作業を行う必要が
あり工数がかかっていた。また、締め付けのバラツキに
より半導体ペレット６と端子３，４間あるいは端子３，
５間の平行度が構造的に完全にはとれないという問題も
あった。（３）軟質性樹脂を絶縁ケース内に充填する構造の圧接
型半導体装置にあっては、半導体ペレットと端子間に軟
質性樹脂が侵入すると、ジャンクション・端子間の熱抵
抗が増大し、放熱性が悪くなる。その結果、接触抵抗を
増大させ、半導体ペレット上に電流の部分的集中を生じ
させ、半導体ペレットを電流破壊させる原因ともなって
いた。

【０００６】

【発明の目的】本発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、放熱性、作業性に富み、従来のも
のに比較して小型・強固で設計の自由度もあり、かつ、
半導体ペレットと端子間の平行度が容易に取れ、また、
封止用の軟質性樹脂の半導体ペレットと端子間の侵入を
構造的に防止し得る圧接型半導体装置を提供することを
目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
主面に電極金属が設けられ、この電極金属の表面に、Ｒ
ｈ等又はＲｈの合金等からなる金属層を設けた半導体ペ
レットを使用するものである。該半導体ペレットに金属
層を設けることにより従来使用していたＭｏ等の温度補
償板が不要となる。すなわち、該金属層と端子板が接触
した際に、装置運転時のジャンクションからの発熱によ
り両者の熱膨張係数の相違からそれら金属層・主端子板
間で滑動するが、相対的に薄い金属層が滑動に適した媒
体となり、温度補償板を有するものと同様の温度補償な
いし補完作用を果たすこととなる。その結果、半導体ペ
レット自体を薄く形成することができ、熱抵抗を減少さ
せ、全体として放熱効果を高めることができる。

【０００８】また、本発明は、十分強固な枠体金属板と
枠体可撓板とにより枠体を構成するようにしたものであ
る。これにより、大型で重量の嵩む金属ブロックや必要
以上の強度を持つ枠体が必要でなくなり、小型化・軽量
化が実現できる。さらに、本発明は、１本の雄ねじの締め付け等、単一の
加圧手段を備えた調芯機構を有し、該単一の加圧手段に
よりバランス調整の容易化等工数の削減による作業性の
向上を図る。また、上記調芯機構により半導体ペレットと主端子間の
平行度が確実に取れるようにし、熱抵抗の減少により放
熱効果をさらに高める。

【０００９】また、本発明は、半導体ペレットの外周を
Ｏリング等で包囲して気密容器部を形成し、半導体ペレ
ットと主端子間に封止用の軟質性樹脂が侵入するのを防
止するようにしたものである。これによりジャンクショ
ン・主端子間の熱抵抗の増大が回避でき、放熱性を損ね
ることもなく、半導体ペレット上の電流の部分的集中が
避けられ、半導体ペレットの電流破壊を招来させないも
のとなる。

【実施例】

【００１０】以下に、本発明の実施例を図に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の実施例を示す圧接型半導体装置の要部
の斜視図である。また、図２は、図１の横断面図であ
る。これらの図において、２６は半導体ペレット全体を
示す。この半導体ペレット２６の詳細を図３に示す。

【００１１】すなわち、本発明の圧接型半導体装置に使
用される半導体ペレット２６は、ＰＮ接合又はショット
キ接合が形成された半導体基板２７を有し、該半導体基
板２７の両主面に電極金属板２８，２９が設けられてい
る。上記電極金属板２８，２９の表面には本発明の特徴であ
る薄い金属層３０，３１を設ける。この金属層３０，３
１は、後述する主端子板の金属面が加圧接触した際に、
両接触面で滑動するのに適した金属層からなる。本発明
の実施例では該金属層３０，３１として、ロジウム（Ｒ
ｈ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）若しく
はチタン（Ｔｉ）又はそれらの合金からなる金属層を設
ける。なお、これらの金属の線膨張率（α）を示せば次の通り
である。Ｒｈ（α）＝８．４×１０↑−６・・・・・・・・・・・・（１）Ｍｏ（α）＝３．７〜５．３×１０↑−６・・・・・・・・（２）Ｗ（α）＝４．５×１０↑−６・・・・・・・・・・・・・（３）Ｔｉ（α）約９×１０↑−６・・・・・・・・・・・・・・（４）また、上記（１），（３），（４）については常温のと
きの値を、上記（２）については２０〜１００℃のとき
の値を示す。したがって、上記金属として使用可能な範囲を線膨張率
で示せば、α＝２〜１０×１０↑−６となる。

【００１２】また、上記の金属層３０，３１は、蒸着、
スパッタ溶射、メッキ等の方法で電極金属板２８，２９
の表面に平坦に付着させる。電極金属板２８，２９の材
料は、アルミニウム又はアルミニウム合金等でなるべく
厚くし、シリコン等からなる半導体基板２７を圧接する
際の柔らかい緩衝材としての役目を果たすものである。

【００１３】なお、上記電極金属板２８，２９の厚さ
は、この実施例では１〜２０μｍ、その上に設ける金属
層３０，３１の厚さは、０．１〜１０μｍとした。

【００１４】上記のような構造を採用することにより、
次のような結果が得られた。すなわち、従来の半導体ペ
レット１６（図１９参照）と比較した場合、温度補償板
２２，２３の厚さは０．３〜０．５ｍｍであり、半田２
０，２１の厚さが２００〜５００μｍであるから合計の
厚さ（Ｔ１）は、Ｔ１＝２Ｔａ１＝２（（３００〜５０
０）+（２００〜５００））＝１０００〜２０００（μ
ｍ）となる。これに対して、本発明での合計の厚さ（Ｔ
２）は、仮に電極金属板の厚みを加えて計算してもＴ２
＝２Ｔａ２＝（（１〜２０）+（０．１〜１０））＝
２．２〜６０（μｍ）となり、Ｔ１≫Ｔ２であるからそ
の分、熱抵抗が減少し、放熱性が著しく向上すると共に
小型化に寄与する。

【００１５】しかも、半田により固着する場合のボイド
の発生に起因する電流破壊等による信頼性の低下も防止
することができる。また、半田として含有する鉛等の有害物質を使用するこ
とがなく、半田付け作業に伴うその後の洗浄作業の省
略、クリームソルダが不必要等作業性、環境性、材料面
など種々の利点が生じる。

【００１６】次に、再び図１及び図２に戻って、本発明
の複合半導体装置の構造について説明する。上記のように構成の半導体ペレット２６が第１主端子板
基部３２ａと第２の主端板基部３３ａに挟持されてい
る。すなわち、半導体ペレット２６は、一方の主面に第
１主端子板基部３２ａが、他方の主面に、第１主端子板
３２と反対極性を有する第２主端子板基部３３ａが接し
ている。これら第１及び第２主端子板３２，３３の一端
は、それぞれの基部３２ａ，３３ａから図１に示すよう
に斜め上方に立ち上がる外部導出部３２ｂ，３３ｂを有
している。

【００１７】上記第１主端子板３２，第２主端子板３３
のそれぞれの基部３２ａ，３３ａの外側には第１絶縁板
３４及び第２絶縁板３５がそれぞれ配置されている。ま
た、下方に位置する第２絶縁板３５の外側には枠体金属
板３６が配置されている。この枠体金属板３６には、該
金属板３６の側面から垂直に上方に立ち上がる一対の枠
体支持部３６ａ，３６ａが形成されている。

【００１８】上記枠体支持部３６ａ，３６ａに対してコ
字状の折曲部３７ａ，３７ａを有する枠体可撓板３７が
接続され一体化されている。この枠体可撓板３７の略中
央には雌ねじを形成したねじ孔３８が形成されている。
上記のねじ孔３８には、単一の加圧手段としてのボルト
３９が螺着し、このボルト３９をねじ込むことにより該
ボルト３９の先端部３９ａが調芯機構４０を押圧する構
造となっている。

【００１９】上記調芯機構４０は、第１絶縁板３４上に
載置され、前記ボルト３９による押圧力を受け、調芯作
用を行いつつ、第１主端子板３２を介して半導体ペレッ
ト２６に加圧力を付与する。この場合に、半導体ペレッ
ト２６には１本のボルト３９の締め付けにより第１主端
子板基部３２ａ及び第２主端子板基部３３ａとの平行度
を保って加圧力が付与されるため、熱抵抗を減少させ、
かつ、作業性が向上する。また、上記の加圧力に対する
反作用を一体化させた枠体金属板３６と枠体可撓板３７
により受け止め、保持するようにしたので、従来のよう
にブロック状の大型で重量の嵩む銅ベース等を使用する
必要がなくなる。

【００２０】特に、枠体金属板３６は、半導体ペレット
２６と対向する面及びその周辺を熱伝導性の良い銅等の
材料で形成し、それ以外の部分を機械的強度の高い鉄等
の材料で形成すれば、安価で、かつ、放熱性が良く、従
来のものと比較して小型軽量でしかも十分機械的強度の
高い枠体が形成できて好適である。

【００２１】また、上記枠体可撓板３７のねじ孔３８
は、該枠体可撓板３７に直接形成しても良いが、図４に
示すように該枠体可撓板３７は単に透孔３８ａとし、該
透孔３８ａの下面、すなわち、調芯機構４０側にナット
４４を設けるようにしても良い。このようにすることに
より、枠体可撓板４０が比較的薄い場合に、上記ナット
４４のねじ部が加圧力の反作用を受け止め、強固に保持
することができる。

【００２２】さらに、上記第１絶縁板３４及び第２絶縁
板３５の材料としては、安価で絶縁耐圧が高く、加圧力
に耐え得るマイカ等を使用すれば好適である。また、枠体可撓板３７は、ボルト３９の頭部を、トルク
レンチ等を用いて予め定められた所定の加圧力まで締め
付けた際に、所定の位置まで変位し、調芯機構４０を介
して半導体ペレット２６を圧接する板ばねないし弾性体
としての役目を果たすものである。

【００２３】上記構造を備えた組立体は、絶縁ケース４
１内に収められる。この絶縁ケース４１は両端が開口し
ており、一方の開口端から枠体金属板３６の裏面側が絶
縁ケース４１の外部に露出するように形成することによ
り、絶縁ケース４１を外部部材に取り付けて使用する場
合に放熱性が良好となり好ましい。

【００２４】上記絶縁ケース４１内には、他方の開口端
から封止用樹脂が充填されるが、かかる場合に、枠体可
撓板３７あるいは調芯機構４０が弾性体として機能し、
半導体ペレット２６に加圧力を付与しなければならない
ので、少なくとも絶縁ケース４１の下部、すなわち、枠
体可撓板３７及び調芯機構４０を含む下部は、軟質性樹
脂４２、例えばシリコンゴム等のゲル状コート材を充填
する必要がある。上記の場合に、ゲル状コート材は高価
であるため、その充填量を必要最小限とし、該ゲル状コ
ート材の上部には、エポキシ樹脂等の硬質性樹脂４３を
充填するようにすれば、安価となると共に、全体にゲル
状コート材を充填するよりは、上部からの金属片等の異
物の侵入による事故を回避する上で好ましい。

【００２５】また、第１主端子板３２及び第２主端子板
３３に形成した外部導出部３２ｂ，３３ｂの先端部は、
図５に示すように、硬質性樹脂４３内にナット収容孔４
５を設け、ナット４４を収容した後、該ナット収容孔４
５を塞ぐようにして折り曲げて置くと、ナット４４の抜
出が防止できると共に、外部端子４６と外部導出部３２
ｂ，３３ｂとを接続する場合に、ボルト３９を締め付け
るだけで、両者の接続ができて便利である。

【００２６】上記の実施例によれば、１つの半導体ペレ
ット２６に対して単一の加圧手段としてのボルト３９を
締め付けることにより、調芯機構４０を介して所定の加
圧力が付与される。このため、従来のように複数本のボ
ルトを締め付けて加圧力を付与するものと異なり、締め
付けのバラツキにより第１主端子板３２あるいは第２主
端子板３３と半導体ペレット２６との片当たりが避けら
れ、常に平行度を保った加圧接触機構が得られる。この
ため放熱性が向上し、かつ、片当たりによる半導体ペレ
ット２６の部分的電流集中を生起させることもなくな
る。また、複数のボルトを調整しながら何度も締め付ける作
業がなくなり、トルクレンチ等で予め定められた所定の
値まで１本のボルト３９を締め付ければ良いので作業工
数が大幅に削減することができる。

【００２７】次に、調芯機構の他の実施例について図６
及び図７を参照して説明する。なお、以下の図では、先
の実施例で説明した部材又は部品の同一又は同一部分に
は同一符号を付して重複した説明を避ける。これらの図
において、符号５０は調芯機構全体を示す。上記調芯機構５０は、外周に雄ねじ５１を刻設し、該雄
ねじ５１が枠体可撓板３７のねじ孔３８に螺合する調芯
体５２と、該調芯体５２の下面に設けた球面状凹部５３
に摺接し、かつ、第１絶縁板３４上に載置される半球状
台座５４とから構成されている。なお、上記調芯体５２
の上面には、該調芯体５２の回動を容易にするために、
例えば、四角形の有底孔５５を設けるようにしても良い
し、調芯体５２の上部の一部の外周を多角形としても良
い。

【００２８】上記の構成によりトルクレンチ等で調芯体
５２を所定のトルクを加えるように締め付け回動させれ
ば、枠体可撓板３７が変位すると共に、調芯体５２の球
面状凹部５３と半球状台座５４との摺接面での相対的回
動により該半球状台座５４の切欠面５４ａを、半導体ペ
レット２６の主面に対して平行度を保って加圧すること
ができる。

【００２９】上記の実施例のような調芯機構５０を用い
れば、部品点数、組立工数が少なく、かつ、半導体ペレ
ット２６に対して平行度を保った簡易・確実な加圧が可
能となる。

【００３０】次に、調芯機構のさらに別の実施例につ
き、図８乃至図１０を参照して説明する。調芯機構６０は、調芯体６１を有する。この調芯体６１
は、その外周に雄ねじ６２が形成され、上部にはトルク
レンチで回動させ易いように、例えば六角形等の多角形
頭部６３を備えている。また、調芯体６１の下部先端部
に、その内部から外部に向かって拡径するすり鉢状の有
底孔６４が形成されている。上記すり鉢状の有底孔６４
には可動部材６５が挿入される。すなわち、可動部材６
５は、鍔部６６を挟んで互いに反対方向に延びる第１棒
状部６７及び第２棒状部６８を有し、第１棒状部６７が
上記有底孔６４内に挿入される。この場合、該第１棒状
部６７の先端部及びすり鉢状の有底孔６４の底面は、曲
率半径を共通にする係合面を形成するのが好ましい。当
該係合面は後述するように加圧力が加わった場合に、互
いにスムーズに動けるための摩擦係数の少ない接触面と
するためである。

【００３１】一方、上記第２棒状部６８は、皿ばね６９
の中心孔７０に挿通される。また、前記鍔部６６は、皿
ばね６９の上端を規制するために設けられ、該皿ばね６
９の下端は第１絶縁板３４上に載置される。上記皿ばね
６９は、図示のように複数枚でも１枚でも良い。具体的
には半導体ペレット２６に付与される予定の加圧力によ
りその弾性係数、枚数、寸法等が設計される。

【００３２】上記のような調芯機構６０は、調芯体６１
の多角形頭部６３をトルクレンチ等で予め定められたト
ルクが加わるように回動させることにより、枠体可撓板
３７が変位すると共に、第１棒状部６７の先端部がすり
鉢状有底孔６４の底面に摺接し、可動部材６５を揺動さ
せる。すなわち、皿ばね６９が第１絶縁板３４に対して
片当たりしている場合でも第１棒状部６７が揺動し、第
１絶縁板３４を介して半導体ペレット２６に対して常に
均一な加圧力を付与するように作用する。

【００３３】次に、半導体ペレット２６を第１主端子板
３２又は第２主端子板３３間にゲル状コート材等である
軟質性樹脂４３が侵入するのを防止するための構造につ
いて説明する。図１１及び図１２は、第１主端子板３２又は第２主端子
板３３の基部３２ａ（３３ａ）にＯリング収納凹部４８
を形成するようにしたものである。すなわち、上記主端
板３２，３３の上面には半導体ペレット２６の位置決め
を兼ねた浅い半導体ペレット位置決め用凹部４９が形成
され、この凹部４９の外周にＯリング４７を収納するＯ
リング収納凹部４８を形成する。なお、該収納凹部４８
の平面形状は、半導体ペレット２６の形状に合わせて該
ペレット２６が四角形の場合には四角形とするのが好ま
しい。Ｏリングも通常のＯ形状でも良いが、図１１のよ
うに、該収納凹部４８の形状に合わせて四角形に成形を
施したリング状のものでも良い。前記主端子板３２等へ
の実装密度を高めるためである。

【００３４】上記のような構造によれば、弾性体で形成
したＯリング４７をＯリング収納凹部４８に収納して半
導体ペレット２６の圧接構造を形成した場合、第１主端
子板３２と第２主端子板３３との間にＯリング４７によ
る気密容器部が形成される。したがって、この気密容器
部内への軟質性樹脂４２の侵入が防止され、上記主端子
板３２，３３と半導体ペレット２６の接触不良等を生じ
させるおそれがなくなる。

【００３５】次に、他の軟質性樹脂侵入防止構造につい
て、図１２及び図１４を参照して説明する。この実施例では先の実施例とは異なり、Ｏリング４７を
直接第１主端子板３２及び第２主端子板３３間に挿入す
るのではなく、円筒体５６の両端面と上記主端子板３
２，３３との間にＯリング４７を設けるようにしたもの
である。なお、上記円筒体５６は、例えばポリエステル
等の樹脂により製作する。また、該円筒体５６の両端面
にＯリング４７の収まりを良くするために適当な座ぐり
部を形成するようにしても良い。

【００３６】上記のような構造の円筒体５６を半導体ペ
レット２６の外周に配置すれば、上記同様に圧接構造を
形成した場合に、半導体パレット２６の周囲に第１主端
子板３２、第２主端子板３３、Ｏリング４７及び円筒体
５６からなる気密容器部が形成され、該気密容器部内へ
の軟質性樹脂４２の侵入が防止される。このため、半導
体ペレット２６と第１主端子板３２、第２主端子板３３
との接触不良等が防止され、部分的な電流集中が回避で
き、電気的特性を損ねることもなくなる。特に先の実施
例のようにＯリング４７を直接挿入せず、円筒体５６を
介在させて挿入しているため、Ｏリング４７の劣化によ
る軟質性樹脂４２の侵入を長期間に亘って阻止すること
ができ、高い信頼性を維持することができる利点があ
る。

【００３７】次に、複数の半導体ペレットを用いて圧接
型半導体装置を構成する場合の実施例について説明す
る。先ず、上記の圧接型半導体装置では複数の半導体ペレッ
ト間を、配線抵抗を最小限にして効率良く結線すること
が要求される。このため、先の実施例では第１主端子板
３２、第２主端子板３３の外部導出部３２ｂ，３３ｂ
を、図１に示すように基部３２ａ，３３ａから直接斜め
上方に延在するように形成したが、以下の実施例に使用
する上記主端板３２，３３の外部導出部３２ｃ，３３ｃ
は、基部３２ａ，３３ａから水平方向に延ばし、これに
連続して垂直方向にクランク状に折り曲げて形成するよ
うにし、上記要求を満たしている。

【００３８】すなわち、上記のような外部導出部３２
ｃ，３３ｃを有すれば、例えば２つの半導体ペレット２
６を有する圧接型半導体装置では、図１６に示すように
該半導体ペレット２６，２６間の結線を外部導出部３２
ｃ，３３ｃを利用して効率的に行うことができる。これ
を、図１７及び図１８を用いてさらに詳しく説明する。

【００３９】図１７及び図１８は、図１６のＢ―Ｂ線に
沿う断面を示すものであるが、図１７では、上側の外部
導出部３２ｃと下側の外部導出部３３ｃとを互いに接触
させ、２つの半導体ペレット２６，２６の直列接続がで
きるようにしたものである。また、図１８に示したもの
は、上側の外部導出部３２ｃ，３２ｃ同士を互いに接触
させ、２つの半導体ペレット２６，２６の並列接続がで
きるようにしたものである。さらに、図は省略したが下
側の外部導出部３３ｃ，３３ｃ同士を互いに接触させ、
２つの半導体ペレット２６，２６の並列接続を実現する
こともできる。

【００４０】なお、上記外部導出部３２ｃ，３３ｃの形
状は種々のものが考えられ、上記実施例の形状に限定さ
れるものではなく、先の実施例として示した図１の外部
導出部３２ｂ，３３ｂであっても上記２つの半導体ペレ
ット２６，２６あるいはそれ以上の複数の半導体ペレッ
ト２６同士の接続構造を実現することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
概略以下のような効果を奏する。（１）半導体ペレットを従来のものと比較して薄型とし
たので、半導体ジャンクションと外部部材間の熱抵抗が
減少し、半導体基板からの発熱に対する放熱性を著しく
高めることができる。特に圧接構造を採用する場合、加
圧力等の種々の制約から枠体金属板や枠体可撓板を比較
的厚く設計せざるを得ないこともある。かかる場合にお
いても上記のような薄型の半導体ペレットを使用するこ
とにより全体として従来のものより小型で熱抵抗を減少
させ、放熱性を高め得る利点がある。（２）本発明の圧接型半導体装置に用いる半導体ペレッ
トの構造では、半田を使用しないので、半田のボイドが
発生することがない。また、半田の金属疲労による固着
劣化等を招来させない。以上総合して、信頼性、作業
性、環境性等が向上する。（３）従来のように複数本のボルトの締め付けによりバ
ランス調整をしながら加圧力を加えるものと異なり、単
一の加圧手段により調芯機構に加圧力を加えるようにし
ているので、作業工数少なく容易迅速に所定の加圧力を
半導体ペレットに付与できると共に、単一の加圧手段で
あるから加圧力にバラツキが生じることがなく、主端子
板と半導体ペレット間の平行度も自動的に取れる。（４）枠体を枠体金属板と枠体可撓板により構成するこ
とにより、種々の金属材料の組み合わせが可能となり、
装置の小型化、軽量化、設計の自由度が実現できる。（５）Ｏリングによる気密容器部を設け、半導体ペレッ
トと主端子板間への軟質性樹脂侵入防止構造を採用する
と、接触不良による電気抵抗、熱抵抗の増大を防止し、
信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧接型半導体装置の概略構造を示す斜
視図である。

【図２】上記圧接型半導体装置の横断面図である。

【図３】上記圧接型半導体装置に使用する半導体ペレッ
トの正面図である。

【図４】上記圧接型半導体装置の枠体可撓板に対する補
強手段を施した例を示す横断面図である。

【図５】上記圧接型半導体装置の外部導出部と外部端子
の接続構造例を示す部分断面図である。

【図６】上記圧接型半導体装置に使用する調芯機構の例
を示す横断面図である。

【図７】上記調芯機構の斜視図である。

【図８】上記圧接型半導体装置に使用する調芯機構の他
の例を示す横断面図である。

【図９】上記図８の調芯機構の斜視図である。

【図１０】上記図８の調芯機構の一部断面図である。

【図１１】上記圧接型半導体装置の絶縁ケース内に充填
する封止用の軟質性樹脂侵入防止構造の一例を示し斜視
図である。

【図１２】上記図１１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図で
ある。

【図１３】上記圧接型半導体装置の絶縁ケース内に充填
する封止用の軟質性樹脂侵入防止構造の他の例を示し斜
視図である。

【図１４】上記図１３の軟質性樹脂侵入防止構造に使用
する円筒体の斜視図である。

【図１５】本発明の圧接型半導体装置に使用する外部導
出部の他の形状を示す斜視図である。

【図１６】上記図１５の外部導出部を使用して２つの半
導体ペレットを接続した状態を示す斜視図である。

【図１７】図１６のＢ−Ｂ線に沿う断面図であって、２
つの半導体ペレットを上記外部導出部を利用して直列接
続した例を示す断面図である。

【図１８】図１６のＢ−Ｂ線に沿う断面図であって、２
つの半導体ペレットを上記外部導出部を利用して並列接
続した例を示す断面図である。

【図１９】従来の圧接型半導体装置に使用される半導体
ペレットの正面図である。

【図２０】従来の圧接型半導体装置の構造例を示す部分
断面図である。

【符号の説明】

２６半導体ペレット２７半導体基板２８，２９電極金属板３０，３１金属層３２第１主端子板３３第２主端子板３２ａ，３３ａ基部３２ｂ，３３ｂ外部導出部３２ｃ，３３ｃ外部導出部３４第１絶縁板３５第２絶縁板３６枠体金属板３６ａ枠体支持部３７枠体可撓板３７ａ折曲部３８ねじ孔３８ａ透孔３９ボルト３９ａ先端部４０調芯機構４１絶縁ケース４２軟質性樹脂４３硬質性樹脂４４ナット４５ナット収容孔４６外部端子４７Ｏリング４８Ｏリング収納凹部４９位置決め用凹部５０調芯機構５１雄ねじ５２調芯体５３球面状凹部５４半球状台座５４ａ切欠面５５四角形の有底孔５６円筒体６０調芯機構６１調芯体６２雄ねじ６３多角形頭部６４すり鉢状の有底孔６５可動部材６６鍔部６７第１棒状部６８第２棒状部６９皿ばね７０中心孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＮ接合又はショットキ接合が形成された
半導体基板を有し、該半導体基板主面には電極金属が設
けられ、該電極金属に端子が圧接される構造の圧接型半
導体装置において、前記電極金属の表面に、該電極金属とは別の金属又は該
金属の合金からなる金属層を設けたことを特徴とする圧
接型半導体装置。
【請求項２】前記金属層が、Ｒｈ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ又は
Ｒｈの合金，Ｍｏの合金，Ｗの合金，Ｔｉの合金のいず
れかであることを特徴とする請求項１に記載の圧接型半
導体装置。
【請求項３】ＰＮ接合又はショットキ接合が形成された
半導体基板を有する半導体ペレットと、該半導体ペレッ
トの一方の主面に接する第１の極性を有する第１主端子
板と、上記半導体ペレットの他方の主面に接する該第１主端子
板とは反対極性となる第２の極性を有する第２主端子板
と、上記第１主端子板及び第２主端子板の外側にそれぞれ配
置された第１絶縁板及び第２絶縁板と、上記第１絶縁板上に配置された調芯機構と、該調芯機構の上部に配置された枠体可撓板を介して前記
調芯機構に加圧力を付与する単一の加圧手段と、上記第２絶縁板の外側に配置され前記枠体可撓板と連結
された枠体金属板と、を少なくとも含むことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項４】前記単一の加圧手段は、１本の雄ねじを前
記枠体可撓板に設けた雌ねじに螺合させることにより該
枠体可撓板を撓ませて前記調芯機構に加圧力を付与する
ことを特徴とする請求項３に記載の圧接型半導体装置。
【請求項５】前記調芯機構は、外周に雄ねじを刻設し、
該雄ねじが前記枠体可撓板の雌ねじに螺合する調芯体
と、該調芯体の下面に設けた球面状凹部に摺接し、か
つ、前記第１絶縁板上に載置される半球状台座とから構
成されることを特徴とする請求項３に記載の圧接型半導
体装置。
【請求項６】前記調芯機構は、外周に雄ねじを刻設し、
該雄ねじが前記枠体可撓板の雌ねじに螺合すると共に、
下部先端部に、内部から外部に向かって拡径するすり鉢
状の有底孔を形成した調芯体と、該有底孔に挿入される
第１棒状部及び皿ばねを受ける鍔部を挟んで該第１棒状
部の反対側に延びる第２棒状部とを有する可動部材と、
該可動部材の第２棒状部が挿入される中心孔を形成した
皿ばねとから構成されることを特徴とする請求項３に記
載の圧接型半導体装置。
【請求項７】前記第２主端子板上に配置された半導体ペ
レットが円筒体によって包囲され、該円筒体の上端面と
前記第１主端子板間及び該円筒体の下端面と前記第２主
端子間に弾性体で形成したＯリングを介在させ、前記半
導体ペレットが収納される気密容器部を形成したことを
特徴とする請求項３に記載の圧接型半導体装置。
【請求項８】前記第１主端子板又は第２主端子板の基部
に、前記半導体ペレットが収納される位置決め用凹部
と、該位置決め用凹部の外周を囲むようにＯリング収納
凹部とを形成し、該Ｏリング収納凹部に弾性体で形成し
たＯリングを収納して前記第１主端子板及び第２主端子
板間に前記半導体ペレットが収納される気密容器部を形
成したことを特徴とする請求項３に記載の圧接型半導体
装置。