JPH05343574A - 半導体スタック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 横方向に取付けた半導体スタックの平形素子
の交換を容易に行なえるようにする。 【構成】 冷却フィン３の平形素子２及び絶縁スペーサ
４との接触面に突起14を設ける。又平形素子２又は絶縁
スペーサ４の上記突起14と対応する部分に凹部を設け
る。締付ねじ６をゆるめ過ぎても、凹部にはめ込まれた
突起14により、平形素子２や絶縁スペーサ４がすべり落
ちることがない。 【効果】 締付ねじのゆるめ加減の裕度が大きくなり平
形素子の交換作業が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力変換装置に用い
られる半導体スタックに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、例えば実開平２−５２３６０号
公報に示された従来の半導体スタックに類似の半導体ス
タックの断面図であり、横方向に設置した状態を示して
いる。図に於て１は電流を制御する様に組立てられた半
導体スタックで以後スタックと言う。２は電流を制御す
る半導体素子で、平形素子である。３は平形素子２を冷
却するための冷却フィン、４は冷却フィン３や平形素子
２等を絶縁するための絶縁スペーサ、５は平形素子２に
通電するための引出導体、６は平形素子２に圧接力を加
えるための締付ねじであり、クランプの機能を有してい
る。７はスタック１の取付脚、８は平形素子２等の圧接
力を受ける可動ピン、である。

【０００３】９は可動ピン８の圧接力を取付脚７へ伝え
るばねであり、飛び出さないよう可動ピン８に伸縮自在
に、はめ込まれている。10は２個の取付脚７の間隔を一
定に保つ保持棒である。スタック１は複数組の平形素子
２、冷却フィン３、絶縁スペーサ４、と２本以上の引出
導体５、１本の締付ネジ６、２個の取付脚７、１本の可
動ピン８、１個以上のばね９、２本の保持棒10で構成さ
れている。

【０００４】11は平形素子２、冷却フィン３、絶縁スペ
ーサ４を分解するときに用いる可動受台、12は可動受台
11を上下に移動する調節ねじ、13は可動受台11の取付台
である。なお冷却フィン３の両側には、かならず平形素
子２か絶縁スペーサ４があり、それ以外のものがある事
はない。又、図５では冷却フィン３と絶縁スペーサ４と
はほぼ同じ大きさであるかのように示しているが、一般
的には、冷却フィン３への通風効果を高めるため、絶縁
スペーサ４の大きさは冷却フィン３より小さく平形素子
２と同程度の大きさで製作されている。

【０００５】次に動作について説明する。平形素子２、
冷却フィン３、絶縁スペーサ４、引出導体５、は締付ね
じ６を締付ける事によって締付ねじ６と可動ピン８との
間で、互に規定の圧力で圧接され、保持される。このと
きばね９は圧縮され可動ピン８を押している。スタック
１の２個の取付脚７は、互に、保持棒10により一定間隔
に保持され、可動ピン８と締付ねじ６から圧接力が加わ
っても曲がったり、たわんだりしない十分な強度を有し
ている。正常に使用中は可動受台11と冷却フィン３とは
十分離されている。

【０００６】平形素子２は、まれではあるが故障する場
合があり、その場合は交換しなければならない。交換の
方法は、スタック１が縦方向に取付けられている場合
は、平形素子２の交換のため締付ねじ６をゆるめても平
形素子２が落ちる事はなく問題がないが、横方向（図５
に示されているような方向）に取付けられている場合に
は以下の様な手順で進めなければならない。

【０００７】スタック１が図５に示すように横方向に取
付けられている場合に、平形素子２を交換するには、ま
ず、調節ねじ12を調節して、可動受台11を冷却フィン３
や絶縁スペーサ４に接するまで持上げてから、締付ねじ
６をゆるめて、ばね９がゆるみ、平形素子２等への圧接
力が、ゼロに近くなるようにする。

【０００８】この時の締付ねじ６のゆるめ加減は非常に
重要でかつ微妙である。なぜなら、可動受台11は冷却フ
ィン３を支えてはいるが、外径の小さい平形素子２は支
えていないので、ゆるめすぎると全ての平形素子２が同
時に下方へ落下してしまうからである。又、ゆるめ方が
足りなければ、不良の平形素子２をとり出そうとしても
圧接力によってはさみ付けられており取出すことが出来
ない。

【０００９】締付ねじ６を適度にゆるめてから、交換す
べき平形素子２の両側の冷却フィン３の間隔を、手で押
し広げると、間の平形素子２は、下方へ落下するので、
交換すべき新しい平形素子２を挿入し、押し広げていた
両側の冷却フィン３をゆるめると、ばね９の力で全ての
平形素子２が保持される。次いで締付ねじ６を規定の強
さまで締付けてから、調節ねじ12によって可動受台11を
下方へ下げて、冷却フィン３と可動受台11とが離れるよ
うにする。以上で平形素子２の交換を終了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のスタックは以上
の様に構成されているので、スタックが横方向に取付け
られている場合は、不良の平形素子の交換に際して、締
付ねじをゆるめる作業がむずかしく、失敗すると全ての
平形素子が落下してしまい、不良の平形素子がどれなの
か判らなくなったり、スタック全体を、初めから組立て
直すなどの手間がかかると言う問題があるため、熟練作
業者でなければ平形素子の交換作業が実施出来ないと言
う問題があった。

【００１１】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、横方向に取付けられた半導体
スタックの平形素子を、容易に交換出来るようにするも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスタック
は平形素子と冷却フィン及び絶縁スペーサと冷却フィン
とが接する面の冷却フィンの側に突起を設け、この突起
が平形素子及び絶縁スペーサに設けられた凹部に咬合す
るか、あるいは平形素子及び絶縁スペーサの外周部に接
するようにして、組立てるものである。

【００１３】

【作用】この発明におけるスタックは、スタックを横方
向に取付けた状態で平形素子を交換するとき、締付ネジ
を極端にゆるめないかぎり、少々ゆるめすぎても冷却フ
ィンに設けられ平形素子あるいは絶縁スペーサの凹部に
咬合し、あるいは外周部を支持するように配置した突起
物により、平形素子や絶縁スペーサが落下することがな
い。

【００１４】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を図に
もとづいて説明する。図１は実施例１のスタックの構造
を示す分解斜視図であり横方向に取付けた状態を示すも
のである。図に於て１〜３、５〜10は図５の従来の例と
同じであるので説明を省略する。図には示していない
が、絶縁スペーサ４も従来と同様に用いられている。
又、可動受台11等は用いられていないものとして図には
示していないが用いられていてもかまわない。

【００１５】14は冷却フィン３の平形素子２との接触面
の中央に設けられた金属製又は硬質プラスチック製の突
起、15は平形素子２及び絶縁スペーサ４の両方の冷却フ
ィン３との接触面の中央に設けられた凹部で、その大き
さは突起14が完全に入り込むようなものである。

【００１６】実施例１の構造をより詳しく説明するた
め、図２に図１のスタックの部分断面図を示す。図に於
て突起14は冷却フィン３の中央に設けたねじ穴にねじ込
んで止められている。突起14の冷却フィン３の表面から
の突出高さは、凹部15の深さよりは小さいので、平形素
子２と冷却フィン３又は絶縁スペーサ４と冷却フィン３
との接触面を互に合せたとき、接触面は、突起14にじゃ
まされずに完全に接触する。

【００１７】次に動作について説明する。平形素子２を
交換するため締付ねじ６をゆるめた時、平形素子２と冷
却フィン３と絶縁スペーサ４は互に接触していた圧接力
が小さくなり、場合によっては互の接触部分に隙間が生
じる。締付ねじ６のゆるめ方が大きくなり従来のスタッ
ク１ならば平形素子２がすべり落ちる程の隙間が生じて
も、図２の場合には突起14が凹部15に入り込んでいるた
め、平形素子２や絶縁スペーサ４がすべり落ちる事はな
い。

【００１８】交換すべき平形素子２をとり出すには、手
又は適当な工具を用いて、交換すべき平形素子２の両側
の冷却フィン３を押し、隙間を押し広げると、各部の隙
間が１ヶ所に集中して平形素子２の両側の隙間が大きく
なり、突起14が凹部15からぬけ出るので平形素子２は容
易に取り出されるようになる。

【００１９】なお平形素子２は、その製造段階で接触面
を完全な平滑面にするための機械加工工程があり、その
時、面の中心を出すために、中央に都合の良い凹部が設
けられている場合が多い。そのため実施例１に於ては、
凹部15を設けるため、わざわざ平形素子２を改造する必
要はない。

【００２０】実施例２．図３は実施例２を示す分解斜視
図である。実施例１では突起14が凹部15に、はめ込まれ
るものとして説明したが、図３に示すように、突起14が
１つの接触面上に複数個設けられ、この複数個の突起14
が囲む部分の内側に平形素子２又は絶縁スペーサ４が入
り込み、突起14が平形素子２又は絶縁スペーサ４の外側
に接する様な構造でも同様の効果を得ることが出来る。
この場合の突起14は硬質プラスチック等の絶縁物で製作
されており、又平形素子２には凹部が設けられる必要が
ない。

【００２１】実施例３．突起14の他の例を図４に示す。
図４では硬質プラスチック等の絶縁物で製作された輪状
突起16を冷却フィン３の表面に接着している。平形素子
２又は絶縁スペーサ４は輪状突起16の輪の内側にすっぽ
りはまり込むようになっている。

【００２２】実施例１では接触面に設けられる突起14の
数は１本であるように図示しているが、複数本であって
もよい。又突起14を冷却フィン３に取付ける方法はねじ
止めとして図示しているが、溶接、接着圧入、あるいは
冷却フィン３との一体物としてけずり出すなど、の方法
でもよい。

【００２３】又、実施例２では突起14は４本図示してい
るが２本以上であれば、ほぼ同様の効果が得られる。
又、実施例３では輪状突起16は、完全に１周した輪とし
て示しているが、半円状あるいは部分円状のものを１ケ
以上、１つの円周上に並べて用いてもよい。

【００２４】実施例１〜３のいずれの場合も、可動台1
1、調節ねじ12、取付台13は用いられていないものとし
て、図には示していないが、併用してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、冷却フ
ィンに設けた突起が半導体素子又は絶縁スペーサに設け
た凹部にはまり込むか、あるいは突起が平形素子等の外
周部を支えるので、平形素子の交換のため締付ネジをゆ
るめる際、ねじをゆるめすぎても平形素子等が容易に
は、すべり落ちないので平形素子の交換作業が楽に行
え、熟練者でなくても交換作業を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す分解斜視図である。

【図２】図１のスタックの部分断面図である。

【図３】この発明の実施例２を示す分解斜視図である。

【図４】この発明の実施例３を示す分解斜視図である。

【図５】従来の半導体スタックを示す断面図である。

【符号の説明】 １ スタック ２ 平形素子 ３ 冷却フィン ４ 絶縁スペーサ ６ 締付ねじ ９ ばね 14 突起 15 凹部 16 輪状突起

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適当数、積重ねた電流を制御する平形素
   子と前記平形素子を冷却する冷却フィンと、前記平形素
   子又は冷却フィンを絶縁する絶縁スペーサとを、両側か
   らクランプで挟んでばね圧により密着させて組立るよう
   にした半導体スタックに於いて、前記平形素子及び前記
   絶縁スペーサの、前記冷却フィンに接する面に凹部を設
   け、一方前記冷却フィンの前記平形素子及び前記絶縁ス
   ペーサに接する面に突起物を設け、前記凹部に前記突起
   物を咬合して組立てることを特徴とする半導体スタッ
   ク。
2. 【請求項２】 適当数、積重ねた電流を制御する平形素
   子と前記平形素子を冷却する冷却フィンと、前記平形素
   子又は冷却フィンを絶縁する絶縁スペーサとを、両側か
   らクランプで挟んでばね圧により密着させて組立るよう
   にした半導体スタックに於いて、前記冷却フィンの前記
   平形素子及び前記絶縁スペーサと接する面に、前記平形
   素子及び絶縁スペーサの外周部を支持する突起物を設け
   た事を特徴とする半導体スタック。