JPS61134064A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS61134064A JPS61134064A JP59255637A JP25563784A JPS61134064A JP S61134064 A JPS61134064 A JP S61134064A JP 59255637 A JP59255637 A JP 59255637A JP 25563784 A JP25563784 A JP 25563784A JP S61134064 A JPS61134064 A JP S61134064A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 49
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42308—Gate electrodes for thyristors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
- H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1301—Thyristor
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- Die Bonding (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ｃ発明の利用分野〕
本発明は、ゲートターンオフサイリスタ（以下ＧＴＯ）
、サイリスタ又はトランジスタ等の半導体基体と電極
とを加圧接触する半導体装置に係り特に半導体基体の応
力集中を低減し均一な応力分布を得るのに好適な圧接型
半導体装置に関する。
、サイリスタ又はトランジスタ等の半導体基体と電極
とを加圧接触する半導体装置に係り特に半導体基体の応
力集中を低減し均一な応力分布を得るのに好適な圧接型
半導体装置に関する。
一般にトランジスタ、サイリスタ、ＧＴＯ等の半導体素
子を加圧接触する圧接型半導体装置は電力用として知ら
れている。従来の圧接型半導体装置をＧＴＯを例にして
第２図にて説明する。半導体素子１の肩側に、この素子
１の熱膨張係数に近い金属板１０．１０’ 、４を介し
て、熱、電気伝導率の高い金属ポスト５，９を設け、こ
の金属ポスト５，９を矢印の方向に加圧圧接する構造に
なっている。またゲート電極環８は、金属ポスト９に絶
縁体７を介して挿入されており、板バネ６にて加圧され
る構造となっている。このゲート電極−８は金属ポスト
９により、半導体素子１のゲート電極部に対応する様絶
縁体７を介し正確に位置決めされている。ところで上記
第２図の構造で。
子を加圧接触する圧接型半導体装置は電力用として知ら
れている。従来の圧接型半導体装置をＧＴＯを例にして
第２図にて説明する。半導体素子１の肩側に、この素子
１の熱膨張係数に近い金属板１０．１０’ 、４を介し
て、熱、電気伝導率の高い金属ポスト５，９を設け、こ
の金属ポスト５，９を矢印の方向に加圧圧接する構造に
なっている。またゲート電極環８は、金属ポスト９に絶
縁体７を介して挿入されており、板バネ６にて加圧され
る構造となっている。このゲート電極−８は金属ポスト
９により、半導体素子１のゲート電極部に対応する様絶
縁体７を介し正確に位置決めされている。ところで上記
第２図の構造で。
半導体素子１の面側に金属板１０，４を設けたのは、半
導体素子１と金属ポスト５，９との熱膨張係数の違いに
より、装置稼動時の温度変化によって半導体素子１に応
力が加わるのを防ぐ為である。
導体素子１と金属ポスト５，９との熱膨張係数の違いに
より、装置稼動時の温度変化によって半導体素子１に応
力が加わるのを防ぐ為である。
従って金属板１０．１０’ 、４はタングステン。
モリブデン等の半導体素子１と熱膨張係数の近い金属が
用いられる。また、従来から使用されているサイリスタ
、ダイオード等の電力用半導体素子のカソード電極は電
気的に一体で構成されているが、ＧＴＯや大電力トラン
ジスタ等の半導体素子°は第３図に示す様にカソード電
極が分割されている為、圧接により半導体素子に加わる
応力が問題となる。特にＧＴＯでは分割された各々のカ
ソードが独立したＧＴＯでありこれが並列動作するので
、カソード面全体の均一な圧接が要求される。
用いられる。また、従来から使用されているサイリスタ
、ダイオード等の電力用半導体素子のカソード電極は電
気的に一体で構成されているが、ＧＴＯや大電力トラン
ジスタ等の半導体素子°は第３図に示す様にカソード電
極が分割されている為、圧接により半導体素子に加わる
応力が問題となる。特にＧＴＯでは分割された各々のカ
ソードが独立したＧＴＯでありこれが並列動作するので
、カソード面全体の均一な圧接が要求される。
ところがこの種の圧接型半導体装置は、圧接時に半導体
素子へ加わる応力を有限要素法（ＦＥＭ）等で計算する
と、モデル化した第６図（１）の構造と基本的・に同じ
であるので第６図（２）の様に金属板１３の端面で応力
が集中する。さらに半導体装置稼動時は、温度変化が起
るので、例えば温度上昇時には第５図に示す点線の如く
変形すると考えられる。これは金属ポスト５．９が一般
的に。
素子へ加わる応力を有限要素法（ＦＥＭ）等で計算する
と、モデル化した第６図（１）の構造と基本的・に同じ
であるので第６図（２）の様に金属板１３の端面で応力
が集中する。さらに半導体装置稼動時は、温度変化が起
るので、例えば温度上昇時には第５図に示す点線の如く
変形すると考えられる。これは金属ポスト５．９が一般
的に。
熱、電気伝導率の良いＣｕ等の金属を使用している為に
、金属板１０．ｔｏ’ 、４との熱膨張係数が大きく異
なる為に起る。ところでこの様に熱膨張係数が異なると
、金属ポスト９と金属板１０または１０′との加圧接触
面でせん断力Ｆが働く。
、金属板１０．ｔｏ’ 、４との熱膨張係数が大きく異
なる為に起る。ところでこの様に熱膨張係数が異なると
、金属ポスト９と金属板１０または１０′との加圧接触
面でせん断力Ｆが働く。
このせん断力により金属板１０．１０’の外周部に対応
する半導体素子１の応力集中は、加圧時の応力集中より
さらに増加し、半導体素子を破壊するまでになる。第４
図は上記説明に該当する半導体素子１の１つの独立した
ＧＴＯを拡大したものであるが、金属板１０に圧接され
た部分の電極１１が潰された状態の一例である。
する半導体素子１の応力集中は、加圧時の応力集中より
さらに増加し、半導体素子を破壊するまでになる。第４
図は上記説明に該当する半導体素子１の１つの独立した
ＧＴＯを拡大したものであるが、金属板１０に圧接され
た部分の電極１１が潰された状態の一例である。
この様な問題を解決する為に、例えば（１）半導体素子
１にてカソード電極の外側に加圧バッフ持つ様にＲをと
る（特開昭５７−５６２１０号）、（３）金属ポストの
金属板に接触する面の寸法を、金属板の半導体素子に接
触する面の寸法より小さくする等があるが、（１）ペレ
ット径が大きくなり。
１にてカソード電極の外側に加圧バッフ持つ様にＲをと
る（特開昭５７−５６２１０号）、（３）金属ポストの
金属板に接触する面の寸法を、金属板の半導体素子に接
触する面の寸法より小さくする等があるが、（１）ペレ
ット径が大きくなり。
ゲート部に適用出来ない、（２）金属板と半導体素子と
の接触面積が小さくなり電気的特性が犠牲になる。（３
）ゲート部材の位置決めが固層となる０等の欠点があっ
た。
の接触面積が小さくなり電気的特性が犠牲になる。（３
）ゲート部材の位置決めが固層となる０等の欠点があっ
た。
本発明の目的は部分的応力集中を防止し、さらに、ゲー
ト電極や金属板を精度よく位置決めして信頼性を向上さ
せた圧接型半導体装置を提供することにある。
ト電極や金属板を精度よく位置決めして信頼性を向上さ
せた圧接型半導体装置を提供することにある。
本発明は、半導体基体を圧接する金属板の金属ポストに
接する蘭の寸法を、半導体基体に接する面の寸法より小
さくして、加圧時に金属板の金属ポストに接していない
部分が弾性変形する事を利用し、金属板の周辺下で起る
半導体基体への応力集中を緩和する様にしたものであり
、金属ポストの構造を変えない事で部品の位置決め精度
を保ったものである。
接する蘭の寸法を、半導体基体に接する面の寸法より小
さくして、加圧時に金属板の金属ポストに接していない
部分が弾性変形する事を利用し、金属板の周辺下で起る
半導体基体への応力集中を緩和する様にしたものであり
、金属ポストの構造を変えない事で部品の位置決め精度
を保ったものである。
本発明の実施例を第１図により説明する。半導体素子１
は、金属板２．２’ 、４を介して金属ポスト３，５に
て加圧接触しているが、金属板２の金属ポスト３に接触
する面のゲート側寸法は、半導体素子１に接触する面の
内径より２Ｑだけ小さくなっている。この金属板の構造
で長さ２の部分の厚みｔを適当な値にする事により半導
体素子１の加圧圧接時に受ける応力、また、装置稼動時
に受ける′応力を低減出来る。これをモデル化した第７
Ｗｉ（１）にてＦＥＭ計算すると第７図（２）の様に応
力集中の発生しない平坦な応力分布を得る事が出来る。
は、金属板２．２’ 、４を介して金属ポスト３，５に
て加圧接触しているが、金属板２の金属ポスト３に接触
する面のゲート側寸法は、半導体素子１に接触する面の
内径より２Ｑだけ小さくなっている。この金属板の構造
で長さ２の部分の厚みｔを適当な値にする事により半導
体素子１の加圧圧接時に受ける応力、また、装置稼動時
に受ける′応力を低減出来る。これをモデル化した第７
Ｗｉ（１）にてＦＥＭ計算すると第７図（２）の様に応
力集中の発生しない平坦な応力分布を得る事が出来る。
さらにこの構造では、ゲート電極環８を絶縁体７を介し
て電極ポスト９のゲート部溝により従来構造と同様に、
正確に位置決め出来る。
て電極ポスト９のゲート部溝により従来構造と同様に、
正確に位置決め出来る。
また、半導体素子１と金属板２，２′の接触面積、が減
少してないので、電気的特性の低下も無く。
少してないので、電気的特性の低下も無く。
≠た、ベレット径の増加も無いので他の構成部品ｌノ
に影響を与えない１以上第１図はゲート部だけに本発明
を適用し、他の部分は金属ポスト３と金属板２，２′の
接触面寸法を、金属板２，２′と半導体素子１の接触面
寸法より小さくして本発明と同様の効果を得ているもの
である。第８図は他の実施例を示したもので、金属板１
５．１５’の全ての金属ポスト９側端部に本発明を適用
したものである。この実施例は従来構造で用いている金
属板を加工するだけで良いので簡単に良好な応力低減効
果を得る事が出来る。
を適用し、他の部分は金属ポスト３と金属板２，２′の
接触面寸法を、金属板２，２′と半導体素子１の接触面
寸法より小さくして本発明と同様の効果を得ているもの
である。第８図は他の実施例を示したもので、金属板１
５．１５’の全ての金属ポスト９側端部に本発明を適用
したものである。この実施例は従来構造で用いている金
属板を加工するだけで良いので簡単に良好な応力低減効
果を得る事が出来る。
第１図は本発明の実施例を示す半導体装置の機略断面図
、第２図は従来の半導体装置の概略断面図、第３図はＧ
ＴＯのペレット概略図、第４１！ｌはＧＴＯペレットで
の独立した１つのＧＴＯの電極潰れの状態図、第５図は
半導体装置が稼動した時の温度変化による変形と、応力
の説明図、第６図は従来構造をモデル化して応力分布を
計算した例。 第７図は本発明構造をモデル化して計算した説明図、第
８図は本発明の他の実施例の半導体装置の概略断面図で
ある。 １・・・半導体素子、２，２′・・・金属板、４・・・
金属板、 −も１図 （ｂ） ｒ＝＝とゴ二二一 帛４図 （ｂ） ρミョ５ノへ
、第２図は従来の半導体装置の概略断面図、第３図はＧ
ＴＯのペレット概略図、第４１！ｌはＧＴＯペレットで
の独立した１つのＧＴＯの電極潰れの状態図、第５図は
半導体装置が稼動した時の温度変化による変形と、応力
の説明図、第６図は従来構造をモデル化して応力分布を
計算した例。 第７図は本発明構造をモデル化して計算した説明図、第
８図は本発明の他の実施例の半導体装置の概略断面図で
ある。 １・・・半導体素子、２，２′・・・金属板、４・・・
金属板、 −も１図 （ｂ） ｒ＝＝とゴ二二一 帛４図 （ｂ） ρミョ５ノへ
Claims (1)
- １、半導体基体と、該半導体基体の少なくとも一方の面
に設けられた、該半導体基体の熱膨張係数に近い熱膨張
係数を有する金属板と、該金属板を介し前記半導体基体
を圧接する金属ポスト電極と、前記半導体基体の他方の
面に同様の構成で金属板と金属ポスト電極を有する圧接
型半導体装置において、半導体基体の少なくとも一方の
面に設けられた金属板の前記半導体基体に接合する面の
寸法を金属ポスト電極に接合する面の寸法より大きくし
た事を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59255637A JPS61134064A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59255637A JPS61134064A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134064A true JPS61134064A (ja) | 1986-06-21 |
Family
ID=17281506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59255637A Pending JPS61134064A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61134064A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002017395A1 (de) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | eupec Europäische Gesellschaft für Leistungshalbleiter mbH & Co. KG | Isolierelement |
| US20140274724A1 (en) * | 2012-01-30 | 2014-09-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Superconducting magnet |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53145474A (en) * | 1977-05-24 | 1978-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
-
1984
- 1984-12-05 JP JP59255637A patent/JPS61134064A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53145474A (en) * | 1977-05-24 | 1978-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002017395A1 (de) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | eupec Europäische Gesellschaft für Leistungshalbleiter mbH & Co. KG | Isolierelement |
| US6943418B2 (en) | 2000-08-22 | 2005-09-13 | Eupec Europaeische Gesellschaft Fuer Leistungshalbleiter Mbh & Co. Kg | Insulating element |
| US20140274724A1 (en) * | 2012-01-30 | 2014-09-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Superconducting magnet |
| US9431160B2 (en) * | 2012-01-30 | 2016-08-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Superconducting magnet |
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