JPH01122146A - 平形半導体装置 - Google Patents

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、圧接により′ｃｔ極を外部回路に接続するよ
うにして小形化と配線の低インピーダンス化とを図るよ
５Ｋした電力用の平形半導体装置。

とくに構造が簡単なため製造が容易であつ℃、かつこの
平形半導体装ｔ１の複数個を並列で使用する際通電電流
の配分を一様にすることができる装置に関する。− 〔従来の技術〕 第５図は従来の平形サイリスタ装置の縦断面図である。

図におい＋（、ｌは上面にカッ−１’　Ｅ　ａ　１ａと
ゲート電極ｔｂとが設けられ下面に了ノード電極１ｃが
設けられた円板状の三端子サイリスク素子％　２はサイ
リスタ素子１の上面に円渭板状軟質導体３を介し℃載置
した段付き同機状の＃！裂第１を極導体で、この電極導
体２には一端が導体３の内側九対向するように開口し他
端が自身の側面に開口する導孔２ａが設けられ℃いる。

またこの場合、サイリスタ素子１のゲート電極１ｂは軟
負尋体３に接触しないように該導体３の内側に対向して
配置され℃い１：、このように配置されたゲート電極ｌ
ｂには導線４の一端ＶＣ砲りつけた４電性接触子５が図
示し℃いない手段で当接させられている。そうし″ｃ１
導線４の他端は導孔２ａ？：通し″′Ｃｔ極尋体２外に
引き出されゲート端子ＧＫ接続され又いる。６はカソー
ド端子にとｒ：ｔ　ｂ　＝体２とを接続した４＃ｉ！、
７は電極導体２の上面に当接させた板状の外Ｓ導体で、
８．９．１０はサイリスタ素子１の下面側に順次配置し
た円板状モリブデン板、銅製の厚板円板状第２寛極導体
、板状の外部導体である。そうして、この場合、図示し
℃いない手段で外部一体７．１０に図示のＥＥＩ＆力Ｆ
が加えられ工いて、導体７．２及び３と素子１とモリブ
デン板８と導体９及び１０とが挾みつけられ℃いる。力
Ｆは上述の外部導体７．１ｏを素子１の軸心忙沿りて圧
接するようにした力である。

１１は上述の力Ｆを加えた時素子１とモリブデン板８と
が横ずれしないようにする絶縁材料製の有底円筒状案内
部材で、この場合、部材１１の底部に設けた貫通孔内に
電極導体２の小径部が配置されるようになっている。１
２は内縁か電極導体９の側面にろう付けされた金属薄板
製日頃板、　１３は一端１３ａに円環板１２が同軸にな
るようにして固着された絶鰍碍子、１４は一端が電極導
体２の側面に固定され他端が絶Ｆｉｊ、碍子Ｉ３の他端
１３ｂに固定された一山のベローで、導体２及び３と素
子１とモリブデン板８と導体９とが上記のようにし℃圧
接された時１円環板１２と碍子１３とベロー１４とで取
り囲んだ空所が気密となるように要部が＄４成され℃い
る。これは素子１０表面に空気中の水分等が接触するこ
とによつ℃素子１の電気的特性等が劣化しないようにす
るためである。

この場合導線４は碍子１３に設けた気密端子を介して碍
子１３外に引き出され℃いる。１５は外部導体７及び１
０を除く図示の各部からなる平形サイリスク装置で、外
部導体７．１０は圧接力Ｆを加えて上述の各部を固定し
℃各自接面における電気的及び熱的接触を良好ならしめ
ると共に、サイリスタ装［１５をこれらの外部導体７．
１０を介し℃所望の外部電気回路に接続するために設け
られ℃いる。サイリスタ装置１５においては、各部を圧
接した後に素子ｌに樹脂モールド等を施すことができな
いので、上述の気密機構が設けられ℃いる。

サイリスタ装［１５）丁上述のように構成され℃いるの
で、その電気的等価回路は第６図に示したようになる。

また、この場合、サイリスタ素子Ｉが大面積を有し℃い
るので主回路電流を太き（することができ′Ｃ％このよ
うなサイリスタ装置は大電力の用途に使用することがで
きる。さらに、この場合、外部電気回路に外部導体７．
ＩＯを介し”Ｃサイリスタ装Ａ接続することになるので
外部電気回路への接続配線を低インピーダンスにするこ
とができ、したかつ℃、このようなサイリスタ装置は高
周波の用途にも使用することができる。

また、サイ１１スダ装置１５はＥＥ接によって外部電気
回路に接続されるので、小形になることが明らかである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

サイリスタ装置１５は上述のよ５に、！成され℃いるが
、この場合モリブデン板８が省略され℃いると、素子ｌ
と導体９との間に大きい熱膨脹係数の差があると同時に
素子１が大面積であるので。

＠変変動に伴つ”Ｃ素子１と導体９とが摺動し″Ｃ累子
ｌの特性が劣化する。したがり℃、この特性劣化現象を
防止するために、サイリスタ装置１５には、熱膨脹係数
が素子１のそれに近いモリブデン板８が設けられ℃いる
。軟質導体３も、熱膨脹係数の差もとづく摺動忙起因す
るカソード電極１ａの損傷を防止しかつ導体２と素子ｌ
との間の電気的及び熱的環Ａを良好にするために設けら
れ℃いる。またサイリス４ｋｆＲ１５では圧接によつ℃
要部の電気的及び熱的導通か図られるようになつ℃いる
ので、素子１が数百［Ａ）の容１を有する場合数〔ｔ〕
の圧接力Ｆが必要で、しかも、この場合。

素子１の上面及び下面の各全面にわたつ℃均一な圧接力
を要するから、力Ｆを素子ｌの軸心に精密に沿った軸圧
力とする必要がある。つまり、サイリスタ装置１５にお
い℃は精密な大軸圧力Ｆを有する機構が必要で、当然、
この場合、案内部材１１のような横すれ防止機構が必要
でありまた素子１は円板状であることが必要である。ま
た、サイリスタ装［１５では、上述したように１円環板
１２ト碍子１３とベロー１４とを使用した気密機構も必
要である。

すなわち、サイリス４装置１５におい℃は、上述したよ
うに、モリブデン板８や軟質４体３のような介在物が必
要であり、！′ｆｔ密な大軸圧力Ｆを発生する機構が必
要であり、また横ずれ防止機構や気密機倶も必要である
。したがう℃、このようなサイリス４装噴１５には構造
が複雑で製造が面倒であるという問題点がある。またサ
イリスタ装置１５には、ゲート電極１ｂと接触子５との
電気的接続が構造的に困難であるという問題点もある。

さらに、サイリスタ装Ｗ１ｔｓにおいては、素子ｌの形
状に伴って導体２．モリブデン板８．導体９がすべ１円
形になつ℃いる。したかつＣ１このような装置１５には
、核装置の複数個を並列に接続し℃使用する場合、以″
ＦＶｃ説明する理由で装置１５の電流分担が一様になら
ないという問題点もある。

すなわち、８７図はこの電流分担のアンバランスを説明
する説明図で、同図囚は複数個の平形サイリスタ装ｆｉ
、　ｌ　５を一個の外部導体７と一個の外部導体１０と
で並列に圧接し工形数したサイリスタ装置１６の＠面図
、四図■は同図（２）におけるＰ矢視図である。そうし
″Ｃ１第１図７における１７は対応するサイリスタ装置
１５の金属部分が存在する領域を示し℃いる。第７図８
から明らかなように、サイリスタ装［１６においては、
平形サイリスタ装置１１５を密接配置しても隣接する領
域１７間の距離Ｗがかなり大きくなるので、得体７゜１
０を流れる電流による磁束が距離Ｗ間を大−に通ること
になる。したがって、サイリスタ装置１６の場合、導体
７．１０を流れる電流の周波数が高くなると、第７図０
０等価回路に示した４体７゜１０におけるインダクタン
スＬが大きくなつ℃。

各サイリスタ装置１５の電流分担にアンバランスを生じ
ることになる。

本発明の目的は、平形半導体装置の構造を簡単にして製
造が容易になるよう和することにある。

また、ゲート電極等の半導体素子における制御電極の外
部への引き出しを圧接機ｒ４によらないようにし℃、こ
の面からも平形半導体装置の製造が容易に行えるように
することにある。さらに、平形半導体装置の形状を方形
板状あるいは方形柱状にして該装置の複数個な並列接続
で使用する際電流分担のアンバランスが生じないように
することにある。

〔問題点な解決するための手段〕

上記問題点を解決するために１本発明によれば。

少なくとも一個の半纏体１ｆｅｔｌｔと、前記半導体装
置の第１主回路電極に接続された第１１！極尋体と。

前記半導体装置の第２主回路電極に接続された第２１１
極尋体とを備え、前記両電極導体に作用しかつ前記半導
体装置に作用しない圧接力を前記両電極導体に加え″Ｃ
Ｃ間両電極導体外部回路に接続するものであり℃、前記
半半導装ｔｉｔは一個の半導体素子となつ℃いるかまた
は複数個の前記半導体素子を組み合わせた状態になりて
いるようにして平形半導体装置を構成するものとする。

〔作用〕

上記のよ５Ｋｍ成すると、従来装ｒ１ｔＶｃおけるよう
に半導体素子の主側路″ｋＬ極及び制御電極がｉ：圧接
により℃外部に引き出されるということはなくなるので
、平形半導体装置の４４造が簡単になり″Ｃ該装置の製
造が容易になる。また、この場合、平形半導体装置の形
状を方形板状あるいは方形柱状にすることができて、該
装置の複数個を並列接続で使用する際電流分担のアンバ
ランスが生じなくなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の構成説明図で。

同図囚は側面図、同図■は上面図、同図０は等価回路図
である。第１図においＺ、ｔＳは前述のサイリスタ素子
１とは異なる小面積のサイリスタ素子で、この素子１８
Ｖｃは上面に３個のカソード電極ｔｅａと１個のゲート
電極ｔｓｂとが設けられｒ面にＴノード電極１８Ｃが設
けられ℃いる。１９は１０個のサイリスタ素子１８のそ
れぞれが上面に固定された方形厚板状の第２ＶＬ極導体
で、素子１８はγノード電極１８ｃ′ｌｋ導体１９にろ
う付けすることにより℃該得体に固定され℃いる。［補
導体１９の上面には、さらに、アルミナ磁器製絶縁板２
０が接着され、さらにその上ＶＣ２個の直方体突出部２
１ａを有する板状の第１電極導体２１が接層されている
。そうして、１０個のサイリスタ素子１８の各々におけ
る３個のカソード電極１８ａがすべ℃ボンディング線２
２によつ二電極導体２１に接続され℃いる。２４はｔｏ
（ＩＩの素子！８の各々におけるゲート電極１８ｂがそ
れぞれボンディング線２３を介し℃接続されたＨ字状の
中継導体で、この場合、カソード端子には導線６を介し
℃電極導体２１に接続され、ゲート端子Ｇは導ｌＩｉ！
４を介し℃中継一体２４に接続され℃いる。２５は素子
１８に空気が触れることを防止するために該素子を封入
するようにしたモールド樹脂で、この場合中継導体２４
と導線４．６の各一部も共に樹脂２５でモールドされて
固定されている。第１図におい工も、瀉５図におけると
同様に、ＥＥ接力ＦＩＣよつ１第１′＆を極縛体２１の
突出部２１Ｂと外部導体７とのＥＥ接が行われ、第２を
極導体１９と外ｈａ体１０とのＢＥ接が行われている。

２６は外部導体７及びｌＯを除く図示の各部からなる平
形サイリスタ装置である。

第１図においては各部が上述のように構成され℃い℃、
この場合サイリスダ素子１８自体に圧接力が加えられ℃
いないことは明らかである。また。

この場合素子１８の面積が小さいので、この素子１８と
導体１９との熱膨張係数の差にもとづいて素子１８のγ
ノード電極ｔＳＣの面に働く摺動力軟質導体３等の介在
物は不要である。さらｉｃ、サイリスタ装置２６におい
ては、導体２１と７との間及び導体１９と１０との間の
電気的及び熱的接触が単に確実に行われ℃いればよいの
で、サイリスタ装置１５におけるような精密な大軸圧力
発生機構は不要であり、またサイリスタ素子１８は導体
１９にろう付けされているので、サイリスタ装置ｔｓｉ
ｃおけるような素子ｌの横ずれ防止機構も不要である。

また、第１図では素子１８が樹脂２５内にモールドされ
ているのでサイリスタ装置１５におけるような気密機構
が不要で、さらにこの場合ゲート電極ｔａｂの外部への
引き出しＹ容易に行えることが明らかである。したがっ
て、平形サイリスタ装置を第１図のように構成すると第
５図の構成の場合よりも構造が簡単になるので平形サイ
リス４装置の製造が容易になる。またこの時ゲート電極
の引き出しが容易に行えることは上述した通りである。

また、サイリスタ装ｇｔ２６は図示したように平面形状
が方形となっている。したがって、このような形状のサ
イリスタ装置２６を第２図＾に示したよう忙複数個外部
導体７と１０とで挟んで圧接して第７図囚におけると同
様な並列接続のサイリスタ装置２８を形成した場合、第
２図囚におけるＱ矢視図とじ工の第２図■に示した領域
２７．つまり各領域２７に対応するサイリスタ装置２６
における金属部分が存在する領域２７を密接し℃配置す
ることができるので、隣接する領域２７．２７間の距離
Ｗを第７図（ハ）の場合に比べ℃極め℃短くすることが
できる。したかつＣ１このようにサイリスタ装置２６．
２６を配置すると、４体７．１０を通し℃各装置２６．
２６に通電した場合幅Ｗの領域を通るｓ束が第７図にお
けるよりも少なくなるので、第２図０に示したサイリス
タ装置２８の等価回路′におけるインダクタンスＬを小
さくすることができる。故に、導体７．１０に高周波電
流を通じた場合、インダクタンスＬによる電圧降下が少
なくなるのでサイリスタ装置２６の各々の通電電流の一
様化が図れることＫなる。

第３図は本発明の第２実施例の構成説明図で。

同図＾をユ上面図、同図■は側面図、同図０は等価回路
図である。第３図において、２９は同心になる仮想円２
９ｂ上に複数個の貫通孔２９ａを設けた熱伝導性と電気
絶縁性とを有する円板状基板で。

各貫通孔２９１にはいずれもダイオード３０が嵌装され
て接着剤で固定され℃いる。そうして、すべ℃のダイオ
ード３０が直列に接続された後、−端のカソード電極が
基板２９の上面に接着固定された第１電極導体３１に接
続され、他端のアノード電極が基板２９０丁面に接着固
定された第２電極埠体３２に接続され℃いる。３３は上
述のダイオード３０と基板２９とを埋めこむよう圧した
保護樹脂である。′ｆｌＬ極専体３１及び３２は同軸に
なるように配置されている。３５は図示の各部からなる
平形ダイオード装置である。ダイオード装置３５は１図
示していないが、第１図（２）におけると同様に外部導
体７と１０との間に挟持されて使用される。

平形ダイオード！［３５は上述のように構成さｔｔ”ｃ
いるの”ｃ”、ｇｉ図に示した平形サイリスタ装Ｒ２６
と同様ＶＣｌ２造が容易であることが明らかである。

第４図は本発明の第３実施例としての平形ダイオード装
置３６の構成説明図で、同図１Ａｌは上面図。

同図■は側面図、同図Ωは等価回路図である。第４図に
おい工、３７は金属厚板製底板、３８は底板３７の上面
に該底板と電気的に絶縁されるよう（し″ＣＣ接置固定
れたダイオードチップ、３９・４０はそれぞれ一端が底
板３７の上面に該底板と電気的に絶縁されるようにし℃
接着固定された柱体状の第１を極導体、第２電極導体で
、チップ３８のそれぞれには底板３７に対向しない上１
ｆｉＫニアノード電極３ｂとカソード電極３８ａとが設
けられ℃いる。そうして、すべてのアノード電極３８ｂ
がボンディングワイヤ４１ａで電極等体４０に接続され
、すぺ１のカソード電極３８ａがボンディングワイヤ４
１ｂで電極環体３９に接続されＣ。

チツ１３８とワイヤ４１ａ、４１ｂのすべ℃が保護樹脂
４２の中に埋めこまれ工いる。この時［極導体３９．４
０の各上端面は樹脂４２外に露出させられてい″Ｃ１図
示していない手段で圧接力Ｆを加えることにより、導体
３９と外部導体７とが圧接され導体４０と外部導体ｌＯ
とが圧接され℃。

導体７．ＩＯを除く図示の各部からなる平形ダイオード
！１１１３６が使用されるようになつ℃いる。

平形ダイオード装置３６は上述のように構成され工いる
ので、この装置３６も第１図に示したサイリスタ装置・
２６と同様に製造の容易な装置であるということができ
る。また、このダイオード装置３６は第１図のサイリス
タ装置２６と同じく大部分が方形の金属部材で構成され
℃いるので、ダイオード装置３６の複数個を第２区内に
示したサイリスタ装置２８におけるように並列に接続し
℃導体７と１０との間に高周波電流を通した時、前述と
同様の理由で各ダイオード装置３６０通ｔｔ流の配分を
一様にすることができる。

〔発明の効果〕

上述したよう和１本発明におい℃は、少なくとも一個の
半導体＃装置と、前記半導体装置の第１主回路電極に接
続された第１ｔ極導体と、半導体装置の第２主回路電極
に接続された第２電極導体とを備え、＠記雨電極導体に
作用しかつ半導体装置に作用しない圧接力を両電極導体
に加え″Ｃ該両電栢導体を外部回路に＠！続するもので
あって、半導体装置は一個の半導体素子となつ℃いるか
または複数個の前記半導体素子を組み合わせた状態にな
つ℃いるようにし℃平形半導体装置を構成した。

このため、上記のように構成すると、従来装置における
ように半導体素子の主回路電極及び制御電極が圧接によ
り℃外ｓＶｃ引き出されるということはなくなるので１
本発明［は平形半導体装置の構造が簡単になつ℃核装置
の製造が容易になるという効果がある。また、この場合
、平形半導体装置の形状を方形板状あるいは方形柱状に
することができ℃、骸架装置複数個を並列接続で使用す
る際電流分担のアンバランスが生じな（なる効果もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成説明図で。 同図内は＠１面図、同図■は上面図、同図０は等価回路
図である。第２図は第１図に示した第１実施例の効果説
明図で、同図内は側面メ、同図（Ｅｌは同図（２）にお
けるＱ矢視図、同図０は等価回路図である。第３図は本
発明の第２実施例の構成説明図で。 同図内は上面図、同図◎は側面図、同図０は等価回路図
である。第４図は本発明の第３実施例の構成説明図で、
同図■は上面図、同図■は側面図。 同図Ｑは等価回路図である。第５図は従来の平形サイリ
スタ装置の縦断面図、抛６図は第５図の等価回路図、第
７図は第５図に示した平形サイリスタ装置の間を説明図
で、同図内は側面図、同図■は同ＶＩＡ）ＩｃおけるＰ
矢視図、同図Ｇは等価回路図である。 ｔ、　ｔＳ・・・・・・サイリスタ素子％　ｌａ＠　１
８ａｌ　３８ト・カソード電極、Ｉｃｅ　１８ｃ＊　３
８ｂ・・・・・・アノード電極。 ２、２１．３１．３９−−−−−−第１　ｌＲ１極導体
、　７．１０−・−外部導体、９．１９．３２．４０−
・−・第２電極導体、１５゜２６・・・・・・平形サイ
リスタ！！、ａｏ、３８・曲・　ダイオード、３５．３
６・・・・・・平形ダイオード装置。 箋　　１　　口 ２！Ｌ７ ′＄　　２　　閉 箋　　３　　口 箋　　４　　図 Ｆ９ 箋　　Ｓ　　閉 箋　　６　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　少なくとも一個の半導体装置と、前記半導体装置の第
   １主回路電極に接続された第１電極導体と、前記半導体
   装置の第２主回路電極に接続された第２電極導体とを備
   え、前記両電極導体に作用しかつ前記半導体装置に作用
   しない圧接力を前記両電極導体に加えて該両電極導体を
   外部回路に接続するものであつて、前記半導体装置は一
   個の半導体素子となつているかまたは複数個の前記半導
   体素子を組み合わせた状態になつていることを特徴とす
   る平形半導体装置。