JPS62271440A - 圧接型半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電力用に適用する圧接型半導体装置に係り、特
にサイリスタならびにジャイアントトランジスタ等の整
流素子に好適する。

（従来の技術） 最近の個別半導体素子はモジュール等の用語に表われる
ように、複数素子を一体として使用する例が増大してい
ることは良く知られている通りである。ジャイアントト
ランジスタあるいはサイリスタでも、このような一体化
製品が販売されており、この中には正三角形の外囲器を
利用し、これを横に配置して直方体形状としたコンパク
トな製品も利用されている。

その組立構造を第２図により説明するが、使用する半導
体素子としては、ジャイアントトランジスタを想定して
記述する。このトランジスタ構造は良く知られているよ
うに、前段のベースにはドライバ回路を付設し、後段の
パワ一段を圧接構造とし、又フライフォイルダイオード
をこのダーリントン回路に接続する素子も使用されてい
る。その回路を第３図に示した。この組立構造はベース
アセンブリＢとトップアセンブリＡがこのベースアセン
ブリＢの０点、即ち両部品の接触位置でアーク溶接によ
って一体化している。

ベースアセンブリＢとしてはジャイアントトランジスタ
を造り込まれたシリコン半導体基板２０と、その−面に
ＡＱを蒸着した陽極（図示せず）に隣接して設ける放熱
電極２１と更に、半導体基板２０の側面に密接して放熱
電極２１にＫＯＶからなる筒状金属２２を固定する。従
って半導体基板２０の陽極とこの筒状金属は同電位とな
る。

アセンブリＡとしては半導体基板２０に隣接する圧接電
極２３、ワッシャ２５ならびにスプリング２６からなる
スプリング部材、セラミック等からなる絶縁部材２８更
にこれと筒状金属２２間を固着する環状フランジ２７で
構成する。

圧接電極２３はジャイアントトランジスタの後段を構成
するドライバ段を圧接し図示していないが。

前段であるベース即ちこの半導体基板のほぼ中心位置に
あるゲートから絶縁部材２８を貫通して形成する導出部
材２９にリードを配置する。このため図示していないが
圧接電極２３にも貫通孔が設けられゲートに導電的に接
続したリードを導出部材２９を介して導出するが、勿論
圧接電極２３との絶縁を確保する。

圧接電極２３には環状の段部２４を設けてその中心部分
に柱状部３０を形成し、この柱状部を利用して前記ドラ
イバ段と外部回路の接続可能とする外。

環状段部２４には、スプリング部材を配置する。

即ちワッシャ２５．２５の間にスプリング２６を間挿し
、このワッシャ２５には絶縁部材２８を載置し、これと
筒状金属２２間を環状フランジ２７によって固着する。

このためこの環状フランジ２７は筒状金属２２及び絶縁
部材２８に当接する辺を持ち、筒状金属とのアーク溶接
を確実にするためにその厚さをなるべく薄く構成してい
る。

更に前述のようにジャイアントトランジスタの後段を接
するためにトップアセンブリＡに３００ｋｇ乃至５００
ｋｇの圧力を印加する。このような構造を持った圧接型
半導体装置では陽極電位Φとゲート側電位ｅが絶縁部材
２８で絶縁されている。

（発明が解決しようとする問題点） このような構造をもった半導体装置ではスプリング２６
によって半導体基板２０は圧接電極２３と放熱電極２１
に回圧接触して良好な電気的接触ならびに放熱効果が得
られる反面、スプリング２６の押圧力は溶接部Ｃにかか
ると同時に絶縁部材２８にも印加される。この絶縁部材
２８と筒状金属２２を固着する環状フランジ２７の端部
はアーク溶接を確実にするため厚さ０．３ａｎ〜０．５
ｉｎと薄くなっているので若干変形して絶縁部材２８に
不均一な圧力を加えることになる。この応力により絶縁
部材に剪断応力を与えてクラックを生じ半導体装置とし
て必要な気密性が損われ、電極の酸化等をもたらし、そ
の信頼性を損う等の重大な事故が発生する。

本発明は１以上の欠点を除去するもので、信頼性に優れ
た圧接型半導体装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明では圧接型半導体装置におけるΦ電位とｅ電位の
絶縁をトップアセンブリの重要な部品でありしかも蓋の
一部として機能するセラミック等の絶縁部材から、圧接
電極に設ける環状段部に載置するマイカ等に変更する手
段を採用した。しかも半導体基板に造り込んだジャイア
ントトランジスタ等の機能素子の陽極に隣接して配置す
る放熱電極に固定した筒状金属と、この絶縁部材間を固
着するのに環状フランジを使用した。この環状フランジ
と前記絶縁部材底部間、更に筒状金属端ならびに環状フ
ランジ端間を溶着することによって前記絶縁部材の強度
増大を図った。

一方、圧接電極に環状段部を形成することによって得ら
れる柱状部と、この環状段部に載置するマイカ等の絶縁
部に係止するスプリング部材を離すことによっての電位
とｅ電位の絶縁をこの絶縁部によって達成した。

（作用） この発明に係る圧接型半導体装置では、前述のようにス
プリング部材と圧接電極の柱状部を離してｅ電位とｅ電
位の絶縁に役立たせている。従ってこの圧接型半導体装
置の組立に当っては圧接電極の環状段部に絶縁部ならび
にスプリング部材をマウント後更にトップアセンブリと
して環状フランジを溶着した絶縁部材を配置するが、こ
の環状フランジの採用によって圧接型半導体素子のｅθ
定電位絶縁をマイカ等の＠縁部によって達成させ、しか
も溶着した環状フランジによってスプリング部材の位置
出しを容易にする機能も果し、又スプリング部材からの
加圧力を防ぐのにこの環状フランジの厚さを増したり、
筒状金属との溶着位置によって加圧力の分散を図った。

（実施例） 第１図により本発明を詳述するが、従来技術として第３
図及び複数素子によって直方体のコンパクト形状として
利用することは同様であり、又従来技術と共通した構造
もあって重複する記載となるが概略を新番号によって示
す。

ジャイアントトランジスタを造り込んだシリコン半導体
基板ｌの一表面にｉを蒸着して形成する陽極（図示せず
）に隣接して設ける放熱量ｐｉ２にはこの半導体基板の
側面に密接するＫＯＶ等からなる筒状金属３を固定して
ベースアセンブリＢとする。従ってこの筒状金属と半導
体素子の陽極は同電位となる。

一方トツブアセンブリＡとしては半導体基板１に隣接し
て配置する圧接電極４と、ワッシャ５ならびにスプリン
グ６で構成するスプリング部材７と、この圧接電極３に
形成する環状段部８に載置するマイカ等からなる絶縁部
９、セラミック等からなる絶縁部材１０、更にこれと筒
状金属３間を固着する環状フランジ１１で構成する。

圧接電極４は第３図に示したジャイアントトランジスタ
の後段を構成するドライバ段を圧接し、前段であるベー
ス即半導体基板の地表面のほぼ中心位置に設けるゲート
１４からのリード１５を導出する孔部１６が形成されて
おり、更にセラミック等の絶縁部材１０にも貫通導出部
１７が設置され、当然ではあるが圧接電極４とリード１
５と絶縁する。

圧接電極４には環状段部８を設けることにょってその中
心部に柱状部１２を形成し、これを利用して前記ドライ
バ段と外部回路の接続を図る。この環状段部８にはマイ
カ等からなる絶縁部９を載置し、ここにスプリング部材
ユを設置するが、この時柱状部１２とは離す。

このようにトップアセンブリＢとして圧接電極４絶縁部
９及びスプリング部ユをマウント後環状フランジ１１を
ろう着したセラミック等からなる絶縁部材１０を重ねて
組立る。この絶縁部材１０には柱状部１２ならびに貫通
導出部１７が挿入可能な透孔が形成されており、環状フ
ランジＩＩはこの絶縁部材１０底辺に沿った辺と筒状金
属３に密接する辺で構成され、絶縁部材１０底辺とはろ
う材によって一体にされている。−力筒状金属３の端及
びこれに密接する辺の端は肉薄に形成し１３の位置アー
ク溶接強度増大を図っている。

尚この組立構体ではジャイアントトランジスタの後段を
圧接するためにトップアセンブリＡに３００ｋｇ乃至５
００　ｋｇを印加するが、これを図ではＦとして示した
。

この圧力印加に伴う加圧力の影響を緩和するために環状
フランジ１１のうち絶縁部材１０の底辺に沿う辺の厚さ
を増すことが可能となり、更に筒状金属３に密接する辺
は溶接点１３ｒ！：除いてはフリーとする。

又、筒状金属３には端子１８をその軸方向に導出して複
数素子を組合わせて直方体にコンパクトとした組立装置
におけるバー設置の一助とする。

〔発明の効果〕

このように本発明に係る圧接型半導体装置ではセラミッ
ク等の絶縁部材に直接加圧力が印加されず、しかもこの
加圧力の支点が複数個所に設けられるので、クラック発
生に伴う気密不良が防止され、ひいては信頼性が向上す
る。この気密不良は従来１０％〜２０％発生していたの
が殆ど回避できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧接型半導体装置の断面図、第２
図は従来装置の断面図、第３図はこの装置の回路接続を
示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板と、この半導体基板表面から内部に向けて形
   成する機能素子と、この半導体基板の他表面に隣接して
   配置する放熱電極と、前記半導体基板側面に隣接しこの
   放熱電極に固定する筒状金属と、前記半導体基板表面に
   隣接して配置する径小な圧接電極と、この電極に形成す
   る環状段部と、この段部により設ける柱状部と、前記環
   状段部に設ける絶縁部と、この絶縁部に係止し前記柱状
   部に離隔するバネ部材と、このバネ部材及び前記筒状金
   属に係止する環状フランジと、この環状フランジに固着
   する絶縁部材と、前記環状フランジ端ならびに前記筒状
   金属端の接触部に形成する肉薄の溶着部とを具備するこ
   とを特徴とする圧接型半導体装置。