JP3277751B2

JP3277751B2 - 平型半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP3277751B2
Application number: JP10552395A
Authority: JP
Inventors: 良和高橋; 静安吉田; 一志清水
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH08162579A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対向する二つの主面に
それぞれ第一、第二の主電極を有する半導体チップを組
み込み、上下に主電極をもつ平型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁ゲートトランジスタ（以下ＩＧＢＴ
と略す）は、電圧駆動型で扱い易く、また少数キャリア
の注入による伝導度変調によりオン電圧が小さい等の特
長があり、パワースイッチングデバイスとして、モータ
のＰＷＭ制御インバータなどに幅広く使われている。最
近の市場の要求は、ＩＧＢＴの大容量化へと向かってき
ている。このような中で、ＩＧＢＴの大容量化のため
に、一個のチップを大容量化する他に、チップを複数
個、同一パッケージ内に集積したモジュール構造が採用
されてきている。

【０００３】ところで、ＩＧＢＴのようなＭＯＳ（金属
−酸化膜−半導体）構造の制御電極をもつパワーデバイ
スでは、半導体チップの一主面上にエミッタ電極とゲー
ト電極とが並んで作られている。このために、ＩＧＢＴ
チップをパッケージ容器に組み込む場合に、下面側に作
られたコレクタ電極は、ＩＧＢＴチップを放熱体兼用の
金属ベース上にマウントして外部に引き出すことができ
るが、エミッタ電極と、ゲート電極とは別々に外部リー
ド端子を介して引き出す必要がある。そこで、従来のパ
ッケージ組立構造では、前記の金属ベースとともにパッ
ケージ容器の上面側にエミッタ、ゲート用の外部リード
端子を装備しエミッタ電極と外部リード端子、およびゲ
ート電極と外部リード端子との間に線径３００μm 程度
のアルミニウム導線をワイヤボンディングして、引き出
すようにしていた。ところで、前記した従来の組立構造
では、コレクタ側からの放熱はできるが、エミッタ側か
らの放熱は殆ど行われないために電流容量が大幅に制限
される。また、大電流容量のものではエミッタ電極に接
続したボンディングワイヤの本数も多くなり、特に複数
個のＩＧＢＴチップを同一パッケージ内に組み込んでモ
ジュール化した構成では、ワイヤ本数が数百本にもおよ
ぶため、内部配線インダクタンスが増大して、スイッチ
ング動作時に大きなサージが発生するといった問題や、
信頼性的な問題なども発生する。

【０００４】そこで、前記のワイヤボンディング構造に
よる放熱性、配線インダクタンスの問題解消を狙って、
平型半導体と同様にＩＧＢＴチップを平型パッケージに
組み込み、その主面に形成されたエミッタ電極、コレク
タ電極をそれぞれパッケージの上下面に露出する電極板
に面接触させて引き出すようにすることが考えられる。
しかしながら、ＩＧＢＴはゲート電極にパッケージ側の
電極板を加圧接触させると、ゲート構造に加圧力が加わ
って、応力の生じる恐れがあり、従来の平型半導体装置
のままでは実用に供し得ない。

【０００５】このため、ＭＯＳ構造のデバイスのエミッ
タ側にＭＯＳ構造をつくらずに電流通路と放熱を目的と
した、集電極とよばれる部分を設け、その集電極上に、
コンタクト端子体を位置決めガイドによって正確に配置
する方法が取られている。図５（ａ）は、ＩＧＢＴチッ
プ１のエミッタ側平面図であり、エミッタ電極と接続さ
れたＭＯＳ構造を持たない集電極２が配置され、この部
分にコンタクト端子体４が加圧接触される構造となって
いる。他に、ゲート電極と接続され、ゲートリードを取
り出すためのゲートパッド３が設けられている。図５
（ｂ）は、ＩＧＢＴチップ１の上に接触するコンタクト
端子体４の断面図である。ＩＧＢＴチップ１の集電極２
に対応する凸状のチップ加圧部５がある。６は、パッケ
ージの上部板と接触する上部加圧面である。図４は、複
数（この場合は二個）のＩＧＢＴチップ１を実装したパ
ッケージの断面図を示す。上部板７と下部板８との間
に、下から基板９、基板９にはんだ１０によってはんだ
付けされたチップ１、コンタクト端子体４のそれぞれが
位置決めガイド１１によって、位置決めされている。１
２は上部板７と下部板８とに固着され、ＩＧＢＴチップ
１を包含する絶縁環である。使用時は、上部板７と下部
板８とに圧力を加えることにより、チップ１とコンタク
ト端子体４の間で良好な面接触を得ている。なお、一ウ
ェハが一個の半導体素子とされる通常の電力用半導体装
置と同様に、絶縁環１２も円環状で、パッケージの外形
も円形である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４の
構造においては、下記の不具合が生じる。コンタクト
端子体の偏荷重によるＩＧＢＴチップの破損。コンタ
クト端子体の浮き上がりによるずれ。以下その発生機構
を図によって説明する。図５（ｃ）は、従来のコンタク
ト端子体４に対し、偏荷重が加わった場合のコンタクト
端子体４の振る舞いを説明したものである。図５（ｃ）
中の点線で示したように、従来のコンタクト端子体４に
おいては、偏荷重Ｆがかかった時にチップ加圧部５のエ
ッジを支点にして回転モーメントが生じて反対側が浮き
上がり、またチップ加圧部５のエッジが当たった部分に
大きな応力集中を生じ、チップ１を損傷することがあ
る。また、上部板７と下部板８に加圧していない状態
や、上記の片側が浮き上がった状態では、コンタクト端
子体４とＩＧＢＴチップ１との間が離れ横方向にずれる
ことがある。

【０００７】また、ＩＧＢＴチップの形状は、１０〜２
５ｍｍ角の方形で、それらのチツプの定格電流は５０〜
１５０Ａである。いま、例えば定格電流１２００Ａの大
容量半導体装置を、チツプサイズが２０ｍｍ角の定格電
流１００ＡのＩＧＢＴチップで製作するには、一つのパ
ッケージに収容されるべきチツプ数は、１２個となる。
これらの方形のチップを従来型の円環状の絶縁環を用い
た円形のパッケージに収容しようとすると、そのパッケ
ージの外形寸法は直径が１５０ｍｍ以上となり、パッケ
ージ内外の空間の利用効率が悪く、加圧力の分布も不均
一になり易く、かつパッケージの製造が困難である。

【０００８】以上の問題に鑑み、本発明の目的は、加圧
力の偏り、素子輸送時の振動、衝撃などに対し、半導体
チップの損傷およびチップとコンタクト端子体間の位置
ずれが起こらない、また角型チップを効率良く収納し、
しかも放熱の良好な両面冷却型の平型半導体装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体素子は、対向する二つの主面にそ
れぞれ第一、第二の主電極を有する半導体チップと、そ
の第一の主電極に接触する凸状のチップ加圧部をもつコ
ンタクト端子体と、それらの半導体チップとコンタクト
端子体とを上下から挟む上部板と下部板と、それら上部
板と下部板とに固着され半導体チップを包含する絶縁環
とを備える平型半導体装置において、コンタクト端子体
のチップ加圧部のある面と対向する面に、チップ加圧部
の外周を結んだ線をその面に投影した線より内側に凸部
を有するものとする。

【００１０】半導体装置がＭＯＳ構造の制御電極を有す
るものであってもよい。また、前記上部板と下部板とに
加圧しない状態で、コンタクト端子体を半導体チップに
押しつけるばねを有するものとする。更に、前記ばね
が、コンタクト端子体の凸部の周囲に配置されていても
よく、また、前記ばねが、コンタクト端子体の位置決め
を兼ねているものとすることができる。

【００１１】また、平型半導体装置の上部板と下部板と
に固着され半導体チップを包含する絶縁環が、直線部分
とその直線部分をつなぐ円弧状のコーナー部とからなる
ものとする。そしてその絶縁環のコーナー部の内側の円
弧の半径が２ｍｍ以上であることや、絶縁環のコーナー
部が、直線部分より肉厚であることが重要である。

【００１２】また、絶縁環のコーナー部の外側の円弧の
中心が、内側の円弧の中心より外側にあることがよい。
更に、複数の半導体チップを包含することもできる。上
記のような平型半導体装置の製造方法としては、絶縁環
をプレス成型および焼成により製造することが重要であ
る。

【００１３】

【作用】上記の手段を講じて、コンタクト端子体のチッ
プ加圧部のある面と対向する面に、チップ加圧部の外周
を結んだ線をその面に投影した線より内側に凸部を有す
るものとすることによって、加圧力に偏りが生じた場合
にも、コンタクト端子体に回転モーメントが働かず、チ
ップに対するコンタクト端子体の浮きが生じないしま
た、チップ加圧部のエッジによつてチップに応力集中す
ることがなく均一な加圧接触が達成できる。

【００１４】また、前記上部板と下部板とに加圧しない
状態で、コンタクト端子体を半導体チップに押しつける
ばねがあれば、チップに対するコンタクト端子の浮きが
生じないので、素子の輸送時における、振動、衝撃に対
しても、素子無加圧時においても、上部電極との間で常
に一定の圧力がかかっている状態を保ち、輸送等による
半導体チップとコンタクト端子体との間のずれを少なく
できる。

【００１５】前記ばねが、コンタクト端子体の凸部の周
囲に配置されていれば、ばねのための余分なスペースを
必要としない。そして、前記ばねが、コンタクト端子体
の位置決めを兼ねていれば、コンタクト端子体と半導体
チップ間のずれをより少なくできる。また、平型半導体
装置の上部板と下部板とに固着され半導体チップを包含
する絶縁環が、直線部分とその直線部分をつなぐ円弧状
のコーナー部とからなるものとすれば、角型の半導体チ
ップに沿ったパツケージとなり、無駄な空間が省かれる
とともに、均一加圧が可能になる。

【００１６】そしてその絶縁環のコーナー部の内側の円
弧の半径が２ｍｍ以上であることや、絶縁環のコーナー
部が、直線部分より肉厚であることは、応力集中を避
け、絶縁環の変形や割れを起こさないための工夫であ
る。また、絶縁環のコーナー部の外側の円弧の中心が、
内側の円弧の中心より外側にあることも応力集中を避け
るための工夫である。

【００１７】更に、複数の半導体チップを包含すれば、
電流容量に応じた各種の半導体装置ができる。上記のよ
うな平型半導体装置の製造方法として、絶縁環をプレス
成型および焼成により製造すれば、シート成型等に比
べ、高さの高いすなわち高耐圧半導体装置向けのパッケ
ージが形成できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１（ａ）は、複数（図の場合は二個）のＩ
ＧＢＴチップ１を実装した半導体装置の断面図を示す。
セラミック製の絶縁環１２と、それに固着されたベロー
部をもつ上部板７、下部板８からなるパッケージ内に、
下から下部板８と上部板７との間に、基板９、基板９に
はんだ１０によりはんだ付けされたチップ１、コンタク
ト端子体４、その上部凸部１４の周囲に挿入されたばね
１５の順にそれぞれが位置決めガイド１１によって、正
確に位置決めされている。基板９は図示されない手段に
よって、パッケージの下部板７に位置決めされている。
１６は半田逃げ部である。位置決めガイド１１は基板９
に設けられた溝１３によって位置決めされている。それ
ぞれのコンタクト端子体４が素子加圧時以外でも、ばね
１５によってパッケージ内で予備加圧されている。使用
時は、上部板７と下部板８とに、この予備加圧以上の圧
力を加えることにより、チップ１とコンタクト端子体４
との間で良好な面接触を得る。なお、ＩＧＢＴチップ１
のゲート電極は、コンタクト端子体４と位置決めガイド
１１の穴を通って、基板９上に設けられた図示されてい
ない絶縁端子を介して絶縁環１２のゲート端子１７にワ
イヤボンディングされている。前述のようにＩＧＢＴは
電圧駆動型であり、ゲート信号は僅かな電流ですむの
で、ゲートリードはワイヤボンディング方式でも構わな
い。図１（ｂ）は、図１（ａ）の半導体装置の上部板７
を除いた状態の平面図である。絶縁環１２内に、基板９
の溝１３に置かれた位置決めガイド１１、その中にばね
１５が見られ、更にその内側にコンタクト端子体４の上
部凸部１４が見えている。ここで、セラミック製の絶縁
環１２は、直線部分とその直線部分をつなぐ円弧状のコ
ーナー部とからなるほぼ角型にして、従来の円環状のも
のに比べ、無駄な空間を大幅に削減したものであるが、
その細部については、後で述べることにする。

【００１９】図２（ａ）は、コンタクト端子体４の平面
図、図２（ｂ）は、その断面図を示す。コンタクト端子
体４は、ＩＧＢＴチップのエミッタ側を加圧するために
設けた凸状のチップ加圧部５と、その対向する面に上部
凸部１４が設けられている。本コンタクト端子の構造と
しては、上部凸部１４がチップ加圧部５の外側を結んだ
線を対向する面に投影した線の範囲内に設けられてい
る。このコンタクト端子体４は、電流通路と冷却体とを
兼ねているので、この上部凸部１４を余り狭くすると熱
抵抗が大きくなるなどの問題がおきるが、コンタクト端
子体の８０％程度の面積までは問題なかった。

【００２０】図２（ｃ）は、本発明によるコンタクト端
子体４に対し、偏荷重Ｆが加わった場合のコンタクト端
子の挙動を説明した図である。図に示すように、本発明
のコンタクト端子体４においては、偏荷重がかかった時
にも、上部凸部１４がチップ加圧部５より内側に配置さ
れているため、従来のような回転モーメントは発生せ
ず、従来の様に片側が浮き上がったりせず、安定した加
圧が得られ、チップに対する損傷もなくなる。

【００２１】図３は、図１の実施例に使用したばね１５
の斜視図である。外形がほぼ正方形の環状のばね材を折
り曲げ、ばねとした。このばね１５をコンタクト端子体
４の上部凸部１４に合わせて組み立てることにより、素
子無加圧時においても、上部板７との間で常に一定の圧
力がかかっている状態を保ち、輸送時等の半導体チップ
１とコンタクト端子体４とのずれを防ぐことができる。
図には板ばねの例を示したが、板ばねに限らず、コイル
バネなどでもよい。

【００２２】また、ばね１５の内寸および外寸は、コン
タクト端子体４の上部凸部１４の形状および位置決めガ
イド１１の内寸にそれぞれ合わせてあるので、ばね１５
がコンタクト端子体４の正確な位置決め手段としても働
く。以上述べたように、平型パッケージに組み込まれる
半導体チツプのエミッタ側に設けられたＭＯＳ構造を持
たない集電極に対して、パッケージ側の共通電極板との
間に面接触するコンタクト端子体を介して、加圧接触さ
せることにより、半導体チップのＭＯＳ制御構造に不当
な加圧力を加えることなしに、エミッタ電極側でもコン
タクト端子体４を介してパッケージの外面に露出する共
通電極板より、放熱が行われる。これにより、コレクタ
側からの放熱と合わせて放熱性が飛躍的に向上するので
半導体装置の電流容量の増大が図れる。また、主電極の
接続には、ボンディングワイヤを使用しないので、内部
インダクタンスも小さくなる。しかも、偏荷重に対して
もチップが損傷することがなく、チップと、コンタクト
端子体の間がずれない半導体装置が実現できる。

【００２３】次に、角型の絶縁環１２について述べる。
角型の絶縁環１２を得るまでにはかなりの試作実験を繰
り返した。一般に、セラミックスの焼結体は、セラミッ
クスの粉体を成形し、高温で焼結することにより得られ
るが、この際、１５〜２５％の収縮が生じる。円環状や
管状の成形体では、その収縮は、ほぼ全体にまた均一に
生じるため、変形や割れなどは少ない。

【００２４】しかし、角形のセラミックス枠で成形体に
コーナーが有る場合、そのコーナー部では、原料の投入
や成形時の成形密度の不均一による収縮の違いと、その
差により過大な応力が発生し、割れや変形が多発する。
なお、割れは、コーナー部に多く発生し、変形は、コー
ナー部から辺の部分にかけて発生した。試作実験を繰り
返して得られた重要なポイントは次の点である。図６
（ａ）に本発明の実施例の絶縁環の平面図、（ｂ）にそ
のコーナー部の図を示す。

【００２５】図６（ｂ）のコーナー部において、内側
の円弧の中心軸Ａに対して、外側の円弧の中心軸Ｂを外
側方向に位置させる。直線部分の肉厚より、コーナー
部の肉厚が厚くなるようにする。このようにすることに
よって、焼結時における収縮が安定し、割れや変形が発
生しない、角型の絶縁環が得られるようになった。この
理由としては、次のような点が考えられる。

【００２６】（ア）コーナー部の成形面積および容積が多くとれるこ
とから、成形時に、コーナー部のセラミックス原料の充
填が十分になされ、かつ、成形時の加圧面積が広いた
め、面内加圧力が安定化されてコーナー部での成形体の
成形密度が均一化するためと思われる。（イ）コーナー部の肉厚が直線部分より厚くなることか
ら機械的強度が増し、成形時の割れおよび焼成収縮によ
り発生する歪みにも耐えられる。

【００２７】（ウ）外側の円弧部と直線部分との接点
を、内側の円弧部の中心軸と内側の円弧部と直線部分と
の接点とを結んだ線の延長線上よりずらすことができる
ため、直線部分と円弧部との接点に加わる応力の集中を
緩和することができる。上記のポイントを考慮に入れ、
次のような工程で絶縁環を製造した。内枠１３５×１０
５、外枠１４６×１１６mm（いずれも直線部分の寸法、
以下同じ）の加圧成形用金型を作成した。その金型のコ
ーナー部の円弧は内側曲率半径を１３mm、外側曲率半径
を１７mmとし、また外側円弧の中心軸を内側円弧の中心
軸より外側１．５mmの位置とした。

【００２８】その金型を用い、油圧プレスにより、９０
〜９６％アルミナセラミックス成形原料粉を入れ、成形
圧７００〜１０００ｋｇ／ｃｍ² で、成形体の高さが２
０mmになるように成形した。そして成形後、この成形体
の側面にゲート端子用の穴をドリルで開けた。プレス成
形法は、他のシート成形法等に比較して高さの高い成形
体すなわち、高耐圧半導体用のパツケージに向いた成形
体が容易に製造できる。

【００２９】この成形した絶縁環を、金型を用いて上記
と同様の条件で成形した１４６×１１６mm、高さが５mm
の成形体の板の上に置いた。更に、これらを耐火性台板
上に置き、１５５０〜１６５０℃で焼成した。焼成後の
寸法は、内側１０８×８４mm、外側１１７×９３mm、高
さ１６、内側の円弧の曲率半径は１０．５mm、外側の曲
率半径は１３．５mmであった。

【００３０】この絶縁環の焼結体を、着色材を含む溶剤
に漬け、各コーナー部の割れを観察したが割れは認めら
れなかった。また顕著な変形も無かった。このようにし
て、割れや変形の無い絶縁環の成形・焼結が可能とな
り、角形のセラミックスパッケージの製造が可能になっ
た。なお、上記の絶縁環は、２０mm角のＩＧＢＴチップ
を１２個収容するパッケージのためのものである。従
来、２０mm角のＩＧＢＴチップを１２個収容するために
使用していた円形のパッケージでは、絶縁環の内径が１
３０mmであったのに比べて、大幅に小型化された。

【００３１】以下に、図７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示
す本発明の実施例の半導体装置の断面図および上部板を
除去した状態の平面図を参照しながら、パッケージの製
造方法および組立方法を説明する。アルミナセラミック
スの絶縁環１２の外表面にガラス質の釉薬を塗布し、１
３５０〜１５００℃で焼付けした。更に絶縁環１２の端
面にＭｏ−Ｍｎ粉ペーストをスクリーン印刷により塗布
し、またゲート端子１７用の穴は、刷毛塗りで塗布し、
それらを加湿水素中１４００〜１５５０℃で焼付けた。
その後、ニッケルメッキを行い、絶縁環１２の両端面と
ゲート端子１７用の穴に強固な金属層を形成した。

【００３２】これらの導電性処理をした絶縁環１２の端
面の一方に、四角い銅の下部板８をしぼり構造を有する
絞り板２５を介して、銀ろう材により、７８０〜８３０
℃の非酸化性雰囲気中でろう付を行った。また同時に、
絶縁環１２の他方の端面にＦｅ−Ｎｉ合金の溶接板２１
を、ゲート端子用の穴にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のゲート
端子１７をそれぞれろう付けした。

【００３３】Ｍｏの基板９の周辺に、絶縁体の上端に導
電体を有するゲートライナー１８を設置し、基板９上
に、２０mm角のＩＧＢＴチップ１を１２個、縦横３×４
個に配置し、ＩＧＢＴチップ１上のゲートパッドとゲー
トライナー１８とをアルミ線２２にて接続する。このＩ
ＧＢＴチップ１を配置した基板９を下部板８等をろう付
けした角形の絶縁環１２に収納し、ゲートライナー１８
間の接続とゲートライナー１８とゲート端子１７とをＡ
ｇ線のゲート線１９にて接続する。

【００３４】図７（ａ）に示すように、各ＩＧＢＴチッ
プ１上に、上部板７と接続するためのコンタクト端子体
４を置き、その上方より、しぼり構造を有するＦｅ−Ｎ
ｉ合金の絞り板２４を介して、周辺にＦｅ−Ｎｉ合金の
溶接板２０をろう付した四角形の銅の上部板７を被せ、
絶縁環１２にろう付された、Ｆｅ−Ｎｉ合金の溶接板２
１と溶接板２０との先端同志を溶接する。

【００３５】このようにして、角型の絶縁環を有するパ
ッケージに定格電流１２００Ａの大容量ＩＧＢＴ素子と
してパッケージングすることができた。従来の円環状の
絶縁環のパッケージのものに比べ、外形が縮小でき大き
なパッケージが不要になるとともに、パッケージ内外の
無駄な空間を大幅に減らすことができる。また、パッケ
ージ内のチップの配置が均一に行われるので、複数のチ
ップの加圧が均一に行われ、接触不良や偏荷重等の問題
が起こらない。

【００３６】本発明によれば、半導体チップの枚数によ
り、定格電流を任意に設定できる。例えば、方形の半導
体チップを１，２，４，６，９，１２，１６個収容した
各種容量の半導体装置における配置例を図８（ａ）から
（ｇ）に示す。１はＩＧＢＴチップ、９は基板、１２は
絶縁環である。このようにして、定格電流１００Ａの
２０mm角のＩＧＢＴチップを１枚では、１００Ａ素子と
し、２枚では、２００Ａ、４枚では、４００Ａの様に、
シリコンチップ１の配置を１〜複数個とすることによ
り、大容量素子の容量のシリーズ化ができる。

【００３７】ここで特に２０mm角のシリコンチップを１
枚を収納するセラミックスパッケージを製作するために
おこなつた実験について述べる。内枠２８×２８mm、外
枠３２×３２mmの加圧成形用金型を、金型のコーナー部
の円弧を内側曲率半径を１．５mm、外側曲率半径５mmと
したものと内側曲率半径を２mm、外側曲率半径を５．５
mmとしたものの２種類を製作した。油圧プレスにより、
前記の実施例と同様に、９０〜９６％アルミナセラミッ
クス成形原料粉を入れ、成形圧７００〜１０００ｋｇ／
ｃｍ² で、成形体の高さが２０mmになるように、油圧プ
レスにより成形し、その後１５５０〜１６５０℃で焼結
した。

【００３８】その結果、絶縁環の成形時のコーナー部の
円弧の内側曲率半径が１．５mmのものでは、コーナー部
に割れや変形が多く発生した。内側曲率半径が２mmのも
のでは、やや変形が認められるものもあったが、割れの
発生は無かった。更に実験を重ねた結果、内側の円弧の
曲率半径が２mm未満では、コーナー部に成形密度差や応
力集中が起き、割れや変形を生じ易いことがわかった。
従って、次の第三のポイントが得られた。

【００３９】コーナー部の内側の円弧の曲率半径を２
mm以上にする。このポイントを踏まえて、コーナー部の
円弧の内側曲率半径が２mmの絶縁環を製造し、前記の製
造方法と同様に、施釉、金属層の形成と銅電極のろう付
け等をして、シリコンチップを１枚を収納する角型のパ
ッケージとした。以上の実施例において、セラミックス
パッケージの外周部における汚損耐電圧を向上させるた
め、図９に示すように、１段或いは数段のひだ２６を設
けることも、従来の円形の平型セラミックスパッケージ
と同様に行うことができる。また施釉しない着色アルミ
ナセラミックスを用いることができることはいうまでも
ない。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、半
導体チップのＭＯＳ制御電極構造に不当な加圧力を加え
ることなしに、複数個の半導体チップを平型パッケージ
内に組み込んで面接触による均一な加圧接触が達成でき
るとともに、半導体チップの両面からの放熱が可能とな
り、電流容量の大幅な増加が図れるほか、主電極からの
電流引き出しにボンディングワイヤを使用しないので、
内部配線インダクタンスも小さくなり、ハーメチックシ
ール構造の平型パッケージと組み合わせて、半導体素子
の信頼性の大幅な向上が図れる。また、加えて、素子に
偏荷重がかかった場合においても、チップに損傷を与え
ることなく、安定した加圧構造が達成できることと、輸
送時などの素子無加圧状態においても、チップ、コンタ
クト端子それぞれがフリーになることがなく、常に予備
加圧された状態にあり、信頼性を高めることができる。

【００４１】平型パッケージについても、セラミックス
の絶縁環のコーナー部の円弧の内側曲率半径を２mm以上
とし、外側円弧の中心軸を内側円弧の中心軸より、外側
にし、また直線部分の肉厚より、コーナー部の肉厚を厚
くすることによって、成形時の成形密度と焼成時の収縮
率の均一化、応力の低減、更には、コーナー部の強度の
向上等により、割れや変形の無い角型のパッケージがで
きた。

【００４２】そして、その角型パッケージを使用するこ
とによって、各種容量に応じたチップ数を収容した平型
半導体装置が製造でき、均一加圧を実現するとともに、
平型半導体装置の小型化、さらには電力変換装置の小型
化に貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例の半導体装置の断面
図、（ｂ）はその平面図

【図２】（ａ）は図１の実施例のコンタクト端子体の平
面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）はそのコンタクト端
子体の偏荷重時の挙動の説明図

【図３】図１の実施例のばねの斜視図

【図４】従来の半導体装置の断面図

【図５】（ａ）はＩＧＢＴのチップの平面図、（ｂ）は
従来のコンタクト端子体の断面図、（ｃ）は従来のコン
タクト端子体の偏荷重時の挙動を説明する図

【図６】（ａ）は本発明に係わる絶縁環の平面図、
（ｂ）はそのコーナー部の拡大図

【図７】（ａ）は別の実施例の組み立て後の断面図、
（ｂ）は上部板を除去した状態の平面図

【図８】（ａ）から（ｇ）はシリコンチップの配置例の
図

【図９】さらに別の実施例における外観図

【符号の説明】

１ＩＧＢＴチップ２エミッタ集電極３ゲートパッド４コンタクト端子体５チップ加圧部６上部加圧面７上部板８下部板９金属基板１０半田１１位置決めガイド１２絶縁環１３溝１４上部凸部１５ばね１６半田逃げ部１７ゲート端子１８ゲートライナー１９ゲート線２０、２１溶接板２２Ａｌ線２３接続線２４、２５絞り板２６ひだ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/48 H01L 25/04 H01L 23/52

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する二つの主面にそれぞれ第一、第二
の主電極を有する半導体チップと、その第一の主電極に
接触する凸状のチップ加圧部をもつコンタクト端子体
と、それらの半導体チップとコンタクト端子体とを上下
から挟む上部板と下部板と、それら上部板と下部板とに
固着され半導体チップを包含する絶縁環とを備えるもの
において、コンタクト端子体のチップ加圧部のある面と
対向する面に、チップ加圧部の外周を結んだ線をその面
に投影した線より内側に凸部を有することを特徴とする
平型半導体装置。
【請求項２】半導体チップの第一の主面に第一の主電極
とＭＯＳ（金属−酸化膜−半導体）構造の制御電極とを
有し、第一の主電極はＭＯＳ構造をもたない集電極であ
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】前記上部板と下部板とに加圧しない状態
で、コンタクト端子体を半導体チップに押しつけるばね
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の平
型半導体装置。
【請求項４】前記ばねが、コンタクト端子体の凸部の周
囲に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の
平型半導体装置。
【請求項５】前記ばねが、コンタクト端子体の位置決め
を兼ねていることを特徴とする請求項４に記載の平型半
導体装置。
【請求項６】前記絶縁環が、直線部分と直線部分をつな
ぐ円弧状のコーナー部からなることを特徴とする請求項
１から５のいずれかに記載の平型半導体装置。
【請求項７】対向する二つの主面にそれぞれ第一、第二
の主電極を有する半導体チップと、その第一の主電極に
接触する凸状のチップ加圧部をもつコンタクト端子体
と、それらの半導体チップとコンタクト端子体とを上下
から挟む上部板と下部板と、それら上部板と下部板とに
固着され半導体チップを包含する絶縁環とを備えるもの
において、前記絶縁環が、直線部分と直線部分をつなぐ
円弧状のコーナー部からなることを特徴とする平型半導
体装置。
【請求項８】前記絶縁環のコーナー部の内側の円弧の半
径が２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項６または
７に記載の平型半導体装置。
【請求項９】前記絶縁環のコーナー部が、直線部分より
肉厚であることを特徴とする請求項８に記載の平型半導
体装置。
【請求項１０】前記絶縁環のコーナー部の外側の円弧の
中心が、内側の円弧の中心より外側にあることを特徴と
する請求項９に記載の平型半導体装置。
【請求項１１】複数の半導体チップを包含することを特
徴とする請求項１０に記載の平型半導体装置。
【請求項１２】前記絶縁環をプレス成型および焼成によ
り製造することを特徴とする請求項６から１１のいずれ
かに記載の平型半導体装置の製造方法。