(57)【要約】【課題】実装作業の効率化を達成し得ると同時に、実装基板の小形化及びゲート配線長のバラツキの低減も達成し得る半導体素子の固定構造を提供する。【解決手段】ヒートシンク３、４の内側には、帯状板部材の長手方向に亘り分散させて形成したナット１２ａを有するナット付押え板１２を配設するとともに、前記ヒートシンク３、４の外側には、帯状板部材の長手方向に亘り分散させて形成したボルト孔１１ａを有する押え板１１を配設し、さらにヒートシンク３、４に当接させて配設した半導体素子１を押え板１１とナット付押え板１２とで押圧し、押え板１１のボルト孔１１ａを介して挿通するボルト１３の先端部をナット付押え板１２のナット１２ａに螺合させることにより押え板１１及びナット付押え板１２で複数の半導体素子１を一括して挾持・固定した。【選択図】　図２
2004063713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の側には他の実装部品が実装されている基板上に配設した線上のヒートシンクと、このヒートシンクの両側の面にそれぞれ当接させて固定した複数の半導体素子とを有する半導体素子の固定構造において、
前記実装部品が実装されている側であるヒートシンクの内側には、帯状板部材の長手方向に亘り分散させて形成したナットを有するナット付押え板を配設するとともに、前記ヒートシンクの反対側である外側には、帯状板部材の長手方向に亘り分散させて形成したボルト孔を有する押え板を配設し、
さらにヒートシンクに当接させて配設した半導体素子を押え板とナット付押え板とで押圧し、押え板のボルト孔を介して挿通するボルトの先端部をナット付押え板のナットに螺合させることにより押え板及びナット付押え板で半導体素子を挾持して固定したことを特徴とする半導体素子の固定構造。
【請求項２】
〔請求項１〕に記載する半導体素子の固定装置において、
押え板の隣接するボルト孔間及びナット付押え板の隣接するナット間には、複数の半導体素子を挟み込むように構成したことを特徴とする半導体素子の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子の固定構造に関し、特にモータ駆動用のドライバ回路のスイッチング素子やダイオード等をヒートシンクに固定する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ドライバ回路や電源回路のスイッチング素子やダイオードは、オン状態損失、スイッチング損失等に起因する発熱がある。そこで、この種の半導体素子の発熱を放散して効率良く動作させるため、一般に、ヒートシンクを設けている。すなわち、この種の半導体素子は、通常ヒートシンクに密着させて実装する。ここで、大容量回路の場合、複数個の半導体素子を並列接続して必要な電流を確保しているが、この様な場合には、ヒートシンクには多数の半導体素子が固定される。この場合、従来技術においては半導体素子の上部にある孔を利用してねじで固定するのが一般的である。
【０００３】
図３はこの種の半導体素子の一例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はその側面図である。同図に示すように、当該半導体素子１は上部が段部１ａを介した薄肉部１ｂとなっており、この薄肉部１ｂに貫通孔１ｃが形成されている。
【０００４】
図４は上記半導体素子１の実装例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図である。同図に示すように、本例では、基板２上に２列の線状のヒートシンク３、４を配設した場合であり、各ヒートシンク３、４の両側の面にそれぞれ当接させて２０個づつの半導体素子１を固定している。、各ヒートシンク３、４の一方の側（内側）における基板２上には、他の多数の実装部品５が実装されている。すなわち、ヒートシンク３、４の間における基板２上には他の多数の実装部品５を実装する空間を確保しなければならない構造となっている。ここで、各半導体素子１は貫通孔１ｃ（図３参照。）を介してねじ６でヒートシンク３、４に固定して密着させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来技術に係る半導体素子の固定構造においては、ヒートシンク３、４の内側面に半導体素子１をねじ６で固定する際、その取付け治具が他の実装部品５と干渉しないように作業空間を確保する必要がある。このため基板２の寸法が大きくなる。また、放熱の観点からは適度な間隔をおいて半導体素子１を実装する方が望ましていが、基板配線を余程工夫しない限り半導体素子の配線長のバラツキが大きくなってしまう。これでは特定の半導体素子１に電流を集中させることになり、電流の分散を図るために並列接続を行った意味がなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、実装作業の効率化を達成し得ると同時に、実装基板の小形化及びゲート配線長のバラツキの低減も達成し得る半導体素子の固定構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【０００８】
１）　一方の側には他の実装部品が実装されている基板上に配設した線上のヒートシンクと、このヒートシンクの両側の面にそれぞれ当接させて固定した複数の半導体素子とを有する半導体素子の固定構造において、
前記実装部品が実装されている側であるヒートシンクの内側には、帯状板部材の長手方向に亘り分散させて形成したナットを有するナット付押え板を配設するとともに、前記ヒートシンクの反対側である外側には、帯状板部材の長手方向に亘り分散させて形成したボルト孔を有する押え板を配設し、
さらにヒートシンクに当接させて配設した半導体素子を押え板とナット付押え板とで押圧し、押え板のボルト孔を介して挿通するボルトの先端部をナット付押え板のナットに螺合させることにより押え板及びナット付押え板で半導体素子を挾持して固定したこと。
【０００９】
２）　上記１）に記載する半導体素子の固定装置において、
押え板の隣接するボルト孔間及びナット付押え板の隣接するナット間には、複数の半導体素子を挟み込むように構成したこと。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、図３及び図４に示す従来技術と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態に係る半導体素子の固定構造の中心的な構成部材である押え板及びナット付押え板を示す図で、（ａ）は押え板の正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はナット付押え板の正面図、（ｄ）はその平面図である。
【００１２】
同図（ａ）及び（ｂ）に示すように、押え板１１は、その長手方向に亘り等間隔に分散させて形成した複数個（図では５個）のボルト孔１１ａを有する帯状板部材である。ナット付押え板１２は、同図（ｃ）及び（ｄ）に示すように、その長手方向に亘り等間隔に分散させて形成した複数個（図では５個）のナット１２ａを有する帯状板部材である。ここで、ボルト孔１１ａとナット１２ａとは、押え板１１及びナット付押え板１２の長手方向に関してそれぞれ対応する位置に配設してある。また、隣接するボルト孔１１ａ及びナット１２ａ間には、複数個（図では２個）の半導体素子１が占位することができるような間隔を確保してある。
【００１３】
図２は、本実施例に係る半導体素子の固定構造をその実装時の態様で示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図である。同図に基づき実装時の態様を説明しておく。先ず、他の実装部品５が実装されている側であるヒートシンク３、４の内側に、ナット付押え板１２を配設するとともに、前記ヒートシンク３、４の反対側である外側に、押え板１１を配設する。このとき、各半導体素子１はその薄肉部１ｂ（図３参照。）を介して押え板１１及びナット付押え板１２でヒートシンク３、４の外側面及び内側面に当接させて押さえ込んでおく。
【００１４】
かくして、押え板１１及びナット付押え板１２の長手方向に関する両端部を除く部分には、隣接するボルト孔１１ａ及びナット１２ａ間に２個づつの半導体素子１を配設する。かかる状態では、押え板１１のボルト孔１１ａとナット付押え板１２のナット１２ａとがヒートシンク３、４を挟んで相対向する位置に占位した状態となっているので、押え板１１のボルト孔１１ａを介してボルト１３を挿通し、このボルト１３の先端部をナット付押え板１２のナット１２ａに螺合させる。このことにより押え板１１及びナット付押え板１２で各半導体素子１を挾持して固定する。
【００１５】
ここで、半導体素子１をヒートシンク３、４に密着させるために必要な締付けトルクを考慮して、強度区分が１０．９の高張力ボルトを用いる。一般のねじが適用できないことを示す選定理由は次の通りである。
必要締付けトルク；５〜６ｋｇｆ・ｃｍ（ｍａｘ：１０ｋｇｆ・ｃｍ）
ねじの締付けトルク；４．８ｋｇｆ・ｃｍ（強度区分４．６のＭ３ねじ）
ボルトの締付けトルク；１６ｋｇｆ・ｃｍ（強度区分１０．９のＭ３ボルト）
【００１６】
また、一本のボルト１３で２つの半導体素子１を固定することになるため、トルクは１／２に分散される。したがって、強度区分１０．９のボルトのみが適当である。なお、押え板１１及びナット付押え板１２は上記トルクで締結しても、大きな撓みが発生しない程度の厚さを有するものとする。
【００１７】
かかる本形態によれば押え板１１及びナット付押え板１２で多数の半導体素子１を一括して固定することができ、しかもこの固定作業は、他の実装部品５が存在しない、ヒートシンク３、４の外側で行うことができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、本発明によれば、各半導体素子をねじで個別に固定する代わりに押え板及びナット付押え板で複数個の半導体素子をヒートシンクの両面に挟み込んで一括して固定するようにしたので、次の効果を得ることができる。先ず、作業の障害となるような部材が存在しないヒートシンクの外側からの作業のみで、半導体素子をヒートシンクに固定し得るので、作業性が非常に良好になる。この結果、ヒートシンクの内側での作業を考慮した干渉防止のための空間を確保する必要もなく、その分基板の小形化を図ることもできる。同時に、半導体素子の配線設計の制約もなくなり配線長の不均衡に起因するインピーダンスのばらつきを最小限に抑えることが容易になる。
【００１９】
さらに、隣接するボルト間に配設する半導体素子を複数個にすることにより、実装効率をより向上させることができる。また、半導体素子の上部を押え板及びナット付押え板で押さえることにより、当該半導体素子の型式を記入した刻印を容易に確認することができ、誤挿入の点検作業等を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体素子の固定構造の中心的な構成部材である押え板及びナット付押え板を示す図で、（ａ）は押え板の正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はナット付押え板の正面図、（ｄ）はその平面図である。
【図２】本発明に係る半導体素子の固定構造をその実装時の態様で示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図である。
【図３】本発明が固定対象とする半導体素子の一例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図４】従来技術に係る半導体素子の固定構造をその実装時の態様で示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図である。
【符号の説明】
１　　　　半導体素子
２　　　　基板
３、４　　　　ヒートシンク
５　　　　他の実装部品
１１　　　　押え板
１１ａ　　　　ボルト孔
１２　　　　ナット付押え板
１２ａ　　　　ナット
１３　　　　ボルト
【図１】
2004063713.tif 000003
【図２】
2004063713.tif 000004
【図３】
2004063713.tif 000005
【図４】
2004063713.tif 000006