JPH07273279A - 半導体スタックとその組立方法 - Google Patents

半導体スタックとその組立方法

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JPH07273279A
JPH07273279A JP8248494A JP8248494A JPH07273279A JP H07273279 A JPH07273279 A JP H07273279A JP 8248494 A JP8248494 A JP 8248494A JP 8248494 A JP8248494 A JP 8248494A JP H07273279 A JPH07273279 A JP H07273279A
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clampers
clamper
semiconductor
series
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孝 久保
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種電力変換器に使用される半導体スタック
において、半導体素子の規定圧接力が容易かつ正確に得
られるとともに、コンパクト化を図る。 【構成】 板バネ11a,11bで半導体素子3を含む
一連のスタック部品を両側から挟み、上記板バネの隅部
に架設した複数の締付ボルト9で固定し、上記板バネの
たわみ量をゲージで測定することにより半導体素子3の
規定圧接力を確保するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、各電力変換器に使用
される半導体スタックに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種電力変換においては図7
に示すような半導体スタックが使用されてきた。この従
来の半導体スタックは図示のように、絶縁スペーサ1、
冷却フィン2、半導体素子3及び銅フィン4などを電気
回路に合せて直列に配置し、この一連のスタック部品
は、その一端側にはボード5及び皿バネ6を介してクラ
ンパ7aが配置され、このクランパ7aとこれと他端側
のクランパ7bによって挟み込まれるとともに、中央部
に位置する皿バネ6を貫通する両ネジボルト8で固定
し、かつクランパ7a,7b及びボード5の隅部を貫通
する複数の締付ボルト9で締め込むものである。
【0003】次に動作について説明する。従来の半導体
スタックにおいては、半導体素子3の規定圧力を締付ボ
ルト9によって得ることで、半導体素子3の電気的定格
値が得られる。また、半導体素子3の規定圧力範囲が狭
い場合、締付ボルト9の締付時の規定圧接値との誤差を
少なくするために、皿バネ6を並列に使用して、2並列
なら2倍、3並列なら3倍と誤差を皿バネ6によって少
なくしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の半
導体スタックでは、高圧力の締付になると、締付ボルト
の径が大きくなり、また皿バネの枚数も増え、クランパ
の厚みも厚くなって、スタック全体が大きくなるきらい
があった。
【0005】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたものであり、半導体素子の規定締付力が容
易に得られるとともにスタックをコンパクトにし、コス
トダウンを図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る半導体スタックは、直列に配置されたスタック部品の
両側または片側に板バネを当てて締付ボルトで締付ける
ようにしたものである。
【0007】この発明の請求項2に係る半導体スタック
の組立方法は、スタック部品の両側に配置されたクラン
パを締付ボルトで締め付けるに際して、上記締付ボルト
をトルクレンチによって締め付けるようにしたものであ
る。
【0008】この発明の請求項3に係る半導体スタック
の組立方法は、スタック部品の両側に配置されたクラン
パにプレス機によって圧力を加えた状態で固定ボルトで
セットするようにしたものである。
【0009】この発明の請求項4に係る半導体スタック
は、スタック部品の一方のクランパとその内側に挿入し
たボード間に皿バネを介装するとともに、該皿バネは隅
部に架設した複数の締付ボルトに挿入するように配置し
たものである。
【0010】この発明の請求項5に係る半導体スタック
は、スタック部品の一端にある銅フィンとそれと同じ側
のクランパとの間を電線でつないだものである。
【0011】この発明の請求項6に係る半導体スタック
は、スタック部品の両端の銅フィンと各クランパ間とを
電線でつなぐとともに、クランパを絶縁ボルトで締め付
けたものである。
【0012】
【作用】この発明の請求項1に係る半導体スタックにお
いては、クランパの少なくとも一方を板バネ構造にし、
この板バネのたわみ量をゲージで測定することによっ
て、半導体素子の規定圧接力を得るようにしたものであ
り、これにより部品点数が減り、スタックがコンパクト
になり電力変換装置の小型化が図れる。
【0013】この発明の請求項2に係る半導体スタック
の組立方法においては、クランパ間の隅部を締め付ける
締付ボルトをトルクレンチによって締め付けることによ
り、半導体素子の規定圧接力を簡単に確保し得るものと
なる。
【0014】この発明の請求項3に係る半導体スタック
の組立方法においては、クランパにプレス機によって圧
力を加え、この圧力を加えた状態で固定ボルトでセット
することで、正確に規定圧接力を確保し得る。
【0015】この発明の請求項4に係る半導体スタック
においては、一方のクランパとボード間に皿バネを介装
させ、該皿バネはそれぞれの締付ボルトを貫通するよう
に配置したことにより、皿バネを小形にでき、コンパク
トで安価な半導体スタックが得られる。
【0016】この発明の請求項5に係る半導体スタック
においては、一端側の銅フィンとクランパを電線でつな
ぐことで、同じ側の絶縁スペーサを省略することができ
て、コンパクトな半導体スタックが得られる。
【0017】この発明の請求項6に係る半導体スタック
においては、両端の銅フィンとクランパをそれぞれ電線
でつなぎ、かつクランパを絶縁ボルトで締付けること
で、両側の絶縁スペーサを省略することができ、よりコ
ンパクトな半導体スタックが得られる。
【0018】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例1を図に基づいて説
明する。図1はこの発明の実施例1による半導体スタッ
クを示す正面図である。11a,11bは絶縁スペーサ
1、冷却フィン2、半導体素子3、銅フィン4を直列に
組合せたスタック部品を両側から挟み込み全体を固定し
ている板バネであり、この板バネの対向する隅部間を複
数の両ネジボルト9で締め込み、上記板バネのたわみ量
をゲージで測定することによって、半導体素子3の規定
圧接力を確保するものである。以上のように板バネ11
a,11bをスタック部品の両側に配置して挟むこと
で、従来技術(図7)の皿バネ6の2並列と同じ効果を
もたらし、半導体素子3の規定圧接値との締付誤差を少
なくしている。さらに上記従来のものでは、クランパ7
a,7b、締付ボルト8、皿バネ6とスタック組立上で
約30%ぐらい占めていたものが、本実施例では、上記
クランパ、締付ボルト、皿バネの3品が板バネ11a,
11bに変わることで、スタック組立上で約5%ぐらい
しか占めなくなり、コンパクト化することができる。更
に、締付ボルト8で規定圧力を得ると、スタック全体に
ねじれの力が働いていたが、この締付ボルト8を省略す
ることでこのような欠点も除去される。
【0019】実施例2.上記実施例1では、板バネを利
用してこの板バネのたわみ量をゲージで測定することに
よって半導体素子の規定圧接力を得るものについて述べ
たが、トルクレンチによって半導体素子の規定圧接力を
得るようにすることもできる。図2はこの発明の実施例
2を示すもので、スタック部品の両側をクランパ7a,
7bで挟み、隅部の固定ボルト12の締付力を利用して
トルクレンチで半導体素子3の規定圧接力を確保するよ
うにしたものであり、上記実施例1と同様の効果を奏す
る。この実施例では、トルクレンチで圧接力を確保する
ようにしたため、ゲージ等を当てる必要がなく組立作業
が簡単になる。又、トルク管理により半導体素子3の規
定圧接値で締めることになり、使用条件下による材質の
伸び縮み分の圧接力は半導体素子3の規定圧力範囲内に
吸収できる。更に従来にくらべ締付ボルト、皿バネの2
品が固定ボルト12に変わることでスタックがコンパク
トになる。
【0020】実施例3.なお、上記実施例2ではボルト
12の締付力を利用しトルクレンチで管理する半導体ス
タックについて述べたが、プレス機を利用することで同
じ効果を奏することも可能である。即ち図3において、
スタック部品の両側をクランパ7a,7bで挟み込むと
ともに、全体をプレス機によって締め込むことで半導体
素子3に規定圧接力をかけ、規定圧接力になった状態の
ときに両ネジボルト12で締付けても上記実施例と同様
の効果を得ることができる。このようにプレス機を使用
することにより、部品の仕上り誤差があっても正確に規
定圧接力を確保することができる。又、プレス機を使用
することで、半導体素子3の規定圧接値で締めることに
なり、使用条件下による材質の伸び縮み分の圧接力も半
導体素子3の規定圧力範囲内に吸収できる。更に従来に
くらべ、締付ボルト、皿バネの2品が固定用両ネジボル
ト12に変わることで、スタックがコンパクトになる。
【0021】実施例4.図4はこの発明の実施例4を示
すもので、スタック部品をクランパ7aとボード14の
間に挟み、クランパ7aとボード14を貫通する両ネジ
ボルト9に皿バネ13を挿入するとともに、この皿バネ
13をクランパ7bとボード14の間に設置したもの
で、上記実施例と同様の効果を得ることができる。この
ように皿バネ13の挿入位置を変えたことにより、図7
に示す締付ボルト8がなくなり、皿バネ13も小形にす
ることができ、コンパクトで安価な半導体スタックとな
る。また、皿バネ13については、圧接力が高くなるに
つれて何枚も直列に重ねることにより規定値を得ること
ができ、使用条件下による材質の伸び縮みと締付誤差に
よる圧接力を従来の皿バネと同様並列にすることで規定
圧接値に対する誤差を少なくすることができる。
【0022】実施例5.図5はこの発明の実施例5を示
すもので、スタック部品を挟む一方のクランパ7bと同
じ側の最端の銅フィン4とを電線15でつないでスタッ
クの固定部品とクランパ7bを同電位にすることで、こ
の銅フィン4と接するその側の絶縁スペーサ1を不要と
することができ、これによりコンパクトな半導体スタッ
クになるとともに上記実施例と同様の効果を得ることが
できる。
【0023】実施例6.また、図6の様に締付ボルトと
して強度的に鉄と変わらない絶縁ボルト16を使用し、
かつ上下のクランパ7a,7bと各最端の銅フィン4と
を各々電線15でつないでも上記実施例と同様の効果を
得ることができる。絶縁ボルト16を使用することによ
り、上下クランパ7a,7b間の電位を独立させ、各ク
ランパと銅フィン4の電位を同じにすることで絶縁スペ
ーサが不要となり、よりコンパクトな半導体スタックに
なる。
【0024】
【発明の効果】請求項1の発明では、スタック部品を挟
むクランパを板バネ構造にすることにより、従来用いら
れていた中央の皿バネや締付ボルトなどの部品が省略で
きることから、半導体スタックをコンパクトに構成する
ことができ、装置を安価にすることができる。また、組
立に際し従来のものではスタック全体にねじれの力が働
いていたがそれらの欠点もなくなる。
【0025】請求項2の発明では、ボルトをトルクレン
チによって締め付けることにより、容易かつ正確に半導
体素子の規定圧接力を確保することができる。
【0026】請求項3の発明では、クランパにプレス機
によって圧力を加え、その状態でボルトを締め付けるこ
とにより、正確に規定圧接力を確保することができる。
【0027】請求項4の発明では、一方のクランパとボ
ード間に皿バネを介装させるとともに、該皿バネはそれ
ぞれの隅部の締付ボルトが貫通するように配置したこと
により、高い規定圧接力でも容易に確保することができ
るとともに、コンパクトで安価な半導体スタックが得ら
れる。
【0028】請求項5の発明では、一側の銅フィンとク
ランパを電線でつなぐことで、同じ側の絶縁スペーサを
省略することが可能となり、コンパクトな半導体スタッ
クが得られる。
【0029】請求項6の発明では、両側の銅フィンと両
側のクランパをそれぞれ電線でつなぎ、クランパを絶縁
ボルトで締めつけることにより、両側の絶縁スペーサが
省略でき、よりコンパクトな半導体スタックが得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す正面図である。
【図2】この発明の実施例2を示す正面図である。
【図3】この発明の実施例3を示す正面図である。
【図4】この発明の実施例4を示す正面図である。
【図5】この発明の実施例5を示す正面図である。
【図6】この発明の実施例6を示す正面図である。
【図7】従来の半導体スタックを示す正面図である。
【符号の説明】
1 絶縁スペーサ 2 冷却フィン 3 半導体素子 4 銅フィン 7a,7b クランパ 9 締付ボルト 11a,11b 板バネ 12 ボルト 13 皿バネ 14 ボード 15 電線 16 絶縁ボルト

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子を含むスタック部品を直列に
    組合せて配置しこれら一連のスタック部品を両側からク
    ランパで挟み込み、このクランパの隅部間に複数の締付
    ボルトを架設して締め付けるようにしたものにおいて、
    上記クランパの少なくとも一方を板バネで構成し、この
    板バネで半導体素子の締付力を調整するようにしたこと
    を特徴とする半導体スタック。
  2. 【請求項2】 半導体素子を含むスタック部品を直列に
    組合せて配置しこれら一連のスタック部品を両側からク
    ランパで挟み、上記クランパの隅部間に複数の締付ボル
    トを架設して締め付けるようにしたものにおいて、上記
    締付ボルトの締付力をトルクレンチによって発生させる
    ことを特徴とする半導体スタックの組立方法。
  3. 【請求項3】 半導体素子を含むスタック部品を直列に
    組合せて配置しこれら一連のスタック部品を両側からク
    ランパで挟み、上記クランパの隅部間に複数の固定ボル
    トを架設して締め付けるようにしたものにおいて、上記
    クランパにプレス機によって圧力を加え、この圧力を加
    えた状態で上記固定ボルトでセットすることを特徴とす
    る半導体スタックの組立方法。
  4. 【請求項4】 半導体素子を含むスタック部品を直列に
    組合せて配置しこれら一連のスタック部品を両側からク
    ランパで挟み、上記クランパの隅部間に複数の締付ボル
    トを架設して締め付けるようにしたものにおいて、上記
    スタック部品の一方にボードを挿入して支持させるとと
    もに、上記各締付ボルトが貫通する如く上記ボードとク
    ランパ間に各々皿バネを挿入したことを特徴とする半導
    体スタック。
  5. 【請求項5】 半導体素子及び銅フィンを含むスタック
    部品を直列に組合せて配置しこれらスタック部品を両側
    からクランパで挟み、上記クランパの隅部間に複数の締
    付ボルトを架設して締め付けるようにしたものにおい
    て、上記スタック部品の一端に配置した銅フィンと同じ
    側のクランパの間を電線でつないだことを特徴とする半
    導体スタック。
  6. 【請求項6】 半導体素子及び銅フィンを含むスタック
    部品を直列に組合せて配置しこれらスタック部品を両側
    からクランパで挟み、上記クランパの隅部間に複数の絶
    縁ボルトを架設して締め付けるようにしたものにおい
    て、上記スタック部品の両端に配置した銅フィンとその
    同じ側の各クランパ間をそれぞれ電線でつないだことを
    特徴とする半導体スタック。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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