JPH0634246U - 圧接型半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱緩衝板を介して主電極を半導体基板に圧接
する場合に位置決め部により熱緩衝板を位置決め固定す
ることにより、安価にして高性能で高信頼性の圧接型半
導体素子を得る。 【構成】 半導体基体３の両主表面に、それぞれ主電極
を有し、一方の主電極であるカソード電極６はゲート電
極５に取り囲まれ主表面上に分散配置され、両主電極
２，６はシリコンと熱膨張係数がほぼ等しい材料である
モリブデンもしくはタングステン等の熱緩衝板８を介し
て圧接により外部電極へ接続されるゲートターンオフサ
イリスタ等において、カソード電極６に圧接される熱緩
衝板８を位置決め固定するための位置決め部１６Ａ〜１
６Ｃを設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧接型半導体素子に係り、特に圧接型半導体素子の主電極部の位置 決め構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図４に従来の圧接型半導体として圧接型ゲートターンオフサイリスタの構造を 示す。図でろう付けや溶接などにより接着されずに接触している部分は、説明の ため切り離して図示してある。図４において１は一方の主電極導体であるアノー ド銅ブロック、２はシリコンと熱膨張係数がほぼ等しい材料であるモリブデン， タングステン等からなるアノード電極、３はＰＮＰＮ構造を有する半導体基体で あるシリコンウエハである。銅ブロック１はアノード電極２に加圧接触され、ア ノード電極２はシリコンウエハ３の一方の主表面にろう付けされている。４はパ ッシベーションゴム、５はアルミニウム蒸着層からなり、シリコンウエハ３の他 方の主表面の中心部上に形成されたゲート電極である。６はカソード電極で、こ のカソード電極６は、アルミニウム蒸着層からなり、シリコンウエハ３のゲート 電極５が形成された主表面上にゲート電極５を取り囲んで形成された他方の主電 極である。７，８は熱緩衝板、９はカソード銅ブロックで、熱緩衝板７はシリコ ンと熱膨張係数がほぼ等しい材料からなるドーナツ状薄板で、周辺にカソード銅 ブロック９の外周を取り囲む周壁を有する。熱緩衝板８はシリコンと熱膨張係数 がほぼ等しい材料からなるドーナツ状円板であり、カソード銅ブロック９は熱緩 衝板８に加圧接触された他方の主電極導体である。１０は絶縁体、１１は金属弾 性体からなりそのばね力により一端がゲート電極５に加圧接触されるゲートリー ド、１２はシリコンラバー等からなる弾性部材である。

【０００３】 すなわち、図４の圧接型ゲートターンオフサイリスタはゲートリード１１が素 子の中心に設けられたものであり、カソード電極６とカソード銅ブロック９との 間に介される熱緩衝板８は何らかの位置決めを行わないと圧接しない状態で位置 づれを起こし、素子の不良をまねく。そこで、さらに薄板の熱緩衝板７を設け、 この周辺に周壁を付け、この周壁で熱緩衝板８とカソード銅ブロック９の外周を 取り囲み弾性部材１２で挾み、固定していた。

【０００４】 図４のものはゲートリード１１が素子の中心に設けられた構造であるのに対し て、図５は、素子のゲート特性の改良を図るために、円筒状のゲートリング１５ をカソード銅ブロック９を取り囲むようにして素子の外周部付近に設けた構造で ある。すなわち、図５に示すようにカソード銅ブロック９とゲートリング１５と の間には弾性が小さく、かつ、摩擦が小さい例えばテフロンのような絶縁体１４ を用い、熱緩衝板８はシリコーンゴム等の接着剤によりカソード電極５に直接固 定されていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

図４に示す従来の圧接型導体素子では、熱緩衝板８を固定して位置決めするた めに熱緩衝板７や弾性部材１２等の余分な部品を必要としそれだけコスト高とな るとともに、圧接が不充分となっていた。また、図５に示す従来の圧接型半導体 素子では、熱緩衝板８は固定されるものの、カソード銅ブロック９と熱緩衝板８ の位置出しが正確にできないため、不均一な圧接をまねき、性能が低下し信頼性 に欠けていた。

【０００６】 本発明は上述の問題点を解決したもので、安価にして高性能で高信頼性の圧接 型半導体素子を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記目的を達成するために、半導体基体の両主表面にそれぞれ主電 極を設け、一方の主電極は制御電極に取り囲まれ、かつ、この一方の主電極には 熱緩衝板を圧接し、前記制御電極には金属製リングを圧接するとともに、該金属 製リングを前記熱緩衝板との間に絶縁体を介設してなる半導体素子において、前 記熱緩衝板と絶縁体との関連において該熱緩衝板を位置決めする位置決め手段を 設ける。

【０００８】

【作用】

熱緩衝板は一方の主電極に圧接されるとともに位置決め部によって位置決めさ れる。これにより、圧接力が主電極において均一になり、素子動作時における電 流分布も均一になる。

【０００９】

【実施例】

以下に本考案の実施例を図１〜図３を参照しながら説明する。

【００１０】 図１は本考案の実施例による圧接型半導体素子である圧接型ゲートターンオフ サイリスタを示すもので、図４及び図５のものと同一又は相当部分には同一符号 が付されている。半導体基体であるシリコンウエハ３の主表面にそれぞれ主電極 を有し、一方の主電極であるカソード電極６は制御電極であるゲート電極５に取 り囲まれ主表面上に分散配置されている。このカソード電極６と他方の主電極で あるアノード電極２はシリコンと熱膨張係数がほぼ等しい材料であるモリブデン もしくはタングステン等の熱緩衝板８を介してカソードブロック９とアノードブ ロック１により圧接され、外部電極に接続される。

【００１１】 また、カソード電極６の外周部に位置するゲート電極５は、カソード電極圧接 部を取り込む同筒状金属であるゲートリング１５により圧接されるとともに、外 部電極に接続される。さらに、カソード電極圧接部とゲートリング１５間には弾 性が小さくかつ摩擦が小さいテフロンのような絶縁体１４が介設されている。

【００１２】 本実施例の特徴とするところは、絶縁体１４の内周面部に溝部１４ａを設ける とともに、熱緩衝板８の外周部に突起部８ａを設け、溝部１４ａに突起部８ａを 嵌合させて位置決め部１６Ａが構成されていることである。

【００１３】 上記実施例によれば、アノード銅ブロック２にシリコンウエハ３をパッシベー ションゴム４により固定するとともに、シリコンウエハ３にカソード電極５とカ ソード電極６を形成する。しかる後に、カソード電極６の上に熱緩衝板８を介し てカソード銅ブロック９を載置してカソード電極圧接部を形成する。このカソー ド電極圧接部の外周に絶縁体１４の溝部１４ａと熱緩衝板８の突起部１４ａとを 嵌合させて絶縁体１４を配置し、この絶縁体１４の外周にゲートリング１５を嵌 合させ、しかる後にこれらを圧接する。

【００１４】 従って、熱緩衝板８をカソード銅ブロック９をカソード電極６上に正確に位置 決めすることができるとともに、圧接を解除して再び圧接する場合も、カソード 電極６とカソード銅ブロック８との間に介設された熱緩衝板８が位置ずれを起こ すこともなく位置決めされる。

【００１５】 これにより、素子の動作時の電流分布が均一になり、特性が向上するとともに 高信頼性のものとなる。。

【００１６】 図２は本考案の他の実施例による圧接型半導体素子としての圧接型ゲートター ンオフサイリスタを示すもので、図１のものと同一又は相当部分には同一符号が 付されている。本実施例においては、図２に示すように、シリコンと熱膨張係数 がほぼ等しい材料からなり熱緩衝を兼ねた有底円筒状の位置決め部材１７をカソ ード電極６と熱緩衝板８との間に介設したものである。

【００１７】 位置決め部材１７は底部１７ａ、周壁部１８ｂ、周壁部から折曲した折曲部１ ７ｃ、折曲部からさらに折曲する折曲部１７ｄからなり、絶縁体１４の内周側に は溝部１４ａと１４ｂが設けられている。位置決め部材１７の折曲部１７ｃを絶 縁体１４の溝部１４ａに、折曲部１７ｄを溝部１４ｂに嵌合させることと、周壁 部１７ｃによって位置決め部１６Ｂが形成される。図２の圧接型半導体素子によ れば、位置決め部材１７を設けたことにより、位置決めがより一層確実になる。

【００１８】 図３は本考案のさらに他の実施例による圧接型ゲートターンオフサイリスタを 示すもので、本実施例においては、絶縁体１４をシリコーンゴム等からなる接着 剤１８によって接着して位置決め部１６Ｃを形成したもので、構造簡単にして工 数がかからなく位置決めできる利点がある。

【００１９】 上述の各実施例では圧接型ゲートターンオフサイリスタへの適用について述べ たが、本考案は同一半導体基板に同時にダイオードが形成された逆導通型ゲート ターンオフサイリスタ等の半導体素子にも適用可能である。

【００２０】

【考案の効果】

本考案は、上述の如くであって、圧接型の半導体素子において熱緩衝板と絶縁 体との間に位置決め手段を設けたから、圧接位置決めが正確になり、素子動作時 の電流分布が均一にして高性能で高信頼性にして安価な圧接型半導体素子が得ら れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による圧接型半導体素子の正断
面図。

【図２】本考案の他の実施例による圧接型半導体素子の
正断面図。

【図３】本考案のさらに他の実施例による圧接型半導体
素子の正断面図。

【図４】従来の圧接型半導体素子の正断面図。

【図５】従来の圧接型半導体素子の正断面図。

【符号の説明】

１…アノード銅ブロック ２…アノード電極 ３…シリコンウエハ ４…パッシベーションゴム ５…ゲート電極 ６…カソード電極 ８…熱緩衝板 ９…カソード銅ブロック １４…絶縁体 １５…ゲートリング １６Ａ〜１６Ｃ…位置決め部 １７…位置決め部材 １８…接着剤

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基体の両主表面にそれぞれ主電極
   を設け、一方の主電極は制御電極に取り囲まれ、かつ、
   この一方の主電極には熱緩衝板を圧接し、前記制御電極
   には金属製リングを圧接するとともに、該金属製リング
   を前記熱緩衝板との間に絶縁体を介設してなる半導体素
   子において、前記熱緩衝板と絶縁体との関連において該
   熱緩衝板を位置決めする位置決め手段を設けて構成した
   ことを特徴とする圧接型半導体素子。
2. 【請求項２】 請求項１の圧接型半導体素子において、
   前記位置決め手段を、前記熱緩衝板の外周部と絶縁体の
   内周部間の溝部と突起部の係合によって、構成したこと
   を特徴とする圧接型半導体素子。
3. 【請求項３】 請求項１の圧接型半導体素子において、
   前記位置決め手段を、前記一方の主電極と熱緩衝板との
   間に介設された有底円筒状の位置決め部材と前記絶縁体
   とを係合させて構成したことを特徴とする圧接型半導体
   素子。
4. 【請求項４】 請求項１の圧接型半導体素子において、
   前記位置決め手段を、前記絶縁体を接着剤により前記半
   導体基体に固定して構成したことを特徴とする圧接型半
   導体素子。