JPH01293550A - 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〕 この発明はヒートシンク上に絶縁体を介して半導体素子
が配置される半導体装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、電力用半導体装置の分野においても、その集積化
、複合化が進んでおり、ヒートシンク上に複数個の半導
体素子を絶縁して取付は各素子間を配線して組立てられ
た複合素子が多数生産されている。第３図は従来の複合
素子の電力用半導体装置を示す断面図である（図中、２
つのダイオードを示す）。

同図に示すように、アルミニウム等の金属板によりなる
ヒートシンク１上に、絶縁板２がロー材３によりろう付
けされる。絶縁板２の材質はセラミック（酸化アルミニ
ウム）、窒化アルミニウム。

炭化硅素等熱伝導性の良好な絶縁材料が選ばれる。

また、熱伝導率を考慮して、絶縁板２の厚さは０．５〜
１．０順程度に設定されている。

この絶縁板２上に、上部電流端子４が配置され、この端
子４上にダイオードである半導体素子〈半導体チップ）
５を配置する。さらに、この半導体素子５上に、上部金
属電極６．上部電流端子７゜絶縁板８が積重ねられ、こ
れらの部材４〜８は図示しない加圧保持機構による圧接
力Ｐにより圧接される。加圧保持機構は皿バネ、板バネ
、端板。

ボルト、ナツト等により構成される。そして、これら全
体を樹脂製ケース９で覆っている・（発明が解決しよう
とする課題〕 従来の電力用半導体装置は以上のように構成されており
、絶縁板２の厚さを必要以上に厚くできず、構造上クラ
ックが発生しやすい。従って、加圧保持機構による圧接
力Ｐが均一に絶縁板２にかからないと絶縁板２にクラッ
クが発生し、またヒートシンク１のソリ、温度サイクル
時の熱膨張差に起因する機械的ストレスが絶縁板２に伝
播されることでもクラックが発生するという問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、半導体素子、ヒートシンク間の絶縁体の耐ク
ラツク性の向上を図った半導体装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕 この発明にかかる半導体装置は、（ａ）ヒートシンクと
、（ｂ）Ｉｖｌ記ヒートシンク上に配置された絶縁体と
、　（ｃ）前記絶縁体上に配置された半導体素子と、（
ｄ）前記半導体素子上に配置された電極と、前記（ａ）
〜（ｄ）を圧接する加圧保持機構よりなり、前記絶縁体
は第１．第２の金属板と、これらに挟持固着された絶縁
板により構成されている。

〔作用〕

この発明における絶縁体中の絶縁板は、第１゜第２の金
属板との間に挟持固着されているため、上方、及び下方
から受ける力は、第１．第２の金属板により和らげられ
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である電力用半導体装置を
示す断面図である。同図に示すようにヒートシンク上に
絶縁体１ｏが配置される。絶縁体１０は厚さ０．５〜１
．０ａｍ程度の絶縁板１０ａが上部金属板１０ｂと下部
金属板１０ｃ間に挟持され、ロー材３によりロー付固着
されて構成される。この時、上部、下部金属板１０ｂ、
１０ｃの絶縁板１０ａとの接触面の形状は、同一である
ことがでましい。また、絶縁板１０ａの外周は絶縁距離
を確保するため、上部、下部金属板１０ｂ、１０ｃより
広く形成されている。また、上部金属板１０ｂは下部電
流端子４とロー付あるいは同一材料を加工することで一
体化形成されている。

この絶縁体１０の上部金属板１０ｂ上に半導体素子（ダ
イオード）５が配置され、さらにこの半導体素子５上に
金属電Ｉｆｉ６．上部電流端子７．絶縁板８を積み重ね
、図示しない加圧保持機構による圧接力Ｐによりヒート
シンク１上のこれらの部材１０．５．６．７．８を圧接
する。そして、これら全体を樹脂ケースって覆うことで
電力用半導体装置が組立てられる。

このように構成された電力用半導体装置は温度サイクル
時の熱膨張差に起因する機械的ストレスが、ヒートシン
ク１上に圧接された下部金属板１Ｑｃの接触面で滑りが
生じることで吸収され、絶縁板１０ａは保護される。ま
た、ヒートシンク１のソリ等に起因する取付時に発生す
る応力及び外部からの機械的Ｗ撃も下部金属板１０ｃに
より保護される。

また、加圧保持機構による圧接力Ｐにより絶縁板１０ａ
の上下から受ける力も、上部、下部金属板１０ｂ、　１
ｏｃにより分散させることで和らげることができる。さ
らにこれらの金属板１０ｂ。

１０ｃの絶縁板１０ａとの接触面が同一形状であれば、
絶縁板１０ａにかかる圧力分布を均一にできるため、絶
縁体１０の加圧耐性が向上する。

このように、絶縁板１０ａが上部・下部金属板１０ｂ、
ＩＯＣにより保護されることで、絶縁体１０の耐クラツ
ク性は飛躍的に向上する。

第２図はこの発明の他の実施例である電力用半導体装置
を示す断面図である。以下、この電力用半導体装置の組
立て方法を述べる。

まずヒートシンク１上の位置決め用凹部に金属性のビン
１１を挿入し、第１図で示した実施例と同様に下部電流
端子４と一体化された絶縁体１０を下部金属板１０ｃの
位置決め用凹部にピン１１が挿入されるように配置する
。

次に、第２図に示すようなゴム等の弾性力のある環状絶
縁体１２を絶縁体１０の上部金属体１０ｂの上部に装着
する。そして、この環状絶縁体１２内に収まるように半
導体素子５．金属電極６を積み重ねる。この時、環状絶
縁体１２の上部内面に突部１２ａを設けることで、環状
絶縁体１２内に半導体素子５を内部シールすることがで
き、空気もれを防ぐことができる。これは組立模、内部
を樹脂等でモールド処理を行う場合は、モールド材から
半導体素子５を保護することができ有効である。

そして、金属電極６１而に設けられた凹部にビン１３を
挿入し、１通部を有する上部電流端子７を１通部にビン
１３が挿入されるように配置する。

さらにこの端子７上に下面に凹部を有する絶縁板８を凹
部にビン１３が挿入されるように配置する。

このように、配置された各部材１０．５．６゜７．８を
図示しない加圧保持機構により圧接することで組立てら
れる。

以上、この実施例による電力用半導体装置は第１図で示
した実施例同様に耐クラツク性に優れ、さらに各部材１
，１０ｃ、６．７．８に設けられた凹部１貫通部、ビン
１１．１３及び環状絶縁体１２により位置決めが容易に
行われるため、組立て工程が簡略化される利点がある。

なお、この実施例では半導体素子５として簡単なダイオ
ードを用いた電力用半導体装置を示したが、サイリスタ
、ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）、トランジス
タ等を半導体素子５として用いても、勿論この発明を適
用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、絶縁体中の絶
縁板は第１．第２の金属板との間に挟持固着されている
ため、絶縁体の耐クラツク性を飛躍的に向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である電力用半導体装置を
示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例である電力
用半導体装置を示す断面図、第３図は従来の電力用半導
体装置を示す断面図である。 図において、１はヒートシンク、５は半導体素子、６は
金属電極、１０は絶縁体、１０ａは絶縁板、１０ｂ、１
０ｃは上部、下部金属板である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）ヒートシンクと、 （ｂ）前記ヒートシンク上に配置された絶縁体と、（ｃ
   ）前記絶縁体上に配置された半導体素子と、（ｄ）前記
   半導体素子上に配置された電極と、前記（ａ）〜（ｄ）
   を圧接する加圧保持機構よりなる半導体装置であって、 前記絶縁体は第１、第２の金属板と、これらに挟持固着
   された絶縁板により構成されたことを特徴とする半導体
   装置。