JPH01321640A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は圧接型半導体装置の特に半導体基体が温度補償
体とろう付（半田付）されていない構造のサイリスタ及
びゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）トランジスタ
等ｌこ関する◇（従来の技術） 一般にサイリスタあるいはＧＴＯ等の半導体素子を加圧
圧接する圧接型半導体装置ｌこおいては、電力用として
用いられているがその構成として第４図に示すようにな
っている＠即ち、半導体基体１の両側に半導体と近似の
熱膨脹係数を有する温度補償体２．３を介して熱および
電気伝導率の高い円柱状の金属ポスト４，５を設け、こ
の金属ポスト電極４，５で半導体基体１を矢印の方向に
圧接する構成となっているり 半導体基体１と金属ポスト４，５との間に温度補償体２
．３を設けた理由は、半導体基体１と金属ポスト４，５
との熱膨張に大きな差が生ずるために装置の稼動時に生
ずる温度変化に伴って両者間のバイメタル効果による機
械的ストレスが前記半導体基体１に影響することを防ぐ
ためである。

したがって、温度補償体２．３として用いられる材料は
前記半導体基体１がシリコン（Ｓｉ）の場合はＭＯ，Ｗ
などを用いている。

この種の圧接型半導体装置ｌこおいては、基本的に半導
体基体１ｆζ生ずる応力の分布は牛無限板の緑の一部を
銅体で圧接する場合とほぼ等価である。

即ち、第５図に示すよりに半無限弾性体２１を円柱体ポ
スト２２で圧接した場合半無限弾性体２１中に生ずるａ
Ｅ接面ｌこ垂直な方向の応力Ｐは周縁部では無限大の大
きさとなり、半無限弾性体２１内の応力分布は部分的に
著しく不均一になってしまうことになる。

したがって、半導体基体１（半無限弾性体２１）をポス
ト電極２２で加圧接合させた場合においても上記同様半
導体基体１内にも同じ様に応力分布が同縁と中央部で不
均一となり、電気的特性の不均一化の問題が発生する。

これを少しでも緩和するだめの手段として特開昭６０−
２５７１４２号にて公開されているよりに、ポスト電極
の一部面を傾斜させた構成のものが開発されている◎ しかしながら、上記手段では満足な結果が得られず更に
特性の向上が望まれていた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、半導体基体と温度補償体とを圧接接合するが
故に発生する周縁と内部の応力の不均一化を軽減するた
めのものである。

〔発明の構成〕

（ｄ題を解決するための手段） 本発明は上記欠点を除去するために金属ポストと温度補
償体とを直接接合し、この圧接接合面の周縁部を横Ｆｌ
が７字、Ｕ字状となる様な溝を形成することにより、周
縁部の応力を内部応力に近似せしめることにより（バイ
メタル作用をなくした）応力の均一化を図ったものであ
る。

（作用） 上記のように金属ポストと温度補償体との圧接接合部の
周縁を双方から面取り等ｌこよって切削し、Ｖ字状また
はＵ字状の溝を設けることｌζよって金属ポストによっ
て加圧された温度補償体の周縁が弾性変形することを巧
みに利用して半導体基体と温度補償体との接触圧を内部
と周縁とでほぼ均一となるようｌこしたものであり、こ
れｌこよって半導体基体へは均等圧力が加えられること
になり、電気的特性も接触面或いは半導体基体全体にお
いて明するもので、３１は半導体基体でその上下の面に
は複数個の主電極３６及び１個の主電極３７と更に田辺
側に制御電極３８が固定しである。

一方の面に固定した主電極３６の面には温度補償体３２
の主要面が圧接してあり、他のＩＮ（主電極３６接合面
とは反対の面］を応力歪緩衝面３２ａが形成されである
。この応力歪緩衝面は円形のエッチ面を切削して作った
いわゆる面取り加工を施したものである（第３図）。

この応力歪緩衝ｍ３２ａの形成されている側の面には面
取り加工により応力軽減面３４ａの施された第１金属ボ
スト３４が圧接状態に固定されている。

半導体基体３１の他方の面に形成された複数個の主電極
３７の外面には温度補償体３３の主要面が圧接固定され
、その他の面には応力歪緩衝面３３ａが形成されている
し、この応力歪緩衝面３３ａを有する側の面には予め面
取り加工により応力軽減面３５ａの形成しである第２金
属ボスト３５の押圧作用ｌこよって押圧接合されている
。

すなわち全体として、両側（上下）に位置する第１及び
第２金属ポスト３４．３５の圧接力によって固定される
ものであり、半導体基体３１の両面に形成された主電極
３６及び３７は応力歪緩衝面を有する温度補償体３２．
３３及びこれと同様の形状を有する接合面の形成された
各金属ボス）　３４．３５で構成される断面形状がＶ字
形の溝４０１ζよって応力歪を除去するようにして圧接
型半導体装置を形成した。

第２図は本発明圧接型半導体装置の第２の実施例を示す
もので、半導体基体３１の−１の面の周辺に複数個の主
電極３７を設け、中央部に制御電極３８を形成しである
。この制御電極３１こはリード３９が接続されており後
述する第１の金属ポスト３５との間を弾性体３０によっ
て圧接せしめるようになっている。

上記複数の主電極３７には応力歪緩衝面３３ａを有する
温度補償体３３の主要面が圧接され、応力歪緩衝面３３
ａの形成された側の面には上記第１金属ボスト３５の一
部が圧接されている。

この第１金属ボスト３５の圧接部分には応力歪緩衝作用
に協力するために形成された応力軽減面３５ａを有して
いる。すなわち上記応力歪緩衝面３３ａとの相乗作用の
期待が大きい面取り加工の施された接合面を押圧するこ
とによって上記温度補償体３３を圧接している。従って
、この圧接部と上記温度補償体３３とを接合したときｌ
こ応力軽減面３５ａと応力歪緩衝面３３ａとの対向によ
り、Ｕ字状の溝４０が形成されるようになる。

半導体基体３１の他の面には１個の主電極３６が固定さ
れており、この面には応力歪緩衝面３２ａを有する温度
補償体３２の主要面が圧接される。

また他の面には予め応力歪緩衝作用を有する面取りによ
り、応力軽減面３４ａの施された第２金属ボスト３４の
面が圧接状態に固定されている。

この接合によって温度補償体３２の応力歪緩衝面３２ａ
と第２金属ボスト３４の応力軽減面３４ａとの間におい
て、それぞれを接合した際に３２ａと３４ａとが対向し
て断面がＵ字状の？＃４０が形成されるようになる。こ
のよりにして圧接型半導体装置を形成して成る。

本発明圧接型半導体装置は、温度補償体３２．３３の夫
々は応力歪緩衝面３２ｇ　、　３３ａを保有しており、
これ等に接合される各金属ボス）３４．３５に予め形成
しである応力歪緩衝作用を助長する応力軽減面３４ａ、
３５Ｂとの相乗作用により、温度補償体３２．３３はそ
の圧接応力が中央部と周縁部とでｔヨとんど差異がなく
なり、均一な圧力で半導体基体３１（主電極を含む）ｌ
こ圧接されるので圧接に伴なう半導体の電気的特性を損
なうことがなぐなった。

以上本発明の実施例１ζおいては、この発明をＧＴＯサ
イリスタに適用した場合について述べたが、ＧＴＯサイ
リスタ以外の圧接型半導体装置にこの発明を適用した場
合も同様の効果を得ることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上詳述したよ５１こ本発明圧接型半導体装置は温度補
償体ｌこ形成しである応力歪緩衝面と金属ボストｌこ形
成された応力軽減面とで形成される溝の作用メこよって
半導体基体ｊこ与える圧接応力を全体にわたって均一に
することが始めて可能となり、特性の優れた圧接型半導
体装置を得ることが出来た０

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明圧接型半導体装置の一部を断
面した側面図、第３図は本発明圧接型半導体装置に用い
る温度補償体及び金属ボストの斜視図、第４図は従来の
圧接型半導体装置の断面図、第５図は半導体基体の応力
状態を説明するための説明図である。 ３１・・・半導体基体、３６．３７・・・主電極、３２
．３３・・・応力歪緩衝面を有する温度補償体、３４．
３５・・・金属ボスト％　３４ａ、３５ａ・・・応力軽
減面、４０・・・溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基体の少なくとも一面に圧接され、熱膨脹
   係数が半導体基体に近い金属から成る温度補償体と、こ
   の温度補償体を介して前記半導体基体を圧接する金属ポ
   ストを備えた圧接型半導体装置において、前記温度補償
   体に応力歪緩衝面、前記金属ポストに応力軽減面が形成
   され、これ等応力歪緩衝面と応力軽減面とを対向させる
   ようにして温度補償体及び金属ポストを圧接し接合断面
   が溝状に構成されていることを特徴とする圧接型半導体
   装置。