(57)【要約】【課題】荷重の設計自由度が高い板ばねおよび放熱装置を提供する。【解決手段】板ばね１０は、被押圧部２０，２１と押圧部３０，３１とアーム部４０，４１と中央プレート部５０とを有する。被押圧部２０，２１は、厚さ方向への変形のための支点となる。押圧部３０，３１は、変形に伴う被加圧部材に荷重を加える作用点となる。アーム部４０，４１と押圧部３０，３１とは、中央プレート部５０を介して接続されている。【選択図】図４
2014016026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数設けられ、厚さ方向への変形のための支点となる変形支点形成部と、
少なくとも一つ設けられ、前記変形に伴う被加圧部材に荷重を加える作用点となる作用点形成部と、
前記変形支点形成部と前記作用点形成部とを接続し、変形するアーム部と、
を有することを特徴とする板ばね。
【請求項２】
前記変形支点形成部は、被押圧部であることを特徴とする請求項１に記載の板ばね。
【請求項３】
前記変形支点形成部は、締結部材により締結されることを特徴とする請求項１に記載の板ばね。
【請求項４】
前記アーム部と前記作用点形成部とは、中央プレート部を介して接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の板ばね。
【請求項５】
前記中央プレート部からは二つの前記作用点形成部が互いに逆方向に延びており、
該二つの前記作用点形成部は、ばね定数が異なることを特徴とする請求項４に記載の板ばね。
【請求項６】
前記アーム部の幅は前記変形支点形成部の幅および前記中央プレート部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の板ばね。
【請求項７】
前記作用点形成部は、屈曲形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の板ばね。
【請求項８】
発熱体の熱を放熱するための放熱装置であって、
前記発熱体と積層された状態で配置された冷却器と、
前記積層された前記発熱体と前記冷却器との積層体に対し荷重を加えて前記発熱体と前記冷却器とを圧接した状態で固定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の板ばねと、
を有することを特徴とする放熱装置。
【請求項９】
前記発熱体は、一方に導電部材へ締結される入出力端子を有する半導体モジュールであり、
前記板ばねは、アーム部と作用点形成部とが中央プレート部を介して接続されており、前記中央プレート部から互いに逆方向に延びる前記作用点形成部のうちの、前記入出力端子側の前記作用点形成部のばね定数が、反入出力端子側の前記作用点形成部のばね定数よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の放熱装置。
【請求項１０】
前記板ばねは、前記積層された前記発熱体と前記冷却器とを収納するケースに固定されることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の放熱装置。
【請求項１１】
前記板ばねは、前記冷却器に固定されることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板ばねおよび放熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等に、半導体モジュールを押え用板ばねおよびその補強梁によってヒートシンクまたは放熱板に押し付け固定する技術が開示されている。詳しくは、半導体モジュールの上に押え用板ばねが配置されるとともにその上に当該押え用板ばねを補強する補強梁が配置される。また、半導体モジュールの下にヒートシンクまたは放熱板が配置される。半導体モジュールは、ねじによって補強梁側から補強梁と押え用板ばねを介して半導体モジュールのねじ貫通孔を通してヒートシンクまたは放熱板に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２９１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような板ばねでは荷重の設計自由度が低く、そのため、例えば荷重が小さい場合、半導体モジュールの冷却効率が低下する。
本発明の目的は、荷重の設計自由度が高い板ばねおよび放熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、複数設けられ、厚さ方向への変形のための支点となる変形支点形成部と、少なくとも一つ設けられ、前記変形に伴う被加圧部材に荷重を加える作用点となる作用点形成部と、前記変形支点形成部と前記作用点形成部とを接続し、変形するアーム部と、を有することを要旨とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、変形支点形成部と作用点形成部とがアーム部により接続され、アーム部が変形して板ばねとして機能する。従って、アーム部の幅や長さ等を変えることにより荷重の設計自由度が高いものとなる。
【０００７】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の板ばねにおいて、前記変形支点形成部は、被押圧部であるとよい。
請求項３に記載のように、請求項１に記載の板ばねにおいて、前記変形支点形成部は、締結部材により締結されるとよい。
【０００８】
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の板ばねにおいて、前記アーム部と前記作用点形成部とは、中央プレート部を介して接続されているとよい。
請求項５に記載のように、請求項４に記載の板ばねにおいて、前記中央プレート部からは二つの前記作用点形成部が互いに逆方向に延びており、該二つの前記作用点形成部は、ばね定数が異なるとよい。
【０００９】
請求項６に記載のように、請求項４又は請求項５に記載の板ばねにおいて、前記アーム部の幅は前記変形支点形成部の幅および前記中央プレート部の幅よりも小さいとよい。
請求項７に記載のように、請求項１〜６のいずれか１項に記載の板ばねにおいて、前記作用点形成部は、屈曲形成されているとよい。
【００１０】
請求項８に記載の発明では、発熱体の熱を放熱するための放熱装置であって、前記発熱体と積層された状態で配置された冷却器と、前記積層された前記発熱体と前記冷却器との積層体に対し荷重を加えて前記発熱体と前記冷却器とを圧接した状態で固定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の板ばねと、を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１〜７のいずれか１項に記載の板ばねを用いて、積層された発熱体と冷却器との積層体に対し荷重を加えて発熱体と冷却器とを圧接した状態で固定して、冷却器により発熱体を冷却することができる。このときの荷重の設計自由度が高いものとなる。
【００１２】
請求項９に記載のように、請求項８に記載の放熱装置において、前記発熱体は、一方に導電部材へ締結される入出力端子を有する半導体モジュールであり、前記板ばねは、アーム部と作用点形成部とが中央プレート部を介して接続されており、前記中央プレート部から互いに逆方向に延びる前記作用点形成部のうちの、前記入出力端子側の前記作用点形成部のばね定数が、反入出力端子側の前記作用点形成部のばね定数よりも小さいとよい。
【００１３】
請求項９に記載の発明によれば、半導体モジュールの入出力端子が導電部材へ締結された状態において、板ばねの作用点形成部のうち、入出力端子側の作用点形成部のばね定数が、反入出力端子側の作用点形成部のばね定数よりも小さいので、半導体モジュールと冷却器との密着度が向上して半導体モジュールを安定して放熱させることができる。
【００１４】
請求項１０に記載のように、請求項８又は請求項９に記載の放熱装置において、前記板ばねは、前記積層された前記発熱体と前記冷却器とを収納するケースに固定されるとよい。
【００１５】
請求項１１に記載のように、請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の放熱装置において、前記板ばねは、前記冷却器に固定されるとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、荷重の設計自由度が高い板ばねおよび放熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態における板ばねを平面、正面および右側面から見た図。
【図２】（ａ）は第１の実施形態における放熱装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図３】（ａ）は放熱装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図４】（ａ）は放熱装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図５】（ａ）は第２の実施形態における放熱装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図６】第３の実施形態における板ばねを平面、正面および右側面から見た図。
【図７】（ａ）は第３の実施形態における放熱装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図８】（ａ）は第４の実施形態における放熱装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図９】（ａ）は第５の実施形態における放熱装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図１０】比較のための説明図。
【図１１】比較のための説明図。
【図１２】第６の実施形態における放熱装置の側面図。
【図１３】比較のための説明図。
【図１４】比較のための説明図。
【図１５】（ａ）は別例の板ばねの平面図、（ｂ）は別例の板ばねの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、板ばね１０は、２つの被押圧部２０，２１と、２つの押圧部３０，３１と、２つのアーム部４０，４１と、中央プレート部５０とを有している。アーム部４０，４１と押圧部３０，３１とは、中央プレート部５０を介して接続されている。そして、板ばね１０が図２に示すように組み付けられた状態において、板ばね１０の被押圧部２０，２１が、図２の符号１４１，１４２で示す部材により押圧されることによって図１のアーム部４０，４１が厚さ方向へ変形するようになっている。被押圧部２０，２１は、厚さ方向への変形のための支点となる変形支点形成部となっている。押圧部３０，３１は、変形に伴う被加圧部材（図２の半導体モジュール１１０）に荷重を加える作用点となる作用点形成部となっている。
【００１９】
図１に示すように、板ばね１０は、ばね鋼板材よりなり、一枚の鋼板を所望の形状に成形して構成されている。中央プレート部５０は四角形状をなし、水平に配置されている。四角形状の中央プレート部５０における対向する２つの辺のうちの一方から水平方向にアーム部４０を介して被押圧部２０が延設されているとともに、中央プレート部５０における対向する２つの辺のうちの他方から水平方向にアーム部４１を介して被押圧部２１が延設されている。アーム部４０，４１は長方形状をなしている。同様に、被押圧部２０，２１も長方形状をなしている。また、四角形状の中央プレート部５０における他の対向する２つの辺から水平方向に押圧部３０，３１が延設されている。押圧部３０，３１は長方形状（帯状）をなしている。
【００２０】
このようにして、板ばね１０の平面形状として、中央プレート部５０から、アーム部４０および被押圧部２０、アーム部４１および被押圧部２１、押圧部３０、押圧部３１が、十字状に延びる形状をなしている。ここで、中央プレート部５０とアーム部４０，４１と被押圧部２０，２１とは同一水平面上に位置している。
【００２１】
帯板状をなす押圧部３０，３１は、中央プレート部５０から斜め下方に直線的に延びるとともに、その先端側において斜め上方に折り返されている。このように、押圧部３０，３１は屈曲形成されている。押圧部３０における先端側の折り返し部が第１の荷重発生位置Ｐ１となっている。同様に、押圧部３１における先端側の折り返し部が第２の荷重発生位置Ｐ２となっている。
【００２２】
板ばね１０のアーム部４０，４１の幅Ｗ１と被押圧部２０，２１の幅Ｗ２と中央プレート部５０の幅Ｗ３の関係について、アーム部４０，４１の幅Ｗ１は、被押圧部２０，２１の幅Ｗ２および中央プレート部５０の幅Ｗ３よりも小さくなっている。即ち、図１での平面図において被押圧部２０、アーム部４０、中央プレート部５０、アーム部４１、被押圧部２１が左右方向に延設されており、被押圧部２０，２１と中央プレート部５０とは略同一の幅であるのに対しアーム部４０，４１は被押圧部２０，２１および中央プレート部５０よりも細くなっている。
【００２３】
また、帯板状をなす押圧部３０における中央プレート部５０側（根元部）は変形領域Ａ１となっている。同様に、帯板状をなす押圧部３１における中央プレート部５０側（根元部）は変形領域Ａ１となっている。この領域Ａ１が変形することにより荷重が発生する。
【００２４】
長方形状をなすアーム部４０は変形領域Ａ２となっている。同様に、長方形状をなすアーム部４１は変形領域Ａ２となっている。この領域Ａ２が変形することにより荷重が発生する。
【００２５】
このようにして、領域Ａ１での変形および領域Ａ２での変形により、発生荷重（ばね定数）を制御できる。
さらに、長方形状をなす被押圧部２０においてその長手方向の中央部分に押え領域Ａ３が形成されている。同様に、長方形状をなす被押圧部２１においてその長手方向の中央部分に押え領域Ａ３が形成されている。この押え領域Ａ３内での押え位置を荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２に近づけると、発生荷重は大きくなる。一方、押え領域Ａ３内での押え位置を荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２から遠ざけると、発生荷重は小さくなる。
【００２６】
図２に示すように、放熱装置１００は、発熱体としての半導体モジュール１１０の熱を放熱するための装置である。放熱装置１００は、図１に示した板ばね１０と、冷却器１２０と、締結部材としてのねじ１３０と、板ばね１０を押圧する押圧部材１４０と、ケース１５０を有している。押圧部材１４０がケース１５０にねじ１３０により締結されている。なお、図２（ａ）ではケース１５０内を見やすくするため押圧部材１４０を省略している。
【００２７】
ケース１５０は四角箱型をなし、上面が開口している。ケース１５０の内部においてケース１５０の底面には、薄い四角箱型をなす冷却器１２０が配置されている。ケース１５０の内部において冷却器１２０の上には、薄い四角箱型をなす半導体モジュール１１０が積層状態で配置されている。図２では冷却器１２０と半導体モジュール１１０とは、同一形状・同一寸法である。このようにケース１５０の内部には積層された半導体モジュール１１０と冷却器１２０とが収納されている。
【００２８】
半導体モジュール１１０の上面には、図１を用いて説明した板ばね１０が配置されている。図１で説明した押圧部３０，３１の折り返し部（荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２）が半導体モジュール１１０の上面に接触する。
【００２９】
押圧部材１４０は、四角板状をなしている。ケース１５０における上面開口部には押圧部材１４０が配置され、ケース１５０の上面開口部を押圧部材１４０にて塞ぐ構成となっている。つまり、押圧部材１４０は、ケース１５０の上面開口部を塞ぐ蓋材として機能する。押圧部材１４０の下面において左右一対の突起１４１，１４２が形成されている。この突起１４１，１４２の先端が板ばね１０の被押圧部２０，２１に接触している。このようにして、板ばね１０の被押圧部２０，２１が突起１４１，１４２により押圧されることによって板ばね１０の押圧部３０，３１およびアーム部４０，４１が変形して半導体モジュール１１０に対し下方へ荷重が加えられる。板ばね１０により半導体モジュール１１０が冷却器１２０に押圧される。これにより、半導体モジュール１１０と冷却器１２０とが熱的に接続されている。
【００３０】
次に、このように構成した板ばね１０および放熱装置１００の作用について説明する。
図２に示すように組み立てられた状態において、半導体モジュール１１０の上に板ばね１０が配置され、押圧部材１４０の突起１４１，１４２により板ばね１０の被押圧部２０，２１が下方に押される。これにより、板ばね１０の押圧部３０，３１およびアーム部４０，４１が変形して半導体モジュール１１０に対し下方へ荷重が加えられて半導体モジュール１１０が冷却器１２０に押圧される。
【００３１】
この状態において半導体モジュール１１０の駆動に伴い半導体モジュール１１０が発熱する。この熱は冷却器１２０において逃がされ、半導体モジュール１１０が高温になることが防止される。
【００３２】
一方、板ばね１０による荷重を小さく設計する場合には、図３に示す押圧部材１４０を用いる。図２の押圧部材１４０と図３の押圧部材１４０の比較において、突起１４１，１４２の位置について図２に示した突起１４１，１４２に比べ図３の突起１４１，１４２の方が外側、即ち、荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２から離れている。図３の押圧部材１４０を用いることにより板ばね１０による荷重を小さくすることができる。
【００３３】
他にも、板ばね１０による荷重を小さく設計する場合には、図４に示す板ばね１０を用いる。図２の板ばね１０と図４の板ばね１０の比較において、図２に示した板ばね１０に比べ図４の板ばね１０の方がアーム部４０，４１の幅Ｗ１が細くなっている。図４の板ばね１０を用いることにより板ばね１０による荷重を小さくすることができる。他にも、アーム部４０，４１の長さＬ１（図１参照）を長くすることにより板ばね１０による荷重を小さく設計することができる。
【００３４】
特許文献１においては、半導体モジュールを押え用板ばねおよびその補強梁によってヒートシンクまたは放熱板に押し付け固定するとともに押え用板ばねおよびその補強梁はヒートシンクまたは放熱板に対しねじにて固定している。この場合、押え用板ばねの一箇所の変形により押え荷重（ばね定数）を制御しているため押え荷重の制御可能幅が狭い。また、補強梁による押え用板ばねの押え位置による押え荷重の制御ができない。さらに、半導体モジュールにねじが貫通しており、半導体モジュールにはねじ貫通孔が必要であった。
【００３５】
これに対し本実施形態においては、図１において押え用の板ばね１０における二箇所の領域Ａ１，Ａ２の変形により、押え荷重（ばね定数）を制御している。これにより、押え荷重制御幅を広く設計できる。また、押え用の板ばね１０における押え位置（領域Ａ３内での位置）により押え荷重を制御できる形状となっている。よって、荷重の設計自由度が高くなる。
【００３６】
具体的には、領域Ａ１での変形および領域Ａ２での変形により、発生荷重（ばね定数）を制御できる。また、押え領域Ａ３内での押え位置を荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２に近づけると、発生荷重は大きくなる。一方、押え領域Ａ３内での押え位置を荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２から遠ざけると、発生荷重は小さくなる。
【００３７】
発生荷重の制御について、例えば、荷重が大きすぎると、押え部材（押圧部材１４０）は板ばね１０の反力を受けて変形、即ち、押え部材（押圧部材１４０）に大きな応力が加わりダメージを受けてしまう。このような場合においては荷重を小さくすることにより押え部材（押圧部材１４０）に応力が加わりにくくしてダメージを受けにくくする。また、荷重が小さい場合には半導体モジュール１１０の冷却効率が低下するので、荷重を大きくして冷却効率の向上を図る。
【００３８】
さらに、本実施形態では半導体モジュール１１０には、特許文献１のようなねじ止め用のねじ貫通孔を不要とすることができる。
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３９】
（１）板ばね１０は、複数設けられ、厚さ方向への変形のための支点となる変形支点形成部としての被押圧部２０，２１と、少なくとも一つ設けられ、変形に伴う被加圧部材に荷重を加える作用点となる作用点形成部としての押圧部３０，３１と、被押圧部２０，２１と押圧部３０，３１とを接続し、変形するアーム部４０，４１と、を有する。被押圧部２０，２１と押圧部３０，３１とがアーム部４０，４１により接続され、被押圧部２０，２１が押圧されることによってアーム部４０，４１が変形して板ばねとして機能する。従って、アーム部４０，４１の幅Ｗ１や長さＬ１を変えることにより荷重の設計自由度が高いものとなる。
【００４０】
（２）また、押え荷重の制御は押え領域Ａ３内での押え位置を荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２に対して接離する方向に調整することによって行うことができる。
（３）アーム部４０，４１、と押圧部３０，３１とは、中央プレート部５０を介して接続されているので、アーム部４０，４１の変形と押圧部３０，３１の変形により発生する荷重を制御することができる。
【００４１】
（４）アーム部４０，４１の幅Ｗ１は被押圧部２０，２１の幅Ｗ２および中央プレート部５０の幅Ｗ３よりも小さいので、アーム部４０，４１の幅を調整して荷重の制御が容易となる。
【００４２】
（５）放熱装置１００は、半導体モジュール１１０と積層された状態で配置された冷却器１２０と、積層された半導体モジュール１１０と冷却器１２０との積層体に対し荷重を加えて半導体モジュール１１０と冷却器１２０とを圧接した状態で固定する板ばね１０と、を有する。よって、板ばね１０を用いて、積層された半導体モジュール１１０と冷却器１２０との積層体に対し荷重を加えて半導体モジュール１１０と冷却器１２０とを圧接した状態で固定して、冷却器１２０により半導体モジュール１１０を冷却することができる。このときの荷重の設計自由度が高いものとなる。
【００４３】
（６）押圧部３０および押圧部３１によって半導体モジュール１１０を半導体モジュール１１０の中心とは異なる２箇所で押圧しているため、荷重アンバランスが発生しない。このため、振動を受けやすい車両等に搭載しても信頼性を損なわない。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４４】
図２に代わり本実施形態では図５に示す構成となっている。図２において押圧部材１４０はケース１５０に締結されていた。これに対し、本実施形態では押圧部材１４０は冷却器１２０に締結されている。なお、図５（ａ）ではケース１５０内を見やすくするため押圧部材１４０を断面で表している。
【００４５】
図５において、図１に示した板ばね１０と、冷却器１２０と、締結部材としてのねじ１３０と、板ばね１０を押圧する押圧部材１４０とを有している。
押圧部材１４０の外周縁部は下方に延設され、さらにその先端部は水平方向に延びている。この水平方向に延びる部位が冷却器１２０の上面に当接し、当該部位においてねじ１３０により締結されている。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４６】
図１に示した板ばね１０に代わり、本実施形態では、板ばね１０は図６に示す構成となっている。また、図２に示した放熱装置１００に代わり、本実施形態では、放熱装置１００は図７に示す構成となっている。
【００４７】
図６において、板ばね１０は、締結部２５，２６と、押圧部３０，３１と、締結部２５，２６と押圧部３０，３１とを接続するアーム部４０，４１とを有している。アーム部４０，４１と押圧部３０，３１とは中央プレート部５０を介して接続されている。締結部２５，２６においてねじが通る貫通孔２７が形成されている。そして、図７に示すように、ねじ１３５が締結部２５，２６の貫通孔２７を貫通してケース１５０に螺入されることにより板ばね１０の締結部２５，２６がケース１５０の上面に締結されている。これにより板ばね１０の押圧部３０，３１およびアーム部４０，４１が変形する。締結部２５，２６は、厚さ方向への変形のための支点となる変形支点形成部となっており、締結部材としてのねじ１３５によりケース１５０に締結（固定）されている。
【００４８】
このように、第１の実施形態では板ばね１０を別部材（押圧部材１４０）で押えたが、本実施形態では、板ばね１０の締結部２５，２６がケース１５０にねじ１３５により締結されている。
【００４９】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（７）板ばね１０の締結部２５，２６は、締結部材としてのねじ１３５によりケース１５０に固定（締結）されるので、押圧部材１４０を用いることなく板ばね１０を容易にケース１５０に組み付けることができる。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態を、第３の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５０】
図７に代わり本実施形態では図８に示す構成となっている。
図７においては板ばね１０の締結部２５，２６がケース１５０に締結されていた。これに対し、本実施形態では板ばね１０の締結部２５，２６が冷却器１２０に締結されている。
【００５１】
図８において、放熱装置１００は、板ばね１０と、冷却器１２０と、締結部材としてのねじ１３５とを有している。ここで、板ばね１０の締結部２５，２５における外側の端部は下方に延設され、さらにその先端部は水平方向に延びている。この水平方向に延びる部位が冷却器１２０の上面に当接し、当該部位においてねじ１３５により締結されている。
【００５２】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（８）板ばね１０の締結部２５，２６は、締結部材としてのねじ１３５により冷却器１２０に締結（固定）されているので、ケースを用いることなく半導体モジュール１１０を固定して半導体モジュール１１０を冷却することができる。
【００５３】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態を第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
図９に示すように、冷却器１２０及び半導体モジュール２００は、コンデンサ２１０に積層されている。コンデンサ２１０は、直方体状の冷却器１２０が載置される載置面２１０ａを有している。載置面２１０ａの縁には、コンデンサ２１０から突出するように端子台２１２が設けられている。端子台２１２には、ナットＮ１が埋設されている。
【００５４】
コンデンサ２１０は、導電部材２１３，２１４を有している。導電部材２１３は、正極用であり、導電部材２１４は負極用である。導電部材２１３，２１４は、金属板を屈曲させて形成されており、載置面２１０ａと交わる面のうち端子台２１２が設けられている側の面から、端子台２１２に沿って延びている。導電部材２１３は、先端が端子台２１２上に位置している。
【００５５】
冷却器１２０における載置面２１０ａと対向する面とは反対側の面には、半導体モジュール２００が載置されている。半導体モジュール２００は、矩形扁平状をなしており、対向する一対の辺のうち、一方からは入出力端子２０１，２０２，２０３が突出している。入出力端子２０１，２０２は、正負の入力用であり、入出力端子２０３は出力用である。また、対向する一対の辺のうち他方からは、信号端子２０４が突出している。本実施形態では、信号端子２０４が設けられている側が反入出力端子側となる。入出力端子２０１，２０２は、入出力端子２０１，２０２を挿通したボルトＢ１が端子台２１２に埋設されたナットＮ１に螺合されることで、導電部材２１３，２１４へ締結されている。また、入出力端子２０３も同様に、端子台２１２上で導電部材へ締結される。
【００５６】
半導体モジュール２００の冷却器１２０と対向する面とは反対側の面には、板ばね２２０が設けられている。板ばね２２０は、中央プレート部５０を有している。各中央プレート部５０の被押圧部２０，２１（アーム部４０，４１）が設けられる辺とは異なる二辺からは、押圧部２２１，２２２が互いに逆方向に延びている。中央プレート部５０を挟んで逆方向に延びる二つの押圧部２２１，２２２は、ばね定数が異なっている。具体的にいえば、一方の押圧部２２１の中央プレート部５０から荷重発生位置（半導体モジュール２００との接触点）までの部分における幅Ｗ１１は、他方の押圧部２２２の中央プレート部５０から荷重発生位置（半導体モジュール２００との接触点）までの部分における幅Ｗ１０に比べて狭くなっている。これにより、一方の押圧部２２１は、他方の押圧部２２２に比べて、ばね定数が小さくなっている。なお、押圧部２２１と押圧部２２２は、厚み及び材料は同一となっており、幅Ｗ１０，Ｗ１１のみが異なっている。
【００５７】
上記のように構成された板ばね２２０は、中央プレート部５０が半導体モジュール２００の中央と対向するように半導体モジュール２００上に設けられる。また、板ばね２２０は、一方の押圧部２２１が半導体モジュール２００の入出力端子２０１，２０２，２０３側に位置し、他方の押圧部２２２が半導体モジュール２００の信号端子２０４側に位置するように設けられている。すなわち、板ばね２２０は、入出力端子２０１，２０２，２０３側の押圧部２２１のばね定数が、反入出力端子側の押圧部２２２のばね定数よりも小さくなっている。板ばね２２０は、押圧部材１４０によって押圧されている。
【００５８】
図１０に示すように、一般に、コンデンサ３００に冷却器３０１及び半導体モジュール３０２を積層し、端子台３０３上で入出力端子３０４を導電部材３０５へ締結する場合、入出力端子３０４と端子台３０３（導電部材３０５）との間に多少の隙間が形成される程度に余裕を持たせて端子台３０３の高さが設定される。
【００５９】
これは、冷却器３０１に半導体モジュール３０２を載置した状態（入出力端子３０４を締結していない状態）の入出力端子３０４の高さが、端子台３０３の高さより高いと、入出力端子３０４が端子台３０３に乗り上げるからである。入出力端子３０４が端子台３０３に乗り上げると、これに伴い半導体モジュール３０２が傾き、半導体モジュール３０２の冷却器３０１と対向する面の一部（入出力端子３０４側）が、冷却器３０１から離れてしまう場合や、密着度が不足する場合がある。そして、これにより、半導体モジュール３０２を十分に冷却することができない場合がある。
【００６０】
図１１に示すように、図１０に示す状態から、ボルトＢ２をナットＮ２に螺合することにより端子台３０３で半導体モジュール３０２の入出力端子３０４とコンデンサ３００の導電部材３０５を締結する。すると、半導体モジュール３０２の入出力端子３０４側が端子台３０３に向けて引っ張られる。そのため、ボルトＢ２のネジ部を力点として冷却器３０１における入出力端子３０４側の半導体モジュール３０２との接触点を支点として半導体モジュール３０２の信号端子３０６側にモーメントが作用する。このモーメントにより半導体モジュール３０２の信号端子３０６側において持ち上がろうとする力が働く。特に、インバータのアームがダイオードと発熱の大きい素子（ＩＧＢＴ）から構成され、アームの構成部品がパッケージングされて半導体モジュールを形成している場合、信号端子３０６に近い側にスイッチング制御されるＩＧＢＴが配置される。そうすると、発熱の大きい素子（ＩＧＢＴ）は信号端子３０６側にあり、半導体モジュール３０２の信号端子３０６側が冷却器３０１から離れたり、密着度が低下すると、発熱の大きい箇所での放熱性が不足するおそれがある。
【００６１】
本実施形態では、半導体モジュール２００の信号端子２０４側に荷重を加える押圧部２２２のばね定数を、半導体モジュール２００の入出力端子２０１，２０２，２０３側に荷重を加える押圧部２２１のばね定数よりも大きくしている。このため、半導体モジュール２００における押さえ荷重が不足しやすい部分に大きな荷重を加えることができ、放熱性が不足しにくい。
【００６２】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（９）中央プレート部５０を挟んで設けられた押圧部２２１，２２２のばね定数を異ならせている。このため、被加圧部材（本実施形態では半導体モジュール２００）に応じて荷重を調整することができる。このため、荷重のばらつきが大きくなりにくく、適切に被加圧部材を加圧することができる。
【００６３】
（１０）そして、この板ばね２２０によって、締結による反力によって押さえばね力が弱くなりやすい部分（半導体モジュール２００の信号端子２０４側）に加える荷重を、締結による反力によって押さえばね力が弱くなりにくい部分（半導体モジュール２００の入出力端子２０１，２０２，２０３側）よりも大きくすることができる。このため、半導体モジュール２００の一部が冷却器１２０から離れたり、密着度が不足することが抑止され、半導体モジュール２００を安定して放熱させることができる。
【００６４】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態を第５の実施形態との相違点を中心に説明する。
図１２に示すように、冷却器１２０の両面には、半導体モジュール２００が設けられている。冷却器１２０の両面に設けられた半導体モジュール２００は、冷却器１２０を挟んで対向している。冷却器１２０を挟んで対向する半導体モジュール２００は、入出力端子２０１，２０２，２０３が同一方向を向くように配置されている。そして、半導体モジュール２００は、柱状の連結端子台２４０によって接続されている。具体的にいえば、冷却器１２０を挟んで対向配置された半導体モジュール２００の入出力端子２０１，２０２，２０３同士の間には、連結端子台２４０が設けられ、入出力端子２０１，２０２，２０３を挿通したボルトＢ３が、この連結端子台２４０の両端に螺合されている。これにより、冷却器１２０を挟んで対向配置された半導体モジュール２００の入出力端子２０１，２０２，２０３が連結端子台２４０へ締結されている。本実施形態では、連結端子台２４０が導電部材となる。連結端子台２４０は、板状の端子部２４０ａを有している。各半導体モジュール２００は、第５の実施形態と同じ板ばね２２０によって冷却器１２０に向けて押さえつけられている。板ばね２２０を押圧する押圧部材１４０は、冷却器１２０に設けられたボス１２０ａにボルトＢ４によって固定されている。なお、図１２においては、押圧部材１４０における連結端子台２４０側の取付構造の図示は省略している。
【００６５】
ところで、図１３に示すように、一般に、半導体モジュール３０２の入出力端子３０４を柱状の連結端子台３０７へ締結する場合、入出力端子３０４と連結端子台３０７の両端面との間に隙間が形成されるように、連結端子台３０７の寸法を設定する。これは、第５の実施形態と同様に、半導体モジュール３０２の入出力端子３０４が連結端子台３０７に乗り上げると、半導体モジュール３０２の一部が冷却器３０１から離れてしまうためである。
【００６６】
図１４に示すように、図１３に示す状態から、ボルトＢ２を連結端子台３０７に螺合すると、図１２で示した場合と同様に、半導体モジュール３０２の信号端子３０６側が、冷却器３０１から離間する方向に持ち上がろうとする。
【００６７】
本実施形態では、第５の実施形態の板ばね２２０と同じ板ばね２２０を用いて半導体モジュール２００に荷重を加えている。板ばね２２０は、第５の実施形態と同様に、ばね定数の小さい押圧部２２１が、半導体モジュール２００の入出力端子２０１，２０２，２０３側に位置し、ばね定数の大きい押圧部２２２が半導体モジュール２００の信号端子３０６側に位置している。
【００６８】
このように、入出力端子２０１，２０２，２０３が端子台２１２に固定される場合だけでなく、連結端子台２４０に固定される場合であっても、板ばね２２０を用いて荷重を加えることで、半導体モジュール２００を安定して放熱させることができる。
【００６９】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・前述の実施形態の板ばね１０では、図１等に示したように荷重発生箇所は二箇所（荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２）であった。この構成を図１５に示すように繰り返すことで半導体モジュール（１１０）に対し所望の数の荷重発生箇所を実現することができる。即ち、図１５において、２つの中央プレート部５０，５１を有するとともにアーム部４０，４１，４２，４３を有し、さらに押圧部３０，３１，３２，３３を有しており、これにより４つの荷重発生位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を実現している。
【００７０】
・前述の実施形態における板ばね１０の形状については、必要荷重、必要強度等に応じて適宜変更するものとする。例えば、アーム部４０，４１における中央プレート部５０との繋ぎ目の形状を変える等してもよい。
【００７１】
・領域Ａ１の幅または長さのうち少なくとも一方をコントロールして荷重を制御してもよい。また、領域Ａ２の幅または長さのうち少なくとも一方をコントロールして荷重を制御する構成に加えて、領域Ａ１の幅または長さのうち少なくとも一方をコントロールして荷重を制御してもよい。この場合、より荷重の設計自由度がより高いものになる。
【００７２】
・板ばね１０の中央プレート部５０の形状は四角形をなし、アーム部４０，４１と押圧部３０，３１が四方に延びていたが、これに限ることはない。例えば、中央プレート部５０から延びるアーム部と押圧部の数は任意である。要は、複数の変形支点形成部（被押圧部、締結部）と、少なくとも一つの作用点形成部（押圧部）とを備えていればよい。
【００７３】
・蓋材はケースの上面開口部を塞がないものでもよく、その形状は問わない。すなわち、板ばね１０の被押圧部に接触して板ばね１０の被押圧部を押圧可能な構成であればよい。
【００７４】
・板ばね１０はケース１５０に設けられる雌ねじ部を有するボスに接続されてもよい。同様に、板ばね１０は冷却器１２０に設けられる雌ねじ部を有するボスに接続されてもよい。この場合、ボスの高さによっては板ばね１０の締結部を下方に延設する必要がなく、板ばね１０を一方の被押圧部から他方の被押圧部にかけて平らに形成することができる。
【００７５】
・押圧部材１４０はケース１５０に設けられる雌ねじ部を有するボスに接続されてもよい。同様に、押圧部材１４０は冷却器１２０に設けられる雌ねじ部を有するボスに接続されてもよい。この場合、ボスの高さによっては押圧部材の締結部を下方に延設する必要がない。
【００７６】
・第５の実施形態及び第６の実施形態では、押圧部２２１，２２２の幅Ｗ１０，Ｗ１１を異ならせることで押圧部２２１，２２２のばね定数を異ならせたが、これに限られず、押圧部２２１，２２２の厚みや、押圧部２２１，２２２の材料を変更してもよい。一方の押圧部２２１の厚みを他方の押圧部２２２よりも薄くしたり、一方の押圧部２２１と他方の押圧部２２２の幅及び厚みを同一とするとともに材料を異ならせることで、他方の押圧部２２２のばね定数を一方の押圧部２２１のばね定数よりも大きくしてもよい。
【００７７】
・第５の実施形態では、コンデンサ２１０に端子台２１２を設けたが、これに限られず、例えば、ケース１５０などに端子台２１２を設けてもよい。
・半導体モジュール１１０，２００の数は、適宜変更してもよい。
【００７８】
次に、上記実施形態および別例から把握できる技術的思想について、効果とともに以下に追記する。
（イ）一端が固定端となるとともに他端が自由端となる一次梁部と、
一端の自由端が連結部を介して前記一次梁部の自由端に連結されるとともに他端が自由端となる二次梁部と、
を備え、
前記一次梁部の固定端が厚さ方向への変形のための支点となるとともに、前記二次梁部の自由端が前記変形に伴う被加圧部材に荷重を加える作用点となっていることを特徴とする板ばね。
【００７９】
つまり、図１における被押圧部２０とアーム部４０（あるいは被押圧部２１とアーム部４１）にて一次梁部が構成され、押圧部３０（あるいは押圧部３１）にて二次梁部が構成され、中央プレート部５０にて連結部が構成されている。また、一次梁部としての被押圧部２０とアーム部４０における固定端（中央プレート部５０とは反対側の部位）、あるいは、一次梁部としての被押圧部２１とアーム部４１における固定端（中央プレート部５０とは反対側の部位）が厚さ方向への変形のための支点となる。さらに、二次梁部としての押圧部３０（あるいは押圧部３１）における自由端（中央プレート部５０とは反対側の部位）が変形に伴う被加圧部材に荷重を加える作用点となっている。よって、変形のための支点となる部位と、被加圧部材に荷重を加える作用点となる部位との間において、２つの梁（一次梁部、二次梁部）が連設された構造となっている。
【００８０】
従って、この（イ）に記載の技術的思想によれば、一次梁部と二次梁部の二つの変形により荷重の設計自由度が高いものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る板ばねおよび放熱装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車で使用される板ばねおよび放熱装置に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１０…板ばね、２０…被押圧部、２１…被押圧部、２２…被押圧部、２５…締結部、２６…締結部、３０…押圧部、３１…押圧部、３２…押圧部、３３…押圧部、４０…アーム部、４１…アーム部、４２…アーム部、４３…アーム部、５０…中央プレート部、５１…中央プレート部、１００…放熱装置、１１０，２００…半導体モジュール、１２０…冷却器、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅、Ｗ３…幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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