JP3161190B2 - 平型半導体装置 - Google Patents
平型半導体装置Info
- Publication number
- JP3161190B2 JP3161190B2 JP31763193A JP31763193A JP3161190B2 JP 3161190 B2 JP3161190 B2 JP 3161190B2 JP 31763193 A JP31763193 A JP 31763193A JP 31763193 A JP31763193 A JP 31763193A JP 3161190 B2 JP3161190 B2 JP 3161190B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- contact
- cathode
- diameter
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Thyristors (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ゲートターンオフサ
イリスタ（以下ＧＴＯサイリスタと記す）などのシリコ
ン半導体基体を接触電極板に固着しないで加圧接触させ
るアロイフリー型の平型半導体装置に関する。
イリスタ（以下ＧＴＯサイリスタと記す）などのシリコ
ン半導体基体を接触電極板に固着しないで加圧接触させ
るアロイフリー型の平型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＴＯサイリスタなどの電力用半導体に
おいては、シリコン半導体基体から容器の両面にほぼ同
等に放熱できる構造とした平型半導体装置がよく知られ
ている。そのような平型半導体装置において、シリコン
半導体基体の一主面とシリコンと近似した熱膨張係数を
もつモリブデンなどの基板との間をろう付けしたもので
は、近似しているとはいえ、2. 8×10-6／℃のシリコン
と4. 9×10-6／℃のモリブデンの間の熱膨張係数の差に
よるバイメタル効果によって曲がりが発生する。この曲
がりは半導体基体の口径が大であるほど大きく、特に電
力用ＧＴＯサイリスタのように一枚の大口径のシリコン
ウエハに微小なカソード面積を有する多数の小サイリス
タ群を集積した素子では、半導体基体の曲がりは基板と
カソード電極体との全面での均等な接触性を悪くし、多
数の小サイリスタ群の電流分担が不均一となり、所定の
特性が発揮できなくなるなどの問題がある。
おいては、シリコン半導体基体から容器の両面にほぼ同
等に放熱できる構造とした平型半導体装置がよく知られ
ている。そのような平型半導体装置において、シリコン
半導体基体の一主面とシリコンと近似した熱膨張係数を
もつモリブデンなどの基板との間をろう付けしたもので
は、近似しているとはいえ、2. 8×10-6／℃のシリコン
と4. 9×10-6／℃のモリブデンの間の熱膨張係数の差に
よるバイメタル効果によって曲がりが発生する。この曲
がりは半導体基体の口径が大であるほど大きく、特に電
力用ＧＴＯサイリスタのように一枚の大口径のシリコン
ウエハに微小なカソード面積を有する多数の小サイリス
タ群を集積した素子では、半導体基体の曲がりは基板と
カソード電極体との全面での均等な接触性を悪くし、多
数の小サイリスタ群の電流分担が不均一となり、所定の
特性が発揮できなくなるなどの問題がある。
【０００３】このような曲がりによる影響を阻止するた
めに、通常ではスタックに組立てた状態で半導体装置を
外部の加圧機構により締めつけ、半導体基体の曲がりを
強制的に矯正して使用する方式で対処しているが、口径
が大きくなるほど大きな矯正圧力を必要とする。現実に
は数トンにも及ぶ矯正圧力を必要としていることから、
加圧機構が複雑かつ大型化して操作性の悪化、コスト高
を招く。
めに、通常ではスタックに組立てた状態で半導体装置を
外部の加圧機構により締めつけ、半導体基体の曲がりを
強制的に矯正して使用する方式で対処しているが、口径
が大きくなるほど大きな矯正圧力を必要とする。現実に
は数トンにも及ぶ矯正圧力を必要としていることから、
加圧機構が複雑かつ大型化して操作性の悪化、コスト高
を招く。
【０００４】そこで、最近では半導体基体に基板をろう
付けせずに加圧接触させるようにしたアロイフリー方式
にしたものが採用される傾向にある。このアロイフリー
化した加圧接触方式は半導体基体と基板とをろう付けし
ないので、半導体基体と基板との熱膨張係数の差による
バイメタル効果によっての曲がりは生ずることがない。
付けせずに加圧接触させるようにしたアロイフリー方式
にしたものが採用される傾向にある。このアロイフリー
化した加圧接触方式は半導体基体と基板とをろう付けし
ないので、半導体基体と基板との熱膨張係数の差による
バイメタル効果によっての曲がりは生ずることがない。
【０００５】図７は、特願平 5−40329 号で示された制
御電極を持つアロイフリー化した加圧接触方式の平型サ
イリスタの組立前の各部品を示す。この部品の組立手順
は、環状枠体43に取りつけられた下部電極体32の中心部
に掘られた凹部34の中に金属から作られた剛体からなる
ワッシャ61を敷く。次に皿ばね７の圧力が均一に半導体
基体１に伝達されるようにワッシャ62を、さらに、カソ
ード電極体32とゲート電極接触体８との電気絶縁のため
に雲母からなる絶縁ワッシャ63を入れる。ゲート電極接
触体８と凹部34の内壁との隙間に入り込むようなポリテ
トラフルオエチレン樹脂からなる絶縁ブッシュ64を挿入
する。このブッシュ64には、ゲートリード81を逃げる溝
が形成されており、ゲート電極接触体８を挿入し、中心
に貫通孔25が形成された下部接触電極板22を載せる。続
いてこの下部接触電極板22に、シリコン樹脂からなり半
導体基体１の外周が埋め込まれた環状固定部材５のカソ
ード側開口部を嵌合させる。同様に固定部材５のアノー
ド側開口部でシリコン基板１の上側に上部接触電極板21
を嵌合させ、その上にフランジ41と結合された上部電極
体31を載せ、フランジ41と環状枠体43にろう付けされた
フランジ44とを溶接すれば、半導体基体１の下面中心の
ゲート電極に位置合わせされているゲート電極接触体８
が皿ばね７の力により加圧接触する。半導体基体１の両
面のカソード，アノード両電極体と接触電極板21，22と
の間、ならびに接触電極板21,22 と電極体31,32 との間
の加圧接触は、通常の平型半導体装置同様、外部の加圧
機構からの圧力より行われる。なお、図８に上記図７を
組み立てて、中心対称図のうち何れか一方側の断面図を
図７とはカソードとアノードの上下を逆さにした図を示
す。
御電極を持つアロイフリー化した加圧接触方式の平型サ
イリスタの組立前の各部品を示す。この部品の組立手順
は、環状枠体43に取りつけられた下部電極体32の中心部
に掘られた凹部34の中に金属から作られた剛体からなる
ワッシャ61を敷く。次に皿ばね７の圧力が均一に半導体
基体１に伝達されるようにワッシャ62を、さらに、カソ
ード電極体32とゲート電極接触体８との電気絶縁のため
に雲母からなる絶縁ワッシャ63を入れる。ゲート電極接
触体８と凹部34の内壁との隙間に入り込むようなポリテ
トラフルオエチレン樹脂からなる絶縁ブッシュ64を挿入
する。このブッシュ64には、ゲートリード81を逃げる溝
が形成されており、ゲート電極接触体８を挿入し、中心
に貫通孔25が形成された下部接触電極板22を載せる。続
いてこの下部接触電極板22に、シリコン樹脂からなり半
導体基体１の外周が埋め込まれた環状固定部材５のカソ
ード側開口部を嵌合させる。同様に固定部材５のアノー
ド側開口部でシリコン基板１の上側に上部接触電極板21
を嵌合させ、その上にフランジ41と結合された上部電極
体31を載せ、フランジ41と環状枠体43にろう付けされた
フランジ44とを溶接すれば、半導体基体１の下面中心の
ゲート電極に位置合わせされているゲート電極接触体８
が皿ばね７の力により加圧接触する。半導体基体１の両
面のカソード，アノード両電極体と接触電極板21，22と
の間、ならびに接触電極板21,22 と電極体31,32 との間
の加圧接触は、通常の平型半導体装置同様、外部の加圧
機構からの圧力より行われる。なお、図８に上記図７を
組み立てて、中心対称図のうち何れか一方側の断面図を
図７とはカソードとアノードの上下を逆さにした図を示
す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記図７，図８に示す
ような構造の装置において、主電極体，接触電極板，半
導体基体が相互に位置決めされたことにより、ズレが生
じ難くなる。この結果寸法精度上にズレを見込む必要が
なくなるためと、電気，熱の伝導性を良くすることを併
せて考えると、主電極体直径は接触電極板と同一の直径
にまで大きくすることが望ましい。しかし、そのように
直径を同一にすると加圧された際に、主電極体からの局
所的応力が接触電極板で緩和されることなく半導体基体
へ伝わることになるという新たな問題が生じる。さら
に、加圧接触型の構造においては主電極体，接触電極
板，半導体基体がそれぞれ位置決めされていても、わず
かなズレが生じることがある。接触電極板と電極体にわ
ずかでもズレが生じると、半導体基体に局所的応力が掛
かり、せん断力として作用し、半導体基体を破壊すると
いう問題が生じる。
ような構造の装置において、主電極体，接触電極板，半
導体基体が相互に位置決めされたことにより、ズレが生
じ難くなる。この結果寸法精度上にズレを見込む必要が
なくなるためと、電気，熱の伝導性を良くすることを併
せて考えると、主電極体直径は接触電極板と同一の直径
にまで大きくすることが望ましい。しかし、そのように
直径を同一にすると加圧された際に、主電極体からの局
所的応力が接触電極板で緩和されることなく半導体基体
へ伝わることになるという新たな問題が生じる。さら
に、加圧接触型の構造においては主電極体，接触電極
板，半導体基体がそれぞれ位置決めされていても、わず
かなズレが生じることがある。接触電極板と電極体にわ
ずかでもズレが生じると、半導体基体に局所的応力が掛
かり、せん断力として作用し、半導体基体を破壊すると
いう問題が生じる。
【０００７】また、カソード，アノード両電極体の外径
寸法が容器外側のΦ1 と容器内側のΦ2 では図８に示す
ように容器外側のΦ1 の方が大きいため、電極体の容器
内側外径寸法より大きい部分の外側電極体32ｃに加えら
れた圧力Ａによる応力は、そのまま電極面に対して垂直
方向に働くことができず、容器内側電極体の周縁部分32
ｄに応力が集中し半導体基体に局所的に圧力を加える。
また、中心凹部32ａにおいても同様に外部からの圧力が
そのまま垂直に働くことができないため、カソード電極
体凹部32ｅ付近に応力が集中し、その応力が接触電極板
を介して半導体基体へ局所的に圧力が加えられる。この
ように、半導体装置におけるカソード，アノード両電極
体の構成を原因として、外部加圧機構から加えられた圧
力がシリコン半導体基体では圧力密度が不均一になり、
局所的圧力密度が上昇し、半導体基体に対してせん断力
として作用し、これが原因で半導体基体に亀裂など機械
的な損傷を与え破壊する恐れがある。
寸法が容器外側のΦ1 と容器内側のΦ2 では図８に示す
ように容器外側のΦ1 の方が大きいため、電極体の容器
内側外径寸法より大きい部分の外側電極体32ｃに加えら
れた圧力Ａによる応力は、そのまま電極面に対して垂直
方向に働くことができず、容器内側電極体の周縁部分32
ｄに応力が集中し半導体基体に局所的に圧力を加える。
また、中心凹部32ａにおいても同様に外部からの圧力が
そのまま垂直に働くことができないため、カソード電極
体凹部32ｅ付近に応力が集中し、その応力が接触電極板
を介して半導体基体へ局所的に圧力が加えられる。この
ように、半導体装置におけるカソード，アノード両電極
体の構成を原因として、外部加圧機構から加えられた圧
力がシリコン半導体基体では圧力密度が不均一になり、
局所的圧力密度が上昇し、半導体基体に対してせん断力
として作用し、これが原因で半導体基体に亀裂など機械
的な損傷を与え破壊する恐れがある。
【０００８】図９は外部加圧機構から半導体装置へ偏荷
重を与えたときのシリコン基板の応力を示したものであ
り、図中応力曲線はカソード電極体４の中心部分に偏
荷重を加えた場合、応力曲線はカソード電極体４の周
縁部分に偏荷重を加えた場合、応力曲線はカソード電
極体４の面へ均一に荷重を加えた場合のものである。シ
リコンウエハから構成される半導体基体１の破損応力経
験値は10〜20Kgf/mm 2 であが、この値と図９に示した値
を比べると、ピーク値でもシリコン基板１が破損する応
力には達していないが、ピーク値を示すところでは面内
での応力密度は局所的に大きくなっている。この偏荷重
での局所的圧力密度の増大はシリコン基板１を長期的な
局所的疲労によりいずれ破壊に結び付ける原因に成りえ
る危険性をふくんでいる。
重を与えたときのシリコン基板の応力を示したものであ
り、図中応力曲線はカソード電極体４の中心部分に偏
荷重を加えた場合、応力曲線はカソード電極体４の周
縁部分に偏荷重を加えた場合、応力曲線はカソード電
極体４の面へ均一に荷重を加えた場合のものである。シ
リコンウエハから構成される半導体基体１の破損応力経
験値は10〜20Kgf/mm 2 であが、この値と図９に示した値
を比べると、ピーク値でもシリコン基板１が破損する応
力には達していないが、ピーク値を示すところでは面内
での応力密度は局所的に大きくなっている。この偏荷重
での局所的圧力密度の増大はシリコン基板１を長期的な
局所的疲労によりいずれ破壊に結び付ける原因に成りえ
る危険性をふくんでいる。
【０００９】この発明は、上述の点に鑑みてなされたも
のであって、半導体基体の外部圧力機構からの応力を分
散して均一化し機械的にも特性的にも安定した加圧接触
型の半導体装置を提供することにある。
のであって、半導体基体の外部圧力機構からの応力を分
散して均一化し機械的にも特性的にも安定した加圧接触
型の半導体装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】互いに対向するカソー
ド，アノード両電極体が周縁で絶縁性環状体を介して結
合されてなる容器中に半導体基体が収容され、その半導
体基体の両主面と対抗する前記両電極体との間にそれぞ
れ接触電極板が介在して外部からの加圧機構により加圧
接触され、制御電極を備え、制御電極であるゲート電極
接触体を配置するために上記カソード電極体とこの電極
体に接触する接触電極板にそれぞれ凹部，貫通孔を設け
た平型半導体装置において、カソード電極体の凹部直径
を接触電極板貫通孔直径より一部分大きくしたものとす
る。また、カソード，アノード両電極体の容器外側に露
出した部分と容器内側部分に外径寸法をほぼ同一にした
ことも有効である。さらに、アノード、カソード両電極
体の表面硬度をＨｖ６０以下に抑えることも有効であ
る。
ド，アノード両電極体が周縁で絶縁性環状体を介して結
合されてなる容器中に半導体基体が収容され、その半導
体基体の両主面と対抗する前記両電極体との間にそれぞ
れ接触電極板が介在して外部からの加圧機構により加圧
接触され、制御電極を備え、制御電極であるゲート電極
接触体を配置するために上記カソード電極体とこの電極
体に接触する接触電極板にそれぞれ凹部，貫通孔を設け
た平型半導体装置において、カソード電極体の凹部直径
を接触電極板貫通孔直径より一部分大きくしたものとす
る。また、カソード，アノード両電極体の容器外側に露
出した部分と容器内側部分に外径寸法をほぼ同一にした
ことも有効である。さらに、アノード、カソード両電極
体の表面硬度をＨｖ６０以下に抑えることも有効であ
る。
【００１１】
【作用】中心凹部に切り欠き部を設けたことと合わせ
て、ポスト周縁部とカソード電極体凹部に集中した応力
を接触電極板により分散しシリコン半導体基体への圧力
密度の集中を緩和することができる。また、カソード，
アノード両電極体の外径を容器の内側と外側とでほぼ同
一とすることにより外部加圧機構からの電極面に対する
垂直方向の加圧による応力の偏りが少なくなり、その分
電極面に対して応力の集中が緩和される。さらに、無酸
素銅からなるカソード、アノード両電極体の表面硬度を
Ｈｖ６０以下にすることにより表面でクッション効果を
得ることができ、偏荷重を和らげる。
て、ポスト周縁部とカソード電極体凹部に集中した応力
を接触電極板により分散しシリコン半導体基体への圧力
密度の集中を緩和することができる。また、カソード，
アノード両電極体の外径を容器の内側と外側とでほぼ同
一とすることにより外部加圧機構からの電極面に対する
垂直方向の加圧による応力の偏りが少なくなり、その分
電極面に対して応力の集中が緩和される。さらに、無酸
素銅からなるカソード、アノード両電極体の表面硬度を
Ｈｖ６０以下にすることにより表面でクッション効果を
得ることができ、偏荷重を和らげる。
【００１２】また、半導体基体のカソード電極側主面が
複数の導電形カソード領域と複数のゲート領域をもつ場
合においては、従来の装置では応力が半導体基体に均一
に掛からなかったため、カソード領域で接触電極板に接
触しない部分があったが、上記のように均一に半導体基
体に応力が掛かるようになると、カソード領域に均一に
電極が接触するようになり、カソード領域，ゲート領域
を多少減らしても従来と変わらない特性を得ることがで
きるため、半導体基体の中心部付近のカソード領域を減
らしゲート電極体の半導体基体への接触面を広げること
によって、半導体基体への局所的応力をさらに緩和する
ことができる。
複数の導電形カソード領域と複数のゲート領域をもつ場
合においては、従来の装置では応力が半導体基体に均一
に掛からなかったため、カソード領域で接触電極板に接
触しない部分があったが、上記のように均一に半導体基
体に応力が掛かるようになると、カソード領域に均一に
電極が接触するようになり、カソード領域，ゲート領域
を多少減らしても従来と変わらない特性を得ることがで
きるため、半導体基体の中心部付近のカソード領域を減
らしゲート電極体の半導体基体への接触面を広げること
によって、半導体基体への局所的応力をさらに緩和する
ことができる。
【００１３】
【実施例】実施例をより明確にするため従来例である図
８の詳細な説明を以下に記す。図８においては、フラン
ジ41が溶接されたアノード電極体31の上に接触電極板21
を載せる。この外径80mmの接触電極板21に、シリコン樹
脂からなり半導体基体１の外周が埋め込まれた環状固定
部材５をその内径79mmのアノード開口部側で嵌合させ
る。同様に固定部材５のカソード側開口部でシリコン基
板１のカソード上に直径20mmの貫通口25を中央に有する
外径80mm、厚さ２mmのモリブデンからなる接触電極板22
を嵌合させ、電極体周縁にフランジ42と環状枠体43にろ
う付けされたフランジ44とをそれぞれ溶接したカソード
電極体32を載せた構成となっている。そして最後にフラ
ンジ41と44を溶接して密封する。また、両電極体31,32
の容器内側直径Φ2 は77mm、両電極体31,32 の容器外側
直径Φ1 は81mm、接触電極板21,21 の直径は80mm、カソ
ード電極体凹部32ａの直径Φ3 は12mmである。
８の詳細な説明を以下に記す。図８においては、フラン
ジ41が溶接されたアノード電極体31の上に接触電極板21
を載せる。この外径80mmの接触電極板21に、シリコン樹
脂からなり半導体基体１の外周が埋め込まれた環状固定
部材５をその内径79mmのアノード開口部側で嵌合させ
る。同様に固定部材５のカソード側開口部でシリコン基
板１のカソード上に直径20mmの貫通口25を中央に有する
外径80mm、厚さ２mmのモリブデンからなる接触電極板22
を嵌合させ、電極体周縁にフランジ42と環状枠体43にろ
う付けされたフランジ44とをそれぞれ溶接したカソード
電極体32を載せた構成となっている。そして最後にフラ
ンジ41と44を溶接して密封する。また、両電極体31,32
の容器内側直径Φ2 は77mm、両電極体31,32 の容器外側
直径Φ1 は81mm、接触電極板21,21 の直径は80mm、カソ
ード電極体凹部32ａの直径Φ3 は12mmである。
【００１４】以下、図８と共通の部分に同一の符号を付
した図を引用して本発明の実施例について述べる。図１
はカソード，アノード両電極体32,31 の外径を容器の内
側の直径Φ5 を79mm、外側の直径Φ4 を80mmとほぼ同一
としたものであり、さらにカソード電極体中心凹部32ａ
の直径Φ3 12mmの一部分を大きくして直径Φ613 mmの切
り欠き部32ｂを設けたものである。容器の内側と外側と
で電極体の直径をほぼ同一とすることで外部加圧機構か
らの圧力による電極面周縁部32ｄへの応力の偏りが少な
くなり、また切り欠き部分32ｂを設けたことで、カソー
ド電極凹部付近32ｅに集中した応力を接触電極板により
緩和することができる。図２は上記構造における応力を
示すグラフであり、曲線はカソード電極体32の中心付
近に偏荷重を加えた場合である。はカソード電極体32
周縁付近に偏荷重を加えた場合である。図２における曲
線，と従来装置における応力分布を示す図９のそれ
ぞれ対応する応力曲線, と比べると、曲線のピー
クは従来の３kgf/mm2 から本発明では２kgf/mm2 になり
緩和されている。これは容器の外側と内側とで電極体の
直径をほぼ同一にしたことによる効果である。また、曲
線のピークは従来の7.6 kgf/mm 2 から本発明では5.6
kgf/mm2 へ減り応力は緩和されている。これは、切り欠
き部32ｂを設けたことによる効果である。容器の内側と
外側とで電極体の直径をほぼ同一にすることにより半導
体基体の周縁部に掛かる応力が緩和され、切り欠き部分
をもうけることにより半導体基体中央付近に掛かる応力
を緩和することができる。
した図を引用して本発明の実施例について述べる。図１
はカソード，アノード両電極体32,31 の外径を容器の内
側の直径Φ5 を79mm、外側の直径Φ4 を80mmとほぼ同一
としたものであり、さらにカソード電極体中心凹部32ａ
の直径Φ3 12mmの一部分を大きくして直径Φ613 mmの切
り欠き部32ｂを設けたものである。容器の内側と外側と
で電極体の直径をほぼ同一とすることで外部加圧機構か
らの圧力による電極面周縁部32ｄへの応力の偏りが少な
くなり、また切り欠き部分32ｂを設けたことで、カソー
ド電極凹部付近32ｅに集中した応力を接触電極板により
緩和することができる。図２は上記構造における応力を
示すグラフであり、曲線はカソード電極体32の中心付
近に偏荷重を加えた場合である。はカソード電極体32
周縁付近に偏荷重を加えた場合である。図２における曲
線，と従来装置における応力分布を示す図９のそれ
ぞれ対応する応力曲線, と比べると、曲線のピー
クは従来の３kgf/mm2 から本発明では２kgf/mm2 になり
緩和されている。これは容器の外側と内側とで電極体の
直径をほぼ同一にしたことによる効果である。また、曲
線のピークは従来の7.6 kgf/mm 2 から本発明では5.6
kgf/mm2 へ減り応力は緩和されている。これは、切り欠
き部32ｂを設けたことによる効果である。容器の内側と
外側とで電極体の直径をほぼ同一にすることにより半導
体基体の周縁部に掛かる応力が緩和され、切り欠き部分
をもうけることにより半導体基体中央付近に掛かる応力
を緩和することができる。
【００１５】なお、図１に示した実施例は図示しない制
御電極を有し、そのために中心凹部32ａ備えたものであ
るが、容器の内側と外側とで電極体の直径をほぼ同一に
することは制御電極を備えない装置においても同様の効
果を得ることができることは勿論のことである。さらに
本実施例では中心凹部に設ける切り欠き部分は接触電極
板に接する部分に設けたが、切り欠き部分は中心凹部の
直径のどの部分を大きくして設けても応力は緩和でき、
この場所に限られたものではない。
御電極を有し、そのために中心凹部32ａ備えたものであ
るが、容器の内側と外側とで電極体の直径をほぼ同一に
することは制御電極を備えない装置においても同様の効
果を得ることができることは勿論のことである。さらに
本実施例では中心凹部に設ける切り欠き部分は接触電極
板に接する部分に設けたが、切り欠き部分は中心凹部の
直径のどの部分を大きくして設けても応力は緩和でき、
この場所に限られたものではない。
【００１６】図３はカソード電極体，アノード電極体3
2，31の容器内の直径Φ7 を79mmとし、接触電極板21，2
2の直径を80mmとし、また、カソード電極体中心凹部32
ａの直径Φ3 12mmの一部分を大きくして直径Φ6 13mmの
切り欠き部32ｂを設けたものである。両電極体の容器内
の直径を両接触電極板の直径よりわずか小さくするだけ
にして電極体周縁部32ｄに集中した応力を接触電極板に
より局所的応力を分散し半導体基体ヘの圧力密度の集中
を緩和し、また従来よりも両電極体の容器内の直径を大
きくして接触電極板の直径の差を小さくすることによ
り、熱，電気の伝導特性を向上させたものである。中央
凹部32ａに切り欠き部分32ｂを設けたことによる効果は
上記に示したとおりである。図４は応力分布を示すグラ
フで曲線、は図２の曲線，に対応する。従来の
装置による応力分布を示す図９と比べると半導体基体１
にかかる局所的応力は中央凹部に32ａに切り欠き部分を
設けた分、曲線に示すようにピークは7.6 kgf/mm2 か
ら5.6 kgf/mm2 へ減った。
2，31の容器内の直径Φ7 を79mmとし、接触電極板21，2
2の直径を80mmとし、また、カソード電極体中心凹部32
ａの直径Φ3 12mmの一部分を大きくして直径Φ6 13mmの
切り欠き部32ｂを設けたものである。両電極体の容器内
の直径を両接触電極板の直径よりわずか小さくするだけ
にして電極体周縁部32ｄに集中した応力を接触電極板に
より局所的応力を分散し半導体基体ヘの圧力密度の集中
を緩和し、また従来よりも両電極体の容器内の直径を大
きくして接触電極板の直径の差を小さくすることによ
り、熱，電気の伝導特性を向上させたものである。中央
凹部32ａに切り欠き部分32ｂを設けたことによる効果は
上記に示したとおりである。図４は応力分布を示すグラ
フで曲線、は図２の曲線，に対応する。従来の
装置による応力分布を示す図９と比べると半導体基体１
にかかる局所的応力は中央凹部に32ａに切り欠き部分を
設けた分、曲線に示すようにピークは7.6 kgf/mm2 か
ら5.6 kgf/mm2 へ減った。
【００１７】図５は、カソード, アノード電極体32,31
の容器内直径Φ5を79mm、容器外直径Φ4を80mmとし中心
凹部の直径Φ8を14mm、切り欠き部の直径Φ9を15mmとし
て凹部を広げゲート電極体の半導体基体への接触面を大
きくし、接触電極板21，22の直径を80mmとして、さらに
無酸素銅からなる電極体の表面硬度をＨｖ50とした半導
体装置である。図６はその応力分布を示すグラフで、曲
線、は図２，４の曲線，対応し、曲線はカソ
ード電極体の面へ均一に圧力を加えたもので図９の曲線
に対応する。曲線に観るように中心部に局所的圧力
を加えた場合の応力集中は従来の場合の図９の曲線に
比べ大幅に緩和され、また、曲線から判るように両電
極体面に均一に偏荷重を加えた場合においては図９の従
来の装置での対応する曲線の応力分布を示すグラフは
応力が中心付近，周縁付近において高い値を示していた
がこの実施例においてはほぼ均一な値となっている。こ
のことから外部圧力機構から半導体基体への局所的圧力
を抑えることができたことがわかる。
の容器内直径Φ5を79mm、容器外直径Φ4を80mmとし中心
凹部の直径Φ8を14mm、切り欠き部の直径Φ9を15mmとし
て凹部を広げゲート電極体の半導体基体への接触面を大
きくし、接触電極板21，22の直径を80mmとして、さらに
無酸素銅からなる電極体の表面硬度をＨｖ50とした半導
体装置である。図６はその応力分布を示すグラフで、曲
線、は図２，４の曲線，対応し、曲線はカソ
ード電極体の面へ均一に圧力を加えたもので図９の曲線
に対応する。曲線に観るように中心部に局所的圧力
を加えた場合の応力集中は従来の場合の図９の曲線に
比べ大幅に緩和され、また、曲線から判るように両電
極体面に均一に偏荷重を加えた場合においては図９の従
来の装置での対応する曲線の応力分布を示すグラフは
応力が中心付近，周縁付近において高い値を示していた
がこの実施例においてはほぼ均一な値となっている。こ
のことから外部圧力機構から半導体基体への局所的圧力
を抑えることができたことがわかる。
【００１８】
【発明の効果】この発明によれば、アロイフリー方式に
した平型半導体装置の半導体基体を取り巻く電極体と接
触電極板の横方向寸法を半導体基体へ圧力が均一になる
ように決めたことにより外部加圧機構からの圧力により
電極体と接触電極板に生じる応力が半導体へ局所的に加
えられることを緩和するため、半導体基体が受ける圧力
が均一化される。この結果半導体基体が外部加圧機構か
らの圧力により破壊する危険性が減るため、装置として
長期信頼性の確保ができる。
した平型半導体装置の半導体基体を取り巻く電極体と接
触電極板の横方向寸法を半導体基体へ圧力が均一になる
ように決めたことにより外部加圧機構からの圧力により
電極体と接触電極板に生じる応力が半導体へ局所的に加
えられることを緩和するため、半導体基体が受ける圧力
が均一化される。この結果半導体基体が外部加圧機構か
らの圧力により破壊する危険性が減るため、装置として
長期信頼性の確保ができる。
【図１】本発明の一実施例の平型半導体装置の一部の断
面図
面図
【図２】図１における平型半導体装置での応力分布図
【図３】本発明の別の実施例の平型半導体装置の一部の
断面図
断面図
【図４】図３における平型半導体装置での応力分布図
【図５】本発明の別の実施例の平型半導体装置の一部の
断面図
断面図
【図６】図５における平型半導体装置での応力分布図
【図７】従来のアロイフリー型平型半導体装置の組立前
状態における各部品の断面図
状態における各部品の断面図
【図８】従来のアロイフリー型平型半導体装置の一部の
断面図
断面図
【図９】図８の平型半導体装置での応力分布図
１ 半導体基体 ２１、２２ 接触電極板 ３１、３２ 電極体 ３２ａ 凹部 ３２ｂ 切り欠き部 ４１、４２、４４ フランジ ４３ 絶縁性環状枠体 ５ 固定部材 ６４ 絶縁ブッシュ ７ 皿バネ ８ ゲート電極接触体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−216367（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−79669（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−185990（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−252280（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−120772（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−222365（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−254733（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−46742（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/74 H01L 21/52 H01L 29/744
Claims (3)
- 【請求項１】互いに対向するカソード，アノード両電極
体が周縁で絶縁性環状枠体を介して結合されてなる容器
中に半導体基体が収容され、その半導体基体の両主面と
対向する前記両電極体との間にそれぞれ接触電極板が介
在して外部からの加圧機構により加圧接触され、制御電
極を備え、制御電極であるゲート電極接触体を配置する
ために上記カソード電極体とこの電極体に接触する接触
電極板にそれぞれ凹部，貫通孔を設けた平型半導体装置
において、カソード電極体の凹部直径を接触電極板貫通
孔直径より一部分大きくしたことを特徴とする平型半導
体装置。 - 【請求項２】カソード，アノード両電極体の容器外側に
露出した部分と容器内側の部分の外径寸法をほぼ同一に
したことを特徴とする請求項１記載の平型半導体装置。 - 【請求項３】カソード、アノード両電極体が無酸素銅か
らなり、その表面硬度をＨｖ６０以下に抑えたことを特
徴とする請求項1または２のいずれかに記載の平型半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31763193A JP3161190B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 平型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31763193A JP3161190B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 平型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176719A JPH07176719A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3161190B2 true JP3161190B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=18090319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31763193A Expired - Fee Related JP3161190B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 平型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3161190B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102290353A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-12-21 | 启东市捷捷微电子有限公司 | 一种可控硅芯片与钼片的烧结模具及其使用方法 |
-
1993
- 1993-12-17 JP JP31763193A patent/JP3161190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102290353A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-12-21 | 启东市捷捷微电子有限公司 | 一种可控硅芯片与钼片的烧结模具及其使用方法 |
| CN102290353B (zh) * | 2011-07-05 | 2013-07-24 | 江苏捷捷微电子股份有限公司 | 一种可控硅芯片与钼片的烧结模具及其使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07176719A (ja) | 1995-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5635427A (en) | Method for assembling a pressure contact semiconductor device in a flat package | |
| JP2739970B2 (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| US4775916A (en) | Pressure contact semiconductor device | |
| JPH0760893B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3471880B2 (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| JP3161190B2 (ja) | 平型半導体装置 | |
| US4881118A (en) | Semiconductor device | |
| US3450962A (en) | Pressure electrical contact assembly for a semiconductor device | |
| JP3266281B2 (ja) | 逆導通サイリスタ装置、圧接型半導体装置及び半導体基板 | |
| US5189509A (en) | Semiconductor device and electrode block for the same | |
| JP3163851B2 (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| JP2604997B2 (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| JPS615533A (ja) | 加圧接触形半導体装置 | |
| JPH06252280A (ja) | 平形半導体装置 | |
| US6465881B1 (en) | Compression bonded type semiconductor device | |
| JPH05218397A (ja) | 圧接型半導体素子 | |
| JP3292898B2 (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| US3458776A (en) | Cushioning thrust washer for application of uniform pressure to semiconductor irregular structures | |
| JPH02159739A (ja) | 加圧接触型半導体装置 | |
| JP2587450B2 (ja) | 半導体装置の圧接構造 | |
| JPH0691117B2 (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| JPS60257142A (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| JPH0231432A (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| JP3258146B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPS5943737Y2 (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |