[其他]压接触ＧＴＯ－可控硅整流器

说明书

在采用直接压接件的ＧＴＯ－－可控硅整流器情况下，由于对半导体片（２）和压接件（１，３）的表面平整度、对压接件（１，３）的对中，以及对其边缘的安排提出了特殊的要求，从而制成了一个具有极好负荷变换稳定性，可实用的构件。

本发明涉及一种压接触GTO-可控硅整流器。

本发明特别涉及一种这样的可控硅整流器，它有一个装在阴极同阳极之间的，具有各种不同掺杂层的半导体片，该半导体片至少在阴极面处被做成台面形，还有一个有多个凸起的，被深处的栅极区域包围的阴极凸台的栅极-阴极结构，半导体片总是在阴极凸台上复盖着一层金属化阴极层，在阳极面复盖着一层金属化阳极层;并有一个片形的阴极面压接件和一个片形的阳极面压接件，阴极面压接件压在阴极层上，阳极面压接件压在阳极层上，以实现接触连接。

电子学成就在能量传输、能量控制或在电力传动装置中的不断普及，使功率较高的大功率半导体，特别是二极管和可控硅整流器得到发展。具有直径较大的半导体片的大功率半导体有较高的载流能力和较高的反向截止电压。制造这种有较高负荷的功率半导体的困难不仅在半导体片本身的制备过程中存在，而且主要存在于将半导体片安装在恰当的外壳中的安装过程中。

在半导体片装入外壳的安装过程中，不仅仅要注意保证半导体片与周围之间有良好的电气接触和热接触，还要使它具有足够的负荷变换稳定性，也就是说，给所装入的元件要有足够的保护，使其在负荷变换时能抗疲劳。对此，外壳里的半导体片的接触连接显得特别重要。

很久以来人们就已经知道利用所谓的“合金型压接件”大功率半导体（参见J.Knobloch，S.Prough，“Solderless Construction of large Diameter Silicon Power Devices”，Proc.IAS Conf.1977），这种半导体器件中，用专门的焊剂（例如，一种铝合金）将半导体片的一面焊在金属衬底上（如用钼，或钨做的衬底），另一面与一个加压的金属片呈加压接触。

用钎焊制成的半导体-金属-层结构由于其热膨胀系数明显不同，从而使直径越来越大的半导体片产生较大的机械弯曲力，这种机械弯曲力使构件的负荷变换稳定性不断变坏。

为此，人们用所谓的“直接压接件”来代替通常的硅可控整流器和二极管的合金型接触，从半导体的两边，用加压的金属片使其加压接触，（参见den，o，g.Artikel von J.Knobloch et al.oder Brown Boveri Mitt.1（1979）.S.5-10）。

这种压接触连接的方式，在两边为平面形表面的半导体片构成的通用硅可控整流器中证明是可靠的，因为是平面形的表面，保证了半导体片内部的压力分配非常均匀。

其差别是，可截止的GTO（栅极截止）-可控硅整流器有台面形栅极-阴极结构（参见US-PS4127863）。为了压接触连接，在阴极面上仍然采用了许多凸起的阴极凸台，阴极凸台的小的面积一起承受较大的压力，而且必须使加在半导体片上的压力尽可能均匀。

在DE-OS2719219中（图6及有关的说明）中提出了原则性建议，也是在这种GTO-可控硅整流器中使用直接压接件。这种原则性建议是行不通的，而且该文献中什么也没说明，要在GTO中实现直接压接件，存在很多困难。

在GTO中，带有台面形栅-阴极结构的条件实际上是困难的，从DE-OS3134074（20页2-21行）得知，为了减轻阴极凸台上的压力，甚至在那里当使用简单的合金压接件时，在阴极凸台顶部上造成栅极区域。

在所述的GTO-可控硅整流器上，具有一个直接压接件带来技术上的困难，迄今为止，市场上能买到的只有带一个合金型压接件的大功率GTO可控硅整流器（参见IEEE Transactions on Electron Devices，vol.ED-28，No.3，Marz1981，S.270-274）。

本发明的任务是创造一种压接触连接的GTO-可控硅整流器，它装有一个直接压接件，并具有足够的负荷变换稳定性。