JPS6245048A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、冷間圧接（コールドウェルディング）により
封止される半導体装置に関するもので、特に冷間圧接に
よる変形が生起し難い平型電力用半導体装置を提供する
ものである。

［発明の技術的背慎］ 半導体装置は信頼性の面から通常Ｎ２ガス等の不活性ガ
スを装置内部に封入し、外気と遮断する必要がある。　
そのため外囲器は密閉構造となっている。　平型電力用
半導体装置の気密封止技術として、従来はＴｉｇ溶゛接
（アーク溶接）が用いられている。　しかし近年これを
冷間圧接技術により封止する傾向があり、既に平型電力
用半導体装置の中音量の製品には実際に適用され−はじ
めている。

冷間圧接により封止される平型電力用半導体装置の従来
例について以下図面に基づいて説明する。

第８図は従来のこの装置の側面図である。　ただし被圧
接金属板の外周部はＣＣ線断面（第９図参照）を示して
いる。　第９図はこの装置の平面図である。　１及び２
は、平型半導体装置２１（例えばダイオード）の電極ボ
ストである。　３はセラミック等の絶縁物の円筒状外囲
器で、電極ボスト１と電極ボスト２とを絶縁すると共に
内部に半導体チップ（図示なし）を収納する。　４ａは
上部被圧接金属板、４ｂは下部被圧接金属板で、一般に
銅系の金属板が使用される。　上部被圧接金属板４ａと
絶縁物外囲器３と電極ポスト１は互に固着され、電極ポ
スト１に半導体チップ（図示なし）がろう付けされ上部
組立体を形成する。　下部被圧接金属板４ｂと電極ポス
ト２とは互に固着され下部組立体を形成する。　封止工
程では第５図に示すように上部被圧接金属板４ａと下部
被圧接金属板４ｂとを互に１ね合わせ、その外周縁から
所定の距離を隔てた内側の環状部分５（冷間圧接部分と
いう）を一対の圧接ダイス６に挾み、冷間圧接して上部
組立体と下部組立体とを結合し、気密封止する。　第７
図及び第６図は、前記圧接ダイス６の概要を示すそれぞ
れ平面図及びＢｅ線断面図である。　圧接ダイス６は、
中空円筒の本体の一方の端部にその断面が台形状の環状
の圧入部７を有する。

［背景技術の問題点］ 冷間圧接においては、上部及び下部の被圧接金属板４ａ
及び４ｂを一対のダイス６ににす、外部から熱を加える
ことなしに常温で加圧変形させて密着封止づる。　この
ため圧接部分及びその周辺では応力集中が生じ、外囲器
自体に好ましくない変形をもたらす。　例えば、電極ポ
スト１或は電極ポスト２が被圧接金属板４ａ或は４ｂの
反りにより隆起し、外囲器内に装着した半導体チップの
電極面と電極ボス１−２とが接触しなくなることがある
。　第１０図は従来の被圧接金属板の圧接部分付近の拡
大断面図であるが、例えば距ｌ１１ｄだけ冷間圧接によ
り被圧接金属板が変形隆起する。　一方冷間圧接部分が
所定の位置、例えば電極ボス１〜と同心円の位置からず
れて圧接された場合には、圧接部分の全周にわたる゛応
力集中の分布が場所により偏り、電極ポストの対向電極
に対する平行性が悪くなることもある。　このように変
形した半導体装置を実装すると、電極ポストと半導体チ
ップとの接触不均一が生じ、抵抗増大、温度上昇等半導
体装置の特性劣化をもたらす。

［発明の目的］ 本発明の目的は、前記問題点を解決し、平型半導体装置
の電極ポストとチップ電極との接触性及び平行性が、冷
間圧接による気密封止の直後において、１１ｇ溶接によ
る気密封止の場合と同程度に良好な平型半導体装置を提
供することである。

［発明の概要］ 本発明の半導体装置は、上下２枚の被圧接金属板の外周
部を冷間圧接して気密封止する半導体装置において、外
周部を冷間圧接する前に、冷間圧接部分から内方の複数
個所に、上下２枚の金属板を部分的に固着結合する結合
部分を設け、これにより被圧接金属板の反り等に対する
強度を高めた後、冷間圧接により気密封止する半導体装
置である。　このような構成にすると、外周部を冷間圧
接しても被圧接金属板の変形や反りはほとんどなく、電
極ポストとチップ電極との接触性と平行性が改善される
。

なお、外周部に応力吸収用の環状のベロー（３ｅｌｌｏ
ｗｓ）を有する被圧接金属板を使用し、かつ本発明によ
る結合部分をベローの内側に設け、ベローの外側を冷間
圧接すれば、被圧接金属板の反り等の変形がより効果的
に防止され、本発明の望ましい実施態様である。

［発明の実施例］ 本発明の実施例として、被圧接金属板にベローが設けら
れた望ましい実ＩＭ態様の平型半導体装置を取りあげ、
図面を参照して以下説明する。

第１図はこの平型半導体装置５１の側面図であり、第２
図は平型半導体装ａ５１の電極ポスト２の側から見た平
面図である。　また第３図は被圧接金属板５４の外周部
のＡＡ線断面図（第２図参照）である。　下部被圧接金
属板５４ａ及び下部被圧接金属板５４ｂにはあらかじめ
ベロー５６が形成されている。　この実施例では、ベロ
ーは、断面山形（例えば山の高さ１〜２Ｉｌｌｌ、山の
幅３〜４ｍ＋ａ　）であって、被圧接金属板と同心の環
状の隆起部１巡により形成されているが、必要に応じ複
数連の蛇腹形の隆起部を設けてもよい。

被圧接金属板５４ａと５４ｂとは重ね合わされた後、環
状のベロー５６の内方の複数個所（例えば８＠所）に、
上、下の金属を固着結合する結合部分５７を設ける。　
固着結合は、例えば点溶接（Ｓｐｏｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ
　）或は圧着等の方法で行う。

結合部分５７により被圧接金属板の反り等の変形に対す
る強度は増大する。　次に第５図に示すように環状のベ
ロー５６の外側の冷間圧接部分５５を一対のダイス６に
より挾み、外部から熱を加えることなしに常温の状態で
、プレス等の外部加圧装置（図示なし）により圧接して
気密封止する。

ベロー５６と結合部分５７とによって、冷間圧接時のダ
イスの圧入部７から被圧接金属板に加えられる応力は吸
収、阻止され、中心部の電極ポストへ好ましくない変形
効果を生じさせない。

第４図は冷間圧接侵の被圧接金属板の片側の外周部の拡
大断面図である。　−例として、同図に示す外周縁から
冷間圧接部分５５までの距離ｌ。

＝０．５〜３［＋ｎ＋ａ］、ベロー５６までの距離１２
＝３〜５［ｍｍ］、結合部分５７までの距離１３＝６〜
Ｎ［１ｌｌｌｌｌ］である。

［発明の効果］ 内側に結合部分の無い場合には、電極ポストの浮き上が
りが問題となったが、本発明により、電極ポストへ不用
な応力を伝達せず、電極間の平行性、ベレットとの密着
性において、１１ｇ溶接の場合と同等の優れた半導体装
置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の半導体装置のそれぞれ側面
図及び平面図、第３図は第２図の半導体装置の外周部の
ＡＡ線断面図、第４図は第３図における片側の外周部の
拡大断面図、第５図は半導体装置を圧接ダイスに挾んで
冷間圧接する状態を示す一部切欠き中間省略側面図、第
６図及び第７図は圧接ダイスのそれぞれ断面図及び平面
図、第８図及び第９図は従来の半導体装置のそれぞれ一
部破断側面図及び平面図、第１０図は従来の半導体装置
の冷間圧接部分付近の拡大断面図である。 １．２・・・電極ポスト、　４，５４・・・被圧接金属
板、　４ａ、５４ａ・・・上部被圧接金属板、　４ｂ。 ５４ｂ・・・下部被圧接金属板、　５．５５・・・冷間
圧接部分、　２１．５１・・・半導体装置、　５６・・
・ベロー、　５７・・・結合部分。 特許出願人　株式゛会社　東　　芝 第１図 第４図 第５図　　　　　　　　第７図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つの被圧接金属板を重ね合わせ、該金属板の外周
   部を冷間圧接して気密封止する半導体装置において、前
   記外周部の冷間圧接部分から所定の距離を隔てた内方の
   複数個所の前記金属板部分を固着結合する結合部分を有
   することを特徴とする半導体装置。 ２、被圧接金属板が、外周部の冷間圧接部分と複数個所
   の結合部分との間に環状のベローを有する特許請求の範
   囲第１項記載の半導体装置。