JP2001196535A - 平型半導体素子用スタック - Google Patents
平型半導体素子用スタックInfo
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Abstract
接確認できるようにする。 【解決手段】 平型半導体素子17とヒートシンク19
とを交互に積層した積層体1の両端を支持する加圧支持
体7,9の少なくともいずれか一方に、前記積層体1を
積層方向に沿って加圧する加圧手段25と、加圧手段2
5によって積層方向に加圧される加圧方向の動き量を加
圧力として表示する第1の加圧目盛55と、加圧軸心を
中心とする回転方向の動き量を加圧力として表示する第
2の加圧目盛57とによって表示する加圧力表示手段2
7とを備え、第1、第2の加圧目盛55,57により加
圧力を直接目で確認する。
Description
用スタックに関する。
の傾向にあり、それに伴い多数個の平型半導体素子が用
いられるようになってきている。半導体変換装置は複数
個の平型半導体素子と、その平型半導体素子を冷却する
ためのヒートシンクを交互に積層し、弾性的な押圧力を
負荷する加圧機構部、及びそれらを支持するフレーム等
から構成してなる平型半導体素子用スタックを半導体変
換装置の回路構成要素として多数使用している。
19に示すように平型半導体素子101と冷却用のヒー
トシンク103とを交互に積層した積層体105の少な
くとも一方に、積層体105を積層方向に沿って加圧す
る付勢ばね107を設ける。一方、それらを、フレーム
を構成する上下の加圧支持体109,111と、スタッ
ドボルト113とによって固定保持する構造となってい
る。
平型半導体素子用スタックにおいて、積層体105に、
加圧力を加える方法に2つある。1つは、スタッドボル
ト113に螺合した上位側の上下一対のナット115,
117の内、下側のナット117を緩めておき、図示し
ないプレス機により所定の加圧力Fを上部支持体109
に加え、この状態で上側のナット115を締付けて固定
し、プレス機を取り去ることで所定の加圧力を与えるこ
とが可能となる。他の1つは、下側のナット117を緩
めておき、上側のナット115を規定の締付けトルクで
直接加圧するものであるが、平型半導体素子用スタック
は数トンという単位の高荷重で加圧して使用する。
り発熱量が増大する。反対に加圧力が過大になると素子
の性能が低下する可能性がある等、最適な加圧力が要求
される。
ねの変位量を測定することで確認しているが、測定に測
定機器を用いるため、測定作業が面倒であること、ま
た、一定時間経過後の加圧力を定期的に確認する場合、
測定機器を用いて測定するため、加圧力の維持管理が面
倒となる。
にともない直径が大きくなり、加圧力も直径の2乗倍で
増大していることなどから、確実に加圧でき、その加圧
力の値を直接目で確認できることが求められるようにな
ってきている。
たもので、確実に加圧できると共に、その加圧力を直接
目で確認できるようにした平型半導体素子用スタックを
提供することを目的としている。
に、この発明の請求項1によれば、平型半導体素子とヒ
ートシンクとを交互に積層した積層体の両端を支持する
加圧支持体の少なくともいずれか一方に、前記積層体を
積層方向に沿って加圧する加圧手段と、加圧手段によっ
て積層方向に加圧される加圧方向の動き量を加圧力とし
て表示する第1の加圧目盛と、加圧軸心を中心とする回
転方向の動き量を加圧力として表示する第2の加圧目盛
とによって表示する加圧力表示手段とを備えている。
圧する。この加圧時の加圧力は第1の加圧目盛によっ
て、例えば、トン単位の加圧力を表示すると共に、回転
体の第2の加圧目盛によってkg単位の加圧力を表示す
ることで、正確な加圧力の値を目で直接確認できる。
が可能となる。
力表示手段を、加圧手段によって直接加圧される第1の
加圧目盛を有する上部押圧体と、上部押圧体の加圧方向
の動きを付勢部材を介して積層体に伝える下部押圧体
と、付勢部材の圧縮方向へ移動可能で、付勢方向への移
動を阻止するよう下部押圧体を支持すると共に、前記上
部押圧体のねじ部に回転自在に螺合された第2の加圧目
盛を有する回転体で構成する。
できる加圧力表示手段は、回転体が上部押圧体のねじ部
に螺合されることで、回転体と上部押圧体が一体になる
と共に、回転体の内部に付勢部材及び下部押圧体が組込
まれたユニット構造となる。したがって、組付けが容易
になると共に、部品管理工数の面でも大変好ましいもの
となる。
力表示手段を、加圧支持体に固定支持された第1の加圧
目盛を有する上部押圧体と、その上部押圧体とで付勢部
材を挟持する下部押圧体と、付勢部材の圧縮方向への移
動が可能で、付勢方向への移動を阻止するよう下部押圧
体を支持すると共に、前記上部押圧体のねじ部に回転自
在に螺合された第2の加圧目盛を有する回転体と、上部
押圧体及び付勢部材を貫通し、積層体加圧用の先端部が
突出するよう下部押圧体に螺合した加圧ボルトとで構成
する。
できる加圧力表示手段を、ユニット構造にできると共
に、加圧ボルトを回転させることで、積層体を確実に加
圧することができる。
力表示手段を、加圧手段によって直接加圧される第1の
加圧目盛を有する上部押圧体と、上部押圧体の加圧方向
の動きを付勢部材を介して積層体に伝える下部押圧体
と、付勢部材の圧縮方向への移動が可能で、付勢方向へ
の移動を阻止するよう上部押圧体を支持すると共に、前
記下部押圧体のねじ部に回転自在に螺合された第2の加
圧目盛を有する回転体と、積層体に接触作用すると共
に、下部押圧体が一体に嵌合固着されたひだ付きの絶縁
スペーサとで構成する。
できる加圧力表示手段を、絶縁スペーサ付きのユニット
にできるため、組付け作業が容易となる。しかも、ひだ
部によって絶縁面となる表面の沿面距離が拡大し、より
確実な絶縁が期待できる。
半導体素子とヒートシンクとを交互に積層した積層体の
両端をスタッドボルトによって固定支持された加圧支持
体で支持し、その加圧支持体の少なくともいずれか一方
を、上部支持板と下部支持板とで形成し、上部支持板と
下部支持板の間で、スタッドボルトの貫通によって支持
され、スタッドボルトのねじ部に螺合された加圧ナット
により加圧力が与えられる加圧力表示手段を配置し、加
圧力表示手段は、上部支持板と接触し合う第1の加圧目
盛を有する上部押圧体と、下部支持板と接触し合う下部
押圧体と、上部押圧体と下部押圧体の間に設けられ、上
部押圧体と下部押圧体に付勢力を与える付勢部材と、付
勢部材の圧縮方向への移動が可能で、付勢方向への移動
を阻止するよう下部押圧体を支持すると共に、上部押圧
体のねじ部に回転自在に螺合された第2の加圧目盛を有
する回転体とから成る一方、下部支持板に、積層体加圧
用の加圧突起部を設ける。
を締め付けることで、下部支持板が下降し、加圧力表示
手段、下部支持板、加圧突起部を介して積層体を加圧す
るため、目による加圧力の確認が直接できると共に、加
圧力表示手段の確実で安定した取付け状態が得られる。
しながらこの発明の第1の実施形態について説明する。
ック3の積層体、5はフレームをそれぞれ示している。
体7,9と、各加圧支持体7と加圧支持体9とを結合す
る左右一対のスタッドボルト11,11から成り、スタ
ッドボルト11の上下両端のねじ部11aは加圧支持体
7,9を貫通している。貫通したねじ部11aには加圧
支持体7,9を上下から挟みつけるように一対の加圧ナ
ット13,15がそれぞれ螺合している。
7,9の4個所に配置する構造としてもよい。
導体素子17を冷却するヒートシンク19とを交互に積
層し、その両端に電気回路接続端子となる導体21と、
その導体21の外側に絶縁スペーサ23がそれぞれ配置
されている。下位側となる一方の絶縁スペーサ23は、
下方の加圧支持体9に支持され、上位側となる他方の絶
縁スペーサ23は、上方の加圧支持体7に螺合された加
圧ボルト25と加圧ボルト25によって加圧力が与えら
れる加圧力表示手段27を介して支持されている。
上下の上部押圧体29及び下部押圧体31と、上部押圧
体29及び下部押圧体31の間に配置され付勢力を与え
る付勢部材33と、上部押圧体29のねじ部29aに螺
合された回転体35とでユニットを構成している。
が加わると常に中央部位へ向けて加圧力が作用するよう
自動調芯作用を有する球面状の凹部37が設けられ、凹
部37には加圧ボルト25の先端部39が作用してい
る。
転体35の内部に配置され、外周にはフランジ部31を
有し、フランジ部41は開口孔45が設けられた回転体
35の底部に支持されている。下部押圧体31の下面中
央部位には球面状の凸部47が設けられ、球面状の凸部
47は回転体35の開口孔45から下方へ突出し、前記
絶縁スペーサ23の上面と接触している。
するばね材でできた皿ばねとなっていて、一端は上部押
圧体29と、他端は下部押圧体31とそれぞれ接触して
いる。この場合、付勢部材33は皿ばねではなくコイル
ばねであってもよい。また、材質にステンレス等を用い
ることで耐侵性のあるばねになると共に、非磁性材料で
あるため電磁誘導による過熱が生じにくくなる。
5aと底部35bとから成り、底部35bに前記開口孔
45が設けられている。円筒部35aの上方開放側の内
側にはねじ部が設けられ、前記上部押圧体29の外周に
設けられたねじ部25aと螺合している。
7より上方へ突出し、ねじ部51が加圧支持体7のねじ
孔53に螺合し、先端部39が加圧支持体7より下方へ
突出して前記上部押圧体7の凹部37に作用している。
55が、回転体35には第2の加圧目盛57がそれぞれ
設けられている。
印)に対して直交するよう設けられている。
回転体35の外周面に沿って設けられている。この実施
形態では、加圧ボルト25を下方へねじ込むことで、付
勢部材33が圧縮し、フランジ部41と底部35bとの
間に隙間Gができる。隙間Gが何mmあるかを測定すれ
ば、付勢部材33の加圧力−変位特性から、ばね変位=
隙間として加圧力が求められる。
じ部29aのねじピッチに応じて回転体35がねじ込ま
れる量を回転方向の変位として表示する。1回転ごとの
加圧力増加分を、上部押圧体29に目盛る。また、1回
転での加圧力増加分を回転体35の目盛りとして表示す
ることで、細かく加圧力を測定することができる。
33の場合、回転体35のねじ部のピッチを1mmとす
ると、上部押圧体29の目盛を1mm間隔として数トン
分の目盛を設ける。回転体35には、図4に示すように
回転角45度間隔に250kgの目盛を表示する。この
時の0.5mmまでの変位量と回転角度と加圧力の関係
を図5に示す。
5mm圧縮されると、隙間Gができるから、その隙間G
がゼロとなるまで回転すると、回転体35の回転角度は
180度となり、加圧力は500kgということにな
る。同様に0.1mmの圧縮では、回転体35は36度
の回転となり、加圧力は50kgとなる。
と、1トンと500kgの加圧力となり、kg単位まで
正確に目で確認することが可能となる。
範囲であることを表示するようにしてもよい。
タック3によれば、加圧ボルト25をねじ込むことで、
積層体1に所定の加圧力を加えることができる。この時
の加圧力は、加圧力表示手段27の第1の加圧目盛55
と第2の加圧目盛57とをみることで、kg単位まで目
で直接確認することができる。また、所定時間経過後の
確認作業も各加圧目盛55,57を見るだけで容易に行
なえ、煩わしさがなくなる。
ト構造となるため、組付けが容易になると共に、部品点
数も少なくて済むメリットが得られる。
材と同じ熱膨張率を持つ材料で作ることが望ましい。
使用環境による温度変化で付勢部材33の熱膨張や収縮
が生じても、回転体35も同様に膨張・収縮するので、
温度変化の影響を受けることなく正確な加圧目盛57の
表示が得られる。
る。
ルト25の外に、左右両サイドに2つ加圧ボルト25を
追加配置し、各加圧ボルト25の先端部39を上部押圧
体29の上面に作用させるものである。この場合、各加
圧ボルト25の先端部39が作用する上部押圧体29の
上面には、球面状の凹部37を設けるようにすることが
望ましい。
一のため同一符号を符して詳細な説明を省略する。
圧力を目で直接確認できることは無論として、3本の加
圧ボルト25で加圧するため、1本あたりの加圧分担が
少なくて済むようになるため、手動による加圧が容易と
なる。また、大きな加圧力を与えることができる。
る。
盛57とを取付けねじ59によって取付位置が自由に変
更できるように着脱可能な目盛板61に設けるようにし
たものである。
一のため同一符号を符して詳細な説明を省略する。
用する付勢部材33のばね特性にあわせて、無負荷時の
第1の加圧目盛55を目盛った目盛板61と第2の加圧
目盛57を目盛った目盛板61を、ゼロ点に正しく合わ
せるこができるため、加圧力を正確に測定することがで
きる。この場合、目盛板61を接着したり、目盛を印刷
したシールを貼りつけても同じ効果が得られる。
のである。
間に配置する付勢部材33を複数、この実施形態では3
角形状に3個所配置する一方、前記付勢部材33と対応
する下部押圧体31の下面に、球面状の凸部63を3個
所配置した構造とするものである。
一のため、同一符号を符して詳細な説明を省略する。
層体1を全領域にわたって加圧力の分布を均等にするこ
とができる。
ものである。
体7に固定ボルト65によって固定支持する一方、加圧
ボルト25を上位側の加圧支持体7、上部押圧体37、
付勢部材33とを遊びを有して貫通し、ねじ部51を下
部押圧体31のねじ孔65に螺合させる。下部押圧体3
1から下方へ突出した加圧ボルト25の先端部39を絶
縁スペーサ23の上面に作用させる構造としたものであ
る。
一のため、同一符号を符して詳細な説明を省略する。
圧力を目で直接確認できることは無論として、上部押圧
体37は上位側の加圧支持体7に直接固定支持されてい
るため、加圧力表示手段27の確実な支持状態を確保す
ることが可能となる。これにより、例えば、横向きとし
て使用した場合でも安定した加圧力が得られる。
付勢部材33及び加圧ボルト25を三角形状に3個所配
置し、下部押圧体31から下方へ突出した加圧ボルト2
5の先端部39を、加圧体67の上面に作用させる一
方、加圧体67の下面に設けた球状の凸部69を絶縁ス
ペーサ23の上面中央部位に作用させる構造とするもの
である。
ト25の先端部39を絶縁スペーサ23の上面に作用さ
せるようにしてもよい。
りの加圧分担が少なくなるため、手動操作による加圧が
容易になると共に、大きな加圧を加えることができる。
る。
73を設け、上面に球面状の凹部74が設けられた上半
部を回転体75の開口部76から上方へ突出する一方、
回転体75の内側ねじ部を、下部押圧体77のねじ部7
8に螺合している。上部押圧体71と下部押圧体77の
間には皿ばねで作られた付勢部材79が配置されてい
る。下部押圧体77の底部は、ひだ81で設けられた絶
縁スペーサ83と一体に嵌合することで、加圧力表示手
段27を1つのユニット構造としたものである。
一のため同一符号を符して詳細な説明を省略する。
圧力を目で直接確認できることは無論として、絶縁スペ
ーサ83と加圧力表示手段27が一体のユニット構造に
できるため、組付けが容易になると共に部品管理工数の
面でも大変好ましいものとなる。
面の沿面距離が拡大し、確実な絶縁が期待できる。
る。
に、フランジ部87を有する加圧部材89を上から臨ま
せ、フランジ部87と加圧支持体7との間に所定の隙間
を有して取付けボルト90によって進退自在に取付け
る。
51を螺合し、加圧部材89から下方へ突出した先端部
39を上部押圧体29の上面中央部位に作用させる構造
とするものである。
一のため同一符号を符して詳細な説明を省略する。
圧力表示手段27により加圧力を目で直接確認できるこ
とは無論として、加圧ボルト25と外側の取付けボルト
90とによって加圧することができるため、高い加圧力
を与えることができる。また、1本あたりのボルトの分
担荷重が少なくて済むため、手動操作による加圧が容易
に行なえる。
る。
に、フランジ部91を有する加圧ロッド92を臨ませ、
フランジ部91と加圧支持体7との間に所定の隙間を有
して複数の取付けボルト93により進退自在に取付け
る。
貫通し、上部押圧体29の上面中央部位に作用させる構
造とするものである。
一のため同一符号を符して詳細な説明を省略する。
圧力表示手段27により加圧力を目で直接確認できるこ
とは無論として複数の取付けボルト93を締付けること
によって、加圧ロッド92は下降し、上部押圧体29、
付勢部材33、下部押圧体31を介して積層体1を加圧
する。この時、加圧ロッド92に加わる負荷を複数の取
付けボルト93で分担するため手動操作による加圧が容
易に行なえると共に、高い加圧力を与えることができ
る。
ものである。
下部加圧板95とで形成し、上部加圧板94と下部加圧
板95の間に上部押圧体29、付勢部材33、下部押圧
体31、回転体35から成る加圧力表示手段27を左右
に配置する。上部押圧体29は上部加圧板94と、下部
押圧体31は下部加圧板95とそれぞれ接触作用し、そ
れら中心部位をスタッドボルト11で貫通している。上
部加圧板94より上方へ突出したスタッドボルト11の
ねじ部11aには加圧ナット96が螺合している。
は、半球状に形成された積層体加圧用の加圧突起部97
が設けられている。
一のため、同一符号を符して詳細な説明を省略する。
タッドボルト11の加圧ナット96を締付けることで、
下部支持板94が下降し、加圧力表示手段27、下部支
持板95、加圧突起部97を介して積層体1を加圧する
ため、目による加圧力の確認が直接できると共に、加圧
力表示手段27の確実で、安定した取付け状態が得られ
る。
半導体素子用スタックによれば、積層体を確実に圧力す
ることができると共に、その加圧力を目で直接確認する
ことができる。また、手動操作により容易に加圧するこ
とができる。
体の概要説明図。
図。
クの要部の概要説明図。
クの要部の概要説明図。
クの加圧力表示手段の概要平面図。
ックの要部の概要平面図。
図。
様の概要平面図。
様の要部の概要側面図。
切断面図。
ックの概要側面図。
ックの概要側面図。
ックの概要平面図。
図。
説明図。
Claims (5)
- 【請求項1】 平型半導体素子とヒートシンクとを交互
に積層した積層体の両端を支持する加圧支持体の少なく
ともいずれか一方に、前記積層体を積層方向に沿って加
圧する加圧手段と、この加圧手段によって積層方向に加
圧される加圧方向の動き量を加圧力として表示する第1
の加圧目盛と、加圧軸心を中心とする回転方向の動き量
を加圧力として表示する第2の加圧目盛とによって表示
する加圧力表示手段とを備えていることを特徴とする平
型半導体素子用スタック。 - 【請求項2】 加圧力表示手段は、加圧手段によって直
接加圧される第1の加圧目盛を有する上部押圧体と、上
部押圧体の加圧方向の動きを付勢部材を介して積層体に
伝える下部押圧体と、付勢部材の圧縮方向への移動が可
能で、付勢方向への移動を阻止するよう下部押圧体を支
持すると共に、前記上部押圧体のねじ部に回転自在に螺
合された第2の加圧目盛を有する回転体とから成ること
を特徴とする請求項1記載の平型半導体素子用スタッ
ク。 - 【請求項3】 加圧力表示手段は、加圧支持体に固定支
持された第1の加圧目盛を有する上部押圧体と、その上
部押圧体とで付勢部材を挟持する下部押圧体と、付勢部
材の圧縮方向への移動が可能で、付勢方向への移動を阻
止するよう下部押圧体を支持すると共に、前記上部押圧
体のねじ部に回転自在に螺合された第2の加圧目盛を有
する回転体と、上部押圧体及び付勢部材を貫通し、積層
体加圧用の先端部が突出すると共に下部押圧体に螺合さ
れた加圧ボルトとから成ることを特徴とする請求項1記
載の平型半導体素子用スタック。 - 【請求項4】 加圧力表示手段は、加圧手段によって直
接加圧される第1の加圧目盛を有する上部押圧体と、上
部押圧体の加圧方向の動きを付勢部材を介して積層体に
伝える下部押圧体と、付勢部材の圧縮方向への移動が可
能で、付勢方向への移動を阻止するよう上部押圧体を支
持すると共に、前記下部押圧体のねじ部に回転自在に螺
合された第2の加圧目盛を有する回転体と、積層体に接
触作用すると共に、下部押圧体が一体に嵌合固着された
ひだ付きの絶縁スペーサとから成ることを特徴とする請
求項1記載の平型半導体素子用スタック。 - 【請求項5】 平型半導体素子とヒートシンクとを交互
に積層した積層体の両端をスタッドボルトによって固定
支持された加圧支持体で支持し、その加圧支持体の少な
くともいずれか一方を、上部支持板と下部支持板とで形
成し、上部支持板と下部支持板の間で、スタッドボルト
の貫通によって支持され、スタッドボルトのねじ部に螺
合された加圧ナットにより加圧力が与えられる加圧力表
示手段を配置し、加圧力表示手段は、上部支持板と接触
し合う第1の加圧目盛を有する上部押圧体と、下部支持
板と接触し合う下部押圧体と、上部押圧体と下部押圧体
の間に設けられ、上部押圧体と下部押圧体に付勢力を与
える付勢部材と、付勢部材の圧縮方向への移動が可能
で、付勢方向への移動を阻止するよう下部押圧体を支持
すると共に、上部押圧体のねじ部に回転自在に螺合され
た第2の加圧目盛を有する回転体とから成る一方、下部
支持板に、積層体加圧用の加圧突起部を設けたことを特
徴とする平型半導体素子用スタック。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000002855A JP3808680B2 (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 平型半導体素子用スタック |
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JP2000002855A JP3808680B2 (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 平型半導体素子用スタック |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001196535A true JP2001196535A (ja) | 2001-07-19 |
JP3808680B2 JP3808680B2 (ja) | 2006-08-16 |
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JP2000002855A Expired - Lifetime JP3808680B2 (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 平型半導体素子用スタック |
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JP (1) | JP3808680B2 (ja) |
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