JP2003168778A - 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

Publication number
JP2003168778A
JP2003168778A JP2001368123A JP2001368123A JP2003168778A JP 2003168778 A JP2003168778 A JP 2003168778A JP 2001368123 A JP2001368123 A JP 2001368123A JP 2001368123 A JP2001368123 A JP 2001368123A JP 2003168778 A JP2003168778 A JP 2003168778A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating rod
stack
fitting
flat
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001368123A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Yano
利行 矢野
Tadashi Nishi
忠士 西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001368123A priority Critical patent/JP2003168778A/ja
Publication of JP2003168778A publication Critical patent/JP2003168778A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧接力を長期間保持することができる絶縁ロ
ッドと加圧支持板との接続構造を持った平型半導体素子
用スタックを提供する。 【解決手段】 絶縁ロッド2で構成されたフレームの内
側に複数個の平型半導体素子3とヒートシンク4とを交
互に積層し、両端部に導体5を挟み込む。積層体上部に
は、球面座6とさらばね7を設け、これらを両端部で支
持する下部加圧支持板9と上部加圧支持板8を配置す
る。絶縁ロッド2と接続金具10とを、これらの直径方
向に設けた穴を貫通して取り付けたピン11を介して接
続し、上部加圧支持板8および下部加圧支持板9に絶縁
ロッド2の接続金具10を貫通した後ナット12で固定
することで、スタック1の圧接力を保持することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、平型半導体素子と
ヒートシンクとを交互に積層し弾性的な押圧力(加圧
力)を加えてなる平型半導体素子用スタック構造に係
り、圧接力を保持する構造と圧接力を加える構造に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】半導体変換装置は大容量化(高電圧化)
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とを交互に積層し弾性的な押圧力を
負荷する加圧機構部、フレームとしての絶縁ロッドある
いは金属スタッドボルトと加圧支持板等から構成してな
る平型半導体素子用スタック(以下単にスタックと言
う)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。
【0003】以下、半導体変換装置に使用している従来
のスタック例を、図6を用いて説明する。スタック1
は、複数個の平型半導体素子3及びヒートシンク4を交
互に積層し、さらにその両端に電気回路接続端子となる
導体5とその外側に絶縁スペーサ19を配置して成る積
層体と、一方の端部に設けられるばねの取付け座も兼ね
た球面座6とさらばね7とこれらを両端部で支持する上
部加圧支持板8、下部加圧支持板9と金属スタッドボル
ト20、固定ナット21A、21Bとから構成されてい
る。
【0004】このように構成されたスタック1に弾性的
な加圧力を保持させる方法は2種類ある。一つは金属ス
タッドボルト20に取り付けた固定ナット21A、21
Bを締めて下部加圧支持板9を固定した後、図示しない
プレス機により所定の加圧力を上部加圧支持板8に加え
る。この状態では金属スタッドボルト20には引張力は
加わっていない。次に固定ナット21A、21Bをプレ
ス機で加圧した状態で締め、プレス機の加圧を抜き、プ
レス機を取り去る。これにより金属スタッドボルト20
には加圧力の反力としての引張力と伸びが生じる。その
ため、金属スタッドボルト20の伸び分を見込んで所定
の押圧力を加える。もう一つの方法は、金属スタッドボ
ルト20の固定ナット21Aを規定の締付けトルクで直
接加圧するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電力変換装置に用いら
れているGTOやIGBTやサイリスタ等の平型半導体
素子は、冷却のためのヒートシンクや通電のための導体
と共に数十kNという高荷重で加圧して使用する。近
年、特に設置場所、スペースの制限から装置のコンパク
ト化が要求されているが、装置の大容量化は部品の大型
化ばかりでなく部品間の絶縁距離確保の点からコンパク
ト化と相反する要因となっている。
【0006】従来、半導体素子用スタックの圧接力を長
期間保持するため金属スタッドボルトが用いられている
が金属であるため他の電気部品との距離や接触する場合
に絶縁が必要になる。そこでこれに代るものとして絶縁
ロッドが用いられるようになった。材料は一般的にガラ
ス繊維強化プラスチック(FRP)が多く用いられてい
る。この材料はガラス繊維に樹脂を含浸し棒状にしたも
のや引き抜きによって製造され、ガラス繊維方向の強度
は金属より高いものが多い。しかし構造部材として使用
するため、ねじや穴加工するとガラス繊維を切断し強度
が低下するという特性がある。しかし他の部品との結合
は不可欠であるためその結合、接続構造が要求されるよ
うになってきている。
【0007】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
圧接力を長期間保持することができる絶縁ロッドと加圧
支持板との接続構造を持った平型半導体素子用スタック
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数個の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の少なくとも片方に設
けられた加圧のための弾性体とこれを取り付ける1対の
加圧支持板とから成る加圧力支持体を配置し、この加圧
力支持体に取り付けた加圧手段で積層体に加圧力を負荷
し、絶縁ロッドで加圧支持板同士を接続支持し、その加
圧力を保持する平型半導体素子用スタックにおいて、絶
縁ロッドは所定の部分に直径方向に貫通して穴を設けた
ものとし、1対の加圧力支持板の少なくとも片方と絶縁
ロッドとを接続する手段として、円筒状の形状とし、片
方の端部付近にナットを設け円筒の所定の部分に直径方
向に貫通して穴を設けた接続金具と、接続金具と絶縁ロ
ッドの直径方向に貫通して設けた穴に挿入したピンとを
備えたことを特徴とする。
【0009】この構成により、絶縁ロッドと接続金具と
を、直径方向に貫通して設けた穴を貫通して取り付けた
ピンを介して接続し、加圧支持板に絶縁ロッドの接続金
具を貫通した後ナットで加圧支持体に固定することで平
型半導体素子用スタックの圧接力(絶縁ロッドには引張
力が生じる)を保持することができる。また、ナットに
より接続金具を含む絶縁ロッドの長さの調節ができるよ
うになる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。なお、以下の図におい
て、同符号は同一部分または対応部分を示す。
【0011】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態のスタックの構成を示す図である。
【0012】図1において、スタック1は、2本または
4本の絶縁ロッド2でスタッキングのためのフレームを
構成し、このフレームの内側に複数個の平型半導体素子
3とヒートシンク4とを交互に積層し、両端部に電気回
路接続端子となる導体5を挟み込む。積層体上部には、
球面座6とさらばね7を設け、これらを両端部で支持す
る下部加圧支持板9と上部加圧支持板8を配置する。上
部加圧支持板8および下部加圧支持板9のそれぞれを貫
通する円筒状の接続金具10のそれぞれと絶縁ロッド2
とを金属製のピン11で接続しナット12で保持し構成
する。すなわち、絶縁ロッド2の両端付近の所定の部分
に直径方向に貫通して穴を設けるとともに、円筒状の接
続金具10にも円筒の所定の部分に直径方向に貫通して
穴を設ける。そして、上部加圧支持板8および下部加圧
支持板9のそれぞれと絶縁ロッド2とを接続するため、
絶縁ロッド2と接続金具10とを、これらの直径方向に
貫通して設けた穴を貫通して取り付けたピン11を介し
て接続し、上部加圧支持板8および下部加圧支持板9に
絶縁ロッド2の接続金具10を貫通した後ナット12で
固定することで圧接力(絶縁ロッド2には引張力が生じ
る)を保持することができる。
【0013】本実施の形態によれば、平型半導体素子3
の圧接力がそのまま絶縁ロッド2のピン穴部に引張応力
とせん断応力として作用する。特に絶縁ロッド2の引張
強度はガラス繊維方向であるため強いがピン穴部ではガ
ラス繊維と樹脂との境界にせん断方向に力が作用する。
このせん断応力は通常引張強度の1/10程度であるた
めせん断力に対しては接続金具10の端面とピン11の
間の縦断面で表されるせん断断面積を多くとることが必
要である。したがってピン11の位置は絶縁ロッド2の
引張強度σとピン部の絶縁ロッド部の横断面積Aの積
(σ×A)とせん断強度τとせん断断面積Bの積(τ×
B)が同じかそれ以上になる面積となるように絶縁ロッ
ド2の端部から設定する。また、スタック組み立て時に
接続金具10にねじ込んだナット12により接続金具1
0を含む絶縁ロッド2の長さを調整することができる。
【0014】このように絶縁ロッド2のピン11の位置
を、せん断強度を考慮して取り付けることでピン部の絶
縁ロッド2がせん断しないようになりピン結合が可能と
なる。また、ピン11や絶縁ロッド2に接着剤を塗布し
て接続金具10に挿入することで接続部をさらに強固に
することができる。
【0015】(第2の実施の形態)図2は、本発明の第
2の実施の形態を示す図である。本実施の形態の部分
は、図1に示すスタック1の下部加圧支持板部9に絶縁
ロッド2を、接続金具10を介して取り付けた部分であ
る。さらばね7側の接続金具10には長さ調節用のナッ
ト12が必要であるが、反対側は必要としないため、ナ
ット12の代わりに、フランジ部を有するフランジ付接
続金具13としたものである。
【0016】本実施の形態によれば、スタック1の圧接
力(絶縁ロッド2には引張力が生じる)をフランジ付接
続金具13のフランジ部で支持することができるが、フ
ランジ付接続金具13は下部加圧支持板9を貫通させ取
付け、絶縁ロッド2はフランジ付接続金具13にピン1
1で固定しただけであり、締め付けて固定するところが
ないため、スタック軸心の多少の芯ずれをこの接触部の
微妙な動きで吸収することができる。また、分解、組み
立てが容易となる。
【0017】(第3の実施の形態)図3は、本発明の第
3の実施の形態を示す図である。本実施の形態の部分は
第2の実施の形態と同様の部分で、上部加圧支持板8側
の接続金具10には長さ調節用のナット12が必要であ
るが、反対側を、絶縁ロッド2を挿入した固定ピン穴付
接続金具14を下部加圧支持板9に直接支持ピン15で
結合したものである。
【0018】本実施の形態によれば、固定ピン穴付接続
金具14は下部加圧支持板9を貫通させて取り付けて下
部加圧支持板9の板厚部側面から支持ピン15を挿入し
固定ピン穴付接続金具14に開けた穴に嵌合したもので
ある。スタック1の圧接力(絶縁ロッド2には引張力が
生じる)を支持ピン15の部分で固定ピン穴付接続金具
14を介して支持することになり、支持ピン15部は回
転できるためスタック軸心の多少の芯ずれをこの支持ピ
ン15部の動きで吸収することができる。また、分解、
組み立てが容易となる。他にこの支持ピン15の代わり
にボルトを用い固定ピン穴付接続金具14を貫通して下
部加圧支持板9にねじ込んでも同様の効果が得られる。
【0019】(第4の実施の形態)図4は、本発明の第
4の実施の形態を示す図である。本実施の形態の部分は
第2、第3の実施の形態と同様の部分で、上部加圧支持
板8側の接続金具10には長さ調整用のナット12が必
要であるが、反対側はその必要がないため絶縁ロッド2
を挿入した円筒接続金具16を、下部加圧支持板9の外
側、すなわち下部加圧支持板9を貫通して円筒接続金具
16が突出した部分で、円筒状の固定金具17を貫通し
て直接固定ピン18で結合したものである。
【0020】本実施の形態によれば、固定金具17と円
筒接続金具16と絶縁ロッド2を1本の固定ピン18で
貫通して保持するため絶縁ロッド2と円筒接続金具16
との固定が強固となる。また固定ピン18を引き抜くこ
とで分解できる。他にこの固定ピン18をボルトとし円
筒接続金具16を貫通して固定金具17にねじ込んでも
同様の効果が得られる。
【0021】(第5の実施の形態)図5は、本発明の第
5の実施の形態を示す図である。本実施の形態の部分は
図1に示す絶縁ロッド2を、下部加圧支持板9と上部加
圧支持板8に取り付けた接続金具10を突き抜けて長く
したものである。
【0022】本実施の形態によれば、絶縁ロッド2が突
き抜けた部分を支持固定することでスタック1を、絶縁
碍子などを用いずに装置や盤内に取り付けることができ
るようになる。
【0023】(第6の実施の形態)本発明の第6の実施
の形態は絶縁ロッド2の長さ方向の中央の外径部にひず
みゲージを貼り付けたものである。
【0024】本実施の形態によれば、絶縁ロッド2の軸
方向の引張りひずみと圧接力の関係から、引張りひずみ
を測定することで確実に圧接力を設定できるようにな
る。また点検時など圧接力を簡単に検出することができ
る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えばFRP製の絶縁ロッドをピン結合によってスタッ
クのフレームとして構成する絶縁ロッドとして使用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る平型半導体
素子用スタックの構成図。
【図2】 本発明の第2の実施の形態に係る平型半導体
素子用スタックの主要部の構成を示す断面図。
【図3】 本発明の第3の実施の形態に係る平型半導体
素子用スタックの主要部の構成を示す断面図。
【図4】 本発明の第4の実施の形態に係る平型半導体
素子用スタックの主要部の構成を示す断面図。
【図5】 本発明の第5の実施の形態に係る平型半導体
素子用スタックの構成図。
【図6】 従来の平型半導体素子用スタックの構成図。
【符号の説明】
1…スタック 2…絶縁ロッド 3…平型半導体素子 4…ヒートシンク 5…導体 6…球面座 7…さらばね 8…上部加圧支持板 9…下部加圧支持板 10…接続金具 11…ピン 12…ナット 13…フランジ付接続金具 14…固定ピン穴付接続金具 15…支持ピン 16…円筒接続金具 17…固定金具 18…固定ピン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の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の少なくとも片方に設け
    られた加圧のための弾性体とこれを取り付ける1対の加
    圧支持板とから成る加圧力支持体を配置し、この加圧力
    支持体に取り付けた加圧手段で前記積層体に加圧力を負
    荷し、絶縁ロッドで前記加圧支持板同士を接続支持し、
    その加圧力を保持する平型半導体素子用スタックにおい
    て、前記絶縁ロッドは両端付近に直径方向に貫通して穴
    を設けたものとし、前記1対の加圧力支持板の少なくと
    も片方と前記絶縁ロッドとを接続する手段として、円筒
    状の形状とし、片方の端部付近にナットを設け円筒の任
    意の部分に直径方向に貫通して穴を設けた接続金具と、
    前記接続金具と前記絶縁ロッドの直径方向に貫通して設
    けた穴に挿入したピンとを備えたことを特徴とする平型
    半導体素子用スタック。
  2. 【請求項2】前記絶縁ロッドの少なくとも一端部に取り
    付ける円筒状の接続金具の形状として、端部をフランジ
    状の形状としたことを特徴とする請求項1に記載の平型
    半導体素子用スタック。
  3. 【請求項3】前記絶縁ロッドの少なくとも一端部に取り
    付ける円筒状の接続金具と前記加圧支持板とを接続する
    手段として、前記加圧支持板と前記接続金具とをピンま
    たはボルトで結合したことを特徴とする請求項1に記載
    の平型半導体素子用スタック。
  4. 【請求項4】前記絶縁ロッドの少なくとも一端部に取り
    付ける円筒状の接続金具と前記加圧支持板とを接続する
    手段として、前記加圧支持板を貫通して前記接続金具が
    突出した部分に円筒状の固定金具を挿入し、この固定金
    具と前記接続金具と前記絶縁ロッドとを貫通してピンま
    たはボルトを挿入し結合したことを特徴とする請求項1
    に記載の平型半導体素子用スタック。
  5. 【請求項5】前記接続金具に挿入する前記絶縁ロッドの
    少なくとも一端部の長さを、前記加圧支持板に取り付け
    た前記接続金具を突き抜けた長さとしたことを特徴とす
    る請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の平型半導体
    素子用スタック。
  6. 【請求項6】前記絶縁ロッドにひずみゲージを貼り付け
    たことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに
    記載の平型半導体素子用スタック。
JP2001368123A 2001-12-03 2001-12-03 平型半導体素子用スタック Pending JP2003168778A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001368123A JP2003168778A (ja) 2001-12-03 2001-12-03 平型半導体素子用スタック

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001368123A JP2003168778A (ja) 2001-12-03 2001-12-03 平型半導体素子用スタック

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003168778A true JP2003168778A (ja) 2003-06-13

Family

ID=19177759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001368123A Pending JP2003168778A (ja) 2001-12-03 2001-12-03 平型半導体素子用スタック

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003168778A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1528596A1 (de) * 2003-10-27 2005-05-04 ABB Schweiz AG Haltevorrichtung für mindestens einen Halbleiterstapelverband sowie ein elektrisches System mit solchen Haltevorrichtungen
JP2011181707A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Mitsubishi Electric Corp 大電力スタック
WO2013044409A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 General Electric Company (A New York Corporation) Clamping mechanism and method for applying rated force to power conversion apparatus
US9312786B2 (en) 2012-12-21 2016-04-12 Abb Technology Ltd Cells control in a multilevel converter
JP2020150747A (ja) * 2019-03-15 2020-09-17 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力装置
CN113809025A (zh) * 2021-08-13 2021-12-17 国电南瑞科技股份有限公司 散热器、晶闸管组串模块及其压接方法
CN113809025B (zh) * 2021-08-13 2024-05-24 国电南瑞科技股份有限公司 散热器、晶闸管组串模块及其压接方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1528596A1 (de) * 2003-10-27 2005-05-04 ABB Schweiz AG Haltevorrichtung für mindestens einen Halbleiterstapelverband sowie ein elektrisches System mit solchen Haltevorrichtungen
JP2011181707A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Mitsubishi Electric Corp 大電力スタック
WO2013044409A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 General Electric Company (A New York Corporation) Clamping mechanism and method for applying rated force to power conversion apparatus
US9312786B2 (en) 2012-12-21 2016-04-12 Abb Technology Ltd Cells control in a multilevel converter
JP2020150747A (ja) * 2019-03-15 2020-09-17 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力装置
CN113809025A (zh) * 2021-08-13 2021-12-17 国电南瑞科技股份有限公司 散热器、晶闸管组串模块及其压接方法
CN113809025B (zh) * 2021-08-13 2024-05-24 国电南瑞科技股份有限公司 散热器、晶闸管组串模块及其压接方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003168778A (ja) 平型半導体素子用スタック
JP4620910B2 (ja) 平型半導体素子用スタック
JP2016500474A (ja) 半導体アセンブリ
KR101099897B1 (ko) 피뢰기
EP2761654A1 (en) Clamping mechanism and method for applying rated force to power conversion apparatus
JP3410011B2 (ja) 平型半導体素子用スタック
JP2010027671A (ja) 避雷器およびその製造方法
US4097036A (en) Clamping device for a thermally and electrically pressure-contacted semiconductor component in disk-cell construction
JP4546008B2 (ja) 平型半導体素子用スタック
JP2007281353A (ja) 避雷器
JP3768731B2 (ja) 半導体スタック
JP2549628B2 (ja) ギヤツプ付鉄心形リアクトル
JP2004335777A (ja) 平型半導体素子用スタック
JP3135432B2 (ja) 絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタック
CN1688023A (zh) 平板式功率半导体器件及其散热器的压装方法及其装置
CN110098152B (zh) 一种压力分层串联夹具
WO2021111378A1 (en) Heat dissipation device for electronic component
GB2221793A (en) Mounting arrangements for electronic components
JPH11284125A (ja) 平形半導体素子用スタック装置
JP3004548B2 (ja) 半導体スタック
JPH075643Y2 (ja) 半導体スタック
CN213519545U (zh) 一种稳固的移相变压器
JP2547790B2 (ja) 平形半導体素子用スタック
JP2002151319A (ja) 超伝導磁石の荷重支持体及び超伝導磁石装置
JP3578508B2 (ja) 静止誘導電気機器