JPH0329183B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は平型半導体素子と放熱フインとを交互
に積層した積層体を一対の支持板間に加圧力を付
与して支持した半導体装置（以下、半導体スタツ
クという）に関し、特にその組立および故障等に
伴なう組立後の平型半導体素子の交換を容易にす
る半導体スタツクの構造に関するものである。

〔従来技術〕

第４図に従来の半導体スタツクの一例を示す。

同図において、１ａ，１ｂは支持板、２はこの
支持板１ａ，１ｂ間の四隅に挿通されたボルト、
３はこのボルト２の一端に挿通された皿バネ、４
は皿バネ押え板、５ａ，５ｂはフレーム等他の外
部部材に固定するためのスタンド、６，７はボル
ト２の両端に挿通されるナツトロツクおよびナツ
トである。また、支持板１ａ，１ｂ間には平型半
導体素子８と放熱フイン９とが交互に積層され、
その両端に絶縁スペーサ１０ａ，１０ｂが配置さ
れ、一方の絶縁スペーサ１０ｂ側にはボール１１
およびこのボール１１を挾んで対向配置されたボ
ール受け板１２ａ，１２ｂから成る調芯装置１３
を備えている。

上記構成の半導体スタツクを組立る場合には一
般に次のような順序によつて行なつている。

支持板１ｂの四隅に設けた透孔に４本のボ
ルト２の一端を挿通し、そのボルト２の一端に
は所定枚数の皿バネ３、皿バネ押え板４、ナツ
トロツク６およびナツト７をそれぞれ順次挿通
しかつナツト７を適当な位置までねじ込んだと
ころでナツトロツク６の爪をナツト７の一側面
に添わせて立上げる。

上記の中間組立体を支持板１ｂが下面にかつ
四本のボルト２が垂直になるように作業台上に
載せる。

調芯装置１３のボール受け板１２ｂ、ボール
１１、ボール受け板１２ａを順次重ね、次いで
絶縁スペーサ１０ｂ、放熱フイン９、平型半導
体素子８を交互に積み重ね、最上部に絶縁スペ
ーサ１０ａを重ねた後、四本のボルト２の上端
に支持板１ａ、ナツトロツク６およびナツト７
を挿通する。

次に油圧プレス等所定の加圧用機械で支持板
１ａの外側から所定の加圧力を皿バネ３の弾性
力に抗して付与し皿バネ３がたわんだ量だけナ
ツト７をねじ込だ後、ナツトロツク６の爪を立
上げる。

上記のような手順に従つて工場側において組立
てられた半導体スタツクを所定の装置に組付た
後、実際の運転中の破壊、その他の事故により平
型半導体素子を、半導体スタツクを組込んだ装置
の据付け現場において交換する必要が生ずる場合
がある。

かかる場合には次のような手順に従つて半導体
スタツクを再組立する必要がある。 据付け現
場に規定の加圧力を付与するための加圧用プレ
スが用意されていない場合が多いため、まず皿
バネ３のたわみ量δ₀をノギス、スキ間ゲージ等
の測定器具を用いて正確に測定しておく。

次に支持板１ａ又は１ｂのいずれか一方の側
の４箇所のナツト７をゆるめる。この時のナツ
ト７のゆるめる量は平型半導体素子８が取出せ
るのに必要にして十分な量、すなわちこの半導
体スタツクに用いる平型半導体素子３の一方の
電極ポストの中央部からは外部に約５mm程突出
する位置決め用のセンターピンが設けられてい
るが、このセンターピンが放熱フイン９に引つ
掛ることなく平型半導体素子８を外部に取出せ
るだけの量をゆるめる。

次いで故障等で交換すべき平型半導体素子８
を取出した後、新たな平型半導体素子８を入れ
換え、再びナツト７を締付け、測定器具を当て
がいながら先に測定したたわみ量δ₀になるまで
締付けて行く。

しかるに、上記構成の半導体スタツクでは特に
据付け現場において平型半導体素子を交換する場
合に不便である。

すなわち、据付け現場で規定値の加圧力を維持
するために分解時および再組立時に正確にたわみ
量を測定しなければならず、その作業が煩雑かつ
わずかなたわみ量の測定誤差で加圧力に大きく影
響するのでその測定に熟練を要することやナツト
をゆるめた場合に交換すべき平型半導体素子以外
の素子までが外部に脱落し易すく組立作業に必要
以上の労力と時間を要すること、厳密な加圧力を
維持するために素子交換現場に加圧用プレスを持
参する場合があるが、この場合には、重量がかさ
み搬入その他の点で不便であること、さらに平型
半導体素子の交換時に半導体スタツク自体を据付
け装置のフレーム等外部部材からスタンド５ａ，
５ｂの取付ネジをその都度取外さなければならな
い等の不便があつた。

〔発明の概要〕

本発明は上記の事情に基づいてなされたもの
で、一対の支持板間の間隔を規制する主ボルトは
一亘組立て後は平型半導体素子の交換時にもゆる
めることなく固定したままで、別に設けた副ボル
トによつて調整し、再び組立後所定の加圧力を維
持できるようにし、かつ軸方向に付勢される調芯
装置を備えることにより平型半導体素子と放熱フ
インとの積層体に適度な加圧力を加え副ボルトを
ゆるめた場合でも不用意に交換すべき平型半導体
素子以外の部品が外部に脱落するのを防止した半
導体スタツクを提供することを目的とする。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の一実施例を従来例を示す第４図
と同一部分には同一符号を付した第１図ないし第
３図を参照して説明する。

軸方向に対向配置された支持板のうち一方の支
持板、例えば支持板１ｂ側の略中央部に透孔１４
が設けられこの透孔１４内に調芯装置１３０が配
置される。この調芯装置１３０は第２図Ａの拡大
断面図に示すように互いに相補形状をなす凹面１
３１、凸面１３２を有する２個の調芯部材１３
３，１３４と、この調芯部材１３３，１３４間に
介在させ、この部材１３３，１３４を互いに離反
する方向に付勢する弾性体、例えばコイルばね１
３５とを有し、これら調芯部材１３３，１３４は
その中心部においてセンタピン１３６により軸方
向に調芯部材１３４が移動可能に結合されてい
る。

調芯部材１３４の一端から突出したセンターピ
ン１３６の後端は支持板１ｂの外側に配置される
加圧板１５の中心孔１６に挿通され簡易固定手段
１７により固定される。 また、調芯部材１３３
の外周には後述の初期位置合せ用マークM₁、規
定加圧力表示マークM₂が付されている。なお、
これらのマークM₁，M₂はペイントにより表示、
印、溝付等いずれの方法によつても良い。

上記の加圧板１５にはその両端にそれぞれ透孔
１５ａ，１５ｂが設けられこの透孔１５ａ，１５
ｂに締付用の副ボルト１８が挿通され、このボル
ト１８は支持板１ｂにねじ込まれるように構成さ
れている。

次に上記構成の本発明に係る半導体スタツクの
組立順序について説明する。

支持板１ａの四隅に設けた透孔に４本の主ボ
ルト２の一端を挿通した後、そのボルト２の一
端にナツトロツク６、ナツト７を固定する。

作業台上に４本の主ボルト２が垂直になるよ
うに上記の組立体を載せた後、支持板１ａ上に
大径の複数枚の皿バネ１９、絶縁スペーサ１０
ａ、放熱フイン９、平型半導体素子８を所定の
方向、順序に従つて積層する。

最後に他方の支持板１ｂを主ボルト２に挿通
した後、このボルト２の一端にナツトロツク６
を通しナツト７を螺合させる。

調芯装置１３０を支持板１ｂの透孔１４内に
挿入し、かつ、加圧板１５を支持板１ｂの外側
に位置させ、副ボルト１８を加圧板１５の透孔
１５ａ，１５ｂ（第２図参照）を介して支持板
１ｂに手で締付けられる程度に螺合させて置
く。

次に加圧板１５を半導体スタツクの軸方向に
調芯装置１３０に内蔵したコイルばね１３５の
ばね力に抗して押圧し調芯部材１３３，１３４
の凹面１３１、凸面１３２を接触させる。な
お、調芯装置１３０内は内蔵されるコイルばね
１３５のばね定数、ターン数は積層体を加圧す
る初期設定時に必要とする所定の加圧力に応じ
て設計される。

すなわち、コイルばね１３５に抗して調芯部
材１３４を押圧し、その凸面１３２が調芯部材
１３３の凹面１３１に接触した時に一定の加圧
力が積層体に付与される。この状態で４本の主
ボルト２のナツト７および２本の副ボルト１８
を締付ける。

かかる場合、主ボルト２のナツト７はそれ以
上締付けない所謂本締めのためにナツトロツク
６の爪を立てる。一方、副ボルト１８は仮締め
であるが、この仮締めの位置は上記の実施例で
は調芯部材１３３の外周に初期位置合せ用マー
クM₁を付してあるので、このマークM₁が支持
板１ｂの内縁と一致する位置とする。

次いで積層体に規定の加圧力を付与すべき２
本の副ボルト１８を締付ける。すなわち、副ボ
ルト１８をスパナ等の工具を用いて締付けるこ
とにより調芯部材１３３の端面によつて積層体
を押圧し、この積層体の端部に配置された絶縁
スペーサ１０ａの端面によつて皿ばね１９をた
わませる。その時のたわみ量δ₁の調整は調芯部
材１３３に付した規定加圧力表示マークM₂を
頼りに行なうこととし、この表示マークM₂の
位置まで調芯部材１３３が軸方向に移動するよ
うに副ボルト１８を締付ければ規定の加圧力が
積層体に加わることとなる。

上記の表示マークM₂と支持板１ｂの内縁と
が一致した位置で副ボルト１８の締付を終了し
た後、図示を省略したナツトロツクの爪を立上
げ副ボルト１８を固定する。

上記のようにして本発明に係る半導体スタツ
クの組立を終了する。

なお、調芯部材１３３に付した初期位置合せ
用マークM₁および規定加圧力表示マークM₂
は、例えば第３図に示すように絶縁スペーサ１
０ａと皿ばね１９の間に積層体の押圧力を受け
その一端が支持板１ａの透孔１ｃに挿入され半
導体スタツクの軸方向に移動する皿ばね位置決
め部材２０を設け、この部材２０の支持板１ａ
からの突出量を規定することでマークM₁，M₂
と置換えることができる。

すなわち、位置決め部材２０の一端面が支持
板１ａの外縁と一致する位置を例えば初期設定
位置とし、上記部材２０がＨだけ突出した位置
を規定圧力が付与された位置とすれば良い。

さらに初期位置合せ用マークM₁および規定
加圧力表示マークM₂は調芯部材１３３側に限
定されることなく調芯部材１３４側に設けるこ
ともできる。

さて、上記の半導体スタツクにおいて所定の
装置に据付けた後に平型半導体素子８の交換を
必要とする場合には次のような手順によつて行
なわれる。

半導体スタツクの２本の副ボルト８をゆる
めると、皿ばね１９の復元力によつて積層体が
図示右側に押圧され調芯部材１３３を押し、こ
の部材１３３が右方向に移動し初期位置合せ用
マークM₁と支持板１ｂの内縁とが一致した位
置で一旦停止させる。

次いで、さらに副ボルト１８をゆるめると、
コイルばね１３５のばね力により次第に調芯部
材１３３と１３４との間が離れて行くが、平型
半導体素子８のセンタピンの突出量よりも若
干、大きな間隔、すなわちこの実施例ではセン
タピンの突出量を５mm程度としたので、それよ
り若干大きな間隔である６〜10mm程度の間隔が
形成されるまで副ボルト１８をゆるめる。

上記の状態では調芯装置１３０内に配置した
コイルばね１３５のばね力によつて積層体に所
定の加圧力が付与されている。

次に交換すべき平型半導体素子８の両側の放
熱フイン９をコイルばね１３５のばね力に抗し
て外側に押広げ当該素子８を取出し新たな平型
半導体素子８を挿入する。

再び副ボルト１８を締付け、加圧板１５、調
芯装置１３０、絶縁スペーサ１０ｂ、放熱フイ
ン９と平型素子８の積層体および絶縁スペーサ
１０ａを介して皿ばね１９を押圧し前記の規定
加圧力表示ヤークM₂等を基準にして所定量た
わませ規定加圧力を出す。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成したので、半導体ス
タツクの据付け現場において、故障等した平型半
導体素子を容易に交換することができる。すなわ
ち、積層体への加圧力を副ボルトの締付けによる
変位に比例させ表示マーク等によりそれを目視し
得るようにしたので、他の測定器具、ゲージ等を
用いることなく、また加圧用プレス等を用いるこ
となく正確かつ容易に規定の加圧力を維持させる
と共に重量のかさむ加圧用プレスを据付現場に搬
入する不便も解消する。また、平型半導体素子の
交換時に調芯装置のコイルばねによつて軸方向の
所定の加圧力が積層体に付与されているために従
来のように他の平型半導体素子や放熱フイン等の
構成部品が組立体から脱落することなく、したが
つて再組立に要する労力の軽減および時間の短縮
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す半導体スタツ
クであつて同図Ａはその平面図、同図Ｂはその正
面図、同図Ｃはその右側面図、第２図は上記半導
体スタツクにおける調芯装置部分を示す図であつ
て同図Ａは加圧力を付与していない状態の拡大断
面図、同図Ｂは所定の加圧力を付与した状態の拡
大断面図、第３図は規定加圧力表示部の他の実施
例を説明するための一部を断面とした正面図、第
４図は従来の半導体スタツクの一例を示す正面図
である。 １ａ，１ｂ……支持板、２……主ボルト、８…
…平型半導体素子、９……放熱フイン、１０ａ，
１０ｂ……絶縁スペーサ、１５……加圧板、１８
……幅ボルト、１９……皿ばね、１３０……調芯
装置、１３１……凹面、１３２……凸面、１３
３，１３４……調芯部材、１３５……コイルば
ね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一対の支持板間に主ボルトを挿通し、該支持
   板間に平型半導体素子と放熱フインとの積層体を
   介在させた半導体装置において、互いに相補形状
   をなす凹面と凸面とが対向配置された２個の調芯
   部材の外周部に対向配置の溝を設け、該溝内にコ
   イルバネが内蔵され、かつ、一方の調芯部材の裏
   面に当接する加圧板がセンタピンによつて当該調
   芯部材に仮固定されて成る調芯装置を備え、該調
   芯装置を介して前記平型半導体素子と放熱フイン
   との積層体に所定の加圧力を付与するための副ボ
   ルトを前記支持板の一方に設けたことを特徴とす
   る半導体装置。