JPH02159739A - 加圧接触型半導体装置 - Google Patents
加圧接触型半導体装置Info
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- JPH02159739A JPH02159739A JP31554888A JP31554888A JPH02159739A JP H02159739 A JPH02159739 A JP H02159739A JP 31554888 A JP31554888 A JP 31554888A JP 31554888 A JP31554888 A JP 31554888A JP H02159739 A JPH02159739 A JP H02159739A
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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。
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〕
本発明は加圧接触型半導体装置に係り、特に半導体基体
と主電極が圧接されるものにおいて、半導体基体に加わ
る機械的な面圧力分布をほぼ均一にするのに好適な構造
を有する半導体装置に関する。
と主電極が圧接されるものにおいて、半導体基体に加わ
る機械的な面圧力分布をほぼ均一にするのに好適な構造
を有する半導体装置に関する。
一般に加圧接触型半導体装置は少なくとも１つのＰｎ接
合を有する半導体基体の一対の主表面に、電極および冷
却体としての作用を兼ねる主電極を加圧接触させ、さら
に一対の主電極の外側から主として冷却を目的としたフ
ィンを加圧接触した構造を有する。従来の加圧接触型半
導体装置を第２図に示す。第２図において、半導体素子
１には一般に少なくとも１つのＰｎ接合が内部に形成さ
れており、これを機械的な破損から保護するための支持
電極板２が下側主表面に設けられている。両者はろう付
で固着結合されて半導体基体を構成している。
合を有する半導体基体の一対の主表面に、電極および冷
却体としての作用を兼ねる主電極を加圧接触させ、さら
に一対の主電極の外側から主として冷却を目的としたフ
ィンを加圧接触した構造を有する。従来の加圧接触型半
導体装置を第２図に示す。第２図において、半導体素子
１には一般に少なくとも１つのＰｎ接合が内部に形成さ
れており、これを機械的な破損から保護するための支持
電極板２が下側主表面に設けられている。両者はろう付
で固着結合されて半導体基体を構成している。
半導体素子１はシリコン、ゲルマニウム、また支持電極
板２は半導体素子１と線膨張係数の近いタングステン、
モリブデン等が広く用いられている。また、半導体素子
１の上側主表面の所定箇所にはアルミニウム等の電極膜
（図示せず）が低抵抗接触されている。支持電極板２と
電極膜に対して一対の主電極３，４が固着されることな
く可滑動状態で圧接される。該主電極３，４は電気的、
熱的に抵抗の小さな部材が好ましく、例えば銅等が広く
用いられている。支持電極板２が省略されて、代りに低
抵抗接触された金属膜に主電極３が圧接されることもあ
る。
板２は半導体素子１と線膨張係数の近いタングステン、
モリブデン等が広く用いられている。また、半導体素子
１の上側主表面の所定箇所にはアルミニウム等の電極膜
（図示せず）が低抵抗接触されている。支持電極板２と
電極膜に対して一対の主電極３，４が固着されることな
く可滑動状態で圧接される。該主電極３，４は電気的、
熱的に抵抗の小さな部材が好ましく、例えば銅等が広く
用いられている。支持電極板２が省略されて、代りに低
抵抗接触された金属膜に主電極３が圧接されることもあ
る。
一対の主電極３，４は半導体基体１と反対側から一対の
フィン５，６と加圧接触された構造を有する。該フィン
５，６は主として冷却を目的とし、銅、アルミ等が広く
用いられている。また、一対の主電極３，４は可撓性フ
ランジを介しセラミック等の碍子７を挾んで溶接され、
電気的にＭＡ縁された状態で外囲器を形成している。
フィン５，６と加圧接触された構造を有する。該フィン
５，６は主として冷却を目的とし、銅、アルミ等が広く
用いられている。また、一対の主電極３，４は可撓性フ
ランジを介しセラミック等の碍子７を挾んで溶接され、
電気的にＭＡ縁された状態で外囲器を形成している。
ここで、半導体素子１と接触する主電極４の接触面の直
径が、該主電極４の半導体素子１と反対ζ 側のフィン６と接触する面の直径よりも小さいことから
、フィン５，６の外部から軸方向に圧接力が加えられる
と、第４図に示すように圧接面の面圧力分布が不均一と
なり主電極４の側面が自由表面になっている圧接面の角
部には大きな面圧力が発生する。反対側の主電極３につ
いても同様な問題が存在する。
径が、該主電極４の半導体素子１と反対ζ 側のフィン６と接触する面の直径よりも小さいことから
、フィン５，６の外部から軸方向に圧接力が加えられる
と、第４図に示すように圧接面の面圧力分布が不均一と
なり主電極４の側面が自由表面になっている圧接面の角
部には大きな面圧力が発生する。反対側の主電極３につ
いても同様な問題が存在する。
上記のように圧接面に不均一な力が作用すると電気的、
熱的抵抗の不均一を生じるために電流集中を起こしたり
、また、圧接面角部の大きな面圧力によってもろい材料
から成っている半導体素子ｌが破損する懸念がある等、
電気的及び機械的特性に悪影響がある。
熱的抵抗の不均一を生じるために電流集中を起こしたり
、また、圧接面角部の大きな面圧力によってもろい材料
から成っている半導体素子ｌが破損する懸念がある等、
電気的及び機械的特性に悪影響がある。
本発明の目的は上述した主電極と半導体素子の圧接面の
境界いわゆる圧接面角部に大きな面圧力が生しるという
欠点を解決して、圧接面の面圧力分布がほぼ均一となる
構造の加圧接触型半導体装置を提供することにある。
境界いわゆる圧接面角部に大きな面圧力が生しるという
欠点を解決して、圧接面の面圧力分布がほぼ均一となる
構造の加圧接触型半導体装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、半導体素子からな
る基体と、該基体に接触する主電極と、該主電極を加圧
する加圧板とからなる加圧接触型半導体装置において、
前記主電極と前記加圧板との加圧接触面が、該主電極と
前記基体との接触面より内側に在ることを特徴とするも
のであり、基体が円形の場合においては、前記主電極と
前記加圧板との加圧接触面の直径が、該主電極と前記基
体との接触面の直径より小さく、かつ、該加圧接触面と
該接触面とが偏心した場合においても、該加圧接触面の
直径が該接触面の直径より内側に在ることを特徴とする
ものである。
る基体と、該基体に接触する主電極と、該主電極を加圧
する加圧板とからなる加圧接触型半導体装置において、
前記主電極と前記加圧板との加圧接触面が、該主電極と
前記基体との接触面より内側に在ることを特徴とするも
のであり、基体が円形の場合においては、前記主電極と
前記加圧板との加圧接触面の直径が、該主電極と前記基
体との接触面の直径より小さく、かつ、該加圧接触面と
該接触面とが偏心した場合においても、該加圧接触面の
直径が該接触面の直径より内側に在ることを特徴とする
ものである。
そして、主電極と加圧板の間に挿入板を介在させ、ある
いは主電極と半導体基体の間に該主電極との接触面より
大きな中間緩衝板を介装して、主電極における加圧接触
面とそれと反対側の接触面を上記と同様の構成としたも
のであり、主電極に面圧緩和溝が設けられている場合に
は、加圧接触面と該溝の底部に囲まれた部分とを同様の
構成としたものである。
いは主電極と半導体基体の間に該主電極との接触面より
大きな中間緩衝板を介装して、主電極における加圧接触
面とそれと反対側の接触面を上記と同様の構成としたも
のであり、主電極に面圧緩和溝が設けられている場合に
は、加圧接触面と該溝の底部に囲まれた部分とを同様の
構成としたものである。
尚、これら半導体基体は半導体素子のみならず、一
半導体素子と支持電極板とからなる場合にあっても本発
明の構成は適用される。
明の構成は適用される。
上記構成によれば、外部から軸方向に圧接力が加えられ
ると主電極と半導体基体の圧接面の面圧分布が均一とな
り、電気的、熱的抵抗が均一になる。それによって、面
圧力の大きいところで生しやすい局部的な電流集中や半
導体素子の機械的な破壊を防ぐことができる。
ると主電極と半導体基体の圧接面の面圧分布が均一とな
り、電気的、熱的抵抗が均一になる。それによって、面
圧力の大きいところで生しやすい局部的な電流集中や半
導体素子の機械的な破壊を防ぐことができる。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第３図により説明
する。第１図は第２図に示した従来例と同一物、相当物
には同一符号を付けている。
する。第１図は第２図に示した従来例と同一物、相当物
には同一符号を付けている。
第１図において第２図に示す従来例と異なっているとこ
ろは、半導体素子１と接触する主電極４の接触面の直径
（Ｄ□とする）を該主電極４の半導体素子１と反対側の
フィン６との加圧接触面の直径（Ｄ、とする）より大き
くしていることにある。さらに、ＤｌとＤ２が偏心した
場合でもＤ２がＤ工の内側にある構造としている。同様
に支持電極２と接触する主電極３の接触面の直径（Ｄ３
とする）を該主電極３の支持電極２と反対側のフィン５
との加圧接触面の直径（Ｄ４とする）より大とし、Ｄ４
がＤ３の内側にある構造となっている。
ろは、半導体素子１と接触する主電極４の接触面の直径
（Ｄ□とする）を該主電極４の半導体素子１と反対側の
フィン６との加圧接触面の直径（Ｄ、とする）より大き
くしていることにある。さらに、ＤｌとＤ２が偏心した
場合でもＤ２がＤ工の内側にある構造としている。同様
に支持電極２と接触する主電極３の接触面の直径（Ｄ３
とする）を該主電極３の支持電極２と反対側のフィン５
との加圧接触面の直径（Ｄ４とする）より大とし、Ｄ４
がＤ３の内側にある構造となっている。
外部から軸方向に圧接力が加えられると、力は主電極３
，４から半導体素子１に向かって広がって伝わり、これ
によって圧接面と主電極３，４の自由表面となっている
側面との角部では応力集中を起こさず、第３図に示すよ
うに圧接面の全域において面圧力は平均化している。従
って半導体素子１では圧接力の不均一化に伴う電気抵抗
、熱抵抗の差はなく、電流集中を起こしたり、特性に悪
影響を受けることはない。また、応力集中による半導体
素子１の破損といった事故も解消されている。
，４から半導体素子１に向かって広がって伝わり、これ
によって圧接面と主電極３，４の自由表面となっている
側面との角部では応力集中を起こさず、第３図に示すよ
うに圧接面の全域において面圧力は平均化している。従
って半導体素子１では圧接力の不均一化に伴う電気抵抗
、熱抵抗の差はなく、電流集中を起こしたり、特性に悪
影響を受けることはない。また、応力集中による半導体
素子１の破損といった事故も解消されている。
第５図は主電極３，４とフィン５，６の間にそれぞれ挿
入板８，９を介在させた実施例である。
入板８，９を介在させた実施例である。
本実施例では主電極３，４と挿入板８，９との加圧接触
面の直径が、主電極３，４と支持電極板２あるいは半導
体素子１との接触面の直径より小さくかつ内側に在る。
面の直径が、主電極３，４と支持電極板２あるいは半導
体素子１との接触面の直径より小さくかつ内側に在る。
本実施例によれば第６図に示すように、挿入板８，９に
よる加圧接触面の中心（図中の一点鎖線）と主電極３，
４の接触面の中心（図中の二点鎖線）とが多少偏心して
も挿入板８．９の加圧力は主電極３，４の接触面の応力
分布面内にある。
よる加圧接触面の中心（図中の一点鎖線）と主電極３，
４の接触面の中心（図中の二点鎖線）とが多少偏心して
も挿入板８．９の加圧力は主電極３，４の接触面の応力
分布面内にある。
第７図は第１図の半導体基体から支持電極板２を省略し
て半導体素子１のみとした例である。本実施例において
も第１図に示した実施例と同様の作用効果を有している
。
て半導体素子１のみとした例である。本実施例において
も第１図に示した実施例と同様の作用効果を有している
。
第８図は主電極３，４に面圧緩和溝ｎｏ、１１が設けら
れている場合を示している。本実施例においても、フィ
ン５，６による加圧接触面の直径が溝１０，１．１の底
部の直径より内側に在るので、主電極３，４の周辺部に
加圧による応力集中が起らない。
れている場合を示している。本実施例においても、フィ
ン５，６による加圧接触面の直径が溝１０，１．１の底
部の直径より内側に在るので、主電極３，４の周辺部に
加圧による応力集中が起らない。
第９図及び第１０図は半導体素子１と主電＠３又は４と
の間に中間緩衝板］２又は１３を介装した実施例である
。第１０図は第９図における支持電極板２を省略した例
である。本実施例によれば、中間緩衝板１２．１３と接
触する主電極３，４との接触面の直径を、中間緩衝板１
２．１３の直径より小さくすることによって、主電極３
，４から半導体素子１に向って伝わる力が中間緩衝板１
２゜１３よってさらに広がって伝わり、半導体素子１に
加わる圧接力が平均化できる。図に示すようにフィン５
，６の加圧接触面を主電極３．／ｌの中間緩衝板１２．
］。３に対する接触面を小さくすることによってその効
果はさらに向上する。
の間に中間緩衝板］２又は１３を介装した実施例である
。第１０図は第９図における支持電極板２を省略した例
である。本実施例によれば、中間緩衝板１２．１３と接
触する主電極３，４との接触面の直径を、中間緩衝板１
２．１３の直径より小さくすることによって、主電極３
，４から半導体素子１に向って伝わる力が中間緩衝板１
２゜１３よってさらに広がって伝わり、半導体素子１に
加わる圧接力が平均化できる。図に示すようにフィン５
，６の加圧接触面を主電極３．／ｌの中間緩衝板１２．
］。３に対する接触面を小さくすることによってその効
果はさらに向上する。
尚、これらの図において符号１４は環状絶縁体、符号１
５は表面保護材である。
５は表面保護材である。
また、フィンからの加圧接触面を主電極の半導体素子に
対する接触面より内側になるようにするために、主電極
とフィンの位置合わせに、センターピンあるいは主電極
をさぐる等の位置決め手段を設けることができる。
対する接触面より内側になるようにするために、主電極
とフィンの位置合わせに、センターピンあるいは主電極
をさぐる等の位置決め手段を設けることができる。
本発明によれば、加圧接触型半導体装置において半導体
素子と主電極の圧接面の面圧力をほぼ均一にすることが
でき、このことにより圧接面における電気的、熱的抵抗
が均一となるので電気的特性が良くなり、さらに大きい
力が半導体素子に作用しなくなるので、もろい材料から
なる半導体素子の破損という機械強度的な問題も解消で
きるので、信頼性が高くかつ長寿命化が図れる半導体装
置を得ることができる。
素子と主電極の圧接面の面圧力をほぼ均一にすることが
でき、このことにより圧接面における電気的、熱的抵抗
が均一となるので電気的特性が良くなり、さらに大きい
力が半導体素子に作用しなくなるので、もろい材料から
なる半導体素子の破損という機械強度的な問題も解消で
きるので、信頼性が高くかつ長寿命化が図れる半導体装
置を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す加圧接触型半導体装置
の縦断面図、第２図は従来の加圧接触型半導体装置の縦
断面図、第３図は第１図に示した半導体基体の上側の半
径方向の面圧力分布図、第４図は第２図に示した半導体
基体の上側の面圧力分布図、第５図及び第７図ないし第
１０図はそれぞれ本発明の他の実施例による加圧接触型
半導体装置の縦断面図、第６図は第５図に示した挿入板
と主電極が偏心した場合の縦断面図である。 １・・半導体素子、２・・・支持電極板、３，４・・・
主電極、５，６ フィン、７・碍子、８．９・・・挿入
板、１０、．１１・面圧緩和溝、１２．１３・・中間緩
衝板、１４・・環状絶縁体、１５−・表面保護材。
の縦断面図、第２図は従来の加圧接触型半導体装置の縦
断面図、第３図は第１図に示した半導体基体の上側の半
径方向の面圧力分布図、第４図は第２図に示した半導体
基体の上側の面圧力分布図、第５図及び第７図ないし第
１０図はそれぞれ本発明の他の実施例による加圧接触型
半導体装置の縦断面図、第６図は第５図に示した挿入板
と主電極が偏心した場合の縦断面図である。 １・・半導体素子、２・・・支持電極板、３，４・・・
主電極、５，６ フィン、７・碍子、８．９・・・挿入
板、１０、．１１・面圧緩和溝、１２．１３・・中間緩
衝板、１４・・環状絶縁体、１５−・表面保護材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体素子からなる基体と、該基体に接触する主電
極と、該主電極を加圧する加圧板とからなる加圧接触型
半導体装置において、前記主電極と前記加圧板との加圧
接触面が、該主電極と前記基体との接触面より内側に在
ることを特徴とする加圧接触型半導体装置。 ２、半導体素子からなる基体と、該基体に接触する主電
極と、該主電極を加圧する加圧板とからなる加圧接触型
半導体装置において、前記主電極と前記加圧板との加圧
接触面の直径が、該主電極と前記基体との接触面の直径
より小さく、かつ、該加圧接触面と該接触面とが偏心し
た場合においても、該加圧接触面の直径が該接触面の直
径より内側に在ることを特徴とする加圧接触型半導体装
置。 ３、半導体素子からなる基体と、該基体に接触する主電
極と、該主電極を加圧する加圧板とからなる加圧接触型
半導体装置において、前記主電極と前記加圧板との間に
挿入板を介在させ、該挿入板と該主電極との加圧接触面
が、該主電極と前記基体との接触面より内側に在ること
を特徴とする加圧接触型半導体装置。 ４、半導体素子からなる基体と、該基体に接触する主電
極と、該主電極を加圧する加圧板とからなる加圧接触型
半導体装置において、前記主電極と前記加圧板との間に
挿入板を介在させ、該挿入板と該主電極との加圧接触面
の直径が、該主電極と前記基体との接触面の直径より小
さく、かつ、該加圧接触面と該接触面とが偏心した場合
においても、該加圧接触面の直径が該接触面の直径より
内側に在ることを特徴とする加圧接触型半導体装置。 ５、半導体素子からなる基体と、該基体に接触する主電
極と、該主電極を加圧する加圧板とからなる加圧接触型
半導体装置において、前記半導体素子と前記主電極との
間に該主電極との接触面より大きな中間緩衝板を介装し
、該主電極と前記加圧板との加圧接触面が該主電極と該
中間緩衝板との接触面より内側に在ることを特徴とする
加圧接触型半導体装置。 ６、半導体素子からなる基体と、該基体に接触する主電
極と、該主電極を加圧する加圧板とからなる加圧接触型
半導体装置において、前記半導体素子と前記主電極との
間に該主電極との接触面より大きな中間緩衝板を介装し
、該主電極と前記加圧板との加圧接触面の直径が該主電
極と該中間緩衝板との接触面の直径より小さく、かつ、
該加圧接触面と該接触面とが偏心した場合においても、
該加圧接触面の直径が該接触面の直径より内側に在るこ
とを特徴とする加圧接触型半導体装置。 ７、請求項１、３又は５記載の装置において、前記主電
極の外周に面圧緩和溝が設けられ、該主電極の加圧接触
面が該溝の底部より内側に在る加圧接触型半導体装置。 ８、請求項２、４又は６記載の装置において、前記主電
極の外周に面圧緩和溝が設けられ、該主電極の加圧接触
面の直径が、該溝の底部の直径より小さく、かつ内側に
在る加圧接触型半導体装置。 ９、請求項１ないし８のうちいずれかに記載の装置にお
いて、前記基体は半導体素子と支持電極板とからなるも
のである加圧接触型半導体装置。 １０、請求項１ないし９のうちいずれかに記載の装置に
おいて、前記加圧板はフィンである加圧接触型半導体装
置。 １１、請求項１ないし１０のうちいずれかに記載の装置
において、前記主電極における前記加圧接触面を所定の
位置に整合させる位置決め手段が設けられている加圧接
触型半導体装置。 １２、請求項１ないし１１のうちいずれかに記載の装置
において、両側に設けられた加圧板の外部からボルトで
締結して加圧したものである加圧接触型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31554888A JPH02159739A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 加圧接触型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31554888A JPH02159739A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 加圧接触型半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02159739A true JPH02159739A (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=18066669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31554888A Pending JPH02159739A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 加圧接触型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02159739A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04120772A (ja) * | 1990-09-11 | 1992-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 圧接型半導体装置 |
-
1988
- 1988-12-14 JP JP31554888A patent/JPH02159739A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04120772A (ja) * | 1990-09-11 | 1992-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 圧接型半導体装置 |
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