JPH01215028A - 圧接型半導体装置 - 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、自己消弧機能を有する圧接型半導体装直に係
り、特に電流遮断性能の向上に好適な電極板の接続に関
する。

〔従来の技術〕

従来の圧接型半導体装置、特に半導体基板をタングステ
ン又はモリブデンの支持板に合金ろう接しない構造では
、例えば特開昭４７−４７１５号公報に記載のように、
半導体基板の両主面に展延性の金属板を配置し、それに
隣接する応力緩衝板を介してポスト電極で加圧接触する
構造にとしていた。

そして半導体基板を中心にして、展延性金属板と応力緩
衝板を対称的に配置する事を特徴としていた。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は半導体基板、展延性の金属及び応力緩衝
板が全て加圧により接触する構造であるので、特にＧＴ
Ｏサイリスタのように、半導体基板の電極が多数個に分
割されている場合１分割された電極全面にわたって電気
的９機械的に均一に加工接触させる点について考慮が払
われていなかった。半導体基板に不均一な加圧力が加え
られると、半導体基板の多数個の電極とこれに接する金
属板の間の接触抵抗が不均一になり、ＧＴＯサイリスタ
の場合には多数個の電極に流れる電流分担が不均一にな
って接触抵抗の小さい電極に電流が集中する。そして電
流遮断（ターンオフ）時にはこの電流集中が更に拡大さ
れ、半導体基板全体としての電流遮断性能が低下し、著
しい場合には遮断不能又は電流が集中する部分で素子が
破壊するという問題があった０本発明の目的は半導体基
板の両主面に形成された電極とそれに接する金属板とを
電気的１機械的に均一に接続して多数個の電極に電流を
均一に分散させ、電流遮断性能を向上することにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的は、半導体基板の一方主面に形成された電極
を、薄い金属板により金属学的に合金接着し、特に多数
個に分割された電極を薄い金属板で並列に結合すること
により達成される。

また、半導体基板の他方の主面に形成された電極に薄い
金属板を接着すると目的を達成する上で好ましい結果が
得られる。ここでいう薄い金属板とは、モリブデン、タ
ングステン、金、銀、銅から選ばれた材料で作られ、０
．５−一以下好ましくはＯ、ｌ　ｔｍｒｍ付近の厚さを
有する金属板である。

〔作用〕

半導体基板の一方主面に形成された電極に薄い金属板を
接着することは、電極が多数個に分割された一方の主面
では薄い金属板により多数個の電極を一体化することに
なり、多数個の各々の電極と金属板の間に介在する接触
抵抗を無くすことができる。そのため多数個の電極に流
れる電流の分担が均一化されるので電流遮断時の電流集
中を低減でき、安全に電流を遮断できる。また、他方の
主面において電極と薄い金属板を接着すれば、半導体基
板と異なる材料の接着による半導体基板自体の変形を防
止することになり、さらに薄い金属板とそれに対向する
応力緩衝板間の接触抵抗も低減できる。このことは、一
方主面に形成される電極が多数個に分割されていない場
合においても本発明の効果が期待できることを意味して
いる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は圧接型ＧＴＯサイリスタの断面構造図で、円板
状を有する半導体基板１のカソード面においては多数個
オーミック接触したカソード電極２に薄い円板状のカソ
ード電極板４が接着され。

他方アノード面においては、分割されていないアノード
電極３に薄い円板状のアノード電極板５が接着されてい
る。そして、カソード電極板４は円板状のカソード応力
緩衝板６を介してカソードポスト電極８に、アノード電
極板５は円板状のアノード応力緩衝板７を介してアノー
ドポストを極９によりそれぞれ加圧接触している。一方
、ゲート電極１２はゲートリード１３がゲート絶縁体１
４と座金１１を介して皿バネ１０により一定圧力で加圧
接触されている。そして半導体基板１はボス１〜電極８
，９．絶縁体１５及びフランジ１６゜１７により構成さ
れる容器内に気密封止されている。第２図は第１図の要
部を拡大゛して示したものである。半導体基板１のカソ
ード電極２とアノード電極３に接着するカソード電極板
４とアノード電極板５はこれの接着時に、又は量導体装
置動作時に半導体基板１に過大な応力を与えない様にそ
の厚さは０．５ｍｍ以下で０　、１　ａｍ程度であるこ
とが望ましい。そしてその材料はモリブデンやタングス
テンであれば、熱膨張係数が半導体基板１の材料である
シリコン等に近似しているので半導体基板に与える応力
は小さくなり信頼性の高いものとなる。また、銅、銀、
金等の材料である場合には電気、熱伝導が良好であるた
め半導体装置全体としての特性が向上する。熱膨張係数
は半導体基板］と大きく異なってくるが縦弾性係数が小
さく、また薄板であるため半導体基板１に与える応力は
小さいものとなり不都合は生じない。さらに、カソード
電極板４とアノード電極板５と同じ厚みにする事で異な
る材料の接着による半導体基板１の彎曲を防止できる。

一方、カソード応力緩衝板６とアノード応力緩衝板７は
、半導体基板１と大きく熱膨張係数の異なる通常は銅か
らなるカソードポスト電極８とアノードポスト電極９か
ら受ける熱応力を緩和するため、１ｍｍ以上の板厚でか
つ材料は熱膨張係数が半導体基板に近く、縦弾性係数が
銅より十分大きいモリブデンやタングステンが用いられ
る。

本実施例によれば、多数個に分割されたカソード電極２
をカソード電極板４で接着一体化したので、加圧の不均
一による接触抵抗を無くなって最良の並列動作が可能と
なり、またアノード電極３をアノード電極板で接着して
カソード電極板３を接着した影響を緩和しているのでＧ
ＴＯサイリスタの性能を十分引出すことができる。さら
に本実施例の構成からなる半導体装置はＧＴＯサイリス
タばかりでなく、圧接型のサイリスタトランジス、　タ
、ダイオードやＳＩサイリスタの様な比較的大電流を制
御する圧接型半導体装置に適用する事により各々の装置
の特性を最大に引出すことが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体基板に多数個配列された電極を
薄い電極板で均一に接着するため電極と電極板間の接触
抵抗を無くすことができ、これにより加圧の不均一によ
る接触抵抗の不均一、さらに接触抵抗の不均一による電
流遮断時の電流集中の増大を低減できるので電流遮断性
能が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の圧接型ＧＴＯサイリスタの
縦断面図、第２図は第１図の要部拡大図である。 １・・・半導体基板、２・・・カソード電極、３・・・
アノード電極、４・・・カソード電極板、５・・・７ノ
ード電極板、６・・・カソード応力緩衝板、７・・・ア
ノード応力板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つのＰＮ接合を有する半導体基板と、
   該半導体基板の両主面に設けられた一対の第１の電極板
   と、熱膨張係数が半導体基板に近く、かつ厚みが第１の
   電極板より厚い一対の第２の電極板と、第１電極板と第
   ２電極板を介して前記半導体基板の両主面を圧接する一
   対の金属ポスト電極とを具備し、第１電極板を半導体基
   板の両主面に各々接着した事を特徴とする圧接型半導体
   装置。 ２、一対の主面間に少なくとも１つのＰＮ接合を有する
   半導体基板と、半導体基板の一方の主面にオーミック接
   触した一方の電極と、一方の電極上に載置接着された第
   １の電極板と、第１の電極板上に載置され第１の電極板
   より厚さが大きく半導体基板に近似した熱膨張係数を有
   する第２の電極板と、第２の電極板上に載置され第２の
   電極板を第１の電極板に押圧する第１の金属ポスト電極
   とを具備することを特徴とする圧接型半導体装置。 ３、請求項２記載の一方の電極が多数個に分割され、そ
   れぞれが第１の電極板に接着していることを特徴とする
   圧接型半導体装置。 ４、請求項２記載の第１の電極板がタングステン、モリ
   ブデン、金、銀、銅から選択された材料からなつている
   ことを特徴とする圧接型半導体装置。 ５、一対の主面間に少なくとも１つのＰＮ接合を有する
   円板状の半導体基板と、半導体基板の一方主面にオーミ
   ック接触した複数個の一方の電極と、半導体基板の他方
   主面にオーミック接触した他方の電極と、複数個の一方
   の電極に接着した円板状の第１の電極板とを具備するサ
   ブアセンブリを、半導体基板に近似した熱膨張係数を有
   し第１の電極板より厚い円板状を有する一対の第２の電
   極板を介して一対の金属ポスト電極により押圧すること
   を特徴とする圧接型半導体装置。 ６、請求項５記載の第１の電極板がタングステン、モリ
   ブデン、金、銀、銅から選ばれた材料からなつているこ
   とを特徴とする圧接型半導体装置。