(57)【要約】【課題】絶縁確保、組み立てが容易で、サージなどによる素子の破壊の無い電力半導体素子の固定装置を提供する。【解決手段】穴１ａを有する電力半導体素子１で生じた熱を放熱する放熱フィン２と、絶縁材料からなり電力半導体素子１を絶縁シート５を介して放熱フィン２に固定する固定具３と、固定具３に設けられた引掛けつめ３ｂと、放熱フイン２に設けられ引掛けつめ３ｂが係止される挿入用穴２ｂとを備え、固定具３に穴１ａに嵌合する突起部３ａを設けたもので、組み立てが容易で、しかも固定具３が絶縁性の材料なので、固定具３と電力半導体素子１との間の絶縁距離を確保するための特別な部品が不要で、かつ雷サージなどによる素子の破壊を防ぐことができる。【選択図】図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴を有する電力半導体素子と、前記電力半導体素子で生じた熱を放熱する放熱フィンと、絶縁材料からなり前記電力半導体素子を絶縁部材を介して前記放熱フィンに固定する略階段形状の固定具と、前記固定具に設けられた係止部と、前記放熱フインに設けられ前記係止部が係止される被係止部とを備え、前記固定具に前記穴に嵌合する突起部を設けた電力半導体素子の固定装置。
【請求項２】
放熱フィンに設けた挿入用穴に挿入して引っ掛けて固定具を放熱フィンに留める留め具を設け、前記留め具の引掛り部をつめ形状としたことを特徴とする請求項１記載の電力半導体素子の固定装置。
【請求項３】
固定具に設けた係止部を少なくとも片側に突出したつめで形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の電力半導体素子の固定装置。
【請求項４】
固定具に設けた係止部を両側につめを有する両つめ形状のつめで形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電力半導体素子の固定装置。
【請求項５】
つめを中央部で割れた両つめ頭割形状としたことを特徴とする請求項４記載の電力半導体素子の固定装置。
【請求項６】
固定具に設けた係止部を多足状つめ形状としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電力半導体素子の固定装置。
【請求項７】
固定具を一側に突出させて略凸形状とし、前記固定具の少なくとも一端を係止部とし、放熱フインに前記係止部が挿入される略コの字状の被係止部を形成した請求項１又は２記載の電力半導体素子の固定装置。
【請求項８】
固定具を一側に突出させて略凸形状とし、前記固定具の少なくとも一端を係止部とし、放熱フインに挿入穴を設け、前記挿入穴を被係止部とした請求項１又は２記載の電力半導体素子の固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力半導体素子の固定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力半導体素子を放熱フィンへ固定するために用いられる固定装置について、図８、９を用いて説明する。
【０００３】
固定装置は、放熱フィン２と、電力半導体素子１を絶縁スペーサ１１０を介して放熱フィン２に取りつけるためのＬ字形で金属性の固定具１０５から構成されていた。放熱フィン２には、前記電力半導体素子１の取り付け位置を決める位置決め用穴１０１と、金属性のねじ１００の固定用タップ１１１とが備えられている。固定具１０５は、上記位置決め用穴１０１と嵌合する突起１０２と、上記ねじ１００が貫通する第一の穴１０３と、第二の穴１０４とを具備している。絶縁スペーサ１１０は、電力半導体素子１の穴１０６に挿入される第一の突起１０７と、上記固定具１０５の上記第二の穴１０４に挿入される第二の突起１０８と、上記第一の突起１０７、上記第二の突起１０８よりも太い胴部１０９とを具備し、電力半導体素子１と放熱フィン２との間に熱伝導性の絶縁シート５が配されていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３１７５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ねじ１００によって電力半導体素子１を固定するとき、放熱フィン２が外郭と絶縁されておらず、図９に示すような電力半導体素子１の背面の金属部１ａ、あるいは電力半導体素子１とねじ１００との間に充分な距離が確保されていないことがあった。
【０００５】
その場合、雷サージが印加されると、電力半導体素子１の背面の金属部１ａあるいは電力半導体素子１とねじ１００の間に電力半導体素子１の許容電圧を超える電圧が印加され、電力半導体素子１の破壊を引き起こすという課題を有していた。
【０００６】
また、上記従来の固定具１０５は、固定具１０５と電力半導体素子１間の絶縁を保つために絶縁スペーサ１１０が必要であるため、部品点数および組立工数の増加を伴っていた。
【０００７】
また、電力半導体素子１の上方向にプリント基板（図示せず）が設置される場合は、絶縁スペーサ１１０の高さが制約を受け、場合によっては絶縁スペーサ１１０が設置困難となるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、固定具と電力半導体素子との間の絶縁距離を考慮することなく、雷サージなどで破壊されることない電力半導体素子の固定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電力半導体素子の固定装置は、穴を有する電力半導体素子と、前記電力半導体素子で生じた熱を放熱する放熱フィンと、絶縁材料からなり前記電力半導体素子を絶縁部材を介して前記放熱フィンに固定する略階段形状の固定具と、前記固定具に設けられた係止部と、前記放熱フインに設けられ前記係止部が係止
される被係止部とを備え、前記固定具に前記穴に嵌合する突起部を設けたもので、固定具が絶縁性の材料で形成されているので、固定具と電力半導体素子との間の絶縁距離を確保するための従来の絶縁スペーサー等の特別な部品、手段が不要となり、雷サージなどによる素子の破壊を防ぐとともに、部品点数および組立工数を削減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電力半導体素子の固定装置は、絶縁スペーサを使用する等の絶縁距離確保の検討を要することなく電力半導体素子を放熱フィンに確実に固定するとともに、サージなどによる素子破壊を防ぐことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、穴を有する電力半導体素子と、前記電力半導体素子で生じた熱を放熱する放熱フィンと、絶縁材料からなり前記電力半導体素子を絶縁部材を介して前記放熱フィンに固定する略階段形状の固定具と、前記固定具に設けられた係止部と、前記放熱フインに設けられ前記係止部が係止される被係止部とを備え、前記固定具に前記穴に嵌合する突起部を設けたもので、固定具が絶縁性の材料で形成されているので、固定具と電力半導体素子との間の絶縁距離を確保するための従来の絶縁スペーサー等の特別な部品、手段が不要となり、雷サージなどによる素子の破壊を防ぐとともに、部品点数および組立工数を削減することができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明の放熱フィンに設けた挿入用穴に挿入して引っ掛けて固定具を放熱フィンに留める留め具を設け、前記留め具の引掛り部をつめ形状としたもので、留め具を放熱フィンに設けた挿入用穴に押し込むだけで固定具の放熱フィンへの固定ができるので、組みたて作業が容易である。
【００１３】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の固定具に設けた係止部を少なくとも片側に突出したつめで形成したもので、電力半導体素子を放熱フィンに固定する固定具が容易に外れる事が無く、電力半導体素子で発熱した熱が放熱フィンに確実に伝達され放熱される。
【００１４】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の固定具に設けた係止部を両側につめを有する両つめ形状のつめで形成したもので、固定具にて強固に電力半導体素子を放熱フィンに固定することができ、電力半導体素子で発熱した熱を放熱フィン２に確実に伝達し、放熱させる事ができる。
【００１５】
第５の発明は、特に、第４の発明のつめを中央部で割れた両つめ頭割形状としたもので、つめ頭部の引掛り部が増えるので、固定具にて、より強固に電力半導体素子を放熱フィンに固定することができ、電力半導体素子で発熱した熱を放熱フィンに確実に伝達することができる。さらにつめ部分を押えることにより固定具を容易に取り外すことができ、固定具の作業性を向上させることができる。
【００１６】
第６の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の固定具に設けた係止部を多足状つめ形状としたもので、つめ頭部の引掛り部が数多くあるためより強固に電力半導体素子を放熱フィンに固定することができ、電力半導体素子で発熱した熱を放熱フィンに確実に伝達することができる。また、つめ部分を押えることにより固定具を容易に取り外すことが可能となり、作業性を向上することができるうえ、つめ部分の柔軟性が向上するため固定具の脱着によるつめ部分の白化等による破損を防ぎ、部品の耐久性を向上させることができる。
【００１７】
第７の発明は、特に、第１又は第２の発明の固定具を一側に突出させて略凸形状とし、
前記固定具の少なくとも一端を係止部とし、放熱フインに前記係止部が挿入される略コの字状の被係止部を形成したもので、固定具の係止部を放熱フィンの被係止部に挿入するだけで留め具を用いることなく電力半導体素子を固定することができるため、電力半導体素子で発熱した熱を放熱フィンに伝達することができるほか、作業性が格段に向上し組立工数を削減できる。
【００１８】
第８の発明は、特に、第１又は第２の発明の固定具を一側に突出させて略凸形状とし、前記固定具の少なくとも一端を係止部とし、放熱フインに挿入穴を設け、前記挿入穴を被係止部としたもので、放熱フィンに設けた被係止部が挿入穴状になっているので、電力半導体素子を放熱フィンに簡単に固定でき、固定具を放熱フィンに固定するための別部品を必要としないため、組み立て性が向上し、しかも、放熱フィンの加工も容易になるので、安価に形成できる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電力半導体素子１の固定装置を示す斜視組立図で、図２は、固定具３の正面図と側面図である。なお、従来例と同一部分に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
３は、略階段形状で、樹脂などの絶縁性の材料から形成された固定具で、留め具４が貫通する貫通穴３ｃと、裾部に配され係止部となるつめ形状の引掛けつめ３ｂと、突起部３ａが設けられており、前記突起部３ａは、電力半導体素子１の横方向の移動を防ぐために電力半導体素子１に設けてある穴１ｂに嵌合するようになっている。
【００２２】
４は、多足つめ形状で、樹脂などの絶縁材料から形成され、固定具３を放熱フィン２に固定するための留め具４である。
【００２３】
５は、電力半導体素子１と放熱フィン２との間に配置され、電力半導体素子１と放熱フィン２の間の絶縁性を確保しつつ、電力半導体素子１で生じた熱を放熱フィン２へ伝える熱伝導性の絶縁シートで、留め具４が貫通する貫通用穴５ａと、固定具３の引掛けつめ３ｂが貫通する貫通用穴５ｂが設けられている。
【００２４】
放熱フィン２には、留め具４が挿入されそれを保持する挿入用穴２ａと、固定具３に施してある引掛けつめ３ｂが挿入される被係止部となる挿入用穴２ｂが設けてある。
【００２５】
なお、引掛けつめ３ｂの形状は、図１内の要部拡大図に示されるように、放熱フィン２に設けた挿入用穴２ｂへの引掛り部分が、片側に寄った片つめ形状になっている。
【００２６】
次に、放熱フィン２に電力半導体素子１を固定する方法について説明する。
【００２７】
最初に放熱フィン２と電力半導体素子１との間に絶縁シート５を挟み、固定具３の突起部３ａに電力半導体素子１の穴１ｂを嵌合させて位置決めし、固定具３の引掛けつめ３ｂを絶縁シート５の貫通用穴５ｂを貫通させた後、放熱フィン２の挿入用穴２ｂに引っ掛かるまで挿入する。
【００２８】
次に、留め具４を、固定具３の貫通穴３ｃ、絶縁シート５の貫通穴５ａの順に貫通させた後、放熱フィン２の挿入穴２ａに係止されるまで挿入する。これで、電力半導体素子１の放熱フィン２への固定が完了する。
【００２９】
上記実施の形態によれば、留め具４および固定具３が絶縁性の材料で形成されているので、留め具４、固定具３および放熱フィン２と電力半導体素子１および素子背面の金属部１ａとの間の絶縁距離を確保する従来の絶縁スペーサー等の特別な部品、手段が不要となり、雷サージなどによる素子の破壊を防ぐとともに、部品点数および組立工数を削減することができる。
【００３０】
また、引掛けつめ３ｂの形状が片つめ形状になっているので、電力半導体素子１を放熱フィン２に固定している固定具３が容易に外れる事が無く、電力半導体素子１で発熱した熱を放熱フィン２に伝達するという目的を十分達成することができる。
【００３１】
なお、上記の電力半導体素子１としては、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳ―ＦＥＴ、ＩＧＢＴなどが一般的に用いられる。上記実施の形態では、固定具３を樹脂などの絶縁材料で形成したが、鉄などの金属材料に必要な絶縁厚みを有する樹脂コーティング等を施したものを使用しても同様の効果が得られることは、言うまでも無い。
【００３２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における電力半導体素子１の固定装置を示す斜視組立図である。なお、上記実施の形態と同一部分に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態は、固定具３の裾部に施されている引掛けつめの形状を、図３中の要部拡大図に示されるように、両つめ形状の引掛けつめ３ｄとしたものである。
【００３４】
上記構成により、固定具３にて強固に電力半導体素子１を放熱フィン２に固定することができ、電力半導体素子１で発熱した熱を放熱フィン２に確実に伝達することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における電力半導体素子１の固定装置を示す斜視組立図である。なお、上記実施の形態と同一部分に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
本実施の形態は、固定具３の裾部に施されている引掛けつめの形状を、図４中の要部拡大図に示されるように、両つめ頭割状の引掛けつめ３ｅとしたものである。
【００３７】
上記構成により、つめ頭部の引掛り部が増えるので、固定具３にて、より強固に電力半導体素子１を放熱フィン２に固定することができ、電力半導体素子１で発熱した熱を放熱フィン２に確実に伝達することができる。
【００３８】
さらに上記実施の形態によれば、つめ部分を押えることにより固定具３を容易に取り外すことができ、固定具の作業性を向上することができる。
【００３９】
（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態における電力半導体素子１の固定装置を示す斜視組立図である。なお、上記実施の形態と同一部分に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態は、固定具３の裾部に施されている引掛けつめの形状を、図５中の要部拡大図に示されるように、放熱フィン２への引掛り部分が、多数に分割されつめ部に柔軟性を持たせた多足状のつめ形状とした引掛けつめ３ｆとしたものである。
【００４１】
上記実施の形態によれば、つめ頭部の引掛り部が数多くあるためより強固に電力半導体素子１を放熱フィン２に固定することができ、電力半導体素子１で発熱した熱を放熱フィン２に確実に伝達することができる。
【００４２】
また、上記実施の形態によれば、つめ部分を押えることにより固定具３を容易に取り外すことが可能となり、作業性を向上することができるうえ、つめ部分の柔軟性が向上するため固定具３の脱着によるつめ部分の白化等による破損を防ぎ、部品の耐久性を向上させることができる。
【００４３】
（実施の形態５）
図６は、本発明の第５の実施の形態における電力半導体素子１の固定装置を示す斜視組立図である。なお、上記実施の形態と同一部分に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図６において、電力半導体素子１を放熱フイン２に固定する固定具を、外方に突出した略凸形状の固定具９とし、放熱フイン２に固定具９を固定するための固定具押さえ部２ｃを備えている。固定具押え部２ｃは、放熱フィン２に設けた凸部１２と固定具押え部２ｃに設けた凹部１３とを結合させることで、放熱フィン２に取付けられている。
【００４５】
さらに固定具押え部２ｃの上部には固定具９の両端を挟持して固定する押え板２ｆを具備している。
【００４６】
以下、放熱フィン２に電力半導体素子１を固定する装置について説明する。
【００４７】
まず、放熱フィン２と電力半導体素子１との間に熱伝導性絶縁シート５を挟み、固定具９の両端を固定具押え部２ｃの押え板２ｆに挿入して固定する。
【００４８】
また、固定具９には、電力半導体素子１に設けてある穴１ｂに嵌合して、電力半導体素子１の横方向の移動を防ぐための突起部３ａが設けられている。
【００４９】
上記実施の形態によれば、固定具９の両端を固定するだけで留め具４を用いることなく電力半導体素子１を固定することができるため、電力半導体素子１で発熱した熱を放熱フィン２に伝達することができるほか、作業性が格段に向上し組立工数を削減できる。
【００５０】
（実施の形態６）
図７は、本発明の第６の実施の形態における電力半導体素子１の固定装置を示す斜視組立図である。なお、上記実施の形態と同一部分に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
本実施の形態では、電力半導体素子１を放熱フィン２に固定する固定具を、第一の略階段部１０ａ及び第二の略階段部１０ｂを設けた多段形状の固定具１０とし、放熱フィン２に前記第一の略階段部１０ａ及び第二の略階段部１０ｂを挿入する挿入用穴２ｄを設けたものである。
【００５２】
そして、放熱フィン２に電力半導体素子１を固定する時には、まず、放熱フィン２と電力半導体素子１との間に絶縁シート５を挟み、固定具１０の第一の略階段部１０ａを、放熱フイン２の一方の挿入用穴２ｄに、第二の略階段部１０ｂを他方の挿入穴２ｄに挿入する。
【００５３】
また、電力半導体素子１の横方向の移動を防ぐために固定具１０の内側に設けられた突起部３ａを、電力半導体素子１に設けてある穴１ｂに嵌合するようにする。
【００５４】
上記実施の形態によれば、固定具１０を略多段形状にすることにより、放熱フィン２に挿入穴２ｄを設けるだけで電力半導体素子１を放熱フィン２に固定でき、放熱フィン２の固定具押え部２ｃといった部品を削除することができるため、放熱フィン２の加工を容易にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる電力半導体素子の固定装置は、絶縁スペーサを使用することなく電力半導体素子を放熱フィンに確実に固定するとともに絶縁距離確保の検討を要さず、サージなどによる素子破壊を防止することができるので、電力半導体素子を用いた各種電気機器、電源装置に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１における電力半導体素子の固定装置の斜視組立図
【図２】（ａ）同固定装置の固定具の正面図（ｂ）同固定具の側面図
【図３】本発明の実施の形態２における電力半導体素子の固定装置の斜視組立図
【図４】本発明の実施の形態３における電力半導体素子の固定装置の斜視組立図
【図５】本発明の実施の形態４における電力半導体素子の固定装置の斜視組立図
【図６】本発明の実施の形態５における電力半導体素子の固定装置の斜視組立図
【図７】本発明の実施の形態６における電力半導体素子の固定装置の斜視組立図
【図８】従来の電力半導体素子の固定装置の斜視組立図
【図９】同固定装置で固定される電力半導体の正面図
【符号の説明】
【００５７】
１    電力半導体素子
１ａ  金属部
１ｂ  穴
２    放熱フィン
２ａ  挿入用穴
２ｂ  挿入用穴（被係止部）
２ｄ  挿入用穴（被係止部）
２ｆ  押え板（被係止部）
３    固定具
３ａ  突起部
３ｂ  引掛けつめ（係止部）
３ｃ  貫通穴
３ｄ、３ｅ、３ｆ  引掛けつめ（係止部）
４    留め具
５    絶縁シート
５ａ  貫通用穴
５ｂ  貫通用穴
９、１０    固定具
【図１】
2005116737.tif 000003
【図２】
2005116737.tif 000004
【図３】
2005116737.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005116737.tif 000009
【図８】
2005116737.tif 000010
【図９】
2005116737.tif 000011