JP3675767B2 - ダイオード、ダイオード圧入方法、ダイオード装着方法、及びフィン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィンへ圧入するダイオード構造、及びその圧入方法に関するものであり、特に乗用車、及びトラック等に搭載される車両用交流発電機の整流装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、整流装置のフィンへのダイオード接合方法として、特開平５−１１４６７８号公報に記載されているように圧入によるものが知られている。ダイオードをフィンへ圧入するには、圧入後にダイオードがフィンから外れないようにするために、ダイオードのヒートシンクの外径を整流装置のフィンの貫通孔の内径よりも大きくし、圧入代を設ける必要がある。そのため、ダイオード圧入時に高荷重で印加せざるをえない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ダイオード圧入時にダイオードのヒートシンクに加わる荷重が大きくなると、ダイオードのヒートシンクの形状は、図１１（ｃ）、及び図１２（ｃ）に示すように変形してＳｉ素子の破壊の原因となる。このことを図に基づき説明する。
【０００４】
（従来例１）
図１１（ａ）は、ダイオードの形状を示した図である。図１１（ｂ）は、整流装置のフィンへのダイオード圧入時を示した図である。図１１（ｃ）は、ダイオード圧入後のダイオードのヒートシンクの形状を示した図である。
【０００５】
図１１（ａ）に示すように、ダイオード１は、ヒートシンク２０、Ｓｉ素子３０、応力緩衝板４０、銅リード５０、及び半田６０，７０，８０等から構成されている。
【０００６】
ヒートシンク２０は、銅で形成され、有底円筒状であり、ダイオード１による整流時に発生する熱を整流装置のフィン１１０へ逃がす役割を果たすものである。また、ヒートシンク２０には、半田付面９０、及び押圧面１００が形成されている。半田付面９０には、応力緩衝板４０、Ｓｉ素子３０、銅リード５０の順に積層され、これらは、半田６０、７０、８０を介して接合されている。押圧面１００は、半田付面９０の裏面であり、フィン１１０へのダイオード１圧入時に圧入棒１２１により押圧される。
【０００７】
Ｓｉ素子３０は、円板状であり、交流電流を直流電流に変換するものである。なお、変換された直流電流は、銅リード５０を介して車両のバッテリ等に伝送される。
【０００８】
応力緩衝板４０は、銅で形成されており、ダイオード１圧入時、及びダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形力を吸収するものである。
【０００９】
また、ダイオード１のヒートシンク２０の外径をフィン１１０に形成されている貫通孔１３０の内径よりも大きくすることにより圧入代を設けている。
【００１０】
そして、以上説明したダイオード１を図１１（ｂ）に示すように、フィン１１０に形成されている貫通孔１３０に設置し、先端面が平面である圧入棒１２１により、圧入方向Ｂへ押圧面１００に荷重を印加し、圧入する。
【００１１】
ダイオード１圧入時、ヒートシンク２０の底部に圧入代を設けているため、ヒートシンク２０の外周部は、貫通孔１３０の内周壁から中心方向へ押される。さらに、圧入棒１２１の先端面は平面であるため、ヒートシンク２０の押圧面１００には、全面に均等な荷重がかかる。そのため、ヒートシンク２０の底部の中央部分は、圧入方向Ｂへ大きな反力を受ける。
【００１２】
このことにより、ダイオード１圧入後のヒートシンク２０は、図１１（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂに凸型に変形する。
【００１３】
（従来例２）
次に、従来例２について説明する。図１２（ａ）に示すように、ダイオード１は、ヒートシンク２ａ、Ｓｉ素子３ａ、応力緩衝板４ａ、銅リード５ａ、及び半田６ａ，７ａ，８ａ等から構成されている。
【００１４】
ヒートシンク２ａは、銅で形成され、ほぼ円柱状であり、ダイオード１による整流時に発生する熱を整流装置のフィン１１０へ逃がす役割を果たすものである。また、ヒートシンク２ａには、半田付面９ａ、及び押圧面１０ａが形成されている。半田付面９ａには、応力緩衝板４ａ、Ｓｉ素子３ａ、銅リード５ａの順に積層され、これらは、半田６ａ、７ａ、８ａを介して接合されている。押圧面１０ａは、半田付面９ａの裏面であり、ダイオード１圧入時に圧入棒１２１により押圧される。
【００１５】
Ｓｉ素子３ａ、応力緩衝板４ａ、及び銅リード５ａは、従来例１と同様のものである。
【００１６】
また、ダイオード１のヒートシンク２ａの外径をフィン１１０に形成されている貫通孔１３０の内径よりも大きくすることにより圧入代を設けている。
【００１７】
そして、以上説明したダイオード１を図１１（ｂ）に示すように、貫通孔１３０に設置し、先端面が平面である圧入棒１２１により、圧入方向Ｂへ押圧面１０ａに荷重を印加し、圧入する。
【００１８】
ダイオード１圧入時、ヒートシンク２ａに圧入代を設けているため、ヒートシンク２ａの外周部は、貫通孔１３０の内周壁から中心方向へ押される。さらに、圧入棒１２１の先端面は平面であるため、ヒートシンク２ａの押圧面１０ａには、全面に均等な荷重がかかる。そのため、ヒートシンク２ａの中央部分は、圧入方向Ｂへ大きな反力を受ける。
【００１９】
このことにより、ダイオード１圧入後のヒートシンク２ａは、図１１（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂに凸型に変形する。
【００２０】
以上説明したように、整流装置のフィンへのダイオード圧入後、ダイオードのヒートシンクは、圧入方向に凸型に変形するため、Ｓｉ素子は、ダイオードのヒートシンクとは逆側に凹型に変形する。このことにより、Ｓｉ素子の変形方向には、ダイオードのヒートシンクのような硬い材質が設けられていないため、Ｓｉ素子には、変形方向とは逆方向の反力を受けない。そのため、Ｓｉ素子の変形を抑制できない。これにより、Ｓｉ素子の破壊が発生する場合がある。また、ダイオード圧入時にＳｉ素子の破壊が発生しなくても、ダイオードによる整流時にＳｉ素子には、発熱により圧入方向の内部応力が発生するため、変形量が増大して破壊に至る場合もある。
【００２１】
いずれの時にＳｉ素子が破壊するにしても、ダイオード圧入時にダイオードのヒートシンクが圧入方向に凸型に変形することにより、Ｓｉ素子は、ダイオードのヒートシンクとは逆側に凹型に変形することでＳｉ素子の変形を抑制できないことが大きな原因である。
【００２２】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、Ｓｉ素子の変形を抑制することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、円板状の底部を有するヒートシンクと底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ圧入するダイオード圧入方法において、底部の他方の面の外周部に主に荷重をかけてダイオードを貫通孔に圧入することを特徴としている。
【００２４】
このことにより、ヒートシンクの底部の外周部は、中心方向に押される。そのため、ヒートシンクの底部の中央部分は、反圧入方向に反力を受けるので、ヒートシンクの底部は、反圧入方向の球状凸型に変形する。そのため、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部側に球状凸型に変形し、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部から変形方向とは逆方向の反力を受ける。よって、半導体ペレットの変形を抑制することができる。
【００２５】
また、請求項２では、円板状の底部を有するヒートシンクと底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ圧入するダイオード圧入方法において、底部の他方の面は、球状凸型に形成されており、他方の面にほぼ均等に荷重をかけてダイオードを貫通孔に圧入することを特徴としている。また、請求項４では、円板状の底部を有するヒートシンクと底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードにおいて、底部の他方の面は、球状凸型に形成されていることを特徴としている。
【００２６】
これらのことにより、ダイオード圧入時にヒートシンクの底部の他方の面と圧入治具の先端面とがほぼ全域で接触する。そのため、ヒートシンクの底部には、ほぼ均等な荷重がかかる。また、ヒートシンクの外周部は、中心方向へ押される。そのため、ヒートシンクの底部の中央部分は、反圧入方向へ反力を受けるので、ヒートシンクの底部は、圧入方向へ変形しない。そのため、半導体ペレットも同様に圧入方向へ変形せず、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部から変形方向とは逆方向の反力を受ける。よって、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、請求項３では、ダイオードの貫通孔への圧入は、先端が球状凹型に形成されている圧入治具により行われることを特徴としている。
【００２８】
このことにより、ヒートシンクの底部の外周部にかかる荷重をヒートシンクの底部の中央部分にかかる荷重よりも大きくすることができる。また、ヒートシンクの底部が球状凸型で形成されている場合、ヒートシンクの底部にほぼ均等な荷重をかけることができる。
【００２９】
また、請求項５では、円板状の底部を有するヒートシンクと、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットと、半導体ペレットの変形力を吸収する応力緩衝板とを備え、底部の一方の面に第１の半田、応力緩衝板、第２の半田、半導体ペレットがこの順序で積層されているダイオードにおいて、第２の半田の半導体ペレットとの接合面、もしくは応力緩衝板の第２の半田との接合面は、球状凹型に形成されていることを特徴としている。
【００３０】
第２の半田の半導体ペレットとの接合面が球状凹型に形成されている場合、ダイオード組付け時に半導体ペレットは、第２の半田との接合面に沿って変形する。そして、ダイオード圧入時、ヒートシンクの底部は、圧入方向に凸型に変形するため、第１の半田、及び応力緩衝板も同様に圧入方向に凸型に変形する。そして、第２の半田の応力緩衝板との接合面は、変形した応力緩衝板に沿って変形するため、第２の半田の半導体ペレットとの接合面は、平面状になる。これにより、半導体ペレットの変形を小さくすることができる。
【００３１】
また、応力緩衝板の第２の半田との接合面が球状凹型に形成されている場合、ダイオード組付け時に第２の半田は、応力緩衝板との接合面に沿って変形する。これにより、半導体ペレットも同様に第２の半田との接合面に沿って変形する。そして、ダイオード圧入時、ヒートシンクの底部は、圧入方向に凸型に変形するため、第１の半田も同様に圧入方向に凸型に変形する。そして、第１の半田の応力緩衝板との接合面は、変形した第１の半田に沿って変形するため、応力緩衝板の第２の半田との接合面は、平面状になる。これにより、第２の半田の半導体ペレットとの接合面は、平面状になる。そのため、半導体ペレットの変形を小さくすることができる。
【００３８】
また、請求項６では、貫通孔が形成されている放熱フィンにおいて、放熱フィンには、円板状の底部を有するヒートシンク、及び底部の一方の面に交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットを備えたダイオードを放熱フィンの一方側から他方側に圧入可能な貫通孔が設けられ、且つ貫通孔の内径は、一方側から他方側方向に漸減していることを特徴としている。
【００３９】
ダイオード圧入時、ヒートシンクの外周部は、貫通孔の内径が圧入方向に漸減しているため、貫通孔の内周に沿って斜めに変形する。そのため、ヒートシンクの底部の中央部分は、反圧入方向に反力を受けるので、ヒートシンクの底部は、反圧入方向の球状凸型に変形し、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部側に球状凸型に変形する。これにより、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部から変形方向とは逆方向の反力を受ける。よって、半導体ペレットの変形を抑制することができる。
【００４２】
また、請求項７では、円板状の底部、及び底部の一方の面側に形成される周壁部を有するヒートシンクと、周壁部に包囲され、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えるダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ装着するダイオード装着方法において、ダイオードは、貫通孔へ圧入され、その後、周壁部の先端部の径を減少することを特徴としている。
【００４３】
このことにより、ヒートシンクの底部の中央部分は、反圧入方向に反力を受けるため、ヒートシンクの底部は、反圧入方向の球状凸型に変形する。そのため、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部側に球状凸型に変形する。これにより、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部から変形方向とは逆方向の反力を受ける。よって、半導体ペレットの変形を抑制することができる。
【００４４】
また、請求項８では、先端部の径の減少は、かしめにより行われることを特徴としている。
【００４５】
このことにより、周壁部の先端部の径は、減少する。よって、請求項７と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、請求項９では、放熱フィンには、貫通孔の近傍に他の貫通孔が設けられており、先端部の径の減少は、テーパー状で形成されているかしめ棒を他の貫通孔にダイオードの反圧入方向から圧入することにより行われることを特徴としている。
【００４７】
このことにより、貫通孔の内周は、他の貫通孔にかしめ棒を圧入することにより、中心方向に力が加わり、かしめ棒の側面に沿って変形する。そのため、ヒートシンクの周壁部は、変形した貫通孔の内周に沿って変形する。これにより、周壁部の先端部の径は、減少する。よって、請求項７と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、請求項１０では、他の貫通孔は、周方向にほぼ均等に少なくとも３つ、もしくは周方向全域に設けられていることを特徴としている。
【００４９】
このことにより、貫通孔の内周は、他の貫通孔にかしめ棒を圧入することにより、径方向にほぼ同心円状に変形する。そのため、ヒートシンクの底部は、径方向にほぼ同心円状に変形する。これにより、半導体ペレットも同様に径方向にほぼ同心円状に変形する。よって、半導体ペレットの耐久性を向上させることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【００５１】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図１（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図１（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１圧入後のダイオード１のヒートシンク２０の形状を示した図である。
【００５２】
図１（ａ）に示すダイオード１は、整流装置に用いられるものである。そのダイオード１は、ヒートシンク２０、半導体ペレットであるＳｉ素子３０、応力緩衝板４０、銅リード５０、及び半田６０，７０，８０等から構成されている。
【００５３】
ヒートシンク２０は、銅で形成され、有底円筒状であり、ダイオード１による整流時に発生する熱を整流装置のフィン１１０へ逃す役割を果たすものである。
【００５４】
また、ヒートシンク２０は、底部２０ａ、及び周壁部２０ｂを有している。周壁部２０ｂは、ダイオード１を整流装置のフィン１１０に形成されている貫通孔１３０に圧入した際、その貫通孔１３０の内周と嵌合する。また、ヒートシンク２０の底部２０ａには、圧入側に押圧面１００、及び押圧面１００の裏面に半田付面９０が形成されている。ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、底部２０ａの外周側に形成されていて、半田付面９０側に突出している。
【００５５】
半田付面９０には、圧入方向Ｂに応力緩衝板４０、Ｓｉ素子３０、及び銅リード５０の順に積層されており、これらは、半田６０、７０、８０を介して接合されている。また、押圧面１００は、半田付面９０の裏面であり、ダイオード１圧入時に圧入棒１２０により押圧される。
【００５６】
Ｓｉ素子３０は、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂに包囲され、円板状であり、交流電流を直流電流に変換するものである。また、Ｓｉ素子３０により変換された直流電流は、銅リード５０を介して車両のバッテリ等に伝送される。
【００５７】
応力緩衝板４０は、Ｓｉ素子３０と同様に円板状であり、銅で形成されている。また、応力緩衝板４０は、ダイオード１圧入時、及びダイオードによる整流時におけるＳｉ素子３０の変形力を吸収するものである。
【００５８】
また、図１（ｂ）に示す整流装置のフィン１１０は、銅で形成されており、ダイオード１による整流時に発生する熱をダイオード１のヒートシンク２０から受け、その熱を放熱する役割を果たす。また、圧入治具である圧入棒１２０は、ダイオード１の貫通孔への圧入時に押圧面１００と接する先端面が球状凹型で形成されている。
【００５９】
また、ダイオード１のヒートシンク２０の外径をフィン１１０に形成されている貫通孔１３０の内径よりも大きくすることにより圧入代を設けている。
【００６０】
そして、硬質金属からなるＳＫＤ−１１の固定装置２にフィン１１０を挟み、フィン１１０に形成されている貫通孔１３０に押圧面１００が圧入方向Ｂとは逆方向を向くようにダイオード１を設置する。そして、圧入棒１２０の先端部と押圧面１００が接触するように圧入棒１２０を配し、ダイオード１の押圧面１００に荷重を印加し、圧入方向Ｂにダイオード１を圧入する。
【００６１】
この構成では、圧入棒１２０の先端面は、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凹型に形成しているため、圧入棒１２０の先端面は、押圧面１００の外周部と主に接触する。そのため、ヒートシンク２０の底部２０ａの外周部にかかる荷重は、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分にかかる荷重よりも大きくなる。また、ダイオード１の外径を貫通孔１３０の内径よりも大きくすることで圧入代を設けているため、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、中心方向へ押される。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向へ大きな力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａは、図１（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に変形する。
【００６２】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａから変形方向とは逆方向の反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、Ｓｉ素子３０の変形を小さくし、破壊を発生し難くすることができる。
【００６３】
なお、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（第２実施形態）
図２（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図２（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図２（ｃ）は、本実施形態におけるのダイオード１圧入後のダイオード１のヒートシンク２１の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００６５】
図２（ａ）に示すように、本実施形態でのヒートシンク２１の底部２１ａは、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型で形成している。ヒートシンク２１の底部２１ａを球状凸型にすることにより、半田付面９１、及び押圧面１０１の形状も圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型になる。なお、ヒートシンク２１の底部２１ａ、及び圧入棒１２０の先端面の曲面率は、ほぼ同じである。そのため、半田付面９１に配設される半田６１、応力緩衝板４１、半田７１、Ｓｉ素子３１、半田８１、及び銅リード５１の形状も半田付面９１に沿うように変形する。
【００６６】
この構成により、ダイオード１圧入時、ヒートシンク２１に形成されている押圧面１０１と圧入棒１２０の先端面がほぼ全域に接触するため、ヒートシンク２１の底部２１ａには、ほぼ均等な荷重がかかる。また、ダイオード１の外径を貫通孔１３０の内径よりも大きくすることで圧入代を設けているため、ヒートシンク２１の周壁部２１ｂは、中心方向へ押される。これにより、ヒートシンク２１の底部２１ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向に反力を受けるため、ヒートシンク２１の底部２１ａは、図２（ｃ）に示すように、ほとんど変形が起こらない。そのため、Ｓｉ素子３１も同様にほぼ変形が起こらない。
【００６７】
このことにより、Ｓｉ素子３１は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２１の底部２１ａから変形方向とは逆方向の反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、Ｓｉ素子３０の変形を小さくし、破壊を発生し難くすることができる。
【００６８】
なお、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（第３実施形態）
図３（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図３（ｂ）は、整流装置のフィン１１１へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図３（ｃ）は、本実施形態におけるのダイオード１圧入後のダイオード１のヒートシンク２０の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００７０】
図３（ｂ）に示すように、本実施形態での整流装置のフィン１１１に形成されている貫通孔１３１の内径は、圧入方向Ｂに漸減している。なお、貫通孔１３１の挿入側の内径は、フィン貫通孔径Ａである。また、圧入棒１２１の先端面は、平面で形成されている。
【００７１】
この構成により、ダイオード１圧入時、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、貫通孔１３１の内径が圧入方向Ｂに漸減しているため、貫通孔１３１の内周に沿って斜めに変形する。そのため、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向に反力を受ける。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向の大きな力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａは、図３（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に変形する。
【００７２】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａから変形方向とは逆方向の反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、Ｓｉ素子３０の変形を小さくし、破壊を発生し難くすることができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、先端面が圧入方向Ｂとは逆方向の球状凹型に形成している圧入棒１２０を用いても同様の効果を得ることができる。また、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（第４実施形態）
図４（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図４（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図４（ｃ）は、本実施形態におけるのダイオード１圧入後のダイオード１のヒートシンク２０のかしめ状態を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００７５】
本実施形態では、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂの先端部が圧入方向Ｂのフィン１１０端部を突出するようにダイオード１を圧入する。そして、その先端部の径が小さくなるようにかしめ治具により、先端部をかしめる。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に大きい反力を受ける。そのため、ヒートシンク２０の底部２０ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に大きく変形する。
【００７６】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【００７７】
（第５実施形態）
図５（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図５（ｂ）は、整流装置のフィン１１２へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図５（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１圧入後、整流装置のフィン１１２にかしめ棒４を圧入した時を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００７８】
図５（ｂ）に示すように、本実施形態では、整流装置のフィン１１２に形成されている貫通孔１３０の近傍に他の貫通孔であるかしめ棒挿入孔３が空けられている。そのかしめ棒挿入孔３は、周方向に均等になるように少なくとも３つ、もしくは周方向全域に穴が空けられている。
【００７９】
かしめ棒挿入孔３に圧入されるかしめ棒４は、フィン１１２より硬い材質で形成されている。また、かしめ棒４は、フィン１１２の板厚よりも長く、先端にいくに従って径が小さくなるようなテーパー状をしている。
【００８０】
この構成により、ダイオード１圧入後、かしめ棒４をかしめ棒挿入孔３に圧入方向Ｂとは逆方向に圧入する。そして、貫通孔１３０の内周は、かしめ棒４の側面に沿って斜めに変形する。そのため、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、変形した貫通孔１３０の内周から中心方向に押され、貫通孔１３０の内周に沿って斜めに変形する。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に大きい反力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に大きく変形する。
【００８１】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【００８２】
（第６実施形態）
図６（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図６（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図６（ｃ）は、本実施形態におけるの圧入後のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００８３】
図６（ａ）に示すように、Ｓｉ素子３２、及び応力緩衝板４２との間には、これらを接合するために半田７２が用いられている。その半田７２は、中心部分が薄くなるように圧入方向Ｂとは逆方向の球状凹型で形成されている。これは、先端が丸い治具で半田７２を圧入することで形成できる。また、図６（ｂ）に示すように、圧入棒１２１の先端は、従来と同じく平面で形成されている。
【００８４】
この構成により、ダイオード１の組み付け時にＳｉ素子３２、及び銅リード５２は、球状凹型で形成さている半田７２との接合面に沿って変形する。そして、ダイオード１を圧入後、ヒートシンク２０の底部２０ａは、図６（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂに凸型に変形する。そのため、応力緩衝板４２もヒートシンク２０の底部２０ａと同じように凸型に変形し、半田７２の応力緩衝板４２との接合面は、変形した応力緩衝板４２に沿って変形するので、半田７２のＳｉ素子３２との接合面は、平面状になる。
【００８５】
このことにより、Ｓｉ素子３２は、平面状に変形するため、ほとんど内部応力が発生しない。そのため、Ｓｉ素子３２の破壊を発生し難くすることができる。
【００８６】
なお、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００８７】
（第７実施形態）
図７（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図７（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図７（ｃ）は、本実施形態におけるの圧入後のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第６実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００８８】
図７（ａ）に示すように、応力緩衝板４３は、中心部分が薄くなるように圧入方向Ｂとは逆方向の球状凹型で形成されている。これは、先端が丸い治具で応力緩衝板４３を圧入することで形成できる。
【００８９】
この構成により、ダイオード１の組み付け時に半田７３、Ｓｉ素子３３、及び銅リード５３は、球状凹部で形成されている応力緩衝板４との接合面に沿って変形する。そして、ダイオード１を圧入後、ヒートシンク２０の底部２０ａは、図７（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂに凸型に変形するため、半田７３も同様に凸型に変形する。そして、応力緩衝板４３の半田７３との接合面は、変形した半田７３に沿って変形するため、応力緩衝板４３の半田７３との接合面は、平面状になる。
【００９０】
このことにより、Ｓｉ素子３２は、平面状に変形するため、ほとんど内部応力が発生しない。そのため、Ｓｉ素子３２の破壊を発生し難くすることができる。
【００９１】
なお、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００９２】
（第８実施形態）
図８（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図８（ｂ）は、整流装置のフィン１１３へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図８（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１による整流時のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００９３】
図８（ｂ）に示すように、本実施形態では、整流装置のフィン１１３を熱膨張係数が異なる第１のフィン１１３ａ、及び第２のフィン１１３ｂの二層に分けて構成されている。第２のフィン１１３ｂは、第１のフィン１１３ａよりも熱膨張係数が大きい材質を選択する。なお、第１のフィン１１３ａと第２のフィン１１３ｂは、熱処理により結合されている。また、フィン１１３は、一体に形成されていて、熱加工することにより、熱膨張係数が異なるように分けてもよい。
【００９４】
この構成により、ダイオード１による整流時、熱膨張係数が大きい第２のフィン１０３ｂは、第１のフィン１１３ａに比べて熱膨張が大きくなる。そのため、第２のフィン１１３ｂは、図８（ｃ）に示すように、ダイオード１を圧入する貫通孔１３０の中心方向に第１のフィン１１３ａよりも大きく変形する。これにより、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、第１のフィン１１３ａ、及び第２のフィン１１３ｂにより中心方向に押されるため、周壁部２０ｂの先端部が中心方向に大きく変形する。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に大きい反力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に大きく変形する。
【００９５】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【００９６】
（第９実施形態）
図９（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図９（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図９（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１による整流時のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第８実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００９７】
図９（ａ）に示すように、本実施形態では、ヒートシンク２２の周壁部２２ｂは、熱膨張係数が異なる第１の周壁部２２ｃ、及び第２の周壁部２２ｄの二層に分けて構成されている。第２の周壁部２２ｄは、第１の周壁部２２ｃよりも熱膨張係数が大きい材質を選択する。また、第１の周壁部２２ｃと第２の周壁部２２ｄは、熱処理により結合されている。なお、ヒートシンク２２の周壁部２２ｂは、一体に形成されていて、熱加工することにより、熱膨張係数が異なるように分けてもよい。
【００９８】
この構成により、ダイオード１による整流時、熱膨張係数が大きい第２の周壁部２２ｄは、第１の周壁部２２ｃに比べて熱膨張が大きくなる。そして、第２の周壁部２２ｄの外周には、フィン１１０の内周を接しているため、第２の周壁部２２ｄは、図９（ｃ）に示すように、中心方向に第１の周壁部２２ｃよりも大きく変形する。これにより、ヒートシンク２２の底部２２ａの中央部分は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に大きい反力を受けるため、ヒートシンク２２の底部２２ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に径が広がる球状凸型に大きく変形する。
【００９９】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【０１００】
（第１０実施形態）
図１０（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図１０（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図１０（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１による整流時のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【０１０１】
本実施形態では、図１０（ａ）に示すダイオード１のヒートシンク２０の熱膨張係数を銅リード５０の熱膨張係数よりも大きくしている。
【０１０２】
この構成により、ダイオード１による整流時、熱膨張係数が大きいダイオード１のヒートシンク２０は、銅リード５０に比べて熱膨張が大きくなる。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向にダイオード圧入時よりも大きい反力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも図８（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に大きく変形する。
【０１０３】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【０１０４】
なお、本実施形態では、ダイオード１のヒートシンク２０の熱膨張係数をＳｉ素子３０の熱膨張係数よりも大きく構成しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図９】本発明の第９実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図１０】本発明の第１０実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図１１】従来例１のダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図１２】従来例２のダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【符号の説明】
１…ダイオード、
２…固定装置、
３…かしめ棒挿入孔、
４…かしめ棒、
２ａ、２ｂ、２０、２１、２２…ヒートシンク、
３ａ、３ｂ、３０、３１、３２、３３…Ｓｉ素子、
４ａ、４ｂ、４０、４１、４２、４３…応力緩衝板、
５ａ、５ｂ、５０、５１、５２、５３…銅リード、
６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、６０、６１、６２、６３、７０、７１、７２、７３、８０、８１、８２、８３…半田、
９ａ、９ｂ、９０、９１…半田付面、
１０ａ、１０ｂ、１００、１０１…押圧面、
２０ａ、２１ａ、２２ａ…底部、
２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ…周壁部、
２２ｃ…第１の周壁部、
２２ｄ…第２の周壁部、
１１０、１１１、１１２、１１３…フィン、
１１３ａ…第１のフィン、
１１３ｂ…第２のフィン、
１２０、１２１…圧入棒、
１３０、１３１…貫通孔、
Ａ…フィン貫通孔径、
Ｂ…圧入方向。
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィンへ圧入するダイオード構造、及びその圧入方法に関するものであり、特に乗用車、及びトラック等に搭載される車両用交流発電機の整流装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、整流装置のフィンへのダイオード接合方法として、特開平５−１１４６７８号公報に記載されているように圧入によるものが知られている。ダイオードをフィンへ圧入するには、圧入後にダイオードがフィンから外れないようにするために、ダイオードのヒートシンクの外径を整流装置のフィンの貫通孔の内径よりも大きくし、圧入代を設ける必要がある。そのため、ダイオード圧入時に高荷重で印加せざるをえない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ダイオード圧入時にダイオードのヒートシンクに加わる荷重が大きくなると、ダイオードのヒートシンクの形状は、図１１（ｃ）、及び図１２（ｃ）に示すように変形してＳｉ素子の破壊の原因となる。このことを図に基づき説明する。
【０００４】
（従来例１）
図１１（ａ）は、ダイオードの形状を示した図である。図１１（ｂ）は、整流装置のフィンへのダイオード圧入時を示した図である。図１１（ｃ）は、ダイオード圧入後のダイオードのヒートシンクの形状を示した図である。
【０００５】
図１１（ａ）に示すように、ダイオード１は、ヒートシンク２０、Ｓｉ素子３０、応力緩衝板４０、銅リード５０、及び半田６０，７０，８０等から構成されている。
【０００６】
ヒートシンク２０は、銅で形成され、有底円筒状であり、ダイオード１による整流時に発生する熱を整流装置のフィン１１０へ逃がす役割を果たすものである。また、ヒートシンク２０には、半田付面９０、及び押圧面１００が形成されている。半田付面９０には、応力緩衝板４０、Ｓｉ素子３０、銅リード５０の順に積層され、これらは、半田６０、７０、８０を介して接合されている。押圧面１００は、半田付面９０の裏面であり、フィン１１０へのダイオード１圧入時に圧入棒１２１により押圧される。
【０００７】
Ｓｉ素子３０は、円板状であり、交流電流を直流電流に変換するものである。なお、変換された直流電流は、銅リード５０を介して車両のバッテリ等に伝送される。
【０００８】
応力緩衝板４０は、銅で形成されており、ダイオード１圧入時、及びダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形力を吸収するものである。
【０００９】
また、ダイオード１のヒートシンク２０の外径をフィン１１０に形成されている貫通孔１３０の内径よりも大きくすることにより圧入代を設けている。
【００１０】
そして、以上説明したダイオード１を図１１（ｂ）に示すように、フィン１１０に形成されている貫通孔１３０に設置し、先端面が平面である圧入棒１２１により、圧入方向Ｂへ押圧面１００に荷重を印加し、圧入する。
【００１１】
ダイオード１圧入時、ヒートシンク２０の底部に圧入代を設けているため、ヒートシンク２０の外周部は、貫通孔１３０の内周壁から中心方向へ押される。さらに、圧入棒１２１の先端面は平面であるため、ヒートシンク２０の押圧面１００には、全面に均等な荷重がかかる。そのため、ヒートシンク２０の底部の中央部分は、圧入方向Ｂへ大きな反力を受ける。
【００１２】
このことにより、ダイオード１圧入後のヒートシンク２０は、図１１（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂに凸型に変形する。
【００１３】
（従来例２）
次に、従来例２について説明する。図１２（ａ）に示すように、ダイオード１は、ヒートシンク２ａ、Ｓｉ素子３ａ、応力緩衝板４ａ、銅リード５ａ、及び半田６ａ，７ａ，８ａ等から構成されている。
【００１４】
ヒートシンク２ａは、銅で形成され、ほぼ円柱状であり、ダイオード１による整流時に発生する熱を整流装置のフィン１１０へ逃がす役割を果たすものである。また、ヒートシンク２ａには、半田付面９ａ、及び押圧面１０ａが形成されている。半田付面９ａには、応力緩衝板４ａ、Ｓｉ素子３ａ、銅リード５ａの順に積層され、これらは、半田６ａ、７ａ、８ａを介して接合されている。押圧面１０ａは、半田付面９ａの裏面であり、ダイオード１圧入時に圧入棒１２１により押圧される。
【００１５】
Ｓｉ素子３ａ、応力緩衝板４ａ、及び銅リード５ａは、従来例１と同様のものである。
【００１６】
また、ダイオード１のヒートシンク２ａの外径をフィン１１０に形成されている貫通孔１３０の内径よりも大きくすることにより圧入代を設けている。
【００１７】
そして、以上説明したダイオード１を図１１（ｂ）に示すように、貫通孔１３０に設置し、先端面が平面である圧入棒１２１により、圧入方向Ｂへ押圧面１０ａに荷重を印加し、圧入する。
【００１８】
ダイオード１圧入時、ヒートシンク２ａに圧入代を設けているため、ヒートシンク２ａの外周部は、貫通孔１３０の内周壁から中心方向へ押される。さらに、圧入棒１２１の先端面は平面であるため、ヒートシンク２ａの押圧面１０ａには、全面に均等な荷重がかかる。そのため、ヒートシンク２ａの中央部分は、圧入方向Ｂへ大きな反力を受ける。
【００１９】
このことにより、ダイオード１圧入後のヒートシンク２ａは、図１１（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂに凸型に変形する。
【００２０】
以上説明したように、整流装置のフィンへのダイオード圧入後、ダイオードのヒートシンクは、圧入方向に凸型に変形するため、Ｓｉ素子は、ダイオードのヒートシンクとは逆側に凹型に変形する。このことにより、Ｓｉ素子の変形方向には、ダイオードのヒートシンクのような硬い材質が設けられていないため、Ｓｉ素子には、変形方向とは逆方向の反力を受けない。そのため、Ｓｉ素子の変形を抑制できない。これにより、Ｓｉ素子の破壊が発生する場合がある。また、ダイオード圧入時にＳｉ素子の破壊が発生しなくても、ダイオードによる整流時にＳｉ素子には、発熱により圧入方向の内部応力が発生するため、変形量が増大して破壊に至る場合もある。
【００２１】
いずれの時にＳｉ素子が破壊するにしても、ダイオード圧入時にダイオードのヒートシンクが圧入方向に凸型に変形することにより、Ｓｉ素子は、ダイオードのヒートシンクとは逆側に凹型に変形することでＳｉ素子の変形を抑制できないことが大きな原因である。
【００２２】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、Ｓｉ素子の変形を抑制することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、円板状の底部を有するヒートシンクと底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ圧入するダイオード圧入方法において、底部の他方の面の外周部に主に荷重をかけてダイオードを貫通孔に圧入することを特徴としている。
【００２４】
このことにより、ヒートシンクの底部の外周部は、中心方向に押される。そのため、ヒートシンクの底部の中央部分は、反圧入方向に反力を受けるので、ヒートシンクの底部は、反圧入方向の球状凸型に変形する。そのため、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部側に球状凸型に変形し、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部から変形方向とは逆方向の反力を受ける。よって、半導体ペレットの変形を抑制することができる。
【００２５】
また、請求項２では、円板状の底部を有するヒートシンクと底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ圧入するダイオード圧入方法において、底部の他方の面は、球状凸型に形成されており、他方の面にほぼ均等に荷重をかけてダイオードを貫通孔に圧入することを特徴としている。また、請求項４では、円板状の底部を有するヒートシンクと底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードにおいて、底部の他方の面は、球状凸型に形成されていることを特徴としている。
【００２６】
これらのことにより、ダイオード圧入時にヒートシンクの底部の他方の面と圧入治具の先端面とがほぼ全域で接触する。そのため、ヒートシンクの底部には、ほぼ均等な荷重がかかる。また、ヒートシンクの外周部は、中心方向へ押される。そのため、ヒートシンクの底部の中央部分は、反圧入方向へ反力を受けるので、ヒートシンクの底部は、圧入方向へ変形しない。そのため、半導体ペレットも同様に圧入方向へ変形せず、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部から変形方向とは逆方向の反力を受ける。よって、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、請求項３では、ダイオードの貫通孔への圧入は、先端が球状凹型に形成されている圧入治具により行われることを特徴としている。
【００２８】
このことにより、ヒートシンクの底部の外周部にかかる荷重をヒートシンクの底部の中央部分にかかる荷重よりも大きくすることができる。また、ヒートシンクの底部が球状凸型で形成されている場合、ヒートシンクの底部にほぼ均等な荷重をかけることができる。
【００２９】
また、請求項５では、円板状の底部を有するヒートシンクと、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットと、半導体ペレットの変形力を吸収する応力緩衝板とを備え、底部の一方の面に第１の半田、応力緩衝板、第２の半田、半導体ペレットがこの順序で積層されているダイオードにおいて、第２の半田の半導体ペレットとの接合面、もしくは応力緩衝板の第２の半田との接合面は、球状凹型に形成されていることを特徴としている。
【００３０】
第２の半田の半導体ペレットとの接合面が球状凹型に形成されている場合、ダイオード組付け時に半導体ペレットは、第２の半田との接合面に沿って変形する。そして、ダイオード圧入時、ヒートシンクの底部は、圧入方向に凸型に変形するため、第１の半田、及び応力緩衝板も同様に圧入方向に凸型に変形する。そして、第２の半田の応力緩衝板との接合面は、変形した応力緩衝板に沿って変形するため、第２の半田の半導体ペレットとの接合面は、平面状になる。これにより、半導体ペレットの変形を小さくすることができる。
【００３１】
また、応力緩衝板の第２の半田との接合面が球状凹型に形成されている場合、ダイオード組付け時に第２の半田は、応力緩衝板との接合面に沿って変形する。これにより、半導体ペレットも同様に第２の半田との接合面に沿って変形する。そして、ダイオード圧入時、ヒートシンクの底部は、圧入方向に凸型に変形するため、第１の半田も同様に圧入方向に凸型に変形する。そして、第１の半田の応力緩衝板との接合面は、変形した第１の半田に沿って変形するため、応力緩衝板の第２の半田との接合面は、平面状になる。これにより、第２の半田の半導体ペレットとの接合面は、平面状になる。そのため、半導体ペレットの変形を小さくすることができる。
【００３８】
また、請求項６では、貫通孔が形成されている放熱フィンにおいて、放熱フィンには、円板状の底部を有するヒートシンク、及び底部の一方の面に交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットを備えたダイオードを放熱フィンの一方側から他方側に圧入可能な貫通孔が設けられ、且つ貫通孔の内径は、一方側から他方側方向に漸減していることを特徴としている。
【００３９】
ダイオード圧入時、ヒートシンクの外周部は、貫通孔の内径が圧入方向に漸減しているため、貫通孔の内周に沿って斜めに変形する。そのため、ヒートシンクの底部の中央部分は、反圧入方向に反力を受けるので、ヒートシンクの底部は、反圧入方向の球状凸型に変形し、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部側に球状凸型に変形する。これにより、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部から変形方向とは逆方向の反力を受ける。よって、半導体ペレットの変形を抑制することができる。
【００４２】
また、請求項７では、円板状の底部、及び底部の一方の面側に形成される周壁部を有するヒートシンクと、周壁部に包囲され、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えるダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ装着するダイオード装着方法において、ダイオードは、貫通孔へ圧入され、その後、周壁部の先端部の径を減少することを特徴としている。
【００４３】
このことにより、ヒートシンクの底部の中央部分は、反圧入方向に反力を受けるため、ヒートシンクの底部は、反圧入方向の球状凸型に変形する。そのため、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部側に球状凸型に変形する。これにより、半導体ペレットは、ヒートシンクの底部から変形方向とは逆方向の反力を受ける。よって、半導体ペレットの変形を抑制することができる。
【００４４】
また、請求項８では、先端部の径の減少は、かしめにより行われることを特徴としている。
【００４５】
このことにより、周壁部の先端部の径は、減少する。よって、請求項７と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、請求項９では、放熱フィンには、貫通孔の近傍に他の貫通孔が設けられており、先端部の径の減少は、テーパー状で形成されているかしめ棒を他の貫通孔にダイオードの反圧入方向から圧入することにより行われることを特徴としている。
【００４７】
このことにより、貫通孔の内周は、他の貫通孔にかしめ棒を圧入することにより、中心方向に力が加わり、かしめ棒の側面に沿って変形する。そのため、ヒートシンクの周壁部は、変形した貫通孔の内周に沿って変形する。これにより、周壁部の先端部の径は、減少する。よって、請求項７と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、請求項１０では、他の貫通孔は、周方向にほぼ均等に少なくとも３つ、もしくは周方向全域に設けられていることを特徴としている。
【００４９】
このことにより、貫通孔の内周は、他の貫通孔にかしめ棒を圧入することにより、径方向にほぼ同心円状に変形する。そのため、ヒートシンクの底部は、径方向にほぼ同心円状に変形する。これにより、半導体ペレットも同様に径方向にほぼ同心円状に変形する。よって、半導体ペレットの耐久性を向上させることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【００５１】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図１（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図１（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１圧入後のダイオード１のヒートシンク２０の形状を示した図である。
【００５２】
図１（ａ）に示すダイオード１は、整流装置に用いられるものである。そのダイオード１は、ヒートシンク２０、半導体ペレットであるＳｉ素子３０、応力緩衝板４０、銅リード５０、及び半田６０，７０，８０等から構成されている。
【００５３】
ヒートシンク２０は、銅で形成され、有底円筒状であり、ダイオード１による整流時に発生する熱を整流装置のフィン１１０へ逃す役割を果たすものである。
【００５４】
また、ヒートシンク２０は、底部２０ａ、及び周壁部２０ｂを有している。周壁部２０ｂは、ダイオード１を整流装置のフィン１１０に形成されている貫通孔１３０に圧入した際、その貫通孔１３０の内周と嵌合する。また、ヒートシンク２０の底部２０ａには、圧入側に押圧面１００、及び押圧面１００の裏面に半田付面９０が形成されている。ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、底部２０ａの外周側に形成されていて、半田付面９０側に突出している。
【００５５】
半田付面９０には、圧入方向Ｂに応力緩衝板４０、Ｓｉ素子３０、及び銅リード５０の順に積層されており、これらは、半田６０、７０、８０を介して接合されている。また、押圧面１００は、半田付面９０の裏面であり、ダイオード１圧入時に圧入棒１２０により押圧される。
【００５６】
Ｓｉ素子３０は、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂに包囲され、円板状であり、交流電流を直流電流に変換するものである。また、Ｓｉ素子３０により変換された直流電流は、銅リード５０を介して車両のバッテリ等に伝送される。
【００５７】
応力緩衝板４０は、Ｓｉ素子３０と同様に円板状であり、銅で形成されている。また、応力緩衝板４０は、ダイオード１圧入時、及びダイオードによる整流時におけるＳｉ素子３０の変形力を吸収するものである。
【００５８】
また、図１（ｂ）に示す整流装置のフィン１１０は、銅で形成されており、ダイオード１による整流時に発生する熱をダイオード１のヒートシンク２０から受け、その熱を放熱する役割を果たす。また、圧入治具である圧入棒１２０は、ダイオード１の貫通孔への圧入時に押圧面１００と接する先端面が球状凹型で形成されている。
【００５９】
また、ダイオード１のヒートシンク２０の外径をフィン１１０に形成されている貫通孔１３０の内径よりも大きくすることにより圧入代を設けている。
【００６０】
そして、硬質金属からなるＳＫＤ−１１の固定装置２にフィン１１０を挟み、フィン１１０に形成されている貫通孔１３０に押圧面１００が圧入方向Ｂとは逆方向を向くようにダイオード１を設置する。そして、圧入棒１２０の先端部と押圧面１００が接触するように圧入棒１２０を配し、ダイオード１の押圧面１００に荷重を印加し、圧入方向Ｂにダイオード１を圧入する。
【００６１】
この構成では、圧入棒１２０の先端面は、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凹型に形成しているため、圧入棒１２０の先端面は、押圧面１００の外周部と主に接触する。そのため、ヒートシンク２０の底部２０ａの外周部にかかる荷重は、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分にかかる荷重よりも大きくなる。また、ダイオード１の外径を貫通孔１３０の内径よりも大きくすることで圧入代を設けているため、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、中心方向へ押される。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向へ大きな力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａは、図１（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に変形する。
【００６２】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａから変形方向とは逆方向の反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、Ｓｉ素子３０の変形を小さくし、破壊を発生し難くすることができる。
【００６３】
なお、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（第２実施形態）
図２（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図２（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図２（ｃ）は、本実施形態におけるのダイオード１圧入後のダイオード１のヒートシンク２１の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００６５】
図２（ａ）に示すように、本実施形態でのヒートシンク２１の底部２１ａは、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型で形成している。ヒートシンク２１の底部２１ａを球状凸型にすることにより、半田付面９１、及び押圧面１０１の形状も圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型になる。なお、ヒートシンク２１の底部２１ａ、及び圧入棒１２０の先端面の曲面率は、ほぼ同じである。そのため、半田付面９１に配設される半田６１、応力緩衝板４１、半田７１、Ｓｉ素子３１、半田８１、及び銅リード５１の形状も半田付面９１に沿うように変形する。
【００６６】
この構成により、ダイオード１圧入時、ヒートシンク２１に形成されている押圧面１０１と圧入棒１２０の先端面がほぼ全域に接触するため、ヒートシンク２１の底部２１ａには、ほぼ均等な荷重がかかる。また、ダイオード１の外径を貫通孔１３０の内径よりも大きくすることで圧入代を設けているため、ヒートシンク２１の周壁部２１ｂは、中心方向へ押される。これにより、ヒートシンク２１の底部２１ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向に反力を受けるため、ヒートシンク２１の底部２１ａは、図２（ｃ）に示すように、ほとんど変形が起こらない。そのため、Ｓｉ素子３１も同様にほぼ変形が起こらない。
【００６７】
このことにより、Ｓｉ素子３１は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２１の底部２１ａから変形方向とは逆方向の反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、Ｓｉ素子３０の変形を小さくし、破壊を発生し難くすることができる。
【００６８】
なお、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（第３実施形態）
図３（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図３（ｂ）は、整流装置のフィン１１１へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図３（ｃ）は、本実施形態におけるのダイオード１圧入後のダイオード１のヒートシンク２０の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００７０】
図３（ｂ）に示すように、本実施形態での整流装置のフィン１１１に形成されている貫通孔１３１の内径は、圧入方向Ｂに漸減している。なお、貫通孔１３１の挿入側の内径は、フィン貫通孔径Ａである。また、圧入棒１２１の先端面は、平面で形成されている。
【００７１】
この構成により、ダイオード１圧入時、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、貫通孔１３１の内径が圧入方向Ｂに漸減しているため、貫通孔１３１の内周に沿って斜めに変形する。そのため、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向に反力を受ける。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向の大きな力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａは、図３（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に変形する。
【００７２】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａから変形方向とは逆方向の反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、Ｓｉ素子３０の変形を小さくし、破壊を発生し難くすることができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、先端面が圧入方向Ｂとは逆方向の球状凹型に形成している圧入棒１２０を用いても同様の効果を得ることができる。また、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（第４実施形態）
図４（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図４（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図４（ｃ）は、本実施形態におけるのダイオード１圧入後のダイオード１のヒートシンク２０のかしめ状態を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００７５】
本実施形態では、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂの先端部が圧入方向Ｂのフィン１１０端部を突出するようにダイオード１を圧入する。そして、その先端部の径が小さくなるようにかしめ治具により、先端部をかしめる。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に大きい反力を受ける。そのため、ヒートシンク２０の底部２０ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に大きく変形する。
【００７６】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【００７７】
（第５実施形態）
図５（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図５（ｂ）は、整流装置のフィン１１２へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図５（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１圧入後、整流装置のフィン１１２にかしめ棒４を圧入した時を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００７８】
図５（ｂ）に示すように、本実施形態では、整流装置のフィン１１２に形成されている貫通孔１３０の近傍に他の貫通孔であるかしめ棒挿入孔３が空けられている。そのかしめ棒挿入孔３は、周方向に均等になるように少なくとも３つ、もしくは周方向全域に穴が空けられている。
【００７９】
かしめ棒挿入孔３に圧入されるかしめ棒４は、フィン１１２より硬い材質で形成されている。また、かしめ棒４は、フィン１１２の板厚よりも長く、先端にいくに従って径が小さくなるようなテーパー状をしている。
【００８０】
この構成により、ダイオード１圧入後、かしめ棒４をかしめ棒挿入孔３に圧入方向Ｂとは逆方向に圧入する。そして、貫通孔１３０の内周は、かしめ棒４の側面に沿って斜めに変形する。そのため、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、変形した貫通孔１３０の内周から中心方向に押され、貫通孔１３０の内周に沿って斜めに変形する。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に大きい反力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に大きく変形する。
【００８１】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【００８２】
（第６実施形態）
図６（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図６（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図６（ｃ）は、本実施形態におけるの圧入後のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００８３】
図６（ａ）に示すように、Ｓｉ素子３２、及び応力緩衝板４２との間には、これらを接合するために半田７２が用いられている。その半田７２は、中心部分が薄くなるように圧入方向Ｂとは逆方向の球状凹型で形成されている。これは、先端が丸い治具で半田７２を圧入することで形成できる。また、図６（ｂ）に示すように、圧入棒１２１の先端は、従来と同じく平面で形成されている。
【００８４】
この構成により、ダイオード１の組み付け時にＳｉ素子３２、及び銅リード５２は、球状凹型で形成さている半田７２との接合面に沿って変形する。そして、ダイオード１を圧入後、ヒートシンク２０の底部２０ａは、図６（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂに凸型に変形する。そのため、応力緩衝板４２もヒートシンク２０の底部２０ａと同じように凸型に変形し、半田７２の応力緩衝板４２との接合面は、変形した応力緩衝板４２に沿って変形するので、半田７２のＳｉ素子３２との接合面は、平面状になる。
【００８５】
このことにより、Ｓｉ素子３２は、平面状に変形するため、ほとんど内部応力が発生しない。そのため、Ｓｉ素子３２の破壊を発生し難くすることができる。
【００８６】
なお、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００８７】
（第７実施形態）
図７（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図７（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図７（ｃ）は、本実施形態におけるの圧入後のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第６実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００８８】
図７（ａ）に示すように、応力緩衝板４３は、中心部分が薄くなるように圧入方向Ｂとは逆方向の球状凹型で形成されている。これは、先端が丸い治具で応力緩衝板４３を圧入することで形成できる。
【００８９】
この構成により、ダイオード１の組み付け時に半田７３、Ｓｉ素子３３、及び銅リード５３は、球状凹部で形成されている応力緩衝板４との接合面に沿って変形する。そして、ダイオード１を圧入後、ヒートシンク２０の底部２０ａは、図７（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂに凸型に変形するため、半田７３も同様に凸型に変形する。そして、応力緩衝板４３の半田７３との接合面は、変形した半田７３に沿って変形するため、応力緩衝板４３の半田７３との接合面は、平面状になる。
【００９０】
このことにより、Ｓｉ素子３２は、平面状に変形するため、ほとんど内部応力が発生しない。そのため、Ｓｉ素子３２の破壊を発生し難くすることができる。
【００９１】
なお、本実施形態でのダイオード１のヒートシンク２０は、有底円筒状で説明したが、ダイオード１のヒートシンク２０が図１２のようにほぼ円柱状であっても同様の効果を得ることができる。
【００９２】
（第８実施形態）
図８（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図８（ｂ）は、整流装置のフィン１１３へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図８（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１による整流時のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００９３】
図８（ｂ）に示すように、本実施形態では、整流装置のフィン１１３を熱膨張係数が異なる第１のフィン１１３ａ、及び第２のフィン１１３ｂの二層に分けて構成されている。第２のフィン１１３ｂは、第１のフィン１１３ａよりも熱膨張係数が大きい材質を選択する。なお、第１のフィン１１３ａと第２のフィン１１３ｂは、熱処理により結合されている。また、フィン１１３は、一体に形成されていて、熱加工することにより、熱膨張係数が異なるように分けてもよい。
【００９４】
この構成により、ダイオード１による整流時、熱膨張係数が大きい第２のフィン１０３ｂは、第１のフィン１１３ａに比べて熱膨張が大きくなる。そのため、第２のフィン１１３ｂは、図８（ｃ）に示すように、ダイオード１を圧入する貫通孔１３０の中心方向に第１のフィン１１３ａよりも大きく変形する。これにより、ヒートシンク２０の周壁部２０ｂは、第１のフィン１１３ａ、及び第２のフィン１１３ｂにより中心方向に押されるため、周壁部２０ｂの先端部が中心方向に大きく変形する。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に大きい反力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に大きく変形する。
【００９５】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【００９６】
（第９実施形態）
図９（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図９（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図９（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１による整流時のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第８実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【００９７】
図９（ａ）に示すように、本実施形態では、ヒートシンク２２の周壁部２２ｂは、熱膨張係数が異なる第１の周壁部２２ｃ、及び第２の周壁部２２ｄの二層に分けて構成されている。第２の周壁部２２ｄは、第１の周壁部２２ｃよりも熱膨張係数が大きい材質を選択する。また、第１の周壁部２２ｃと第２の周壁部２２ｄは、熱処理により結合されている。なお、ヒートシンク２２の周壁部２２ｂは、一体に形成されていて、熱加工することにより、熱膨張係数が異なるように分けてもよい。
【００９８】
この構成により、ダイオード１による整流時、熱膨張係数が大きい第２の周壁部２２ｄは、第１の周壁部２２ｃに比べて熱膨張が大きくなる。そして、第２の周壁部２２ｄの外周には、フィン１１０の内周を接しているため、第２の周壁部２２ｄは、図９（ｃ）に示すように、中心方向に第１の周壁部２２ｃよりも大きく変形する。これにより、ヒートシンク２２の底部２２ａの中央部分は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に大きい反力を受けるため、ヒートシンク２２の底部２２ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも圧入方向Ｂとは逆方向に径が広がる球状凸型に大きく変形する。
【００９９】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【０１００】
（第１０実施形態）
図１０（ａ）は、本実施形態におけるダイオード１の形状を示した図である。また、図１０（ｂ）は、整流装置のフィン１１０へのダイオード１の圧入方法を示した図である。また、図１０（ｃ）は、本実施形態におけるダイオード１による整流時のダイオード１の形状を示した図である。ここでは、第１実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【０１０１】
本実施形態では、図１０（ａ）に示すダイオード１のヒートシンク２０の熱膨張係数を銅リード５０の熱膨張係数よりも大きくしている。
【０１０２】
この構成により、ダイオード１による整流時、熱膨張係数が大きいダイオード１のヒートシンク２０は、銅リード５０に比べて熱膨張が大きくなる。これにより、ヒートシンク２０の底部２０ａの中央部分は、圧入方向Ｂとは逆方向にダイオード圧入時よりも大きい反力を受けるため、ヒートシンク２０の底部２０ａの形状は、ダイオード１圧入時よりも図８（ｃ）に示すように、圧入方向Ｂとは逆方向の球状凸型に大きく変形する。
【０１０３】
このことにより、Ｓｉ素子３０は、ダイオード１圧入時よりもヒートシンク２０の底部２０ａ側に球状凸型に大きく変形する。これにより、Ｓｉ素子３０は、Ｓｉ素子３０よりも硬い材質であるヒートシンク２０の底部２０ａからダイオード１圧入時よりも変形方向とは逆方向の大きい反力を受けるため、Ｓｉ素子３０の変形が抑制される。よって、ダイオード１による整流時におけるＳｉ素子３０の変形を小さくし、破壊をより発生し難くすることができる。
【０１０４】
なお、本実施形態では、ダイオード１のヒートシンク２０の熱膨張係数をＳｉ素子３０の熱膨張係数よりも大きく構成しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図９】本発明の第９実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図１０】本発明の第１０実施形態に係るダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図１１】従来例１のダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【図１２】従来例２のダイオード構造、及びその圧入方法を示した図である。
【符号の説明】
１…ダイオード、
２…固定装置、
３…かしめ棒挿入孔、
４…かしめ棒、
２ａ、２ｂ、２０、２１、２２…ヒートシンク、
３ａ、３ｂ、３０、３１、３２、３３…Ｓｉ素子、
４ａ、４ｂ、４０、４１、４２、４３…応力緩衝板、
５ａ、５ｂ、５０、５１、５２、５３…銅リード、
６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、６０、６１、６２、６３、７０、７１、７２、７３、８０、８１、８２、８３…半田、
９ａ、９ｂ、９０、９１…半田付面、
１０ａ、１０ｂ、１００、１０１…押圧面、
２０ａ、２１ａ、２２ａ…底部、
２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ…周壁部、
２２ｃ…第１の周壁部、
２２ｄ…第２の周壁部、
１１０、１１１、１１２、１１３…フィン、
１１３ａ…第１のフィン、
１１３ｂ…第２のフィン、
１２０、１２１…圧入棒、
１３０、１３１…貫通孔、
Ａ…フィン貫通孔径、
Ｂ…圧入方向。
Claims (10)
- 円板状の底部を有するヒートシンクと前記底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ圧入するダイオード圧入方法において、
前記底部の他方の面の外周部に主に荷重をかけて前記ダイオードを前記貫通孔に圧入することを特徴とするダイオード圧入方法。 - 円板状の底部を有するヒートシンクと前記底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ圧入するダイオード圧入方法において、
前記底部の他方の面は、球状凸型に形成されており、前記他方の面にほぼ均等に荷重をかけて前記ダイオードを前記貫通孔に圧入することを特徴とするダイオード圧入方法。 - 前記ダイオードの前記貫通孔への圧入は、先端が球状凹型に形成されている圧入治具により行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイオード圧入方法。
- 円板状の底部を有するヒートシンクと前記底部の一方の面に設けられ、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えているダイオードにおいて、
前記底部の他方の面は、球状凸型に形成されていることを特徴とするダイオード。 - 円板状の底部を有するヒートシンクと、
交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットと、
前記半導体ペレットの変形力を吸収する応力緩衝板とを備え、
前記底部の一方の面に第１の半田、前記応力緩衝板、第２の半田、前記半導体ペレットがこの順序で積層されているダイオードにおいて、
前記第２の半田の前記半導体ペレットとの接合面、もしくは前記応力緩衝板の前記第２の半田との接合面は、球状凹型に形成されていることを特徴とするダイオード。 - 貫通孔が形成されている放熱フィンにおいて、
前記放熱フィンには、円板状の底部を有するヒートシンク、及び前記底部の一方の面に交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットを備えたダイオードを前記放熱フィンの一方側から他方側に圧入可能な前記貫通孔が設けられ、且つ前記貫通孔の内径は、前記一方側から前記他方側方向に漸減していることを特徴とする放熱フィン。 - 円板状の底部、及び前記底部の一方の面側に形成される周壁部を有するヒートシンクと、前記周壁部に包囲され、交流電流を直流電流に変換する半導体ペレットとを備えるダイオードを放熱フィンに設けられた貫通孔へ装着するダイオード装着方法において、
前記ダイオードは、前記貫通孔へ圧入され、その後、前記周壁部の先端部の径を減少することを特徴とするダイオード装着方法。 - 前記先端部の径の減少は、かしめにより行われることを特徴とする請求項７に記載のダイオード装着方法。
- 前記放熱フィンには、前記貫通孔の近傍に他の貫通孔が設けられており、前記先端部の径の減少は、テーパー状で形成されているかしめ棒を前記他の貫通孔に前記ダイオードの反圧入方向から圧入することにより行われることを特徴とする請求項７又は８に記載のダイオード装着方法。
- 前記他の貫通孔は、周方向にほぼ均等に少なくとも３つ、もしくは周方向全域に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のダイオード装着方法。
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