JPH06252298A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06252298A
JPH06252298A JP5040325A JP4032593A JPH06252298A JP H06252298 A JPH06252298 A JP H06252298A JP 5040325 A JP5040325 A JP 5040325A JP 4032593 A JP4032593 A JP 4032593A JP H06252298 A JPH06252298 A JP H06252298A
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JP
Japan
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contact
electrode
container
semiconductor
terminal
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Pending
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JP5040325A
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English (en)
Inventor
Shigeru Tsuda
茂 津田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP5040325A priority Critical patent/JPH06252298A/ja
Publication of JPH06252298A publication Critical patent/JPH06252298A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の半導体素体の電極上の接触体と容器外面
に露出する端子体の間にそれぞればね体を介在させて電
流と熱の径路にする半導体装置の放熱性を改善し、小型
化する。 【構成】ばね体の表面の一部をフィン状に突出させて放
熱部とし、容器内に充填されたゲル材を介して放熱す
る。あるいは、ばね体の接触体および端子体との接触面
を拡大して接触抵抗を減らす。また、端子体の一部をば
ね体として形成して直接、接触体と接触させる。さらに
は、各二つの半導体素体を背中合わせにして一面の電極
を共通の接触体に接触させ、他面の電極を容器に対向す
る面に露出する端子体にそれぞればね体を介して接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一つの容器中に収容さ
れた複数のダイオードあるいはIGBTなどの半導体素
体のそれぞれの一面上の電極が容器外に露出する共通端
子に電気良導性のばね体を介して接続される半導体装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば複数個のIGBTなどのチップを
一つの容器に収容して並列接続するモジュールでは、チ
ップの下面にあるコレクタ電極は、導電性基板上にチッ
プを固着することにより相互に接続することができる
が、チップの上面にあるエミッタ電極は、容器外に引き
出されて端子となる導体に個々に接続しなければならな
い。従来はこのような接続をアルミニウム導線のボンデ
ィングで行い、電流容量に応じて一つのチップに複数の
導線をボンディングしていた。しかしながら、従来のエ
ミッタ側の接続を300 μm程度の直径のAl導線ボンディ
ングによっているモジュール構造では、コレクタ側から
の熱の放散はできるが、エミッタ側からの熱の放散はで
きないため、モジュールが大容量になればなるほどモジ
ュール内に集積するIGBTチップの数が沢山必要とな
り、モジュール自身の大型化がさけられない状況であ
る。また、必然的にモジュール内でのボンディングされ
るAl導線の数が多くなり、数十本から数百本にもなるた
め、それらの持つインダクタンスが大きくなってしま
い、周波数の高い分野への適用が困難となってきてい
る。本出願人は、IGBTモジュールに限らず、半導体
素体上面からの熱放散を良好にすることによって大容量
化するときにも半導体素体の数の増大を抑えることがで
き、かつ上面電極への接続のために内部インダクタンス
の大きくならない半導体装置として、一つの容器内に複
数個の半導体素体が収容され、各素体の一面の電極に、
その熱膨脹係数が半導体材料の熱膨脹係数に近似した金
属よりなる接触体が接触し、その接触体と容器外部に一
面が露出する一つの端子体との間にそれぞれ存在する電
気良導性のばね体により前記電極に対して加圧されるも
のを、特願平3−233503号あるいは特願平4−220542号
により出願している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのような半
導体装置において、各半導体素体の一面からの熱放散を
さらに改善し、半導体装置を小型化することが望まれて
いる。本発明の目的は、そのような情勢にかんがみ、各
半導体素体の電極が共通の端子体とばね体により接続さ
れた場合に、その電極からの端子体を通じての放熱効果
の良好で小形化の可能な半導体装置を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の一つは、一つの容器内に複数個の半導体
素体が収容され、各素体の一面の電極に、その熱膨脹係
数が半導体材料の熱膨脹係数に近似した金属よりなる接
触体が接触し、その接触体と容器外部に一面が露出する
一つの端子体との間にそれぞれ存在する電気良導性のば
ね体により前記電極に対して加圧される半導体装置にお
いて、電気良導性のばね体の一部に表面の突出した放熱
部を有するものとする。その場合、その放熱部の面する
容器内の空間に熱良導性のゲル材が充填されたことが有
効である。別の本発明は、同様な半導体装置において、
電気良導性のばね体がその横断面積に比して大きい面積
をもつ表面において接触体および端子体とそれぞれ接触
するものとする。その場合、ばね体がZ字状の縦断面形
状をもつことが有効である。また別の本発明は、同様な
半導体装置において、電気良導性のばね体が端子体の一
部として形成されたものとする。さらに別の本発明は、
一つの容器内に偶数個の半導体素体が収容され、各一対
の半導体素体はその一面の電極に、容器外部に露出する
端子と接続された、その熱膨脹係数が半導体素体の熱膨
脹係数に近似した金属よりなる接触体に共通に接触し、
他面の電極に、その熱膨脹係数が半導体材料の熱膨脹係
数に近似した金属よりなる接触体が接触し、その接触体
と容器外部に一面が露出する一つの端子体との間にそれ
ぞれ存在する電気良導性のばね体により前記電極に対し
て加圧されるものとする。
【0005】
【作用】半導体素体の一面の電極に接触する接触体と、
端子体との間に存在し、電流の通路となる電気良導性の
ばね体の一部に放熱部を有し、さらにはその放熱部の面
する容器内部空間に熱良導性のゲル材が充填されること
により、その放熱部からも放熱が行われるため、一面の
電極からの放熱効果が向上する。また、上記電気良導性
のばね体を、例えばZ字状の縦断面形状をもつように形
成して接触体および端子体を広い面積で接触させれば、
接触抵抗の減少により端子体を通じての一面の電極から
の放熱効果が向上する。あるいは、端子体自体にばね性
を持たせ、接触体との間に介在すして加圧作用を行う電
気良導性のばね体を兼ねさせれば、熱の径路の短縮、接
触部の減少により、一面の電極からの放熱効果が向上す
る。一方、半導体素体を背中合わせにして一面の電極を
共通の接触体を介して一つの端子体と接続し、他面の電
極からの放熱を電気良導性のばね体を介して容器両面か
ら行うことによって半導体装置の小形化が可能になる。
【0006】
【実施例】以下、共通の部分に同一の符号を付した図を
引用して本発明の実施例のモジュールについて述べる。
図1に示した実施例では、図では1個所だけ示したシリ
コン (Si) からなる、例えばIGBTチップのような半
導体チップ1の上面にはエミッタ集電電極11が設けら
れ、下面にはコレクタ電極12が形成されている。コレク
タ電極12は、熱膨脹係数がSiとほぼ等しいモリブデン
(Mo) からなる支持板2がろう付けまたは融着されてい
る。そして、各チップのこのMo板2は一面が容器外面に
露出している銅からなるコレクタ端子板3にろう付けあ
るいはねじ止めにより固着されている。一方、エミッタ
集電電極11の上面にもMo接触板5が接触している。この
Mo接触板5と容器外面に露出するエミッタ端子板7との
間に、電気および熱の良導体であり、かつばね性のある
厚さ約2mmの銅合金板からなるばね6が介在する。この
ばね6は端子板7にねじ止めあるいはろう付けされ、そ
れ自体の加圧力でMo接触板5の上面と加圧接触する。そ
して、ばね6のMo板5との結合部の上面にフィン状の放
熱体61が形成されている。また、容器内空間7には、例
えばアルミナ入りのゲル樹脂のような熱伝導性の高いゲ
ルが充填されている。これによりチップ1のエミッタ集
電電極11とエミッタ端子板7との間には、Mo接触板5、
ばね6からなる熱放散通路と、放熱体61、内部空間8の
ゲル樹脂からなる熱放散通路が構成され、放熱効果が良
好である。
【0007】図2に示した実施例は、放熱の役割りをす
るばね6の形状を変えてさらに放熱効果を高める構造で
ある。この場合はMo接触板5と容器外面に露出するエミ
ッタ端子板7との間介在するばね6の形状をZ字状とす
ることにより、ねじ41で結合されるMo接触板5およびエ
ミッタ端子板7とのばね6の接触面積を広げ、放熱効果
を高めている。図示のようにMo支持板2はコレクタ端子
板3にねじ42によって止められている。なおZ字状でな
く、図1に示したようにばね6の縦断面をT字状にして
接触面積を広げてもよい。
【0008】図3に示した実施例は、電流通路となる部
材と放熱の役割りをする部材とが同一となる構造であ
り、部品点数の削減を図ったものである。すなわち、ば
ね性をもつCu合金からなるコレクタ端子板3が円弧状に
湾曲されており、その頂部に形成された突起31がMo接触
板2の下面の凹部21に嵌入している。そして、コレクタ
端子板3のばね圧力によりエミッタ集電電極11に加圧接
触しているMo接触板5はエミッタ端子板7にろう材43に
よりろう付けされる。これにより部品数の節減と組立の
簡素化が図られ、さらにMo支持板2とコレクタ端子板
3、Mo接触板5とエミッタ端子板7双方の直接接触によ
り、放熱効果が増強される。
【0009】図4に示した実施例は、上述の各実施例に
おけるようにエミッタ集電電極側より放熱可能になった
半導体チップを偶数個一つの容器に収容し、一対のチッ
プ1を背中合わせに配置した構造をもつモジュールであ
る。Moよりなるコレクタ支持板2の両面の同じ位置に半
導体チップ1がろう付けまたは融着される。このMo支持
板2は図に示されない部位で外部コレクタ端子に接続さ
れている。一方、両半導体チップ1のエミッタ集電電極
11には、それぞれMo接触板5が接触しており、板ばね6
と融着されている。この板ばね6によりエミッタ集電電
極11とMo接触板5が加圧接触している。また、板ばね6
は上部および下部のエミッタ端子板7に融着またはねじ
止めされている。そして、モジュール内には、コレクタ
Mo支持板2とエミッタ端子板7との間隔の寸法精度を確
保するため絶縁支柱9が設置されている。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、半導体素体の上部電極
からの電流および熱の径路となり、また上部電極と接触
体と接触を確実にする加圧力を働かせ、さらに、半導体
素体の発熱時の熱膨脹応力を吸収する作用をもつ熱良導
性のばね体に放熱部を設けたり、端子体および接触体接
触面積を拡大したりすることにより、放熱効果をさらに
高めることができた。また端子体の一部にばね作用を持
たせてばね体を兼ねさせることにより部品点数の削減と
放熱効果の向上の双方を達成することができ、一対の半
導体素体を背中合わせに配置して両側に放熱することに
よりモジュールの小形化を可能にすることもできた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のモジュールの要部断面図
【図2】本発明の別の実施例のモジュールの要部断面図
【図3】本発明の別の実施例のモジュールの要部断面図
【図4】本発明の別の実施例のモジュールの要部断面図
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 Mo支持板 3 コレクタ端子板 5 Mo接触板 6 ばね 61 放熱体 7 エミッタ端子板 8 内部空間

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一つの容器内に複数個の半導体素体が収容
    され、各素体の一面の電極に、その熱膨脹係数が半導体
    材料の熱膨脹係数に近似した金属よりなる接触体が接触
    し、その接触体と容器外部に一面が露出する一つの端子
    体との間にそれぞれ存在する電気良導性のばね体により
    前記電極に対して加圧されるものにおいて、電気良導性
    のばね体の一部に表面の突出した放熱部を有することを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】放熱部の面する容器内の空間に熱良導性の
    ゲル材が充填された請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】一つの容器内に複数個の半導体素体が収容
    され、各素体の一面の電極に、その熱膨脹係数が半導体
    材料の熱膨脹係数に近似した金属よりなる接触体が接触
    し、その接触体と容器外部に一面が露出する一つの端子
    体との間にそれぞれ存在する電気良導性のばね体により
    前記電極に対して加圧されるものにおいて、電気良導性
    のばね体がその横断面積に比して大きい面積をもつ表面
    において接触体および端子体とそれぞれ接触することを
    特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】ばね体がZ字状の縦断面形状をもつ請求項
    3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】一つの容器内に複数個の半導体素体が収容
    され、各素体の一面の電極に、その熱膨脹係数が半導体
    材料の熱膨脹係数に近似した金属よりなる接触体が接触
    し、その接触体と容器外部に一面が露出する一つの端子
    体との間にそれぞれ存在する電気良導性のばね体により
    前記電極に対して加圧されるものにおいて、電気良導性
    のばね体が端子体の一部として形成されたことを特徴と
    する半導体装置。
  6. 【請求項6】一つの容器内に偶数個の半導体素体が収容
    され、各一対の半導体素体はその一面の電極に、容器外
    部に露出する端子と接続された、その熱膨脹係数が半導
    体素体の熱膨脹係数に近似した金属よりなる接触体に共
    通に接触し、他面の電極に、その熱膨脹係数が半導体材
    料の熱膨脹係数に近似した金属よりなる接触体が接触
    し、その接触体と容器外部に一面が露出する一つの端子
    体との間にそれぞれ存在する電気良導性のばね体により
    前記電極に対して加圧されることを特徴とする半導体装
    置。
JP5040325A 1993-03-02 1993-03-02 半導体装置 Pending JPH06252298A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006237429A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Okutekku:Kk 半導体装置、電極用部材および電極用部材の製造方法
EP2439775A3 (de) * 2010-10-08 2013-12-04 Congatec AG Wärmeverteiler mit mechanisch gesichertem Wärmekopplungselement

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JP4613077B2 (ja) * 2005-02-28 2011-01-12 株式会社オクテック 半導体装置、電極用部材および電極用部材の製造方法
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