JPH04112578A - 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、ＧＴＯサイリスクなどを対象とした加圧接触
形構造の平形半導体装置の構成に関する。

〔従来の技術〕

頭記のＣＴＯサイリスタについては、パッケージのタイ
プ別に分けてスタヮド形、平形サイリスタが知られてい
る。ここで、平形サイリスタは、半導体基体（シリコン
ウェハにＰＮＰＮ層を形成した接合体）の両端面にタン
グステン、モリブデンなどの基板を重ね合わせ、硬ろう
により合金化して接合するか、あるいはろう付けせずに
加圧接触させ、これを陽極、陰極側の電極体（銅円板）
の間に挟持してパッケージ内に封入した構成である。

ところで、前記構成の平形半導体装置において、特に半
導体基体と基板との間をろう付けして合金化したもので
は、半導体基体と基板の熱膨張係数（Ｓｔの膨張係数は
２．８　Ｘ　１０−６／”Ｃ，Ｍｏは４．９×１０−’
／”Ｃ）の差により、通電時の発熱に伴うバイメタル効
果にりよ反りが発生する。この反りは半導体基体の口径
が大であるほど大きく、特にＧＴＯサイリスタのように
１枚のシリコンウェハに微小なカソード面域をもつ多数
の小サイリスタ群を集積した素子では、半導体基体に反
りが生じると接触電極との接触性が悪化して接触電極が
十分に機能せず、電流分布が不均一となって所定の特性
が発揮できなくなるなどの問題がある。

なお、前記のような反りの発生を阻止するために、通常
はスタックに組立てた状態で半導体装置を外部の圧接機
構により締め付け、反りの発生を強制的に抑えて使用す
る方式で対処しているが、この場合にはバイメタル効果
による反りの発生を抑止するには数トンにも及ぶ大きな
圧接力を必要とすることから、圧接機構が複雑、大形化
してコスト高を招く。

そこで、最近では半導体基体に基板をろう付けせず（ア
ロイフリー化）に加圧接触させるようにした方式ものが
採用される傾向にある。このアロイフリー化した加圧接
触方式は、半導体基体と基板をろう付けしないので通電
加熱によるバイメタル効果が働かず、半導体基体に反り
の生しることがない。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記したアロイフリーとした加圧接触形構造
の平形半導体を構成するに際し、単に半導体基体の両面
に接触電極板（半導体基体の補強を兼ねたタングステン
、モリブデン板）を重ね合わせ、電極体の間に挟持して
パッケージ内に紐み込んだままの構成では、次記のよう
な問題点が残る。

（１）パッケージ内に組み込んだ半導体基体、および接
触電極板を所定の位置へ確実に保持することが困難であ
り、半導体装置のパンケージに外力。

振動などが加わると半導体基体と接触電極板とがパッケ
ージ内で相対的にずれ動いてしまう。

Ｃ２）シかも、半導体基体に対しその両面に重ね合わせ
た接触電極板が所定の位置から相対的にずれると、電極
体を介して外部から加わる圧接力が接触電極板の周縁エ
ツジ部を介して半導体基体に剪断力として作用し、これ
が原因でシリコンウェハに亀裂が生じるなど機械的な損
傷を受けて破壊することがある。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、先記
のようにアロイフリー化した半導体基体。

および該半導体基体の両面に重ね合わせた接触電極板が
パッケージ内に組み込んだ状態で外力、振動などで不用
意にずれるを阻止し、外部から加える圧接力に対して半
導体基体を安全に保護できるようにした加圧接触形構造
の平形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〕

上記課題を解決するために、本発明は、半導体基体と接
触電極板の両者を重ね合わせ状態でその外周を包囲する
固定部材の内部に組み込むとともに、該固定部材の一端
を電極体の外周部に嵌め合わせてパッケージ内に位置決
め固定するものとする。

ここで、前記構成における固定部材は、弾性を有する耐
熱絶縁材料の環状体で構成されたものであり、かつ固定
部材を電極へ位置決め固定するために、固定部材の一端
面に電極体の外周に圧入する嵌合穴が開口している また、半導体基体と接触電極板とを一体かする手段とし
て、半導体基体と接触電極板との重ね合わせ体を一体化
してその周囲を絶縁物でモールド成形することもできる
。

〔作用〕

上記の構成によれば、半導体基体と接触電極板とが接触
状態のまま固定部材で一体的に保持される。したがって
、パッケージに外力、振動などが加わっても、パッケー
ジ内で半導体基体と接触電極板とが相互にずれ動くおそ
れがな（、これにより外部の加圧機構から加える圧接力
は、半導体装置内での電気的接続に必要な接触圧に対応
した圧接力を加えるだけで十分であり、各部品相互のず
れを防ぐような過大な圧接力は必要ない。

さらに、固定部材をパッケージ側の電極体の一方に嵌合
して位置決め固定した構造の採用により、電極体を基準
に各部品をパッケージ内の組立位置に確実に位置決め固
定できる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、第１図は本発明一実施例の組立構造、第２図はそ
の分解図を示すものであり、図において、１は半導体基
体、２，３は半導体基体１の両端面に接触式に重ね合わ
せたタングステン、モリブデン、あるいは銅、モリブデ
ンクラツド材で作られた接触電極板、４．５は前記接触
電極板２．３を上下から挟持する銅で作られた円板状の
電極体、６はパッケージである。なお、パッケージ６は
、周知のように電極体４．５の周面に接合した上下のフ
ランジ６ａ、　６ｂと、セラミック製の環状絶縁体６Ｃ
と、絶縁体６ｃの上面に接合して前記フランジ６ａとの
間で封止溶接されるフランジ６ｄとから構成されている
。

一方、前記パンケージ６の内部には本発明に基づく固定
部材７が収容配備されている。この固定部材７は、シリ
コーンゴム、弗素ゴムなどの弾性絶縁材で作られたもの
であり、第２図に明示されているように底部中央に後記
の嵌合穴を開口した皿形の本体７ａと、本体７ａの上部
内周面に圧入されるリング状の栓体７ｂとを組合わせた
環状体として成る。また、前記本体７ａの底部には電極
体５の外周に圧入される嵌合穴７ｃが開口し、さらに本
体７ａの外径寸法がパッケージ６の内径に合わせて作ら
れている。

上記構成の半導体装置は次のようにして組立てられる。

まず、上部の電極体４を外した状態でパッケージ６の中
に固定部材７の本体７ａを挿入し、下部電極体５の外周
に本体７ａの嵌合穴７ｃを嵌め込んで圧入式に固定する
０次に固定部材７の皿形本体７ａに対し、その内方に接
触電極板３．半導体基体１．接触電極板２をこの順に重
ね合わせて挿入し、続いて上方より栓体７ｂを本体７ａ
と上部接触電極板３の外周との間の空隙に圧入し、半導
体基体１と半導体基体を挟んでその両側に重なり合う接
触電極板２．３を一体的に保持する。最後に電極４とと
もに上部フランジ６ａを被せ、フランジ６ａと６ｄとの
間を気密溶接して完成する。なお、固定部材７における
栓体７ｂの外周面、および嵌合穴７ｃの内面は、相手側
部材に圧入して強固に固定させるために締め代を与えた
テーパ面となっている。

なお、固定部材７の栓体７ｂの抜は止め構造として、第
３図の応用実施例に示すように栓体７ｂの外周縁に係合
突起７ｄを形成し、本体７ａへ圧入した状態で前記係合
突起７ｄを本体７ａの内周壁面に食い込ませて結合する
ことができる。

また、第４図の応用実施例は、固定部材７について先記
した本体７ａと栓体７ｂと分けずに一体構造として作り
、鎖線で示すように固定部材７の開口端部を押し広げて
半導体基体１を内部に嵌め込み支持するようにしたもの
であり、半導体基体ｌを装着後に上下から接触電極板２
．３を固定部材７に圧入式に嵌め込んで半導体基体ｌと
重ね合わせるようにしている。

さらに、第５図は固定部材の別な実施例を示すものであ
り、固定部材７は樹脂モールド体であって、半導体基体
工と接触電極板２．３とを重ね合わせた積層体を一体化
してその外周を包囲するようにモールド成形されている
。また、接触電極板２．３の脱落防止を図るために電極
板の周縁一部を固定部材７が覆っている。さらに、固定
部材７の外径寸法は先記の実施例と同様にパッケージ６
（第１図参照）の内径寸法に合わせて作られている。

なお、第５図の構造で、固定部材７について耐透水、吸
湿性の高い材料を選定し、かつ固定部材７と接触電極板
２．３との間で十分な接着性、気密性が確保できれば、
これを単体として第１図に示したパッケージ６を省略し
たパッケージレスの半導体装置として使用することも可
能である。

〔発明の効果〕

本発明の平形半導体装置は、以上説明したように構成さ
れているので、次記の効果を奏する。

請求項１の構成においては、半導体基体と接触電８ｉ！
＠の両者を重ね合わせ状態でその外周を包囲する固定部
材の内部に組み込むとともに、該固定部材の一端を電極
体の外周部に嵌め合わせてパッケージ内に位置決め固定
したことにより、パッケージ内で半導体基体、接触電極
板を電極体を基準に所定の組立位置に位置決め固定する
ことができ、これにより外力、振動などに起因して半導
体基体。

接触電極板が所定位置から不用意にずれ動くことがなく
なる。したがって、外部の加圧機構により加える圧接力
を低く設定できる他、圧接力に対し半導体基体を安全に
保護してシリコンウェハの破損発生を防ぎ、半導体装置
の信鱈性を大幅に向上できる。

また、請求項２の構成においては、固定部材が弾性を有
する絶縁材料で作られた環状体であり、さらに請求項３
の構成においては、固定部材の一端面に電極体の外周へ
圧入する嵌合穴を開口したので、請求項１の構成におけ
る固定部材として、請求項２．３の構成を採用すること
により、半導体装置の組立作業が容易となり、かつ組立
状態で各部品を所定の組立位置に強固に位置決め固定で
きる。

さらに、請求項４の構成においては、半導体基体と接触
電極板との重ね合わせ体を一体化してその周囲を絶縁物
でモールド成形したので、その取扱いが容易で、パンケ
ージ内への組み込み作業も楽に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の組立構造の断面図、第２図は
第１図の分解図、第３図、第４図はそれぞれ応用実施例
の要部断面図、第５図は更に異なる実施例の構成断面図
である１図において、１：半導体基体、２．３：接触電
極板、４．５：電極体、６：パッケージ、７：固定部材
、７８：本体、７ｂ：栓体、７ｃ：嵌合穴、７ｄ：保合
突起。 ａ 第１図 第３図 第４図 第２図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体基体の両面に接触電極板を重ね合わせ、これ
   を電極体の間に挟持してパッケージ内に封入した平形半
   導体装置において、半導体基体と接触電極板の両者を重
   ね合わせ状態でその外周を包囲する固定部材の内部に組
   み込むとともに、該固定部材の一端を電極体の外周部に
   嵌め合わせてパッケージ内に位置決め固定したことを特
   徴とする平形半導体装置。 ２）請求項１に記載の平形半導体装置において、固定部
   材が弾性を有する絶縁材料で作られた環状体としてなる
   ことを特徴とする平形半導体装置。 ３）請求項２に記載の平形半導体装置において、固定部
   材の一端面には電極体の外周へ圧入する嵌合穴が開口し
   ていることを特徴とする平形半導体装置。 ４）半導体基体の両面に接触電極板を重ね合わせ、これ
   を電極間に挟持してパッケージ内に封入した平形半導体
   装置において、半導体基体と接触電極板との重ね合わせ
   体を一体化してその周囲を絶縁物でモールド成形したこ
   とを特徴とする平形半導体装置。