JPH0622995Y2 - 半導体素子の固定構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔概要〕 放熱板上に位置決め・固定される複数個の半導体素子の
固定構造に関し、 複数個の半導体素子を放熱板上に位置決め・固定する場
合において、各半導体素子の位置出しを確保しつつ、各
半導体素子の裏側接触面と放熱板との接触面積を広くす
ることにより、半導体素子の発熱を均一且つ確実に放熱
板上に伝達し、半導体素子の放熱効率を向上させること
を目的とし、放熱板と押え金具との間に複数の半導体素
子を並べた状態で挟持し、押え金具を固定部材を介して
放熱板に固定することにより、押え金具に設けた複数の
突起部を、各半導体素子の挿通孔にそれぞれ嵌合して各
半導体素子を放熱板上に位置決め・固定する半導体素子
の固定構造において、前記突起部を、半導体素子の挿通
孔に嵌合する位置決め部と、この位置決め部の裾部に設
けられ半導体素子の中央線上の部位を押さえる１以上の
押圧部とで構成したものである。

〔産業上の利用分野〕 本考案は、放熱板上に位置決め・固定される複数個の半
導体素子の固定構造に関する。

〔従来の技術〕

近年、多機能化、高度化の進む電子機器においては、１
つの基板上に複数個の電力用半導体素子を実装する例が
多くなってきている。複数個の電力用半導体素子を１つ
の基板上に実装するに当たっては、特に、放熱板等を用
いて放熱効果を高くすることが要求されている。また、
異種電位間の高い絶縁性を要求する海外の安全規格等を
満足するためには、十分なスペーシングが必要となる。

かかる要求に沿って、従来、第８図ないし第１２図に示
す半導体素子の固定構造が知られている。

第８図ないし第１０図において、２１は放熱板で、この
放熱板２１の上には絶縁材からなる放熱シート２２が貼
着されている。２３は押え金具で、この押え金具２３と
放熱シート２２の間には複数個の半導体素子２４，２
５，２６，２７が挟持され、押え金具２３を螺子部材２
８Ａ，２８Ａからなる固定部材を介して放熱板２１及び
放熱シート２２上に締め付けることにより、半導体素子
２４，２５，２６，２７が放熱板２１上に固定され、そ
の時、以下に述べるように位置決めされている。

一般のモールド型電力用半導体素子２４，２５，２６，
２７には、放熱板等に螺子部材で固定するために、その
中央線Ｃ上の位置に螺子止め用の挿通孔２９が形成され
ている。押え金具２３には、各半導体素子２４，２５，
２６，２７の挿通孔２９に対応する位置に、小径短円筒
状に構成された突起部３０がそれぞれ第１１図に示すよ
うに設けられている。この突起部３０が、半導体素子２
４（２５，２６，２７）の挿通孔２９に嵌合されること
により、各半導体素子２４，２５，２６，２７が放熱板
２１上に位置決めされる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、従来における半導体素子の固定構造にあって
は、押え金具２３を螺子部材２８Ａ，２８Ａで放熱板２
１に締め付けた時、特に、外側の半導体素子２４，２７
においては、その端部２４Ａ，２７Ａが支点となり、押
え金具２３に撓みが生じ、押え金具２３の端部２３Ａ，
２３Ｂが浮き上がる。そのため、第１２図に示すよう
に、外側の半導体素子２４，２７の裏側接触面２４Ｄ，
２７Ｄは、放熱シート２２を介して放熱板２１と斜視部
分Ｓで示す範囲で接触しているものの、斜線部分Ｓ以外
の部分Ｔは放熱板２１と接触しておらず、接触面積が狭
く、外側の半導体素子２４，２７の裏側接触面２４Ｄ，
２７Ｄと放熱板２１との均一且つ確実な面接触ができ
ず、放熱効果が低下する原因となっていた。同様に内側
の半導体素子２５，２６も斜線部分Ｓのみが面接触する
ことになる。

本考案は、上述の問題点を解決するために為されたもの
で、その目的は、複数個の半導体素子を放熱板上に位置
決め・固定する場合において、各半導体素子の位置出し
を確保しつつ、各半導体素子の裏側接触面と放熱板との
接触面積を広くすることにより、半導体素子の発熱を均
一且つ確実に放熱板上に伝達し、半導体素子の放熱効果
を向上させる半導体素子の固定構造を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案は、放熱板と押え金
具との間に複数の半導体素子を並べた状態で挟持し、押
え金具を固定部材を介して放熱板に固定することによ
り、押え金具に設けた複数の突起部を、各半導体素子に
形成された挿通孔にそれぞれ嵌合して各半導体素子を放
熱板上に位置決め・固定する半導体素子の固定構造にお
いて、前記突起部を、半導体素子の挿通孔に嵌合する位
置決め部と、この位置決め部の裾部に設けられ半導体素
子の表面の中央線上の部位を押させる１以上の押圧部と
で構成したものである。

〔作用〕

本考案によれば、押え金具の突起部の押圧部及び他の突
起部により半導体素子の表面が押圧されており、押え金
具の裏面が半導体素子の表面に直接接触せず、押え金具
の押圧力は突起部の押圧部及び他の突起部を介して半導
体素子に伝達される。

このように、半導体素子の表面は複数の突起部から押圧
力を受けるが、この押圧力は半導体素子の表面の中央線
上付近にある。これにより、半導体素子は偏心力を受け
ず、半導体素子の裏側接触面は放熱板に対して全体に亘
って均一な押圧力で接触する。

勿論、突起部の位置決め部が半導体素子の挿通孔に嵌合
されているので、半導体素子の位置決めが為される。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の実施例について説明する。

第１図ないし第５図は本考案の実施例に係る半導体素子
の固定構造を示す。

第１図ないし第３図において、１は放熱板で、この放熱
板１の上には絶縁材からなる放熱シート２が貼着されて
いる。３は押え金具で、この押え金具３と放熱シート２
の間には４個の半導体素子４，５，６，７が挟持され、
押え金具３を螺子部材８Ａ，８Ａからなる固定部材を介
して放熱シート２上に締め付けることにより、半導体素
子４，５，６，７が放熱板１上に位置決め・固定されて
いる。

各半導体素子４，５，６，７には、その中央線Ｃ上の位
置にそれぞれ取付け用の挿通孔９が形成されている。押
え金具３には、各半導体素子４，５，６，７の中央線Ｃ
に対応した位置に、それぞれ第１突起部１０及び第２突
起部１１が設けられている。

第４図において、第１突起部１０は、半導体素子４
（５，６，７）の挿通孔９に嵌合される小径短円筒状の
位置決め部１２と、この位置決め部１２の裾部に設けら
れた大径短円筒状の押圧部１３とから構成されている。
押圧部１３は、押え金具３の裏面３Ａから所定の寸法だ
け突出しており、半導体素子４（５，６，７）の表面８
の中央線上の部位を押圧する湾曲状の押圧面１４が形成
されている。

また、上記の第２突起部１１は、押え金具３の裏面３Ａ
から所定の寸法だけ突出した湾曲状の形状をしており、
半導体素子４（５，６，７）の表面の中央線Ｃ上の他の
部位を押さえるもので、第１突起部１０から所定の距離
離てた位置にある。

しかして、この第１突起部１０の位置決め部１２が、半
導体素子４（５，６，７）の挿通孔９にそれぞれ嵌合さ
れることにより、各半導体素子４，５，６，７が放熱板
１上に位置決めされる。そして、第１突起部１０の押圧
部１３及び第２突起部１１により、各半導体素子４，
５，６，７が放熱板１上に押圧され，２つの突起部１
０，１１の押圧力は半導体素子４（５，６，７）の中央
線Ｃ上付近に作用している。

次に、本実施例の作用，効果を半導体素子４を例にとり
説明する。

第３図に示すように、螺子部材８Ａ，８Ａを締め付ける
ことにより、押え金具３の端部３Ｅ，３Ｆが浮き上がっ
た状態となっている。

かかる状態において、押え金具３の第１突起部１０の押
圧部１３及び第２突起部１１により半導体素子４の表面
８が押圧されており、押え金具３の裏面３Ａが半導体素
子４の表面８に直接接触せず、押え金具３の押圧力は第
１突起部１０の押圧部１３及び第２突起部１１を介して
半導体素子４に伝達される。

そして、半導体素子４の表面８は第１突起部１０の押圧
部１３及び第２突起部１１から押圧力を受けるが、この
押圧力は半導体素子４の表面８の中央線Ｃ上付近に作用
する。これにより、押え金具３の端部３Ｅ，３Ｆが浮き
上がった状態でも、半導体素子４は偏心力を受けず、第
５図の斜線で示すように、半導体素子４の裏側接触面４
Ｂは放熱シート２を介して放熱板１に対して全体に亘っ
て均一に接触する。同様にして、半導体素子５，６，７
の裏側接触面５Ｂ，６Ｂ，７Ｂは放熱シート２を介して
放熱板１に対して全体に亘って均一に接触する。

勿論、第１突起部１０の位置決め部１３が半導体素子４
の挿通孔９に嵌合されているので、半導体素子４は放熱
板１に対して位置決めが為される。

しかして、押え金具３により、半導体素子４の位置出し
を確保しつつ、半導体素子４を放熱板１上に位置決め・
固定する場合、押え金具３の押圧力は第１突起部１０の
押圧部１３及び第２突起部１１を介して半導体素子４に
伝達され、半導体素子４の表面８は第１突起部１０の押
圧部１３及び第２突起部１１から押圧力を受けるが、こ
の押圧力は半導体素子４の表面８の中央線Ｃ上付近に作
用する。これにより、半導体素子４は偏心力を受けず、
各半導体素子４の裏側接触面４Ｂと放熱板１との接触面
積を広くすることができ、ひいては、半導体素子４の発
熱を均一、且つ、確実に放熱板１上に伝達し、半導体素
子４の放熱効率を向上させることができる。

この結果、半導体素子４の寿命を長くすることができ、
また、半導体素子４と放熱板１との間の熱抵抗を減少さ
せ、放熱板１の面積も狭くすることができる効果を奏す
る。

上述のように、本実施例の作用，効果を半導体素子４を
例にとり説明したが、半導体素子５，６，７についても
同様の作用，効果を奏する。

なお、本実施例においては、第１突起部１０の押圧面１
４は湾曲状の形状をしているが、必ずしもかかる形状に
限定されることはなく、例えば第６図に示すように押圧
面１５を平面にすることもできる。

また、本実施例においては、第２突起部１１は湾曲状の
形状をしているが、必ずしもかかる形状に限定されるこ
とはなく、例えば第２突起部１６を第６図に示すように
短円筒状にし、その押圧面１６Ａを平面にすることもで
きる。

さらに、本実施例の変形例を第７図に示す。第７図の固
定構造においては、押え金具１７に上記実施例と同様の
構造の第１突起部１０を設けるとともに、上記実施例の
第２突起部１１に代えて、第３突起部１８Ａ及び第４突
起部１８Ｂを設けたものである。この場合も、第１突起
部１０の押圧部１３，第３突起部１８Ａ，第４突起部１
８Ｂの押圧力は、半導体素子１９Ａ（１９Ｂ，１９Ｃ，
１９Ｄ）の各中央線Ｃ上付近に作用し、半導体素子１９
Ａ（１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ）は、放熱板１に対して均
一に接触すると共に、押え金具１７を螺子部材８Ａ，８
Ａからなる固定部材により放熱板１に取り付ける際に、
螺子部材の位置が上下に多少の誤差を生じても半導体素
子を均一に固定することができる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案によれば、押え金具により、
各半導体素子の位置出しを確保しつつ、複数個の半導体
素子を放熱板上に位置決め・固定する場合、押え金具の
押圧力は突起部の押圧部及び他の突起部を介して半導体
素子に伝達され、半導体素子の表面は複数の突起部から
押圧力を受けるが、この押圧力は半導体素子の表面の中
央線上付近にある。これにより、固定部材を放熱板に固
定する際、押え金具の端部が浮き上がっても、半導体素
子は偏心力を受けず、各半導体素子の接触面と放熱板と
の接触面積を広くすることができ、ひいては、半導体素
子の発熱を均一、且つ、確実に放熱板上に伝達し、半導
体素子の放熱効率を向上させることができる。

この結果、半導体素子の寿命を長くすることができ、ま
た、半導体素子と放熱板との間の熱抵抗を減少させ、放
熱板の面積も狭くすることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る半導体素子の固定構造の
横側面図、 第２図は同半導体素子の固定構造の平面図、 第３図は同半導体素子の固定構造の縦側面図、 第４図は第１図の押え金具の横断面図、 第５図は同半導体素子の固定構造の使用状態説明図、 第６図は第１図の押え金具の変形例を示す断面図、 第７図は第１図の押え金具の他の変形例を示す半導体素
子の固定構造の平面図、 第８図は従来における半導体素子の固定構造の平面図、 第９図は同半導体素子の固定構造の縦側面図、 第１０図は同半導体素子の固定構造の横側面図、 第１１図は第８図の押え金具の横断面図、 第１２図は同半導体素子の固定構造の使用状態説明図で
ある。 図において、 １は放熱板、 ３は押え金具、 ４，５，６，７は半導体素子、 ８は表面、 ８Ａは螺子部材、 ９は挿通孔、 １０は第１突起部、 １１は第２突起部、 １２は位置決め部、 １３は押圧部である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】放熱板と押え金具との間に複数の半導体素
   子を並べた状態で挟持し、押え金具を固定部材を介して
   放熱板に固定することにより、押え金具に設けた複数の
   突起部を、各半導体素子の挿通孔にそれぞれ嵌合して各
   半導体素子を放熱板上に位置決め・固定する半導体素子
   の固定構造において、前記突起部を、半導体素子の挿通
   孔に嵌合する位置決め部と、この位置決め部の裾部に設
   けられ半導体素子の表面の中央線上の部位を押さえる１
   以上の押圧部とで構成したことを特徴とする半導体素子
   の固定構造。