JPH11284125A - 平形半導体素子用スタック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁バンドを用いた平型半導体素子用スタッ
ク装置において、スタック外に引き出す配管、配線、端
子等の引き出し方向やスペースの制約を低減し、設計上
の自由度を向上し、素子交換も容易にする。 【解決手段】 複数個の素子１５とヒートシンク１６と
を積層した積層体１８の両端に、放射状に突出した複数
の突出部２１ａ、２１ｂを有する加圧側押さえ板２０ａ
および支持側押さえ板２０ｂを備え、断面積の低減され
た複数の絶縁バンド２７を、一方の端部を加圧側押さえ
板２０ａの突出部２１ａに、他方の端部を支持側押さえ
板２０ｂの突出部２１ｂにそれぞれ装着し、積層体１８
の側面の外側への開放度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、平形半導体素子
と冷却部材とを交互に積層し、絶縁バンドにより弾性的
な圧力を加えて成る平形半導体素子用スタック装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体変換装置は複数の平形半
導体素子（以下、素子と称す）とその素子を冷却するた
めのヒートシンクを交互に積層して積層方向に弾性的な
圧力を加えて保持する加圧部、絶縁バンド、皿バネ等か
ら構成される平形半導体素子用スタック装置を回路構成
要素として多数使用している。図７は従来の平形半導体
素子用スタック装置の構造を示す正面図であり、図８は
その側面図である。図７および図８に示すように、スタ
ック１は、複数個の素子２および素子２を冷却するため
のヒートシンク３を交互に積層し、さらにその両端に導
電体から成る電気回路接続端子４とその外側の押さえ板
５ａ、５ｂとで積層体６を構成する。また、ヒートシン
ク３には、冷却液循環用の配管１３が接続される。

【０００３】積層体６の一方の端部にはＵ字状の加圧側
押さえブロック７ａが設けられ、この加圧側押さえブロ
ック７ａに、加圧ロッド８がロックナット９を備えて、
積層体６の端面を押圧するように積層方向に移動可能に
装着される。また、積層体６の他方の端部にはＵ字状の
支持側押さえブロック７ｂが設けられ、この支持側押さ
えブロック７ｂに、皿バネ１０が備えられた皿バネロッ
ド１１が、積層方向に移動可能に装着される。さらに、
加圧側押さえブロック７ａ、積層体６および支持側押さ
えブロック７ｂを取り囲むように、例えばガラス繊維を
エポキシ樹脂で固めた繊維強化プラスチック絶縁材料か
ら成る絶縁バンド１２が装着される。上記のように構成
されたスタック１に、弾性的な圧接力を保持させるに
は、加圧側押さえブロック７ａに着脱可能に取り付けら
れるプレス機（図示せず）により、加圧ロッド８に押圧
力を加えて、積層体６を圧接し、ロックナット９で保持
する。プレス機を取り除くと、絶縁バンド１２に圧接力
の反力として引張力が作用して、圧接力が保持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、素子２の大容量
化に伴って素子２の径が大きくなり、スタック１に必要
とされる素子２の圧接力が増大している。従来の平形半
導体素子用スタック装置（スタック１）は、上述したよ
うに構成されているため、プレス機を取り除いた時に作
用する、圧接力の反力を１本の絶縁バンド１２で支持す
るもので、絶縁バンド１２の幅と厚さとを小さくするに
は限界があった。このため、電気回路接続端子４やヒー
トシンク３に接続される冷却液循環用の配管１３、およ
び素子２と素子２を制御するための制御回路（図示せ
ず）を接続するための配線（図示せず）をスタック１外
に引き出す方向やスペースが制限され、設計上の制約が
多くなり、素子２交換等の保守作業も困難であった。

【０００５】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、電気回路接続端子や冷
却液循環用の配管および素子に制御回路を接続するため
の配線等をスタック外に引き出す方向やスペースの制約
を低減して、設計上の自由度を向上させ、素子交換等の
保守作業の作業性も向上させることができる平形半導体
素子用スタック装置の構造を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる請求項
１記載の平形半導体素子用スタック装置は、複数個の平
形半導体素子と冷却部材とを積層した積層体と、この積
層体の積層方向における一方の端部に設けられた加圧側
押さえ板、および他方の端部に設けられた支持側押さえ
板と、上記加圧側押さえ板に、上記積層体の一方の端面
を押圧するように装着された加圧体と、上記積層体の他
方の端面と上記支持側押さえ板との間に挿入された弾性
部材と、上記積層体、上記加圧側押さえ板および上記支
持側押さえ板の側面を囲むように、複数本が互いに平行
に配設された、繊維強化プラスチックから成る絶縁バン
ドとを備え、上記加圧側押さえ板および上記支持側押さ
え板がそれぞれ上記積層体の径方向に放射状に突出した
複数の突出部を有し、上記絶縁バンドが、一方の端部が
上記加圧側押さえ板の突出部に、他方の端部が上記支持
側押さえ板の突出部にそれぞれ装着されるものである。

【０００７】この発明に係わる請求項２記載の平形半導
体素子用スタック装置は、複数個の平形半導体素子と冷
却部材とを積層した積層体と、この積層体の積層方向に
おける一方の端部に設けられた加圧側押さえ板、および
他方の端部に設けられた支持側押さえ板と、上記加圧側
押さえ板に、上記積層体の一方の端面を押圧するように
装着された加圧体と、繊維強化プラスチックから成り、
一方の端部が上記加圧側押さえ板に、他方の端部が上記
支持側押さえ板に、それぞれバンド受け部を介して装着
され、上記積層体を挟んで径方向両側に配設される２本
の絶縁バンドとを備え、上記加圧側押さえ板および上記
支持側押さえ板の少なくとも一方が弾性を有し、上記バ
ンド受け部を上記加圧側押さえ板および上記支持側押さ
え板に対して回動可能にして、上記加圧体による押圧時
に、上記絶縁バンドに長手方向の引張力のみが作用する
ようにしたものである。

【０００８】この発明に係わる請求項３記載の平形半導
体素子用スタック装置は、複数個の平形半導体素子と冷
却部材とを積層した積層体と、この積層体の積層方向に
おける一方の端部に設けられた加圧側押さえ板、および
他方の端部に設けられた支持側押さえ板と、上記加圧側
押さえ板に、上記積層体の一方の端面を押圧する酔えに
装着された加圧体と、上記積層体、上記加圧側押さえ板
および上記支持側押さえ板の側面を囲むように配設され
た、複数本の繊維強化プラスチックから成る絶縁バンド
とを備え、上記加圧側押さえ板および上記支持側押さえ
板の両押さえ板がそれぞれ上記積層体の径方向に放射状
に突出した複数の突出部を有し、上記両押さえ板の少な
くとも一方の上記突出部が弾性を有し、上記絶縁バンド
が、一方の端部が上記加圧側押さえ板の突出部に、他方
の端部が上記支持側押さえ板の突出部に、それぞれ上記
両押さえ板に対して回動可能なバンド受け部を介して装
着され、上記加圧体による押圧時に、上記絶縁バンドに
長手方向の引張力のみが作用するようにしたものであ
る。

【０００９】この発明に係わる請求項４記載の平形半導
体素子用スタック装置は、請求項１または３において、
加圧側押さえ板および支持側押さえ板の突出部が、積層
体の周方向に等間隔に配設されたものである。

【００１０】この発明に係わる請求項５記載の平形半導
体素子用スタック装置は、請求項２または３において、
加圧側押さえ板を弾性材で構成し、その加圧体装着部の
みを、加圧時に変形しない剛性の高い材料で構成したも
のである。

【００１１】この発明に係わる請求項６記載の平形半導
体素子用スタック装置は、請求項１〜５のいずれかにお
いて、加圧体を、加圧側押さえ板に螺着され積層体の積
層方向に可動し得る加圧ボルトで構成したものである。

【００１２】この発明に係わる請求項７記載の平形半導
体素子用スタック装置は、請求項１〜５のいずれかにお
いて、加圧体を、加圧側押さえ板に装着され積層方向に
自在に可動し得るネジ加工が施された加圧ロッドと、こ
の加圧ロッドに装着されるロックナットとで構成し、上
記加圧側押さえ板に着脱可能に取り付けられる加圧ユニ
ットで加圧するようしたものである。

【００１３】この発明に係わる請求項８記載の平形半導
体素子用スタック装置は、請求項１〜７のいずれかにお
いて、絶縁バンドを構成する繊維強化プラスチックの繊
維がアルミナ繊維、あるいはポリエチレン繊維である。

【００１４】この発明に係わる請求項９記載の平形半導
体素子用スタック装置は、複数個の平形半導体素子と冷
却部材とを積層した積層体と、この積層体の積層方向に
おける一方の端部に設けられた加圧側押さえブロック、
および他方の端部に設けられた支持側押さえブロック
と、上記加圧側押さえブロックに装着され、上記積層体
の一方の端面を押圧する加圧体と、繊維強化プラスチッ
クから成り、上記加圧側押さえブロック、上記積層体お
よび上記支持側押さえブロックを取り囲むように装着さ
れた絶縁バンドとを備え、上記絶縁バンドを構成する繊
維強化プラスチックの繊維がアルミナ繊維、あるいはポ
リエチレン繊維である。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１は、この発明
の実施の形態１による平型半導体素子用スタック装置の
構造を示すもので、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は
上面図であり、また図２は図１に示す平型半導体素子用
スタック装置の側面図である。図に示すように、スタッ
ク１４は、複数個の平型半導体素子１５（以下、素子１
５と称す）と、冷却液循環用の配管１７が接続された、
素子１５を冷却するための冷却部材としてのヒートシン
ク１６とを交互に積層して積層体１８を構成する。さら
にその両端に導電体から成る電気回路接続端子１９を備
え、その外側に加圧側押さえ板２０ａと支持側押さえ板
２０ｂとが設けられる。加圧側押さえ板２０ａおよび支
持側押さえ板２０ｂは、三角形状で、その三角形状の各
頂点から、積層体１８の径方向に放射状に突出した突出
部２１ａ、２１ｂを有して構成される。

【００１６】また、積層体１８の一方の端部に設けられ
た加圧側押さえ板２０ａの中央部には、積層体１８の積
層方向に移動可能で、積層体１８の一方の端面を押圧す
る加圧体としての加圧ボルト２２が螺着され、積層体１
８に多少の歪みや傾きがあっても加圧ボルト２２からの
圧力を均一に負荷することができるボルト受け部２３を
備え、このボルト受け部２３を介して積層体１８の端面
を押圧する。加圧ボルト２２の先端は半球面に加工され
ており、ボルト受け部２３にはこれに一致する半球面の
くぼみが設けられている。また、積層体１８の他方の端
面と支持側押さえ板２０ｂとの間には、積層体１８に多
少の歪みや傾きがあってもこれに追従して支持すること
ができる球面座２４と、この球面座２４から積層体１８
と反対方向に突出し、積層方向に移動可能に支持側押さ
え板２０ｂに装着された皿バネロッド２５と、この皿バ
ネロッド２５に装着された弾性部材としての皿バネ２６
とが設けられ、積層体１８を弾性的に支持する。さら
に、例えばガラス繊維をエポキシ樹脂で固めた繊維強化
プラスチック絶縁材料から成る３本の絶縁バンド２７
が、一方の端部が加圧側押さえ板２０ａの突出部２１ａ
に、他方の端部が支持側押さえ板２０ｂの突出部２１ｂ
に、それぞれ装着されて、積層体１８、加圧側押さえ板
２０ａおよび支持側押さえ板２０ｂの側面を囲むよう
に、３本が互いに平行に、弛み無く配設される。

【００１７】この様に構成されたスタック１４において
は、加圧ボルト２２を締めて積層体１８の方向に移動さ
せると、加圧ボルト２２はボルト受け部２３に当接して
止まり、積層体１８の一方の端面を押圧し、加圧側押さ
え板２０ａを持ち上げようとする。しかし、３本の絶縁
バンド２７が、加圧側押さえ板２０ａおよび支持側押さ
え板２０ｂの突出部２１ａ、２１ｂに弛み無く装着され
ているため、加圧側押さえ板２０ａは動かず、加圧側押
さえ板２０ａにかかる力は、そのまま積層体１８に圧接
力として働き、その反力が３本の絶縁バンド２７に分配
され、引張力として作用する。また、支持側押さえ板２
０ｂと積層体１８との間に挿入された皿バネ２６によ
り、積層体１８にかかる圧接力は弾性的に保持される。

【００１８】この実施の形態では、積層体１８に圧接力
を加えると、その反力が絶縁バンド２７に引張力として
加わるが、絶縁バンド２７を３本備えているため、それ
ぞれの絶縁バンド２７に作用する引張力は１／３づづ分
散されて小さくなり、絶縁バンド２７の断面積を低減す
ることができる。また従来のように、積層体６の両端に
押さえブロック７ａ、７ｂを設けて、全体を絶縁バンド
１２で取り囲む必要が無いため、スタック１４の全長を
縮小することができ、絶縁バンド２７の長さも短くでき
る。さらに、３本の絶縁バンド２７は同形状であるた
め、量産の際に利点がある。

【００１９】また、この様に断面積の低減された３本の
絶縁バンド２７は、一方の端部が加圧側押さえ板２０ａ
の突出部２１ａに、他方の端部が支持側押さえ板２０ｂ
の突出部２１ｂに、それぞれ装着されて、積層体１８、
加圧側押さえ板２０ａおよび支持側押さえ板２０ｂの側
面を囲むように、３本が互いに平行に配設されるもの
で、従来のように１本の幅の広い絶縁ベルト１２で積層
体６を取り囲むものに比べ、積層体１８の側面が外側に
開放される度合いが高くなる。このため、電気回路接続
端子１９やヒートシンク１６に接続される冷却液循環用
の配管１７、および素子１５と素子１５を制御するため
の制御回路（図示せず）を接続するための配線（図示せ
ず）をスタック１４外に引き出す方向やスペースの制約
が低減し、設計上の自由度が向上する。また、素子１５
交換等の保守作業に際しても、作業できる方向の選択性
が向上し、作業性が向上する。

【００２０】なお、上記実施の形態では、加圧側押さえ
板２０ａおよび支持側押さえ板２０ｂは、三角形状で、
その三角形状の各頂点から、積層体１８の径方向に放射
状に突出した突出部２１ａ、２１ｂを有し、３本の絶縁
バンド２７を装着したが、加圧側押さえ板２０ａおよび
支持側押さえ板２０ｂの形状は三角形状に限るものでは
なく、積層体１８の径方向に放射状に突出する複数の突
出部２１ａ、２１ｂの個数も、４個またはそれ以上でも
良い。このとき、加圧側押さえ板２０ａおよび支持側押
さえ板２０ｂに設けられる突出部２１ａ、２１ｂは、積
層体１８の周方向に等間隔に配設されるものとし、これ
により、ねじれや歪みの無い均等な引張力がそれぞれの
絶縁バンド２７に作用し、スタック装置の信頼性が向上
する。

【００２１】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２を図について説明する。図３は、この発明の実施の
形態２による平型半導体素子用スタック装置の構造を示
す正面図である。上記実施の形態１では、積層体１８の
一方の端面を押圧する加圧体として加圧ボルト２２を用
いたが、この実施の形態では、加圧側押さえ板２０ａ
に、加圧体としての加圧ロッド２９を積層体１８の一方
の端面を押圧するように積層方向に移動可能に装着し、
加圧側押さえ板２０ａに着脱可能に取り付けられる加圧
ユニットとしての油圧プレス３０により、加圧ロッド２
８に押圧力を加えて、積層体１８を圧接し、加圧ロッド
２８に装着されたロックナット２９を加圧側押さえ板２
０ａの方へ締め付けて加圧ロッド２８を固定し、積層体
１８の弾性的な圧接力を保持する。油圧プレス３０を取
り除くと、絶縁バンド２７に圧接力の反力として引張力
が作用して、圧接力が保持される。なお、加圧体以外の
構造は、上記実施の形態１と同様である。この実施の形
態においても、積層体１８に圧接力を加えると、その反
力が複数本の絶縁バンド２７に引張力として加わり、上
記実施の形態１と全く同様の効果を得ることができる。

【００２２】実施の形態３．次に、この発明の実施の形
態３を図について説明する。図４は、この発明の実施の
形態３による平型半導体素子用スタック装置の構造を示
す断面図である。図において１４〜１６、１８、２２、
２３、および２４は上記実施の形態１と同じもの、２７
ａは２本の絶縁バンド、２７ｂは絶縁バンド２７ａの断
面、３１ａは弾性を有する加圧側押さえ板、３１ｂは支
持側押さえ板、３２は加圧側押さえ板３１ａおよび支持
側押さえ板３１ｂに設けられたバンド受け部である。な
お、上記実施の形態１と同様に、冷却液循環用の配管１
７および電気回路接続端子１９を備えるが、簡便のため
図示を省略する。

【００２３】図に示すように、スタック１４は、複数個
の素子１５と、素子１５を冷却するためのヒートシンク
１６とを交互に積層して積層体１８を構成し、その一方
の端部に弾性を有し板バネとして作用する加圧側押さえ
板３１ａと、他方の端部に支持側押さえ板３１ｂとが設
けられる。また、積層体１８の一方の端部に設けられた
加圧側押さえ板３１ａの中央部には、積層体１８の積層
方向に移動可能で、積層体１８の一方の端面を押圧する
加圧ボルト２２が螺着され、積層体１８に多少の歪みや
傾きがあっても加圧ボルト２２からの圧力を均一に負荷
することができるボルト受け部２３を備え、このボルト
受け部２３を介して積層体１８の端面を押圧する。加圧
ボルト２２の先端は半球面に加工されており、ボルト受
け部２３にはこれに一致する半球面のくぼみが設けられ
ている。

【００２４】また、積層体１８の他方の端面と支持側押
さえ板３１ｂとの間には、積層体１８に多少の歪みや傾
きがあってもこれに追従して支持することができる球面
座２４が設けられている。さらに、加圧側押さえ板３１
ａおよび支持側押さえ板３１ｂには、これらの押さえ板
３１ａ、３１ｂに対して回動可能なボルト受け部３２が
設けられ、このボルト受け部３２を介して、積層体１８
を挟んで径方向両側に配設される、繊維強化プラスチッ
ク絶縁材料から成る２本の絶縁バンド２７ａが弛み無く
装着される。

【００２５】この様に構成されたスタック１４において
は、加圧ボルト２２を締めて積層体１８の方向に移動さ
せると、加圧ボルト２２はボルト受け部２３に当接して
止まり、積層体１８の一方の端面を押圧し、加圧側押さ
え板３１ａを持ち上げようとする。しかし、絶縁バンド
２７ａが、加圧側押さえ板３１ａおよび支持側押さえ板
３１ｂに弛み無く装着されているため、弾性を有する加
圧側押さえ板３１ａは撓みを生じ、板バネとして作用す
る。撓みの生じた加圧側押さえ板３１ａが元の状態に戻
ろうとする復元力は、積層体１８に弾性的な圧接力とし
て作用し、その反力が２本の絶縁バンド２７ａに分配さ
れ、引張力として作用する。

【００２６】このとき、支持側押さえ板３１ｂが弾性を
有しないものであるため、２本の絶縁バンド２７ａは平
行でなく、その間隔は支持側押さえ板３１ｂの両側位置
で広くなる。しかし、絶縁バンド２７ａは、加圧側押さ
え板３１ａおよび支持側押さえ板３１ｂに、これらの押
さえ板３１ａ、３１ｂに対して回動可能なボルト受け部
３２を介して装着されているため、絶縁バンド２７ａは
加圧側押さえ板３１ａおよび支持側押さえ板３１ｂに対
して傾動し、絶縁バンド２７ａには長手方向の引張力の
みが作用し、ねじれや歪みを生じることは無い。

【００２７】この実施の形態では、積層体１８に圧接力
を加えると、弾性を有する加圧側押さえ板３１ａが板バ
ネとして作用するので、上記実施の形態１で用いた様な
皿バネ２６が無くても、積層体１８に負荷する圧接力を
弾性的に保持できる。このため、部品点数を削減できる
ととともに、スタック１４の全長を縮小することができ
る。また従来のように、積層体６の両端に押さえブロッ
ク７ａ、７ｂを設けて、全体を絶縁バンド１２で取り囲
む必要が無いため、さらにスタック１４の全長が縮小す
ることができ、絶縁バンド２７ａの長さも短くできる。
また実施の形態１と同様に、積層体１８に圧接力を加え
ると、その反力が絶縁バンド２７ａに引張力として加わ
るが、２本の絶縁バンド２７ａにそれぞれ作用する引張
力は分散されて小さくなり、絶縁バンド２７ａの断面積
を低減することができる。さらに、２本の絶縁バンド２
７ａは同形状であるため、量産の際に利点がある。ま
た、絶縁バンド２７ａは、回動可能なボルト受け部３２
を介して装着されて、加圧側押さえ板３１ａおよび支持
側押さえ板３１ｂに対して傾動し、長手方向の引張力の
みが作用するため、ねじれや歪みを生じること無く、絶
縁バンド２７ａの寿命が長くなり、信頼性も向上する。

【００２８】また、この様に断面積の低減された２本の
絶縁バンド２７ａは、積層体１８を挟んで径方向両側に
配設され、従来のように１本の幅の広い絶縁ベルト１２
で積層体６を取り囲むものに比べ、積層体１８の側面が
外側に開放される度合いが高くなる。このため、電気回
路接続端子１９やヒートシンク１６に接続される冷却液
循環用の配管１７、および素子１５と素子１５を制御す
るための制御回路（図示せず）を接続するための配線
（図示せず）をスタック１４外に引き出す方向やスペー
スの制約が低減し、設計上の自由度が向上する。また、
素子１５交換等の保守作業に際しても、作業できる方向
の選択性が向上し、作業性が向上する。

【００２９】なお、上記実施の形態では、加圧側押さえ
板３１ａのみ弾性を有するものとしたが、支持側押さえ
板３１ｂのみ、あるいは加圧側押さえ板３１ａおよび支
持側押さえ板３１ｂの双方に弾性を持たせても良く、上
述した効果が同様に得られる。また、一方のみが弾性を
有する場合、弾性が無い側の押さえ板３１ａ（３１ｂ）
に撓みが生じないため、外部の他の装置、機器などに固
定して取り付けるのに利便性がある。また、加圧体とし
て加圧ボルト２２の代わりに、上記実施の形態２で示し
た構造を適用でき、同様の効果が得られる。

【００３０】実施の形態４．次に、この発明の実施の形
態４について説明する。上記実施の形態３で用いた、ど
ちらか一方あるいは双方が弾性を有する加圧側押さえ板
３１ａおよび支持側押さえ板３１ｂを、上記の実施の形
態１で示した様に、積層体１８の径方向に放射状、例え
ば３方向に突出した複数の突出部２１ａ、２１ｂを有し
て構成し、回動可能なボルト受け部３２を突出部２１
ａ、２１ｂに設けることによって、３本の絶縁バンド２
７をボルト受け部３２を介して突出部２１ａ、２１ｂ
に、それぞれ装着させても良い。この実施の形態でも、
弾性を有する加圧側押さえ板３１ａ（支持側押さえ板３
１ｂ）が板バネとして作用するので、上記実施の形態１
で用いた様な皿バネ２６が無くても、積層体１８に負荷
する圧接力を弾性的に保持できる。また３本の絶縁バン
ド２７は、回動可能なボルト受け部３２を介して装着さ
れて、加圧側押さえ板３１ａおよび支持側押さえ板３１
ｂの突出部２１ａ、２１ｂに対して傾動し、長手方向の
引張力のみが作用するため、ねじれや歪みを生じること
無く、絶縁バンド２７の寿命が長くなり、信頼性も向上
する。

【００３１】また、上記実施の形態１および３と同様
に、スタック１４の全長を縮小することができ、絶縁バ
ンド２７の長さを短くできるとともに、絶縁バンド２７
にそれぞれ作用する引張力を分散により小さくできて、
絶縁バンド２７の断面積も低減することができる。さら
に３本の絶縁バンド２７は同形状であるため、量産の際
に利点がある。また、積層体１８の側面が外側に開放さ
れる度合いが高くなるため、電気回路接続端子１９や冷
却液循環用の配管１７、および配線（図示せず）をスタ
ック１４外に引き出す方向やスペースの制約が低減し、
設計上の自由度が向上し、素子１５交換等の保守作業に
際しても、作業できる方向の選択性が向上し、作業性が
向上する。

【００３２】なおこの場合も、加圧側押さえ板３１ａお
よび支持側押さえ板３１ｂに設けられる突出部２１ａ、
２１ｂは、突出方向を３方向に限るものではないが、積
層体１８の周方向に等間隔に配設されるものとし、これ
により、ねじれや歪みの無い均等な引張力がそれぞれの
絶縁バンド２７に作用し、スタック装置の信頼性が向上
する。また、弾性を有する加圧側押さえ板３１ａ（支持
側押さえ板３１ｂ）は、その突出部２１ａ、２１ｂを含
む全体に弾性を持たせても、また、突出部２１ａ、２１
ｂのみに弾性を持たせても良く、同様の効果が得られ
る。また、加圧側押さえ板３１ａおよび支持側押さえ板
３１ｂの一方のみが弾性を有する場合、弾性が無い側の
押さえ板３１ａ（３１ｂ）に撓みが生じないため、外部
の他の装置、機器などに固定して取り付けるのに利便性
がある。

【００３３】実施の形態５．次に、この発明の実施の形
態５を図について説明する。図５は、この発明の実施の
形態５による平型半導体素子用スタック装置の構造を示
す部分断面図である。図に示すように、上記実施の形態
３で示したスタック１４において、弾性を有する加圧側
押さえ板３１ａの加圧ボルト２２が螺着される部分（以
下、加圧体装着部と称す）を、剛性が高く外力に対する
変形が小さい金属であるステンレス鋼３３で構成したも
のである。このため、加圧側押さえ板３１ａ撓みを生じ
ても、加圧体装着部（ステンレス鋼３３）が変形するこ
とが無く、加圧ボルト２２をスムーズに動作させること
ができる。これにより、スタック１４を組み立て時に圧
接力を負荷させたり、素子１５交換時に圧接力を除去し
たりする作業が容易になる。

【００３４】なお、加圧体装着部を構成する材料は、ス
テンレス鋼３３に限らず、剛性が高く外力に対する変形
が小さい材料であれば良い。加圧体として上記実施の形
態２で示したロックナット２９を備えた加圧ロッド２８
を用いる場合は、加圧側押さえ板３１ａに設ける貫通穴
にネジ加工の必要が無いため、金属以外のセラミック等
の材料も用いることができる。

【００３５】また、この実施の形態では、上述した加圧
体装着部（ステンレス鋼３３）の構造を上記実施の形態
３に適用したものについて示したが、上記実施の形態４
にも同様に適用できる。

【００３６】実施の形態６．上記実施の形態１におい
て、絶縁バンド２７を、従来から用いられている、ガラ
ス繊維をエポキシ樹脂で固めた繊維強化プラスチック絶
縁材料で構成したものを示したが、絶縁バンド２７、２
７ａの断面図である図６に示す様に、強化繊維にアルミ
ナ繊維３４を用いた繊維強化プラスチック絶縁材料で構
成すると、従来のガラス繊維を使用した場合と比較して
引張強度を約１．５倍、引張弾性率を約３倍に向上させ
ることができる。これにより、引張力が作用したときの
変形や、長期的なクリープ変形が抑制でき、絶縁バンド
２７、２７ａの強度的な信頼性が向上する。また、引張
強度および引張弾性率が向上できることより、絶縁バン
ド２７、２７ａの断面積を小さくでき、積層体１８の側
面が外側に開放される度合いが高くできるため、電気回
路接続端子１９や冷却液循環用の配管１７、および配線
（図示せず）をスタック１４外に引き出す方向やスペー
スの制約が低減し、設計上の自由度が向上し、素子１５
交換等の保守作業に際しても、作業できる方向の選択性
が向上し、作業性が向上する。

【００３７】また、絶縁バンド２７、２７ａを、強化繊
維に例えば、東洋紡績（株）のダイニーマなどの高強度
のポリエチレン繊維を用いた繊維強化プラスチック絶縁
材料で構成しても、ガラス繊維を使用した場合と比較し
て引張強度を約３倍に向上させることができ、同様の効
果が得られる。

【００３８】なお、この実施の形態で示した絶縁バンド
２７、２７ａの材料は、上記実施の形態１〜５で示した
スタック１４だけでなく、従来の構造のスタック１に用
いられる絶縁バンド４にも適用できる。特に、上記実施
の形態１〜５に適用した場合、スタック１４構造によ
り、絶縁バンド２７、２７ａは長さ、および断面積が低
減でき、絶縁バンド２７、２７ａの材料により、さらに
その断面積を低減することができる。このため、積層体
１８の側面が外側に開放される度合いを高くできるだけ
でなく、絶縁バンド２７、２７ａの軽量化が図れ、比較
的材質的に重いアルミナ繊維３４を強化繊維に信頼性良
く用いることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、この発明に係わる請求項
１記載の平形半導体素子用スタック装置は、複数個の平
形半導体素子と冷却部材とを積層した積層体と、この積
層体の積層方向における一方の端部に設けられた加圧側
押さえ板、および他方の端部に設けられた支持側押さえ
板と、上記加圧側押さえ板に、上記積層体の一方の端面
を押圧するように装着された加圧体と、上記積層体の他
方の端面と上記支持側押さえ板との間に挿入された弾性
部材と、上記積層体、上記加圧側押さえ板および上記支
持側押さえ板の側面を囲むように、複数本が互いに平行
に配設された、繊維強化プラスチックから成る絶縁バン
ドとを備え、上記加圧側押さえ板および上記支持側押さ
え板がそれぞれ上記積層体の径方向に放射状に突出した
複数の突出部を有し、上記絶縁バンドが、一方の端部が
上記加圧側押さえ板の突出部に、他方の端部が上記支持
側押さえ板の突出部にそれぞれ装着されるため、スタッ
ク装置の小型化が図れるとともに、絶縁バンドの長さお
よび断面積も低減でき、スタック外に引き出す配管、配
線、端子等の引き出し方向やスペースの制約が低減し、
設計上の自由度を向上させることができ、半導体素子交
換等の保守作業における作業性の向上も図ることができ
る。また、絶縁バンドを容易に量産できる効果を有す
る。

【００４０】またこの発明に係わる請求項２記載の平形
半導体素子用スタック装置は、複数個の平形半導体素子
と冷却部材とを積層した積層体と、この積層体の積層方
向における一方の端部に設けられた加圧側押さえ板、お
よび他方の端部に設けられた支持側押さえ板と、上記加
圧側押さえ板に、上記積層体の一方の端面を押圧するよ
うに装着された加圧体と、繊維強化プラスチックから成
り、一方の端部が上記加圧側押さえ板に、他方の端部が
上記支持側押さえ板に、それぞれバンド受け部を介して
装着され、上記積層体を挟んで径方向両側に配設される
２本の絶縁バンドとを備え、上記加圧側押さえ板および
上記支持側押さえ板の少なくとも一方が弾性を有し、上
記バンド受け部を上記加圧側押さえ板および上記支持側
押さえ板に対して回動可能にして、上記加圧体による押
圧時に、上記絶縁バンドに長手方向の引張力のみが作用
するようにしたため、スタック装置の小型化がさらに図
れるとともに、絶縁バンドの長さおよび断面積も低減で
き、スタック外に引き出す配管、配線、端子等の引き出
し方向やスペースの制約が低減し、設計上の自由度を向
上させることができ、半導体素子交換等の保守作業にお
ける作業性の向上も図ることができる。また、絶縁バン
ドにねじれや歪みを生じること無く、絶縁バンドの寿命
が長くなり信頼性を向上できるとともに、絶縁バンドを
容易に量産できる効果を有する。

【００４１】またこの発明に係わる請求項３記載の平形
半導体素子用スタック装置は、複数個の平形半導体素子
と冷却部材とを積層した積層体と、この積層体の積層方
向における一方の端部に設けられた加圧側押さえ板、お
よび他方の端部に設けられた支持側押さえ板と、上記加
圧側押さえ板に、上記積層体の一方の端面を押圧する酔
えに装着された加圧体と、上記積層体、上記加圧側押さ
え板および上記支持側押さえ板の側面を囲むように配設
された、複数本の繊維強化プラスチックから成る絶縁バ
ンドとを備え、上記加圧側押さえ板および上記支持側押
さえ板の両押さえ板がそれぞれ上記積層体の径方向に放
射状に突出した複数の突出部を有し、上記両押さえ板の
少なくとも一方の上記突出部が弾性を有し、上記絶縁バ
ンドが、一方の端部が上記加圧側押さえ板の突出部に、
他方の端部が上記支持側押さえ板の突出部に、それぞれ
上記両押さえ板に対して回動可能なバンド受け部を介し
て装着され、上記加圧体による押圧時に、上記絶縁バン
ドに長手方向の引張力のみが作用するようにしたため、
スタック装置の小型化がさらに図れるとともに、絶縁バ
ンドの長さおよび断面積も低減でき、スタック外に引き
出す配管、配線、端子等の引き出し方向やスペースの制
約が低減し、設計上の自由度を向上させることができ、
半導体素子交換等の保守作業における作業性の向上も図
ることができる。また、絶縁バンドにねじれや歪みを生
じること無く、絶縁バンドの寿命が長くなり信頼性を向
上できるとともに、絶縁バンドを容易に量産できる効果
を有する。

【００４２】またこの発明に係わる請求項４記載の平形
半導体素子用スタック装置は、請求項１または３におい
て、加圧側押さえ板および支持側押さえ板の突出部が、
積層体の周方向に等間隔に配設されたため、ねじれや歪
みの無い均等な引張力がそれぞれの絶縁バンドに作用
し、スタック装置の信頼性が向上する。

【００４３】またこの発明に係わる請求項５記載の平形
半導体素子用スタック装置は、請求項２または３におい
て、加圧側押さえ板を弾性材で構成し、その加圧体装着
部のみを、加圧時に変形しない剛性の高い材料で構成し
たため、、スタック組み立て時に積層体に圧接力を負荷
させたり、半導体素子交換時に上記圧接力を除去したり
する作業が容易になる。

【００４４】またこの発明に係わる請求項６記載の平形
半導体素子用スタック装置は、請求項１〜５のいずれか
において、加圧体を、加圧側押さえ板に螺着され積層体
の積層方向に可動し得る加圧ボルトで構成したため、積
層体を容易に信頼性良く圧接できる。

【００４５】またこの発明に係わる請求項７記載の平形
半導体素子用スタック装置は、請求項１〜５のいずれか
において、加圧体を、加圧側押さえ板に装着され積層方
向に自在に可動し得るネジ加工が施された加圧ロッド
と、この加圧ロッドに装着されるロックナットとで構成
し、上記加圧側押さえ板に着脱可能に取り付けられる加
圧ユニットで加圧するようしたため、積層体を容易に信
頼性良く圧接できる。

【００４６】またこの発明に係わる請求項８記載の平形
半導体素子用スタック装置は、請求項１〜７のいずれか
において、絶縁バンドを構成する繊維強化プラスチック
の繊維がアルミナ繊維、あるいはポリエチレン繊維であ
るため、絶縁バンドの強度的な信頼性が向上するととも
に、絶縁バンドの断面積をさらに小さくでき、スタック
外に引き出す配管、配線、端子等の引き出し方向やスペ
ースの制約が低減し、設計上の自由度をさらに向上させ
ることができ、半導体素子交換等の保守作業における作
業性の向上も図ることができる。

【００４７】またこの発明に係わる請求項９記載の平形
半導体素子用スタック装置は、複数個の平形半導体素子
と冷却部材とを積層した積層体と、この積層体の積層方
向における一方の端部に設けられた加圧側押さえブロッ
ク、および他方の端部に設けられた支持側押さえブロッ
クと、上記加圧側押さえブロックに装着され、上記積層
体の一方の端面を押圧する加圧体と、繊維強化プラスチ
ックから成り、上記加圧側押さえブロック、上記積層体
および上記支持側押さえブロックを取り囲むように装着
された絶縁バンドとを備え、上記絶縁バンドを構成する
繊維強化プラスチックの繊維がアルミナ繊維、あるいは
ポリエチレン繊維であるため、絶縁バンドの強度的な信
頼性が向上するとともに、絶縁バンドの断面積を小さく
でき、スタック外に引き出す配管、配線、端子等の引き
出し方向やスペースの制約が低減し、設計上の自由度を
向上させることができ、半導体素子交換等の保守作業に
おける作業性の向上も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による平型半導体素
子用スタック装置の構造を示す正面図および上面図であ
る。

【図２】 この発明の実施の形態１による平型半導体素
子用スタック装置の構造を示す側面図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による平型半導体素
子用スタック装置の構造を示す正面図である。

【図４】 この発明の実施の形態３による平型半導体素
子用スタック装置の構造を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態５による平型半導体素
子用スタック装置の構造を示す部分断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態６による平型半導体素
子用スタック装置の絶縁バンドの断面図である。

【図７】 従来の平形半導体素子用スタック装置の構造
を示す正面図である。

【図８】 従来の平形半導体素子用スタック装置の構造
を示す側面図である。

【符号の説明】

１４ スタック、１５ 半導体素子、１６ 冷却部材と
してのヒートシンク、１８ 積層体、２０ａ 加圧側押
さえ板、２０ｂ 支持側押さえ板、２１ａ，２１ｂ 突
出部、２２ 加圧体としての加圧ボルト、２６ 弾性部
材としての皿バネ、２７，２７ａ，２７ｂ 絶縁バン
ド、２８ 加圧体としての加圧ロッド、２９ ロックナ
ット、３０ 加圧ユニットとしての油圧プレス、３１ａ
加圧側押さえ板、３１ｂ 支持側押さえ板、３２ バ
ンド受け部、３３ 剛性の高い材料としてのステンレス
鋼、３４ アルミナ繊維。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の平形半導体素子と冷却部材とを
   積層した積層体と、この積層体の積層方向における一方
   の端部に設けられた加圧側押さえ板、および他方の端部
   に設けられた支持側押さえ板と、上記加圧側押さえ板
   に、上記積層体の一方の端面を押圧するように装着され
   た加圧体と、上記積層体の他方の端面と上記支持側押さ
   え板との間に挿入された弾性部材と、上記積層体、上記
   加圧側押さえ板および上記支持側押さえ板の側面を囲む
   ように、複数本が互いに平行に配設された、繊維強化プ
   ラスチックから成る絶縁バンドとを備え、上記加圧側押
   さえ板および上記支持側押さえ板がそれぞれ上記積層体
   の径方向に放射状に突出した複数の突出部を有し、上記
   絶縁バンドが、一方の端部が上記加圧側押さえ板の突出
   部に、他方の端部が上記支持側押さえ板の突出部に、そ
   れぞれ装着されることを特徴とする平形半導体素子用ス
   タック装置。
2. 【請求項２】 複数個の平形半導体素子と冷却部材とを
   積層した積層体と、この積層体の積層方向における一方
   の端部に設けられた加圧側押さえ板、および他方の端部
   に設けられた支持側押さえ板と、上記加圧側押さえ板
   に、上記積層体の一方の端面を押圧するように装着され
   た加圧体と、繊維強化プラスチックから成り、一方の端
   部が上記加圧側押さえ板に、他方の端部が上記支持側押
   さえ板に、それぞれバンド受け部を介して装着され、上
   記積層体を挟んで径方向両側に配設される２本の絶縁バ
   ンドとを備え、上記加圧側押さえ板および上記支持側押
   さえ板の少なくとも一方が弾性を有し、上記バンド受け
   部を上記加圧側押さえ板および上記支持側押さえ板に対
   して回動可能にして、上記加圧体による押圧時に、上記
   絶縁バンドに長手方向の引張力のみが作用するようにし
   たことを特徴とする平形半導体素子用スタック装置。
3. 【請求項３】 複数個の平形半導体素子と冷却部材とを
   積層した積層体と、この積層体の積層方向における一方
   の端部に設けられた加圧側押さえ板、および他方の端部
   に設けられた支持側押さえ板と、上記加圧側押さえ板
   に、上記積層体の一方の端面を押圧するように装着され
   た加圧体と、上記積層体、上記加圧側押さえ板および上
   記支持側押さえ板の側面を囲むように配設された、複数
   本の繊維強化プラスチックから成る絶縁バンドとを備
   え、上記加圧側押さえ板および上記支持側押さえ板の両
   押さえ板がそれぞれ上記積層体の径方向に放射状に突出
   した複数の突出部を有し、上記両押さえ板の少なくとも
   一方の上記突出部が弾性を有し、上記絶縁バンドが、一
   方の端部が上記加圧側押さえ板の突出部に、他方の端部
   が上記支持側押さえ板の突出部に、それぞれ上記両押さ
   え板に対して回動可能なバンド受け部を介して装着さ
   れ、上記加圧体による押圧時に、上記絶縁バンドに長手
   方向の引張力のみが作用するようにしたことを特徴とす
   る平形半導体素子用スタック装置。
4. 【請求項４】 加圧側押さえ板および支持側押さえ板の
   突出部が、積層体の周方向に等間隔に配設されたことを
   特徴とする請求項１または３記載の平形半導体素子用ス
   タック装置。
5. 【請求項５】 加圧側押さえ板を弾性材で構成し、その
   加圧体装着部のみを、加圧時に変形しない剛性の高い材
   料で構成したことを特徴とする請求項２または３記載の
   平形半導体素子用スタック装置。
6. 【請求項６】 加圧体を、加圧側押さえ板に螺着され積
   層体の積層方向に可動し得る加圧ボルトで構成したこと
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の平形半導
   体素子用スタック装置。
7. 【請求項７】 加圧体を、加圧側押さえ板に装着され積
   層方向に自在に可動し得るネジ加工が施された加圧ロッ
   ドと、この加圧ロッドに装着されるロックナットとで構
   成し、上記加圧側押さえ板に着脱可能に取り付けられる
   加圧ユニットで加圧するようしたことを特徴とする請求
   項１〜５のいずれかに記載の平形半導体素子用スタック
   装置。
8. 【請求項８】 絶縁バンドを構成する繊維強化プラスチ
   ックの繊維がアルミナ繊維、あるいはポリエチレン繊維
   であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載
   の平形半導体素子用スタック装置。
9. 【請求項９】 複数個の平形半導体素子と冷却部材とを
   積層した積層体と、この積層体の積層方向における一方
   の端部に設けられた加圧側押さえブロック、および他方
   の端部に設けられた支持側押さえブロックと、上記加圧
   側押さえブロックに装着され、上記積層体の一方の端面
   を押圧する加圧体と、繊維強化プラスチックから成り、
   上記加圧側押さえブロック、上記積層体および上記支持
   側押さえブロックを取り囲むように装着された絶縁バン
   ドとを備え、上記絶縁バンドを構成する繊維強化プラス
   チックの繊維がアルミナ繊維、あるいはポリエチレン繊
   維であることを特徴とする平形半導体素子用スタック装
   置。