JPS63224347A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS63224347A JPS63224347A JP5809787A JP5809787A JPS63224347A JP S63224347 A JPS63224347 A JP S63224347A JP 5809787 A JP5809787 A JP 5809787A JP 5809787 A JP5809787 A JP 5809787A JP S63224347 A JPS63224347 A JP S63224347A
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- semiconductor device
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3732—Diamonds
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電力用半導体装置に関するもので、特に平面状
の電極面を放熱体に密着せしめて半導体素子内の発生熱
を伝達放熱せしめる電極部分を有する半導体装置の改善
に関するものである。
の電極面を放熱体に密着せしめて半導体素子内の発生熱
を伝達放熱せしめる電極部分を有する半導体装置の改善
に関するものである。
電力用半導体装置は半導体素子内に発生する熱による温
度上昇を押えるために、自然対流または制御通風による
放熱体を取り付けるのが普通である。。
度上昇を押えるために、自然対流または制御通風による
放熱体を取り付けるのが普通である。。
従来はこの放熱体を電流通流用導体としても利用してい
るものが多いが、放熱体の放熱部分は外気に触れさせる
必要があるため、防塵に努力しても外気を流通させる以
上は汚損を免れることはできず、絶縁性能が低下するこ
とは避けられない。
るものが多いが、放熱体の放熱部分は外気に触れさせる
必要があるため、防塵に努力しても外気を流通させる以
上は汚損を免れることはできず、絶縁性能が低下するこ
とは避けられない。
また、放熱体に高電圧が印加される場合、その取り扱い
や保全上にも問題点を残すものである。
や保全上にも問題点を残すものである。
そこで、従来から平面状の電極ｆと放熱体との間に絶縁
物を挿入して圧接し、放熱体は低電位のままで使用する
方法も取られていた。
物を挿入して圧接し、放熱体は低電位のままで使用する
方法も取られていた。
第３図は従来の電力用半導体装置の一例の縦断面図で、
半導体素子の本体部分である半導体ペレ、上部分はサイ
リスタとして簡略化して示しである。
半導体素子の本体部分である半導体ペレ、上部分はサイ
リスタとして簡略化して示しである。
半導体ベレット１の上下面にはそれぞれカソード電極２
およびアノード電極３が圧接されており、カソード電極
２およびアノード電極３にはそれぞれ金属性フランジ６
および７が固着され、半導体ペレット１の周囲を囲むセ
ラミックリング５の上下面にフランジ６および７を接着
することにより、カソード電極２．アノード電極３．フ
ランジ６゜７およびセラミックリング５により構成され
る容器中に半導体ペレット１を密封すると共に、カソー
ド電極２とアノード電極３との間に半導体ペレット１が
圧接状態を維持して保持されている。
およびアノード電極３が圧接されており、カソード電極
２およびアノード電極３にはそれぞれ金属性フランジ６
および７が固着され、半導体ペレット１の周囲を囲むセ
ラミックリング５の上下面にフランジ６および７を接着
することにより、カソード電極２．アノード電極３．フ
ランジ６゜７およびセラミックリング５により構成され
る容器中に半導体ペレット１を密封すると共に、カソー
ド電極２とアノード電極３との間に半導体ペレット１が
圧接状態を維持して保持されている。
セラミックリング５の側面を貫通してゲート電極４が引
き出され、半導体ペレット１は外気と隔離された状態で
半導体装置は構成されている。
き出され、半導体ペレット１は外気と隔離された状態で
半導体装置は構成されている。
第４図は従来の半導体装置の使用状態を示す縦断面図で
、第３図で説明したように構成された半導体装置を使用
するに際しては、カソード電極２お−よびアノード電極
３の両者にそれぞれ設けられている平面状の電極面に金
属製放熱体８の平面部を圧接固定し、この放熱体８を電
流流通用導体としても利用して、放熱体８にリード線を
ボルト等で締着して使用する。
、第３図で説明したように構成された半導体装置を使用
するに際しては、カソード電極２お−よびアノード電極
３の両者にそれぞれ設けられている平面状の電極面に金
属製放熱体８の平面部を圧接固定し、この放熱体８を電
流流通用導体としても利用して、放熱体８にリード線を
ボルト等で締着して使用する。
しかしながら、先にも説明したように放熱体８Ｊこ帯電
させたくない場合が多く、そのような場合には以下に説
明するごとくにして使用していた。
させたくない場合が多く、そのような場合には以下に説
明するごとくにして使用していた。
第５図は従来の半導体装置の別の使用状態を示す縦断面
図で第４図と同一の符号は同一の部分を示すＯ カソード電極２およびアノード電極３の平面部に、半導
体ペレット１内に発生する損失を外気に放散させるため
の放熱体８を絶縁シート９．１０および平板形端子１１
、１２を介挿して圧接している。
図で第４図と同一の符号は同一の部分を示すＯ カソード電極２およびアノード電極３の平面部に、半導
体ペレット１内に発生する損失を外気に放散させるため
の放熱体８を絶縁シート９．１０および平板形端子１１
、１２を介挿して圧接している。
絶縁シート９．１０は放熱体８を半導体装置から電気的
には絶縁する必要があるため、電気絶縁性の高い材料の
ものでなければならないが、一方散熱体８が半導体ペレ
ット１内に発生する熱を外気中に放散する目的を達成す
るために、熱伝導性も高い材料のでなければならない。
には絶縁する必要があるため、電気絶縁性の高い材料の
ものでなければならないが、一方散熱体８が半導体ペレ
ット１内に発生する熱を外気中に放散する目的を達成す
るために、熱伝導性も高い材料のでなければならない。
従って、ボロンナイトライドや窒化アルミニウム等伝熱
性のよい絶縁板を用いていた。例えばボロンナイトライ
ドの絶縁板を用いる場合は、厚さ２ｍｍ程度のものを用
いるが、この材料は比較灼熱伝導度が高いが体積固有抵
抗が１０Ω・ｃｍ以上と非常に大きい。
性のよい絶縁板を用いていた。例えばボロンナイトライ
ドの絶縁板を用いる場合は、厚さ２ｍｍ程度のものを用
いるが、この材料は比較灼熱伝導度が高いが体積固有抵
抗が１０Ω・ｃｍ以上と非常に大きい。
このように、絶縁シート９．１０としては、ボロンナイ
トライドや窒化アルミニウム等のように。
トライドや窒化アルミニウム等のように。
絶縁性能が高く且つ熱伝導性のよい材料を用いる。
従来の電力用半導体装置は前記のように保全上の必要性
から平面性の電極面と放熱体との間に絶縁シートを介挿
し、半導体装置と放熱体との間を電気的には絶縁して使
用することが多かった。
から平面性の電極面と放熱体との間に絶縁シートを介挿
し、半導体装置と放熱体との間を電気的には絶縁して使
用することが多かった。
しかしながら、従来絶縁シー）９．１０として用いてい
たボロンナイトライドや窒化アルミニウム等の絶縁性能
が高く且つ熱伝導性のよい材料は、一般に脆い材料を多
く、従って厚さを２ｍｍ程度と厚くしてもなお単体とし
て取り扱う場合には、破損に対して十分な注意を払う必
要があった。
たボロンナイトライドや窒化アルミニウム等の絶縁性能
が高く且つ熱伝導性のよい材料は、一般に脆い材料を多
く、従って厚さを２ｍｍ程度と厚くしてもなお単体とし
て取り扱う場合には、破損に対して十分な注意を払う必
要があった。
また、絶縁シート９．１０とカソード電極２．アノード
電極３との間に、更に平板状端子１１ 、１２を介挿し
て圧接する必要があるので、組み立て時などの取り扱い
は容易ではなく、多くの工数を要するという問題点があ
った。
電極３との間に、更に平板状端子１１ 、１２を介挿し
て圧接する必要があるので、組み立て時などの取り扱い
は容易ではなく、多くの工数を要するという問題点があ
った。
本発明はこのような放熱体８を電力用半導体装置に電気
的に絶縁して圧接取着する作業を容易に行えるようにす
ると共に、安定した絶縁性能と放熱性を確保できるよう
にするためになされたものである。
的に絶縁して圧接取着する作業を容易に行えるようにす
ると共に、安定した絶縁性能と放熱性を確保できるよう
にするためになされたものである。
本発明にかかる半導体装置は、平面状の電極面を放熱体
に密着せしめて半導体素子内の発生熱を伝達放熱させる
電力用半導体装置に射いて、前記放熱体に密着せしめる
平面状の電極面にダイヤモンド薄膜による絶縁層を形成
すると共に、該電極の平面状放熱面以外の部分に通電用
端子を付したことを特徴とするものである。
に密着せしめて半導体素子内の発生熱を伝達放熱させる
電力用半導体装置に射いて、前記放熱体に密着せしめる
平面状の電極面にダイヤモンド薄膜による絶縁層を形成
すると共に、該電極の平面状放熱面以外の部分に通電用
端子を付したことを特徴とするものである。
〔作 用〕
ダイヤモンド薄膜は平面状の電極面上に化学反応成長（
ＯＶＤ）により希望の厚さに付着成長させることができ
る。ダイヤモンドの体積固有抵抗は従来絶縁シートとし
て使用していたボロンナイトライドや窒化アルミニウム
と同程度の３ Ｘ １０”〜５×１０ Ω・Ｃｍと高く
、しかも熱伝導度はｏ、３３ｃａ１ｃｍ ｓ ｄｅ
ｇ と非常によい。
ＯＶＤ）により希望の厚さに付着成長させることができ
る。ダイヤモンドの体積固有抵抗は従来絶縁シートとし
て使用していたボロンナイトライドや窒化アルミニウム
と同程度の３ Ｘ １０”〜５×１０ Ω・Ｃｍと高く
、しかも熱伝導度はｏ、３３ｃａ１ｃｍ ｓ ｄｅ
ｇ と非常によい。
しかも、半導体装置の回路電圧に見合う厚さ、−−”
１−９− −土ヱ量と一２二一一一一一： □ ［ 製の電極面上に薄膜成長させるので機械的強度は母材が
担うことになり１組み立て作業等の安全性を考えても最
少限の厚さで足りる。
１−９− −土ヱ量と一２二一一一一一： □ ［ 製の電極面上に薄膜成長させるので機械的強度は母材が
担うことになり１組み立て作業等の安全性を考えても最
少限の厚さで足りる。
また、通電用端子はこの絶縁薄膜を付した平面状放熱面
以外の部分に別に付したので、組み立て作業は一層簡単
なものとなる。
以外の部分に別に付したので、組み立て作業は一層簡単
なものとなる。
第１図は本発明をこかかる半導体装置の一実施例の縦断
面図で、第３図と同一の符号は同一または−ド電極１４
．フランジ６．７およびセラミックリエ、□□ｍ細−−
−−−１■−■−■−〜う−１□ ット１を密封すると共ζこ、カソード電極１３とアノー
ド電極１４の間に半導体ペレット１が圧接状態を維持し
て保持されている。
面図で、第３図と同一の符号は同一または−ド電極１４
．フランジ６．７およびセラミックリエ、□□ｍ細−−
−−−１■−■−■−〜う−１□ ット１を密封すると共ζこ、カソード電極１３とアノー
ド電極１４の間に半導体ペレット１が圧接状態を維持し
て保持されている。
カソード電極１３およびアノード電極１４の両者に設け
られている平面状の電極面側の表面全面に、それぞれダ
イヤモンド薄膜１５および１６が化学反応成長により絶
縁層として形成されている。
られている平面状の電極面側の表面全面に、それぞれダ
イヤモンド薄膜１５および１６が化学反応成長により絶
縁層として形成されている。
また、カソード電極１３およびアノード電極１４のダイ
ヤモンド薄膜１５および１６で被覆されていない同一機
能を有する部分を示す。
ヤモンド薄膜１５および１６で被覆されていない同一機
能を有する部分を示す。
半導体ペレット１の上下面にはそれぞれカソード電極１
３およびアノード電極１４が圧接されており、カソード
電極１３およびアノード電極１４にはそれぞれ金属性フ
ランジ６および７が固着され、半導体ペレット１の周囲
を囲むセラミックリング５の上下面にフランジ６および
７が接着されている。
３およびアノード電極１４が圧接されており、カソード
電極１３およびアノード電極１４にはそれぞれ金属性フ
ランジ６および７が固着され、半導体ペレット１の周囲
を囲むセラミックリング５の上下面にフランジ６および
７が接着されている。
セラミ、クリング５の側面を貫通してゲート電極４が引
き出されており、カソード電極１３．アノる以外の部分
は、エポキシ樹脂等により外表面をコーティングして、
沿面絶縁を強化しておくことが望ましい。
き出されており、カソード電極１３．アノる以外の部分
は、エポキシ樹脂等により外表面をコーティングして、
沿面絶縁を強化しておくことが望ましい。
第２図は本発明にかかる半導体装置の使用状態を示す縦
断面図で、第１図および第３図〜第５図と同一の符号は
同一または同一機能を有する部分を示す。
断面図で、第１図および第３図〜第５図と同一の符号は
同一または同一機能を有する部分を示す。
すなわち、第１図に示した本発明にかかる半導体装置は
、第４図に示した従来の使用方法と同様部分で、且つ前
記のごとく構成された密封容器から露出した電極部分に
、それぞれ通電用端子１７および１８が付設されている
。なお、通電用端子１７および１８の必要部分は絶縁被
覆１９および２０により被覆しである。
、第４図に示した従来の使用方法と同様部分で、且つ前
記のごとく構成された密封容器から露出した電極部分に
、それぞれ通電用端子１７および１８が付設されている
。なお、通電用端子１７および１８の必要部分は絶縁被
覆１９および２０により被覆しである。
通電用端子１７および１８はその半導体装置の容量や使
用周波数および用途などにより、引き出し方向や形状等
を適宜選択決定する。なお、この半導体装置のダイヤモ
ンド薄膜１５および１６に覆れていして平型サイリスタ
を例として説明したが、ある種のトランジスタのように
カソード面だけを放熱面として利用しているものにも適
用可能である。
用周波数および用途などにより、引き出し方向や形状等
を適宜選択決定する。なお、この半導体装置のダイヤモ
ンド薄膜１５および１６に覆れていして平型サイリスタ
を例として説明したが、ある種のトランジスタのように
カソード面だけを放熱面として利用しているものにも適
用可能である。
以上詳細に説明したよう（こ、本発明にかかる半導体装
置は、放熱体に密着せしめる平面状の電極面にダイヤモ
ンド薄膜による絶縁層を形成しであるので、別に絶縁シ
ートを用いることなく放熱体と半導体装置とを電気的に
は絶縁することができ、伝熱性能をほとんど損なわずに
放熱体を電気的に絶縁し、放熱体の汚損による絶縁抵抗
の低下を防止し、保守作業時の電気安全にも有効で、更
に組み立て作業の簡素化をも図ることができるものであ
る。
置は、放熱体に密着せしめる平面状の電極面にダイヤモ
ンド薄膜による絶縁層を形成しであるので、別に絶縁シ
ートを用いることなく放熱体と半導体装置とを電気的に
は絶縁することができ、伝熱性能をほとんど損なわずに
放熱体を電気的に絶縁し、放熱体の汚損による絶縁抵抗
の低下を防止し、保守作業時の電気安全にも有効で、更
に組み立て作業の簡素化をも図ることができるものであ
る。
また、複数個の半導体装置を組み合わせて使用する場合
、同一の放熱体に複数の半導体装置を取り付は使用する
ことも可能で、構成上の自由度もまた大きくすることが
できる。
、同一の放熱体に複数の半導体装置を取り付は使用する
ことも可能で、構成上の自由度もまた大きくすることが
できる。
第１図は本発明にかかる半導体装置の一実施例の縦断面
図、第２図は本発明にかかる半導体装置の使用状況を示
す縦断面図であり、第３図は従来の電力用半導体装置の
一例の縦断面図、第４図および第５図はそれぞれ従来の
半導体装置の別の使用状況を示す縦断面図である。 １・・・・・・半導体ペレット、２，１３・・・・・・
カソード電極、３，１４・・・・・・アノード電極、４
・・・・・・ゲート電極、５・・・・・・セラミックリ
ング、６，７・・・・・・フランジ。 ８・・・・・・放熱体、９，１０・・・・・・絶縁シー
ト、１１ 、１２・・・・・・平板形端子、１５ 、１
６・・・・・・ダイヤモンド薄膜、１７゜１８・・・・
・・通電用端子、１９．２０・・・・・・絶縁被覆。
図、第２図は本発明にかかる半導体装置の使用状況を示
す縦断面図であり、第３図は従来の電力用半導体装置の
一例の縦断面図、第４図および第５図はそれぞれ従来の
半導体装置の別の使用状況を示す縦断面図である。 １・・・・・・半導体ペレット、２，１３・・・・・・
カソード電極、３，１４・・・・・・アノード電極、４
・・・・・・ゲート電極、５・・・・・・セラミックリ
ング、６，７・・・・・・フランジ。 ８・・・・・・放熱体、９，１０・・・・・・絶縁シー
ト、１１ 、１２・・・・・・平板形端子、１５ 、１
６・・・・・・ダイヤモンド薄膜、１７゜１８・・・・
・・通電用端子、１９．２０・・・・・・絶縁被覆。
Claims (1)
- 平面状の電極面を放熱体に密着せしめて半導体素子内の
発生熱を伝達放熱させる電力用半導体装置において、前
記放熱体に密着せしめる平面状の電極面にダイヤモンド
薄膜による絶縁層を形成すると共に、該電極の平面状放
熱面以外の部分に通電用端子を付したことを特徴とする
電力用半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5809787A JPS63224347A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5809787A JPS63224347A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224347A true JPS63224347A (ja) | 1988-09-19 |
Family
ID=13074452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5809787A Pending JPS63224347A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63224347A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5290610A (en) * | 1992-02-13 | 1994-03-01 | Motorola, Inc. | Forming a diamond material layer on an electron emitter using hydrocarbon reactant gases ionized by emitted electrons |
| EP0653823A2 (en) * | 1993-11-15 | 1995-05-17 | Motorola, Inc. | A semiconductor device with high heat conductivity |
| JP2008113025A (ja) * | 1998-11-09 | 2008-05-15 | Denso Corp | 電気機器 |
| EP2244289B1 (en) * | 2000-04-19 | 2014-03-26 | Denso Corporation | Coolant cooled type semiconductor device |
| CN109119379A (zh) * | 2017-06-26 | 2019-01-01 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP5809787A patent/JPS63224347A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5290610A (en) * | 1992-02-13 | 1994-03-01 | Motorola, Inc. | Forming a diamond material layer on an electron emitter using hydrocarbon reactant gases ionized by emitted electrons |
| EP0653823A2 (en) * | 1993-11-15 | 1995-05-17 | Motorola, Inc. | A semiconductor device with high heat conductivity |
| EP0653823A3 (en) * | 1993-11-15 | 1995-08-30 | Motorola Inc | Semiconductor device with high thermal conductivity. |
| JP2008113025A (ja) * | 1998-11-09 | 2008-05-15 | Denso Corp | 電気機器 |
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| CN109119379A (zh) * | 2017-06-26 | 2019-01-01 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
| CN109119379B (zh) * | 2017-06-26 | 2022-03-01 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
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