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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsmodul für den Einbau insbesondere in Hochleistungsprodukte, wie etwa ein Festkörperrelais oder ein Netzgerät.
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Ein Leistungsmodul dieser Art ist so aufgebaut, dass ein isolierendes Substrat aus Keramik oder dergleichen, eine Wärmeschutzplatte aus einer Metallplatte, die mit ihrer einen Fläche mit einer Fläche des isolierenden Substrats verbunden ist, ein Leistungsmodulsubstrat, welches mit der anderen Fläche des isolierenden Substrats verbunden ist und das ein Leitungsmuster aufweist, ein Leistungshalbleiterelement, das auf dem Leitungsmuster des Leistungsmodulsubstrats angeordnet ist, und ein äußerer Anschluss, der elektrisch mit dem Leistungshalbleiterelement über das Leitungsmuster verbunden ist, mittels einer Gießharzschicht in einem Zustand eingesiegelt sind, in dem ein Endabschnitt des äußeren Anschlusses und die andere Fläche der Wärmeschutzplatte nach außen freiliegen.
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Ein herkömmlicher Leistungsmodul dieser Art ist dabei so ausgebildet, dass er, wie beispielsweise in 16 gezeigt, ein isolierendes Substrat „a” aus Keramik oder dergleichen, eine Wärmeschutzplatte b aus einer Metallplatte, deren eine Fläche mit einer Fläche des isolierenden Substrats „a” verbunden ist, und ein Leistungsmodulsubstrat c, welches mit der anderen Fläche des isolierenden Substrats „a” verbunden ist und mit einem (nicht gezeigten) Leitungsmuster ausgebildet ist, aufweist.
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Ein Leistungshalbleiterelement d ist auf dem Leitungsmuster des Leistungsmodulsubstrats c angeordnet, während ein Paar äußerer Anschlüsse e, f, jeweils in gekrümmter Form, zur elektrischen Verbindung mit dem Leistungshalbleiterelement d auf einer Substratfläche des Leistungsmodulsubstrats c angeordnet ist.
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Das isolierende Substrat „a”, die Wärmeschutzplatte b, das Leistungsmodulsubstrat c, das Leistungshalbleiterelement d und die äußeren Anschlüsse e, f bilden ein Leistungsmodul-Vorprodukt g.
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Das Leistungsmodul-Vorprodukt g wird innerhalb eines Hohlraums j, der aus einer Oberform h und einer Unterform i als Harzgießform gebildet ist, angeordnet und dann mit einer Gießharzschicht versiegelt, die durch Füllen des Hohlraums j mit einem geschmolzenen Harz in einem Zustand ausgebildet wird, in dem nach außen freiliegende Endabschnitte e-1, f-1 an einer der Endseiten der Außenanschlüsse e, f und die andere Fläche der Wärmeschutzplatte b jeweils nach außen freiliegen, um es so als Leistungsmodul zu gestalten, der als Produkt dient (siehe Patentdokument 1).
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Beim Anordnen des Leistungsmodul-Vorprodukts g im Hohlraums j für eine Versiegelung durch die Gießharzschicht ist die Positionierung des Leistungsmodul-Vorprodukts g derart erfolgt, dass Auslöcher e-2, f-2, die in den nach außen freiliegenden Endabschnitten e-1, f-1 vorgesehen sind, jeweils mit in der Unterform i vorgesehenen Ausrichtstiften i-1, i-1 über die Verwendung der nach außen freiliegenden Endabschnitte e-1, f-1 der äußeren Anschlüsse e, f, die sich in der Figur in einer horizontalen Richtung erstrecken und nach außen aus der Gießharzschicht freiliegen, zusammengeführt werden.
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Der Leistungsmodul als ein Produkt, das durch Versiegelung des Leistungsmodul-Vorprodukts g mit der Gießharzschicht hergestellt ist, ist jedoch so aufgebaut, dass, in Verbindung mit den nach außen freiliegenden Endabschnitten e-1, f-1 der Außenanschlüsse e, f mit jeweils der Form eines großen Vorsprungs in in der Figur horizontaler Richtung aus der Gießharzschicht heraus, die aus einer Metallplatte bestehende Wärmeschutzplatte b in horizontaler Richtung stark aus der Fläche übersteht, um das Isolierende Substrat „a” zu schützen, das innerhalb des Hohlraums j stoßempfindlich ist, so dass sie, verglichen mit dem isolierenden Substrat „a”, flächenmäßig groß wird, wodurch ein Isolationsabstand zwischen jedem der nach außen freiliegenden Endabschnitte e-1, f-1 und der Wärmeschutzplatte b kurz ist, weshalb kein anderer Weg blieb, als die Produktabmessungen groß zu halten, um die notwendigen Isolationseigenschaften zu gewährleisten.
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Der Inhaber schlägt daher einen Leistungsmodul vor, wie er im Patentdokument 2 beschrieben ist.
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Das heißt, ein solcher Leistungsmodul ist, wie in 17 gezeigt, ähnlich dem im oben erwähnten Patentdokument 1 insofern, als er mit einer aus einer Metallplatte bestehenden Wärmeschutzplatte b, deren eine Fläche mit einer Fläche eines isolierenden Substrats „a” aus Keramik oder dergleichen verbunden ist, und einem Leistungsmodul-Substrat c aufgebaut ist, welches mit der anderen Fläche des isolierenden Substrats „a” verbunden ist und mit einem (nicht gezeigten) Leitungsmuster ausgebildet ist, und insofern, als ein Leistungshalbleiterelement d auf dem Leitungsmuster des Leistungsmodulsubstrats c angeordnet ist, während ein Paar von äußeren Anschlüssen e, f, die mit dem Leistungshalblelterelement d verbunden sind, auf der Substratfläche des Leistungsmodulsubstrats c angeordnet ist, um so ein Leistungsmodul-Vorprodukt g zu bilden. Die äußeren Anschlüsse e, f sind jedoch in linearer Form so ausgebildet, so dass sie in einer zur Substratfläche des Leistungsmodulsubstrats c senkrechten Richtung stehend angeordnet sind, während die Wärmeschutzplatte b flächenmäßig kleiner als das isolierende Substrat „a” vorgesehen ist. Außerdem bezeichnet das Symbol m einen Bindekörper zur Herstellung eines elektrischen Verbindung zwischen einem Leistungsmodulsubstrat c und dem Leistungshalbleiterelement d.
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Ein Leistungsmodul mit einem solchen Aufbau lässt sich als Produkt vorsehen, welches in ausreichendem Maße den notwendigen Isolationsabstand zwischen den einzelnen äußeren Anschlüssen e, f und der Wärmeschutzplatte b gewährleistet und gleichzeitig gesellschaftliche Anforderungen hinsichtlich einer Minimierung der Abmessungen des Leistungsmoduls selbst als des Produkts erfüllen kann.
- Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Offenlegungsschrift JP 2007-165588 A .
- Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Offenlegungsschrift JP 2009-59812 A .
- Weiterer Stand der Technik ist aus den Offenlegungsschriften EP 1 119 037 A2 , US 2003/0011054 A1 , US 2004/0089928 A1 sowie US 2009/0115038 A1 bekannt.
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Bei dem in 7 gezeigten Leistungsmodul lässt sich, wenn das Leistungsmodul-Vorprodukt g zur Versiegelung mittels der Gießharzschicht in dem durch die Oberform h und die Unterform i gebildeten Hohlraum j anzuordnen ist, der vorstehende Teil des isolierenden Substrats „a” trotz eines solchen Vorstehens des isolierenden Substrats „a” jedoch nicht als Ausrichtungsbereich verwenden. Dies liegt daran, dass, da das isolierende Substrat „a” äußerst stoßempfindlich ist, dieses durch Rissbildung, Bruch oder dergleichen schon beispielsweise durch einfaches Inberührungbringen mit der Unterform i beschädigt wird und damit nicht als Ausrichtmittel innerhalb des Hohlraums j des Leistungsmodul-Vorprodukts g verwendet werden kann.
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Der Stand der Technik hat daher ein Problem beim Vorsehen eines Produkts im praktischen Gebrauch, das, um die Nachfrage nach Minimierung des Leistungsmodul-Vorprodukts g und, darüber hinaus, nach Minimierung des Leistungsmoduls selbst zu befriedigen, gelöst werden muss, indem die Wärmeschutzplatte b flächenmäßig in Bezug auf diejenige des isolierenden Substrats „a” kleingehalten wird.
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Dementsprechend ermöglicht die Erfindung das Vorsehen eines Produkts im praktischen Gebrauch, welches Schäden durch Rissbildung oder Bruch eines isolierenden Substrats beim Gießen auch dann verhindern kann, wenn eine Wärmeschutzplatte, die ein Leistungsmodul-Vorprodukt bildet, flächenmäßig kleiner als das isolierende Substrat gehalten wird, und welches auch eine Anforderung nach Minimierung eines Leistungsmoduls als Produkt ausreichend erfüllen kann.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Leistungsmoduls ist in Patentanspruch 1 definiert. Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Leistungsmodul weist auf: Ein Leistungsmodul-Vorprodukt mit einem Mehrschichtsubstratkörper, enthaltend eine Wärmeschutzplatte, deren eine Fläche mit einer Fläche eines isolierenden Substrats verbunden ist, und ein Leistungsmodulsubstrat, welches mit der anderen Fläche des isolierenden Substrats verbunden und mit einem Leitungsmuster, einem Leistungshalbleiterelement, das auf dem Leitungsmuster des Leistungsmodulsubstrats angeordnet ist, und einem Paar von äußeren Anschlüssen, die senkrecht zur Substratfläche des Leistungsmodulsubstrats angeordnet und elektrisch zum Leistungshalbleiterelement geführt sind, ausgebildet ist; und eine Gießharzschicht, welche das Leistungsmodul-Vorprodukt in einem Zustand versiegelt, in dem die nach außen freiliegenden Endabschnitte auf einer Seite des Paares der äußeren Anschlüsse und die andere Fläche der Wärmeschutzplatte jeweils nach außen freiliegen, wobei ein Ausrichtungsloch in dem Mehrschichtsubstratkörper ausgebildet ist.
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Gemäß einem nicht beanspruchten Aspekt ist es möglich, ein Produkt im praktischen Gebrauch vorzusehen, welches ein Leistungsmodul-Vorprodukt beim Anordnen in einem Hohlraum einer Gießform stets in einer regelgerechten Position innerhalb des Hohlraums anordnen kann, indem das in dem Mehrschichtsubstrat vorgesehene Ausrichtungsloch in den Ausrichtungsstift auf der Formseite eingeführt wird, selbst dann, wenn die Wärmeschutzplatte mit flächenmäßig kleiner Form in Bezug auf das isolierende Substrat ausgebildet ist, und welches Beschädigungen durch Rissbildung oder Bruch des isolierenden Substrats beim Gießen auch dann verhindern kann, wenn die das Leistungsmodul-Vorprodukt bildende Wärmeschutzplatte flächenmäßig kleiner gehalten wird als das isolierende Substrat, während gleichzeitig eine Minimierung des Leistungsmodul-Vorprodukts und, darüber hinaus, eine ausreichende Befriedigung der Nachfrage nach einer Minimierung des Leistungsmoduls selbst als des Produkts verwirklicht wird.
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In einer nicht beanspruchten Ausführungsform des Leistungsmoduls kann ein Paar von Ausrichtungslöchern in dem Mehrschichtsubstratkörper ausgebildet sein.
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Mit einem solchen Aufbau wird auch dann, wenn das Ausrichtungsloch in Form eines kreisförmigen Lochs mit einem einfachen Vorgang ausgebildet wird, das Leistungsmodul-Vorprodukt, das innerhalb des Hohlraums angeordnet wird, in der regelgerechten Position innerhalb des Hohlraums angeordnet, wobei es sich ferner nicht unbeabsichtigt durch Drehung oder dergleichen nach dem Anordnen bewegt.
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Ferner kann in einer Ausführungsform des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmoduls das Paar von Ausrichtungslöchern in zueinander symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Schwerlinie des Leistungsmodul-Vorprodukts angeordnet sein.
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Mit einem solchen Aufbau kann das Leistungsmodul-Vorprodukt, nachdem es innerhalb des Hohlraums angeordnet worden ist, stets in einem stabilen Anordnungszustand innerhalb des Hohlraums gehalten werden, ohne dass es infolge eines Ungleichgewichts der Schwerkraftverteilung wackelt.
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Ferner kann in einer weiteren nicht beanspruchten Ausführungsform des Leistungsmoduls das Ausrichtungsloch in der den Mehrschichtsubstratkörper aufbauenden Wärmeschutzplatte ausgebildet sein.
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Mit einem solchen Aufbau wird durch Einführen des formseitigen Ausrichtstifts in das in der Wärmeschutzplatte ausgebildete Ausrichtungsloch das in dem Hohlraum angeordnete Leistungsmodul-Vorprodukt in einer regelgerechten Position innerhalb des Hohlraums angeordnet, wobei es sich ferner nicht unbeabsichtigt durch Drehung oder dergleichen nach der Einstellung bewegt.
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Ferner kann in einer weiteren nicht beanspruchten Ausführungsform des Leistungsmoduls das Ausrichtloch in dem den Mehrschichtsubstratkörper bildenden Leistungsmodulsubstrat ausgebildet sein.
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Mit einem solchen Aufbau wird durch Einführen des formseitigen Ausrichtungsstifts in das in dem Leistungsmodulsubstrat ausgebildete Ausrichtloch das in dem Hohlraum angeordnete Leistungsmodul-Vorprodukt in der regelgerechten Position innerhalb des Hohlraums angeordnet, wobei es sich ferner nicht unbeabsichtigt durch Drehung oder dergleichen nach dem Anordnen bewegt, und darüber hinaus kann bei mit großer Dicke verglichen mit der Wärmeschutzplatte ausbildbarem Leistungsmodulsubstrat ein großer Berührbereich des Ausrichtstifts mit dem Ausrichtloch gewährleistet werden, um so die Positionierung des Leistungsmodul-Vorprodukts innerhalb des Hohlraums weiter zu stabilisieren.
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Ferner kann in einer weiteren nicht beanspruchten Ausführungsform des Leistungsmoduls das Ausrichtloch in einem zylindrischen Körper ausgebildet sein, der in einer vorstehenden Weise auf der Substratoberfläche des Leistungsmodulsubstrats ausgebildet ist.
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Bei einem solchen Aufbau wird durch Einführen des formseitigen Ausrichtstifts in das im Leistungsmodulsubstrat ausgebildete Ausrichtloch das innerhalb des Hohlraums angeordnete Leistungsmodul-Vorprodukt in der regelgerechten Position innerhalb des Hohlraums angeordnet, wobei es sich ferner nicht durch Drehung oder dergleichen unbeabsichtigt nach der Anordnung dreht, wobei ferner das aus einem zylindrischen Körper aufgebaute Ausrichtloch in einer vorstehenden Weise auf dem Leistungsmodulsubstrat ausgebildet wird und schließlich vorsteht und innerhalb der Gießharzschicht eingehüllt wird, welche mit einer verhältnismäßig großen Dicke verglichen mit den anderen Bereichen auf dem Leistungsmodulsubstrat ausgebildet wird, womit es keine nachteiligen Wirkungen hinsichtlich einer Minimierung des Leistungsmodul-Vorprodukts und darüber hinaus einer Minimierung des Leistungsmoduls selbst als Produkt ausübt und ferner mit einer verhältnismäßig großen Länge ausbildbar ist, wodurch es möglich ist, einen großen Berührbereich des Ausrichtstifts mit dem Ausrichtloch zu gewährleisten, um so eine Positionierung des Leistungsmodul-Vorprodukts in dem Hohlraum weiter zu stabilisieren.
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Ferner enthält in dem durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmodul der Mehrschichtsubstratkörper außerdem ein Hilfs-Harzsubstrat, das in einem Grenzabschnitt zwischen den nach außen freiliegenden Endabschnitten des Paares von äußeren Anschlüssen und Substratanschlussendabschnitten desselben angeordnet ist, die durch die Gießharzschicht gesiegelt sind, wobei das Ausrichtloch in dem Hilfs-Harzsubstrat ausgebildet sein kann.
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Mit einem solchen Aufbau wird durch Einführen des formseitigen Ausrichtstifts in das in dem Hilfs-Harzsubstrat ausgebildete Ausrichtloch das in dem Hohlraum angeordnete Leistungsmodul-Vorprodukt in der regelgerechten Position in dem Hohlraum angeordnet, wobei es sich ferner nicht durch Drehung oder dergleichen nach der Anordnung unbeabsichtigt bewegt, wobei ferner das Hilfs-Harzsubstrat auf dem Leistungsmodulsubstrat angeordnet und durch einen Abschnitt der Gießharzschicht umhüllt ist, welcher mit einer verhältnismäßig großen Dicke ausgebildet ist, wobei sich keinerlei nachteilige Auswirkungen auf die Minimierung des Leistungsmodul-Vorprodukts und darüber hinaus auf die Minimierung des Leistungsmoduls selbst als Produkt ergeben und ferner das Ausrichtloch mit einer verhältnismäßig großen Länge ausgebildet werden kann, wodurch es möglich ist, einen großen Berührbereich des Ausrichtstifts mit dem Ausrichtloch zu gewährleisten, um so die Positionierung des Leistungsmodul-Vorprodukts innerhalb des Hohlraums weiter zu stabilisieren.
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Ferner weist die Gießharzschicht des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmoduls ein Sackloch auf, das durch den in das Ausrichtloch eingeführten Ausrichtstift ausgebildet ist, wobei ein Hinterschneidungsabschnitt an einer Innenwandfläche des Sacklochs ausgebildet ist.
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Mit einem solchen Aufbau wird beispielsweise beim Bewegen der Oberform in Bezug auf die Unterform zur Ausformung des Leistungsmoduls als fertiggestelltes Produkt nach dem Einsiegeln des Leistungsmodul-Vorprodukts mittels der Gießharzschicht innerhalb des Hohlraums der Leistungsmodul als das Produkt an dem hinterschnittenen Abschnitt des Sackloches verhakt, wodurch es zuverlässig innerhalb der Unterform gehalten werden kann. Unter obigen Gesichtspunkten kann ein Auswerfmechanismus zur Entformung nur unterformseitig vorgesehen werden, womit die Notwendigkeit eines gesonderten Einrichtens des Mechanismus oberformseitig beseitigt wird und so eine Verminderung der Herstellungskosten für die Form selbst möglich wird.
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Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmoduls der hinterschnittene Abschnitt in Bezug auf die Innenwandfläche konkav sein.
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Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmoduls dieser nach innen konvex in Bezug auf die Innenwandfläche sein.
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Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmoduls der hinterschnittene Abschnitt die Form eines Dreiecksgewindegangs haben.
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Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmoduls das isolierende Substrat eine Keramikplatte sein.
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Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmoduls die Wärmeschutzplatte eine Metallplatte sein.
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Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Leistungsmoduls das Paar von äußeren Verbindungsanschlüssen eine lineare Form haben.
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Bei der wie beschrieben aufgebauten vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Produkt im praktischen Gebrauch bereitzustellen, welches ein Leistungsmodul-Vorprodukt stets in einer regelgerechten Position innerhalb eines Hohlraums einer Gießform anordnen kann, wenn es durch Einführen des im isolierenden Substrat vorgesehenen Ausrichtlochs in den formseitigen Ausrichtstift in dem Hohlraum angeordnet wird, und welches Schäden durch Rissbildung oder Bruch des isolierenden Substrats beim Gießen auch dann verhindern kann, wenn das das Leistungsmodul-Vorprodukt bildende Substrat flächenmäßig kleiner gehalten wird als das isolierende Substrat, wobei gleichzeitig eine Minimierung des Leistungsmodul-Vorprodukts verwirklicht und darüber hinaus die Forderungen nach einer Minimierung des Leistungsmoduls und des Produkts selbst ausreichend befriedigt werden.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Leistungsmodul nach Beispiel 1 wiedergibt, wobei die Wärmeschutzplattenseite oben angeordnet ist.
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2 ist eine Schnittansicht längs A-A der 1.
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3 ist eine Draufsicht, welche den in 1 gezeigten Leistungsmodul von der Wärmeschutzplattenseite her wiedergibt.
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4 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Zustand wiedergibt, in dem ein Leistungsmodul-Vorprodukt gemäß dem in 1 gezeigten Beispiel 1 in einem Hohlraum einer Gießform angeordnet ist.
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5 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Leistungsmodul nach Beispiel 2 von der Seite mit dem vorspringenden äußeren Anschluss her wiedergibt.
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6 ist eine Schnittansicht längs B-B der 4.
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7 ist eine Draufsicht, welche den in 4 gezeigten Leistungsmodul von der Seite mit dem vorspringenden äußeren Anschluss her wiedergibt.
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8 ist eine Schnittansicht eines Leistungsmoduls nach einem abgewandelten Beispiel zu Beispiel 2 und ähnlich 6.
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9 ist eine Schnittansicht eines Leistungsmoduls nach Beispiel 3 und ähnlich zu 6.
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10 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Zustand wiedergibt, in dem ein Leistungsmodul-Vorprodukt gemäß dem in 9 gezeigten Beispiel 3 in einem Hohlraum einer Gießform angeordnet ist.
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11 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Zustand zeigt, in dem ein Leistungsmodul-Vorprodukt gemäß einem ersten modifizierten Beispiel zu Beispiel 3 gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Hohlraum der Gießform angeordnet ist.
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12 ist eine Schnittansicht des Hauptteils, welche einen Zustand wiedergibt, in dem das Innere des Hohlraums der Gießform, in dem das in 11 gezeigte Leistungsmodul-Vorprodukt angeordnet ist, zur Ausbildung einer gegossenen Harzschicht mit geschmolzenem Harz gefüllt ist.
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13 ist eine Längsschnittansicht, welche nur einen Hauptteil eines Leistungsmoduls als eines Produkts gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel zu Beispiel 3 gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
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14 ist eine Längsschnittansicht, welche nur einen Hauptteil eines Leistungsmoduls als eines Produkts gemäß einem dritten modifizierten Beispiel zu Beispiel 3 gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
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15 ist eine Längsschnittansicht, welche nur einen Hauptteil eines Leistungsmoduls als eines Produkts gemäß einem vierten modifizierten Beispiel zu Beispiel 3 gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
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16 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Zustand wiedergibt, in dem ein Leistungsmodul-Vorprodukt, welches einen Leistungsmodul nach dem Stand der Technik aufbaut, in einem Hohlraum von Gießformen angeordnet ist.
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17 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Zustand zeigt, in dem ein Leistungsmodul-Vorprodukt, das einen Leistungsmodul gemäß einem weiteren Stand der Technik zeigt, innerhalb eines Hohlraums von Gießformen angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung ist dafür gedacht, einen Leistungsmodul bereitzustellen, der in der Lage ist, eine Wärmeschutzplatte kleiner als ein isolierendes Substrat zu halten, um eine Minimierung eines Leistungsmodul-Vorprodukts und darüber hinaus eine Minimierung des Leistungsmoduls selbst als des Produkts unter gleichzeitiger Verhinderung von Beschädigungen durch Rissbildung oder Bruch des isolierenden Substrats beim Gießen einer Gießharzschicht zu erzielen.
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Als nächstes wird Beispiel 1 unter Bezugnahme auf die 1–4 beschrieben.
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Wie in 2 deutlich gezeigt, weist ein Leistungsmodul Z gemäß Beispiel 1 ein isolierendes Substrat 1 aus Keramik oder dergleichen, eine Wärmeschutzplatte 2 aus einer Metallplatte, deren eine Oberfläche mit einer Oberfläche des isolierenden Substrats 1 verbunden ist, und ein Leistungsmodulsubstrat 3, welches mit der anderen Oberfläche des isolierenden Substrats 1 verbunden und mit einem Leitungsmuster ausgebildet ist, wobei die Wärmeschutzplatte 2 und das Leistungsmodulsubstrat 3 einen Mehrschichtsubstratkörper X bilden, auf.
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Das Leistungsmodulsubstrat 3 ist dabei aus einem ersten Substratabschnitt 3-1 und einem zweiten Substratabschnitt 3-2, welche elektrisch voneinander getrennt sind, aufgebaut, wobei ein Leistungshalbleiterelement 4 auf einem (nicht gezeigten) Leitungsmuster angeordnet ist, das in dem ersten Substratabschnitt 3-1 ausgebildet ist, während das Leistungshalbleiterelement 4 über einen Verbindungskörper 3-3 mit einem (nicht gezeigten) Leistungsmuster verbunden ist, das in dem zweiten Substratabschnitt 3-2 ausgebildet ist.
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Ferner sind Substratanschlussendabschnitte 5a, 6a als die einen Endabschnittseiten äußerer Anschlüsse 5, 6, die jeweils in linearer Form ausgebildet sind, stehend auf den betreffenden Substratflächen des ersten Substratabschnitts 3-1 und des zweiten Substratabschnitts 3-2 angeordnet.
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Damit sind der eine äußere Anschluss 5, das Leitungsmuster in dem ersten Substratabschnitt 3-1, das Leistungshalbleiterelement 4, der Verbindungskörper 3-3, der zweite Substratabschnitt 3-2 und der andere äußere Anschluss 6 elektrisch miteinander verbunden und bilden so ein Leistungsmodul-Vorprodukt Y (siehe 4).
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Das Leistungsmodul-Vorprodukt Y ist durch eine Gießharzschicht 7 in einem Zustand versiegelt, in dem nach außen freiliegende Endabschnitte 5b, 6b auf den anderen Endseiten der äußeren Anschlüsse 5, 6 und die andere Seite der Wärmeschutzplatte 2 jeweils nach außen freiliegen, um so den Leistungsmodul Z als Produkt zu bilden.
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Ein solcher Leistungsmodul Z zeigt, wie in 3 wiedergegeben, in der Draufsicht eine rechteckige Form und lässt die nach außen freiliegenden Endabschnitte 5b, 6b der äußeren Anschlüsse 5, 6, die in linearer Form ausgebildet sind, nach außen an der zur Wärmeschutzplatte 2 entgegengesetzten Seite in der Gießharzschicht 7 freiliegen, während die Wärmeschutzplatte 2 flächenmäßig klein in Bezug auf das isolierende Substrat ausgebildet ist, um so ausreichend die Isolationsdistanz zwischen jedem äußeren Anschluss 5, 6 und der Wärmeschutzplatte zu gewährleisten und gleichzeitig gesellschaftliche Forderungen nach einer Minimierung der Produktgröße zu befriedigen.
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Ferner ist auf der anderen Seite der Wärmeschutzplatte 2 ein Paar von Ausrichtlöchern 8, 8 in Form kreisförmiger Löcher so ausgebildet, dass sie an zueinander symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Schwerlinie A in Richtung einer längeren Seite (oder eine Schwerlinie in Richtung einer kürzeren Seite) des in 3 gezeigten Leistungsmodul-Vorprodukts Y vorhanden sind. Die Ausrichtlöcher 8, 8 sind als Kegellöcher ausgebildet, die jeweils einen kleineren Durchmesser auf der Seite des isolierenden Substrats 1 haben.
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Wie in 4 gezeigt, wird in dem Zustand, in dem das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in einem Hohlraum 13 angeordnet ist, der mit einer Oberform 11 und einer eine Gießform schließenden Unterform 12 ausgebildet ist, das Innere des Hohlraums 13 mit einem geschmolzenen Harz gefüllt, womit die Gießharzschicht 7 vorgesehen ist.
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Beim Vorsehen der Gießharzschicht 3 am Leistungsmodul-Vorprodukt Y kehrt das Leistungsmodul-Vorprodukt Y die Wärmeschutzplatte 2 der Unterform 12 im Hohlraum 13 zu, wobei dabei die Ausrichtlöcher 8, 8 mit Ausrichtstiften 14 zusammengeführt sind, die in einer vorstehenden Weise integriert mit oder getrennt von der Unterform 12 ausgebildet sind, so dass das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in einer vorgegebenen Position innerhalb des Hohlraums 13 angeordnet wird. In einem solchen Zustand sind die nach außen freiliegenden Endabschnitte 5b, 6b der äußeren Anschlüsse 5, 6 in Stecklöcher 11a einführt, die in der Oberform 11 vorgesehen sind.
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Aus einem solchen Zustand heraus wird zur Ausbildung der Gießharzschicht 7 das Innere des Hohlraums 13 mit dem geschmolzenen Harz gefüllt. Nachfolgend wird die Oberform 11 in Bezug auf die Unterform 12 nach oben bewegt, um die Form zu öffnen, und der in 1 gezeigte Leistungsmodul Z, der in der Unterform 12 zurückgeblieben und als Produkt fertiggestellt ist, herausgenommen.
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Demgemäß ist es in Beispiel 1 stets möglich, das Leistungsmodul-Vorprodukt Y mit geringem Zeitaufwand in einer regelgerechten Position innerhalb des Hohlraums 13, der durch die Oberform 11 und die Unterform 12 gebildet ist, beim Gießen der Gießharzschicht 7 anzuordnen, wenn das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in dem Hohlraum 13 angeordnet wird, indem die Ausrichtstifte 14, die auf Seiten der Unterform 12 vorgesehen sind, in die Ausrichtlöcher 8, 8 eingeführt werden, die auf der den Mehrschichtsubstratkörper X bildenden Wärmeschutzplatte 2 vorgesehen sind, um so beispielsweise zu verhindern, dass das isolierende Substrat 1 die Unterform 12 berührt, und somit Schäden infolge einer Rissbildung oder eines Bruchs des isolierenden Substrats 1 beim Gießen der Gießharzschicht 7 auch dann zu verhindern, wenn die Wärmeschutzplatte 2 flächenmäßig kleiner gehalten wird als das isolierende Substrat 1, wobei es auch möglich ist, eine praktische Anwendung von Minimierung zu erzielen und darüber hinaus ein Produkt im praktischen Gebrauch vorzusehen, bei dem der Leistungsmodul selbst minimiert worden ist.
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Da ferner die Ausrichtlöcher 8, 8 integriert in der Wärmeschutzplatte 2 ausgebildet sind, kann, selbst wenn diese in Form einfach herzustellender kreisförmiger Löcher ausgebildet sind, das in dem Hohlraum 13 angeordnete Leistungsmodul-Vorprodukt Y zuverlässig in einer regelgerechten Position angeordnet werden, wobei es sich darüber hinaus nicht durch Drehen oder dergleichen nach dem Anordnen unbeabsichtigt bewegt.
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Ferner ist das Paar von Ausrichtlöchern 8, 8 in zueinander symmetrischen Positionen in Bezug auf die Schwerlinie des Leistungsmodul-Vorprodukts angeordnet, womit das Leistungsmodul-Vorprodukt Y, nachdem es in dem Hohlraum angeordnet worden ist, stets in einem stabilen Anordnungszustand gehalten werden kann, ohne dass es infolge eines Ungleichgewichts der Schwerkraftverteilung wackelt.
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Als nächstes wird Beispiel 2 unter Bezugnahme auf die 5–7 beschrieben.
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Wie in 6 deutlich gezeigt, ist ähnlich Beispiel 1 ein Leistungsmodul Z gemäß Beispiel 2 so aufgebaut, dass er ein isolierendes Substrat 1 aus Keramik oder dergleichen, eine Wärmeschutzplatte 2 aus einer Metallplatte, deren eine Seite mit einer Seite des isolierenden Substrats 1 verbunden ist, und ein Leistungsmodulsubstrat 3, welches mit der anderen Fläche des isolierenden Substrats 1 verbunden und mit einem Leitungsmuster ausgebildet ist, aufweist, wobei die Wärmeschutzplatte 2 und das Leistungsmodulsubstrat 3 einen Mehrschichtsubstratkörper X bilden.
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Das Leistungsmodulsubstrat 3 ist dabei aus einem ersten Substratabschnitt 3-1 und einem zweiten Substratabschnitt 3-2, welche elektrisch voneinander getrennt sind, aufgebaut, wobei ein Leistungshalbleiterelement 4 auf einem (nicht gezeigten) Leitungsmuster angeordnet ist, das in dem ersten Substratabschnitt 3-1 ausgebildet ist, während das Leistungshalbleiterelement 4 über einen Verbindungskörper 3-3 mit einem (nicht gezeigten) Leitungsmuster elektrisch verbunden ist, das in dem zweiten Substratabschnitt ausgebildet ist.
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Ferner sind Substratanschlussendabschnitte 5a, 6a als die einen Endabschnittseiten äußerer Anschlüsse 5, 6, die jeweils in linearer Form ausgebildet sind, in einer hochstehenden Weise auf betreffenden Substratflächen des ersten Substratabschnitts 3-1 und des zweiten Substratabschnitts 3-2 angeordnet.
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Somit sind der eine äußere Anschluss 5, das Leitungsmuster im ersten Substratabschnitt 3-1, das Leistungshalbleiterelement 4, der Verbindungskörper 3-3, der zweite Substratabschnitt 3-2 und der andere äußere Anschluss 6 elektrisch miteinander verbunden und bilden so ein Leistungsmodul-Vorprodukt Y.
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Ausrichtlöcher 8, 8, die mit Ausrichtstiften einer nicht gezeigten Gießform zusammenzubringen sind, sind im ersten Substratabschnitt 3-1 bzw. im zweiten Substratabschnitt 3-2 des Leistungsmodulsubstrats 3 ausgebildet, womit das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in einem Zustand der Anordnung innerhalb eines Hohlraums der Gießform durch Einführen der Ausrichtstifte auf der Gießformseite in die Ausrichtlöcher 8, 8 positioniert und dann mit einer Gießharzschicht 7 in einem Zustand versiegelt wird, in dem nach außen freiliegende Endabschnitte 5b, 6b auf den anderen Seiten der äußeren Anschlüsse 5, 6 und die andere Oberflächenseite der Wärmeschutzplatte 2 jeweils nach außen freiliegen, womit der Leistungsmodul Z als ein Produkt gebildet wird.
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Ein solcher Leistungsmodul Z als Produkt zeigt in der Draufsicht, wie in 7 zu sehen, eine rechteckige Form und bildet die äußeren Anschlüsse 5, 6 in linearer Form aus, um die nach außen freiliegenden Endabschnitte 5b, 6b an der zur Wärmeschutzplatte 2 entgegengesetzten Fläche in der Gießharzschicht 7 freiliegen zu lassen, wobei gleichzeitig die Wärmeschutzplatte 2 in Bezug auf das isolierende Substrat 1 flächenmäßig klein gehalten wird, um so den Isolationsabstand zwischen einem jeden der äußeren Anschlüsse 5, 6 und der Wärmeschutzplatte 2 ausreichend zu gewährleisten und gleichzeitig gesellschaftliche Anforderungen nach Minimierung der Produktgröße zu befriedigen.
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Die Ausrichtlöcher 8, 8, die im ersten Substratabschnitt 3-1 bzw. zweiten Substratabschnitt 3-2 des Leistungsmodulsubstrats 3 ausgebildet sind, sind so ausgebildet, dass sie an zueinander symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Schwerlinie in Richtung einer längeren Seite (oder eine Schwerlinie in Richtung einer kürzeren Seite) des Leistungsmodul-Vorprodukts Y, wie in Beispiel 1, vorhanden sind.
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Wenngleich nicht gezeigt, wird, wie in Beispiel 1, wenn das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in dem Hohlraum angeordnet wird, der durch eine Oberform und eine die Form verschließende Unterform gebildet ist, das Innere des Hohlraums mit einem geschmolzenen Harz gefüllt, um die Gießharzschicht 7 vorzusehen.
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Beim Vorsehen der Gießharzschicht 7 im Leistungsmodul-Vorprodukt Y, beispielsweise wenn die Ausrichtstifte auf Seiten der Unterform ausgebildet sind, kehrt das Leistungsmodul-Vorprodukt Y die nach außen freiliegenden Endabschnitte 5b, 6b der äußeren Anschlüsse 5, 6 der Unterform zu, wobei dabei die Ausrichtlöcher 8, 8 mit (nicht gezeigten) Ausrichtstiften zusammengeführt werden, die in einer vorspringenden Weise integriert mit oder getrennt von der Unterform ausgebildet sind, so dass das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in einer bestimmten Stellung innerhalb des Hohlraums angeordnet wird.
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Die Gießharzschicht 7 wird in einem Zustand gegossen, in dem solche Ausrichtstifte mit den Ausrichtlöchern 8, 8 zusammengeführt sind, um so Durchgangslöcher 7a, jeweils mit dem Ausrichtloch 8 in Verbindung stehend, hergestellt mittels des Ausrichtstifts auszubilden. Die Ausrichtlöcher 8, 8 und die kontinuierlich damit verbundenen Durchgangslöcher 7a sind als Kegellöcher ausgebildet, die jeweils einen kleineren Durchmesser auf Seiten des isolierenden Substrats 1 haben.
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Bei dem so aufgebauten Beispiel 2 ist es stets möglich, das Leistungsmodul-Vorprodukt Y mit kurzem Zeitaufwand in einer regelgerechten Position innerhalb des Hohlraums 13 beim Gießen der Gießharzschicht 7 anzuordnen, wenn es durch Einführen der formseitigen Ausrichtstifte in die im Leistungsmodulsubstrat 3 vorgesehenen Ausrichtlöcher 8, 8 in dem Hohlraum angeordnet wird, um so zu verhindern, dass das isolierende Substrat 1 die Gießform berührt und somit Schäden infolge von Rissbildungen oder einem Bruch des isolierenden Substrats 1 beim Gießen der Gießharzschicht 7 auch dann zu verhindern, wenn die Wärmeschutzplatte 2 flächenmäßig kleiner als das isolierende Substrat 1 gehalten wird, wobei es auch möglich ist, eine praktische Anwendung von Minimierung zu erzielen und darüber hinaus ein Produkt im praktischen Gebrauch mit dem Leistungsmodul Z selbst als minimiertes Produkt bereitzustellen.
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Da ferner die Ausrichtlöcher 8, 8 paarweise im ersten Substratabschnitt 3-1 und im zweiten Substratabschnitt 3-2 des Leistungsmodulsubstrats 3, die jeweils mit dem isolierenden Substrat 1 verbunden und daran befestigt sind, ausgebildet sind, kann auch dann, wenn sie als einfach zu verarbeitende kreisförmige Löcher ausgebildet sind, das in dem Hohlraum angeordnete Leistungsmodul-Vorprodukt Y zuverlässig in einer regelgerechten Position angeordnet werden, wobei es sich ferner nach dem Anordnen nicht durch Drehen oder dergleichen unbeabsichtigt bewegt.
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Das Paar von Ausrichtlöchern 8, 8 ist ferner in symmetrischen Positionen in Bezug auf die Schwerlinie des Leistungsmodul-Vorprodukts Y angeordnet und ausgebildet, weshalb nach Anordnen des Leistungsmodul-Vorprodukts Y in dem Hohlraum dieses stets in einem stabilen Anordnungszustand ohne Wackeln infolge eines Ungleichgewichts einer Schwerkraftverleilung gehalten werden kann. Ferner werden im Falle einer Anordnung des Leistungsmodul-Vorprodukts Y im Hohlraum der Gießformen die Ausrichtlöcher 8, 8 mit den in der Unterform der Gießformen vorgesehenen Ausrichtstiften zusammengeführt, womit ein Bediener einen Anordnungsvorgang für das Leistungsmodul-Vorprodukt Y unter Beobachtung eines Zusammenführvorgangs zwischen den Ausrichtlöchern 8, 8 und den Ausrichtstiften durchführen kann, so dass sich Sicherheit des Anordnens und eine signifikante Verminderung der Anordnungszeit erwarten lassen.
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8 zeigt ein modifiziertes Beispiel zu obigem Beispiel 2.
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Gemäß einem solchen in 8 gezeigten modifizierten Beispiel ist eine gegenüber obigem Beispiel 2 insofern andere Konfiguration vorgesehen, als die im Leistungsmodulsubstrat 3 ausgebildeten Ausrichtlöcher 8, 8 als zylindrische Körper aufgebaut sind, die in einer vorstehenden Weise auf der Substratoberfläche des Leistungsmodulsubstrats 3 ausgebildet sind.
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Gemäß einem solchen Aufbau stehen auch dann, wenn die als zylindrische Körper ausgebildeten Ausrichtlöcher 8, 8 in einer vorstehenden Weise auf dem Leistungsmodulsubstrat 3 ausgebildet sind, diese letztlich vor und sind vollständig innerhalb der Gießharzschicht 7 eingehüllt, da die Gießharzschicht mit einer verhältnismäßig großen Dicke, verglichen mit den anderen Bereichen auf dem Leistungsmodulsubstrat 3, ausgebildet ist, weshalb die Ausrichtlöcher 8, 8 keinerlei nachteilige Auswirkungen auf die Minimierung des Leistungsmodul-Vorprodukts Y und, darüber hinaus, auf die Minimierung des Leistungsmoduls Z selbst als das Produkt haben und sie ferner mit einer verhältnismäßig großen Länge ausgebildet sein können, wodurch es möglich ist, einen großen Berührbereich eines Ausrichtstifts mit einem Ausrichtloch zu gewährleisten, so dass die Positionierung des Leistungsmodul-Vorprodukts Y in dem Hohlraum weiter stabilisiert wird.
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Als nächstes wird Beispiel 3 unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben.
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Wie in 9 deutlich gezeigt, weist ähnlich wie bei den obigen Beispielen ein Leistungsmodul Z gemäß Beispiel 3 ein isolierendes Substrat 1 aus Keramik oder dergleichen, eine Wärmeschutzplatte 2 aus einer Metallplatte, deren eine Fläche mit einer Fläche des isolierenden Substrats 1 verbunden ist, und ein Leistungsmodulsubstrat 3, welches mit der anderen Fläche des isolierenden Substrats 1 verbunden und mit einem Leitungsmuster ausgebildet ist, auf, wobei die Wärmeschutzplatte 2 und das Leistungsmodulsubstrat 3 einen Mehrschichtsubstratkörper X bilden. Dabei ist das Leistungsmodulsubstrat 3 aus einem ersten Substratabschnitt 3-1 und einem zweiten Substratabschnitt 3-2 aufgebaut, die elektrisch voneinander getrennt sind, und ein Leistungshalbleiterelement 4 ist auf einem (nicht gezeigten) Leitungsmuster angeordnet, das in dem ersten Substratabschnitt 3-1 ausgebildet ist, während das Leistungshalbleiterelement 4 mit einem (nicht gezeigten) Leitungsmuster, das auf dem zweiten Substratabschnitt 3-2 ausgebildet ist, über einen Verbindungskörper 3-3 elektrisch verbunden ist.
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Ferner sind Substratanschlussendabschnitte 5a, 6a als die einen Endabschnittseiten von äußeren Anschlüssen 5, 6, die jeweils in linearer Form ausgebildet sind, in einer stehenden Weise auf betreffenden Substratflächen des ersten Substratabschnitts 3-1 und des zweiten Substratabschnitts 3-2 angeordnet.
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Somit sind der eine äußere Anschluss 5, das Leitungsmuster im ersten Substratabschnitt 3-1, das Leistungshalbleiterelement 4, der Verbindungskörper 3-3, der zweite Substratabschnitt 3-2 und der andere äußere Anschluss 6 elektrisch verbunden und bilden so ein Leistungsmodul-Vorprodukt Y (siehe 10).
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Das vorliegende Beispiel 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfs-Harzsubstrat 9, welches auch dem Mehrschichtsubstratkörper X aufbaut und in der Draufsicht rechteckige Form zeigt, in einem Grenzabschnitt zwischen den Substratanschlussendabschnitten 5a, 6a in den äußeren Anschlüssen 5, 6 und nach außen freiliegenden Endabschnitten 5b, 6b angeordnet ist, wobei die Ausrichtlöcher 8, 8 in dem Hilfs-Harzsubstrat 9 ausgebildet sind.
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Ferner sind die Ausrichtlöcher in in Bezug auf eine Schwerlinie symmetrischer Weise in Richtung einer längeren Seite (oder eine Schwerlinie in Richtung einer kürzeren Seite) des Leistungsmodul-Vorprodukts Y im Hilfs-Harzsubstrat 9 angeordnet, während die Ausrichtlöcher 8, 8 als Kegellöcher, die jeweils einen kleineren Durchmesser auf der Seite des Leistungsmodulsubstrats 3 haben, ausbildet sind.
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Das Leistungsmodul-Vorprodukt Y wird durch eine Gießharzschicht 7 in einem Zustand eingesiegelt, in dem die nach außen freiliegenden Endabschnitte 5b, 6b auf der Seite der anderen Enden der äußeren Anschlüsse 5, 6 und die andere Oberflächenseite der Wärmeschutzplatte 2 nach außen freiliegen und so den Leistungsmodul Z als Produkt bilden.
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Ein solcher Leistungsmodul Z bildet die äußeren Anschlüsse 5, 6 in linearer Form aus, um die nach außen freiliegenden Endabschnitte 5b, 6b aus der zur Wärmeschutzplatte 2 entgegengesetzt liegenden Fläche in der Gießharzschicht 7 nach außen freiliegend zu lassen, wobei die Wärmeschutzplatte 2 so ausgebildet ist, dass sie flächenmäßig klein in Bezug auf das isolierende Substrat 1 ist, um den Isolationsabstand zwischen einem jeden der äußeren Anschlüsse 5, 6 und der Wärmeschutzplatte 2 ausreichend zu gewährleisten und dabei gleichzeitig ein Produkt im praktischen Gebrauch mit minimierter Produktgröße bereitzustellen.
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Wie in 10 gezeigt, wird in dem Zustand, in dem das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in einem Hohlraum 13, der mit einer Oberform 11 und einer eine die Form schließenden Unterform 12 ausgebildet ist, angeordnet ist, das Innere des Hohlraums 13 mit einem geschmolzenen Harz gefüllt, um damit die Gießharzschicht 7 auszubilden.
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Beim Vorsehen der Gießharzschicht 7 im Leistungsmodul-Vorprodukt Y kehrt das Leistungsmodul-Vorprodukt die Wärmeschutzplatte 2 im Hohlraum 13 der Unterform 12 zu, wobei dabei die Ausrichtlöcher 8, 8 mit Ausrichtstiften 14 zusammengeführt werden, die in einer vorstehenden Weise integriert mit der Unterform 12 ausgebildet sind, so dass das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in einer bestimmten Position in dem Hohlraum 13 angeordnet wird. Die Ausrichtstifte 14 verlaufen dabei durch die Ausrichtlöcher 8, 8 und stehen in den Hohlraum 13 vor.
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Ferner werden, wie in 10 gezeigt, die nach außen freiliegenden Endabschnitte 5b, 6b der äußeren Anschlüsse 5, 6 mit Zwischenräumen, in Stecklöcher 12a, die in der Unterform 12 vorgesehen sind, eingesetzt. Auch wenn solche Zwischenräume ausgebildet sind, bedeckt die Gießharzschicht 7 nicht die nach außen freiliegenden Endabschnitte 5b, 6b der äußeren Anschlüsse 5, 6, da das Hilfs-Harzsubstrat 9 die Stecklöcher 12a abblockt, wobei in der Gießharzschicht 7 kegelförmige Sacklöcher 7b, die Ausrichtlöcher 8, 8 fortsetzend, mittels der Ausrichtstifte ausgebildet sind, die hohlraumseitig (Hohlraum 13) aus den Ausrichtlöchern 8, 8 vorstehen.
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Aus einem solchen Zustand heraus wird das Innere des Hohlraums 13 mit dem geschmolzenen Harz gefüllt, um die Gießharzschicht 7 auszubilden. Nachfolgend wird die Oberform 11 in Bezug auf die Unterform 12 nach oben bewegt, um die Form zu öffnen, und der in 9 gezeigte Leistungsmodul, der in der Unterform 12 zurückgeblieben und als Produkt fertiggestellt ist, herausgenommen.
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Daher ist es beim Beispiel 3 stets möglich, mit geringem Zeitaufwand das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in einer regelgerechten Position innerhalb des Hohlraums 13, der durch die Oberform 11 und die Unterform 12 gebildet wird, beim Gießen der Gießharzschicht 7 anzuordnen, wenn das Leistungsmodul-Vorprodukt Y in dem Hohlraum 13 durch Einführen der Ausrichtstifte 14, die auf Seiten der Form 12 vorgesehen sind, in die Ausrichtlöcher 8, 8, die in dem den Mehrschichtsubstratkörper 8 aufbauenden Hilfs-Harzsubstrat 9 vorgesehen sind, angeordnet wird, um so beispielsweise zu verhindern, dass das isolierende Substrat 1 die Unterform 12 berührt und dabei infolge von Rissbildung oder eines Bruchs des isolierenden Substrats 1 beim Gießen der Gießharzschicht 7 beschädigt wird, selbst wenn die Wärmeschutzplatte 2 kleiner als das isolierende Substrat 1 gehalten wird, wobei es auch möglich ist, eine praktische Anwendung von Minimierung zu erzielen und darüber hinaus ein Produkt im praktischen Gebrauch vorzusehen, bei dem der Leistungsmodul selbst als das Produkt minimiert worden ist.
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Da ferner die Ausrichtlöcher 8, 8 integriert in dem Hilfs-Harzsubstrat 9 ausgebildet sind, kann auch dann, wenn sie in Form leicht zu verarbeitender kreisförmiger Löcher ausgebildet sind, das in dem Hohlraum 13 angeordnete Leistungsmodul-Vorprodukt Y zuverlässig in einer regelgerechten Position angeordnet werden, wobei es sich ferner nicht nach dem Anordnen unbeabsichtigt durch Drehen oder dergleichen bewegt.
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Ferner sind das Paar von Ausrichtlöchern 8, 8 in zueinander symmetrischen Positionen in Bezug auf die Schwerlinie des Leistungsmodul-Vorprodukts Y angeordnet und ausgebildet, so dass, nachdem das Leistungsmodul-Vorprodukt Y im Hohlraum 13 angeordnet worden ist, dieses stets in einem stabilen Anordnungszustand im Hohlraum 13, ohne Wackeln Infolge eines Ungleichgewichts der Schwerkraftverteilung, gehalten werden kann.
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Ferner werden beim Anordnen des Leistungsmodul-Vorprodukts Y im Hohlraum 13 die Ausrichtlöcher 8, 8 mit den an der Unterform 12 vorgesehenen Ausrichtstiften 14, 14 zusammengeführt, was es einem Bediener ermöglicht, einen Anordnungsvorgang für das Leistungsmodul-Vorprodukt Y unter Beobachtung eines Zusammenführvorgangs zwischen den Ausrichtlöchern 8, 8 und den Ausrichtstiften 14, 14 durchzuführen, so dass sich Sicherheit hinsichtlich der Anordnungspositionen und eine signifikante Verminderung der Anordnungszeit erwarten lassen.
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Als nächstes wird ein modifiziertes Beispiel zu obigem Beispiel 3 unter Bezugnahme auf die 11–15 beschrieben.
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Zunächst wird ein erstes modifiziertes Beispiel zu obigem Beispiel 3 unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben.
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Das erste modifizierte Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrichtstift 14 in seinem Mittelteil mit einem eingeschnürten Abschnitt vorgesehen ist, welcher sich nach unten zum Leistungsmodulsubstrat 3 hin verjüngt, wodurch er mit einem Vorsprung 14a ausgebildet wird, der im Querschnitt im Wesentlichen dreieckförmig ist, während der Ausrichtstift 14 gleichzeitig an einem seiner Endabschnitte integriert mit einem Gewindeschaft 14b ausgebildet ist, so dass er lösbar an der Unterform 12 angebracht ist.
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Mit einem solchen Aufbau tritt, wie in 12 gezeigt, die Gießharzschicht 7 auch in einen Raum zwischen dem Ausrichtloch in dem Hilfs-Harzsubstrat 9 und dem Ausrichtstift ein und wird dort ausgebildet, während das durch den Ausrichtstift 14 erzeugte Sackloch 7b ausgebildet wird und ein durch den Vorsprung 14a erzeugter konvexer hinterschnittener Abschnitt 7c an der Innenwandfläche des Sackloches 7b ausgebildet wird.
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Als Ergebnis eines solchen Aufbaus wird zur Entformung des Leistungsmoduls Z als fertiggestelltes Produkt nach dem Versiegeln des Leistungsmodul-Vorprodukts Y mittels der Gießharzschicht 7 im Hohlraum 13 beispielsweise beim Bewegen der Oberform 11 in Bezug auf die Unterform 12 der hinterschnittene Abschnitt 7c des Sackloches 7b am Vorsprung 14a des Ausrichtstifts 14 verhakt, womit der Leistungsmodul Z als das Produkt zuverlässig in der Unterform 12 gehalten und daran gehindert ist, an der Oberform 11 klebenzubleiben. Unter einem solchen Gesichtspunkt kann ein (nicht gezeigter) Auswerfmechanismus zur Entformung bloß auf Seiten der Unterform 12 eingerichtet sein, womit das Erfordernis für eine separate Einrichtung an der Oberform 11 beseitigt ist, was eine Reduktion der Herstellungskosten der Gießform selbst ermöglicht.
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Ein zweites modifiziertes Beispiel zu Beispiel 3, das in 13 gezeigt ist, ist eines, bei welchem durch Veränderung der Form des Ausrichtstifts 14 das in der Gießharzschicht 7 ausgebildete Sackloch 7b eine sich verjüngende Form zeigt, deren Durchmesser zum Leistungsmodulsubstrat 3 hin abnimmt, wobei sein bodenseitiger Endabschnitt zu einem konkaven Abschnitt mit im Querschnitt rechteckiger Form gebildet ist, um so den konvexen hinterschnittenen Abschnitt 7c an der Innenwandfläche auszubilden. Ein drittes modifiziertes Beispiel zu Beispiel 3, das in 14 gezeigt ist, ist eines, bei welchem, wiederum durch Änderung der Form des Ausrichtstifts 14, das in der Gießharzschicht 7 ausgebildete Sackloch 7b die Form einer Innenwandfläche hat, die eine sich verjüngende Form mit zum Leistungsmodulsubstrat 3 hin abnehmenden Durchmesser zeigt, während ein nach innen konvexer hinterschnittener Abschnitt 7c an der Innenwandfläche ausgebildet ist. Ferner ist ein viertes modifiziertes Beispiel zu Beispiel 3, welches in 15 gezeigt ist, eines, bei welchem, wiederum durch Änderung der Form des Ausrichtstifts 14, das in der Gießharzschicht 7 ausgebildete Sackloch 7b die Form einer Innenwandfläche hat, die eine sich verjüngende Form mit zum Leistungsmodulsubstrat hin abnehmendem Durchmesser zeigt, während der konvexe hinterschnittene Abschnitt 7c, der die Form eines Dreiecksgewindes zeigt, an der Innenwandfläche ausgebildet ist. Die hinterschnittenen Abschnitte 7c in den zweiten bis vierten modifizierten Beispielen haben eine Funktionswirkung, die ähnlich derjenigen des hinterschnittenen Abschnitts 7c im ersten modifizierten Beispiel sind.
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Ferner ist in jedem modifizierten Beispiel zu Beispiel 3 der in der Unterform 12 vorgesehene Ausrichtstift 14 mit dem Gewindeschaft 14b vorgesehen, damit er von der Unterform 12 lösbar ist, wobei bei einem Auftreten von Abrieb oder dergleichen ein Teil durch ein neues Teil ersetzt werden kann, womit die Notwendigkeit beseitigt ist, die Unterform 12 selbst zu ersetzen, was eine Verminderung der Herstellungskosten der Gießform ermöglicht.
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Es ist zu beachten, dass in jedem der obigen Beispiele die Ausrichtlöcher 8 zwar paarweise ausgebildet worden sind, da sie zum Zwecke des Dienens als Ausrichtmittel beim Anordnen des Leistungsmodul-Vorprodukts Y im Hohlraum 13 und auch zum Zwecke einer Verhinderung einer unbeabsichtigten Bewegung nach dem Anordnen vorgesehen wurden, die Ausrichtlöcher aber nicht auf ein paarweises Vorhandensein beschränkt sind, sondern dass auch drei oder mehr von ihnen vorgesehen sein können, und dass ferner die Ausrichtlöcher in polygonaler Form ausgebildet sein können, womit sie allein an einer Position vorgesehen sind, die den Flächenschwerpunkt des Leistungsmodul-Vorprodukts Y enthält.
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Wie oben beschrieben, ermöglicht die vorliegende Erfindung das Vorsehen eines Produkts im praktischen Gebrauch, welches stets ein Leistungsmodul-Vorprodukts in einer regelgerechten Position innerhalb eines Hohlraums einer Gießform durch Einführen eines formseitig vorgesehenen Ausrichtstifts in ein Ausrichtloch anordnen kann und dabei Schäden infolge einer Rissbildung oder eines Bruchs des isolierenden Substrats beim Gießen auch dann verhindern kann, wenn eine Wärmeschutzplatte kleiner als das isolierende Substrat gehalten wird, während eine Minimierung realisiert und darüber hinaus die Nachfrage nach einer Minimierung des Leistungsmoduls selbst als Produkt ausreichend befriedigt wird, weshalb die vorliegende Erfindung für einen Leistungsmodul geeignet ist, der insbesondere für den Einbau in Hochleistungsprodukte, wie etwa Festkörperrelais und Netzteile, vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- isolierendes Substrat
- 2
- Wärmeschutzplatte
- 3
- Leistungsmodulsubstrat
- 4
- Leistungshalbleiterelement
- 5, 6
- äußerer Anschluss
- 5a, 6a
- Substratanschlussendabschnitt
- 5b, 6b
- nach außen freiliegender Endabschnitt
- 7
- Gießharzschicht
- 7b
- Sackloch
- 7c
- hinterschnittener Abschnitt
- 8
- Ausrichtloch
- 9
- Hilfs-Harzsubstrat
- 11
- Oberform
- 12
- Unterform
- 13
- Hohlraum
- 14
- Ausrichtstift
- X
- Mehrschichtsubstratkörper
- Y
- Leistungsmodul-Vorprodukt
- Z
- Leistungsmodul als Produkt
- A
- Schwerlinie
