(57)【要約】【課題】  高い防爆特性を有し、信頼性の高い圧接型半導体装置を得る。【解決手段】  一対の電極を有する半導体基板１のそれぞれの表面に対向して、半導体基板１を挟持する熱緩衝板２とフランジ４を有する主電極ブロック３とを備え、フランジ４と絶縁容器５とを接合することによって半導体基板１が気密空間に封止された圧接型半導体装置１００であって、気密空間内の主電極ブロック３外周部と嵌め合う円筒状の絶縁部材９が、主電極ブロック３の間にＯリング８を嵌め合いにし、Ｏリングの反力で半導体基板１の端部を囲む部位を密閉するように構成したものである。【選択図】  図１
2008084926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏に一対の電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板のそれぞれの電極に対向して設けられ、前記半導体基板を挟持する一対の熱緩衝板およびフランジを有した主電極ブロックと、
前記一対の主電極ブロックにおけるフランジ間に在って前記半導体基板を囲む絶縁容器とを備え、前記フランジと前記絶縁容器とを接合することによって前記半導体基板が気密空間内に封止される圧接型半導体装置であって、
前記気密空間内におけるそれぞれの電極側の主電極ブロック外周面部にはそれぞれにＯリングが取り付けられ、また円筒状の絶縁部材が前記一対の主電極ブロック外周面部のそれぞれに嵌め合わされるように構成したことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧接型半導体装置において、前記主電極ブロック外周面部の全周に溝を設け、当該溝にＯリングを嵌合させるように構成したことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項３】
表裏に一対の電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板のそれぞれの電極に対向して設けられ、前記半導体基板を挟持する一対の熱緩衝板およびフランジを有した主電極ブロックと、
前記一対の主電極ブロックにおけるフランジ間に在って前記半導体基板を囲む絶縁容器とを備え、前記フランジと前記絶縁容器とを接合することによって前記半導体基板が気密空間内に封止される圧接型半導体装置であって、
前記気密空間内におけるそれぞれの電極側の主電極ブロック外周面部を囲むように円筒状の絶縁部材が設けられ、前記絶縁部材と前記主電極ブロックとの間に挟まれるＯリングがそれぞれの前記主電極ブロック外周面部に嵌め合わされるようにして構成したことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項４】
表裏に一対の電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板のそれぞれの電極に対向して設けられ、前記半導体基板を挟持する一対の熱緩衝板およびフランジを有した主電極ブロックと、
前記一対の主電極ブロックにおけるフランジ間に在って前記半導体基板を囲む絶縁容器とを備え、前記フランジと前記絶縁容器とを接合することによって前記半導体基板が気密空間内に封止される圧接型半導体装置であって、
前記気密空間内に前記フランジ部表面を覆い、かつ前記絶縁容器の内壁部に嵌合する弾性部材と、前記熱緩衝板の外周部と前記弾性部材との間にリングが設けられるようにして構成したことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の圧接型半導体装置において、さらに前記半導体基板と前期絶縁容器の間に円筒状の絶縁樹脂を配置したことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項６】
請求項４に記載の圧接半導体装置において、前記弾性部材における前記リングとの接触面に凸部を設けるようにしたことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項７】
請求項４に記載の圧接半導体装置において、前記リングにおける前記弾性部材との接触面に凸部を設けるようにしたことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項８】
表裏に一対の電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板のそれぞれの電極に対向して設けられ、前記半導体基板を挟持する一対の熱緩衝板およびフランジを有した主電極ブロックと、
前記一対の主電極ブロックにおけるフランジの間に在って前記半導体基板を囲む絶縁容器とを備え、前記フランジと前記絶縁容器とを接合することによって前記半導体基板が気密空間内に封止される圧接型半導体装置であって、
前記気密空間内における前記主電極ブロックの外周面部のそれぞれの直径が異なる大きさとされ、前記それぞれの主電極ブロック外周面部と絶縁容器内部との間に接し、フランジ部表面を覆う弾性部材を設けるように構成したことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の圧接型半導体装置において、直径の大きな前記主電極ブロック外周部と絶縁容器内周部との間に設けられた弾性部材について、その前記絶縁容器に接する側の全周に溝を設けたことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項１０】
表裏に一対の電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板のそれぞれの電極に対向して設けられ、前記半導体基板を挟持する一対の熱緩衝板およびフランジを有した主電極ブロックと、
前記一対の主電極ブロックにおけるフランジの間に在って前記半導体基板を囲む絶縁容器とを備え、前記フランジと前記絶縁容器とを接合することによって前記半導体基板が気密空間内に封止される圧接型半導体装置であって、
前記主電極ブロックに接し前記フランジ部を覆うフィン電極が設けられ、前記フィン電極とフランジとの間に弾性部材を配置するように構成したことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の圧接型半導体装置において、前記絶縁容器に第１のガス置換用パイプが設けられ、さらに絶縁材料からなる第２のガス置換用パイプが前記第１のガス置換用パイプ内に嵌入されていることを特徴とする圧接型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧接型半導体装置に関するものであり、特にそのパッケージにおける防爆構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧接型半導体装置は、例えば産業用インバータやファン、ポンプ駆動装置などのアプリケーションシステムに適用されるが、これらアプリケーションシステムでは雷サージ電流などの過大な短絡電流（事故電流）が流れることがあり、システム保護の観点から、短絡電流通電時における圧接型半導体装置の防爆性が要求される。
【０００３】
従来の圧接型半導体装置においては、半導体チップ（半導体基板）を挟持して上下に外部電極（主電極ブロック）を配し、かつ外囲器（絶縁容器）の上下端面との間に金属製フランジを結合して気密封止され、さらに、外囲器の内部にフランジの内側に並べて外部電極の外周面と外囲器の内壁面との間にまたがるように二枚のリング状絶縁隔壁（弾性部材）が介装することで、半導体チップの故障時に生じたアークがフランジなどの強度が弱い部分からパッケージ外部に吹き出すことを防止するようにしていた。（例えば、特許文献１、２参照）
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２５９３０２号公報（第１図）
【特許文献２】特開昭５６−３５４３９号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の圧接型半導体装置では、リング状絶縁隔壁が外囲器の内部にフランジの内側に並べて外部電極外周面と外囲器の内壁面との間にまたがるように介装されているから、フランジ部を保護するリング状絶縁隔壁は、外部電極外周面と外囲器の内壁面との嵌め合いになっている。防爆性を高めるには、この外部電極外周面と外囲器の内壁面との嵌め合い部において隙間が生じない構造が求められるが、フランジ部を溶接する際に径方向のセンター合せが必要であり、通常、部品公差を吸収するため外部電極と絶縁隔壁は、クリアランス（隙間／遊び）が設けられていた。そのため、半導体チップより発生したアークがその隙間からフランジ部に到達することで外部に抜けてしまうことがあり、十分な防爆耐量が得られないものとなっていた。
【０００６】
一方、上記クリアランスをなくすように構成するには、外囲器や外部電極ほかの寸法精度向上のために研削、研磨等の加工を施す必要があり、またクリアランスをなくした場合においても、組立工程において弾性部材の圧入作業が伴うなどその作業性が低下し時間を要することになり、かかるコストが非常に高くなっていた。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、短絡電流などによる半導体基板（素子）の破壊に伴って、パッケージ外部へアークが噴出することを防止し、高い防爆性能を有し、信頼性の高い圧接型半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る圧接型半導体装置においては、表裏に一対の電極を有する半導体基板と、
この半導体基板のそれぞれの電極に対向して設けられ、半導体基板を挟持する一対の熱緩衝板およびフランジを有した主電極ブロックと、一対の主電極ブロックにおけるフランジ間に在って半導体基板を囲む絶縁容器とを備え、フランジと絶縁容器とを接合することによって半導体基板が気密空間内に封止され構造を有し、この気密空間内におけるそれぞれの電極側における主電極ブロック外周面部にはそれぞれにOリングが取り付けられ、また円筒状の絶縁部材が一対の主電極ブロック外周面部のそれぞれに嵌め合わされるように構成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、半導体基板とフランジ部との間に絶縁部材を設け、Ｏリングによって半導体基板とフランジ部との間に生じる隙間をなくしたことにより、短絡電流などによる半導体基板（素子）の破壊に伴って生じるアークのパッケージ外部への噴出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における圧接型半導体装置１００の断面を示すものである。また図２は組立前の各構成を示した斜視断面図である。図１および図２において、圧接型半導体装置１００におけるダイオードなどが形成された半導体基板１は、表裏一対の主面上にアノード電極（陽極）とカソード電極（陰極）とを有し、この陽極側と陰極側とにそれぞれに用意されて半導体基板を挟持するように熱緩衝板２と主電極ブロック３とが設けられている。（以降の説明および図中で用いられている符号に関して、陽極側に対応している場合は「A」を、陰極側に対応している場合は「K」を符号に後に付けている。また陽極側、陰極側共に対応する場合は符号のみで表記している。）この半導体基板１の外周端部には、シリコン樹脂などからなる保護部材２０が設けられている。そして半導体基板１の表面に接する熱緩衝板２は、半導体基板１がシリコンからなる場合、熱膨張率の値が近いモリブデンなどが使用され、主電極ブロック３には電気伝導率、熱伝導率の高い銅などが使用される。そして、半導体基板１とこれら熱緩衝板２と主電極ブロック３は互いに半田等のロウ材で固着されることなく、機械的な押圧力によって圧接され、電気的に接続されている。
【００１２】
この主電極ブロック３にはフランジ４が取り付けられており、セラミックスなどの絶縁性材料からなる中空円筒状で半導体基板１の側面部を囲む絶縁容器（外囲器）５の上下端部に設けられたフランジ６と接合することで、半導体基板１がフランジ４，６を含む主電極ブロック３と絶縁容器５によって密閉された気密空間を備えるパッケージ構造を構成している。なお、フランジ４，６の材料には、鉄-ニッケル系合金が使用されている。
【００１３】
また、熱緩衝板２と主電極ブロック３の間には、組立工程において各構成の位置決めに用いる位置決めピン２１或いは位置決め用部材２２を備え、絶縁容器５には、その側面部を貫通するガス置換用パイプ７を設けることにより、このパイプを通して密閉された気密空間の気体が不活性ガスに置換可能なようになっている。
【００１４】
そして、実施の形態１では密閉された上記気密空間において、陽極側、陰極側の各主電極ブロック３が半導体基板１の直径より大きな第１の外周面部３１と第２の外周面部３２とを備え、第１の外周面部３１は第２の外周面部３２より大きく、また第１の外周面部３１は各主電極ブロック３におけるフランジ４側に位置するように形成されている。各主電極ブロック３に形成された第１と第２の外周面部３１，３２によって生じる段差部３３は、以下で述べる絶縁部材を、Oリングを介して挟持する。なお、第１の外周面部３１については、絶縁容器５の内壁に近接するように形成され、例えば、主電極ブロック３と絶縁容器５の組立上必要なクリアランス（Ｄ１）が確保されていればよい。
【００１５】
さらに、この主電極ブロック３における第２の外周面部３２には、Ｏリング８が嵌め込まれ、第１の外周面部３１との段差部３３に接するように配置されており、また、円筒状の絶縁部材９が陽極側と陰極側の両方にわたってこの第２の外周面部３２に嵌め合わされ、それぞれのＯリング８を段差部３３、即ち縦（基板押圧）方向に押圧力が加えられるように構成されている。
【００１６】
絶縁部材９は、主電極ブロック３およびＯリング８と協同して、半導体基板１をフランジ４，６部および絶縁容器５から遮蔽することで、半導体基板１へ過負荷が生じた時に発生するアークがフランジ４，６部や絶縁容器５に達することを抑制し装置の破壊を防止する。よって、絶縁部材９はＯリング８の反力を得るための高剛性を備え、高い耐熱性（２００℃以上）を有する例えばテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂やポリイミド樹脂などが使用される。また、Ｏリング８の材料に関しても耐熱性（２００℃以上）に優れるシリコンゴムやフッ素ゴムなどの使用が望ましい。
【００１７】
なお、絶縁部材９の側面には貫通孔（図示なし）が設けられており、ガス置換用パイプ７を介して置換されるガスの半導体基板１への経路が確保されている。そして、高い防爆耐量が得られるように、この貫通孔は絶縁部材から噴出するアークの量を抑えるため小さく（例えばφ１mm程度）形成することが望ましい。また一方で、組立時の内部ガス置換を効率よく行う必要から、複数の貫通孔を設け経路を分散させるようにすると良い。
【００１８】
ここで、この実施の形態１における圧接型半導体装置１００の組立工程についてその概略を説明する。はじめに、（イ）フランジ４が取り付けられた陰極側及び陽電極側の主電極ブロック３を準備し、主電極ブロック３の第２の外周面部３２にＯリング８を取り付ける。（ロ）絶縁容器５を準備し、その下端から突出したフランジ６Ｋと陰極側主電極ブロック３Ｋのフランジ４Ｋとを溶接する。（ハ）陰極側主電極ブロック３Kに位置決めピン２１をセットし、主電極ブロック３Ｋ上に熱緩衝板２Ｋを置く。このとき、位置決めピン２１によって、熱緩衝板２Ｋは定位置に固定される。（ニ）絶縁部材９が主電極ブロック３Ｋの外周面部３２Ｋに取り付けられ、Ｏリング８Ｋ上に重ねる。（ホ）陰極側の熱緩衝板２Ｋの上に半導体基板１と陽極側の熱緩衝板２Ａが重ねて置かれ、その上には位置決め用部材が置かれる。（ヘ）最後に陽極側主電極ブロック３Ａの第２の外周面部３２Ａを絶縁部材９に嵌め合わせるようにして熱緩衝板２Ａ上に重ねて、絶縁容器５の上端から突出したフランジ６Ａと陽極側主電極ブロックのフランジ４Ａを溶接することによって組立が完了する。
【００１９】
このように構成された圧接型半導体装置１００においては、半導体基板１とフランジ４，６部との間に絶縁部材９を設け、主電極ブロック３と絶縁部材９との間に生じる隙間をＯリング８によってなくしたことにより、短絡電流などによる半導体基板（素子）の破壊に伴って生じるアークのフランジ部からパッケージ外部への噴出を防止することができる。
【００２０】
さらに、以上のような構成にあっては、部品の寸法精度を高くする必要がなく、また組立工程において弾性部材を圧入するなどの必要がなく作業性が良くなることから、装置を安価に製造（コストダウン）することができる。
【００２１】
加えて、従来のような圧接半導体装置においては、弾性部材がフランジ部を覆うように構成されていたため、装置内で使用されるシリコンゴムの量が比較的多くなることもあり、長期間の間にその使用環境によってはガスが発生するようなことがあったが、本実施の形態における構成では、シリコンゴムの使用がOリングに限られており、その量が少なくできるため、ガスの発生も抑制することもできる。
【００２２】
実施の形態２．
なお、実施の形態１では、Ｏリング８が主電極ブロック３に装着するときにねじれを生じた状態であると、Ｏリング８が所定の位置に留まらないような場合があり、主電極ブロック３から外れることもある。そのため、図３の部分断面図（陽極側）に示すように主電極ブロック３の第２の外周面部３２に円周状の溝３４を設けＯリング８と嵌合することで、Ｏリング８を所定の位置に確実に固定することができるのでＯリング８が主電極ブロック３から外れることもなくなり組立性の良い、防爆構造の圧接半導体装置を構成することができる。
【００２３】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３における圧接型半導体装置１０１の断面を示すものである。また図５は組立前の各構成を示した斜視断面図である。図４および図５において、実施の形態１と同様に、半導体基板１は、表裏一対の主面上にアノード電極（陽極）とカソード電極（陰極）とを有し、この陽極側と陰極側とにそれぞれに配されて半導体基板を挟持するように熱緩衝板２と主電極ブロック３とが設けられている。この主電極ブロック３にはフランジ４が取り付けられており、絶縁性材料からなる中空円筒状の絶縁容器（外囲器）５の上下端部に設けられたフランジ６と接合することで、半導体基板１がフランジ４，６を含む主電極ブロック３と絶縁容器５によって密閉された気密空間を備えるパッケージ構造を構成している。なお、絶縁容器５には、これを貫通するガス置換用パイプ７が設けることにより、このパイプを通して密閉された気密空間の気体が不活性ガスに置換されるようになっている。
【００２４】
そして、実施の形態３では密閉された上記気密空間において、陽極側、陰極側の各主電極ブロック３が半導体基板１の直径より大きな外周面部３５を備え、この外周面部３５に形成された溝３６にＯリング８が嵌め合わされている。さらに、円筒状の絶縁部材９が陽極側と陰極側の主電極ブロック３の両方にわたってこの外周面部３５に嵌め合わされ、Ｏリング８を主電極ブロック３との間に挟むようにして設けられている。即ち、Ｏリング８には主電極ブロック３と絶縁部材９によって横（径）方向の押圧力が加えられるように構成されている。
【００２５】
ここで、この実施の形態３における圧接型半導体装置１０１の組立工程についてその概略を説明する。はじめに、（イ）フランジ４が取り付けられた陰極側及び陽電極側の主電極ブロック３を準備し、主電極ブロック３の外周面部３５における溝３６にＯリング８を取り付ける。（ロ）絶縁容器５を準備し、その下端から突出したフランジ６Ｋと陰極側主電極ブロック３Ｋのフランジ４Ｋを溶接する。（ハ）主電極ブロック３Ｋ上に熱緩衝板２Ｋ、半導体基板１、陽極側の熱緩衝板２Ａとを重ねて配置し、このとき位置決めピン２１、位置決め用部材２２によって定位置に固定する。（ニ）絶縁部材９をＯリング８が外周に取り付けられた陰極側の主電極ブロック３Ｋに挿入する。（ホ）最後に陽極側の主電極ブロック３Ａの外周面を絶縁部材９に嵌め合わせるようにして熱緩衝板２Ａ上に重ねて、絶縁容器５の上端から突出したフランジ６Ａと陽極側主電極ブロック３Ａのフランジ４Ａを溶接することによって組立が完了する。
【００２６】
このように構成された圧接型半導体装置１０１においては、実施の形態１と同様に、半導体基板１とフランジ４，６部との間に絶縁部材９を設け、主電極ブロック３と絶縁部材９との間に生じる隙間をＯリング８によってなくしたことにより、短絡電流などによる半導体基板（素子）の破壊に伴って生じるアークのフランジ４，６部からパッケージ外部への噴出を防止することができる。
【００２７】
さらに、以上のような構成にあっては、部品の寸法精度を高くする必要がなく、また組立工程において弾性部材の圧入の必要がないので作業性が良くなることから、実施の形態１と同様に、装置を安価に製造（コストダウン）することができる。
【００２８】
加えて、従来のような圧接半導体装置においては、弾性部材がフランジ部を覆うように構成されていたため、装置内で使用されるシリコンゴムの量が比較的多くなることもあり、長期間の間にその使用環境によってはガスが発生するようなことがあったが、本実施の形態における構成では、シリコンゴムの使用がOリングに限られており、その量を少なくできるため、実施の形態１と同様ガスの発生も抑制することもできる。
【００２９】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態５における圧接型半導体装置１０２の断面を示すものである。また図７は組立前の各構成を示した斜視断面図である。図６および図７おいて、実施の形態１と同様に、半導体基板１は、表裏一対の主面上にアノード電極（陽極）とカソード電極（陰極）とを有し、この陽極側と陰極側とにそれぞれに配されて半導体基板を挟持するように熱緩衝板２と主電極ブロック３とが設けられている。この主電極ブロック３にはフランジ４が取り付けられており、絶縁性材料からなる中空円筒状の絶縁容器（外囲器）５の上下端部に設けられたフランジ６と接合することで、半導体基板１がフランジ４，６を含む主電極ブロック３と絶縁容器５によって密閉された気密空間を備えるパッケージ構造を構成している。なお、絶縁容器５には、これを貫通するガス置換用パイプ７が設けることにより、このパイプを通して密閉された気密空間の気体が不活性ガスに置換されるようになっている。
【００３０】
密閉された上記気密空間には、加えて陽極側と陰極側のそれぞれにおいてフランジ４、６部を覆うように設けられた弾性部材１０と、上記熱緩衝板２との間に配され、弾性部材１０の内周部とこれに対向する熱緩衝板２の外周部において支持されるリング１１が設けられている。
【００３１】
弾性部材１０は、フランジ４、６部を覆うことで、半導体基板１へ過負荷が生じた時にアークがフランジ４，６部を突き破ることを防止している。そのため、弾性部材１０は高い耐熱性（２００℃以上）を有するシリコンゴムやフッ素ゴムなどが使用される。一方、リング１１は、弾性部材１０と主電極ブロック３との間に生じる組立上必要な隙間を埋めるように配置され、さらには弾性力により内部を密閉するように構成されることになるので、アークが主電極ブロック３と弾性部材１０との隙間から抜けることを防止している。このため、リング１１は耐熱性と剛性に優れる銅や鉄などの金属材料の使用が望ましい。
【００３２】
ここで、この実施の形態４における圧接型半導体装置１０２の組立工程についてその概略を説明する。はじめに、（イ）フランジが取り付けられた陰極側の主電極ブロック３Kを準備し、フランジ４K上に弾性部材１０Kを装填する。（ロ）絶縁容器５を準備し、その下端から突出したフランジ６Kと陰極側主電極ブロック３Kのフランジ４Kを溶接する。この時、弾性部材１０の外周部は、フランジ４Kおよび６Kと絶縁容器５の下端部との間に係合（嵌合）される。（ハ）弾性部材１０K上にリング１１Kを配設し、さらに主電極ブロック３Kに熱緩衝板２Kを配設することで陰極側の構成が組立られる。
【００３３】
そして（ニ）熱緩衝板２K上に半導体基板１が置かれると共に、陰極側とは概ね逆の順番となる陽極側の組立に移る。（ホ）半導体基板１上には陽極側の熱緩衝板２Aが配設され、その上にリング１１Aが置かれる。（ヘ）リング１１Aと絶縁容器５の上端部に弾性部材１０Aが係合するように置かれ、（ト）最後にフランジ４Aが取り付けられた陽極側の主電極ブロック３Aを重ねて、絶縁容器５の上端から突出したフランジ６Aと陽極側主電極ブロック３Aのフランジ４Aを溶接することによって組立が完了する。
【００３４】
このように構成された圧接型半導体装置１０２においては、半導体基板１へ過負荷が生じた時に、弾性部材１０によってアークが直接的にフランジ４，６部を突き破ることを防止するとともに、リング１１によってアークが弾性部材１０と主電極ブロック３の間に生じる隙間（Ｄ２）を抜けてフランジ４，６部に達し、これを突き破るようなことも防止することができる。
【００３５】
また、以上のような構成にあっては、主電極ブロック３と絶縁容器５に組立上必要なクリアランスを十分設けることが可能なので部品の寸法精度を高くする必要がなく、また組立工程に弾性部材の圧入を伴うことなく作業性が良くなるので、安価に（コストダウン）することができる。
【００３６】
さらに、従来の圧接型半導体装置に対して、基本的にリング１０を追加することで構成可能なので、従来品からの変更が容易でありながら、高い防爆性能を得ることができる。
【００３７】
実施の形態５．
図８の部分断面図は絶縁容器５の内壁部に円筒状の絶縁樹脂（部材）１２を配置した場合の実施の形態５を示すものである。この場合、絶縁樹脂１２は陰極と陽極側の対向する弾性部材１０によって挟持されている。このように構成された圧接型半導体装置においては、半導体基板１への過負荷が生じた時、絶縁容器５に対するアークの直撃を防止できるので、実施の形態１に比べ、さらに高い防爆耐量を有する圧接半導体装置を構成することができるようになる。
【００３８】
実施の形態６．
なお、実施の形態６では、主電極ブロック（フランジを含む）３と弾性部材１０の間でリング１１が強い力で押し付けられることになるため、反力で主電極ブロック３が変形する場合がある。よって、図９（ａ），（ｂ）の各部分断面図に示すように、弾性部材１０についてそのリング８と接触する部分に凸部１７を設けるようにした構成としてもよい。この場合、弾性部材１０に設けた凸部１７の幅で、リング１１との接触圧力が調整できるようになるので、主電極ブロック３の変形を防止することができる。
【００３９】
実施の形態７．
また、実施の形態６では、主電極ブロック３の変形防止のために弾性部材１０に凸部１７を設けるようにしたが、図１０（ａ），（ｂ）の各部分断面図に示すように、リング１１側についてその弾性部材１０と接触する部分に凸部１８を設けるようにした構成としてもよい。この場合も、リングに設けた凸部１８の幅で、弾性部材１０との接触圧力が調整できるようになるので、実施の形態６の場合と同様に、主電極ブロック３の変形を防止することができる。
【００４０】
実施の形態８
図１１は、この発明の実施の形態８における圧接型半導体装置１０３の断面を示すものである。また図１２は組立前の各構成を示した斜視断面図である。図１１および図１２において、実施の形態１と同様に、半導体基板１は、表裏一対の主面上にアノード電極（陽極）とカソード電極（陰極）とを有し、この陽極側と陰極側とにそれぞれに配されて半導体基板を挟持するように熱緩衝板２と主電極ブロック３とが設けられている。この主電極ブロック３にはフランジ４が取り付けられており、絶縁性材料からなる中空円筒状の絶縁容器（外囲器）５の上下端部に設けられたフランジ６と接合することで、半導体基板１がフランジ４，６を含む主電極ブロック３と絶縁容器５によって密閉された気密空間を備えるパッケージ構造を構成している。なお、絶縁容器５には、これを貫通するガス置換用パイプ７が設けることにより、このパイプを通して密閉された気密空間の気体が不活性ガスに置換されるようになっている。
【００４１】
そして、この実施の形態８において密閉された上記気密空間には、加えて主電極ブロック３の外周部と絶縁容器５の内壁部の間に密着して、フランジ４，６部の表面を覆うように弾性部材１３が陽極側と陰極側にそれぞれ設けられている。そして、弾性部材１３が密着する部分における主電極ブロック３の直径については、陽極側と陰極側で異なるように形成され、陰極側に比べ陽極側の直径を大きくしている。これを絶縁容器５の内壁との距離について言い換えると、陰極側（Ｄ４）で広く、陽極側（Ｄ３）で狭くなるようになっており、無論、圧入される弾性部材１３Ａと１３Ｋの大きさにも違いが反映されている。
このような違いを設けることによって、装置の組立が従来に比べ容易となる。そこで、次にこの実施の形態８における圧接型半導体装置１０３の組立工程についてその概略を説明する。
【００４２】
はじめに、（イ）フランジ４Ｋが取り付けられた陰極側の主電極ブロック３Ｋと絶縁容器５を準備し、相互のフランジ４Ｋと６Ｋを溶接する。（ロ）フランジ４Ｋを覆うように、主電極ブロック３Ｋの外周部と絶縁容器５の内壁の間に弾性部材１３Ｋを圧入する。このとき、主電極ブロック３Ｋおよびフランジ４Ｋが圧入部における底部を成すので、弾性部材１０Ｋの幅が広くあっても圧入に支障はない。（ハ）主電極ブロック３Ｋ上に熱緩衝板２Ｋを配設することで陰極側の構成が組立られる。
【００４３】
そして（ニ）熱緩衝板２Ｋ上に半導体基板１が置かれると共に、陰極側とは概ね逆の順番となる陽極側の組立に移る。（ホ）半導体基板１上には陽極側の熱緩衝板２Ａと位置合せ用部材２２が配設される。（ヘ）絶縁容器５の内壁に接し陰極側の弾性部材１３Ｋと、絶縁容器５の上端部に陽極側の弾性部材１３Ａが係合するように置かれ、（ト）フランジ４Ａが取り付けられた陽極側の主電極ブロック３Ａを、内壁に弾性部材１３Ａが装着された絶縁容器５に圧入する。このとき、陽極側の弾性部材１０Ａが陰極側の弾性部材１３Ｋと同様にその幅（肉厚）が広い（厚い）と変形を起こし、主電極ブロック３Ａの圧入が難しくなるが、陽極側の弾性部材１３Ａはその幅が小さい（薄い）の圧入も比較的容易に行えるのである。（チ）最後に絶縁容器５の上端から突出したフランジ６Ａと陽極側主電極ブロック３Ａのフランジ４Ａとを溶接することによって組立が完了する。
【００４４】
このように構成された圧接型半導体装置１０３においては、主電極ブロック３の外周部と絶縁容器５の内周部との間にフランジ４部の表面を覆う弾性部材１３が隙間を生じないように圧入されているので、半導体基板１へ過負荷が生じた時に弾性部材１３によってアークがフランジ４，６部を突き破ることを防止することができ、隙間を介してアークがフランジ４，６部に達することがないようにできる。ただ、そのためには従来構成における課題とされた絶縁容器５や主電極ブロック３ほかの寸法精度向上のために研削、研磨等の加工を施す必要があるが、陰極側の弾性部材１３Ｋと陽極側の弾性部材１３Ａの圧入部における幅（厚さ）を変えることで、従来に比べ組立を容易にすることが可能となり、コストダウンすることができる。
【００４５】
実施の形態９．
なお、実施の形態８では、図１１に示すように陽極側の弾性部材１３Ａ（の肉厚）が薄く形成されていても、主電極ブロック３Ａの装填（圧入）が尚も容易でない場合がある。図１３に示すように主電極ブロック３Ａの外周部と絶縁容器５の内周部間における弾性部材１３Ａの圧入部にリング状の溝１４を設けることで、圧入時の摩擦力を軽減、調整が可能となり組立性を向上することができる。
【００４６】
実施の形態１０．
以上説明した実施の形態においては、そのいずれもが、フランジを含む主電極ブロックと絶縁容器によって半導体基板を密閉する気密（内部）空間を備える圧接型半導体装置のパッケージ構造において、その密閉された気密空間における構造に特徴を有するものであったが、この実施の形態１０においては、陽極と陰極側の主電極ブロックのそれぞれに接するフィン電極をさらに備えるようにした圧接型半導体装置を対象とするものである。
【００４７】
図１４は、この発明の実施の形態１０における圧接型半導体装置１０４の断面を示すものである。また図１５はフィン電極を取り付ける前の圧接型半導体装置１０４を示した斜視断面図である。図１４および１５において、２００はその内部において必ずしも防爆構造が採用されていない圧接型半導体部であって、陽極側と陰極側のそれぞれの主電極ブロックに接し、圧接型半導体部２００に押圧力が加えるフィン電極１５を備え、フィン電極と圧接型半導体部２００におけるフランジ部との間に挟持された弾性部材１６とを有している。この弾性部材１６には、高い耐熱性（２００℃以上）を有するシリコンゴムやフッ素ゴムなどが使用される。
【００４８】
このように構成された圧接型半導体装置１０４においては、弾性部材１６が外側からフランジ部を覆い、かつフィン電極１５によってフランジ部が弾性部材１６に圧接され密着することで、半導体基板へ過負荷が生じたときに仮にアークがフランジ部を仮に突き破ることがあっても、さらにその外部に到達することを防止できる。
【００４９】
また、圧接型半導体部２００のパッケージ構造内部に防爆構造を採用していない場合、それ自体安価であり、その外部にフィン電極１５および弾性部材１６を用意して組立を行っても、安価な防爆構造の圧接型半導体装置を構成できる。
【００５０】
なお、上述した実施の形態における圧接型半導体装置のいずれの構造においても、ガス置換用パイプ７が設けられているが、半導体基板１から発生したアークがこのガス置換用パイプ７内通じて外部に漏れる可能性がある。そこで、図１６に示すようにガス置換用のパイプ７内に、絶縁材料からなる第２のガス置換用パイプ７１を嵌入するなどして設けることで、アークが回り込む経路を大きくでき、さらに高い防爆耐量を有する圧接半導体装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の実施の形態１を示す圧接型半導体装置の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す圧接型半導体装置各構成の斜視断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す圧接型半導体装置の部分断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示す圧接型半導体装置の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３を示す圧接型半導体装置各構成の斜視断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４を示す圧接型半導体装置の断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４を示す圧接型半導体装置各構成の斜視断面図である。
【図８】この発明の実施の形態５を示す圧接型半導体装置の部分断面図である。
【図９】この発明の実施の形態６を示すリングおよび弾性部材の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態７を示すリングおよび弾性部材の断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態８を示す圧接型半導体装置の断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態８を示す圧接型半導体装置各構成の斜視断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態９を示す圧接型半導体装置の部分断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１０を示す圧接型半導体装置の断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１０を示す圧接型半導体装置各構成の斜視断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態１５を示すガス置換用パイプの断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  半導体基板、２  熱緩衝板、３  主電極ブロック、４  フランジ（主電極ブロック側）、５  絶縁容器、６  フランジ（絶縁容器側）、７  ガス置換用パイプ、８  Ｏリング、
９  絶縁部材、１０  弾性部材、１１  リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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