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HINTERGRUND
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1. TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Formprodukt und ein Verfahren zum Herstellen eines Formprodukts.
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2. VERWANDTER STAND DER TECHNIK
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Ein Formprodukt einer Halbleitervorrichtung ist bekannt, das durch Anbringen eines Halbleiterelements auf einem Leiterbild oder einem Isoliersubstrat mit einem Leiterbild und Versiegeln dieser Struktur mit Harz gebildet wird, wie z. B. in den Patentdokumenten 1 und 2 gezeigt. Um zu verhindern, dass sich innerhalb des Formprodukts Hohlräume bilden, ist eine Technologie zum Befestigen eines Elements, das das Fließvermögen des Harzes bestimmt, an einem versiegelten Element, wie z. B. in den Patentdokumenten 3 bis 6 und 14 gezeigt, und zum Ändern des Fließvermögens des Harzes durch Verformen einer Metalldüse, wie z. B. in den Patentdokumenten 4 bis 13 gezeigt, bekannt.
- Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung WO 2011-83737
- Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2014-57005
- Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2008-311558
- Patentdokument 4: Japanisches Patent Nr. 3006285
- Patentdokument 5: Japanisches Patent Nr. 5217039
- Patentdokument 6: Japanisches Patent Nr. 5613100
- Patentdokument 7: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2000-3923
- Patentdokument 8: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2005-310831
- Patentdokument 9: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2010-149423
- Patentdokument 10: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2012-139821
- Patentdokument 11: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2014-175336
- Patentdokument 12: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2014-218038
- Patentdokument 13: Japanisches Patent Nr. 3784684
- Patentdokument 14: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2003-115505
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Es ist jedoch eine Technologie zum zuverlässigen Verhindern der Bildung von Hohlräumen unter Verwendung einer einfachen Konfiguration erwünscht.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Formprodukts bereitgestellt, umfassend Anbringung eines Anbringens eines teilweise freigelegten Elements, das sich von einem Inneren eines versiegelten Abschnitts im Formprodukt erstreckt, um nach außen freigelegt zu sein, an einem Versiegelungszielelement, das im Inneren des versiegelten Abschnitts im Formprodukt zu versiegeln ist; Spritzen des Einsetzens des Versiegelungszielelements, an dem das teilweise freigelegte Element angebracht ist, in eine Düse und Spritzen eines Versiegelungsmaterials in die Düse; Anpassung eines Haltens des teilweise freigelegten Elements in einer anderen Position als einer Endposition im Formprodukt in einem ersten Zeitraum, in dem das Versiegelungsmaterial eingespritzt wird, und eines Anpassens eines Flusses des Versiegelungsmaterials mit einem Anpassungselement, das an dem teilweise freigelegten Element angebracht ist; und Härten des Versiegelungsmaterials nach dem ersten Zeitraum.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Formprodukt bereitgestellt, umfassend ein Versiegelungsmaterial; ein Versiegelungszielelement, das im Inneren des Versiegelungsmaterials versiegelt ist; und ein teilweise freigelegtes Element, das am Versiegelungszielelement im Inneren des Versiegelungsmaterials angebracht ist und sich vom Inneren des Versiegelungsmaterials erstreckt, um nach außen freigelegt zu sein. Das Versiegelungszielelement umfasst ein Anpassungselement zum Anpassen eines Flusses des Versiegelungsmaterials vor dem Härten, das am teilweise freigelegten Element angebracht ist.
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Die Kurzfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Teilkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine perspektivische Ansicht eines Formprodukts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1B zeigt eine Querschnittskonfiguration des Formprodukts in Bezug auf die Bezugslinie AA, wie in 1A gezeigt.
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2 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Herstellen des Formprodukts gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
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3A zeigt die Beziehung zwischen den Positionen der Stifte und der Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes.
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3B zeigt die Beziehung zwischen den Positionen der Stifte und der Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes.
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3C zeigt die Beziehung zwischen den Positionen der Stifte und der Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes.
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4 zeigt eine Querschnittkonfiguration des Formprodukts in Bezug auf die Bezugslinie BB, wie in 1A gezeigt.
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5 ist eine perspektivische Ansicht des Anpassungselements.
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6A ist eine Querschnittsform eines Anpassungselements gemäß einer Modifikation.
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6B ist eine Querschnittsform eines Anpassungselements gemäß einer Modifikation.
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6C ist eine Querschnittsform eines Anpassungselements gemäß einer Modifikation.
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6D ist eine Querschnittsform eines Anpassungselements gemäß einer Modifikation.
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BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen schränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein und alle Kombinationen der Merkmale, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, sind für unter den Aspekten der Erfindung bereitgestellte Mittel nicht notwendigerweise essentiell.
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(1. Die erste Ausführungsform)
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(1-1. Gliederung des Halbleitermoduls)
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1A ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1B zeigt eine Querschnittskonfiguration des Halbleitermoduls 1 in Bezug auf die Bezugslinie AA, wie in 1A gezeigt. In dieser Schrift verlaufen die X-Richtung und die Y-Richtung lotrecht zueinander und verläuft die Z-Richtung lotrecht zur X-Y-Ebene. Das Halbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform hat eine obere Oberfläche, die in der +Z-Richtung zugewandt ist, und eine untere Oberfläche, die der –Z-Richtung zugewandt ist. Anders ausgedrückt beziehen sich Ausdrücke wie z. B. „nach oben” und „über” auf die +Z-Richtung. Ausdrücke wie z. B. „nach unten” und „unter” beziehen sich hingegen auf die –Z-Richtung.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Bildung von Hohlräumen durch Anpassen des Flusses eines Versiegelungsmaterials durch Halten eines teilweise freigelegten Elements, das sich vom Inneren des versiegelten Abschnitts im Halbleitermodul, wobei es sich um ein Beispiel für ein Formprodukt handelt, nach außerhalb des versiegelten Abschnitts erstreckt, so dass sich dieses teilweise freigelegte Element zumindest während eines Teilzeitraums während der Formung in einer anderen Position als einer Endposition befindet, verhindert.
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Das Halbleitermodul 1 ist ein Beispiel für das Formprodukt und umfasst das Versiegelungsmaterial 10, ein oder mehrere Versiegelungszielelemente 11, die im Inneren des Versiegelungsmaterials 10 versiegelt sind, und einen oder mehrere Stifte 12 für eine elektrische Verbindung nach außen. Beispielsweise ist das Halbleitermodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Schaltvorrichtung, die gemäß einer Steuereingabe an einen Steueranschluss zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nichtleitfähigen Zustand zwischen Hauptklemmen schaltet.
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Hier hat die Schaltvorrichtung eine einzigartige Schwellenspannung, leitet Elektrizität zwischen zwei Stiften 12, wenn sie eine Schwellenspannung empfängt, die größer als die Schwellenspannung oder gleich dieser ist, und stoppt das Leiten, wenn sie eine Schaltspannung empfängt, die größer als die Schwellenspannung oder gleich diese ist. Die Schaltvorrichtung kann hingegen Elektrizität zwischen den zwei Stiften 12 leiten, wenn sie eine Schaltspannung empfängt, die geringer als die Schwellenspannung ist, und das Leiten stoppen, wenn sie eine Schaltspannung empfängt, die größer als die Schwellenspannung oder gleich dieser ist. Eine Mehrzahl von Schaltvorrichtungen kann in Parallelschaltung verwendet werden.
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(1-1-1. Das Versiegelungsmaterial)
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Das Versiegelungsmaterial 10 kann ein gehärtetes Harz sein und versiegelt das Versiegelungszielelement 11, das weiter unten beschrieben ist. Das Versiegelungsmaterial 10 kann einen Hauptkörperabschnitt des Halbleitermoduls 1 bilden. Beispielsweise wird das Versiegelungsmaterial 10 durch Formen, vorzugsweise durch Spritzpressen, unter Verwendung eines isolierenden wärmehärtenden Harzes wie z. B. eines Epoxidharzes oder Maleimidharzes mit einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepidedform mit einer Längsrichtung in Y-Richtung geformt. Ein Polyimidharz, ein Isocyanatharz, ein Aminoharz, ein Phenolharz, ein Harz vom Siliciumtyp oder ein anderes wärmehärtendes Harz kann als Versiegelungsmaterial 10 verwendet werden. Das Versiegelungsmaterial 10 kann ferner einen Zusatzstoff wie z. B. einen anorganischen Füllstoff enthalten.
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Ein gestufter Abschnitt 101, der von oben betrachtet im Wesentlichen halbkreisförmig ist, und ein Loch 102, das durch den gestuften Abschnitt 101 in Z-Richtung verläuft, sind an jedem Ende des Versiegelungsmaterials 10 in Y-Richtung gebildet. Durch Einsetzen von Befestigungshalteelementen wie z. B. Bolzen in die Löcher 102 von oben ist es möglich, das Halbleitermodul 1 an einer externen Vorrichtung oder dergleichen zu befestigen.
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Ein konkaver Abschnitt 103, der sich in Y-Richtung erstreckt, kann im Zentrum der oberen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 10 gebildet sein, und pfostenförmige konvexe Abschnitte 105 können jeweils entlang der Y-Richtung auf einer Seite und einer anderen Seite des konkaven Abschnitts 103 in X-Richtung so angeordnet sein, dass sie den konkaven Abschnitt 103 einklemmen. Die Stifte 12, die weiter unten beschrieben sind, können nach oben vorstehen, wenn von den oberen Oberflächen der konvexen Abschnitte 105 aus betrachtet. Die Stifte 12 können von der oberen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 10 nach oben vorstehen, ohne dass die konvexen Abschnitte 105 auf dieser oberen Oberfläche bereitgestellt sind, oder der konkave Abschnitt kann in der oberen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 10 bereitgestellt sein und die Stifte 12 können von diesem konkaven Abschnitt nach oben vorstehen.
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(1-1-2. Das Versiegelungszielelement)
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Das eine oder die mehreren Versiegelungszielelemente 11 umfassen bei der vorliegenden Ausführungsform z. B. ein oder mehrere Isoliersubstrate 110, ein oder mehrere Halbleiterelemente 115, eine oder mehrere leitende Säulen 113 und ein oder mehrere Drucksubstrate 114.
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1-1-2(1). Das Isoliersubstrat)
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Jedes Isoliersubstrat 110 ist z. B. in einem unteren Abschnitt des Versiegelungszielelements 11 angeordnet. Beispielsweise ist jedes Isoliersubstrat 110 lotrecht zur Z-Richtung angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist z. B. eine Mehrzahl der Isoliersubstrate 110 entlang der Y-Richtung bereitgestellt.
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Die Isoliersubstrate 110 sind z. B. Direktes-Kupferbonding-(DCM)-Substrate, Aktives-Metall-Hartlöten-(AMB)-Substrate oder dergleichen. Auf den Isoliersubstraten 110 können z. B. ein oder mehrere der Stifte 12 vorgesehen sein, die weiter unten beschrieben sind. Jedes Isoliersubstrat 110 umfasst eine Isolierplatte 1102 und eine oder mehrere leitende Schichten 1104, die auf der oberen Oberfläche der Isolierplatte 1102 gebildet sind. Jedes Isoliersubstrat 110 kann ferner eine Wärmeübertragungsschicht 1108 umfassen, die auf der unteren Oberfläche der Isolierplatte 1102 gebildet ist.
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Die Isolierplatte 1102 ist ein Isolierelement in Plattenform und ist z. B. aus einer Isolierkeramik wie z. B. Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid oder Aluminiumoxid gebildet. Die Isolierplatte 1102 kann ein Element in Plattenform sein, das aus einem Harzisoliermaterial, Glasmaterial oder dergleichen gebildet ist. Die Isolierplatte 1102 stellt eine elektrische Isolation zwischen der leitenden Schicht 1104 und der Wärmeübertragungsschicht 1108 bereit.
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Die leitende Schicht 1104 und die Wärmeübertragungsschicht 1108 sind jeweils z. B. unter Verwendung eines leitfähigen Metalls wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Unter diesen Schichten umfasst die leitende Schicht 1104 ein Verkabelungsbild für eine Verbindung mit dem Halbleiterelement 115. Die Wärmeübertragungsschicht 1108 ermöglicht, dass Wärme von der Seite der Isolierplatte 1102 auf der oberen Oberfläche zur Seite der unteren Oberfläche austritt. Die untere Oberfläche der Wärmeübertragungsschicht 1108 kann in der unteren Oberfläche des Versiegelungsmaterials 10 freigelegt sein.
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(1-1-2(2). Das Halbleiterelement)
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Jedes Halbleiterelement 115 ist auf einer leitenden Schicht 1104 angebracht. Jedes Halbleiterelement 115 kann ein Leistungs-MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder ein IGBT (isolierter bipolarer Gate-Transistor) sein oder kann eine FWD (Freilaufdiode) sein. Die Halbleiterelemente 115 können RB-IGBTs (Rückwärtssperr-IGBTs) oder RC-IGBTs (rückwärts leitendende IGBTs) sein, die in einer vertikalen Richtung in einem Inneren eines Chips gebildet sind und Elektroden jeweils auf der Vorderfläche und der Rückfläche umfassen.
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Beispielsweise kann jedes Halbleiterelement 115 ein Vertikalschaltelement sein, das aus einem Halbleiter wie z. B. Si, SiC oder GaN gebildet ist, und kann Elektroden jeweils auf den Vorder- und Rückflächen umfassen. Wenn ein Halbleiterelement 115 eine Elektrode auf der Rückflächenseite umfasst, kann das Halbleiterelement 115 durch Verbinden der Elektrode auf der Rückflächenseite mit einem Bondingmittel wie z. B. Weichlötmaterial mit der leitenden Schicht 1104 auf dem Isoliersubstrat 110 fixiert sein. Wenn ein Halbleiterelement 115 eine Elektrode auf der Vorderflächenseite umfasst, kann die weiter unten beschriebene leitende Säule 113 mit dieser Elektrode auf der Vorderflächenseite elektrisch verbunden sein.
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Das Halbleitermodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst drei Halbleiterelemente 115, kann stattdessen jedoch ein oder zwei Halbleiterelemente 115 oder vier oder mehr Halbleiterelemente 115 umfassen. Die Mehrzahl von Halbleiterelementen 115 kann miteinander in Reihe geschaltet sein oder kann parallelgeschaltet sein. Durch Parallelschalten einer Mehrzahl von Halbleiterelementen 115 des gleichen Typs ist es möglich, die Nennleistung zu erhöhen, die im Halbleitermodul 1 verarbeitet werden kann. Ferner kann die Mehrzahl von Halbleiterelementen 115 jeweils ein unterschiedlicher Elementtyp sein. Beispielsweise kann die Mehrzahl von Halbleiterelementen 115 IGBT-Halbleiterelemente 115 und FWD-Halbleiterelemente 115 umfassen, die miteinander parallelgeschaltet sind.
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(1-1-2(3). Die leitende Säule)
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Jede leitende Säule 113 ist zwischen einem Halbleiterelement 115 und einem Drucksubstrat 114, das weiter unten beschrieben ist, bereitgestellt. Die leitende Säule 113 ist ein Element, mit dem das Halbleiterelement 115 und das Drucksubstrat 114 thermisch und elektrisch verbunden werden, und wird z. B. unter Verwendung von Metall mit niedrigem elektrischem Widerstand und hoher Wärmeübertragungsrate wie z. B. Kupfer oder Aluminium als zylindrischer Pfosten geformt. Die leitende Säule 113 wird durch Verbinden des unteren Endes der leitenden Säule 113 mit einem Bondingmittel wie z. B. Weichlötmaterial mit dem Halbleiterelement 115 auf dem Halbleiterelement 115 vorgesehen, und das oberen Ende der leitenden Säule 113 wird durch Weichlöten, Hartlöten oder Abdichten mit dem Drucksubstrat 114 elektrisch verbunden. Anstatt oder zusätzlich zu der leitenden Säule 113, die als zylindrischer Pfosten ausgebildet ist, kann ein interner Verbindungsabschnitt mit einer anderen willkürlichen Form verwendet werden, wie z. B. eine Leiterplatine in Plattenform oder eine leitende Klemme in Blockform.
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(1-1-2(4). Das Drucksubstrat)
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Jedes Drucksubstrat 114 ist über dem Isoliersubstrat 110 bereitgestellt und dem Isoliersubstrat 110 zugewandt und ist mit einem Halbleiterelement 115 elektrisch verbunden. Beispielsweise kann jedes Drucksubstrat 114 lotrecht zur Z-Richtung verlaufen. Ferner kann der Abstand zwischen der oberen Oberfläche eines versiegelten Abschnitts, der mit dem Versiegelungsmaterial 10 versiegelt ist, und der oberen Oberfläche eines Drucksubstrats 114 größer als der Abstand zwischen der unteren Oberfläche des Drucksubstrats 114 und der oberen Oberfläche des Isoliersubstrats 110 sein. Beispielsweise kann das Drucksubtrat 114 zwischen der oberen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 10 und der oberen Oberfläche des Isoliersubstrats 110 auf einer Seite näher am Isoliersubstrat 110 angeordnet sein. Dieses Drucksubstrat 114 verbindet eine Elektrode eines Halbleiterelements 115 mit einem oder mehreren Stiften 12, die weiter unten beschrieben sind.
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Jedes Drucksubstrat 114 umfasst eine Isolierplatte 1142 und eine leitende Schicht 1144, die auf den Vorder- und Rückflächen der Isolierplatte 1142 gebildet ist. Bei der Isolierplatte 1142 kann ein steifes Substrat, das aus einem Glasepoxidmaterial oder dergleichen gebildet ist, oder ein flexibles Substrat, das aus einem Polyimidmaterial oder dergleichen gebildet ist, verwendet werden. Die Isolierplatte 1142 kann bei der vorliegenden Ausführungsform ein flexibles Substrat mit Flexibilität sein.
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Ein Loch 1140 zum Hindurchführen des Stifts 12, der weiter unten beschrieben ist, der gepresst wird, ist in der Isolierplatte 1142 bereitgestellt. Die leitende Schicht 1144 umfasst ein Verkabelungsbild, das unter Verwendung eines leitfähigen Materials wie z. B. Aluminium gebildet wird. Dieses Verkabelungsbild verbindet jede leitende Säule 113, die mit einer Vorderflächenelektrode eines Halbleiterelements 115 verbunden ist, mit dem entsprechenden Stift 12 elektrisch.
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Das Drucksubstrat 114 ist ein Beispiel für ein flexibles Element in Plattenform, das als Anpassungselement zum Anpassen des Flusses des Versiegelungsmaterials 10 vor dem Härten agiert. Beispielsweise kann das Drucksubstrat 114 kann so agieren, dass der Fluss des Versiegelungsmaterials 10 in einer Seite des Drucksubstrats 114 gegenüber dem Isoliersubstrat 110, d. h. der Seite der oberen Oberfläche, angepasst wird. Diese Funktion ist weiter unten ausführlich beschrieben.
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(1-1-3. Der Stift)
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Jeder Stift 12 ist eine Klemme zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Halbleiterelement 115 und/oder einem Drucksubstrat 114 und dem Äußeren, ist an dem Versiegelungszielelement 11 im Inneren des Versiegelungsmaterials 10 angebracht und erstreckt sich vom Inneren des Versiegelungsmaterials 10, um nach außen freigelegt zu sein. Beispielsweise ist jeder Stift 12 parallel zur Z-Richtung angeordnet und sind die Stifte 12 parallel zu jedem Endabschnitt in X-Richtung angeordnet. Jeder Stift 12 kann z. B. unter Verwendung eines leitfähigen Metalls wie z. B. Kupfer oder Aluminium als zylindrischer Pfosten oder viereckiger Pfosten geformt werden. Jeder Stift 12 kann in einer anderen Form wie z. B. einer Plattenform oder einer Blockform ausgebildet sein.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise umfasst die Mehrzahl von Stiften 12 einen oder mehrere Stifte 12a, die auf der leitenden Schicht 1104 des Isoliersubstrats 110 vorgesehen sind, und einen oder mehrere Stifte 12b, die auf dem Drucksubstrat 114 vorgesehen sind.
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Jeder Stift 12a ist auf der leitenden Schicht 1104 des Isoliersubstrats 110 vorgesehen, erstreckt sich nach oben, ist in ein Loch 1140 des Drucksubstrats 114 gepresst und steht von einem konvexen Abschnitt 105 auf der oberen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 10 vor. Der untere Endabschnitt jedes Stifts 12 kann durch Weichlötmaterial mit der leitenden Schicht 1104 thermisch und elektrisch verbunden sein. Beispielsweise kann der untere Endabschnitt jedes Stifts 12 in einen konkaven Abschnitt (nicht gezeigt) eingesetzt sein, der in der leitenden Schicht 1104 gebildet ist.
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Jeder Stift 12a ist über die leitende Schicht 1104 mit einer Elektrode eines Halbleiterelements 115, z. B. einer Elektrode auf der Rückflächenseite, verbunden und/oder über eine leitende Säule 113 und die leitende Schicht 1144 des Drucksubstrats 114 mit einer Elektrode auf der Vorderflächenseite eines Halbleiterelements 115 elektrisch verbunden.
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Jeder Stift 12b ist auf dem Drucksubstrat 114 vorgesehen, erstreckt sich nach oben und steht von einem konvexen Abschnitt 105 auf der oberen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 10 vor. Die untere Oberfläche jedes Stifts 12 kann durch Weichlötmaterial mit der leitenden Schicht 1144 thermisch und elektrisch verbunden sein. Beispielsweise kann der untere Endabschnitt jedes Stifts 12b in ein Loch 1140 des Drucksubstrats 114 gepresst sein oder kann in einen konkaven Abschnitt (in den Zeichnungen nicht gezeigt) gepresst sein, der in der leitenden Schicht 1144 gebildet ist. Jeder Stift 12b kann über eine leitende Säule 113 und die leitende Schicht 1144 des Drucksubstrats 114 mit einer Elektrode auf der Vorderflächenseite des Halbleiterelements 115 verbunden sein.
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Jeder Verbindungsabschnitt zwischen dem unteren Endabschnitt eines Stifts 12b und eines Lochs 1140 kann z. B. mit Epoxidharz oder dergleichen angehaftet sein. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass die Stifte 12b aus der Isolierplatte 1142 entfernt werden, wenn Kraft an einen Stift 12b in einem Zustand angewandt wird, in dem das Versiegelungsmaterial 10 aus dem Halbleitermodul 1 entfernt wurde. Jeder Verbindungsabschnitt zwischen dem unteren Endabschnitt eines Stifts 12a und einem Loch 1140 kann auf die gleiche Weise angehaftet sein.
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Die Mehrzahl von Stiften 12, die die Stifte 12a und 12b umfassen, kann als beliebiges einer Ausgangsklemme, einer Source-(Emitter)-Klemme, einer Drain-(Kollektor)-Klemme und einer Gate-(Basis)-Klemme des Halbleitermoduls 1 agieren, als Schaltvorrichtung agierend. Einer oder mehrere der Mehrzahl von Stiften 12 kann mit einem Grenzflächenelement, das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, elektrisch verbunden werden.
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Das Grenzflächenelement kann eine externe Ausgabeklemme, ein Drucksubstrat für Signalkabel und ein Drucksubstrat für Leistungsversorgungskabel umfassen. Die externe Ausgabeklemme kann mit einem oder mehreren der Stifte 12, als Ausgangsklemme agierend, verbunden sein und kann auf einem Seitenoberflächenabschnitt des Halbleitermoduls 1 in X-Richtung bereitgestellt sein. Das Drucksubstrat für die Signalkabel können mit einem oder mehreren der Stifte 12, als Gate-(Basis)-Klemme dienend, elektrisch verbunden sein.
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Das Drucksubstrat für die Leistungsversorgungskabel kann ein Drucksubstrat umfassen, bei dem eine leitfähige P-Seiten-Platte einen oder mehrere der Stifte 12, als Drain-(Kollektor)-Klemme agierend, und eine positive Elektrode elektrisch verbinden, und eine leitfähige N-Seiten-Platte, die einen oder mehrere der Stifte 12, als Source-(Emitter)-Klemme agierend, und eine negative Klemme elektrisch verbindet, so geschichtet sind, dass sie einander zugewandt und voneinander isoliert sind. Die leitfähige P-Seiten-Platte und die leitfähige N-Seiten-Platte können sich in Y-Richtung erstrecken und alle der Stifte 12 im Halbleitermodul 1 bedecken und können Nuten an Positionen umfassen, die dem einen oder den mehreren Stiften 12, die nicht mit der Platte verbunden sind, gegenüberliegen, durch die diese Stifte 12 verlaufen.
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Hier sind ein oder mehrere der Stifte 12b, die auf der leitenden Schicht 1144 des Drucksubstrats 114 vorgesehen sind und das Drucksubstrat 114 und eine externe Einheit elektrisch verbinden, Beispiele für teilweise freigelegte Elemente. Dieser Stift 12b ist in einer Position am Drucksubstrat 114 angebracht, die ermöglicht, dass das Drucksubstrat 114 sich durch Anwenden einer Kraft an den Stift 12b in einem Zustand, in dem das Versiegelungsmaterial 10 vom Halbleitermodul 1 entfernt ist, in Oberflächenrichtung biegt.
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Beispielsweise können die Stifte 12b während des Formens unter den Positionen im Drucksubstrat 114 in Positionen angebracht sein, die näher an der nachgeschalteten Seite und/oder der vorgeschalteten Seite in Richtung des Flusses des Versiegelungsmaterials 10 sind. Beispielsweise können die Stifte 12b unter jeder Position im Drucksubstrat 114 in Positionen ungefähr 1 cm hin zur nachgeschalteten Seite von Positionen gegenüber dem Halbleiterelement 115, das in der Formdüse am weitesten nachgeschaltet gelegen ist, angebracht sein. Ferner kann ein Stift 12b unter jeder Position im Drucksubstrat 114 in einer Position ungefähr 1 cm hin zur nachgeschalteten Seite von der Position, die mit Ausnahme des Verbindungsabschnitts für den Stift 12b im Verkabelungsbild der leitenden Schicht 1144 am weitesten nachgeschaltet ist, angebracht sein.
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Vorzugsweise sind die Stifte 12b am Endabschnitt 1141 des Drucksubstrats 114 angebracht. Auf diese Weise biegt sich das Drucksubstrat 114 durch Anwenden von Kraft an die Stifte 12b in Z-Richtung in einem Zustand, in dem das Versiegelungsmaterial 10 aus dem Halbleitermodul 1 entfernt wurde, z. B. im Zustand vor dem Formen, in eine Richtung seiner Normallinie, z. B. Z-Richtung, und kann sich der Endabschnitt 1141 in Z-Richtung bewegen. Auf diese Weise agiert das Drucksubstrat 114 als Anpassungselement zum Anpassen des Flusses des Versiegelungsmaterials 10 vor dem Härten.
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Bei dem oben beschriebenen Halbleitermodul 1 ist das im Versiegelungszielelement 11 umfasste Drucksubstrat 114 an den Stiften 12b angebracht und passt den Fluss des ungehärteten Versiegelungsmaterials 10 an. Demgemäß werden die Stifte 12b beim Bilden des Halbleitermoduls 1 in einem ersten Zeitraum, in dem das ungehärtete Harz des Versiegelungsmaterials 10 eingespritzt wird, in anderen Positionen als den Endpositionen gehalten und kann der Fluss des ungehärteten Harzes durch das Drucksubstrat 114 angepasst werden. Demgemäß ist es möglich, die Fließgeschwindigkeit und den Einströmzustand des ungehärteten Harzes in jeder Position in der Düse anzupassen. Dieses Drucksubstrat 114 agiert als elektrischer Schaltkreis, der während des tatsächlichen Betriebs nach der Versiegelung ein elektrisches Signal zwischen den Stiften 12b überträgt. Auf diese Weise kann das Bilden von Hohlräumen mit einer einfachen Konfiguration zuverlässig verhindert werden. Die Endpositionen der Stifte 12b sind die Positionen der Stifte 12b im Halbleitermodul 1. Das Halten der Stifte 12b in anderen Positionen als den Endpositionen kann das Befestigen der Stifte 12b in diesen Positionen oder das Bewirken, dass die Stifte 12b in diesen Positionen schwingen, umfassen.
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(1-2. Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls)
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2 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise verläuft die Harzeinspritzrichtung in der X-Richtung von 1B, ist die Seite (–X-Seite) nahe der Einspritzseite die vorgeschaltete Seite und ist die Seite (+X-Seite), die von der Einspritzseite entfernt gelegen ist, die nachgeschaltete Seite. Beispielsweise ist ferner die Querschnittsfläche der unteren Seite des Drucksubstrats 114 im Halbleitermodul 1 kleiner als die Querschnittsfläche der oberen Seite des Drucksubstrats 114. Stattdessen kann die Querschnittsfläche der oberen Seite kleiner als die Querschnittsfläche der unteren Seite sein.
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Bei der Herstellung des Halbleitermoduls 1 werden zunächst ein oder mehrere Stifte 12 am Versiegelungszielelement 11 angebracht (S102). Beispielsweise können ein oder mehrere Stifte 12b, die auf dem Drucksubstrat 114 vorgesehen sind, in Positionen näher an der nachgeschalteten Seite im Drucksubstrat 114 angebracht werden. Beispielsweise können die Stifte 12b durch Pressen in die Löcher 1140 des Drucksubstrats 114 am Endabschnitt 1141 angebracht werden. Auf diese Weise kann das Halbleitermodul 1 in einem Zustand gebildet werden, in dem das Versiegelungsmaterial 10 entfernt wurde. Die Stifte 12b können am Endabschnitt auf der vorgeschalteten Seite des Drucksubstrats 114 angebracht werden oder können an den Endabschnitten sowohl auf der vorgeschalteten Seite als auch der nachgeschalteten Seite angebracht werden.
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Danach wird das Versiegelungszielelement 11, an dem der eine oder die mehreren Stifte 12 angebracht wurden, in die Düse eingesetzt und das Einspritzen des ungehärteten Harzes des Versiegelungsmaterials 10 wird gestartet (S104). Beispielsweise kann das Halbleitermodul 1 in dem Zustand in die Formdüse eingesetzt werden, in dem das Versiegelungsmaterial 10 entfernt wurde. Eine Spritzpressdüse kann als Formdüse verwendet werden.
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Beim Einsetzen des Versiegelungszielelements 11 in die Düse kann das Versiegelungszielelement 11 so angeordnet sein, dass der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des Drucksubstrats 114 und der Düse größer als der Abstand zwischen der unteren Oberfläche des Drucksubstrats 114 und der oberen Oberfläche des Isoliersubstrats 110 ist. Beispielsweise kann das Versiegelungszielelement 11 so angeordnet sein, dass die Querschnittsfläche des Fließwegs des ungehärteten Harzes im oberen Raum des Drucksubstrats 114 größer als die Querschnittsfläche des Fließwegs im unteren Raum des Drucksubstrats 114, das heißt der Raum zwischen dem Drucksubstrat 114 und dem Isoliersubstrat 110, ist.
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Ferner können ein oder mehrere der Stifte 12b und der Endabschnitt 1141 des Drucksubstrats 114 unter den Positionen in der Formdüse in Positionen näher an der nachgeschalteten Seite in der Richtung, in der das Versiegelungsmaterial 10 fließt, angeordnet sein. Das Versiegelungszielelement 11 kann so angeordnet sein, dass sich ein oder mehrere der Stifte 12b von der Formdüse nach außen erstrecken. Das Versiegelungszielelement 11 kann so angeordnet sein, dass das gesamte Versiegelungszielelement 11 im Inneren der Düse befestigt ist.
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Beim Einspritzen des Versiegelungsmaterials 10 in die Düse kann das ungehärtete Harz des Versiegelungsmaterials 10 unter den Positionen in der Formdüse aus einer Position eingespritzt werden, die von dem einen oder den mehreren Stiften 12b und dem Drucksubstrat 114 weiter entfernt gelegen ist. Beispielsweise kann die Temperatur des ungehärteten Harzes und der Formdüse so eingestellt werden, dass das eingespritzte ungehärtete Versiegelungsmaterial 10 innerhalb ungefähr 1 Minute härtet, während es zur nachgeschalteten Seite im Inneren der Düse fließt. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Epoxidharzes bei einer Metalldüse in einem Bereich von ungefähr 100°C bis 180°C, bei der die Härtungsreaktion des Epoxidharzes im Formungsprozess nicht fortschreitet, ungehärtetes Harz mit einer Temperatur von ungefähr 30°C bis ungefähr 50°C und einer Viskosität von kleiner gleich ungefähr 20 Pa·s in die Düse gespritzt werden. Vorzugsweise wird ungehärtetes Harz mit einer Viskosität von ungefähr 20 Pa·s in eine Metalldüse bei einer Temperatur von 180°C gespritzt.
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Danach wird der Fluss des Versiegelungsmaterials 10 im ersten Zeitraum, in dem das Versiegelungsmaterial 10 eingespritzt wird, durch Halten des einen oder der mehreren Stifte 12b in einer oder mehreren anderen Positionen als den Endpositionen im Halbleitermodul 1 durch das Drucksubstrat 114, an dem die Stifte 12b angebracht sind, angepasst (S106).
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Hier kann der erste Zeitraum vorab vom Prozess von S104, wie oben beschrieben, zum Prozess von S108, wie weiter unten beschrieben, eingestellt werden. Ferner sind die Endpositionen der Stifte 12b die Positionen der Stifte 12b im Halbleitermodul 1, z. B. die Positionen der Stifte 12b in einem Zustand, in dem das Drucksubstrat 114 in Oberflächenrichtung nicht gebogen ist. Solange die Charakteristika des Halbleitermoduls 1 in einem zulässigen Bereich liegen, können die Positionen der Stifte 12b in einem Zustand, in dem das Drucksubstrat 114 gebogen ist, die Endpositionen sein.
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In S106 kann durch Anwenden einer Kraft an die Stifte 12b und Biegen des Drucksubstrat 114 in Oberflächenrichtung z. B. bewirkt werden, dass das Drucksubstrat 114 als Anpassungselement für den Fluss des ungehärteten Harzes agiert. Ferner kann durch Anwenden von Kraft an die Mehrzahl von Stiften 12b und Verdrehen des Drucksubstrats 114 bewirkt werden, dass das Drucksubstrat 114 als Anpassungselement agiert. Beispielsweise kann eine Kraft in der positiven oder negativen Z-Richtung so an die Stifte 12b angewandt werden, dass diese Stifte 12b geschoben oder gezogen werden.
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Eine Kraft kann in eine weitere Richtung angewandt werden, so dass die Stifte 12b gekippt werden.
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Die Fließgeschwindigkeit des Versiegelungsmaterials 10 auf der Seite der oberen Oberfläche des Drucksubstrats 114 beispielsweise kann angepasst werden. Beispielsweise kann die Querschnittsfläche des Fließwegs des ungehärteten Harzes im oberen Raum des Drucksubstrats 114 größer oder kleiner gemacht werden. Vorzugsweise kann die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes auf der Seite der oberen Oberfläche des Drucksubstrats 114 begrenzt werden. Beispielsweise ist es beim Anbringen von Stiften 12b am Endabschnitt des Drucksubstrats 114 auf der vorgeschalteten Seite durch Bewegen der Stifte 12b nach oben möglich, die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes auf der Seite der oberen Oberfläche des Drucksubstrats 114 zu begrenzen und die Menge des ungehärteten Harzes, das durch den unteren Raum des Drucksubstrats 114 fließt, zu erhöhen. Beim Anbringen von Stiften 12b am Endabschnitt des Drucksubstrats 114 auf der nachgeschalteten Seite können durch Bewegen der Stifte 12b nach oben ebenfalls die gleichen Wirkungen erzielt werden.
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Die Haltepositionen der Stifte 12b und die Länge des ersten Zeitraums können die Positionen und die Länge in einem Fall sein, in dem eine Mehrzahl von Halbleitermodulen 1 als Proben erstellt wird, während diverse Positionen für jeden Stift 12b zu jedem Zeitpunkt nach Start der Einspritzung eingestellt werden, und ein Halbleitermodul 1, das keine Hohlräume umfasst, hergestellt wird.
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Ferner kann zumindest eines des Einströmzustands und der Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes z. B. zumindest an einer Stelle in der Düse überwacht werden und können die Positionen eines oder mehrerer der Stifte 12b ferner auf andere Positionen als die Endpositionen geändert werden, gemäß den Überwachungsergebnissen. Der erste Zeitraum kann gemäß den Überwachungsergebnissen beendet werden.
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Die Überwachungstechnik ist z. B. eine Technik des Bereitstellens eines oder mehrerer Temperatursensoren (in den Zeichnungen nicht gezeigt) an einer oder mehreren Stellen in der Düse und des Überwachens des Ausgabesignals, das von jedem Temperatursensor ausgegeben wird. Jeder Temperatursensor kann in der Innenfläche der Düse freigelegt sein und die Temperatur des Harzes in der Düse direkt erkennen, oder kann im Inneren der Düse bereitgestellt sein und die Temperatur des Harzes in der Düse anhand der Temperatur der Düse indirekt erkennen. Mit dem Ausgabesignal dieses Temperatursensors ist es möglich, die Position, in der das eingespritzte Harz ankommt, durch Erkennen einer Position, an der die Temperatur abfällt, unter der Mehrzahl von Positionen in der Düse zu überwachen. Ferner ist es möglich, die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes durch Erkennen der Bewegungsgeschwindigkeit in der Position, in der die Temperatur abfällt, zu überwachen.
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Die Technik zum Ändern der Positionen des einen oder der mehreren Stifte 12b gemäß den Überwachungsergebnissen ist z. B. eine Technik, bei der die Positionen des einen oder der mehreren Stifte 12b, wenn der Abstand vom Einspritzeinlass des ungehärteten Harzes gleich ist, zwischen den Temperatursensoren jedoch ein Temperaturunterschied vorliegt, so verändert werden, dass die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes in der Position des Temperatursensors, der die geringere Temperatur erkennt, verringert wird. Ferner ist diese Technik z. B. eine Technik des Einstellens eines Zielwerts für die Temperatur vorab zu jedem Zeitpunkt nach Start der Einspritzung für eine Mehrzahl von Temperatursensorpositionen und des Änderns der Positionen eines oder mehrerer der Stifte 12b, so dass die Fließgeschwindigkeit in einer Position erhöht wird, in der die Temperatur höher als der Zielwert ist, und die Fließgeschwindigkeit in einer Position verringert wird, in der die Temperatur geringer als der Zielwert ist. Als Zielwerte für die Temperatur in der Mehrzahl von Temperatursensorpositionen kann ein Temperaturprofil verwendet werden, das in einem Fall erhalten wird, in dem eine Mehrzahl von Halbleitermodulen 1 als Proben erstellt wird, während diverse Positionen für jeden Stift 12b zu jedem Zeitpunkt nach Start der Einspritzung eingestellt werden, und ein Halbleitermodul 1, das keine Hohlräume umfasst, hergestellt wird.
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Die Technik zum Beenden des ersten Zeitraums gemäß den Überwachungsergebnissen ist z. B. eine Technik des Beendens des ersten Zeitraums, wenn ein Unterschied im Zeitpunkt der Temperaturänderung zwischen Temperatursensoren auf der nachgeschalteten Seite vorliegt, die im gleichen Abstand zum Einspritzeinlass des ungehärteten Harzes vorliegen, d. h., wenn geschätzt wird, dass der Ankunftszeitpunkt des ungehärteten Harzes gleich ist.
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Danach werden der eine oder die mehreren Stifte 12b in den Endpositionen im Halbleitermodul 1 angeordnet (S108). Beispielsweise kehrt das Drucksubstrat 114 in einen Zustand zurück, in dem es nicht gebogen ist. Eine Kraft kann an die Stifte 12b angewandt werden, um die Stifte 12b in den Endpositionen anzuordnen. Dieser Prozess von S108 kann unmittelbar vor Vollendung des Einspritzens des ungehärteten Harzes durchgeführt werden. Die Stifte 12b und das Drucksubstrat 114 können durch den Druck des Harzes in den Endpositionen angeordnet werden, indem die Stifte 12b in S106 aus dem Halten gelöst werden, ohne dass der Prozess von S108 durchgeführt wird.
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Das Einspritzen wird vollendet und das ungehärtete Harz in der Düse wird gehärtet (S110). Auf diese Weise wird das Halbleitermodul 1 hergestellt.
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Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren werden die Stifte 12b im ersten Zeitraum, in dem das ungehärtete Harz des Versiegelungsmaterials 10 eingespritzt wird, nachdem die Stifte 12b in anderen Positionen als den Endpositionen gehalten werden und der Fluss des ungehärteten Harzes durch das Drucksubstrat 114 eingestellt ist, in den Endpositionen angeordnet, und daher ist es möglich, den Einströmzustand und die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes in jeder Position in der Düse anzupassen. Demgemäß ist es möglich, die Bildung von Hohlräumen mit einer einfachen Struktur zuverlässig zu verhindern, ohne dass bewegliche Strukturen zur Metalldüse hinzugefügt werden oder dergleichen.
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(1-3. Die Beziehung zwischen den Positionen der Stifte 12b und der Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes)
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Die 3A bis 3C zeigen die Beziehung zwischen den Positionen der Stifte 12b und der Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes, wenn das ungehärtete Harz des Versiegelungsmaterials 10 in eine Düse 1000 eingespritzt wird. Mehr im Detail zeigt 3A die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes, wenn die Stifte 12b im ersten Zeitraum in den Endpositionen gehalten werden, z. B. wenn keine Kraft an die Stifte 12b angewandt wird. 3B zeigt die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes, wenn die Stifte 12b in den Positionen gehalten werden, die weiter oben als die Endpositionen im ersten Zeitraum liegen. 3C zeigt die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes, wenn die Stifte 12b in den Positionen gehalten werden, die weiter unten als die Endpositionen im ersten Zeitraum liegen. In den 3A bis 3C wurde auf die Anzeige des Düsenabschnitts zum Bilden des gestuften Abschnitts 101, des Lochs 102, des konkaven Abschnitts 103 und des konvexen Abschnitts 105 verzichtet.
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Wie in 3A gezeigt, ist die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes im oberen Bereich des Drucksubstrats 114, wenn die Stifte 12b im ersten Zeitraum in den Endpositionen gehalten werden, höher als die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes im unteren Raum des Drucksubstrats 114 (siehe schattierte Pfeile). Aus diesem Grund fließen das ungehärtete Harz, das im unteren Raum fließt, und das ungehärtete Harz, das durch den oberen Raum fließt, um im unteren Raum zu zirkulieren, vom Endabschnitt der Düse 1000, auf der nachgeschalteten Seite, nahe dem Halbleiterelement 115 in der Position im unteren Raum der nachgeschalteten Seite zusammen, um einen Sickerschacht zu bilden. Fehler wie z. B. Hohlräume bilden sich im Sickerschacht auf einfache Weise.
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Das auf diese Weise hergestellte Halbleitermodul ist ein Vergleichsbeispiel zum Halbleitermodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei Beobachtung dieses Halbleitermoduls durch Röntgentransmissionsbeobachtung wurde herausgefunden, dass sich Hohlräume in einer Rate von ungefähr 50% um das Halbleiterelement 115 bildeten.
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Wie in 3B gezeigt, ist die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes im oberen Bereich des Drucksubstrats 114, wenn die Stifte 12b in Positionen gehalten werden, die weiter oben als die Endpositionen im ersten Zeitraum sind, ungefähr die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes im unteren Raum des Drucksubstrats 114 (siehe schattierte Pfeile). Aus diesem Grund fließen das ungehärtete Harz, das durch den unteren Raum fließt, und das ungehärtete Harz, das durch den oberen Raum fließt, weiter entfernt auf der nachgeschalteten Seite der Düse 1000 als das Versiegelungszielelement 11 zusammen und bilden einen Sickerschacht.
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Das auf diese Weise hergestellte Halbleitermodul ist eine beispielhafte Ausführungsform des Halbleitermoduls 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei Beobachtung dieses Halbleitermoduls 1 durch Röntgentransmissionsbeobachtung wurde herausgefunden, dass sich Hohlräume im Halbleitermodul 1 in einer Rate von 0% bildeten.
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Wie in 3C gezeigt, ist die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes im oberen Bereich des Drucksubstrats 114, wenn die Stifte 12b in Positionen gehalten werden, die weiter unten als die Endpositionen im ersten Zeitraum sind, signifikant größer als die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes im unteren Raum des Drucksubstrats 114 (siehe schattierte Pfeile). Aus diesem Grund fließen das ungehärtete Harz, das durch den unteren Raum fließt, und das ungehärtete Harz, das durch den oberen Raum geflossen ist, um im unteren Raum zu zirkulieren, vom Endabschnitt der Düse 1000, auf der nachgeschalteten Seite, nahe dem Halbleiterelement 115 und dergleichen, wie im unteren Raum positioniert, zusammen und bilden einen Sickerschacht.
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Das auf diese Weise hergestellte Halbleitermodul ist ein Vergleichsbeispiel zum Halbleitermodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei Beobachtung dieses Halbleitermoduls durch Röntgentransmissionsbeobachtung wurde herausgefunden, dass sich Hohlräume im unteren Abschnitt des Drucksubstrats 114 und um das Halbleiterelement 115 in einer Rate von ungefähr 100% bildeten.
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(2. Die zweite Ausführungsform)
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(2-1. Die Grundlagen des Halbleitermoduls)
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4 zeigt eine Querschnittskonfiguration eines Halbleitermoduls 1A in Bezug auf die Bezugslinie Betriebsbefehl, wie in 1A gezeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, umfasst das Halbleitermodul 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen oder mehrere Stifte 12c als zumindest einem Abschnitt der Stifte 12 und einen oder mehrere Versiegelungszielelemente 11A anstatt des Versiegelungszielelements 11. Das Halbleitermodul 1A kann den einen oder die mehreren Stifte 12b er ersten Ausführungsform und den einen oder die mehreren Stifte 12c umfassen.
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Der eine oder die mehreren Stifte 12c sind Beispiele für Elemente in Stabform. Dieser Stift 12c ist ein kreisförmiger Pfosten, der mit dem Isoliersubstrat 110 und/oder dem Drucksubstrat 114, das als Beispiel für ein Element in Plattenform dient, in einem Zustand, in dem das Versiegelungsmaterial 10 entfernt ist, elektrisch verbunden und drehbar daran angebracht sein.
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Beispielsweise ist der untere Endabschnitt des Stifts 12bc in ein Loch 1140 des Drucksubstrats 114 oder des konkaven Abschnitts (in den Zeichnungen nicht gezeigt) gepresst, wie in der leitenden Schicht 1104 des Isoliersubstrat 110 gebildet. Ferner kann zumindest eine einer Kontaktregion in Kontakt mit zumindest der Isolierplatte 1142 in der Umfangsseitenfläche des Stifts 12c und der Innenumfangsfläche des Lochs 1140 mit einem Material beschichtet sein, das eine bessere Zähfestigkeit als die Isolierplatte 1142 aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass die Isolierplatte 1142 beschädigt wird, wenn sich der Stift 12c in Bezug auf die Isolierplatte 1142 in einem Zustand dreht, in dem das Versiegelungsmaterial 10 aus dem Halbleitermodul 1 entfernt wurde.
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Beispielsweise wenn die Umfangsseitenfläche des Stifts 12c beschichtet ist, kann die Beschichtung unter Verwendung eines leitfähigen Materials mit einer hohen Wärmeübertragungsrate durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Umfangsseitenfläche des Stifts 12c mit dem gleichen Metalltyp wie Stift 12c plattiert werden oder kann mit einem anderen Metall (z. B. Weichlötmaterial) als Stift 12c plattiert werden.
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Wenn die Innenumfangsfläche des Lochs 1140 beschichtet ist, kann die Beschichtung unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer hohen Wärmeübertragungsrate durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Innenumfangsfläche des Lochs 1140 mit einem Harz beschichtet sein.
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Das eine oder die mehreren Versiegelungszielelemente 11A umfassen ein oder mehrere Anpassungselemente 112 zum Anpassen des Flusses des Versiegelungsmaterials 10 vor dem Härten und das eine oder die mehreren Anpassungselemente 112 sind an dem einen oder den mehreren Stiften 12c angebracht. Das Anpassungselement 112 kann gemäß der Axialdrehung des Stifts 12c in einem Zustand drehbar sein, in dem das Versiegelungsmaterial 10 aus dem Halbleitermodul 1 entfernt wurde. Das Anpassungselement 112 kann so agieren, dass der Fluss des Versiegelungsmaterials 10 auf der Seite des Drucksubstrats 114 gegenüber dem Isoliersubstrat 110, z. B. der Seite der oberen Oberfläche, angepasst wird. Beispielsweise kann das Anpassungselement 112 über dem Drucksubstrat 114 positioniert sein und ist vorzugsweise nahe dem Drucksubstrat 114 positioniert.
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Ein Anpassungselement 112 kann an jedem Stift 12c angebracht werden oder eine Mehrzahl von Anpassungselementen 112 kann an jedem Stift angebracht werden. Das Anpassungselement 112 kann aus der Mehrzahl von Stiften 12c an nur einen dieser Stifte 12c angebracht werden.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Anpassungselements 112. Das Anpassungselement 112 kann eine Plattenform mit einer Ausrichtung aufweisen, die sich gemäß der Drehung des Stifts 12c ändert. Beispielsweise kann die Querschnittsform des Anpassungselements 112 lotrecht zur Z-Richtung eine Form sein, bei der sich die Länge gemäß der Richtung einer geraden Linie, die durch das Drehzentrum verläuft, unterscheidet, z. B. eine elliptische Form, wobei das Drehzentrum am Endabschnitt bereitgestellt ist. Unter dem Gesichtspunkt, dass ein Belastungsfokus nach Härtung des ungehärteten Harzes des Versiegelungsmaterials 10 zu vermeiden ist, sind die Ecken des Anpassungselements 112 vorzugsweise abgeschrägt.
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Das Anpassungselement 112 kann in einer Umfangsseitenfläche davon zumindest eine Öffnung 1120 umfassen, durch die ein Teil des ungehärteten Harzes des Versiegelungsmaterials 10 während des Formens fließt. Beispielsweise kann die Öffnung 1120 das ungehärtete Harz hindurchlaufen lassen, wenn das Anpassungselement 112 orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zur Fließrichtung des ungehärteten Harz ausgerichtet ist. In diesem Fall ist es möglich, zu bewirken, dass das Harz in einer Region dem Anpassungselement 112 auf der nachgeschalteten Seite benachbart fließt, und daher ist es möglich, die Bildung von Hohlräumen zu vermeiden.
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Das Anpassungselement 112 kann mit dem Stift 12c integral ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Anpassungselement 112 unter Verwendung des Metallmaterials des Stifts 12c mit dem Stift 12c integral ausgebildet werden.
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Das Anpassungselement 112 kann mit dem gleichen Material wie das Versiegelungsmaterial 10 gebildet sein. Beispielsweise kann das Anpassungselement 112 unter Verwendung einer Umspritztechnik gebildet werden, um den Stift 12c im Inneren der Düse anzuordnen und das Anpassungselement 112 mit dem gleichen Material wie das Versiegelungsmaterial 10 zu bilden.
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(2-2. Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls)
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Das Halbleitermodul 1A wird unter Verwendung des gleichen Herstellungsverfahrens wie beim Halbleitermodul 1, das oben in Bezug auf 2 beschrieben ist, hergestellt.
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Es sei angemerkt, dass der eine oder die mehreren Stifte 12c bei der Herstellung des Halbleitermoduls 1A im Prozess von S102 drehbar am Isoliersubstrat 110 und/oder Drucksubstrat 114 im Versiegelungszielelement 11A angebracht werden. Die Stifte 12c können in Bezug auf den Fluss des ungehärteten Harzes auf der nachgeschalteten Seite, auf der vorgeschalteten Seite oder sowohl auf der nachgeschalteten Seite als auch auf der vorgeschalteten Seite bereitgestellt sein. Ein oder mehrere nichtdrehbare Stifte 12 können ferner am Isoliersubstrat 110 und/oder Drucksubstrat 114 angebracht sein.
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Jedes Anpassungselement 112 kann so angeordnet sein, dass die Tiefen, in der die Anpassungselemente 112 im versiegelten Abschnitt positioniert sind, sich zwischen der Mehrzahl von Stiften 12c voneinander unterscheiden. Beispielsweise können die Anpassungselemente 112 in höheren Positionen angeordnet sein, wenn in der Richtung, in der das ungehärtete Harz des Versiegelungsmaterials 10 fließt, weiter vorgeschaltet, und in niedrigeren Positionen angeordnet sein, d. h. näher am Drucksubstrat 114, wenn weiter nachgeschaltet. Im Gegensatz dazu können die Anpassungselemente 112 in niedrigeren Positionen angeordnet sein, d. h. näher am Drucksubstrat 114, wenn weiter vorgeschaltet, und in höheren Positionen angeordnet sein, wenn weiter nachgeschaltet.
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Um Stifte 12c herzustellen, die mit den Anpassungselementen 112 in gewünschten Tiefen bereitgestellt sind, werden z. B. die Anpassungselemente 112 vorab in jeweils unterschiedlichen Positionen von Stiften 12c mit der gleichen Form bereitgestellt und können die Stifte 12c, für die die Anpassungselemente 112 in den gewünschten Positionen bereitgestellt sind, ausgewählt werden. Ferner kann durch Bereitstellen eines Anpassungselements 112 in einem Mittelabschnitt eines länglichen Stifts 12c und Abschneiden beider Enden dieses Stifts 12c der Stift 12c gebildet werden, bei dem das Anpassungselement 112 in der gewünschten Position bereitstellt ist. Außerdem können die Anpassungselemente 112 so für die Stifte 12c bereitgestellt werden, dass sie gleitbar sind, und können die Anpassungselemente 112 in die gewünschten Positionen bewegt werden.
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Beim Prozess von S106 kann jeder Stift 12c in einer anderen Drehposition als der Drehendposition in der Drehrichtung im ersten Zeitraum, in dem das Versiegelungsmaterial 10 eingespritzt wird, gehalten werden. Auf diese Weise wird der Fluss des Versiegelungsmaterials 10 dadurch, dass die Anpassungselemente 112 in anderen Drehpositionen als den Drehendpositionen gehalten werden, angepasst.
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Hier beispielsweise sind die Drehendpositionen der Stifte 12c Drehpositionen der Stifte 12c im Halbleitermodul 1 und beispielsweise sind Drehpositionen der Stifte 12c in einem Zustand, in dem die Anpassungselemente 112 entlang der Richtung des Flusses des ungehärteten Harzes ausgerichtet sind. Das Halten der Stifte 12c in anderen Drehpositionen als den Drehendpositionen kann z. B. das Befestigen der Stifte 12c in diesen Drehpositionen oder das Bewirken, dass die Stifte 12c in diesen Drehpositionen schwingen, bedeuten.
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In S106 beispielsweise kann die Fließgeschwindigkeit des Versiegelungsmaterials 10 auf der Seite der oberen Oberfläche des Drucksubstrats 114 angepasst werden. Beispielsweise kann die Querschnittsfläche des Fließwegs des ungehärteten Harzes auf der Seite der oberen Oberfläche des Drucksubstrats 114 größer oder kleiner gemacht werden. Vorzugsweise kann die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes auf der Seite der oberen Oberfläche des Drucksubstrats 114 begrenzt werden.
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Als Drehpositionen, die für die Stifte 12c gehalten werden, und die Länge des ersten Zeitraums die Drehpositionen und die Länge in einem Fall sein, in dem eine Mehrzahl von Halbleitermodulen 1 als Proben erstellt wird, während diverse Drehpositionen für jeden Stift 12c zu jedem Zeitpunkt nach Start der Einspritzung eingestellt werden, und ein Halbleitermodul 1, das keine Hohlräume umfasst, hergestellt wird.
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Beispielsweise kann zumindest eines des Einströmzustands und der Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes in zumindest einer Stelle in der Düse gleich wie bei der ersten Ausführungsform überwacht werden, und können die Drehpositionen des einen oder der mehrerer Stiften 12c ferner auf andere Positionen als die Drehendpositionen geändert werden, gemäß den Überwachungsergebnissen. Der erste Zeitraum kann ferner gemäß den Überwachungsergebnissen beendet werden.
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Die Technik zum Ändern der Drehpositionen des einen oder der mehreren Stifte 12c gemäß den Überwachungsergebnissen ist z. B. eine Technik, bei der die Drehpositionen des einen oder der mehreren Stifte 12c, wenn zwischen Temperatursensoren im gleichen Abstand zum Einspritzeinlass des ungehärteten Harzes ein Temperaturunterschied vorliegt, so verändert werden, dass die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes in der Position des Temperatursensors, der die geringere Temperatur erkennt, verringert wird. Ferner ist diese Technik z. B. eine Technik des Einstellens eines Zielwerts für die Temperatur vorab zu jedem Zeitpunkt nach Start der Einspritzung für eine Mehrzahl von Temperatursensorpositionen und des Änderns der Drehpositionen eines oder mehrerer der Stifte 12c, so dass die Fließgeschwindigkeit in einer Position erhöht wird, in der die Temperatur höher als der Zielwert ist, und die Fließgeschwindigkeit in einer Position verringert wird, in der die Temperatur geringer als der Zielwert ist. Als Zielwerte für die Temperatur in der Mehrzahl von Temperatursensorpositionen kann ein Temperaturprofil verwendet werden, das in einem Fall erhalten wird, in dem eine Mehrzahl von Halbleitermodulen 1 als Proben erstellt wird, während diverse Drehpositionen für jeden Stift 12c zu jedem Zeitpunkt nach Start der Einspritzung eingestellt werden, und ein Halbleitermodul 1, das keine Hohlräume umfasst, hergestellt wird.
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Bei dem Prozess von S108 können die Stifte 12c in die Drehendpositionen gedreht werden. Die Stifte 12c können durch Anwenden von Kraft an die Stifte 12c oder durch Lösen des Haltens der Stifte 12c in S106 in den Drehendpositionen angeordnet werden.
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Auch mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren ist es möglich, den Einströmzustand und die Fließgeschwindigkeit des ungehärteten Harzes in jeder Position in der Düse anzupassen, und somit ist es möglich, das Bilden von Hohlräumen mit einer einfachen Struktur zuverlässig zu verhindern.
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(2-3. Modifikationen des Anpassungselements)
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Die 6A bis 6D zeigen Querschnittsformen von Anpassungselementen 112 gemäß Modifikationen. Wie in den Zeichnungen gezeigt, kann die Querschnittsform des Anpassungselements 112 lotrecht zur Z-Richtung eine Vielzahl von Formen annehmen, solange die Länge in einer Richtung einer geraden Linie, die durch das Drehzentrum verläuft, unterschiedlich ist.
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Beispielsweise kann die Querschnittsform des Anpassungselements 112 lotrecht zur Z-Richtung eine teilweise Kreisform sein, wie in 6A gezeigt, oder kann eine vieleckige Form wie z. B. ein Dreieck sein, wie in den 6B und 6C gezeigt. Hier kann das Drehzentrum des Anpassungselements 112 eine Position sein, die gegenüber dem Zentrum verschoben ist, wie in den 6A und 6B gezeigt, oder kann eine zentrale Position in der Querschnittsform sein, wie z. B. in 6C gezeigt. Wenn das Drehzentrum in einer Position ist, die gegenüber dem Zentrum der Querschnittsform verschoben ist, wird die Anpassungshöhe des Flusses des ungehärteten Harzes höher.
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Die Querschnittsform des Anpassungselements 112 kann eine Breite haben, die mit zunehmendem Abstand zum Drehzentrum größer wird, wie in den 6A und 6B gezeigt. In diesem Fall wird, wenn bewirkt wird, dass unter der Seitenfläche des Anpassungselements 112 die lange Seitenfläche dem Fluss des ungehärteten Harzes zugewandt ist, um dieses Fluss zu begrenzen, der Raum, der auf der nachgeschalteten Seite weiter entfernt als diese Seitenfläche gelegen ist, mit dem Anpassungselement 112 selbst gefüllt. Beispielsweise bei einem Anpassungselement 112 in Plattenform, bei dem die Breite unabhängig vom Abstand zum Drehzentrum konstant ist, wird, wenn bewirkt wird, dass die lange Seitenfläche dem Fluss zugewandt ist, eine Region auf der nachgeschalteten Seite des Anpassungselements 112 gebildet, in der das Harz schwer fließen kann. Im Gegensatz dazu wird z. B. bei dem in 6B gezeigten Anpassungselement 112 eine solche Region, in der das Harz schwer fließen kann, mit dem Anpassungselement 112 selbst gefüllt. Aus diesem Grund wird die Bildung von Hohlräumen auf der nachgeschalteten Seite des Anpassungselements 112 verhindert.
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Die Querschnittsform des Anpassungselements 112 lotrecht zur Z-Richtung kann eine willkürliche Form sein, die sich von einer teilweisen Kreisform und vieleckigen Form unterscheidet, wie in 6D gezeigt. Die Querschnittsform des Anpassungselements 112 kann in Bezug auf eine beliebige gerade Linie, die durch das Drehzentrum verläuft, asymmetrisch sein.
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(3. Modifikationen des ersten und der zweiten Ausführungsform)
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Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform ist das Formprodukt als Halbleitermodul 1 beschrieben, es kann z. B. stattdessen jedoch ein beliebiges Formprodukt wie z. B. ein Formprodukt, das kein Halbleiterelement umfasst, ein Formprodukt, das keinen elektrischen Schaltkreis umfasst, ein Produkt, bei dem eine Klemme oder dergleichen umspritzt wird (wie z. B. ein Harzgehäuse), oder ein Kunststoffformprodukt sein.
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Das teilweise freigelegte Element, das nach außen freigelegt ist und am Versiegelungszielelement 11 angebracht ist, ist als Stifte 12b beschrieben, die das Halbleiterelement 115 und/oder das Drucksubstrat 114 mit einer externen Einheit elektrisch verbinden, kann stattdessen jedoch ein Element mit einer anderen Funktion sein.
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Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Anpassungselement als Drucksubstrat 114 beschrieben, stattdessen oder zusätzlich kann das Anpassungselement jedoch ein flexibles Element in Plattenform sein, das sich gemäß einer Kraft nach oben und unten biegt, die an die Stifte 12 in einem Zustand angewandt wird, in dem das Versiegelungsmaterial 10 entfernt wurde. Ein solches Element in Plattenform kann ein Isoliersubstrat 110 sein oder kann ein anderes Element in Plattenform sein, das am Drucksubstrat 114 angebracht ist und auf dem Stifte 12 vorgesehen sind.
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Auch wenn die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass diverse Modifikationen und Verbesserungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können. Aus dem Umfang der Ansprüche geht außerdem hervor, dass die Ausführungsformen, die solchen Modifikationen oder Verbesserungen unterzogen wurden, in den technischen Umfang der Erfindung aufgenommen werden können.
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Die Vorgänge, Verfahrensweisen, Schritte und Stufen jedes Prozesses, die von einem in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Schaubildern gezeigten Gerät, System, Programm und Verfahren durchgeführt werden, können in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „vor”, „davor” oder dergleichen angezeigt ist, und solange das Ergebnis aus einem vorherigen Prozess nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Sogar wenn der Prozessablauf unter Verwendung von Ausdrücken wie z. B. „erste” oder „nächste” in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Schaubildern beschrieben wird, bedeutet dies nicht notwendigerweise, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
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Liste der Bezugszeichen
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- 1: Halbleitermodul, 1A: Halbleitermodul, 10: Versiegelungsmaterial, 11: Versiegelungszielelement, 11A: Versiegelungszielelement, 12: Stift, 12a: Stift, 12b: Stift, 12c: Stift, 101: gestufter Abschnitt, 102: Loch, 103: konkaver Abschnitt, 105: konvexer Abschnitt, 110: Isoliersubstrat, 112: Anpassungselement, 113: leitende Säule, 114: Drucksubstrat, 115: Halbleiterelement, 1000: Düse, 1102: Isolierplatte, 1104: leitende Schicht, 1108: Wärmeübertragungsschicht, 1120: Öffnung, 1140: Loch, 1141: Endabschnitt, 1142: Isolierplatte, 1144: leitende Schicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011-83737 [0002]
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