JPS5824452Y2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はサイリスタ、トライアックなどの補助電極を
有する半導体装置に係り、特にその補助電極に加圧接触
される補助リードの加圧機構の改良に関するものである
。

以下、電力用サイリスタを例にとり説明する。

第１図は従来の電力用サイリスタの一例を示す縦断面図
である。

図において、１はサイリスタ素子で、このサイリスタ素
子１は、ｐｎｐｎ接合を有し端面に所定のベベリングと
安定化処理とが施された半導体基板１ａと、熱膨張係数
の小さなモリブチ゛ンからなり半導体基板１ａの第１の
主面にろう材１ｂによってろう付けされ陽極電極を構成
する支持板１Ｃと、半導体基板１ａの第２の主面に形成
されたアルミニウム蒸着層からなる環状の陰極電極１ｄ
と、この環状の陰極電極１ｄに取り囲まれた半導体基板
１ａ上に形成されたアルミニウム蒸着層からなるゲート
電極１ｅとで構成されている。

２は陽極端子で、この陽極端子２は、柱状の鋼材からな
り第１の端面にサイリスタ素子１の支持板１Ｃが加圧接
触され第２の端面に取り付けねじが設けられ陽極電流を
導くスタッド２ａと、このスタッド２ａの第１の端面に
加圧接触されたサイリスタ素子１の側面を取り囲むよう
に設けられた鉄製の管状体２ｂと、この管状体２ｂの一
端部にこれと一体に設けられスタッド２ａの第１の端面
に固着された鉄製のつば状体２Ｃとで構成されている。

３は内部にサイリスク素子１を収容し、このサイリスタ
素子１の性能が外部雰囲気によって劣化するのを防止す
るためのパッケージで、このパッケージ３は、鉄合金か
らなり陽極端子２の管状体２ｂの側面を取り囲み一端部
が陽極端子２のつば状体２Ｃにその全周にわたって抵抗
溶接またはアーク溶接で気密封着された金属筒体３ａと
、この金属筒体３ａの他端部に気密封着されたセラミッ
クからなる絶縁体３ｂと、銅棒からなり絶縁体３ｂにこ
れを貫通し外部に突出するように気密封着されサイリス
タ素子１側の端面部に陰極電流を導く後述の陰極引出し
端子が挿入される第１の凹部とこの端面部の反対側の端
面部に陰極端子リード（図示せず）が挿入される第２の
凹部とが設けられた陰極中継ぎ体３Ｃと、鉄合金からな
り上記絶縁体３ｂにこれを貫通し外部に突出するように
気密封着されこれも後述するゲートリードが挿入される
管状のゲート電極端子３ｄとで構成されている。

４はステンレスばね鋼線などの弾性導電部材からなり一
端がサイリスタ素子１のゲート電極１ｅに圧接し他端が
パッケージ３の管状のゲート電極端子３ｄ内に挿入され
るゲートリードで、このゲートリード４がゲート電極１
ｅに所定圧接荷重で圧接するための弾性力を得るために
、ゲートリード４の管状のゲート電極端子３ｄへの挿入
側の所定部分にコイル状に巻回されたコイル部４ａが設
けである。

５はゲートリード４を絶縁するためにゲートリード４に
被覆された絶縁管、６は鋼材からなりサイリスク素子１
の陰極電極１ｄに圧接された平板部とこの平板部と一体
に設けられパッケージ３の陰極中継ぎ体３Ｃの第１の凹
部内に挿入されて陰極電流を導き出す棒状部とで構成さ
れた陰極引出し端子で、この陰極引出し端子６には、上
記平板部の陰極電極１ｄとの圧接面からその棒状部の軸
方向に沿うて縦穴が形成され、この縦穴から上記ゲー）
ＩＪ−ド４を上記棒状部の外に引出すための横穴が形
成されている。

７はアルミナセラミックからなり陰極引出し端子６の上
記縦穴内に挿入されゲートリード４の先端部をサイリス
タ素子１のゲート電極１ｅ上へ導くための貫通孔を有す
るゲートリード支持体、８はアルミナセラミックからな
り陰極引出し端子６の棒状部の外側にはめ込まれその平
板部上に装着された段付き絶縁環状体、９はばね鋼から
なり陽極端子２の管状体２ｂの開口端部と段付き絶縁環
状体８との間に挿入され、この絶縁環状体８を介して陰
極引出し端子６の平板部をサイリスタ素子１の陰極電極
１ｄに押圧するための皿ばねである。

次に、この従来例のサイリスタの組立工程について説明
する。

まず、第１の段階として、段付き絶縁環状体８を陰極引
出し端子６の棒状部にはめ込んでその平板部上に装着し
たのち、この絶縁環状体８の上に皿ばね９をその凹面が
上になるようにして装着する。

この皿ばね９と陰極引出し端子６とは絶縁環状体８によ
って絶縁されている。

次に、第２の段階として、陽極端子２のスタッド２ａ上
に、これとサイリスタ素子１の支持板１Ｃとが接触する
ようにして、サイリスタ素子１を載置し、このサイリス
タ素子１の環状の陰極電極１ｄの上に、上記第１の段階
において組立てられた陰極引出し端子６をその平板部が
陰極電極１ｄと接触するようにして載置する。

次いで、第３の段階として、上記第１および第２の段階
を経て組立てられた組立体の陽極端子２を加圧装置（図
示せず）上に載せて、皿ばね９の外周部に上方から荷重
を加え、この皿ばね９がほぼ平板状になるようにすると
ともに、陽極端子２の管状体２ｂの開口端部に横方向か
ら圧力を加えて、この管状体２ｂの開口端部を変形させ
、この変形によって上記器ばね９がほぼ平板状の状態を
保持するようにする。

そうすると、この皿ばね９の弾性力によって、陰極引出
し端子６の平板部とサイリスタ素子１の陰極電極１ｄと
が加圧接触させられる。

次に、第４の段階として、上記陰極引出し端子６の棒状
部の縦穴内にその横穴からゲートリード支持体７を挿入
し、このゲートリード支持体７をサイリスタ素子１のゲ
ート電極１ｅ上に載置する。

しかるのち、第５の段階として、このゲートリード支持
体７の貫通孔内ヘゲ−） ＩＪ−ド４の絶縁管５が被覆
されている側の先端部を挿入し、パッケージ３の管状の
ゲート電極端子３ｄ内へ上記ゲートリード４の絶縁管５
が被覆されていない側の先端部を挿入するとともに、パ
ッケージ３の陰極中継ぎ体３Ｃの第１の凹部内へ陰極引
出し端子６の棒状部を挿入する。

最後に、第６の段階として、パッケージ３の金属筒体３
ａと陽極端子２のつば状体２Ｃとを抵抗溶接もしくはア
ーク溶接で気密封着するとともに、パッケージ３の管状
のゲート電極端子３ｄ内へ挿入され、このゲート電極端
子３ｄから外部に突き出ているゲートリード４の先端部
を治工具（図示せず）を用いてゲート電極端子３ｄ内に
押し込みながら、ゲート電極端子３ｄとゲートリード４
とを外部がら機械的に圧着して溶接などによって気密封
着する。

このように、ゲートリード４の先端部をゲート電極端子
３ｄ内に押し込んで気密封着すると、ゲートリード４に
、コイル部４ａのひねり、図示イの部分のたわみなどの
弾性変形が生じ、この弾性変形による弾性力によってゲ
ートリード４の先端部とサイリスタ素子１のゲート電極
１ｅとが加圧接触させられる。

ところが、このように、ゲート電極端子３ｄから外部に
突き出ているゲートリード４の先端部をゲート電極端子
３ｄ内に押し込みながらこれらを機械的に圧着して気密
封着するとき、ゲー） ＩＪ−ド４の先端部のゲート電
極端子３ｄ内への押込みのばらつきによって、ゲートリ
ード４のコイル部４ａおよび図示イの部分の弾性変形に
よる弾性力にばらつきが生じて、ゲートリード４の先端
部のサイリスタ素子１のゲート電極１ｅへの押圧力が変
動し、これらの間の電気的接触抵抗も変動するという問
題があった。

この考案は、上述の問題に鑑みてなされたもので、補助
リード（上記例ではゲートリード）のパッケージの絶縁
体に気密封着された管状の補助電極端子内へ挿入される
側の所定部分に、上記補助電極端子の内径より大きい加
工部を設け、上記パッケージと半導体素子が載置された
主電極端子とを気密封着するとき、上記半導体素子の補
助電極に補助リードの下端部を当接させた状態で上記加
工部が上記補助電極端子または上記絶縁体によって下方
に押し下げられて、上記補助リードが所定の弾性変形す
るようにすることによって、上記補助リードの上記半導
体素子の補助電極への押圧力の変動を抑制し、これらの
間の電気的接触抵抗のばらつきのない、作業性のよい半
導体装置を提供することを目的とする。

第２図はこの考案の一実施例の電力用サイリスクを示す
縦断面図である。

図において、４０はこの実施例のゲートリードである。

この実施例の構造は、ゲートリード４０以外は第１図の
縦断面図に示した従来例の構造とほぼ同様である。

この実施例のゲートリード４０は、パッケージ３の金属
筒体３ａと陽極端子のつば状体２Ｃとが気密封着された
ときの絶縁体３ｂの下面とサイリスタ素子１のゲート電
極１ｅの表面との間の距離Ｈより、このゲート電極１ｅ
の表面に接するゲートリード４０の先端部とゲート電極
端子３ｄの内径より大きいコイル部４０ ａの上端との
間のこの表面と垂直な方向の距離が所定の長さｈだけ長
くなるように構成されている。

従って、パッケージ３の金属筒体３ａと陽極端子２のつ
ば状体２Ｃとが気密封着される以前の状態では、第３図
の縦断面図に示すように、パッケージ３の金属筒体３ａ
の開口端面と陽極端子２のつば状体２Ｃとの間に長さｈ
のすき間ができる。

この実施例の組立工程は、第１図の縦断面図に示した従
来例の組立工程とほぼ同様であるので、第３図の縦断面
図は、上記従来例の組立工程の第１〜第５の段階に対応
する各段階を終了したときのこの実施例の状態を示す。

上記従来例の最後の第６の段階に対応するこの実施例の
段階において、パッケージ３の金属筒体３ａと陽極端子
２のつば状体２Ｃとを接触させて抵抗溶接もしくはアー
ク溶接で気密封着する。

このとき、ゲートリード４０のコイル部４０ ａがパッ
ケージ３の絶縁体３ｂによって押し下げられて、ゲート
リード４０に、こイル部４０ ａのひねり、図示イの部
分のたわみなどの弾性変形が生じ、この弾性変形による
弾性力によってゲートリード４０の先端部とサイリスク
素子１のゲート電極１ｅとが加圧接触させられる。

次いで、パッケージ３の管状のゲート電極端子３ｄとこ
れに挿入されているゲートリード４０の先端部とを外部
から機械的に圧着して溶接などによって気密封着する。

このように、この実施例では、従来例のように管状のゲ
ート電極端子３ｄから外部に突出しているゲー） ＩＪ
−ド４０の先端部をゲート電極端子３ｄ内に押し込んで
ゲートリード４０に弾性変形を生じさせながらこれらを
気密封着する必要がないので、ゲートリード４０の先端
部をゲート電極端子３ｄ内へ押し込む作業がなく、作業
性の向上を図ることができるとともに、ゲートリード４
０の先端部のゲート電極端子３ｄ内へ押し込みの変動に
よるゲートリード４０のサイリスタ素子１のゲート電極
１ｅへの押圧力のばらつきがなく、これらの間の電気的
接触抵抗のばらつきもなくなる。

この実施例では、ゲートリード４０のコイル部４０ ａ
をパッケージ３の絶縁体３ｂで押し下げてゲートリード
４０に弾性変形が生ずるようにしたが、必ずしもコイル
部４０ ａを絶縁体３ｂで押し下げるようにする必要が
なく、ゲートリードの管状のゲート電極端子３ｄ内へ挿
入される側の所定部分に、ゲート電極端子３ｄの内径よ
り大きい加工部を設け、この加工部をゲート電極端子３
ｄまたは絶縁体３ｂで押し下げるようにしてもよい。

なお、これまで、電力用サイリスタを例にとり説明した
が、この考案はこれに限らず、その他の補助電極を有す
る半導体装置にも適用できることは言うまでもない。

以上、説明したように、この考案の半導体装置では、半
導体素子が載置されその第１の主面に形成された第１の
主電極に電気的に接続された第１の主電極端子に一端縁
が気密封着されるとともに絶縁体に他端縁が気密封着さ
れ内部に上記半導体素子を収容する金属筒体と、上記絶
縁体に気密封止された管状の補助電極端子と、弾性導電
部材からなり一方の先端部が上記管状の補助電極端子内
に挿入圧着されそれ自体の弾性変形による弾性力によっ
て他方の先端部が上記半導体素子の第２の主面に形成さ
れた補助電極に加圧接触された補助リードとを備えたも
のにおいて、上記補助リードの上記管状の補助電極端子
内に挿入圧着される側の所定部分に上記補助電極端子の
内径より大きい加工部を設け、上記半導体素子が載置さ
れた上記第１の主電極端子上に上記半導体素子を取り囲
むように、上記補助電極端子が気密封着された上記絶縁
体に一端縁が気密封着された上記金属筒体の他端縁を気
密封着するときに、上記補助電極端子または上記絶縁体
によって上記加工部の位置決めされた上記補助リードの
自由下端が上記気密封着後の上記半導体素子の補助電極
の表面位置より所定量下方にあるようにした状態で上記
気密封着することによって上記自由下端が上記補助電極
表面によって押圧され上記補助リードが所定の弾性変形
するようにしたので、従来例のように、上記補助電極端
子から外部に突出している上記補助リードを上記補助電
極端子内に押し込んで上記補助リードに弾性変形させな
がらこれらを気密封着する必要がないため、上記補助リ
ードの先端部を上記補助電極端子内へ押し込む作業がな
く、作業性の向上を図ることができるとともに、上記補
助リードの先端部の上記補助電極端子内への押し込みの
変動による上記補助リードの上記補助電極への押圧力の
ばらつきがなく、これらの間の電気的接触抵抗のばらつ
きもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力用サイリスタの一例を示す縦断面図
、第２図はこの考案の一実施例の電力用サイリスタを示
す縦断面図、第３図は上記実施例のパッケージと陽極端
子とが固着される以前の状態を示す縦断面図である。 図において、１は半導体素子、１Ｃは第１の主電極、１
ｄは第２の主電極、１ｅはゲート電極（補助電極）、２
は第１の主電極端子、３ａは金属筒体、３ｂは絶縁体、
３Ｃは第２の主電極端子、３ｄはゲート電極端子（補助
電極端子）、４および１０はそれぞれゲートリード（補
助リード）、６は主電極引出し端子である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一もしくは相当部分を
示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１の主面に第１の主電極が形成され第２の主面に第２
   の主電極と補助電極とが形成された半導体素子、この半
   導体素子が載置され上記第１の主電極に電気的に接続さ
   れた第１の主電極端子に一端縁が気密封着されるととも
   に絶縁体に他端縁が気密封着され内部に上記半導体素子
   を収容する金属筒体、上記絶縁体に互いに独立に気密封
   着された第２の主電極端子および管状の補助電極端子、
   一端が上記第２の主電極に電気的に接続され他端が上記
   第２の主電極端子に電気に接続され主電流を導く主電極
   引出し端子、並びに弾性導電部材からなり一方の先端部
   が上記管状の補助電極端子内に挿入圧着されそれ自体の
   弾性変形による弾性力によって他方の先端部が上記補助
   電極に加圧接触された補助リードを備えたものにおいて
   、上記補助リードの上記管状の補助電極端子内に挿入圧
   着される側の所定部分に上記補助電極端子の内径より大
   きい加工部を設け、上記半導体素子が載置された上記第
   １の主電極端子上に上記半導体素子を取り囲むように、
   上記補助電極端子が気密封着された上記絶縁体に一端縁
   が気密封着された上記金属筒体の他端縁を気密封着する
   ときに、上記補助電極端子または上記絶縁体によって上
   記加工部の位置決めされた上記補助リードの自由下端が
   上記気密封着後の上記半導体素子の補助電極の表面位置
   より所定量下方にあるようにした状態で上記気密封着す
   ることによって上記自由下端が上記補助電極表面によっ
   て押圧され上記補助リードが所定の弾性変形するように
   したことを特徴とする半導体装置。