JP3135432B2 - 絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平形半導体素子とヒ―
トシンクを積層し弾性的な押圧力（加圧力）を加えて成
る絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタックに関す
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、それに伴ない多数個の平形半導体素子
（以下単に素子と記す）が用いられる。半導体変換装置
は複数個の素子とその素子を冷却するためのヒ―トシン
クを交互に積層し弾性的な押圧力（加圧力）を保持する
ための押え板、スタッド、バネ等から構成して成る平形
半導体素子用スタック（以下単にスタックと記す）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】近年、特に設置場所、スペ―ス等の制限か
ら益々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（高電圧化、大電流化）は部品の大形化を招く
ばかりでなく用品の機械強度アップ、用品間の絶縁距離
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。

【０００４】以下、半導体変換装置に使用している従来
のスタックを、図９乃至図１３を参照して説明する。一
般に半導体変換装置はモジュ―ルと呼ばれるユニットを
複数台搭載して構成している。図９は、代表的なモジュ
―ル内の回路を示している。モジュ―ル１は複数個の半
導体素子３（図では６個直列）及びその付属回路である
アノ―ドリアクトル６、分圧抵抗４Ａ、スナバ抵抗４
Ｂ、スナバコンデンサ５を収納して構成されており、破
線の部分がスタック２である。

【０００５】図１０は、図９のモジュ―ル回路１の組立
構成図の一例を示す鳥瞰図で、図９と同一部品には同一
符号を付している。半導体素子３、抵抗類４、コンデン
サ５、アノ―ドリアクトル６等の部品は適切な絶縁部材
を用いてステ―ジ８上に固定される。この例では、液令
式のモジュ―ルなので絶縁チュ―ブ９により冷却液が各
部品に供給される構造となっている。素子３は水冷ヒ―
トシンク７と交互に積層されスタック２を構成する。

【０００６】図１１（ａ）はスタック２を示す正面図、
図１１（ｂ）はスタック２の側面図、図１２は加圧ユニ
ット図を示す。図１１に示すようにガラスクロス積層材
等の絶縁平板１１を押え板１０へボルト１９で固定して
スタッキングのためのフレ―ムを構成し、両端の押え板
１０には素子３及びヒ―トシンク７の積層体に沿った穴
を設け、一方の押え板の貫通穴１７には自在に可動し得
る加圧ロッド１５を設けこの加圧ロッド１５にネジ加工
を施してロックナット１８を装着し、他方の押さえ板の
貫通穴１７には自在に可動し且つ皿バネ１２を装着した
皿バネロッド１６を設ける。尚、押え板１０の貫通穴１
７、加圧ロッド１５、素子３やヒ―トシンク７等の積層
体、皿バネロッド１６は加圧軸に一致するように配列し
ている。スタッキングの際の加圧は図１２に示す加圧ユ
ニット２２を押え板１０に適宜な方法で取付けて加圧を
行う。

【０００７】加圧ユニット２２は油圧シリンダ２４を取
付け治具２３に固定して構成される。図に示さないが油
圧ポンプ等からの油圧を油圧ホ―ス２５で油圧シリンダ
２４に伝達し加圧ロッド１５を押圧し適当な加圧力とな
ったところで加圧ロッド１５に装着してあるロックナッ
ト１８を押え板１０側に締め付けて加圧ロッド１５を固
定し、半導体スタックの弾性的押圧力を維持する。ここ
で皿バネ１２は装置運転中の素子３の熱損失による素子
３そのものの熱膨脹と素子を冷却するヒ―トシンク７の
熱膨脹による加圧力の変動を吸収し、素子３の許容加圧
力以下にて弾性的に加圧維持する機能がある。座１３は
片側が円錐溝または球面溝、反対面側が平面となってお
り、加圧ロッド１５、皿バネロッド１６の加圧力を受け
積層体側に均等な押圧力を伝達させる働きがある。押え
板１０は電気的にはそれぞれ図９のＡ、Ｋの電位となっ
ていてステ―ジ８とは碍子２１で絶縁されている。また
絶縁平板１１そのものが絶縁物なので各々の押え板１０
とも絶縁されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、サイリスタ素子
の大容量化に伴って素子の直径が大きくなり、素子の圧
接力が増大している。これは平形半導体素子ポスト面で
の接触熱抵抗と電気的な抵抗を低減するためで、圧接力
の大きさは接触面積に比例している。

【０００９】図１３（ａ）は絶縁平板１１の破断を説明
する図、図１３（ｂ）は絶縁平板１１と押え板１０の取
付部に作用する力を説明する部分断面図である。前述の
方法で素子３が加圧維持されると図１３（ｂ）に示すよ
うに押え板１０と固定ボルト１９の嵌合部に素子圧接力
による剪断力が作用する。また図１３（ａ）に示すよう
に絶縁平板１１にも固定ボルト１９用の穴に図のような
剪断力が作用する。特に絶縁平板１１は固定ボルト１９
用の取付穴に設計値を越えた剪断力が作用すると、その
破断は図１３（ａ）の“Ｘ”や“Ｙ”で発生する。絶縁
平板１１を最適に設計してもその破断荷重Ｆa は最大で
も次の式で与えられる値にしかならない。

【００１０】

【数１】 Ｆa ＝σa ×（ｗ−２ｄ）×ｔ ………（１） σa ：絶縁平板の引張り破断応力 ｗ ：絶縁平板の幅 ｄ ：絶縁平板の固定穴の径 ｔ ：絶縁平板の板厚 実際には絶縁平板１１にあけられた固定穴に応力集中が
発生するので破断荷重Ｆa は（１）式で得られた値以下
となる。

【００１１】素子大容量化に対応したスタックを設計す
るには素子の圧接力に充分耐える設計が要求される。当
然のことながら（１）式の破断荷重を大きくするには絶
縁板厚ｔ，幅ｗを大きくしなければならない。ところが
固定ボルト１９の径も太くしないとボルトが負荷荷重で
破断してしまうので、絶縁板１１は更に大きなものにな
ってしまうことになる。また押さえ板１０も太い固定ボ
ルト１９と嵌合することになり、やはり形状が大きくな
りコンパクト化、軽量化の要求とは矛盾する要因となっ
ていた。

【００１２】本発明の目的は、前述の問題点を克服し簡
素で、軽量なしかも圧接が容易で、圧接力を長期間保持
できる絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタックを
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、複数個の平形半導体素子と冷却体
とを交互に積層した積層体と、この積層体の一方の端部
に設けられる加圧側押えブロックと、他方の端部に設け
られる皿バネ側押えブロックと、前記加圧側押えブロッ
クに装着され積層方向に自在に可動し得るネジ加工が施
された加圧ロッドと、この加圧ロッドに装着されるロッ
クナットと、前記皿バネ側押えブロックに装着され積層
方向に自在に可動し得る皿バネロッドと、この皿バネロ
ッドに装着される皿バネと、前記積層体と前記加圧側押
えブロック及び前記皿バネ側押えブロックを取囲むガラ
ス繊維強化プラスチック絶縁材料による絶縁バンド輪を
具備し、前記加圧側押えブロックに着脱可能に取付けら
れる加圧ユニットで前記積層体に加圧力を加えることを
特徴としたものである。

【００１４】又、請求項２の発明は、請求項１の発明の
おける皿バネロッドに、ネジ加工を施してロックナット
を装着したことを特徴とするものである。更に、請求項
３の発明は、請求項１の発明のおけるガラス繊維強化プ
ラスチック絶縁材料による絶縁バンドのガラス繊維を、
レ―ストラック状の周方向に多重に巻かれ隣合う繊維は
平行で交差せず、弛みのない伸びきった連続ガラス繊維
層を構成したガラス繊維強化プラスチック絶縁材料とし
たことを特徴としたものである。

【００１５】又、請求項４の発明は、請求項１の発明に
おけるガラス繊維強化プラスチック絶縁材料による絶縁
バンドのガラス繊維を、レ―ストラック状の周方向に多
重に巻かれ隣合う繊維は平行で交差せず、弛みのない伸
びきった連続ガラス繊維層と、その外側にガラスクロス
繊維層を構成したガラス繊維強化プラスチック絶縁材料
としたことを特徴としたものである。

【００１６】更に、請求項５の発明は、請求項１の発明
におけるガラス繊維強化プラスチック絶縁材料による絶
縁バンドと、押えブロックとは、例えばアルミ、銅、高
分子材料等の当て部材を介して組立構成したことを特徴
とするものである。

【００１７】又、請求項６の発明は、請求項１の発明に
おける皿バネ側押えブロック自体にバネ機構を持たせ皿
バネを無くしたことを特徴としたものである。更に、請
求項７の発明は、請求項１の発明における絶縁バンドを
用いた平形半導体素子用スタックをステ―ジに固定する
ために、前記加圧側押えブロック及び皿バネ側押えブロ
ックと前記ステ―ジ間にそれぞれ設けられる固定部品の
少くとも一方に前記半導体素子用スタックの積層体の積
層方向の変形を逃すスライドベ―スを設けたことを特徴
としたものである。

【００１８】

【作用】本発明によれば絶縁バンドの破断荷重Ｆb は
（２）式で表される。

【００１９】

【数２】 Ｆb ＝σb ×ｗ×ｔ ………（２） σb ：絶縁バンドの引張り破断応力 ｗ ：絶縁バンドの幅 ｔ ：絶縁バンドの板厚 従来のスタックの絶縁平板も本発明の絶縁バンドも同じ
厚み、同じ幅とすると絶縁バンドの方が次の式で表現さ
れる荷重分だけ強度が強い。

【００２０】

【数３】 ΔＦ＝Ｆb −Ｆa ＝（σb −σa ）×ｗ×ｔ＋２×σa ×ｄ×ｔ ……（３） 同じ材料を用いれば（４）式の荷重分だけ向上する。

【００２１】 ΔＦ＝２×σ×ｄ×ｔ ……（４） σ ：絶縁材料の引張破断力 また、複数個の素子及びヒ―トシンクを交互に積層した
積層体に弾性的な押圧力で圧接保持する作用を有するこ
とができる。特に皿バネロッドに皿バネを通して装着す
ることによにりスタック加圧時のすわり（安定性）を向
上している。また加圧ロッドに外部から押圧力を加えて
積層体を圧接後、加圧ロッドのロックナットで加圧保持
することができ、加圧ユニットを取付ければ、どこでも
簡単にスタックの加圧力を解除して素子交換ができ、再
び加圧し弾性的な押圧力の保持が実現できる。即ち、モ
ジュ―ルユニットに組込まれたスタックをモジュ―ルか
ら取外すこと無くそのままの状態で手軽に素子交換がで
きる。

【００２２】更に、請求項２の発明においては、素子交
換の際、皿バネロッドに装着されたロックナットを締め
付けて皿バネロッドを固定し、加圧ロッドの加圧を解除
しても皿バネが変形しないように維持し、素子やヒ―ト
シンク等の積層体の位置を動かさないように作用する。
これによりヒ―トシンクに接続している冷却水用絶縁チ
ュ―ブの変形を防ぐことができ絶縁チュ―ブに機械的ス
トレスを加えること無く素子交換が可能となる。

【００２３】又、請求項３の発明においては、ガラス繊
維は曲げに対しては脆いが、ガラス繊維が交わること無
く一方向に並ぶため純粋な引張りとして使用する場合は
鋼より強いという特徴を利用したものでガラスクロス繊
維形の絶縁材料の絶縁バンドに対し引張り強度が３倍以
上向上し強度上の信頼性を向上できる。また縦弾性係数
が大きいので引張りに対し伸び歪みが小さく皿バネによ
るスタック加圧力の加圧力変化を小さく設定できる等コ
ンパクト化に寄与する。

【００２４】更に、請求項４の発明においては、請求項
３の発明のガラス繊維は交わること無く一方向に並ぶた
め繊維間強度は樹脂との濡れ性に依存しており、引張り
荷重に対しては非常に強いが圧縮荷重や引き裂き荷重に
対しての強度補強が必要な場合がある。そのような場
合、本発明を用いれば繊維間の剥離強度が増大し圧縮や
引き裂き強度が向上する。また、例え一方向に並んだ繊
維が樹脂と剥離してもこれらの一方向繊維束をガラスク
ロス繊維層で構成したガラス繊維強化プラスチックが覆
っているので中の繊維が散り乱れる心配がない。

【００２５】又、請求項５の発明においては、押えブロ
ックと絶縁バンドとが当て部材を介して組立構成される
ので、万一絶縁バンドと押えブロックとの当り面に偏当
り部があっても例えばアルミ、銅、高分子材料を当て部
材として使うことにより、この当て部材が変形して緩衝
材の役割を果し絶縁バンドに応力集中が発生しないよう
に作用する。

【００２６】更に、請求項６の発明においては、押えブ
ロックにバネ機能を持たせることで請求項１の発明の絶
縁バンドを用いた平形導体素子用スタックの皿バネを無
くすることができ皿バネ分で占めていたスタックの長さ
を短縮でき、部品点数低減の観点からもコンパクトで簡
素なスタックとなる。

【００２７】又に、請求項７の発明においては、絶縁バ
ンドを長期間加圧保持するとクリープ歪みが増大し、ス
タック全体が伸びる。その結果としてスタックとステー
ジを固定する絶縁固定体、例えば碍子等の絶縁固定体に
曲げモーメントが働き碍子等で構成された絶縁固定体を
破損するので、素子やヒートシンクの積層体の積層方向
に位置する少くとも片側の絶縁固定体をスタックの積層
体の積層方向に変形可能となる部品、例えば免震ゴム等
のように横方向にスライドする部品を介して碍子等の絶
縁固定体にする。これにより絶縁バンドのクリープ変形
によってスタック全体が伸びその結果、碍子等の絶縁固
定体に付加される曲げモーメントを回避させる作用があ
る。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１（ａ）は本発明のスタックを示す正面図、図
１（ｂ）はその側面図、図２は図１のＡ―Ａ断面図、図
３は本発明のスタツクの加圧方法を説明するための加圧
ユニット説明図である。

【００２９】図１、図２に示すように１輪のガラス繊維
強化プラスチック絶縁材料による絶縁バンド３２による
スタッキングのためのフレ―ムを構成して、複数個の平
形半導体素子３とヒ―トシンク７とを交互に積層した積
層体と、この積層体を弾性的な押圧力で圧接保持するた
めの加圧側押えブロック２６、皿バネ側押えブロック２
９、加圧ロッド１５、皿バネロッド１６、皿バネ１２等
を電気的に絶縁して取囲み、半導体素子３とヒ―トシン
ク７とを圧接することで絶縁バンド３２の断面に均等に
引張り力が負荷されるようにしてあり、両端部に配置し
た押えブロック２６，２９には、前記積層体に沿った貫
通穴１７を設け、一方の皿バネ側押えブロック２９に
は、上下方向に自在に可動し且つ皿バネ１２を装着した
皿バネロッド１６を装着し、他方の加圧側押えブロック
２６の貫通穴１７には、上下方向に自在に可動し得る加
圧ロッド１５を装着し、この加圧ロッド１５にはネジ加
工が施されてロックナット１８を装着し、さらに加圧ロ
ッド側押えブロック２６には図３に示す加圧ユニット２
２を着脱可能となるよう治具取付穴２７、貫通穴１７と
直交するように設けられた圧接用貫通穴２８が設けられ
ている。スタッキングの際には図３に示す加圧ユニット
２２を閂３５にて押えブロック２６に取付け、プレス用
治具３６、３７を用いて加圧を行う。加圧ユニット２２
は油圧シリンダ２４を取付治具２３に固定して構成され
る。即ち、油圧シリンダ２４が固定されているＵ字状の
取付治具２３は図１（ａ）の加圧側押えブロック２６に
設けられている治具取付穴２７に貫通して設けられる閂
３５により固定されることになる。又、圧接用貫通穴２
８に図３のプレス用治具３６が挿入され、このプレス用
治具３６は油圧シリンダ２４によって加圧力が与えられ
るプレス用治具３７により押し下げられる。図には示さ
ないが油圧ポンプ等から油圧を油圧ホ―ス２５で油圧シ
リンダ２４に伝達し、加圧側押えブロック２６の貫通穴
１７に上下方向に自由に可動し得る状態で挿入されてい
る加圧ロッド１５を押圧し適当な加圧力となったところ
で加圧ロッド１５に装着してあるロックナット１８を加
圧側押えブロック２６の方に締付けて加圧ロッド１５を
固定しスタック２の弾性的押圧力を維持する。加圧後、
加圧ユニット２２は不要なので取外す。

【００３０】本発明によれば、スタックが加圧されると
絶縁バンド３２全体で引張り力を維持し、弾性的な押圧
力で圧接保持する作用を有することができることは前述
の通りであるが、特に皿バネロッド１６に皿バネ１２を
通して装着することによりスタック加圧時のすわり（安
定性）を向上している。また加圧ロッド１５に外部ら押
圧力を加えて積層体を圧接後、加圧ロッド１５のロック
ナット１８で加圧保持することができ、加圧ユニット２
２を取付ければどこでも簡単にスタック２の加圧力を解
除し素子交換ができ、再び加圧し弾性的な押圧力の保持
が実現できるという作用がある。

【００３１】即ち、図１０のモジュ―ルユニットに組込
まれたスタック２をモジュ―ルから取外すこと無くその
ままの状態で手軽に素子交換ができる。つづいて前述の
図１と図２を参照して請求項２に記載の発明について説
明する。 請求項１に記載の発明の絶縁バンドを用いた
平形半導体素子用スタック２において、皿バネロッド１
６にはネジ加工が施され、皿バネ側押えブロック２９に
おける絶縁バンド３２との接触面と皿バネ１２との接触
面との間に皿バネロッド１６の可動用貫通穴１７と直交
するロックナットスペ―ス３１があり、このスペ―ス３
１にて皿バネロッド１６のネジ加工部にロックナット３
０を装着する。

【００３２】請求項２に記載の発明による素子交換を説
明する。ロックナット３０を皿バネ１２側に締付け皿バ
ネロッド１６を固定してしまうことにより、加圧ロッド
１５の加圧を解除しても皿バネ１２が変形せずにそのま
まの状態を維持し、素子３やヒ―トシンク７等の積層体
の位置を動かさないようにする作用がある。これにより
ヒ―トシンク７に接続している冷却水用絶縁チュ―ブ９
の変形を防ぐことができ絶縁チュ―ブ９に機械的ストレ
スを加えること無く素子交換が可能となる。

【００３３】図４は、請求項３に記載の発明に係る絶縁
バンド３２の断面図である。請求項１に記載の発明の絶
縁バンド３２を用いた平形半導体素子用スタック２にお
いて、ガラス繊維強化プラスチック絶縁材料による絶縁
バンド３２のガラス繊維は、レ―ストラック状の周方向
に多重に巻かれ、隣り合う繊維は平行で交差せず、弛み
の無い伸切った連続ガラス繊維層を構成したガラス繊維
強化プラスチック絶縁材料でその断面は図４に示すよう
にガラス繊維が緻密に並んでいる。この絶縁バンド３２
の製造方法の一例としてフィラメントワインディング法
による成型がある。

【００３４】引張り強度は樹脂とガラス繊維の含有率に
依存するが常温で１０００ＭＰa 程度が期待できる。こ
れはガラスクロスマットＦＲＰの３倍に相当し機械強度
上の信頼性が向上する。またガラス繊維がレ―ストラッ
ク状の周方向に、しかも隣り合う繊維は平行で交差する
こと無く巻かれ、弛み無く伸切った状態となっているの
で引張り荷重が負荷しても伸び歪みが小さい。そのため
皿バネ１２によるスタック２の加圧力の荷重変化を小さ
く設計できる等コンパクト化に寄与する作用がある。

【００３５】図５は、請求項４に記載の発明に係る絶縁
バンド３２の断面図である。ガラス繊維強化プラスチッ
ク絶縁材料による絶縁バンド３２のガラス繊維は、レ―
ストラック状の周方向に多重に巻かれ、隣り合う繊維は
平行で交差せず、弛みの無い伸切った連続ガラス繊維層
３２Ａと、その外側にガラスクロス繊維層３２Ｂを構成
している。

【００３６】ガラス繊維が交わること無く一方向に並ぶ
と繊維間強度は樹脂との濡れ性のみに依存し、圧縮荷重
や引き裂き荷重に対しての強度補強が必要な場合があ
る。そのような場合、本発明を用いれば繊維間の剥離強
度が増し、圧縮や引き裂き強度が向上する作用がある。
また、たとえ一方向に並んだ繊維が樹脂と剥離してもこ
れらの一方向繊維束の層をガラスクロ繊維層で構成した
ガラス繊維強化プラスチックが覆っているので中の繊維
が散り乱れる心配がない。

【００３７】図６と図７は、請求項５の発明を説明する
ための図で、図１と図２の押えブロック２９付近の拡大
図である。請求項１に記載の発明の絶縁バンドを用いた
平形半導体素子用スタック２において、ガラス繊維強化
プラスチック絶縁材料による絶縁バンド３２と押えブロ
ック２６、２９（図では皿バネ側押えブロック２９を示
す。）とは、例えばアルミ、銅、高分子材料などの当て
部材３４を介して組立構成される。

【００３８】このように構成することにより、万一絶縁
バンド３２と押えブロック２６、２９との当り面に偏当
り部があっても当て部材３４が変形して緩衝材の役割を
はたし絶縁バンド３２に応力集中が発生しないように作
用する。

【００３９】図８は、請求項６の発明を説明するための
絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタック２の正面
図である。押えブロック３８はスペ―ス３１を有してい
るので、押えブロック３８そのものがバネ機構を備えた
ものとなり、スタックとしては皿バネ１２を無くするこ
とができる。

【００４０】押えブロック３８にバネ機能を持たせるこ
とで請求項１の発明の絶縁バンド３２を用いた平形半導
体素子用スタック２の皿バネを無くすることができ皿バ
ネ分で占めていたスタックの長さを短縮でき、部品点数
低減の観点からもコンパクトで簡素なスタックとなる。

【００４１】次に、図２と図７を用いて請求項７の発明
を説明する。請求項１に記載の発明の絶縁バンド３２を
用いた平形半導体素子用スタック２において、スタック
２とステ―ジ８との固定は、押えブロック２６、２９に
例えば免震ゴム等のようなスライドベ―ス３３を介して
碍子２１にてステ―ジ８と固定する。本図では両方に取
付けているが少くとも片側にスライドベ―ス３３が組込
まれていれば良い。

【００４２】絶縁バンド３２はクリ―プ特性があり長期
間加圧保持するとクリ―プ歪みが増大し、スタック２全
体が伸びる。その結果、スタック２とステ―ジ８を固定
する例えば碍子等から構成される絶縁固定部品（この場
合碍子２１）に曲げモ―メントが働く。従って素子３や
ヒ―トシンク７の積層体の積層方向に位置する少くとも
片側にてスタック２の伸び変形量を吸収するスライドベ
―ス３３を設けて押えブロック２６又は２９の位置が可
変となるようにし碍子２１に負荷される絶縁バンド３２
のクリ―プ変形による曲げモ―メントを回避させる作用
がある。

【００４３】以上説明のように請求項１の発明によれ
ば、加圧側押えブロックに着脱可能に取付けられる加圧
ユニットで加圧ロッドに外部から押圧力を加え圧接後、
加圧ロッドのロックナットで加圧保持することができ、
加圧ユニットを取付ければどこでも簡単にスタックの加
圧力を解除し素子交換ができる簡素でコンパクトな絶縁
バンドを用いた平形半導体素子用スタックを提供するこ
とができる。

【００４４】又請求項２の発明によれば、素子交換の
際、皿バネロッドに装着されたロックナットを締め付け
て皿バネロッドを固定することにより、加圧ロッドの加
圧を解除しても素子やヒ―トシンク等の積層体の位置を
動くことなく、これによりヒ―トシンクに接続している
冷却水用絶縁チュ―ブの変形を防ぐことができ絶縁チュ
―ブに機械的ストレスを加えること無く素子交換するこ
とができる。

【００４５】更に、請求項３の発明によれば、請求項１
に記載の発明の絶縁バンドはガラス繊維をレーストラッ
ク状の周方向に多重に巻回し、隣り合う繊維は平行で交
差せず、弛みの無い伸切った連続ガラス繊維層で構成し
たガラス繊維強化プラスチック絶縁材料とすることによ
り、ガラス繊維は曲げに対しては脆いが、ガラス繊維が
交わること無く一方向に並ぶため純粋な引張りとして使
用する場合は鋼より強いという特徴を利用したものでガ
ラスクロス繊維形の絶縁材料の絶縁バンドに対し引張り
強度が３倍以上向上し強度上の信頼性を向上できる。

【００４６】又、請求項４の発明においては、請求項３
の発明のガラス繊維強化プラスチック絶縁材料を、ガラ
スクロス繊維層で構成したガラス繊維強化プラスチック
で覆っているので繊維間の剥離強度が増大し圧縮や引き
裂き強度を向上できる。

【００４７】更に、請求項５の発明においては、押えブ
ロックと絶縁バンドとが当て部材を介して組立構成され
るので、万一絶縁バンドと押えブロックとの当り面に偏
当り部があってもアルミ、銅、高分子材料を当て部材と
して使うことにより、この当て部材が変形して緩衝材の
役割を果し絶縁バンドに応力集中の発生を防止できる。

【００４８】又、請求項６の発明においては、皿バネ側
押えブロック自体にバネ機構を持たせたため皿バネを省
略することができる。更に、請求項７の発明においては
絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタックをステ―
ジに固定するために、加圧側押えブロック及び皿バネ側
押えブロックとステ―ジ間にそれぞれ設けられる固定部
品の少くとも一方にスライドベ―スを設けたことによ
り、絶縁バンドのクリ―プ変形による固定部品に加わる
曲げモ―メントを回避させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す半導体スタックの構成
図で（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。

【図２】［図１］のＡ―Ａ断面図。

【図３】本発明の平形半導体スタックを加圧する加圧ユ
ニットを示す図。

【図４】本発明に適用する絶縁バンドの断面構成を示す
図。

【図５】本発明に適用する絶縁バンドの他の実施例の断
面構成を示す図。

【図６】本発明の平形半導体スタックの部分拡大図。

【図７】本発明の平形半導体スタックの断面の部分拡大
図。

【図８】本発明の他の実施例を示す半導体スタック構成
を示す正面図。

【図９】変換装置を構成するモジュ―ルユニットの回路
図。

【図１０】モジュ―ルユニットの鳥瞰図。

【図１１】従来の半導体スタックを示す構成図で（ａ）
は正面図、（ｂ）は側面図。

【図１２】従来の平形半導体スタックを加圧する加圧ユ
ニットを示す図。

【図１３】従来の平形半導体スタックの絶縁板及び押え
板に負荷される剪断力を説明するための図で、（ａ）は
絶縁板に負荷される剪断力の図、（ｂ）は押え板に負荷
される剪断力の図。

【符号の説明】

１ …モジュ―ル ２ …スタック ３ …平形半導体素子 ４ …分圧抵抗 ５ …コンデンサ ６ …リアクトル ７ …ヒ―トシンク ８ …ステ―ジ ９ …絶縁チュ―ブ １０ …押え板 １１ …絶縁平板 １２ …皿バネ １３ …座 １４ …導体 １５ …加圧ロッド １６ …皿バネロ
ッド １７ …貫通穴 １８ …ロックナ
ット １９ …固定ボルト ２０ …サポ―ト ２１ …碍子 ２２ …加圧ユニ
ット ２３ …取付治具 ２４ …油圧シリ
ンダ ２５ …油圧ホ―ス ２６ …加圧側押
えブロック ２７ …治具取付穴 ２８ …圧接用貫
通穴 ２９ …皿バネ側押えブロック ３０ …皿バネロ
ッド固定ナット ３１ …固定ナットスペ―ス ３２ …絶縁バン
ド ３３ …スラストベ―ス ３４ …当て板 ３５ …閂 ３６ …プレス用
治具 ３７ …プレス用治具 ３８ …押えブロ
ック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 充彦 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 伊村 正幸 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭55−124254（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−76749（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の平形半導体素子と冷却体とを交互
   に積層した積層体と、この積層体の一方の端部に設けら
   れる加圧側押えブロックと、他方の端部に設けられる皿
   バネ側押えブロックと、前記加圧側押えブロックに装着
   され積層方向に自在に可動し得るネジ加工が施された加
   圧ロッドと、この加圧ロッドに装着されるロックナット
   と、前記皿バネ側押えブロックに装着され積層方向に自
   在に可動し得る皿バネロッドと、この皿バネロッドに装
   着される皿バネと、前記積層体と前記加圧側押えブロッ
   ク及び前記皿バネ側押えブロックを取囲むガラス繊維強
   化プラスチック絶縁材料による絶縁バンド輪を具備し、
   前記加圧側押えブロックに着脱可能に取付けられる加圧
   ユニットで前記積層体に加圧力を加えるようにしたこと
   を特徴とする絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタ
   ック。
2. 【請求項２】 前記皿バネロッドにはネジ加工が施
   されてロックナットを装着したことを特徴とする請求項
   １の絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタック。
3. 【請求項３】 前記ガラス繊維強化プラスチック絶
   縁材料による絶縁バンドのガラス繊維は、レ―ストラッ
   ク状の周方向に多重に巻かれ隣合う繊維は平行で交差せ
   ず、弛みのない伸びきった連続ガラス繊維層を構成した
   ガラス繊維強化プラスチック絶縁材料であることを特徴
   とした請求項１の絶縁バンドを用いた平形半導体素子用
   スタック。
4. 【請求項４】 前記ガラス繊維強化プラスチック絶
   縁材料による絶縁バンドのガラス繊維は、レ―ストラッ
   ク状の周方向に多重に巻かれ隣合う繊維は平行で交差せ
   ず、弛みのない伸びきった連続ガラス繊維層と、その外
   側にガラスクロス繊維層を構成したガラス繊維強化プラ
   スチック絶縁材料であることを特徴とした請求項１の絶
   縁バンドを用いた平形半導体素子用スタック。
5. 【請求項５】 前記ガラス繊維強化プラスチック絶
   縁材料による絶縁バンドと、加圧側押さえブロック及び
   皿バネ側押さえブロックとは、アルミ、銅、高分子材料
   等の当て部材を介して組立構成されたことを特徴とする
   請求項１の絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタッ
   ク。
6. 【請求項６】 前記皿バネ側押えブロック自体にバ
   ネ機構を持たせ皿バネを省略したことを特徴とした請求
   項１の絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタック。
7. 【請求項７】 前記絶縁バンドを用いた平形半導体
   素子用スタックをステ―ジに固定するために、前記加圧
   側押えブロック及び皿バネ側押えブロックと前記ステ―
   ジ間にそれぞれ設けられる固定部品の少くとも一方に前
   記半導体素子用スタックの積層体の積層方向の変形を逃
   すスライドベ―スを設けたことを特徴とする請求項１の
   絶縁バンドを用いた平形半導体素子用スタック。