JPH11215804A - 平型半導体素子用スタック - Google Patents
平型半導体素子用スタックInfo
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- JPH11215804A JPH11215804A JP10011663A JP1166398A JPH11215804A JP H11215804 A JPH11215804 A JP H11215804A JP 10011663 A JP10011663 A JP 10011663A JP 1166398 A JP1166398 A JP 1166398A JP H11215804 A JPH11215804 A JP H11215804A
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Abstract
に行い、第2の積層体に所要の圧接力を容易に且つ均等
に負荷することを目的とする。 【解決手段】 積層体に圧接力を負荷するボルトは、圧
接力の負荷を分担する複数のボルトで構成し、該複数の
ボルトを圧接支持体の中心から等距離に配設したことを
特徴とする。
Description
冷却体を交互に積層した積層体に圧接力を加えてなる平
型半導体素子用スタックに係り、特に圧接負荷構造に関
するものである。
の傾向にあり、それに伴い多数個の平型半導体素子が用
いられるようになって来ている。半導体変換装置は複数
個の平型半導体素子と、その平型半導体素子を冷却する
ための冷却体としてのヒートシンクを交互に積層し弾性
的な押圧力を負荷する圧接負荷部、フレームとしての絶
縁バンド又はスタッドボルトと端板、バネ等から構成し
てなる平型半導体素子用スタック(以下、単にスタック
とも言う)を半導体変換装置の回路構成要素として多数
使用している。近年、特に設置場所、スペース等の制限
から益々半導体変換装置のコンパクト化が要求されてい
るが、半導体変換装置の大容量化(高電圧化、大電流
化)は、部品の大型化を招くばかりでなく用品間の絶縁
距離確保の点からコンパクト化とは相反する要因となっ
ている。
のスタック例を、図12及び図13を用いて説明する。
一般に、半導体変換装置は、モジュールと呼ばれるユニ
ットを複数台搭載して構成されている。図12は、代表
的なモジュール内の回路を示している。モジュール31
は、複数個の平型半導体素子32及びその付属回路であ
るアノードリアクトル34、分圧抵抗35、スナバコン
デンサ36及びスナバ抵抗37を収納して構成されてお
り、破線の部分がスタック30である。図13は、スタ
ック30の構成を示しており、同図(a)は正面図、同
図(b)は側面図である。スタック30は複数個の平型
半導体素子32及びヒートシンク33を交互に積層し、
さらにその両端に電気回路接続端子となる導体38とそ
の外側に押さえ板39を配置してなる積層体と、この積
層体の一方の端部に設けられるU字型ブロック40から
なり、その開口側の中心に積層方向に移動可能にねじ込
まれた可動ボルト41と、この可動ボルト41に取付け
られたロックナット42を備えた押さえブロック43
と、この積層体の他方の端部に設けられるU字型ブロッ
ク40からなり、その開口部の中心に積層方向に移動可
能にねじ込まれ且つさらばね44が装着された可動ボル
ト45を備えたブロックと、積層体と一対の押さえブロ
ックを取り囲む、例えばガラス繊維強化プラスチック絶
縁体からなる絶縁バンド46とで構成されている。
タック30に弾性的な圧接力を保持させるため、図示し
ないプレス機により所定の圧接力を加える。その後、可
動ボルト41を押さえ板39に接触するまで下げ、ロッ
クナット42がU字型ブロック40の開口面に接触する
まで上げる。この状態では絶縁バンド46により引張り
力が加わってないが、プレス機を取り去るとレーストラ
ック形状の絶縁バンド46に圧接力の反力として引張り
力が加わる。つまり、圧接力を絶縁バンド46の内側に
閉じ込めるような構造で絶縁バンド46に圧接力の反力
としての引張り力が加わることになる。したがって、プ
レス機を取り去った時に加わる絶縁バンド46の伸び分
を見込んで所定の押圧力を加えるか、或いは絶縁バンド
46の引張り力が圧接力の反力になるまで可動ボルト4
1を押し下げる必要があった。
等の平型半導体素子は、その大容量化に伴って直径が大
きくなり、積層体を構成したときの素子への圧接力が増
大している。したがって、圧接後の力を保持するための
ボルトも大径化しスパナ等の工具も大きいものを使用す
ることからネジの回転角度が思うようにとれず、締め込
むことが困難になってきている。また、スタックが大型
になり従来のプレス機で圧接するのが困難になってきて
いる。
第1に積層体の圧接を人力で容易に行うことができ、第
2に積層体に所要の圧接力を容易に且つ均等に負荷する
ことができ、第3に平型半導体素子に過大な圧接力が負
荷されるのを防止することができ、第4に組み立て容易
性を有する平型半導体素子用スタックを提供することを
目的とする。
に、請求項1記載の発明は、複数個の平型半導体素子と
冷却体とを交互に積層した積層体の両端の少なくとも一
方に圧接支持体を配置し、この圧接支持体に設けたボル
トを介して前記積層体に圧接力を負荷し、フレームでそ
の圧接力を保持する平型半導体素子用スタックにおい
て、前記ボルトは、前記圧接力の負荷を分担する複数の
ボルトで構成し、該複数のボルトを前記圧接支持体の中
心から等距離に配設してなることを要旨とする。この構
成により、積層体に負荷される圧接力が複数のボルトに
均等に分担され、ボルト1本当たりの荷重が小さくな
る。
の平型半導体素子用スタックにおいて、前記圧接支持体
と前記積層体の間に凹凸1対の球面座を配設し、さらに
前記圧接支持体と前記凹凸1対の球面座との間に加圧円
板を配設し、該加圧円板に前記複数のボルトをねじ込む
ように構成してなることを要旨とする。この構成によ
り、加圧円板は、複数のボルトに対し共通のナットとし
て機能する。少量ずつの各ボルトの締め込みを繰り返
し、この締め込みで各ボルトの締め込み量に多少の差が
生じても凹凸1対の球面座でこれが吸収されて、所要の
圧接力で積層体を均等に圧接することが可能となる。圧
接できる荷重は、ボルト1本を締め付けられる最大の力
×ボルトの本数まで可能となる。
の平型半導体素子用スタックにおいて、前記圧接支持体
と前記積層体の間に金属円板又は絶縁円板の何れかを配
設し、さらに前記圧接支持体と前記金属円板又は絶縁円
板の何れかとの間に加圧円板を配設し、該加圧円板に前
記複数のボルトをねじ込むように構成してなることを要
旨とする。この構成により、凹凸1対の球面座に代えて
金属円板又は絶縁円板の何れかを用いても、上記請求項
2記載の発明の作用と略同様の作用が得られる。
3記載の平型半導体素子用スタックにおいて、前記複数
のボルトは前記圧接支持体を貫通し、前記複数のボルト
1本毎に前記圧接支持体と前記加圧円板との間に弾性部
材を縮設してなることを要旨とする。この構成により、
各ボルトを締め込むことで弾性部材が圧縮され、その反
力が圧接力となって積層体に均等に負荷される。
の平型半導体素子用スタックにおいて、前記加圧円板の
中心に円筒を取付け、該円筒を前記圧接支持体の中心部
に設けた孔から外部に突出させ、前記円筒内を移動自在
に貫通する丸棒を前記球面座の凹側に取付け、前記円筒
端部から前記丸棒を突出させてなることを要旨とする。
この構成により、丸棒と円筒が上下する変異の差で圧接
力が検出され、丸棒が円筒の中心に位置しているか否か
で各ボルトが均等に締め込まれているかどうかがわか
る。
の平型半導体素子用スタックにおいて、前記1対の球面
座の接触部分の形状をドーナツ状としてなることを要旨
とする。この構成により、複数のボルトを締め込んだと
きの圧接力は荷重点から広がる。荷重点がドーナツ状と
なることで、圧接力が分散されて積層体がより一層均等
に圧接される。
の平型半導体素子用スタックにおいて、前記丸棒の突出
端部にねじ加工し、ナット、座金を取付けられるように
してなることを要旨とする。この構成により、組み立て
時に、加圧機構部分の各部品を圧接支持体に一体に接続
することができて、容易組み立て性が得られる。
の平型半導体素子用スタックにおいて、前記複数のボル
トは前記圧接支持体に直接ねじ込み、前記複数のボルト
で前記圧接支持体の内側に配置した板ばねをたわませ、
その反力を前記圧接力とすることを要旨とする。この構
成により、前記請求項1記載の発明の作用と略同様の作
用が得られる。
体素子と冷却体とを交互に積層した積層体に圧接力を負
荷し、フレームでその圧接力を保持する平型半導体素子
用スタックにおいて、側周面の対称位置2箇所に第1の
孔を開けた有底の圧接円筒体に、側面に前記第1の孔に
対応した第2の孔を貫通した圧接円柱を挿入し、該圧接
円柱と前記圧接円筒体との間には弾性部材を挟んだ構造
で、予め前記圧接円柱と前記圧接円筒体間を加圧し、設
定圧接力に達した状態で前記第1、第2の孔にピンを挿
入、固定した圧接負荷装置を構成し、該圧接負荷装置を
前記積層体の端部に取付け、前記ピンを抜くことにより
前記設定圧接力を前記積層体に負荷することを要旨とす
る。この構成により、圧接負荷装置を積層体の端部に取
付け後、外部から設定圧接力と略同じ圧接力を加えると
ピンが容易に抜ける。このピンを抜くことで、設定圧接
力が積層体に負荷される。
載の平型半導体素子用スタックにおいて、前記積層体に
対する前記圧接負荷装置の取付け位置は、前記積層体の
端部に代えて、前記平型半導体素子と冷却体の積層部分
の任意位置としてなることを要旨とする。この構成によ
り、既存の平型半導体素子用スタックに圧接負荷装置を
挟み込むことで、上記請求項9記載の発明の作用と同様
の作用が得られる。圧接負荷装置における圧接円筒体及
び圧接円柱等をセラミック等の絶縁材で形成すれば、積
層部分の任意位置を絶縁する絶縁板としての機能も得ら
れる。
載の平型半導体素子用スタックにおいて、前記圧接円柱
に、それぞれ外部に突出するとともに前記圧接円筒体を
貫通する複数のボルトをねじ込んで設けてなることを要
旨とする。この構成により、複数のボルトが圧接負荷装
置に内蔵の圧接機構として機能する。圧接負荷装置を積
層体の端部に取付け後、複数のボルトを締め込んで設定
圧接力と略同じ圧接力にすることでピンを抜くことがで
きる。
3,4,5,8又は11記載の平型半導体素子用スタッ
クにおいて、前記複数のボルトの数は3の倍数とし、前
記加圧円板の中心を中心とした同一円上に等分に配置
し、配置位置が正三角形となる3本のボルトを一組とし
て締め付けることを要旨とする。この構成により、複数
のボルトのうち、配置位置が正三角形となる3本のボル
トを一組として締め込みを繰り返すことで、積層体をよ
り確実に均等に圧接することが可能となる。
に基づいて説明する。
図である。同図(a)は平面図、同図(b)は正面図で
ある。図1において、平型半導体素子用スタック1A
は、例えばガラス繊維強化プラスチック製の絶縁バンド
2でスタッキングのためのフレームが構成され、この絶
縁バンド2の内側に複数個の冷却体としてのヒートシン
ク3及び平型半導体素子4を交互に積層した積層体が設
けられ、絶縁バンド2両端部のR部には積層体を弾性的
な押圧力で圧接保持するための加圧機構が取付けられた
圧接支持体5が設けられている。加圧機構部分は、丸棒
6をねじ込んで取付けた凹球面座7bと、その丸棒6を
自在に貫通させる孔の開いた凸球面座7aと、中心に円
筒8が取付けられ複数個のボルト10がねじ込まれた加
圧円板11と、複数個のボルト10の1本毎に圧接支持
体5と加圧円板11との間に縮設された弾性部材として
のさらばね9等により構成されている。ボルト10は、
六角穴付き止めネジボルトや先端が一部平面の球が着い
た六角穴付き止めネジボルト等が用いられ、図1の例で
は3の倍数の6本のボルト10が圧接支持体5の孔を貫
通し、加圧円板11の中心から同一円の等分位置にそれ
ぞれねじ込まれている。加圧円板11は金属板で形成さ
れている。なお、図1の例では、加圧機構は積層体の両
端に設けてあるが、何れか一方のみでもよい。
スタック1Aの作用、効果を説明する。加圧円板11
は、複数のボルト10に共通のナットであり、ボルト1
0を加圧円板11にねじ込むと凸球面座7aと加圧円板
11との間に隙間ができ、この隙間の増加分がさらばね
9を圧縮し、その反力で球面座7a,7bを圧接する。
次の図2に示すように、ボルト10が6本ねじ込んであ
る場合、ねじ込み位置が三角形となるボルト10a、ボ
ルト10b、ボルト10cと3本ずつ締め込むことで加
圧円板11と凸球面座7aとの隙間が広がり、締め込ま
なかったボルト10d、ボルト10e、ボルト10fは
加圧円板11ごとに持ち上げられ、このボルト10d、
ボルト10e、ボルト10fにかかっていた圧縮力は低
下する。このとき、締め込んだ3本のボルト10a、ボ
ルト10b、ボルト10cは圧縮力が増大し、さらばね
9は6箇所全て圧縮されスタック1A全体の圧接力は増
大する。次にボルト10d、ボルト10e、ボルト10
fを締めると、ボルト10a、ボルト10b、ボルト1
0cにかかる圧縮力が低くなる。この繰り返しによって
加圧円板11と圧接支持体5の間のさらばね9を圧縮
し、その反力が加圧円板11及びボルト10、球面座7
a,7bと伝わりヒートシンク3や平型半導体素子4な
どを圧接することができる。圧接できる荷重は、ボルト
1本を人力で締め付けられる最大の力×ボルトの本数ま
で可能である。また、スタック1Aの両端を同じ圧接構
造とすることにより、さらばね9の圧接変位が2倍とな
り通電時の平型半導体素子4などの熱膨張をさらばね9
の圧縮のたわみで吸収し平型半導体素子4に過大な圧接
力が負荷されるのを防止することができる。
形態を示す。図2(b)及び図3(b)において、圧接
力の検出は、圧接支持体5と加圧円板11との間隔A1
を、凹球面座7bに固定された丸棒6と加圧円板11に
固定された円筒8が上下する変位の差で検出する。圧接
力は球面座7a,7bを圧接する加圧円板11と圧接支
持体5との間隔A1 が図3(b)に示すようにA2 に変
化すると、スタック1Aの圧接支持体5の外側に突出し
た円筒8から丸棒6が出ている部分の長さL1 がゼロに
変化することで表示される。また、図2(a)に示すよ
うに、円筒8の中心に丸棒6の中心が位置しているかど
うかで荷重の偏りもわかる。
球面座7aとの間隔を加圧円板11に固定された円筒8
と、この円筒8内に移動自在に貫通して凹球面座7bに
取付けられた丸棒6との相対的な移動量の差がさらばね
9のたわみ量であり、たわみと圧縮荷重の関係から、圧
接荷重を求めることができる。また、円筒8の内径の中
心部に丸棒6が位置するようにボルト10を締め込むこ
とで球面座7a,7bに傾きがない状態で、さらばね9
を均等に圧縮することができる。
(b)を用いて説明する。図2(b)において、凸球面
座7aの球面部分の先端を平らに削ったもので、凹球面
座7bとの接触部分の形状がドーナツ状となる。圧接力
は荷重点から広がるため、球面座の先端が接触している
と、接触している先端に圧接力が集中し、平型半導体素
子4の中央部のみの圧接力が大きくなる。
7aと凹球面座7bとの接触部分を介して積層体に伝わ
るため、荷重点がドーナツ状となっていることで、圧接
力が分散されて集中することなくヒートシンク3を介し
て平型半導体素子4に伝えられる。
す。図4は、スタック1Aを組み込むときの圧接負荷部
の取付け状態を示したもので、圧接支持体5に、凹球面
座7b、凸球面座7a、加圧円板11、複数のボルト1
0及びさらばね9を含む全ての部品を、凹球面座7bに
ねじ込んだ丸棒6に加工したネジ部分にナット12及び
座金13を取付けて締め付けることで固定できるように
したものである。
時に各部品を組み立てた状態で保持できるため、ヒート
シンク3や平型半導体素子4の積層組み立てが簡単にな
る。また、スタック1Aを横置きで組み立てる場合も部
品が一体化されるため、作業しやすくなる。
す。本実施の形態は、前記第1の実施の形態における凹
凸1対の球面座に代えて金属円板又は絶縁円板の何れか
を用いるようにしたものである。図5において、金属円
板14を用いても、平型半導体素子4やヒートシンク3
の接触面の加工精度の差による傾きを、加圧円板11、
複数のボルト10及びさらばね9で調整することができ
るので、凹凸1対の球面座を用いた場合と略同じ作用、
効果が得られる。
に、金属円板14の板厚が均等でなかったり、図に示し
てないが平型半導体素子4とヒートシンク3の積層体全
体が傾斜していても加圧円板11はさらばね9を圧縮し
ている反力で常に圧接支持体5と平行であり、積層体の
傾きに対しては、高低に応じてボルト10を繰り出すこ
とで凹凸1対の球面座の場合と略同じ作用、効果が得ら
れる。また、ボルト10と加圧円板11のネジ部の接触
部分は加圧円板11の厚さの範囲であるため、ボルト1
0のねじ込み長さに影響されることなくボルト10の締
め込みトルクは複数のボルト10全てで同じとなる。ま
た、金属円板14のほかにセラミックなどの絶縁円板を
用いても上記と同様の作用、効果が得られる。
す。本実施の形態は、図6(b)に示すように、圧接支
持体5に直接ねじ込んだ複数の圧接ボルト16で、板ば
ね15をたわませ、その反力をスタック1Aの圧接力と
したものである。板ばね15の材料は、ばね鋼やステン
レス鋼などであり、図6(a)に示すように、圧接支持
体5の内側に取付けられる。圧接ボルト16の材料、形
状は先端に球を取付けた六角穴付きの止めネジタイプの
クランプボルトや先端を丸くした六角穴付き止めネジボ
ルトなどである。また一般の六角ボルトでも同じ作用、
効果が得られる。
ルト16で負荷するため、ボルト1本当たりの圧接力は
小さくなり人力で圧接することができる。
形態を示す。本実施の形態では、フレームとしてスタッ
ドボルト方式によるスタックに適用した場合を例にとっ
て説明する。図7の(a),(b)に示す圧接負荷装置
17は、円筒の片端部を閉じた断面がコの字型をした有
底の圧接円筒体18と、この圧接円筒体18に挿入され
る圧接円柱19との間に、さらばね9や圧縮コイルばね
などの弾性部材を挟んだ構造で、スタックに取付ける前
に、両者18,19をプレス機などで圧縮し、設定した
圧接力に達したときピン20を挿入し圧接円柱19を圧
接円筒体18に固定するものである。圧接円筒体18や
圧接円柱19、ピン20は熱処理して硬くしたものであ
る。図7(c)は、弾性部材装着の例として、さらばね
9の場合を示したもので、さらばね9を圧接円筒体18
底部に均等に並べたものである。図示しないが、さらば
ね9を2段にして変位を2倍にしたいときには、1段目
のさらばね9と2段目のさらばね9との間に金属円板を
挿入することで2倍の変位を得ることができる。
置17を積層体の端部に組み込んだ平型半導体素子用ス
タック1Bの一部断面の正面図である。端板21とスタ
ッドボルト22で構成したフレーム中にヒートシンク
3、平型半導体素子4を積層し、両端に絶縁板23を挟
み込み圧接負荷装置17とともに圧縮ボルト24で圧接
するものである。ここで、圧接負荷装置17は、ピン2
0を挿入したままで積層体の端部に取付けてピン20が
抜けるまで圧接力を加えればよい。ピン20を挿入した
ときの圧接力になるとピン20を少ない力で抜くことが
できる。図7(b)に示すように、ピン20には圧接円
筒体18と圧接円柱19の反発力よるせん断力が作用し
圧接力を加えないと抜くことはできない。またスタック
1Bの部品交換などのときは、スタック1Bを圧接した
ままピン20を挿入した後に圧接力を除去し、圧接力を
圧接負荷装置17に固定することでスタック1Bの圧接
力はゼロとなる。このように、圧接負荷装置17を用い
れば、平型半導体素子4には徐々に圧接力が加わり過負
荷がかからないため安定した素子特性が得られる。ま
た、ピン20の断面形状とピン20を挿入する孔形状を
長円とすることで、長円の長さを微妙に変えたピン20
を挿入することにより、圧接力の調整とピン20のせん
断強度を向上させることができる。
す。図9において、上記第7の実施の形態における圧接
負荷装置17を、平型半導体素子用スタック1Bの平型
半導体素子4とヒートシンク3の積層部分の任意の位置
の部分に挿入したものである。
圧接負荷装置17を挟み込むだけで圧接負荷できる。本
実施の形態では、圧接負荷装置17のさらばね9以外の
材質をアルミナなどのセラミックとすることで絶縁板の
代わりに挿入可能となる。
施の形態を示す。図10に示す圧接負荷装置27は、圧
接円筒体18に挿入する圧接円柱19に複数メネジ加工
し、複数の負荷ボルト25を圧接円筒体18を貫通し、
さらばね9を複数個挿入し、圧接円柱19にねじ込ん
で、プレス機などで圧縮し、上記第7の実施の形態と同
様にピン20を挿入し取付けたもので、その他の部分の
構造は前記図7と同じである。
装置27を積層体の端部に組み込んだ平型半導体素子用
スタック1Bの一部断面の正面図である。圧接負荷装置
27の圧接円柱19に、スタック1Bの端板21とさら
ばね9と圧接円筒体18とを貫通して、スタック1Bの
端板21から複数個突出する長さの負荷ボルト25をね
じ込み、前記第7の実施の形態と同様にピン20を挿入
してスタック1Bの端部に取付けたもので、加圧構造を
内蔵した構成となっている。このように、複数の負荷ボ
ルト25を圧接円柱19にねじ込むことで、さらばね9
や圧縮コイルばねなどの弾性部材を圧縮し、その反力が
積層体を圧接するもので設定圧接力になると第7の実施
の形態と同様にピン20が抜ける構造である。
荷ボルト25で負荷するため負荷ボルト1本当たりの圧
接力は小さくなり、人力で圧接することが可能になる。
また、圧接機構を持っているスタックに組み込むための
特別の圧接用ボルトや油圧プレス機などを必要としな
い。
1Bにおいて、平型半導体素子には、LTT,GTO,
IGBT,IEGT又はダイオード等の平型形状の半導
体素子を用いる。
明によれば、ボルトは、圧接力の負荷を分担する複数の
ボルトで構成し、該複数のボルトを圧接支持体の中心か
ら等距離に配設したため、ボルト1本当たりの荷重が小
さくなって、人力で各ボルトを締め込むことができ、積
層体に所要の圧接力を容易かつ均等に負荷することがで
きる。
持体と前記積層体の間に凹凸1対の球面座を配設し、さ
らに前記圧接支持体と前記凹凸1対の球面座との間に加
圧円板を配設し、該加圧円板に前記複数のボルトをねじ
込むように構成したため、人力による各ボルトの締め込
み量に多少の差が生じても凹凸1対の球面座でこれが吸
収されて、所要の圧接力で積層体を均等に圧接すること
ができる。
持体と前記積層体の間に金属円板又は絶縁円板の何れか
を配設し、さらに前記圧接支持体と前記金属円板又は絶
縁円板の何れかとの間に加圧円板を配設し、該加圧円板
に前記複数のボルトをねじ込むように構成したため、凹
凸1対の球面座に代えて、構成容易な金属円板又は絶縁
円板の何れかを用いても、上記請求項2記載の発明の効
果と略同様の効果がある。
ボルトは前記圧接支持体を貫通し、前記複数のボルト1
本毎に前記圧接支持体と前記加圧円板との間に弾性部材
を縮設したため、圧縮された弾性部材の反力が圧接力と
なって積層体に均等に負荷することができ、また通電時
の平型半導体素子等の熱膨張が弾性部材で吸収されて平
型半導体素子に過大な圧接力が加わるのを防止すること
ができる。
板の中心に円筒を取付け、該円筒を前記圧接支持体の中
心部に設けた孔から外部に突出させ、前記円筒内を移動
自在に貫通する丸棒を前記球面座の凹側に取付け、前記
円筒端部から前記丸棒を突出させたため、丸棒と円筒が
上下する変異の差で圧接力を検出することができ、丸棒
が円筒の中心に位置しているか否かで各ボルトが均等に
締め込まれているかどうかを知ることができる。
球面座の接触部分の形状をドーナツ状としたため、複数
のボルトを締め込んだときの荷重点がドーナツ状となる
ことで圧接力が分散されて、積層体をより一層均等に圧
接することができる。
突出端部にねじ加工し、ナット、座金を取付けられるよ
うにしたため、組み立て時に、加圧機構部分の各部品を
圧接支持体に一体に接続することができて、容易に組み
立てを行うことができる。
ボルトは前記圧接支持体に直接ねじ込み、前記複数のボ
ルトで前記圧接支持体の内側に配置した板ばねをたわま
せ、その反力を前記圧接力としたため、前記請求項1記
載の効果に加えてさらに、通電時の平型半導体素子等の
熱膨張が板ばねで吸収されて平型半導体素子に過大な圧
接力が加わるのを防止することができる。
称位置2箇所に第1の孔を開けた有底の圧接円筒体に、
側面に前記第1の孔に対応した第2の孔を貫通した圧接
円柱を挿入し、該圧接円柱と前記圧接円筒体との間には
弾性部材を挟んだ構造で、予め前記圧接円柱と前記圧接
円筒体間を加圧し、設定圧接力に達した状態で前記第
1、第2の孔にピンを挿入、固定した圧接負荷装置を構
成し、該圧接負荷装置を前記積層体の端部に取付け、前
記ピンを抜くことにより前記設定圧接力を積層体に負荷
するようにしたため、圧接負荷装置を積層体の端部に取
付け後、ピンを引き抜くことで、積層体に設定圧接力を
容易に負荷することができる。
体に対する前記圧接負荷装置の取付け位置は、前記積層
体の端部に代えて、前記平型半導体素子と冷却体の積層
部分の任意位置としたため、既存の平型半導体素子用ス
タック等における積層部分の任意位置に圧接負荷装置を
挟み込むことで、上記請求項9記載の発明の効果と同様
の効果が得られる。圧接負荷装置の圧接円筒体及び圧接
円柱等をセラミック等の絶縁材で形成すれば、積層部分
の任意位置を絶縁する絶縁板としての機能を得ることが
できる。
円柱に、それぞれ外部に突出するとともに前記圧接円筒
体を貫通する複数のボルトをねじ込んで設けたため、複
数のボルトが圧接負荷装置に内蔵の圧接機構として機能
し、圧接負荷装置を積層体の端部に取付け後、複数のボ
ルトを人力で締め込んで設定圧接力と略同じ圧接力にす
ることでピンを容易に抜くことができる。したがって、
特別の圧接用ボルトや油圧プレス機等が不要となる。
のボルトの数は3の倍数とし、前記加圧円板の中心を中
心とした同一円上に等分に配置し、配置位置が正三角形
となる3本のボルトを一組として締め付けるようにした
ため、所要の圧接力で積層体をより確実に均等に圧接す
ることができる。
の実施の形態を示す平面図及び一部断面の正面図であ
る。
部の一部断面の正面図である。
断面の正面図である。
ある。
面の正面図である。
部の一部断面の正面図である。
置の構成を示す図である。
る。
面図である。
装置の構成を示す図である。
ある。
ユニットの回路図である。
び側面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 複数個の平型半導体素子と冷却体とを交
互に積層した積層体の両端の少なくとも一方に圧接支持
体を配置し、この圧接支持体に設けたボルトを介して前
記積層体に圧接力を負荷し、フレームでその圧接力を保
持する平型半導体素子用スタックにおいて、前記ボルト
は、前記圧接力の負荷を分担する複数のボルトで構成
し、該複数のボルトを前記圧接支持体の中心から等距離
に配設してなることを特徴とする平型半導体素子用スタ
ック。 - 【請求項2】 前記圧接支持体と前記積層体の間に凹凸
1対の球面座を配設し、さらに前記圧接支持体と前記凹
凸1対の球面座との間に加圧円板を配設し、該加圧円板
に前記複数のボルトをねじ込むように構成してなること
を特徴とする請求項1記載の平型半導体素子用スタッ
ク。 - 【請求項3】 前記圧接支持体と前記積層体の間に金属
円板又は絶縁円板の何れかを配設し、さらに前記圧接支
持体と前記金属円板又は絶縁円板の何れかとの間に加圧
円板を配設し、該加圧円板に前記複数のボルトをねじ込
むように構成してなることを特徴とする請求項1記載の
平型半導体素子用スタック。 - 【請求項4】 前記複数のボルトは前記圧接支持体を貫
通し、前記複数のボルト1本毎に前記圧接支持体と前記
加圧円板との間に弾性部材を縮設してなることを特徴と
する請求項2又は3記載の平型半導体素子用スタック。 - 【請求項5】 前記加圧円板の中心に円筒を取付け、該
円筒を前記圧接支持体の中心部に設けた孔から外部に突
出させ、前記円筒内を移動自在に貫通する丸棒を前記球
面座の凹側に取付け、前記円筒端部から前記丸棒を突出
させてなることを特徴とする請求項4記載の平型半導体
素子用スタック。 - 【請求項6】 前記1対の球面座の接触部分の形状をド
ーナツ状としてなることを特徴とする請求項2記載の平
型半導体素子用スタック。 - 【請求項7】 前記丸棒の突出端部にねじ加工し、ナッ
ト、座金を取付けられるようにしてなることを特徴とす
る請求項5記載の平型半導体素子用スタック。 - 【請求項8】 前記複数のボルトは前記圧接支持体に直
接ねじ込み、前記複数のボルトで前記圧接支持体の内側
に配置した板ばねをたわませ、その反力を前記圧接力と
することを特徴とする請求項1記載の平型半導体素子用
スタック。 - 【請求項9】 複数個の平型半導体素子と冷却体とを交
互に積層した積層体に圧接力を負荷し、フレームでその
圧接力を保持する平型半導体素子用スタックにおいて、
側周面の対称位置2箇所に第1の孔を開けた有底の圧接
円筒体に、側面に前記第1の孔に対応した第2の孔を貫
通した圧接円柱を挿入し、該圧接円柱と前記圧接円筒体
との間には弾性部材を挟んだ構造で、予め前記圧接円柱
と前記圧接円筒体間を加圧し、設定圧接力に達した状態
で前記第1、第2の孔にピンを挿入、固定した圧接負荷
装置を構成し、該圧接負荷装置を前記積層体の端部に取
付け、前記ピンを抜くことにより前記設定圧接力を前記
積層体に負荷することを特徴とする平型半導体素子用ス
タック。 - 【請求項10】 前記積層体に対する前記圧接負荷装置
の取付け位置は、前記積層体の端部に代えて、前記平型
半導体素子と冷却体の積層部分の任意位置としてなるこ
とを特徴とする請求項9記載の平型半導体素子用スタッ
ク。 - 【請求項11】 前記圧接円柱に、それぞれ外部に突出
するとともに前記圧接円筒体を貫通する複数のボルトを
ねじ込んで設けてなることを特徴とする請求項9記載の
平型半導体素子用スタック。 - 【請求項12】 前記複数のボルトの数は3の倍数と
し、前記加圧円板の中心を中心とした同一円上に等分に
配置し、配置位置が正三角形となる3本のボルトを一組
として締め付けることを特徴とする請求項2,3,4,
5,8又は11記載の平型半導体素子用スタック。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1166398A JP3410011B2 (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 平型半導体素子用スタック |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11215804A true JPH11215804A (ja) | 1999-08-06 |
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Family
ID=11784233
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JP1166398A Expired - Lifetime JP3410011B2 (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 平型半導体素子用スタック |
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