(57)【要約】【課題】半導体素子をヒートシンクに固定する作業や、回路基板に実装されたヒートシンクを付け替える作業の作業性の向上を図る。【解決手段】本発明の電子部品の固定構造は、電子部品を、前記電子部品が当接される面を有する放熱部材に当接させた状態で、固定具を用いて前記電子部品を前記放熱部材に固定する電子部品の固定構造において、曲げ加工された、弾性を有する板状の金属材料であり、前記固定具は、前記電子部品を前記放熱部材に当接させた状態で前記固定具を前記電子部品に設けた第１の孔に押し込んだときに弾性変形し、前記放熱部材に設けた前記第２の孔を通過したときに前記弾性変形が解除され、前記放熱部材に係止する係止部と、前記係止部が前記放熱部材に係止されたときに前記電子部品を前記放熱部材に向けて押圧する一対の押圧部とを有することを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を、前記電子部品が当接される面を有する放熱部材に当接させた状態で、固定具を用いて前記電子部品を前記放熱部材に固定する電子部品の固定構造において、
前記固定具は、曲げ加工された、弾性を有する板状の金属材料であり、
前記固定具は、
前記電子部品を前記放熱部材に当接させた状態で前記固定具を前記電子部品に設けた第１の孔に押し込んだときに弾性変形し、前記放熱部材に設けた前記第２の孔を通過したときに前記弾性変形が解除され、前記放熱部材に係止する係止部と、
前記係止部が前記放熱部材に係止されたときに前記電子部品を前記放熱部材に向けて押圧する一対の押圧部と、を有することを特徴とする電子部品の固定構造。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品の固定構造において、
前記係止部は、前記係止部の先端から前記押圧部に向けて拡がるやじり形状であり、
前記一対の押圧部は、前記係止部から所定方向に延出される二片を相反する方向に折り曲げることで形成されることを特徴とする電子部品の固定構造。
【請求項３】
請求項２に記載の電子部品の固定構造において、
前記電子部品は、前記電子部品の前面から一側面にかけて切り欠かれた第１の凹部と、前記電子部品の前面から一側面とは反対側の面にかけて切り欠かれた第２の凹部とを有し、
前記固定具は、前記係止部が前記放熱部材に係止されたときに前記第１の凹部及び前記第２の凹部にそれぞれ入り込み前記電子部品を挟持する一対の挟持部を有することを特徴とする電子部品の固定構造。
【請求項４】
請求項２に記載の電子部品の固定構造において、
前記放熱部材は、一対の位置決め孔を有し、
前記電子部品は、前記電子部品の前面から一側面にかけて切り欠かれた第１の凹部と、前記電子部品の前面から一側面とは反対側の面にかけて切り欠かれた第２の凹部とを有し、
前記固定具は、前記一対の押圧部からそれぞれ延出され、前記係止部が前記放熱部材に係止されたときに前記一対の位置決め孔に挿入される一対の位置決め部を有することを特徴とする電子部品の固定構造。
【請求項５】
請求項２に記載の電子部品の固定構造において、
前記固定具は、前記一対の押圧部からそれぞれ延出され、前記電子部品を前記放熱部材に固定したときに前記放熱部材を支持する一対の支持部を有することを特徴とする電子部品の固定構造。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の電子部品の固定構造において、
前記一対の押圧部は、前記係止部が前記放熱部材に係止されたときに前記第１の凹部及び前記第２の凹部にそれぞれ入り込んだ状態で、前記電子部品を前記放熱部材に向けて押圧することを特徴とする電子部品の固定構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電子機器の固定構造において、
前記金属材料は、ステンレス鋼材又はリン青銅であることを特徴とする電子部品の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品である半導体素子は通電時に発熱して機器内部の温度を上昇させ、回路基板に取り付けた他の半導体素子や電気部品に悪影響を与えることが周知である。したがって、回路基板に取り付ける半導体素子の発熱に対する放熱対策が種々提案されている。半導体素子の発熱に対する放熱対策の一般的な事例は、半導体素子を放熱フィンなどのヒートシンクに固定する事例である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平１−１５４６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体素子をヒートシンクにねじ止め固定する事例では、固定用のねじはドライバーなどの工具を用いて締め付けられる。例えば半導体素子を回路基板に固定した後でヒートシンクに固定する方法では、固定用のねじを取り外すための工具を挿入するためのスペースが得られない場合があり、作業効率が悪い。また、ねじを締め付ける強さが均一とはなりにくいので、ヒートシンクに半導体素子をねじ止め固定した後で、半導体素子をヒートシンクとともに固定する場合には、半導体素子の接続端子の位置と回路基板の接触部との位置がずれてしまい、ねじを緩めて位置調整を行う必要があるという問題もある。
【０００５】
一方、半導体素子をヒートシンクにねじ止め固定した後に回路基板に固定する場合には、半導体素子をヒートシンクにねじ止めするときのスペースの問題は解消される。しかしながら、多数の半導体素子を回路基板に高密度実装した場合には、ヒートシンクが放熱性能を満足できていないことがあり、回路基板に実装されたヒートシンクを交換する必要がある。特に、多数の半導体素子を回路基板に高密度実装したときには、固定用のねじを取り外すための工具を挿入するためのスペースが得られないことから、ヒートシンクを新たに付け替えるときの作業効率が悪い。
【０００６】
本件開示の半導体素子の固定構造は、半導体素子をヒートシンクに固定する作業や、回路基板に実装されたヒートシンクを付け替える作業の作業性の向上を図ることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの観点によれば、電子部品を前記電子部品が当接される面を有する放熱部材に当接させた状態で、固定具を用いて前記電子部品を前記放熱部材に固定する電子部品の固定構造において、前記固定具は、弾性を有する板状の金属材料を曲げ加工することで形成され、前記固定具は、前記電子部品を前記放熱部材に当接させた状態で前記固定具を前記電子部品に設けた第１の孔に押し込んだときに弾性変形し、前記放熱部材に設けた前記第２の孔を通過したときに前記弾性変形が解除され、前記放熱部材に係止する係止部と、前記係止部が前記放熱部材に係止されたときに前記電子部品を前記放熱部材に向けて押圧する一対の押圧部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本件開示の半導体素子の固定構造によれば、半導体素子をヒートシンクに固定する作業や、回路基板に実装されたヒートシンクを付け替え作業の作業性の向上を図ることできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における半導体素子の固定構造の一例を示す斜視図である。
【図２】半導体素子をヒートシンクに固定する前の状態を示す斜視図である。
【図３】固定具の構成を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は半導体素子をヒートシンクに当接させた状態を示す断面図、（ｂ）は半導体素子のモールドケースに設けた挿通孔に固定具の係止部を挿入させた状態を示す断面図、（ｃ）は固定具の係止部を半導体素子のモールドケースに設けた挿通孔に挿通させる過程を示す断面図、（ｄ）は固定具により半導体素子をヒートシンクに固定した状態を示す断面図である。
【図５】ヒートシンクに半導体素子を固定したときのヒートシンクの背面側の一例を示す斜視図である。
【図６】異なる半導体素子を固定する場合のヒートシンクの一例を示す斜視図である。
【図７】第２実施形態における半導体素子の固定構造の一例を示す斜視図である。
【図８】半導体素子をヒートシンクに固定する前の状態を示す斜視図である。
【図９】固定具の構成を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は半導体素子をヒートシンクに当接させた状態を示す断面図、（ｂ）は半導体素子のモールドケースに設けた挿通孔に固定具の係止部を挿入させた状態を示す断面図、（ｃ）は固定具の係止部を半導体素子のモールドケースに設けた挿通孔に挿通させる過程を示す断面図、（ｄ）は固定具により半導体素子をヒートシンクに固定した状態を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態における半導体素子の固定構造の一例を示す斜視図である。
【図１２】半導体素子をヒートシンクに固定する前の状態を示す斜視図である。
【図１３】固定具の構成を示す斜視図である。
【図１４】（ａ）は半導体素子をヒートシンクに当接させた状態を示す断面図、（ｂ）は半導体素子のモールドケースに設けた挿通孔に固定具の係止部を挿入させた状態を示す断面図、（ｃ）は固定具の係止部を半導体素子のモールドケースに設けた挿通孔に挿通させる過程を示す断面図、（ｄ）は固定具により半導体素子をヒートシンクに固定した状態を示す断面図である。
【図１５】第４実施形態における半導体素子の固定構造の一例を示す斜視図である。
【図１６】半導体素子をヒートシンクに固定する前の状態を示す斜視図である。
【図１７】固定具の構成を示す斜視図である。
【図１８】（ａ）は半導体素子をヒートシンクに当接させた状態を示す断面図、（ｂ）は半導体素子のモールドケースに設けた挿通孔に固定具の係止部を挿入させた状態を示す断面図、（ｃ）は固定具の係止部を半導体素子のモールドケースに設けた挿通孔に挿通させる過程を示す断面図、（ｄ）は固定具により半導体素子をヒートシンクに固定した状態を示す断面図である。
【図１９】複数の半導体素子をヒートシンクに１つの固定具を用いて固定する場合について、固定具を分解して示す斜視図である。
【図２０】複数の半導体素子をヒートシンクに１つの固定具を用いて固定した一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、ヒートシンクに半導体素子を固定する構造について説明する。なお、本発明においては、固定具を用いて電子部品である半導体素子をヒートシンクに固定する固定具の構造（形状）については複数考慮されるので、固定具の形状及びヒートシンクに半導体素子を固定する構造について、異なる実施形態として説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１及び図２に示すように、半導体素子１０は、ヒートシンク１１に固定具１２を用いて固定される。半導体素子１０は、例えば偏平形状のモールドケース１５で、モールドケース１５の一端から接続端子（リード）１６が導出される。半導体素子１０は、モールドケース１５の偏平部分をヒートシンク１１に当接した状態で固定される。なお、符号１７はｙｚ平面における断面が円形となる挿通孔、符号１８，１９はモールドケース１５の成形時に設けられる凹部である。
【００１２】
ヒートシンク１１は、発熱した半導体素子１０の熱を放出するために設けられる。ヒートシンク１１は、Ｌ字状の板部材であってもよいし、半導体素子１０が当接される面１１ａとは反対側の面（図４中符号１１ｂ）に単数又は複数の放熱フィンが延出されるものであってもよい。なお、符号２１はｙｚ平面における断面が円形となる挿通孔である。
【００１３】
ここで、図示は省略しているが、半導体素子１０とヒートシンク１１との間には、例えば半導体素子１０とヒートシンク１１との間の絶縁性を確保しつつ、半導体素子１０で生じた熱をヒートシンク１１に伝える熱伝導性絶縁シートや、半導体素子１０で生じた熱をヒートシンク１１に伝える熱伝導性絶縁シートを設けることも可能である。
【００１４】
図３に示すように、固定具１２は、例えばステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４）やリン青銅などの金属材料製の板部材を曲げ加工することで生成される。固定具１２は、板部材の中央部分を複数回折り曲げた、やじり状の係止部２５を有する。係止部２５は、板部材の中央部分を折り曲げることで形成された２つの被押圧部２６，２７と、２つの被押圧部２６，２７に対して内側に折り返された壁部２８，２９とを有する。また、板部材は壁部２８，２９に対して直角に折り曲げられた後、板部材の両端部分が外側に鋭角となるように折り返される。壁部２８，２９に対して直角に折り曲げられた部分を壁部３０，３１と称し、外側に鋭角に折り返される板部材の両端部分を押圧部３２，３３と称する。
【００１５】
ここで、係止部２５の最大幅Ｗ１は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７及びヒートシンク１１に設けた挿通孔２１の直径よりも広い幅に設定される。
【００１６】
また、係止部２５の根本から押圧部３２の先端までの長さＬ１及び係止部２５の根本から押圧部３３の先端までの長さＬ２は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも短く設定される。また、係止部２５の根本から壁部３０と押圧部３２との稜線までの長さＬ３は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも長く設定される。同時に、係止部２５の根本から壁部３１と押圧部３３との稜線までの長さＬ４は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも長く設定される。なお、係止部２５の根本から壁部３０と押圧部３２との稜線までの長さＬ３と、係止部２５の根本から壁部３１と押圧部３３との稜線までの長さＬ４とは、同一長さ（Ｌ３＝Ｌ４）となる。ここで、係止部２５の根本とは、壁部２８と後述する壁部３０との稜線及び壁部２９と後述する壁部３１との稜線である。
【００１７】
また、固定具１２として用いられる板部材の短手方向の幅Ｗ２及び壁部３０，３１の幅Ｗ３は、壁部３０，３１が半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７やヒートシンク１１の挿通孔２１の内周面に当接されるように設定されることが好ましい。なお、半導体素子１１のモールドケース１５に設けた挿通孔１７やヒートシンク１１に設けた挿通孔２１のｙｚ平面における断面を円形としている。したがって、半導体素子１０をヒートシンク１１に固定すると、固定具１２の壁部３０，３１は、短手方向の幅の両端部が半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７やヒートシンク１１の挿通孔２１の内周面に線接触される。
【００１８】
以下、図４（ａ）から図４（ｄ）を用いて、半導体素子１０をヒートシンク１１に固定する際の固定具１２の取り付けについて、説明する。なお、図４の各図においては、半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の中心線が含まれるｘｙ平面の断面を示している。
【００１９】
まず、図４（ａ）に示すように、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７がヒートシンク１１に設けた挿通孔２１と略同軸となるように、半導体素子１０はヒートシンク１１に位置決めされる。そして、固定具１２の係止部２５を半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７に挿入する。図４（ｂ）に示すように、固定具１２の係止部２５の被押圧部２６，２７の幅方向の両端部は、半導体素子１０のモールドケース１５の前面１５ａとモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内周面とがなす稜線３５に点接触される。
【００２０】
ここで、挿通孔１７はｙｚ平面における断面が円形状の孔である。また、図４は半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の中心線が含まれるｘｙ平面の断面を示している。したがって、図４（ｂ）では、固定具１２の係止部２５の被押圧部２６，２７と稜線３５に点接触される箇所については、明確に図示されていない。
【００２１】
図４（ｃ）に示すように、固定具１２が半導体素子１０に向けて押圧されると、被押圧部２６，２７が弾性変形し、係止部２５が半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内部に押し込まれる。弾性変形した係止部２５は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内周面及びヒートシンク１１に設けた挿通孔２１の内周面を摺接されながら移動する。
【００２２】
そして、弾性変形した係止部２５がヒートシンク１１の挿通孔２１を通過すると、弾性変形した被押圧部２６，２７や、壁部２８，２９が弾性変形により生じた応力により元の状態に復帰する。したがって、係止部２５の壁部２８，２９がヒートシンク１１の背面１１ｂの挿通孔２１の周縁部分にそれぞれ当接される。
【００２３】
一方、弾性変形した係止部２５がヒートシンク１１の挿通孔２１を挿通される過程で、固定具１２の押圧部３２，３３の先端が半導体素子１０のモールドケース１５の表面１５ａに当接される。ここで、固定具１２の係止部２５の根本から押圧部３２，３３の先端までの長さＬ１，Ｌ２は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した値よりも短い。また、係止部２５の根本から壁部２８と押圧部３２との稜線までの長さＬ３や係止部２５の根本から壁部２９と押圧部３３との稜線までの長さＬ４は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも長い。したがって、固定具１２の係止部２５がヒートシンク１１の挿通孔２１を通過したときには、壁部３０及び壁部３１は、若干ｘ方向に移動している。そして、係止部２５が元の状態に復帰すると、壁部３０及び壁部３１は−ｘ方向に移動する。壁部３０及び壁部３１の移動量は小さいので、固定具１２の押圧部３２，３３は、モールドケース１５をヒートシンク１１に向けて押圧した状態を保持している。
【００２４】
固定具１２を用いて半導体素子１０をヒートシンク１１に固定した後、ヒートシンク１１は回路基板の所定位置に治具を用いて位置決め固定される。そして、ヒートシンク１１は回路基板にねじ止め固定される。最後に、半導体素子１０の接続端子１６は、回路基板の端子部にはんだ付けされる。
【００２５】
固定具１２を用いて半導体素子１０をヒートシンク１１に固定することにより、半導体素子１０をヒートシンク１１に固定する際の作業を簡易にすることができる。また、固定具１２に設けた押圧部３２，３３により半導体素子１０をヒートシンク１１に向けて押圧しているので、ヒートシンク１１に対して半導体素子１０が当接される面積を確実に確保できる。したがって、半導体素子１０の熱をヒートシンク１１に確実に伝達させることができる。
【００２６】
なお、半導体素子１０にヒートシンク１１を固定した後に、ヒートシンク１１を回路基板にねじ止め固定する場合を例に挙げているが、回路基板にはんだ付けされた半導体素子１０を、回路基板にねじ止め固定したヒートシンク１１に固定する場合もある。例えば回路構成部品を高密度実装した回路基板で、半導体素子１０をヒートシンク１１にねじ止め固定する場合には、ねじ止めする際の工具（ドライバー）を挿入するスペースが確保できない。
【００２７】
しかしながら、第１実施形態では、工具を用いずに半導体素子１０をヒートシンク１１に固定するので、固定具を挿入できるスペースを確保するだけで済む。また、ヒートシンク１１に対して挿通孔２１を設けるだけでよく、ねじを加工する処理を行わずに済む。
【００２８】
また、ヒートシンク１１を回路基板に取り付けたときに、半導体素子１０の接続端子１６の位置と回路基板の端子部の位置とがずれてしまう場合がある。長尺状の板部材を複数回折り曲げた固定具を用いることで、半導体素子１０の接続端子１６と回路基板の端子部との位置ずれを固定具の弾性変形により吸収することができる。
【００２９】
なお、半導体素子１０の発熱量が大きく、使用しているヒートシンク１１を、放熱性能が高いヒートシンクに取り替える場合がある。係止部２５の被押圧部２６を図５中Ａ方向に、被押圧部２７を図５中Ｂ方向に押圧して、係止部２５を弾性変形させる。係止部２５の弾性変形により、壁部２８，２９とヒートシンク１１の背面１１ｂにおける挿通孔２１の周面との当接が解除される。
【００３０】
弾性変形した係止部２５は、ヒートシンク１１の挿通孔２１の内部に向けて押し込まれる。そして、固定具１２の押圧部３２，３３側の端部を引っ張ることで、固定具１２が抜き取られる。したがって、ヒートシンク１１に対する半導体素子１０の固定が解除され、ヒートシンク１１が交換可能となる。
【００３１】
第１実施形態では、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の位置に合わせて、ヒートシンク１１に１つの挿通孔２１を設けた場合を説明している。しかしながら、回路基板に固定される半導体素子は、回路基板の仕様によって異なる種類の半導体素子１０が用いられる。言い換えれば、回路基板の仕様により、半導体素子１０のモールドケース１５の大きさやモールドケース１５に設けた挿通孔の位置は異なる。図６に示すように、異なる種類の半導体素子を固定できるように、ヒートシンク１１に複数の挿通孔を設けてもよい。図６においては、半導体素子１０の他に、モールドケースが大きい半導体素子４０のいずれか一方を固定できるように、挿通孔２１の他に挿通孔４１をヒートシンク１１に設けた場合を示している。また、異なる種類の半導体素子を複数の挿通孔を設ける他に、ｚ方向を長手方向とする長孔をヒートシンクに設けることも可能である。
【００３２】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態における半導体素子１０及びヒートシンク１１は、第１実施形態と同一の構成であることから、第１実施形態と同一の符号を付して説明する。
【００３３】
図７及び図８に示すように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様にして、半導体素子１０は固定具５０を用いてヒートシンク１１に固定される。
【００３４】
図９に示すように、固定具５０は、第１実施形態の固定具５０と同様に、長尺状の板部材を曲げ加工することで生成される。なお、固定具５０は、例えばステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４）やリン青銅などの金属材料が用いられる。
【００３５】
固定具５０は、板部材の中央部分を複数回折り曲げた、やじり状の係止部５１を有する。係止部５１は、板部材の中央部分を折り曲げることで形成された２つの被押圧部５２，５３と、２つの被押圧部５２，５３に対して内側に折り返された壁部５４，５５とを有する。板部材の両端部分が外側に鋭角となるように折り返される。また、板部材は壁部５４，５５に対して折り曲げられた後、板部材の両端部分が外側に鋭角となるように折り返される。壁部５４，５５に対して直角に折り曲げられた部分を壁部５６，５７と称し、外側に鋭角に折り返される板部材の両端部分を押圧部５８，５９と称する。なお、押圧部５８，５９の先端部分は、さらに折り曲げられる。押圧部５８，５９の折り曲げられた先端部分を挟持部６０，６１と称する。壁部５６，５７は、係止部５１側から押圧部５８，５９側に向けて、間隔が狭くなるように設けられる。
【００３６】
ここで、係止部５１の最大幅Ｗ２は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７及びヒートシンク１１に設けた挿通孔２１の直径よりも広い幅に設定される。
【００３７】
また、係止部５１の根本から壁部５６と押圧部５８の稜線までの長さＬ５は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも長く設定される。同時に、係止部５１の根本から壁部５７と押圧部５９との稜線までの長さＬ６は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも長く設定される。係止部５１の根本から壁部５６と押圧部５８との稜線までの長さＬ５と、係止部５１の根本から壁部５７と押圧部５９との稜線までの長さＬ６とは、同一長さ（Ｌ５＝Ｌ６）となる。ここで、係止部５１の根本とは、壁部５４と壁部５６との稜線又は壁部５５と後述する壁部５７との稜線である。
【００３８】
以下、半導体素子１０をヒートシンク１１に固定する際の固定具５０の取り付けについて図１０（ａ）から図１０（ｄ）を用いて説明する。なお、図１０（ａ）から図１０（ｄ）においては、半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔の中心を通るＸＹ平面の断面を示している。
【００３９】
まず、図１０（ａ）に示すように、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７がヒートシンク１１に設けた挿通孔２１と同軸となるように、半導体素子１０はヒートシンク１１に位置決めされる。そして、固定具５０の係止部５１を半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７に挿入する。図１０（ｂ）に示すように、固定具５０の係止部５１の被押圧部５２，５３の幅方向の両端部は、半導体素子１０のモールドケース１５の前面１５ａとモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内周面とがなす稜線３５に点接触される。
【００４０】
ここで、挿通孔１７はｙｚ平面における断面が円形状の孔である。また、図１０は半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の中心線が含まれるｘｙ平面の断面を示している。したがって、図１０（ｂ）では、固定具５０の係止部５１の被押圧部５２，５３と稜線３５に点接触される箇所については、明確に図示されていない。
【００４１】
図１０（ｃ）に示すように、固定具５０が半導体素子１０に向けて押圧されると、被押圧部５２，５３が弾性変形し、係止部５１が半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内部に押し込まれる。弾性変形した係止部５１は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内周面及びヒートシンク１１に設けた挿通孔２１の内周面を摺接されながら移動する。
【００４２】
そして、弾性変形した係止部５１がヒートシンク１１の挿通孔２１を通過すると、弾性変形した被押圧部５２，５３や、壁部５４，５５が弾性変形により生じた応力により元の状態に復帰する。したがって、係止部５１の壁部５４，５５がヒートシンク１１の背面１１ｂの挿通孔２１の周縁部分にそれぞれ当接される。
【００４３】
ここで、係止部５１の根本から壁部５６と押圧部５８との稜線までの長さＬ５や係止部５１の根本から壁部５７と押圧部５９との稜線までの長さＬ６は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも長い。したがって、固定具５０の係止部５１がヒートシンク１１の挿通孔２１を通過したときには、壁部５６及び壁部５７は、若干ｘ方向に移動している。そして、係止部５０が元の状態に復帰すると、壁部５６及び壁部５７は−ｘ方向に移動する。壁部５６及び壁部５７の移動量は小さいので、固定具１２の押圧部５８，５９は、モールドケース１５をヒートシンク１１に向けて押圧した状態を保持している。
【００４４】
一方、固定具５０が半導体素子１０に向けて押圧される過程で、挟持部６０，６１は半導体素子１１のモールドケース１５の表面１５ａに当接される。そして、図１０（ｄ）に示すように、挟持部６０，６１は外側に向けて移動され、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた凹部１８，１９にそれぞれ挿入される。
【００４５】
半導体素子１０のモールドケース１５に設けた凹部１８，１９に挟持部６０，６１を挿入した状態では、挟持部６０，６１の幅方向における両端は凹部１８，１９の側面と線接触される。ここで、固定具５０において、係止部５１に連続する壁部５６，５７は、押圧部５８，５９側の端部が、係止部５１側の端部よりも近接している。したがって、挟持部６０，６１が半導体素子１０のモールドケース１５に設けた凹部１８，１９に挿入された状態では、壁部５６，５７は弾性変形している。したがって、壁部５６，５７は近接する方向の応力が生じている。つまり、固定具５０を用いて半導体素子１０をヒートシンク１１に固定させた状態では、固定具５０の挟持部６０，６１により、半導体素子１０のモールドケース１５が挟持される。挟持部６０，６１が半導体素子１０のモールドケース１５に設けた凹部１８，１９に挿入されると、半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の内周面とヒートシンク１１の挿通孔２１の内周面に、壁部５６，５７の幅方向における両端部が線接触する。
【００４６】
半導体素子１０がヒートシンク１１に固定されると、固定具５０の押圧部５８における幅方向の両端は、モールドケース１５に設けた凹部１８の壁面とモールドケース１５の表面１５ａとの稜線に当接された状態で半導体素子１０を押圧している。また、同時に、固定具５０の押圧部５９における幅方向の両端は、モールドケース１５に設けた凹部１９の壁面とモールドケース１５の表面１５ａとの稜線に当接された状態で半導体素子１０を押圧している。つまり、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
また、固定具５０に設けた挟持部６０，６１を半導体素子１０のモールドケース１５の凹部１８，１９に挿入した状態で、半導体素子１０のモールドケース１５を挟持している。また、半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の内周面とヒートシンク１１の挿通孔２１の内周面に、壁部５６，５７の幅方向における両端部が線接触している。したがって、ヒートシンク１１に固定される半導体素子１０の回転を防止することが可能となる。
【００４８】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、回路基板の仕様により、半導体素子１０のモールドケース１５の大きさやモールドケース１５に設けた挿通孔の位置は異なるものが用いられる。したがって、第２実施形態においても、異なる種類の半導体素子を固定できるように、ヒートシンク１１に複数の挿通孔を設けてもよい。
【００４９】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態における半導体素子は、第１実施形態と同一の構成であることから、第１実施形態と同一の符号を付して説明する。
【００５０】
図１１及び図１２に示すように、第３実施形態に示すヒートシンク６５は、第１実施形態に示すヒートシンク１１と同様に挿通孔６６を有する他、２箇所の位置決め孔６７，６８を有する。
【００５１】
固定具７０は、第１実施形態の固定具１２と同様に、長尺状の板部材を曲げ加工することで生成される。なお、固定具７０は、例えばステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４）やリン青銅などの金属材料が用いられる。
【００５２】
図１３に示すように、固定具７０は、板部材の中央部分を複数回折り曲げた、やじり状の係止部７１を有する。係止部７１は、板部材の中央部分を折り曲げることで形成された２つの被押圧部７２，７３と、２つの被押圧部７２，７３に対して内側に折り返された壁部７４，７５とを有する。板部材の両端部分が外側に鋭角となるように折り返される。また、板部材は壁部７４，７５に対して折り曲げられた後、板部材の両端部分が外側に鋭角となるように折り返された後、さらに折り曲げられる。壁部７４，７５に対して直角に折り曲げられた部分を壁部７６，７７、外側に鋭角に折り返される部分を押圧部７８，７９、さらに折り曲げられた部分を位置決め部８０，８１と称する。壁部７６，７７は、係止部７１側から押圧部７８，７９側に向けて、間隔が狭くなるように設けられる。
【００５３】
ここで、係止部７１の最大幅Ｗ３は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７及びヒートシンク６５に設けた挿通孔６６の直径よりも広い幅に設定される。
【００５４】
また、係止部７１の根本から壁部７６と押圧部７８との稜線までの長さＬ７は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク６５の厚みＴｈ３とを加算した厚みよりも長く設定される。同時に、係止部７１の根本から壁部７７と押圧部７９との稜線までの長さＬ８は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク６５の厚みＴｈ３とを加算した厚みよりも長く設定される。係止部７１の根本から壁部７６と押圧部７８との稜線までの長さＬ７と、係止部７１の根本から壁部７７と押圧部７９との稜線までの長さＬ８とは、同一長さ（Ｌ７＝Ｌ８）となる。ここで、係止部７１の根本とは、壁部７４と壁部７６との稜線又は壁部７５と壁部７７との稜線である。
【００５５】
以下、半導体素子１０をヒートシンク６５に固定する際の固定具７０の取り付けについて図１４（ａ）から図１４（ｄ）を用いて説明する。なお、図１４においても、半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の中心を通るＸＹ平面における断面を示している。
【００５６】
図１４（ａ）に示すように、半導体素子１０は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７がヒートシンク６５に設けた挿通孔６６と同軸となるように、ヒートシンク６５に位置決めされる。そして、固定具７０の係止部７１を半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７に挿入する。図１４（ｂ）に示すように、固定具７０の係止部７１の被押圧部７２，７３の幅方向の両端部は、半導体素子１０のモールドケース１５の前面１５ａとモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内周面とがなす稜線３５に点接触される。
【００５７】
ここで、挿通孔１７はｙｚ平面における断面が円形状の孔である。また、図１４は半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の中心線が含まれるｘｙ平面の断面を示している。したがって、図１４（ｂ）では、固定具７０の係止部７１の被押圧部７２，７３と稜線３５に点接触される箇所については、明確に図示されていない。
【００５８】
図１４（ｃ）に示すように、固定具７０が半導体素子１０に向けて押圧されると、被押圧部７２，７３が弾性変形し、係止部７１が半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内部に押し込まれる。弾性変形した係止部７１は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内周面及びヒートシンク６５に設けた挿通孔６６の内周面を摺接されながら移動する。
【００５９】
そして、弾性変形した係止部７１がヒートシンク６５の挿通孔６６を通過すると、弾性変形した被押圧部７２，７３や、壁部７４，７５が弾性変形により生じた応力により元の状態に復帰する。したがって、係止部７１の壁部７４，７５がヒートシンク６５の背面６５ｂの挿通孔６６の周縁部分にそれぞれ当接される。
【００６０】
ここで、係止部７１の根本から壁部７６と押圧部７８との稜線までの長さＬ７や係止部７１の根本から壁部７７と押圧部７９との稜線までの長さＬ８は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク６５の厚みＴｈ３とを加算した厚みよりも長い。したがって、固定具５０の係止部５１がヒートシンク６５の挿通孔６６を通過したときには、壁部７６及び壁部７７は、若干ｘ方向に移動している。そして、係止部７１が元の状態に復帰すると、壁部７６及び壁部７７は−ｘ方向に移動する。壁部７６及び壁部７７の移動量は小さい。
【００６１】
一方、固定具７０が半導体素子１０に向けて押圧される過程で、位置決め部８０，８１は半導体素子１１のモールドケース１５の凹部１８，１９にそれぞれ入り込む。そして、位置決め部８０，８１は、外側に広げられた後、位置決め部８０，８１の先端は、ヒートシンク６５の位置決め用の孔６７，６８にそれぞれ挿入される。
【００６２】
半導体素子１０がヒートシンク６５に固定されると、固定具５０の押圧部５８における幅方向の両端は、モールドケース１５に設けた凹部１８の壁面とモールドケース１５の表面１５ａとの稜線に点接触された状態で半導体素子１０を押圧する。また、同時に、固定具５０の押圧部５９における幅方向の両端は、モールドケース１５に設けた凹部１９の壁面とモールドケース１５の表面１５ａとの稜線に点接触された状態で半導体素子１０を押圧する。したがって、第３実施形態における固定具７０を用いて、半導体素子１０をヒートシンク６５に固定する構造の場合も、第１実施形態と同様の効果を有することになる。
【００６３】
また、固定具７０の位置決め部８０，８１は、ヒートシンク６５の位置決め用の孔６７，６８にそれぞれ挿入され、固定具７０の回転が防止される。一方、固定具７０の押圧部７８は、半導体素子１０のモールドケース１５の凹部１８に入り込んでいる。また、固定具７０の押圧部７９は、半導体素子１０のモールドケース１５の凹部１９に入り込んでいる。したがって、ヒートシンク６５に固定される半導体素子１０の回転が固定具７０によって防止される。
【００６４】
第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、回路基板の仕様により、半導体素子１０のモールドケース１５の大きさやモールドケース１５に設けた挿通孔の位置は異なるものが用いられる。したがって、第３実施形態においても、異なる種類の半導体素子を固定できるように、ヒートシンク６５に複数の挿通孔を設けてもよい。
【００６５】
＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について説明する。第４実施形態における半導体素子及びヒートシンクは、第１実施形態と同一の構成であることから、第１実施形態と同一の符号を付して説明する。
【００６６】
図１５及び図１６に示すように、第４実施形態においても、第１実施形態と同様にして、半導体素子１０は固定具８５を用いてヒートシンク１１に固定される。
【００６７】
図１７に示すように、固定具８５は、長尺状の板部材を曲げ加工することで生成される。なお、固定具８５は、例えばステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４）やリン青銅などの金属材料が用いられる。係止部８６は、板部材の中央部分を折り曲げることで形成された２つの被押圧部８７，８８と、２つの被押圧部８７，８８に対して内側に折り返された壁部８９，９０とを有する。また、板部材は壁部８９，８０に対して直角に折り曲げられた後外側に折り返される。壁部８９，９０に対して直角に折り曲げられた部分を壁部９１，９２と称し、外側に鋭角に折り返される部分を押圧部９３，９４と称する。
【００６８】
そして、押圧部９３の先端部分は、ｘ方向に折り曲げられた後、壁部８９に向けて直角に折り曲げられる。同様にして、押圧部９４の先端部分は、ｘ方向に折り曲げられた後、壁部９０に向けて直角に折り曲げられる。なお、押圧部９３の先端部分のうち、ｘ方向に折り曲げられる部分を壁部９５と称し、壁部９５に対して直角に折り曲げられる部分を支持部９６と称する。同様に、なお、押圧部９４の先端部分のうち、ｘ方向に折り曲げられる部分を壁部９７と称し、壁部９７に対して直角に折り曲げられる部分を支持部９８と称する。
【００６９】
ここで、係止部８６の最大幅Ｗ４は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７及びヒートシンク１１に設けた挿通孔２１の直径よりも広い幅に設定される。また、ｘ方向において、係止部８６の壁部８９，９０の位置と、支持部９６，９８の位置とは、同一位置となる。
【００７０】
また、係止部８６の根本から壁部９１と押圧部９３との稜線までの長さＬ９は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも長く設定される。同時に、係止部８６の根本から壁部９２と押圧部９４との稜線までの長さＬ１０は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ２とを加算した厚みよりも長く設定される。係止部８６の根本から壁部９１と押圧部９３との稜線までの長さＬ９と、係止部８６の根本から壁部９２と押圧部９４との稜線までの長さＬ１０とは、同一長さ（Ｌ９＝Ｌ１０）となる。ここで、係止部８６の根本とは、壁部８９と壁部９１との稜線又は壁部９０と壁部９２との稜線である。
【００７１】
以下、図１８（ａ）から図１８（ｄ）を用いて、半導体素子１０をヒートシンク１１に固定する際の固定具８５の取り付けについて、説明する。なお、図１８においては、半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の中心線が含まれるｘｙ平面の断面を示している。
【００７２】
まず、図１８（ａ）に示すように、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７がヒートシンク１１に設けた挿通孔２１と略同軸となるように、半導体素子１０はヒートシンク１１に位置決めされる。そして、固定具８５の係止部８６を半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７に挿入する。図１８（ｂ）に示すように、固定具８５の係止部８６の被押圧部８７，８８の幅方向の両端部は、半導体素子１０のモールドケース１５の前面１５ａとモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内周面とがなす稜線３５に点接触される。
【００７３】
ここで、挿通孔１７はｙｚ平面における断面が円形状の孔である。また、図１８は半導体素子１０のモールドケース１５の挿通孔１７の中心線が含まれるｘｙ平面の断面を示している。したがって、図１８（ｂ）では、固定具８５の係止部８６の被押圧部８７，８８と稜線３５に点接触される箇所については、明確に図示されていない。
【００７４】
図１８（ｃ）に示すように、固定具８５が半導体素子１０に向けて押圧されると、被押圧部８７，８８や壁部８９，９０が弾性変形し、係止部８６が半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内部に押し込まれる。弾性変形した係止部８６は、半導体素子１０のモールドケース１５に設けた挿通孔１７の内周面及びヒートシンク１１に設けた挿通孔２１の内周面を摺接されながら移動する。
【００７５】
そして、弾性変形した係止部８６がヒートシンク１１の挿通孔２１を通過すると、弾性変形した被押圧部８７，８８や壁部８９，９０が弾性変形により生じた応力により元の状態に復帰する。したがって、係止部８６の壁部８９，９０がヒートシンク１１の背面１１ｂの挿通孔２１の周縁部分にそれぞれ当接される。
【００７６】
ここで、係止部８６の根本から壁部９１と押圧部９３との稜線までの長さＬ９や係止部８６の根本から壁部９２と押圧部９４との稜線までの長さＬ１０は、半導体素子１０のモールドケース１５の厚みＴｈ１とヒートシンク１１の厚みＴｈ３とを加算した厚みよりも長い。したがって、固定具８５の係止部８６がヒートシンク１１の挿通孔２１を通過したときには、壁部９１及び壁部９２は、若干ｘ方向に移動している。そして、係止部８６が元の状態に復帰すると、壁部９１及び壁部９２は−ｘ方向に移動する。壁部９１及び壁部９２の移動量は小さい。
【００７７】
一方、弾性変形した係止部８６がヒートシンク１１の挿通孔２１を挿通される過程で、固定具８５の支持部９６，９８がヒートシンク１１の表面１１ａに当接される。壁部９５及び支持部９６は外側に広げられた後、ヒートシンク１１の側面から背面１１ｂにかけて引っ掛けられる。同時に、壁部９７及び支持部９８は外側に広げられた後、ヒートシンク１１の側面から背面１１ｂにかけて引っ掛けられる。
【００７８】
支持部９６がヒートシンク１１の背面１１ｂを支持した状態では、固定具８５の押圧部９３における幅方向の両端は、モールドケース１５に設けた凹部１８の壁面とモールドケース１５の表面１５ａとの稜線に点接触された状態で半導体素子１０を押圧する。また、支持部９８がヒートシンク１１の背面１１ｂを支持した状態では、固定具８５の押圧部９３における幅方向の両端は、モールドケース１５に設けた凹部１９の壁面とモールドケース１５の表面１５ａとの稜線に点接触された状態で半導体素子１０を押圧する。したがって、第４実施形態における固定具８５を用いて、半導体素子１０をヒートシンク６５に固定する場合も、第１実施形態と同様の効果を有することになる。
【００７９】
また、固定具８５は、支持部９６，９８によりヒートシンク１１に支持され、固定具８５の回転が防止される。ここで、固定具８５の押圧部９３は、半導体素子１０のモールドケース１５の凹部１８に入り込んでいる。また、固定具８５の押圧部９４は、半導体素子１０のモールドケース１５の凹部１９に入り込んでいる。したがって、ヒートシンク１１に固定される半導体素子１０の回転が固定具８５によって防止される。
【００８０】
第４実施形態においても、第１実施形態と同様に、回路基板の仕様により、半導体素子１０のモールドケース１５の大きさやモールドケース１５に設けた挿通孔の位置は異なるものが用いられる。したがって、第４実施形態においても、異なる種類の半導体素子を固定できるように、ヒートシンク１１に複数の挿通孔を設けてもよい。
【００８１】
第１から第４実施形態では、１つの半導体素子を１つのヒートシンクに固定する場合について説明しているが、実際には、２つ以上の半導体素子を１つのヒートシンクに固定する場合にも適用できる。ここで、２つ以上の半導体素子を１つのヒートシンクに固定する場合、第１から第３実施形態のいずれか１つに例示した固定具を用いて各半導体素子を固定することも可能であるが、複数の半導体素子をまとめて固定する固定具を用いてもよい。
【００８２】
複数の半導体素子をまとめて固定する固定具の一例を図１９及び図２０に示す。図１９に示す固定具１０５は、例えば第１実施形態における固定具１２が一方向に連続した形状を模した固定具である。固定具１０５は、例えばステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４）やリン青銅などの金属材料製の板部材を曲げ加工することで生成される。板部材を曲げ加工することで、固定具１０５は複数の係止部１０６を有する。図１９及び図２０においては、固定具１０５の一例として、１０個の係止部１０６を有する場合を示す。ここで、係止部１０６の形状は、第１実施形態の固定具１２の係止部２５と同一形状である。
【００８３】
隣り合う係止部１０６の間に位置する押圧部１０７は、それぞれｘ方向に向けて折り曲げられる。押圧部１０７がｘ方向に向けて折り曲げられることで、対応する半導体素子１０のモールドケース１５をヒートシンク１１０に向けて押圧することが可能となる。なお、符号１１１は、固定具１０５の図１９中左側端部に設けられる押圧部であり、符号１１２は、固定具１０５の図１９中右側端部に設けられる押圧部である。
【００８４】
複数の半導体素子１０をまとめて固定する固定具１０５を用いて固定する場合、まず、複数の半導体素子１０は治具などによりヒートシンク１１０に位置決めされる。そして、固定具が有する係止部１０６のうち、例えば図１９中左方にある係止部１０６から順に、対応する半導体素子１０の挿通孔１７に押し込まれる。したがって、複数の半導体素子１０をヒートシンク１１０に１つの固定具１０５で固定することができる。
【００８５】
複数の半導体素子１０をまとめて固定する固定具１０５を用いる場合、例えば押圧部の折曲する部分に切欠きを設けておき、係止部を使用しない場合に切断できるようにしてもよい。
【００８６】
複数の半導体素子１０をヒートシンク１１０にねじ止め固定した従来例では、ヒートシンク１１０を回路基板に取り付けたときに、半導体素子１０の接続端子１６の位置と回路基板の端子部の位置とがずれてしまう場合がある。このような場合には、半導体素子１０の接続端子１６には過剰な負荷がかかる。したがって、半導体素子１０を回路基板の端子部にはんだ付けした部分を破損させてしまう恐れや、半導体素子の素子性能を劣化させる恐れがある。しかしながら、長尺状の板部材を複数回折り曲げることで固定具を用いることで、位置ずれを素材自体の弾性変形により吸収することができるので、半導体素子を回路基板の端子部にはんだ付けした部分の破損を防止することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０…半導体素子、１１，６５…ヒートシンク、２５，５１，７１，８６…係止部、３２，３３，５８，５９，７８，７９，９３，９４…押圧部、６０，６１…挟持部、６７，６８…位置決め孔、８０，８１…位置決め部、９６，９８…支持部
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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