JP3673195B2 - 半導体取付金具および半導体取付構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体取付金具およびこの半導体取付金具を用いた半導体取付構造に関する。
例えば、電力関連設備を扱う装置、特に交流から直流に変換、もしくは、DCDCコンバータ等の電源装置に使用する電力用半導体(整流器、スイッチング用FET、トランジスタ、レギュレータ等)をプリント基板に実装する場合、電力用半導体はプリント基板に予め固定された放熱フィンヘ螺子を介して固定されている。
【0002】
その際、電力用半導体をまとめて放熱フィンに固定する場合が多い。
そのため、この種の電力用半導体の実装は、非常に困難である。
また、これらの修理、変更による取り外しや再実装は、初期実装より更に困難となる。
【0003】
【従来の技術】
図14は、従来の電源装置内部の部品実装状態を示す。
半導体2ならびに放熱フィン3は、図示しない専用位置だし治具等を使用して組み上げられた後、プリント基板1に実装される。
その際、半導体2は、放熱フィン3の垂直な壁面3aに絶縁シート(図示せず)を介して当接された状態で螺子2aにより固定されている。
一方、修理、変更により半導体2を外す場合には、螺子2aをドライバ5により外して放熱フィン3と分離して半導体2を取り外している。
【0004】
また、再実装する場合、半導体2を放熱フィン3の垂直な壁面3aに絶縁シート(図示せず)を介して当接した状態で螺子2aにより固定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図14に示すように、半導体2の周囲には、半導体より大きな電子部品4が多く用いられているので、修理、変更により半導体2を外す場合、電子部品4がドライバ5の侵入を妨げ、螺子2aを外すことができない。
そのため、プリント基板1上の電気部品4のような作業の妨げとなる部品を外してから半導体2を外さなければならない。
従って、再実装の場合、半導体2ならびに放熱フィン3を始めにプリント基板1に取り付けてから、その後に取り外した電気部品4を取り付けなければならなかった。
【0006】
このように、従来の電源装置内部の部品実装方式では、作業効率が非常に悪いという問題があった。
また、半導体2の取り外しや再実装時での電気部品4等の破損などが懸念されていた。
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、プリント基板への部品実装密度に関係なく半導体の取付、取り外しが可能な半導体取付金具および半導体取付構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、プリント基板に固定された放熱フィンに螺子止めされる固定部材と、この固定部材に連接し、前記プリント基板に取り付けられた半導体を前記放熱フィンに押圧する半導体取付部材と、前記固定部材と前記半導体取付部材とを連結し、前記半導体取付部材を押圧して前記半導体を前記放熱フィンに当接させる圧力調整螺子とから成ることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1記載の半導体取付金具において、前記固定部材は、前記放熱フィンの頭部上に載置されるとともに螺子を挿通する穴部を有する固定部と、前記半導体取付部材に当接されるとともに前記圧力調整螺子を挿通する螺子穴部を有する連接片部と、前記固定部と前記連接片部とを連接する支持部とで構成されていることを特徴とする。
【0008】
請求項3に係る発明は、請求項1記載の半導体取付金具において、前記半導体取付部材は、前記固定部材の連接片部に当接されるとともに前記圧力調整螺子を挿通する螺子穴部を有する連接片部と、この連接片部に連接し前記圧力調整螺子を当接させる座部と、この座部に連接し該座部の押圧力により半導体に当接する半導体押圧片とで構成されていることを特徴とする。
【0009】
請求項4に係る発明は、請求項1記載の半導体取付金具において、前記座部は、前記圧力調整螺子を当接する突起部を有することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項1ないし請求項4の何れか1項記載の半導体取付金具において、前記半導体取付部材は、前記半導体に当接する領域に凹凸部を設けて成ることを特徴とする。
【0010】
請求項6に係る発明は、請求項1ないし請求項5の何れか1項記載の半導体取付金具を、プリント基板に固定された放熱フィンに前記固定部材を介して螺子止めし、前記プリント基板に取り付けられた半導体に、前記圧力調整螺子を操作して前記半導体取付部を当接させ、該半導体を前記半導体取付金具と前記放熱フィンとで挟持して成ることを特徴とする。
【0011】
請求項7に係る発明は、プリント基板に固定された放熱フィンに圧力調整螺子を介して固定される固定部材と、この固定部材に一体的に連接し、前記プリント基板に取り付けられた半導体を前記放熱フィンに押圧する半導体取付部材とから成り、前記固定部材は、前記放熱フィンの頭部上に載置される固定部と、この固定部の一端部に設けた圧力調整用の突起部と、前記固定部に設けた圧力調整螺子を挿通する穴部とを有し、前記半導体取付部材は、前記固定部材を前記放熱フィンに螺子止めするときの前記突起部による反力により前記半導体に当接する湾曲部材によって構成されていることを特徴とする。
請求項8に係る発明は、請求項7記載の半導体取付金具において、前記固定部材は、前記穴部を長穴とするとともに、この長穴の周囲が前記突起部に向かって深くなる溝を設けて成ることを特徴とする。
【0012】
請求項9に係る発明は、請求項7または請求項8記載の半導体取付金具において、前記半導体取付部材は、前記半導体に当接する領域に凹凸部を設けて成ることを特徴とする。
請求項10に係る発明は、請求項7ないし請求項9の何れか1項記載の半導体取付金具を、プリント基板に固定された放熱フィンに前記圧力調整螺子を介して前記固定部材を螺子止めし、前記プリント基板に取り付けられた半導体に、前記圧力調整螺子を操作して前記半導体取付部材を当接させ、前記半導体取付金具と前記放熱フィンとで挟持して成ることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図1ないし図5は、本発明の第一実施形態に係る半導体取付金具10およびこの半導体取付金具10を用いた半導体取付構造50を示す(請求項1ないし請求項4、請求項6に対応する)。
本実施形態に係る半導体取付金具10は、プリント基板13に固定された放熱フィン15に螺子19を介して固定される固定部材20と、この固定部材20に連接し、プリント基板13に取り付けられた半導体17を放熱フィン15に押圧する半導体取付部材30と、固定部材20と半導体取付部材30とを連結し、半導体取付部材30を押圧して半導体17を放熱フィン15に当接させる圧力調整螺子40とから成る。
【0015】
固定部材20は、放熱フィン15の頭部15a上に載置されるとともに螺子19を挿通する穴部22を有する固定部21と、半導体取付部材30に当接されるとともに圧力調整螺子40を挿通する螺子穴部24を有する連接片部23と、固定部21と連接片部23とを連接する支持部25とで構成されている。
半導体取付部材30は、固定部材20の連接片部23に当接されるとともに圧力調整螺子40を挿通する螺子穴部32を有する連接片部31と、この連接片部31に連接し圧力調整螺子40を当接させる座部33と、この座部33に連接し座部33に作用する押圧力により半導体17に当接させられる半導体押圧片34とで構成されている。
【0016】
座部33は、圧力調整螺子40の先端部40aを当接する突起部33aを有する。
半導体押圧片34は、先端部34aが外方へ湾曲して、半導体17に点または線接触するようにしてある。
連接片部31と座部33との間は、半導体押圧片34にバネ力を付与できるように傾斜面35となっている。
【0017】
図1に示すように、固定部材20と半導体取付部材30とは個別に作製されており、固定部材20の連接片部23と半導体取付部材30の連接片部31とを重ね合わせた後、固定部材20の連接片部23の上方から両者の螺子穴部22,32に圧力調整螺子40を螺合することにより固定部材20と半導体取付部材30とが組み付けられる。
【0018】
また、固定部材20および半導体取付部材30の連接片部23,31は、ほぼ同等の面形状を為す平板材で構成されているので、圧力調整螺子40が両者の螺子穴部22,32に螺合すると、連接片部23,31を面接触させることによって、固定部材20と半導体取付部材30とを結合することができる。
ここで、圧力調整螺子40を座部33の突起部33aに向かってねじ込んでいくと、この押圧力で半導体取付部材30が固定部材20の支持部25の延長線上に向かって押し込まれるようになっている。これは、半導体取付部材30が座部33に対して鋭角的に連接しているために、圧力調整螺子40の押し込み力を受けると、半導体取付部材30の半導体押圧片34を押し込むように変位することによって達成される。
【0019】
次に、このように構成された本実施形態に係る半導体取付金具10を用いた半導体取付構造50を説明する。
先ず、図2および図3に示す本実施形態に係る半導体取付金具10を用いて半導体17を放熱フィン15へ取り付ける例を図4により説明する。
先ず、プリント基板13に放熱フィン15を取り付け、半導体17をハンダで固定する。
【0020】
次に、ネジ穴の付いた絶縁シート14を放熱フィン15に載せる。
次に、図2および図3に示す本実施形態に係る半導体取付金具10の固定部材20を放熱フィン15に載せ、取付金具固定用の螺子19を穴部22を介して放熱フィン15の頭部15aに設けた螺子穴部15bに螺合して固定部材20を放熱フィン15上に固定する。
【0021】
次に、圧力調整螺子40を時計回りに回すと、半導体押圧片34がN1の方向に押し下げられる。さらに、圧力調整螺子40を回すと、半導体取付部材30のバネ性により、N2とN3の応力が働き、半導体押圧片34がN3の方向に向かう。これにより、半導体押圧片34が半導体17を放熱フィン15に固定することができる。
【0022】
斯くして、本実施形態に係る半導体取付金具10を用いた半導体取付構造50を得ることができる。
次に、半導体17を放熱フィン15から取り外す手順を図5に示す。
先ず、圧力調整螺子40を逆時計回りの方向へ回す。このとき、圧力調整螺子40を回した方向へ半導体取付部材40のバネ復元力Nl,N2,N3が矢印の方向へ働き、半導体取付部材30が半導体17を固定する力は無くなる。
【0023】
次に、本実施形態に係る半導体取付金具10と放熱フィン15とを固定する螺子19を外し、本実施形態に係る半導体取付金具10を放熱フィン15から外す。
次に、絶縁シート14を放熱フィン15から外す。
次に、半導体17をプリント基板13から外す。
【0024】
この一連の作業により、半導体17を外すことができる。
以上のように、本実施形態に係る半導体取付金具10を用いた半導体取付構造50によれば、半導体17が本実施形態に係る半導体取付金具10によって放熱フィン15に押圧されて固定されているので、本実施形態に係る半導体取付金具10を取り除くだけで、半導体17を外すことができる。
【0025】
従って、半導体17の周囲に半導体17より大きな電子部品が多く用いられていても、これらに阻害されることなく、半導体17および放熱フィン15を取り付けたり、取り外したりすることが可能となる。
その結果、修理、変更により半導体17を外す場合や再実装の場合の手間を従来に比し大幅に軽減することが可能となる。
【0026】
また、半導体17を放熱フィン15に押圧状態で固定できるので、専用位置だし治具などの機器無しに半導体17を実装できる。
なお、図6に示すように、半導体取付部材30の半導体押圧片34に波加工などにより一体的に凹凸部34bを設ける(請求項5に対応する)と、この凹凸部34bが半導体17に対してより強く当たることが可能となり、半導体の姿勢を制御して半導体の傾きを防止することが可能となる。
【0027】
また、上記実施形態では、固定部材20の取付位置を放熱フィン15の頭部15aとした場合について説明したが、放熱フィン15が他の部品より背丈のある場合には放熱フィン15の上部側壁面に螺子止めするようにしても良い。この場合には、固定部材20の固定部21が支持部25の延長上に位置することとなる。
【0028】
図7ないし図9は、本発明の第二実施形態に係る半導体取付金具60およびこの半導体取付金具60を用いた半導体取付構造80を示す(請求項7、請求項10に対応する)。
本実施形態に係る半導体取付金具60は、プリント基板63に固定された放熱フィン65に圧力調整螺子77を介して固定される固定部材70と、この固定部材70に一体的に連接し、プリント基板63に取り付けられた半導体67を放熱フィン65に押圧する半導体取付部材75とから成る。
【0029】
固定部材70は、放熱フィン65の頭部65a上に載置される固定部71と、この固定部71の一端部に設けた圧力調整用の突起部72と、固定部71に設けた圧力調整螺子77を挿通する穴部73とを有し、半導体取付部材75は、固定部材71を放熱フィン65に圧力調整螺子77を介して螺子止めするときの突起部72による反力により半導体67に当接する湾曲部材によって構成されている。
【0030】
次に、斯くして構成された本実施形態に係る半導体取付金具60を用いた半導体取付構造80を説明する。
先ず、プリント基板63に放熱フィン65を取り付け、半導体67をハンダで固定する。
次に、ネジ穴の付いた大き目の絶縁シート64を放熱フィン65に載せる。
【0031】
次に、本実施形態に係る半導体取付金具60を放熱フィン65に載せ、圧力調整螺子77を固定部71の穴部73を介して放熱フィン65の頭部65aに時計回りに回してねじ込む。
この際、圧力調整螺子77のねじ込み力によって、半導体取付部材75にN方向の力が生じ、半導体67を押圧する。
【0032】
斯くして、本実施形態に係る半導体取付金具60を用いた半導体67の取付構造80を得ることができる。
次に、半導体67を放熱フィン65から取り外す手順を図9に示す。
先ず、圧力調整螺子77を逆時計回りの方向へ回す。このとき、圧力調整螺子77を回した方向へ本実施形態に係る半導体取付金具60のバネ復元力Nが矢印の方向へ働き、本実施形態に係る半導体取付金具60による半導体67を固定する力は無くなる。
【0033】
次に、本実施形態に係る半導体取付金具60と放熱フィン67を固定する圧力調整螺子77を完全に取り外す。
次に、本実施形態に係る半導体取付金具60を放熱フィン65から外す。
次に、絶縁シート64を放熱フィン65から外す。
次に、半導体67をプリント基板63から外す。
【0034】
この一連の作業により、半導体67を外すことが可能となる。
本実施形態によっても、上述第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
図10ないし図12は、第二実施形態に係る半導体取付金具60の変形例を示す(請求項8に対応する)。
【0035】
この変形例は、第二実施形態に係る半導体取付金具60の固定部材70の固定部71に設けた穴部73を長穴73aとするとともにその周囲に突起部72に向かって深くなる溝73bを設けた点で、相違する。
この変形例によれば、図12に示すように、圧力調整螺子77をねじ込み、圧力調整螺子77の頭部77aが溝73bに当接すると、固定部材70が傾斜し、半導体取付部材75が半導体67方向へ押圧されることとなる。
【0036】
その結果、第二実施形態に係る半導体取付金具60よりも大きな押圧力を得ることが可能となる。
図13は、第二実施形態に係る半導体取付金具60の変形例を示す(請求項9に対応する)。
この変形例は、第二実施形態に係る半導体取付金具60の半導体取付部材75に波加工などにより一体的に凹凸部75a設けた点で、相違する。
【0037】
この凹凸部75aが半導体67に対してより強く当たることが可能となり、半導体の姿勢を制御して半導体67の傾きを防止することが可能となる。
なお、本発明において、半導体取付金具を構成する材料は、金属でも合成樹脂でも良いが、半導体が電力用の場合には金属製とすることが望ましい。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、放熱フィンとのネジ止め位置が放熱フィン上部となるため、プリント基板への部品実装密度に関係なく半導体の取付、取り外しが可能となり作業性向上を図ることができる。
また、半導体を放熱フィンに押圧状態で固定できるので、専用位置だし治具などの機器の機能を兼ねることが可能となる。
さらに、半導体取付部材に凹凸部を設けた場合には、この凹凸部が半導体のガイドになり、半導体取付時の傾きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態に係る半導体取付金具を示す分解斜視図である。
【図2】本発明の第一実施形態に係る半導体取付金具を示す斜視図である。
【図3】図2の第一実施形態に係る半導体取付金具を示す側面図である。
【図4】第一実施形態に係る半導体取付金具を用いた半導体取付構造を示す側面図である。
【図5】第一実施形態に係る半導体取付金具を用いた半導体取付構造を示す側面図である。
【図6】第一実施形態に係る半導体取付金具の変形例を示す側面図である。
【図7】本発明の第二実施形態に係る半導体取付金具を示す分解斜視図である。
【図8】図7の第二実施形態に係る半導体取付金具を用いた半導体取付構造を示す側面図である。
【図9】図7の第二実施形態に係る半導体取付金具を用いた半導体取付構造を示す側面図である。
【図10】図7の第二実施形態に係る半導体取付金具の変形例を示す平面図である。
【図11】図11の拡大図である。
【図12】図10の変形例に係る半導体取付金具を用いた半導体取付構造の拡大図である。
【図13】図7の第二実施形態に係る半導体取付金具の変形例を示す平面図である。
【図14】従来の電源装置内部の実装状態を示す説明図である。
【符号の説明】
10 半導体取付金具
13,63 プリント基板
14 絶縁シート
15,65 放熱フィン
15a 頭部
17,67 半導体
19 螺子
20,70 固定部材
21、71 固定部
22,73 穴部
24 螺子穴部
23 連接片部
25 支持部
30,75 半導体取付部材
31 連接片部
32 螺子穴部
33 座部
33a 突起部
34 半導体押圧片
34b,75a 凹凸部
40,77 圧力調整螺子
50,60,80 半導体取付構造
72 突起部
73a 長穴
73b 溝
Claims (10)
- プリント基板に固定された放熱フィンに螺子止めされる固定部材と、この固定部材に連接し、前記プリント基板に取り付けられた半導体を前記放熱フィンに押圧する半導体取付部材と、前記固定部材と前記半導体取付部材とを連結し、前記半導体取付部材を押圧して前記半導体を前記放熱フィンに当接させる圧力調整螺子とから成ることを特徴とする半導体取付金具。
- 請求項1記載の半導体取付金具において、前記固定部材は、前記放熱フィンの頭部上に載置されるとともに螺子を挿通する穴部を有する固定部と、前記半導体取付部材に当接されるとともに前記圧力調整螺子を挿通する螺子穴部を有する連接片部と、前記固定部と前記連接片部とを連接する支持部とで構成されていることを特徴とする半導体取付金具。
- 請求項1記載の半導体取付金具において、前記半導体取付部材は、前記固定部材の連接片部に当接されるとともに前記圧力調整螺子を挿通する螺子穴部を有する連接片部と、この連接片部に連接し前記圧力調整螺子を当接させる座部と、この座部に連接し該座部の押圧力により半導体に当接する半導体押圧片とで構成されていることを特徴とする半導体取付金具。
- 請求項1記載の半導体取付金具において、前記座部は、前記圧力調整螺子を当接する突起部を有することを特徴とする半導体取付金具。
- 請求項1ないし請求項4の何れか1項記載の半導体取付金具において、前記半導体取付部材は、前記半導体に当接する領域に凹凸部を設けて成ることを特徴とする半導体取付金具。
- 請求項1ないし請求項5の何れか1項記載の半導体取付金具を、プリント基板に固定された放熱フィンに前記固定部材を介して螺子止めし、前記プリント基板に取り付けられた半導体に、前記圧力調整螺子を操作して前記半導体取付部を当接させ、該半導体を前記半導体取付金具と前記放熱フィンとで挟持して成ることを特徴とする半導体取付構造。
- プリント基板に固定された放熱フィンに圧力調整螺子を介して固定される固定部材と、この固定部材に一体的に連接し、前記プリント基板に取り付けられた半導体を前記放熱フィンに押圧する半導体取付部材とから成り、
前記固定部材は、前記放熱フィンの頭部上に載置される固定部と、この固定部の一端部に設けた圧力調整用の突起部と、前記固定部に設けた圧力調整螺子を挿通する穴部とを有し、前記半導体取付部材は、前記固定部材を前記放熱フィンに螺子止めするときの前記突起部による反力により前記半導体に当接する湾曲部材によって構成されていることを特徴とする半導体取付金具。 - 請求項7記載の半導体取付金具において、前記固定部材は、前記穴部を長穴とするとともに、この長穴の周囲が前記突起部に向かって深くなる溝を設けて成ることを特徴とする半導体取付金具。
- 請求項7または請求項8記載の半導体取付金具において、前記半導体取付部材は、前記半導体に当接する領域に凹凸部を設けて成ることを特徴とする半導体取付金具。
- 請求項7ないし請求項9の何れか1項記載の半導体取付金具を、プリント基板に固定された放熱フィンに前記圧力調整螺子を介して前記固定部材を螺子止めし、前記プリント基板に取り付けられた半導体に、前記圧力調整螺子を操作して前記半導体取付部材を当接させ、前記半導体取付金具と前記放熱フィンとで挟持して成ることを特徴とする半導体取付構造。
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