(57)【要約】  本発明は半導体チップ短絡時における電流経路の断絶およびアーク放電の発生を抑制する半導体モジュールの提供を目的とする。本発明に係る半導体モジュール１００は、少なくとも１つの半導体チップ２と、半導体チップ２を収納する筐体５と、半導体チップ２の上部電極２ａと、筐体５に設けられた上側電極３との間に配置され、上部電極２ａと上側電極３とを電気的に接続する、少なくとも１つの圧力部材１０と、を備え、圧力部材１０は弾性を有し、圧力部材１０は、導電性ブロック１２と、導電性ブロック１２の少なくとも一部が間に来るように互いに対向した電流経路１１ａ，１１ｂを備える板ばね部材１１と、を備える。
2018051389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体チップと、
前記半導体チップを収納する筐体と、
前記半導体チップの上部電極と、前記筐体に設けられた上側電極との間に配置され、前記上部電極と前記上側電極とを電気的に接続する、少なくとも１つの圧力部材と、
を備え、
前記圧力部材は弾性を有し、
前記圧力部材は、
導電性ブロックと、
前記導電性ブロックの少なくとも一部が間に来るように互いに対向した電流経路を備える板ばね部材と、
を備える、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記板ばね部材は環状であり、
前記環状の板ばね部材の上部は、前記筐体の前記上側電極に接触し、
前記環状の板ばね部材の下部は、前記半導体チップの前記上部電極に接触し、
前記導電性ブロックは、前記環状の板ばね部材の内壁に接触するように配置される、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記圧力部材は、ばねをさらに備え、
前記環状の板ばね部材の前記半導体チップ側の内壁と、前記板ばね部材の前記筐体の前記上側電極側の内壁との間に、前記導電性ブロックおよび前記ばねが直列に配置される、
請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記導電性ブロックは、前記板ばね部材の環状の開口部分から突出した突出部分を備える、
請求項２又は請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記板ばね部材はＵ字形状であり、
前記Ｕ字形状の板ばね部材の底部分は、前記筐体の前記上側電極に接触し、
前記導電性ブロックは、前記Ｕ字形状の板ばね部材に挟まれて接触し、
前記導電性ブロックの前記半導体チップ側の面は、前記半導体チップの前記上部電極に接触する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記圧力部材は、
前記導電性ブロックの前記筐体の前記上側電極側の面と、前記Ｕ字形状の板ばね部材の底部分の内壁との間に配置されたばねをさらに備える、
請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記導電性ブロックの前記Ｕ字形状の板ばね部材に挟まれて接触する位置は、前記導電性ブロックの高さ方向の中点よりも前記半導体チップ側に近い、
請求項５又は請求項６に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記導電性ブロックの前記Ｕ字形状の板ばね部材に挟まれる方向の幅は、前記導電性ブロックの高さよりも大きい、
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記導電性ブロックの前記Ｕ字形状の板ばね部材に接触する面の幅は、前記板ばね部材の前記電流経路の幅よりも大きい、
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記導電性ブロックの前記Ｕ字形状の板ばね部材に挟まれる方向の幅は、前記導電性ブロックの高さよりも大きく、
前記導電性ブロックの前記Ｕ字形状の板ばね部材に接触する面の幅は、前記板ばね部材の前記導電性ブロックに接触する部分の幅よりも大きい、
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの半導体チップは複数であり、
前記少なくとも１つの圧力部材は複数であり、
複数の前記半導体チップのそれぞれに対して前記圧力部材が配置され、
複数の前記半導体チップと、複数の前記圧力部材とは同一の前記筐体に収納される、
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの半導体チップは、ワイドバンドギャップ半導体を含む、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１３】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンカーバイドを含む、
請求項１２に記載の半導体モジュール。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの半導体チップはＩＧＢＴである、
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの半導体チップはＭＯＳＦＥＴである、
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
筐体内部に複数の半導体チップが配置され、各半導体チップの電極への電気的接続を維持しながら、各半導体チップに対して弾性により均等に圧力を加える半導体モジュールが知られている（例えば特許文献１を参照）。このような半導体モジュールを電力制御などに用いる場合、各半導体チップは大電流のオン、オフを制御する必要がある。電流の通電容量を増大させるためには、１つの半導体チップに対して複数の電流経路を設ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５２８７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体チップが不具合等により短絡した場合、複数の電流経路には通常動作時を上回る電流が同じ向きに流れる。すると、電流経路間に電磁力が発生して、電流経路を構成する部材が破損して電流経路が断絶する可能性があった。電流経路が断絶することにより、半導体モジュールの筐体内部においてアーク放電が発生する可能性がある。【０００５】
従って、アーク放電が生じた場合を想定して、アーク放電への耐性を考慮して半導体モジュールの筐体を設計する必要がある。そのため、筐体の大型化および重量の増大により、半導体モジュールの大型化、重量の増大および製造コストの増大の問題があった。【０００６】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、半導体チップ短絡時における電流経路の断絶およびアーク放電の発生を抑制する半導体モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体モジュールは、少なくとも１つの半導体チップと、半導体チップを収納する筐体と、半導体チップの上部電極と、筐体に設けられた上側電極との間に配置され、上部電極と上側電極とを電気的に接続する、少なくとも１つの圧力部材と、を備え、圧力部材は弾性を有し、圧力部材は、導電性ブロックと、導電性ブロックの少なくとも一部が間に来るように互いに対向した電流経路を備える板ばね部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る半導体モジュールにおいては、板ばね部材の互いに対向した電流経路の間に導電性ブロックが配置されるため、電流経路に短絡電流が流れた際に、導電性ブロックには短絡電流と逆方向の電流が生じる。これにより、互いに対向する電流経路の間に発生する引力が緩和される。よって、板ばね部材の破損による電流経路の断線が抑制されることにより、半導体モジュールの筐体内部におけるアーク放電の発生が抑制される。従って、半導体モジュールの筐体に要求される強度が緩和されるため、半導体モジュールの大型化、重量の増大および製造コストの増大を抑制することが可能である。【０００９】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによってより明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る半導体モジュールの筐体内部の側面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体モジュールの圧力部材に流れる電流の様子を示す模式図である。
【図３】実施の形態１の第１の変形例に係る半導体モジュールの筐体内部の側面図である。
【図４】実施の形態１の第２の変形例に係る半導体モジュールの筐体内部の斜視図である。
【図５】実施の形態２に係る半導体モジュールの筐体内部の側面図である。
【図６】実施の形態２に係る半導体モジュールの圧力部材に流れる電流の様子を示す模式図である。
【図７】実施の形態２の第１の変形例に係る半導体モジュールの筐体内部の側面図である。
【図８】実施の形態２の第２の変形例に係る半導体モジュールの筐体内部の斜視図である。
【図９】実施の形態３に係る半導体モジュールの筐体内部の側面図である。
【図１０】前提技術に係る半導体モジュールの筐体内部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜前提技術＞
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の前提となる技術について説明する。図１０は、前提技術における半導体モジュールの筐体内部の側面図である。図１０に示すように、前提技術における半導体モジュールは、半導体チップ２と筐体６と圧力部材１を備える。半導体チップ２および圧力部材１は筐体６に収納されている。
【００１２】
ここで、半導体チップ２はパワー半導体チップであり、例えばＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等である。半導体チップ２は主電極として、上面に上部電極２ａ、下面に下部電極２ｂを備える。また、半導体チップ２がスイッチング素子である場合は図示しない制御電極も備える。半導体チップ２は、絶縁基板４２の表面に回路パターン４１が形成された基板４上に搭載されている。半導体チップ２の下部電極２ａは回路パターン４１に接合されている。
【００１３】
筐体６は、半導体チップ２、圧力部材１および基板４を収納するケースである。筐体６の上側には上側電極３が設けられる。
【００１４】
図１０に示すように、圧力部材１は、半導体チップ２の上部電極２ａと、筐体６の上側電極３との間に配置される。圧力部材１は、上部電極２ａと上側電極３とを電気的に接続する。
【００１５】
圧力部材１は板ばね部材１１を備える。図１０に示すように、板ばね部材１１は互いに対向した２つの電流経路１１ａ，１１ｂを備える。２つの電流経路１１ａ，１１ｂを備えることにより、板ばね部材１１の電流の通電容量を増大させることができる。
【００１６】
以上の構成を有する前提技術における半導体モジュールにおいて、半導体チップ２に不具合等が生じて、半導体チップ２が短絡状態になると、板ばね部材１１が断線する可能性がある。板ばね部材１１が断線すると断線部分においてアーク放電が発生し、半導体モジュールがさらに損傷を受ける可能性がある。
【００１７】
板ばね部材１１の断線は以下のようにして生じる。半導体チップ２が短絡になった状態において、短絡電流は対抗する２つの電流経路１１ａ，１１ｂを同方向に流れる。半導体チップ２が正常に動作している場合においても、電流は２つの電流経路１１ａ，１１ｂを同方向に流れるが、電流量は比較的小さいため問題にはならない。短絡電流の電流量は正常時の電流量よりもかなり大きいため、対向する電流経路１１ａ，１１ｂ間において電磁力（図１０に矢印Ａ１で示す引力）が発生する。この引力により、板ばね部材１１が破損して電流経路１１ａ、１１ｂが断絶されることにより、アーク放電が発生する。
【００１８】
前提技術においては、アーク放電が生じた場合を想定して、アーク放電への耐性を考慮して半導体モジュールの筐体６を設計する必要がある。そのため、筐体６の大型化および重量の増大により、半導体モジュールの大型化、重量の増大および製造コストの増大の問題があった。また、半導体モジュールが許容する電流量の制限、短絡保護回路の追加などが必要であった。以下で説明する各実施の形態は、以上の課題を解決するものである。
【００１９】
＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１は、本実施の形態１における半導体モジュール１００の筐体内部の側面図である。図１に示すように、本実施の形態１における半導体モジュール１００は、半導体チップ２と筐体５と圧力部材１０を備える。半導体チップ２および圧力部材１０は筐体５に収納されている。
【００２０】
ここで、半導体チップ２は例えばＩＧＢＴである。半導体チップ２は主電極として、上面に上部電極２ａ、下面に下部電極２ｂを備える。また、半導体チップ２がスイッチング素子である場合は図示しない制御電極も備える。半導体チップ２は絶縁基板４２の表面に回路パターン４１が形成された基板４上に搭載されている。半導体チップ２の下部電極２ａは回路パターン４１に接合されている。
【００２１】
筐体５は、半導体チップ２、圧力部材１０および基板４を収納するケースである。筐体５の上側には上側電極３が設けられる。
【００２２】
圧力部材１０は、半導体チップ２の上部電極２ａを押圧する方向（−ｚ方向）に対して弾性を有する。つまり、圧力部材１０は、±ｚ方向に伸縮する。本実施の形態１において、圧力部材１０の弾性は環状の板ばね部材１１の弾性により実現される。
【００２３】
図１に示すように、圧力部材１０は、半導体チップ２の上部電極２ａと、筐体５の上側電極３との間に配置される。圧力部材１０は、上部電極２ａと上側電極３とを電気的に接続する。
【００２４】
圧力部材１０は、導電性ブロック１２と板ばね部材１１を備える。図１に示すように、板ばね部材１１は環状である。環状の板ばね部材１１は例えば６角形の形状である。なお、「環状」とは、板ばね部材２１が必ずしも一続きの輪になっていることを意味するものではない。例えば、板ばね部材１１の筐体５の上側電極３に接触する面において、板ばね部材１１が部分的に途切れていても良い。
【００２５】
環状の板ばね部材１１の上部は、筐体５の上側電極３に接触している。環状の板ばね部材１１の下部は、半導体チップ２の上部電極２ａに接触している。環状の板ばね部材１１は、互いに対向した２つの電流経路１１ａ，１１ｂを備える。
【００２６】
導電性ブロック１２は金属製のブロックであり、例えば銅のブロックである。導電性ブロック１２は、互いに対向した２つの電流経路１１ａ，１１ｂの間に配置される。導電性ブロック１２は、板ばね部材１１の内壁と接触している。本実施の形態１においては、導電性ブロック１２は、環状の板ばね部材１１の半導体チップ２側の内壁に接触している。
【００２７】
＜動作＞
図２は、実施の形態１における半導体モジュール１００の圧力部材１０に流れる電流の様子を示す模式図である。
【００２８】
図２に矢印Ｃ１で示すように、半導体チップ２に不具合等が生じて、半導体チップ２が短絡状態となると、板ばね部材１１の互いに対向する電流経路１１ａ，１１ｂには−ｚ方向に短絡電流が流れる。すると、導電性ブロック１２の表面には近接効果により渦電流が生じる。図２に矢印Ｃ２で示すように、導電性ブロック１２の電流経路１１ａ，１１ｂに対向する面（即ちｙ方向および−ｙ方向側の面）には、短絡電流とは逆の方向（即ちｚ方向）に流れる電流が生じる。そして、矢印Ｃ２で示される電流は導電性ブロック１２のｚ方向側の面で折り返されて、矢印Ｃ３で示されるように−ｚ方向に流れる。矢印Ｃ３で示される電流は、導電性ブロック１２の電流経路１１ａ，１１ｂと対向していない面（即ちｘ方向および−ｘ方向側の面）を流れる。
【００２９】
このように、板ばね部材１１の電流経路１１ａ，１１ｂに流れる短絡電流の方向とは逆方向の電流が導電性ブロック１２に流れるため、板ばね部材１１において、互いに対向する２つの電流経路１１ａ，１１ｂの間に発生する引力が緩和される。よって、板ばね部材１１の破損による断線を抑制することが可能である。
【００３０】
なお、図１においては１つの半導体チップ２および１つの圧力部材１０を記載しているが、１つの筐体５に複数の半導体チップ２および複数の圧力部材１０が収納されてもよい。１つの筐体５に複数の半導体チップ２および複数の圧力部材１０が収納される構成は、実施の形態３において説明する。
【００３１】
＜効果＞
本実施の形態１における半導体モジュール１００は、少なくとも１つの半導体チップ２と、半導体チップ２を収納する筐体５と、半導体チップ２の上部電極２ａと、筐体５に設けられた上側電極３との間に配置され、上部電極２ａと上側電極３とを電気的に接続する、少なくとも１つの圧力部材１０と、を備え、圧力部材１０は弾性を有し、圧力部材１０は、導電性ブロック１２と、導電性ブロック１２の少なくとも一部が間に来るように互いに対向した電流経路１１ａ，１１ｂを備える板ばね部材１１と、を備える。
【００３２】
本実施の形態１における半導体モジュール１００においては、板ばね部材１１の互いに対向した電流経路１１ａ，１１ｂの間に導電性ブロック１２が配置されるため、電流経路１１ａ，１１ｂに短絡電流が流れた際に、導電性ブロック１２には短絡電流と逆方向の渦電流が生じる。これにより、互いに対向する電流経路１１ａ，１１ｂの間に発生する引力が緩和される。よって、板ばね部材１１の破損による断線を抑制することが可能である。
【００３３】
以上のように、半導体モジュール１００においては、板ばね部材１１の破損を抑制可能なため、電流経路１１ａ，１１ｂが断絶されてアーク放電が発生することが抑制される。従って、半導体モジュール１００の筐体５に要求される強度が緩和されるため、半導体モジュール１００の大型化および重量の増大を抑制することが可能である。また、半導体モジュール１００の筐体５に要求される強度が緩和されるため、製造コストも抑制することが可能である。
【００３４】
また、本実施の形態１における半導体モジュール１００において、板ばね部材１１は環状であり、環状の板ばね部材１１の上部は、筐体５の上側電極３に接触し、環状の板ばね部材１１の下部は、半導体チップ２の上部電極２ａに接触し、導電性ブロック１２は、環状の板ばね部材１１の内壁に接触するように配置される。
【００３５】
このように、環状の板ばね部材１１の内壁に接触するように導電性ブロック１２を配置することにより、板ばね部材１１に短絡電流が流れた際に、板ばね部材１１の破損による断線を抑制することが可能である。
【００３６】
＜実施の形態１の第１の変形例＞
図３は、実施の形態１の第１の変形例における半導体モジュール１００Ａの筐体内部の側面図である。第１の変形例において、圧力部材１０Ａはばね１３をさらに備える。ばね１３は例えばコイルばねである。
【００３７】
図３に示すように、第１の変形例において、導電性ブロック１２とばね１３は、板ばね部材１１の半導体チップ２側の内壁と、板ばね部材１１の筐体５の上側電極３側の内壁との間に、直列に配置される。つまり、導電性ブロック１２とばね１３がｚ方向に積み重ねて配置される。
【００３８】
図３においては、半導体チップ２側に導電性ブロック１２が配置され、筐体５の上側電極３側にばね１３が配置されているが、導電性ブロック１２とばね１３の配置を入れ替えてもよい。
【００３９】
第１の変形例においては、導電性ブロック１２と直列にばね１３を配置することにより、ばね１３の特性に応じて圧力部材１０Ａの弾性を調整することが可能である。なお、ばね１３が導電性を有する場合であっても、ばね１３はインダクタンスとして機能するため、特に高周波に対しては高インピーダンスとなり電流は流れない。
【００４０】
＜効果＞
実施の形態１の第１の変形例における半導体モジュール１００Ａにおいて、圧力部材１０Ａは、ばね１３をさらに備え、環状の板ばね部材１１の半導体チップ２側の内壁と、板ばね部材１１の筐体５の上側電極３側の内壁との間に、導電性ブロック１２およびばね１３が直列に配置される。
【００４１】
従って、圧力部材１０Ａがばね１３を備える構成とすることによって、ばね１３の特性に応じて圧力部材１０Ａの弾性を調整することが可能である。
【００４２】
＜実施の形態１の第２の変形例＞
図４は、実施の形態１の第２の変形例における半導体モジュール１００Ｂの筐体内部の側面図である。図４に示すように、第２の変形例においては、圧力部材１０Ｂに備わる導電性ブロック１２が、突出部分１２ａ，１２ｂを備える。導電性ブロック１２の突出部分１２ａ，１２ｂは、板ばね部材１１の環状の開口から±ｘ方向に突出している。
【００４３】
図４に示すように、導電性ブロック１２を流れる渦電流には、矢印Ｃ３で示すように短絡電流（矢印Ｃ１）と同じ方向に流れる部分がある。ここで、矢印Ｃ３で示す電流は、導電性ブロック１２の電流経路１１ａ，１１ｂと対向していない面（即ちｘ方向および−ｘ方向側の面）を流れる。そこで、第２の変形例においては、導電性ブロック１２のｘ方向および−ｘ方向側の面を板ばね部材１１の環状の開口から突出させる。これにより、導電性ブロック１２に生じる渦電流のうち、短絡電流と同じ方向に流れる電流（矢印Ｃ３で示す電流）を、板ばね部材１１に流れる短絡電流（矢印Ｃ１で示す電流）から遠ざけることが可能である。
【００４４】
＜効果＞
実施の形態１の第２の変形例における半導体モジュール１００Ｂにおいて、導電性ブロック１２は、板ばね部材１１の環状の開口部分から突出した突出部分１２ａ，１２ｂを備える。
【００４５】
これにより、導電性ブロック１２に生じる渦電流のうち、板ばね部材１１を流れる短絡電流と同じ方向に流れる電流は突出部分１２ａ，１２ｂを流れる。従って、導電性ブロック１２に生じる渦電流のうち、短絡電流と同じ方向に流れる電流を、板ばね部材１１に流れる短絡電流から遠ざけることが可能である。よって、板ばね部材１１の互いに対向する２つの電流経路１１ａ，１１ｂの間に発生する引力がより緩和されため、板ばね部材１１の破損による断線を抑制することが可能である。
【００４６】
＜実施の形態２＞
＜構成＞
図５は、本実施の形態２における半導体モジュール２００の筐体内部の側面図である。本実施の形態２における半導体モジュール２００は、圧力部材２０の構成が実施の形態１（図１）と異なる。それ以外の構成は実施の形態１と同じため、説明を省略する。
【００４７】
圧力部材２０は、半導体チップ２の上部電極２ａを押圧する方向（−ｚ方向）に対して弾性を有する。本実施の形態２において、圧力部材２０の弾性はばね２３の弾性により実現される。
【００４８】
図５に示すように、圧力部材２０は、半導体チップ２の上部電極２ａと、筐体５の上側電極３との間に配置される。圧力部材２０は、上部電極２ａと上側電極３とを電気的に接続する。
【００４９】
圧力部材２０は、導電性ブロック２２と板ばね部材２１を備える。図５に示すように、板ばね部材２１はＵ字形状である。Ｕ字形状の板ばね部材２１の底部分は、筐体５の上側電極３に接触又は接合している。Ｕ字形状の板ばね部材２１は、互いに対向した２つの電流経路２１ａ，２１ｂを備える。
【００５０】
導電性ブロック２２は、Ｕ字形状の板ばね部材２１に挟まれて接触している。つまり、導電性ブロック２２の少なくとも一部は、互いに対向した２つの電流経路２１ａ，２１ｂの間に配置される。Ｕ字形状の板ばね部材２１は、導電性ブロック２２に対して両側から圧力をかけて挟み込んでいる。そのため、圧力部材２０が±ｚ方向に伸縮して、板ばね部材２１と導電性ブロック２２が相対的に摺動した場合でも、板ばね部材２１と導電性ブロック２２の接触は維持される。
【００５１】
導電性ブロック２２の半導体チップ２側の面（即ち−ｚ方向側の面）は、半導体チップ２の上部電極２ａに接触している。
【００５２】
また、圧力部材２０はばね２３を備える。ばね２３は例えばコイルばねである。図５に示すように、ばね２３は、導電性ブロック２２の筐体５の上側電極側の面（即ちｚ方向側の面）と、Ｕ字形状の板ばね部材２１の底部分の内壁との間に配置される。なお、ばね２３が導電性を有する場合であっても、ばね２３はインダクタンスとして機能するため、特に高周波に対しては高インピーダンスとなり電流は流れない。
【００５３】
また、導電性ブロック２２が板ばね部材２１に挟まれて接触する位置Ｐ１は、導電性ブロック２２の高さ方向の中点Ｐ２よりも半導体チップ２側に近い。
【００５４】
＜動作＞
図６は、実施の形態２における半導体モジュール２００の圧力部材２０に流れる電流の様子を示す模式図である。
【００５５】
図６に矢印Ｃ４で示すように、半導体チップ２に不具合等が生じて、半導体チップ２が短絡状態となると、板ばね部材２１の互いに対向する電流経路２１ａ，２１ｂには−ｚ方向に短絡電流が流れる。短絡電流は、板ばね部材２１と導電性ブロック２２の接触点において導電性ブロック２２に流れ込む。導電性ブロック２２に流れ込んだ電流は、矢印Ｃ５で示すように、導電性ブロック２２の電流経路２１ａ，２１ｂと対向する面（即ちｙ方向および−ｙ方向側の面）をｚ方向に流れる。そして、矢印Ｃ５で示される電流は導電性ブロック２２のｚ方向側の面で折り返されて、矢印Ｃ５で示されるように−ｚ方向に流れる。矢印Ｃ５で示される電流は、導電性ブロック２２の電流経路２１ａ，２１ｂと近接していない面（即ちｘ方向および−ｘ方向側の面）を流れる。なお、導電性ブロック２２において、矢印Ｃ５で示されるようにｚ方向に電流が流れるのは、この方が電流のエネルギーが最小化されるためである。
【００５６】
このように、板ばね部材２１の電流経路２１ａ，２１ｂに流れる短絡電流の方向とは逆方向の電流が導電性ブロック２２に流れるため、板ばね部材２１において、互いに対向する２つの電流経路２１ａ，２１ｂの間に発生する引力が緩和される。よって、板ばね部材２１の破損による断線を抑制することが可能である。
【００５７】
＜効果＞
本実施の形態２における半導体モジュールにおいて、板ばね部材２１はＵ字形状であり、Ｕ字形状の板ばね部材２１の底部分は、筐体５の上側電極３に接触し、導電性ブロック２２は、Ｕ字形状の板ばね部材２１に挟まれて接触し、導電性ブロック２２の半導体チップ２側の面は、半導体チップ２の上部電極２ａに接触する。
【００５８】
このように、Ｕ字形状の板ばね部材２１で挟むように導電性ブロック１２を配置することにより、板ばね部材２１に短絡電流が流れた際に、板ばね部材２１の破損による断線を抑制することが可能である。
【００５９】
また、本実施の形態２における半導体モジュールにおいて、圧力部材２０は、導電性ブロック２２の筐体５の上側電極３側の面と、Ｕ字形状の板ばね部材２１の底部分の内壁との間に配置されたばね２３をさらに備える。従って、圧力部材２０がばね２３を備える構成とすることにより、圧力部材２０に弾性を持たせることが可能である。
【００６０】
また、本実施の形態２における半導体モジュールにおいて、導電性ブロック２２のＵ字形状の板ばね部材２１に挟まれて接触する位置Ｐ１は、導電性ブロック２２の高さ方向の中点Ｐ２よりも半導体チップ２側に近い。
【００６１】
従って、導電性ブロック２２の高さ方向の中点Ｐ２よりも半導体チップ２側に近い位置において、板ばね部材２１と導電性ブロック２２が接触することにより、導電性ブロック２２において、板ばね部材２１の電流経路２１ａ，２１ｂと対向する部分をより長くすることが可能である。よって、板ばね部材２１の電流経路２１ａ，２１ｂの間に発生する引力をより緩和することが可能が可能である。
【００６２】
＜実施の形態２の第１の変形例＞
図７は、実施の形態２の第１の変形例における半導体モジュール２００Ａの筐体内部の側面図である。図７に示すように、第１の変形例においては、圧力部材２０Ａに備わる導電性ブロック２２が横長の形状である。つまり、導電性ブロック２２のＵ字形状の板ばね部材２１に挟まれる方向（即ちｙ方向）の幅は、導電性ブロック２２の高さよりも大きい。
【００６３】
また、第１の変形例においては、導電性ブロック２２が横長の形状となるのに伴って、板ばね部材２１も横長の形状となる。
【００６４】
図７に示すように、導電性ブロック２２を流れる電流には、矢印Ｃ６で示すように短絡電流（矢印Ｃ４）と同じ方向に流れる部分がある。ここで、矢印Ｃ６で示す電流は、導電性ブロック２２の電流経路２１ａ，２１ｂと対向していない面（即ちｘ方向および−ｘ方向側の面）を流れる。そこで、第１の変形例においては、導電性ブロック２２のｘ方向および−ｘ方向側の面を横長の形状とする。これにより、短絡電流と同じ方向に導電性ブロック２２を流れる電流（矢印Ｃ６で示す電流）を、板ばね部材２１を流れる短絡電流（矢印Ｃ４で示す電流）から遠ざけることが可能である。
【００６５】
＜効果＞
実施の形態２の第１の変形例における半導体モジュール２００Ａにおいて、導電性ブロック２２のＵ字形状の板ばね部材２１に挟まれる方向の幅は、導電性ブロック２２の高さよりも大きい。
【００６６】
導電性ブロック２２のＵ字形状の板ばね部材２１に挟まれる方向の幅を、導電性ブロック２２の高さよりも大きくすることによって、短絡電流と同じ方向に導電性ブロック２２を流れる電流を、板ばね部材２１を流れる短絡電流から遠ざけることが可能である。従って、板ばね部材２１の互いに対向する２つの電流経路２１ａ，２１ｂの間に発生する引力がより緩和される。よって、板ばね部材２１の破損による断線をより抑制することが可能である。
【００６７】
＜実施の形態２の第２の変形例＞
図８は、実施の形態２の第２の変形例における半導体モジュール２００Ｂの筐体内部の斜視図である。
【００６８】
図８に示すように、第２の変形例においては、圧力部材２０Ｂに備わる導電性ブロック２２が、突出部分２２ａ，２２ｂを備える。
【００６９】
導電性ブロック２２が突出部分２２ａ，２２ｂを備えることにより、導電性ブロック２２の板ばね部材２１に接触する面（即ちｙ方向および−ｙ方向側の面）の幅は、板ばね部材２１の電流経路２１ａ，２１ｂの幅よりも大きくなる。つまり、導電性ブロック２２の突出部分２２ａ，２２ｂは、板ばね部材２１から±ｘ方向に突出している。
【００７０】
図８に示すように、導電性ブロック２２を流れる電流には、矢印Ｃ６で示すように板ばね部材２１を流れる短絡電流（矢印Ｃ４）と同じ方向に流れる部分がある。ここで、矢印Ｃ６で示す電流は、導電性ブロック２２の電流経路２１ａ，２１ｂと対向していない面（即ちｘ方向および−ｘ方向側の面）を流れる。そこで、第２の変形例においては、導電性ブロック２２のｘ方向および−ｘ方向側の面を板ばね部材２１から突出させる。これにより、導電性ブロック２２を流れる電流のうち、短絡電流と同じ方向に流れる電流（矢印Ｃ６で示す電流）を、板ばね部材２１に流れる短絡電流（矢印Ｃ４で示す電流）から遠ざけることが可能である。
【００７１】
＜効果＞
実施の形態２の第２の変形例における半導体モジュール２００Ｂにおいて、導電性ブロック２２のＵ字形状の板ばね部材２１に接触する面の幅は、板ばね部材２１の電流経路２１ａ，２１ｂの幅よりも大きい。
【００７２】
導電性ブロック２２の板ばね部材２１に接触する面の幅を、板ばね部材２１の電流経路２１ａ，２１ｂの幅よりも大きくすることによって、短絡電流と同じ方向に導電性ブロック２２を流れる電流を、板ばね部材２１を流れる短絡電流から遠ざけることが可能である。従って、板ばね部材２１の互いに対向する２つの電流経路２１ａ，２１ｂの間に発生する引力がより緩和される。よって、板ばね部材２１の破損による断線をより抑制することが可能である。
【００７３】
なお、導電性ブロック２２が、第１の変形例（図７）と第２の変形例（図８）の両方の特徴を有する形状としてもよい。つまり、導電性ブロック２２のＵ字形状の板ばね部材２１に挟まれる方向の幅は、導電性ブロック２２の高さよりも大きく、かつ、導電性ブロック２２のＵ字形状の板ばね部材２１に接触する面の幅は、板ばね部材２１の電流経路２１ａ，２１ｂの幅よりも大きくてもよい。
【００７４】
実施の形態２において、第１および第２の変形例を組み合わせることにより、導電性ブロック２２を流れる電流のうち、短絡電流と同じ方向に流れる電流（図７、８に矢印Ｃ６で示す電流）を、板ばね部材２１に流れる短絡電流（図７、８に矢印Ｃ４で示す電流）からさらに遠ざけることが可能となる。従って、板ばね部材２１互いに対向する２つの電流経路２１ａ，２１ｂの間に発生する引力がさらに緩和される。よって、板ばね部材２１の破損による断線をより確実に抑制することが可能である。
【００７５】
＜実施の形態３＞
図９は、本実施の形態３における半導体モジュール３００の筐体内部の側面図である。図９に示すように、半導体モジュール３００において、筐体５は、複数の半導体チップ２および複数の圧力部材１０を収納する。
【００７６】
本実施の形態３において、半導体チップ２のそれぞれに対して圧力部材１０が配置される。圧力部材１０の構造は実施の形態１（図１）と同じため、説明を省略する。本実施の形態３において複数の半導体チップ２は、共通の上側電極３および回路パターン４１の間に配置される。複数の半導体チップ２は例えば、ＩＧＢＴと、ＩＧＢＴと並列に接続された還流ダイオードである。
【００７７】
なお、本実施の形態３において圧力部材１０に代えて、圧力部材１０Ａ，１０Ｂ，２０，２０Ａ，２０Ｂのいずれかを配置してもよい。
【００７８】
＜効果＞
本実施の形態３における半導体モジュール３００において、半導体チップ２は複数であり、圧力部材１０は複数であり、複数の半導体チップ２のそれぞれに対して圧力部材１０が配置され、複数の半導体チップ２と、複数の圧力部材１０とは同一の筐体５に収納される。
【００７９】
筐体５に複数の半導体チップ２を配置する場合において、複数の半導体チップのそれぞれに対して圧力部材１０を配置することにより、複数の半導体チップ２に均等に圧力を与えることが可能となる。また、実施に形態１、２で説明したように、半導体モジュール３００においても、板ばね部材１１の破損を抑制可能なため、アーク放電が発生することが抑制される。従って、半導体モジュール３００の筐体５に要求される強度が緩和されるため、半導体モジュール３００の大型化および重量の増大を抑制することが可能である。また、半導体モジュール３００の筐体５に要求される強度が緩和されるため、製造コストも抑制することが可能である。
【００８０】
なお、実施の形態１から３の半導体モジュールにおいて、半導体チップ２はワイドバンドギャップ半導体を含んでもよい。また、ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含んでもよい。なお、実施の形態１から３の半導体モジュールにおいて、半導体チップ２はＩＧＢＴであってもよい。また、半導体チップはＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。
【００８１】
半導体チップ２にワイドバンドギャップ半導体を用いることにより、半導体モジュールの可能動作温度が高くなる。半導体チップ２をＩＧＢＴとすることにより、大電力の高速スイッチングが可能となる。さらに、ＳｉＣ製のＭＯＳＦＥＴにおいては、高い定格電圧（高い耐電圧）、高周波での動作、スイッチング損失の低減が可能となる。
【００８２】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００８３】
１，１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０，２０Ａ，２０Ｂ  圧力部材、２  半導体チップ、２ａ  上部電極、２ｂ  下部電極、３  上側電極、４  基板、４１  回路パターン、４２  絶縁基板、５，６  筐体、１１，２１  板ばね部材、１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ  電流経路、１２，２２  導電性ブロック、１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ  突出部分、１００，１００Ａ，１００Ｂ，２００，２００Ａ，２００Ｂ，３００  半導体モジュール。
【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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【国際調査報告】
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