KR920006855B1 - 압접평형 반도체장치 - Google Patents

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마사미 이와사키
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가부시키가이샤 도시바
아오이 죠이치
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Abstract

내용 없음.

Description

압접평형 반도체장치
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 GTO의 구성부품을 분리한 상태의 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 GTO가 압접된 상태의 단면도.
제3도는 본 발명과 종래의 GTO에 대한 TFT 사이클수와 파손율의 관계를 도시한 도면.
제4도는 종래의 GTO의 구성부품을 분리한 상태의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 캐소우드전극포스트 1a : 절연물원통체
2 : 애노우드전극포스트 3, 6 : 강판
4 : 마이카 5 : 테프론링
7 : 탄성체 9 : 게이트리드
10 : 테프론튜브 11, 15 : Ag캡
16 : 반도체정류소자펠렛(Si펠렛) 22 : 게이트전극취출부
112 : 경질동판(Cu디스크) 113 : 연질동박판(Cu캡)
115 : 실리콘고무 118 : Mo 또는 W금속판(Mo디스크)
[산업상의 이용분야]
본 발명은 센터게이트(Center gate)형 다이리스터같은 압접평형 반도체장치(壓接平型 半導體裝置)에 관한 것으로, 특히 실리콘펠렛과 몰리브덴판 또는 텅스텐판을 합금접합하지 않으므로 특성이 개선되고 생산성이 향상된 구조의 압접평형 반도체장치에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
압접평형 반도체장치는 차량제어와 제철소의 제어 또는 용접기제어같은 산업용 대전력제어에 많이 사용되고 있는 바, 그중 종래예로서 센터게이트형 다이리스터에 속하는 GTO(Gate Turn-off Thyristor)에 대해서 설명한다.
제4도는 종래의 합금접합형 GTO의 단면을 도시한 것으로, 구성부품을 보기 쉽게 하기 위해 편의상 가압방향에 연하여 각 부품을 분리한 상태를 도시하였다. 도면에 도시된 바와 같이 외부장치는 하부구조체(1)와 상부구조체(2)로 이루어지는데, 동으로 만든 캐소우드전극포스트(1)와 세라믹절연물원통체(1a)의 아랫면은 고리형 금속판(1b ; 링이라 칭함)을 매개로 은솔더(Ag Solder)를 사용하여 접합되고, 세라믹 절연물원통체(1a)의 윗면에는 용접고리형 금속판(1c ; 웰드링이라 칭함)이 접합되며, 또 세라믹원통체(1a)의 측면에는 게이트전극취출용 게이트파이프(1d)가 은솔더로 부착된다. 상기 하부구조체(1)는 참조부호 1 및 1a∼1d로 표시된 부재에 의해 구성된다.
한편, 상부구조체(2)는 동으로 만든 애노우드전극포스트(2)와 이 애노우드전극포스트(2)에 은솔더로 부착된 웰드링(2a ; weld ring)으로 구성된다. 이 외부장치내에는 후술하는 참조부호 3∼20으로 표시된 부재가 봉입된다. 그리고 봉합은 웰드링(1c)과 웰드링(2a)을 용접하여 접합하고, 게이트리드(9)의 리드와이어를 게이트파이프(1d)내에 넣고 내부에 N2가스를 채운 상태에서 용접하여 이루어진다.
이러한 GTO소자에서 Si펠렛(16)의 애노우드전극포스트측의 주면(도면에서는 윗면)에는 도시되지 않은 애노우드전극이, 또 캐소우드전극포스트측의 주면(도면에서는 아랫면)에는 캐소우드전극과 게이트전극이 각각 형성된다. 그리고 Si펠렛(16)의 윗면의 애노우드전극과 W디스크(18 ; 텅스텐판)는 미리 Al-Si시트(17) 땜납제를 사용하여 합금접합되어 있다. 그런데 이 Si펠렛(16)과 W디스크(18)의 접합제는 Si과 W의 열팽창계수가 다르기 때문에 휘어짐이 생겨서 압점에 대해 장해를 초래한다. 이 때문에 애노우드전극포스트(2)와 W디스크(18)간에 연금속의 은시트(19 ; Ag Sheet)를 끼우고, 캐소우드전극포스트(1)와 Si펠렛(16)의 캐소우드 전극 및 게이트전극간에 Ag캡(13 및 11)을 각각 끼워넣어 양호한 압접상태(壓接狀態), 즉 보다 균일한 압접이 되도록 되어 있다. 또한, Mo호일(14 ; 몰리브덴박)이 상기 Ag캡(13)과 Si펠렛(16)의 알루미늄캐소우드전극이 붙지 않도록 그 사이에 삽입되어 있고, 캐소우드전극포스트(1)에는 게이트리드(9)를 취출하기 위한 절결부(21 ; 切穴部)가 설치되어 있으므로, 약간 두꺼운 Mo디스크(12)를 매개로 Ag캡(13)의 전면을 가능한한 균일하게 가압할 수 있도록 되어 있다.
그리고 실리콘고무(15, 20)는 주로 Si펠렛(16)의 애노우드전극측과 캐소우드전극측을 전기절연하기 위해 이용된다. 또한, Si펠렛(16)의 중앙부에 설치된 게이트전극과 캐소우드전극포스트(1)간에 마이카(4)와 테프론링(5) 및 테프론튜브(10)에 의해 캐소우드전극포스트(1) 등과 전기절연된 강판(6 ; 1.5t)과, 접시스프링(7 ; 2매), Mo판(8 ; 0.3t), 게이트리드(9) 및, Ag캡(11)이 설치되는 바, 이들 부재에 의해 캐소우드전극포스트(1)는 강판(3)을 매개로 Ag캡(11)을 Si펠렛(16)의 게이트전극에 압접한다. 즉, 상기 구성의 GTO는 도시되지 않은 외부가압수단에 의해 애노우드전극포스트(2)와 캐소우드전극포스트(1)에 대향방향(對向方向)의 압력이 가해진 상태에서 사용된다.
이러한 GTO에 있어서 종래기술의 결점을 다음에 열거한다.
(a) Si펠렛(16)을 W디스크(18)에 Al-Si시트(17)를 이용하여 합금접합(얼로이접합)하므로 접합체에 휘어짐이 생긴다. 그래서 압접시에 보다 균일하게 압접하기 위해 이 휘어짐을 흡수할 수 있도록 고가의 연금속인 은으로 된 Ag캡(11, 13) 및 Ag시트(19)를 끼워넣지 않으면 안된다.
(b) Si펠렛(16)과 W디스크(18)를 합금접합하므로 합금접합하지 않은 경우에 비해 공정이 증가된다.
(c) Si펠렛(16)과 W디스크(18)의 접합체에 휘어짐이 생기므로 상술한 바와 같이 Ag캡(13)을 이용할 필요가 있어, Si펠렛(16)의 캐소우드전극인 알루미늄전극과 Ag캡(13)이 서로 붙지 않게 하기 위해 그 사이에 Mo호일(14)을 끼워넣어야 한다.
(d) 애노우드전극포스트(2)와 캐소우드전극포스트(1)간에 끼워넣는 부품수가 많고, 더욱이 고가이다[제4도에 있어서 Mo디스크(12) 내지 Ag시트(19)].
(e) Si펠렛(16)의 애노우드측과 캐소우드측을 전기절연하기 위한 절연용 실리콘고무(15, 20)의 형상이 복잡하고 부품수도 많다.
상기한 바와 같이 종래에는 Si펠렛을 W디스크 또는 Mo디스크에 Al-Si시트를 이용하여 합금접합하였는데, 이러한 합금접합에 의해 생기는 접합체의 휘어짐을 흡수하기 위해 Ag, Mo같은 고가의 금속부품을 애노우드전극포스트와 캐소우드전극포스트간에 끼어넣어야만 했다. 또, 상기 끼워 넣는 부품수가 많으므로 이에 대응되어 전기절연에 사용되는 실리콘고무의 형태가 복잡하고 그 수도 많았다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 발명된 것으로, 압접평형 반도체장치에 있어서 Si펠렛의 휘어짐에 기인하는 문제를 해결함으로써 생산성이 향상되고, 가격이 싸면서 긴 압접평형 반도체장치를 제공함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 측면에 게이트전극취출부(22)가 설치되고 속이 빈 절연물원통체(1a)를 끼워 서로 대향하는 애노우드전극포스트(2)와 캐소우드전극포스트(1)를 구비한 외부장치내에 제어전극을 갖춘 실리콘정류 소자펠렛(16 ; Si펠렛이라 약칭함)이 봉합된 압접평형 반도체장치에 있어서, 애노우드 전극포스트(2)와 Si펠렛(16)상의 애노우드전극간에 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)으로 이루어진 금속판(118)을 설치하고 Si펠렛(16)상의 캐소우드전극과 캐소우드전극포스트(1)사이중 펠렛(16)에 가까운 측으로 부터 연질동박판(113)과 경질동판(112)을 끼우고 각 두면이 서로 합금화(合金化)등으로 고착되지 않도록 간단히 접촉배치하여, 애노우드전극포스트(2) 및 캐소우드전극포스트(1)에 의해 각각 압접되어 이루어진다.
[작용]
이와 같이 구성된 본 발명의 장치는 Si펠렛을 Mo 또는 W디스크로 합금접합하지 않으므로 Si펠렛의 휘어짐이 종래에 비해 대폭적으로 감소하여 균일한 압접상태가 얻어진다. 이에 따라 애노우드전극포스트와 Si펠렛간에는 펠렛의 휘어짐을 흡수하는 Ag시트를 생략하고 종래보다 얇은 Mo 또는 W디스크를 끼운다. 그리고 Si펠렛의 캐소우드전극과 캐소우드전극포스트간에는 종래의 Mo호일과 Ag캡에 대신해서 부드러우면서 전연성(殿延性)이 풍부하도록 어닐처리된 동캡(Cu Cap)을 종래의 Mo디스크에 대체하고, 캐소우드전극포스트의 게이트리드취출용 절결부(切缺部)에 대향하는 캐소우드전극면을 균일하게 압접할 수 있을 만큼 충분한 두께이고 강성이 있으면서 어닐처리되지 않은 가격이 싼 경질동판을 사용한다. 또한, Si펠렛을 Mo 또는 W디스크에 합금접합하지 않으므로 Si펠렛의 애노우드전극과 캐소우드전극간의 내압을 얻기 위한 베벨가공 및 절연용 실리콘고무의 도포작업등이 용이하다.
따라서 종래보다 균일한 압접상태가 얻어지고 가격이 싸면서 수명이 긴 압접평형 반도체장치가 얻어진다.
[실시예]
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명의 1실시예로서 GTO를 취해 상세히 설명한다.
제1도와 제2도는 본 발명에 따른 GTO의 모식적인 단면도로서, 제1도는 구성부품을 보기 쉽게 하기 위해 편의상 가압방향에 연하여 각 부품을 분리한 상태를 도시한 것이고, 제2도는 접융압착된 상태를 도시한 것이다. 여기서 제4도에서와 같은 부호는 같은 부분을 나타내지만 칫수등이 같은 것은 아니다.
도면에서 세라믹절연물원통체(1a)의 측면에 있는 게이트전극취출부(22)는 원통체(1a)의 측면에 은솔더(Ag Solder)로 부착된 전극취출용 게이트파이프(1d)부분이다.
본 발명이 종래의 제4도에 도시된 GTO와 특히 상이한 점은 애노우드전극포스트(2)와 Si펠렛(16)간에 종래의 Ag시트(19) 및 Al-Si시트(17)에 의해 펠렛과 합금접합된 W디스크(18)에 대체해서 합금접합되지 않은 Mo디스크(118 : 1t×ø48)을 끼우고, Si 펠렛(16)의 캐소우드전극과 캐소우드전극 포스트(1)간에 종래의 Mo호일(14)과 Ag캡(13)및 Mo디스크(12)에 대체된 연질통박판(113; Cu캡, 0.1t×ø48)및 경질동판(112 ; 3t×ø48)을 끼우며, Si펠렛(16)의 애노우드전극측과 캐소우드전극측을 절연하기 위해 종래의 실리콘고무(15, 16)에 대체해서 실리콘고무(115)를 사용한 점이다.
이어서 이들 각 구성부품에 대해서 상술한다.
상기 Mo디스크(118)는 Si펠렛(16)의 애노우드전극면과 애노우드전극포스트(2)가압접시에 균일하게 접촉되게 하기 위해 끼워넣은 금속판으로서, Mo에 대체해서 W이 사용되는 경우도 있다. 이 때문에 Mo디스크(118)는 면거칠기를 2∼3㎛이하로 억제하고 평면도를 20㎛이하로 억제하기 위해 양면을 연마마무리함으로써, 평행도를 10㎛이하로 억제할 수 있다.
그리고 상기 Si펠렛(16)의 한쪽 주면에는 Al으로 이루어진 애노우드전극이 설치되고, 다른쪽 주면의 중앙부에는 Al게이트전극 및 이 게이트전극을 둘러싼 펠렛의 외주(外周)를 향해 다수의 섬모양으로 분할된 메사형 Al캐소우드전극이 설치된다. 또, 펠렛(16)의 외측벽에는 애노우드측과 캐소우드측의 내압을 견디기 위해 2중 정베펠구조(正 bevel 構造)의 도랑부가 설치된다.
실리콘고무(115)는 애노우드측과 캐소우드측에 연하는 면내압을 견디기 위해 상기 도랑부를 씌우도록 형성된다. 즉, 이 실리콘고무(115)는 액상실리콘수지를 틀로 흘려 넣어 200℃에서 경화시킴으로써 형성된다.
Cu캡(113 ; 연질동박판)은 Si펠렛(16)에 상기 섬모양으로 분할배치된 다수의 메사형 Al캐소우드전극과 Cu디스크(112)간의 접촉을 균일하게 하기 위해 500℃×1시간동안 어닐하여 연화시킨 0.1㎜두께의 동판으로 외주(外周)를 자른 캡모양을 한 것으로서, 중앙부에는 게이트리드용 구멍이 형성되어 있다. 특히, 표면거칠기는 0.2㎛정도이고, 판두께의 오차는 5㎛이하로 되어 있다.
Cu디스크(112 ; 경질동판)는 Cu캡(113)과 캐소우드전극포스트(1)간에 끼어넣고 게이트리드(9)를 통과시키기 위해 중앙부에 구멍을 만든 도우닛모양의 동판이다. 그런데 캐소우드전극포스트(1)의 펠렛측 일부에는 게이트리드(9)를 취출하기 위한 절결부(21 ; 切缺部)가 설치되어 있기 때문에 절결부(21)와 대향하는 Cu캡(113)부분은 직접 가압되지 않는다. 따라서 Cu디스크(112)는 상기 직접 가압되지 않는 Cu캡부분이 생기는 만큼 균일하게 압접할 수 있는 강성을 갖기 위해 어닐하지 않은 3㎜정도의 두께의 동판으로 되어 있다. 이 Cu디스크(112)의 면거칠기는 압연된 동판을 이용함으로써 용이하게 0.2∼0.3㎛가 얻어진다.
상기와 같이 Si펠렛(16)의 애노우드전극포스트(2)측에는 경질의 강성이 많고 Si의 열팽창계수와 거의 같은 Mo디스크(118)를 이용하여, 판판하게 되도록 이 평면판(118)을 매개로 Si펠렛(16)의 애노우드전극을 애노우드전극포스트(2)에 중첩시키며, Si펠렛(16)의 캐소우드전극측에는 연질의 전연성(展延性)을 갖도록 어닐한 연질동박판(113) 및 과도강성의 경질동판(112)을 매개로 캐소우드전극을 캐소우드전극포스트(1)에 중첩시킴으로써 압접시에 Si펠렛(16)의 애노우드전극 및 캐소우드전극이 균일하게 압접(壓接)되게 된다.
다음에 애노우드전극포스트와 Si펠렛(간단히 애노우드측이라 칭함) 및, Si펠렛과 캐소우드전극포스트(간단히 캐소우드측이라 칭함)간에 끼워넣는 전극재료의 조합을 선택하여 실시한 것에 대해 설명한다. 즉, 애노우드측 및 캐소우드측에 끼워넣은 전극재료의 종류와 그 조합에 의해서, 혹은 실제로 압접되는 압접력을 2톤(ø60의 Si펠렛일 때), 4톤, 6톤 및, 8톤으로 변화시킴으로써 Si펠렛이 부서지는지 부서지지 않는지의 여부를 조사한다. 또한, 온도사이클테스트(TCT ; Temperature Cycle Test)에 의해 Si펠렛이 부서지는지 부서지지 않는지, Si펠렛의 Al전극에 고착되는 재료인지 고착되지 않는 재료인지 등을 판정하고, 열저항치를 비교한다.
이들의 실험과 그 결과의 일례를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure kpo00001
(주)
× : Si펠렛이 부서진 것,
Δ : Si펠렛이 부서지지 않았지만 Si펠렛의 Al전극에 고착된 것.
○ : Si펠렛이 부서지지 않고, Si펠렛의 Al전극에 고착되지 않은 것.
* : 열저항치가 큰 것.
표 1의 좌측열은 애노우드측에 끼워넣은 금속판[Mo디스크(118)에 상당하는 것]의 판두께와 재질을 나타내는 바, 즉 Al(0.5t)과, Cu(0.5t), Mo(1.0t) 및, Fe(1.0t) 4종류의 금속판을 나타낸다. 또 위쪽의 행은 캐소우드측에 끼워넣은 금속판(1)이 1매인 경우와, Cu디스크(3t)와 Mo(0.05t), Ag(0.1t), 어닐Cu(0.1t) 및 어닐Cu(0.5t)의 호일을 조합시킨 2매인 경우 각각에 대해 합계 8종류의 금속판 또는 금속판의 조합을 나타낸다. 그리고 압접력은 6톤, TCT조건은 200℃1시간→25℃ 1시간→-50℃ 1시간→25℃ 1시간을 5사이클 실시한다. 또한, 표 1에 있어서 ×표는 Si펠렛이 부서진 것, △표는 Si펠렛은 부서지지 않았지만 Si펠렛의 Al전극에 고착된 것, ○표는 Si펠렛이 부서지지 않고 Si펠렛의 Al전극에 고착되지 않은 것(사용가), *표는 열저항치가 큰 것을 나타낸다. 여기서 공란은 그 조합으로 실험하지 않은 것이다. 이 결과에서 애노우드측은 Mo(1t), 캐소우드측은 Cu디스크(3t)와 Mo(0.05t), 어닐Cu(0.1t) 및 어닐Cu(0.5t)호일중 어느것 1개와 조합시키는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
이어서 제1도의 실시예에 도시된 실제제품의 GTO에 대해서 온도피로시험(TFT ; Temperature Fatigue Test)을 25℃→125℃→, ΔTc=100℃의 조건으로 실시하는 바, 50킬로사이클에서도 게이트전극과 캐소우드전극간의 단락(파손)이나 애노우드전극과 캐소우드전극간의 내압열화등이 발생되지 않는 것이 확인된다.
한편, 종래의 제4도에 도시된 GTO에 대해서 같은 조건으로 TFT를 실시하면 30킬로사이클까지는 파손율이 거의 0%이지만, 그 이상 TFT를 계속하면 제3도의 실선 a로 나타낸 바와 같이 파손율이 증가하는 것이 종래의 데이터에서 확인되었다. 그러나 본 발명의 GTO는 상기와 같이 TFT를 실시하면 50킬로사이클까지 파손율이 거의 0%이고, 더욱 TFT를 계속하면 사이클수와 파손율[%]의 관계는 점선 b로 나타난다. 그러므로 합금접합을 하지 않은 본 발명의 GTO는 종래의 합금접합형 GTO에 비해 약 1.6배 이상 수명이 길어지게 된다.
상기 실시예에 의한 본 발명의 효과를 다음에 열거한다.
(a) Si펠렛을 W디스크 또는 Mo디스크에 합금접합하지 않기 때문에, Si펠렛의 구부러짐이 예컨대 종래에는 약 50㎛이었던 것이 약 15㎛로 대폭 감소하고, 합금접합된 것에 비해 그 강성도 줄어들기 때문에 가압시 Si펠렛의 평면정밀도를 높일 수 있어 보다 균일한 압접을 실현할 수 있다.
(b) 합금접합을 하지 않기 때문에 Si펠렛의 애노우드전극과 캐소우드전극간의 내압을 얻기 위해 설치하는 2중 정베벨구조의 도랑부가공 및 그 처리, 특히 도랑가공 후의 에칭작업 및 실리콘고무의 코팅작업이 용이하게 된다.
(c) 합금접합하지 않으므로 Si펠렛의 구부러짐이 줄어들고, 애노우드전극포스트와 캐소우드전극포스트간에 끼어넣는 부품수가 줄게 되어 코스트를 낮출 수 있다.
(d) 상기 항(c)과 같이 부품수가 줄어듦으로써 조립이 용이하게 된다.
(e) Si펠렛의 구부러짐이 대폭 감소되어 전극재료를 적당히 선택함으로써 제3도에 나타낸 TFT의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 제품수명이 약 1.6배로 연장된다.
더욱이 본 실시예에서는 Mo디스크를 사용하였지만 W디스크를 사용하여도 거의 같은 작용 및 효과가 얻어진다. 또, Cu디스크에 방청을 위한 Ni코팅을 실시하여도 된다. 그리고 Cu디스크에 대체하여 Cu디스크에 상당하는 강성을 갖는 Mo디스크 또는 W디스크를 이용하여도 된다.
본 발명은 상기 실시예에서 서술한 GTO에 대해서는 특히 그 효과가 발휘되지만, Si펠렛과 Mo디스크 또는 W디스크를 합금접합하지 않는 다른 압접평형 반도체장치에도 적용할 수 있음은 물론이다.
[발명의 효과]
상기와 같은 본 발명에 의하면, 압접평형 반도체장치의 Si펠렛의 구부러짐에 기인하는 모든 문제가 해결되어 보다 균일한 압접이 얻어지기 때문에 종래보다 생산성을 향상할 수 있고, 가격도 싸면서 수명이 긴 압접평형 반도체장치를 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 측면에 게이트전극취출부(22)가 설치되면서 속이 빈 절연물원통체(1a)와, 이 절연물원통체(1a)가 끼워져 서로 대향하는 애노우드전극포스트(2) 및 캐소우드전극포스트(1)를 구비한 외부장치(1)내에다, 애노우드전극포스트(2)로부터 캐소우드전극포스트를 향하여 애노우드전극포스트(2)와, 몰리브덴 또는 텅스텐으로 이루어진 금속판(118), 애노우드전극이 애노우드전극포스트(2)측에 만들어지고 캐소우드전극이 캐소우드전극포스트(1)측에 만들어진 반도체정류소자펠렛(16), 연질동박판(113), 경질동판(112) 및, 캐소우드전극포스트(1)를 차례차례 각 주면이 서로 고착되지 않도록 접촉배치하고, 상기 반도체정류소자펠렛(16) 중앙부의 게이트전극과 캐소우드전극포스트(1)간에 이 캐소우드전극포스트(1)와 전기절연된 게이트리드(9) 및 탄성체(7)를 배치하여, 이들을 상기 애노우드전극포스트(2) 및 캐소우드전극포스트(1)로 각각 압접해서 형성된 것을 특징으로 하는 압접평형 반도체장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3258200B2 (ja) * 1995-05-31 2002-02-18 株式会社東芝 圧接型半導体装置
JPH0760893B2 (ja) * 1989-11-06 1995-06-28 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP3137375B2 (ja) * 1990-09-20 2001-02-19 株式会社東芝 圧接型半導体装置
DE4035846A1 (de) * 1990-11-10 1991-06-06 Kuntze Angelgeraete Dam Angelrolle mit spule zur aufnahme der angelschnur
JP3588503B2 (ja) * 1995-06-20 2004-11-10 株式会社東芝 圧接型半導体装置
JP5051828B2 (ja) 2007-03-19 2012-10-17 日本碍子株式会社 蓄熱式バーナ
JP2016062983A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 株式会社東芝 半導体装置
US10147699B2 (en) * 2015-05-26 2018-12-04 Mitsubishi Electric Corporation Pressure contact type semiconductor apparatus

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3581160A (en) * 1968-12-23 1971-05-25 Gen Electric Semiconductor rectifier assembly having high explosion rating
DE2704914C2 (de) * 1977-02-05 1982-03-25 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Anordnung zum Kontaktieren eingehäuster Leistungs-Halbleiterbauelemente
JPS5929142B2 (ja) * 1977-04-06 1984-07-18 三菱電機株式会社 半導体装置
US4402004A (en) * 1978-01-07 1983-08-30 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha High current press pack semiconductor device having a mesa structure
JPS54107264A (en) * 1978-02-10 1979-08-22 Toshiba Corp Semiconductor device
CH630490A5 (de) * 1978-06-30 1982-06-15 Bbc Brown Boveri & Cie Gehaeuse fuer ein halbleiter-hochleistungsbauelement.
DE2838997A1 (de) * 1978-09-07 1980-03-20 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur herstellung eines dichten gehaeuses fuer einen scheibenfoermigen, mindestens einen pn-uebergang aufweisenden halbleiterkoerper
DE2940571A1 (de) * 1979-10-06 1981-04-16 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Modul aus wenigstens zwei halbleiterbauelementen
JPS57100737A (en) * 1980-12-16 1982-06-23 Toshiba Corp Semiconductor device
EP0138048B1 (en) * 1983-09-29 1993-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Press-packed semiconductor device
JPS60194565A (ja) * 1984-03-15 1985-10-03 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
GB2162366B (en) * 1984-07-24 1987-09-30 Westinghouse Brake & Signal Semiconductor device contact arrangements
JP2594278B2 (ja) * 1986-07-30 1997-03-26 ビービーシー ブラウン ボヴェリ アクチェンゲゼルシャフト 加圧接続型ｇｔｏサイリスタ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0693468B2 (ja) 1994-11-16
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JPH0246742A (ja) 1990-02-16
DE68921681T2 (de) 1995-07-27

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