JP6874672B2 - Pressurized parts - Google Patents
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本明細書が開示する技術は、半導体装置と冷却器を積層した積層体の積層方向における端に当接して、積層体を積層方向に加圧する加圧部品に関する。 The technique disclosed in the present specification relates to a pressurized component that presses the laminated body in the laminating direction by abutting on an end in the laminating direction of the laminated body in which a semiconductor device and a cooler are laminated.
複数の半導体装置と複数の冷却器の積層体をそれらの積層方向に加圧する加圧部品が特許文献1、2に開示されている。加圧部品は、積層体の積層方向の端に当接する当接板と、当接板を積層体へ押し付ける板バネを備えている。当接板と板バネはいずれも細長い。板バネは、当接板の長手方向における中央に当接するとともに、長手方向に沿って当該中央から離れるにつれて当接板から遠ざかるように湾曲している。板バネは、その中央が当接板に当接し、その両端が積層体を収容するケースの内壁に当接し、積層体とケースの内壁との間で圧縮されることで、積層体を積層方向に加圧する。当接板が積層体の端面の全体を均一に加圧する。 Patent Documents 1 and 2 disclose pressure components that pressurize a laminate of a plurality of semiconductor devices and a plurality of coolers in the stacking direction thereof. The pressure component includes a contact plate that contacts the end of the laminate in the stacking direction and a leaf spring that presses the contact plate against the laminate. Both the contact plate and the leaf spring are elongated. The leaf spring abuts on the center of the abutting plate in the longitudinal direction and is curved so as to move away from the abutting plate as it moves away from the center along the longitudinal direction. The center of the leaf spring is in contact with the contact plate, both ends of the leaf spring are in contact with the inner wall of the case accommodating the laminate, and the leaf spring is compressed between the laminate and the inner wall of the case to stack the laminate in the stacking direction. Pressurize. The abutting plate uniformly pressurizes the entire end face of the laminate.
当接板の短手方向の両側には、積層体とは反対側に張り出している一対のリブが設けられている。板バネは、この一対のリブの間に配置され、さらに、一方のリブから折り曲がって延びている挟持部と当接板の板面との間に挟まれて当接板に固定されている。 A pair of ribs overhanging on the opposite side of the laminated body are provided on both sides of the abutting plate in the lateral direction. The leaf spring is arranged between the pair of ribs, and is further sandwiched between the holding portion extending from one rib and the plate surface of the contact plate and fixed to the contact plate. ..
上記したように、板バネは中央のみで当接板を加圧する。当接板は、板バネから当接板の中央に作用する力によって湾曲しないように、十分な剛性を必要とする。仮に、当接板が湾曲すると、積層体への荷重が中央で高く、両端で低く不均一になってしまう。例えば、当接板の板厚を厚くすれば、当接板の剛性を高めることができる。しかし、当接板の板厚を厚くすると、当接板にリブ及び挟持部を形成することが困難となり、板バネを当接板に固定することが困難となる。仮にリブを形成しない場合でも、板厚を厚くすると、プレスを利用して当接板を量産する際にプレスが大型化する等の弊害が生じ得る。本明細書では、当接板の湾曲を抑制しつつ、板バネを当接板に固定可能な加圧部品を提供する。 As described above, the leaf spring pressurizes the contact plate only at the center. The abutting plate needs to have sufficient rigidity so as not to be curved by the force acting from the leaf spring to the center of the abutting plate. If the contact plate is curved, the load on the laminate is high at the center and low at both ends, resulting in non-uniformity. For example, if the thickness of the contact plate is increased, the rigidity of the contact plate can be increased. However, if the thickness of the contact plate is increased, it becomes difficult to form ribs and holding portions on the contact plate, and it becomes difficult to fix the leaf spring to the contact plate. Even if the ribs are not formed, if the plate thickness is increased, there may be an adverse effect such as an increase in the size of the press when mass-producing the contact plates using the press. The present specification provides a pressure component capable of fixing a leaf spring to the abutting plate while suppressing bending of the abutting plate.
本明細書が開示する加圧部品は、細長い第1当接板と、細長い第2当接板と、細長い板バネと、板バネの中央に固定されているリベットを備えている。第1当接板は、積層体の積層方向の端に当接する。第2当接板は、長手方向が第1当接板に沿うように第1当接板に当接している。板バネは、第2当接板の長手方向における中央に当接するとともに、長手方向に沿って当該中央から離れるにつれて第2当接板から遠ざかるように湾曲している。第2当接板にリベットのヘッドが嵌合する貫通孔が設けられており、ヘッドが第1当接板に固定されている。 The pressure component disclosed herein includes an elongated first abutment plate, an elongated second abutment plate, an elongated leaf spring, and a rivet fixed to the center of the leaf spring. The first contact plate abuts on the end of the laminate in the stacking direction. The second contact plate is in contact with the first contact plate so that the longitudinal direction is along the first contact plate. The leaf spring abuts on the center of the second contact plate in the longitudinal direction, and is curved so as to move away from the second abutment plate as it moves away from the center along the longitudinal direction. The second contact plate is provided with a through hole for fitting the rivet head, and the head is fixed to the first contact plate.
上記の構成によれば、当接板が1枚である構成と比較して、第1及び第2当接板が板バネの力によって湾曲する量を抑制することができる。また、上記の構成によれば、リベットのヘッドが第2当接板の貫通孔に嵌合し、当該ヘッドが第1当接板に固定されることによって、板バネが第1及び第2当接板に固定される。以上により、当接板の湾曲を抑制することと、板バネを当接板に固定することの両立を図っている。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 According to the above configuration, the amount of bending of the first and second contact plates by the force of the leaf spring can be suppressed as compared with the configuration of one contact plate. Further, according to the above configuration, the rivet head is fitted into the through hole of the second contact plate, and the head is fixed to the first contact plate, so that the leaf springs are first and second. It is fixed to the rivet. As described above, it is possible to achieve both suppressing the bending of the contact plate and fixing the leaf spring to the contact plate. Details of the techniques disclosed herein and further improvements will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" below.
以下に説明する実施例の特徴を整理しておく。
(特徴1)第2当接板の短手方向における両側には、第1当接板から離れる方向に延びているリブが設けられてもよい。このような構成によれば、第2当接板の強度をさらに高めることができ、第2当接板が板バネの力によって湾曲する量をより抑制することができる。
(特徴2)第1当接板と第2当接板のうちの少なくとも一方には、第1当接板の第2当接板に対する姿勢を固定するための固定部が設けられていてもよい。例えば、第1当接板が回転して、第1当接板が第2当接板の長手方向に対して斜めにずれると、第1当接板の一部が第2当接板に当接しなくなり、第2当接板を介して第1当接板に伝達する板バネの荷重が不均一となり得る。これに対して、上記の構成によれば、第1当接板の回転が防止され、第1当接板の第2当接板に対する姿勢が変化して積層体への荷重が不均一となることを防止することができる。
The features of the examples described below are summarized.
(Feature 1) Ribs extending in a direction away from the first contact plate may be provided on both sides of the second contact plate in the lateral direction. According to such a configuration, the strength of the second contact plate can be further increased, and the amount of bending of the second contact plate by the force of the leaf spring can be further suppressed.
(Feature 2) At least one of the first contact plate and the second contact plate may be provided with a fixing portion for fixing the posture of the first contact plate with respect to the second contact plate. .. For example, when the first contact plate rotates and the first contact plate is displaced obliquely with respect to the longitudinal direction of the second contact plate, a part of the first contact plate hits the second contact plate. The load of the leaf spring transmitted to the first contact plate via the second contact plate may become non-uniform because the contact is lost. On the other hand, according to the above configuration, the rotation of the first contact plate is prevented, the posture of the first contact plate with respect to the second contact plate changes, and the load on the laminated body becomes non-uniform. Can be prevented.
図面を参照して実施例の加圧部品10を説明する。加圧部品10は、電力変換器2に採用されている。図1は、電力変換器2の平面図を示す。電力変換器2は、電気自動車に搭載され、バッテリの直流電力を昇圧した後に交流電力に変換するデバイスである。電力変換器2の出力電力で走行用のモータを駆動する。
The
電力変換器2はその筐体7の内部に様々な部品を収容しているが、図1では、扁平な複数の半導体装置3と扁平な複数の冷却器4と加圧部品10以外の部品の図示を省略している。
The power converter 2 houses various components inside the
電力変換器2の回路は、多数のパワートランジスタを備えている。パワートランジスタは、2個ずつ、複数の半導体装置3のそれぞれに収容されている。複数の半導体装置3は、複数の冷却器4と一つずつ交互に積層されている。各半導体装置3は2個の冷却器4に挟まれている。各冷却器4の内部は液体の冷媒が通る空洞である。複数の冷却器4を、2本の冷媒管6a、6bが貫いている。一方の冷媒管6aを通じて液体の冷媒が供給される。冷媒は、全ての冷却器4に分配され、各冷却器4の内部を通過する間に隣接する半導体装置3から熱を吸収する。半導体装置3の熱を吸収した冷媒は、他方の冷媒管6bを通じて外部に排出される。扁平な半導体装置3がその両側から冷却されるので、扁平な複数の半導体装置3と扁平な複数の冷却器4の積層体5は、冷却効率が高い。
The circuit of the power converter 2 includes a large number of power transistors. Two power transistors are housed in each of the plurality of
図1の座標系のX方向は、半導体装置3と冷却器4の積層方向に一致させてある。図1のY方向は、扁平な半導体装置3と冷却器4の長手方向に一致させてある。以降の図でも、X方向は半導体装置3と冷却器4の積層方向に一致させてあり、Y方向は半導体装置3の長手方向に一致させてある。後述する加圧部品10も細長く、その長手方向はY方向に一致している。
The X direction of the coordinate system of FIG. 1 coincides with the stacking direction of the
複数の半導体装置3と複数の冷却器4の積層体5は、筐体7の壁7aと支柱7bの間に収容されている。積層体5の積層方向の端と支柱7bの間に加圧部品10が挟まれている。加圧部品10は、積層体5の端に当接している第1当接板11と、第1当接板11に当接している第2当接板12と、第1及び第2当接板11、12を積層体5へ押し付ける第1板バネ14、第2当接板12と第1板バネ14の間に挟まれている第2板バネ15を備えている。第1板バネ14が第1及び第2当接板11、12を介して積層体5をその積層方向に加圧する。加圧によって各半導体装置3と各冷却器4が密着し、各半導体装置3から各冷却器4への熱の伝達効率が高まる。
The laminated
図2は、加圧部品10の斜視図を示し、図3は、加圧部品10を第1当接板11と第2当接板12と第1板バネ14と第2板バネ15に分解した図(分解斜視図)を示し、図4は、図2のIV-IV線に沿った断面図を示す。加圧部品10は、さらに、第1板バネ14と第2板バネ15を加締めるリベット16を備えている。なお、図2では、第2板バネ15が第1板バネ14で隠れて見えないことに留意されたい。
FIG. 2 shows a perspective view of the
第1及び第2当接板11、12は、図中のY方向に細長い。第1及び第2当接板11、12は、鉄などの金属の板金からプレス加工で作られる。第1当接板11の一方の板面11aは、積層体5に当接し、他方の板面11bは、第2当接板12に当接している。
The first and
第2当接板12は、その長手方向が第1当接板11の長手方向に沿うように第1当接板11に当接している。第2当接板12の短手方向における両側には、第1当接板11から離れる方向(即ち、X軸正方向)に延びている一対のリブ22a、22bが設けられている。一対のリブ22a、22bは、短手方向の両側の縁に沿って延びている。一対のリブ22a、22bの高さは、リブ22a、22bの間に配置される第1及び第2板バネ14、15の合計の板厚よりも高い。
The
また、第1当接板11のZ軸正方向における上縁には、突起17aが設けられている。さらに、第2当接板12のZ軸正方向における上縁にも、突起27bが設けられている。突起17a、27aは、X軸方向から見たときに、互いに重なり合う位置に配置されている。図2に示すように、互いに重なり合う突起17a、27aは、筒状のチューブ70aによって覆われる。当該チューブ70aを熱収縮することにより、第1当接板11が第2当接板12に固定される。突起17a、27aは、第1当接板11の第2当接板12に対する姿勢を固定するための固定部として機能する。なお、第1当接板11のZ軸負方向における下縁と第2当接板12のZ軸負方向における下縁にも、突起17a、27aと同様の突起17b、27bが設けられている。互いに重なり合う突起17b、27bも、筒状のチューブ70bによって覆われ、当該チューブ70bは熱収縮される。
Further, a
第1板バネ14は、細長い。第1板バネ14は、鋼など、剛性の高い金属で作られている。第1板バネ14は、第2当接板12の長手方向(図中のY軸方向)における中央に当接するとともに、長手方向に沿って当該中央から離れるにつれて第2当接板12から遠ざかるように湾曲している。第1板バネ14は、長手方向の中央が第2板バネ15を介して第2当接板12に当接し、両端14bが筐体7の支柱7bに当接する(図1参照)。加圧部品10は、第1板バネ14が積層体5の積層方向で圧縮された状態で積層体5と支柱7bの間に挟まれる。加圧部品10は、第1板バネ14の復元力により、第1及び第2当接板11、12を介して積層体5を積層方向に加圧する。
The
第2板バネ15は、第1板バネ14の復元力を補助する。第2板バネ15は、第1板バネ14と同様に細長く、その長手方向が第1板バネ14に沿うように配置されている。第2板バネ15も、第1板バネ14と同様に湾曲している。第2板バネ15は、第1板バネ14と第2当接板12の間に挟まれている。
The
リベット16は、第1板バネ14と第2板バネ15を、以下の手順で加締める。図3に示すように、第1板バネ14の中央に設けられている貫通孔41と第2板バネ15の中央に設けられている貫通孔51にリベット16の胴部62を通過させる。リベット16の既設のヘッド61が第1板バネ14に当接した状態で胴部62の端部を塑性変形させる。これにより、図4の示すように、胴部62の端部に貫通孔51より大径な大径部、即ち、第2のヘッド63が形成され、第1板バネ14と第2板バネ15が加締められる。即ち、リベット16は、板バネ14、15の中央に固定される。
The
加圧部品10を製造する工程を説明する。図3に示すように、板バネ14、15は、第2当接板12に配置される前にリベット16によって加締められる。加締められた第1板バネ14と第2板バネ15のユニットは、第2当接板12の一対のリブ22a、22bの間に配置される。この際、リベット16の第2のヘッド63(図4参照)が、第2当接板12の長手方向における中央に設けられて貫通孔24に嵌合する。これにより、上記のユニットが第2当接板12に対して位置決めされる。そして、図4に示すように、第2のヘッド63の先端に接着剤80が塗布される。その後、第1当接板11が第2当接板12の長手方向に沿うように配置され、第1当接板11が、上記の接着剤80を介して、第2のヘッド63の先端に接合(固定)される。これにより、上記のユニットが、第1及び第2当接板11、12に固定される。さらに、上記したように、突起17a、27a及び突起17b、27bがチューブ70a、70bに覆われて、各チューブ70a、70bが熱収縮される。これにより、第1当接板11が第2当接板12に固定される。
The process of manufacturing the
本実施例の効果を説明する。第2板バネ15は、第2当接板12の中央にのみ当接する。このため、板バネ14、15は、第2当接板12の中央のみで第1及び第2当接板11、12を加圧する。ここで、板バネ14、15からの力を積層体5に伝達する当接板は、その中央のみに作用する力によって湾曲しないように、十分な剛性を必要とする。仮に、当接板が湾曲すると、積層体5への荷重が中央で高く、両端で低く不均一になってしまう。
The effect of this embodiment will be described. The
本実施例では、加圧部品10は、2枚の当接板11、12を備えている。このため、当接板が1枚である構成と比較して、第1及び第2当接板11、12が板バネ14、15の力によって湾曲する量を抑制することができる。
In this embodiment, the
また、本実施例では、リベット16の第2のヘッド63が第2当接板12の貫通孔24に嵌合し、ヘッド63が第1当接板11に接着剤80を介して接合されることによって、板バネ14、15を第1及び第2当接板11、12に固定することができる。さらに、第1当接板11がヘッド63に接合されることによって、第1当接板11が加圧部品10から離脱することを防止することができる。
Further, in this embodiment, the
また、本実施例では、接着剤80は、ヘッド63の先端にのみ塗布される。例えば、接着剤80が、ヘッド63の先端のみならず、第2当接板12の板面にも塗布される比較例が考えられる。この場合、接着剤80の厚さが第2当接板12の板面の全体に亘って均一とならず、第1及び第2当接板11、12が互いに平行とならない虞がある。第1及び第2当接板11、12が互いに平行とならない場合、積層体5への荷重が不均一となる虞がある。これに対して、本実施例では、接着剤80は、ヘッド63の狭い範囲にのみ塗布されるので、第1及び第2当接板11、12が互いに平行とならずに、積層体5への荷重が不均一となることを防止することができる。なお、変形例では、上記の比較例の構成を採用してもよい。
Further, in this embodiment, the adhesive 80 is applied only to the tip of the
また、本実施例では、第2当接板12の短手方向における両側に一対のリブ22a、22bが設けられている。リブ22a、22bにより、第2当接板12の強度をさらに高めることができ、第2当接板12が板バネ14、15の力によって湾曲する量をより抑制することができる。
Further, in this embodiment, a pair of
また、板バネ14、15を第2当接板12に固定する構成として、例えば、第2当接板12のリブ22bの中央から折り曲がって延びている挟持部を設け、当該挟持部と第2当接板12の板面との間に板バネ14、15を挟む比較例が考えられる。この構成では、リブ22aから略直角に折れ曲がっている挟持部が板バネ14に当接するように、挟持部の両側でリブ22aに溝が設けられる。第2当接板12から溝の底までの距離が板バネ14、15の合計の板厚と同じである。このため、リブ22aの中央における高さは結果的に板バネ14、15の合計の板厚程度に制限されてしまう。これに対して、本実施例の構成では、挟持部が設けられず、リベット16を利用して板バネ14、15が固定されるので、リブ22a、22bの高さが制限されず、リブ22a、22bの高さを板バネ14、15の合計の板厚以上にして、第2当接板12の強度を高めることができる。
Further, as a configuration for fixing the
また、仮に、第1当接板11が回転して、第1当接板11が第2当接板12の長手方向に対して斜めにずれると、第1当接板11の一部が第2当接板12に当接しなくなる。この場合、第2当接板12を介して第1当接板11に伝達する板バネ14、15の荷重が不均一となり得る。これに対して、本実施例では、第1当接板11の第2当接板12に対する姿勢は、突起17a、27a及びチューブ70aを利用して、固定される。これにより、第1当接板11の回転が防止され、第1当接板11の第2当接板12に対する姿勢が変化して積層体5への荷重が不均一となることを防止することができる。
Further, if the
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第2当接板12には、一対のリブ22a、22bが設けられていなくてもよい。
The points to be noted regarding the technique described in the examples will be described. The
「固定部」は、突起17a、27aに限られない。例えば、第1当接板11の板面に第2当接板12に向かって突出する突出部が設けられており、第2当接板12に当該突出部が嵌合する孔が設けられていてもよい。本変形例では、当該突出部と当該孔が「固定部」の一例である。また、例えば、第1当接板11の上縁に、第2当接板12に向かって折れ曲がり、第2当接板12の上縁に引っ掛かる爪が設けられてもよい。本変形例では、当該爪が、「固定部」の一例であり、当該固定部は、第1当接板と第2当接板のうちの一方に設けられていればよい。
The "fixing portion" is not limited to the
突起17a、27a、17b、27bは、第1及び第2当接板11、12に設けられなくてもよい。一般的に言えば、「固定部」は設けられなくてもよい。
The
また、加圧部品10は、第2板バネ15を備えていなくてもよいし、3枚以上の板バネを備えていてもよい。一般的に言えば、「板バネ」は、1枚の板バネであってもよいし、複数枚の板バネであってもよい。
Further, the
上記の実施例では、リベット16のヘッド63は、接着剤80を介して第1当接板11に固定される。これに代えて、ヘッド63は、両面テープを介して第1当接板11に固定されてもよい。
In the above embodiment, the
上記の実施例では、接着剤80は、ヘッド63にのみ塗布される。これに代えて、接着剤80が、ヘッド63のみならず、第2当接板12の板面にも塗布されてもよい。
In the above embodiment, the adhesive 80 is applied only to the
上記の実施例では、加圧部品10は、複数の半導体装置3と複数の冷却器4を積層した積層体5の加圧に採用されるが、これに限らず、加圧部品10は、1個の半導体装置と1個の冷却器を積層した積層体の加圧に採用されてもよい。
In the above embodiment, the pressurizing
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
2 :電力変換器
3 :半導体装置
4 :冷却器
5 :積層体
6a、6b :冷媒管
7 :筐体
7a :壁
7b :支柱
10 :加圧部品
11 :第1当接板
11a :板面
11b :板面
17a、17b :突起
12 :第2当接板
22a、22b :リブ
24 :貫通孔
27a、27b :突起
14 :第1板バネ
14b :両端
41 :貫通孔
15 :第2板バネ
51 :貫通孔
16 :リベット
61 :ヘッド
62 :胴部
63 :第2のヘッド
70a、70b :チューブ
80 :接着剤
2: Power converter 3: Semiconductor device 4: Cooler 5:
Claims (1)
前記積層体の前記積層方向の端に当接している細長い第1当接板と、
長手方向が前記第1当接板に沿うように前記第1当接板に当接している細長い第2当接板と、
前記第2当接板の長手方向における中央に当接しているとともに、長手方向に沿って当該中央から離れるにつれて前記第2当接板から遠ざかるように湾曲している細長い板バネと、
前記板バネの中央に固定されているリベットと、
を備えており、
前記第2当接板に前記リベットのヘッドが嵌合する貫通孔が設けられており、
前記ヘッドが前記第1当接板に固定されている、加圧部品。
A pressure component that abuts on an end in a stacking direction of a laminated body in which a semiconductor device and a cooler are laminated to pressurize the laminated body in the stacking direction.
An elongated first contact plate that is in contact with the end of the laminated body in the stacking direction,
An elongated second contact plate that is in contact with the first contact plate so that the longitudinal direction is along the first contact plate, and
An elongated leaf spring that is in contact with the center of the second contact plate in the longitudinal direction and is curved so as to move away from the second contact plate as it moves away from the center along the longitudinal direction.
With the rivet fixed in the center of the leaf spring,
Is equipped with
The second contact plate is provided with a through hole into which the head of the rivet is fitted.
A pressure component in which the head is fixed to the first contact plate.
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