JPS5855648Y2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は圧接形半導体装置に係り、特にその補助電極
導電線の引き出し構造の改良に関するものである。

以下、サイリスクを例に取り説明する。

第１図は従来のサイリスタの一例の構成を示す縦断面図
である。

第１図において、１はサイリスタ素子（半導体素子）で
あり、このサイリスタ素子１は、ＰＮＰＮ接合を有する
シリコンウェハ１１．モリブデン、タングステンなどに
より作製されアルミニウム・シリコンによってシリコン
ウェハ１１の第１の主面にろう付けされた金属支持板か
らなる陽極（主電極）１２、シリコンウェハ１１の第２
の主面に形成されたリング状のアルミニウム蒸着層から
なる陰極（主電極）１３、リング状のアルミニウム蒸着
層の内側に形成された島状のアルミニウム蒸着層からな
るゲート電極（補助電極）１４によって構成されている
。

サイリスタ素子１は適当なベベリング、パシベーション
を施されてパッケージに収容される。

２は陽極パッケージであり、この陽極パッケージ２は、
サイリスタ素子１の陽極１２に加圧接触する柱状の銅か
らなる陽極導電体（主電極導電体）２１．アルミナセラ
ミックからなり半導体素子１・陽極導電体２１および後
述の陰極導電体を取り囲むように設けられた筒状絹物体
２２、鉄・ニッケル合金板からなり内周部が陽極導電体
２１にろう付けされ外周部が筒状絶縁体２２の一方の端
面にろう付けされた金属板２３、鉄・ニッケル合金板か
らなり筒状絶縁体の他方の端面にろう付けされた第１の
溶接リング２４、鉄・ニッケル合金管からなり筒状絶縁
体２２の横方向の貫通穴に挿通してろう付けされゲート
端子の働きをするゲートパイプ（補助電極引出端子）２
５によって構成されている。

筒状絶縁体２２の内周部でサイリスタ素子１を位置決め
している。

３は陰極パッケージであり、この陰極パッケージ３は、
サイリスタ素子１の陰極１３に加圧接触する柱状の銅か
らなる陰極導電体（主電極導電体）３１．鉄・ニッケル
合金板からなり可とう性を有し内周部が陰極導電体３１
にろう付けされ外周部において第１の溶接リング２４と
互いに溶接される第２の溶接リング３２によって構成さ
れている。

陰極導電体３１なサイリスタ素子１と接する側には、中
心を通って外周につながる溝部が設けられている。

４はステンレス鋼ばねからなり一端がサイリスタ素子１
のゲート電極１４に加圧接触し他端がゲートパイプ２５
に挿通されてこれに溶接されるゲート導電線（補助電極
導電線）、５は耐熱性のフッ素樹脂からなり陰極導電体
３１とゲート導電線４とを絶縁する絶縁チューブで゛あ
る。

次に、上記のサイリスタの組立て手順について説明する
。

まず、陽極パッケージ２にサイリスタ素子１を陰極１３
、ゲート電極１４が上に向くように挿着する。

次に、絶縁チューブ５が被覆されたゲート導電線４を先
端部が上に向く状態で陽極パッケージ２のゲートパイプ
２５に挿通し、先端部を１８０゜回転さす。

このとき上方向に引張りあげる力を加えながら、先端部
がゲート電極１４の中央部に接触するように合わせてか
ら、引張り上げる力を解放する。

これで、弾性体からなるゲート導電線４の押圧力によっ
てゲート電極１４とゲート導電線４とが電気的に接続さ
れ、またサイリスタ素子１が上下方向に対して固定され
るとともに、ゲート導電線４もサイリスタ素子１および
ゲートパイプ２５によって固定される。

ゲート導電線４のサイリスク素子１への押圧力は、陽極
パッケージ２に挿着されるサイリスタ素子１の位置と筒
状絶状体２２にろう付けされたゲートパイプ２５の位置
とによって、ゲート導電線４のばね定数、たわみ量およ
びゲート電極１４への接解部の接触電気抵抗を考慮して
設計され、１．２ｋｇ／ｍｍ２以上の値が用いられてい
る。

さらに、陰極導電体３１の溝部をゲート導電線４にはめ
込みながら、陰極パッケージ３を陽極パッケージ２に挿
着し、第１および第２の溶接リング２４．３２の外周を
合わせながら、不活性ガス雰囲気中でアーク溶接法また
は抵抗溶接法でこれらを互いに溶接する。

さらにゲート導電線４を挿通したゲートパイプ２５を不
活性ガス雰囲気中で溶接して気密性を有するサイリスタ
が完成する。

なお、図示していないが、陽極導電体２１および陰極導
電体３１にはそれぞれ冷却フィンが加圧接触により取り
付けられ、また、ゲートパイプ２５には外部リードが半
田付けされて外部回路に接続される。

ところが、上記のようなゲート導電線４の従来の引き出
し構造には、次のような問題点か゛ある。

すなわち、ゲート導電線４の応力は、ゲートパイプ２５
の内端部のゲート電極１４と反対側の位置を支点としゲ
ート電極１４とゲートパイプ２５の外端部のゲート電極
１４と同じ側の位置とを作用点としてつりあっている。

第１図で誇張して示したように、ゲートパイプ２５に挿
通されたゲート導電体４はゲートパイプ２５の内端部と
外端部との間でたわむ。

この力は、ゲートパイプブ２５の内端から外端までの自
由長がゲートパイプ２５の内端からサイリスク素子１の
ゲート電極１４までの自由長より小さいので、ゲートパ
イプ２５側においてサイリスタ素子１側より大きくなる
。

従って、ゲートパイプ２５の筒状絶縁体２２にろう付け
により固定されていない部分、特に筒状絶縁体２２の外
周部のつけ根（第１図にＡにて示す）に大きな残留応力
（例えば、２０１（ｇ／ｍｍ２以上）が働き、長時間を
経路すると、ゲートパイプ２５が疲れ破壊し、気密性が
低下してサイリスタ素子の電気特性が低下したり、接触
部の電気抵抗が大きくなることが発生する。

ゲートパイプ２５の破壊を防止するためにその肉厚を厚
くすると、筒状絶縁体２２へのろう付は時に、筒状絶縁
体２２との熱膨張係数の差により熱応力が発生し、筒状
絶縁体２２のゲートパイプ２５ろう付は部付近にクラッ
クを生しるので、ゲートパイプ２５の肉厚をあまり厚く
できない。

この考案は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、補
助電極導電線の補助電極引出端子に挿入された部分に生
ずる応力が、この補助電極引出端子の筒状絶縁体の内周
部に接する部分の補助電極と反対側の位置を支点、外周
部に接する部分の補助電極と同じ側の位置を作用点とし
て働くように、補助電極導電線にうねりを持たせ、上記
の応力が補助電極引出端子の筒状絶縁体に接していない
部分に働かないようにすることによって、補助電極引出
端子の疲れ破壊を防止した半導体装置を提供することを
目的としたものである。

以下、実施例に基づいてこの考案を説明する。

第２図ａおよびｂはそれぞれこの考案によるサイリスタ
のゲート導電線の第１および第２の実施例を示す側面図
、第３図は第２図ａに示すゲート導電線を、サイリスタ
のゲートパイプに挿入した状態を示す要部拡大断面図で
ある。

第３図において、第１図と同一符号は第１図にて示した
ものと同様のものを表わしている。

第２図に示す４ａ、４ｂは図示のＢ１部分および０１部
分がそれぞれ第３図に示すゲートパイプ２５の図示のＢ
２部分および０２部に接するようにうねりを持たせたゲ
ート導電線である。

ゲート導電線４ａ、４ｂのＢ□部とＣ１部との間の波高
（図示ｈ）はゲートパイプ２５の内径と同一かわずかに
大きくすることによって、この部分でのゲート導電線４
ａ 、４ ｂの固定を完全に行うことができる。

ゲートパイプ２５へのゲート導電線４ａの挿入は次のよ
うにして行う。

まず、絶縁チューブ５が被覆されたゲート導電線４ａの
一端部を、他の先端部を上向きにして、ゲートパイプ２
５に強く挿入する。

次に、ゲート導電線４ａの上段の先端部に上方向に引張
り上げる力を加えながら先端部を１８０°回転させ、サ
イリスタ素子１のゲート電極１４の中央部に接触するよ
うに合わせて、引張りあげる力を解放する。

このとき、弾性体からなるゲート導電線４ａの押圧力に
よってゲート電極１４とゲート導電線４ａとが電気的に
接続される。

これと同時に、ゲートパイプ２５側のゲート導電線４ａ
には、ゲート導電線４ａのＢ１部がゲートパイプ２５の
筒状絶縁体２２の内周部に接する部分Ｂ２を支点とし、
ゲート導電線４ａのＣ１部がゲートパイプ２５の筒状絶
縁体２２の外周部に接する部分Ｃ２を作用点として、押
圧力がかかり、ゲート導電線４ａはたわむ。

よって、ゲート電極１４とゲートパイプ２５とは電気的
に接続される。

その他の組立手順は従来のサイリスタと同様で゛ある。

このようにして組み立てられたサイリスタにおいて、ゲ
ート導電線４ａの押圧力は、一端がゲートパイプ２５を
介してこのゲートパイプ２５を保持している機械的強度
の大きい筒状絶縁体２２の外周部に働き、他端において
ゲート電極１４に働くことにより、ゲートパイプ２５の
筒状絶縁体２２に挿入されていない部分に押圧力がかか
らなく、この部分に残留応力が生じないので、長時間経
過しても、デー１〜パイプ２５の疲れ破壊により気密性
が低下することがない。

従って、接触部の電気抵抗が大きくなったり、サイリス
タ素子の電気特性が劣化することがない。

上記のゲート導電線の挿入方法、作用はゲート導電線４
ｂにおいても同様である。

上記の実施例においては、この考案をサイリスクに適用
した場合について述べたが、この考案は、一端が補助電
極に加圧接触される補助電極導電線の他端が、パッケー
ジの筒状絶縁体の貫通穴に固定された補助電極引出端子
に挿入される他の半導体装置、例えばトライアック、ト
ランジスタなどに広く適用することができるものである
。

以上詳述したように、この考案による半導体装置におい
ては、補助電極導電線の補助電極引出端子に挿入された
部分に生ずる応力が、補助電極引出端子の筒状絶縁体の
内周部に接する部分の補助電極と反対側の位置を支点と
してその外周部に接する部分の補助電極と同じ側の位置
を作用点として働くように、補助電極導電線にうねりを
持たせであるので、長時間経過しても、補助電極引出端
子の疲れ破壊により気密性が低下するこがない。

従って、半導体素子の電気特性が劣化したり、接触部の
電気抵抗が増大したりすることがなく、信頼度の大きな
半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサイリスタの一例の構成を示す縦断面図
、第２図ａおよびｂはこの考案によるサイリスタのゲー
ト導電線の第１および第２の実施例を示す側面図、第３
図は第２図ａに示すゲート導電線をサイリスタのゲート
パイプに挿入した状態を示す要部拡大断面図である。 図において、１はサイリスタ素子（半導体素子）、４．
４ ａ 、４ ｂはゲート導電線（補助電極導電線）、
１２は陽極（主電極）、１３は陰極（主電極）、１４は
ゲート電極（補助電極）、２１は陽極導電体（主電極導
電体）、２２は筒状絶縁体、２５はゲートパイプ（補助
電極引出端子）、３１は陰極導電体（主電極導電体）で
ある。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 二つの主電極と少なくとも一つの補助電極とを有する半
   導体素子、この半導体素子の上記の二つの主電極にそれ
   ぞれ圧接される二つの主電極導電体、上記半導体素子の
   周囲を取り囲み上記主電極導電体にそれぞれ金属板を介
   して取り付けられ上記半導体素子を封止する筒状絶縁体
   、この筒状絶縁体の貫通穴に一端部が挿入固定され残部
   がこの筒状絶縁体の外側壁面外へ突出した補助電極引出
   端子、および導電性弾性体からなり一端が上記補助電極
   引出端子に挿入され他端が上記補助電極に圧接される補
   助電極導電線を備えたものにおいて、上記補助電極導電
   線の上記補助電極引出端子に挿入された部分に生じる応
   力が、この補助電極引出端子の上記筒状絶縁体の内周部
   に接する部分の上記補助電極と反対側の位置を支点とし
   その外周部に接する部分の上記補助電極と同じ側の位置
   を作用点として働くように、上記補助電極導電線にうね
   りを持たせたことを特徴とする半導体装置。