DE102015215133B4 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Halbleitervorrichtung, die aufweist:ein Halbleiterelement (4); undein Keramikschaltungssubstrat (10), auf dem das Halbleiterelement (4) montiert ist,wobei das Keramikschaltungssubstrat (10) enthält:ein Keramiksubstrat (11) mit einer Oberfläche (11a) und mit der anderen Oberfläche (11b), die sich gegenüberliegen,eine Metallleiterplatte (12), die mit der einen Oberfläche (11a) des Keramiksubstrats (11) verbunden ist und die mit dem Halbleiterelement (4) elektrisch verbunden ist, undeine Metallwärmeableitplatte (13), die mit der anderen Oberfläche (11b) des Keramiksubstrats (11) verbunden ist, wobeidie Metallleiterplatte (12) eine größere Dicke als die Metallwärmeableitplatte (13) aufweist,die Fläche der Oberfläche der Metallwärmeableitplatte (13) auf einer Seite, die dem Keramiksubstrat (11) gegenüberliegt, größer als die einer Oberfläche der Metallleiterplatte (12) auf einer Seite, die dem Keramiksubstrat (11) gegenüberliegt, ist,wobei das Volumen der Metallleiterplatte (12) größer als das der Metallwärmeableitplatte (13) ist, undwobei ein Verhältnis einer Dicke der Metallleiterplatte (12) zu einer Dicke der Metallwärmeableitplatte (13) wenigstens 6/5 und höchstens 4/3 beträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Halbleitervorrichtungen und insbesondere eine Halbleitervorrichtung, die ein Keramikschaltungssubstrat enthält.
  • Herkömmlich wird ein Keramikschaltungssubstrat in einer Leistungshalbleitervorrichtung wie etwa einem GTO (Abschaltthyristor) und einem IGBT (Isolierschicht-Bipolartransistor) verwendet. In diesem Keramikschaltungssubstrat weist ein Keramiksubstrat eine Oberfläche, mit der eine Metallleiterplatte verbunden ist, und die andere Oberfläche, mit der eine Metallwärmeableitplatte verbunden ist, auf. Auf der Metallleiterplatte ist ein Halbleiterelement angebracht und mit der Metallwärmeableitplatte ist eine Wärmesenke verbunden.
  • Da die Metallleiterplatte einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Keramiksubstrat aufweist, dehnt sich die Metallleiterplatte wegen der bei Verwendung des Halbleiterelements erzeugten Wärme stärker als das Keramiksubstrat aus. Dementsprechend tritt in dem Keramiksubstrat eine Durchbiegung auf.
  • Zum Beispiel offenbart JP H10- 200 219 A ein Schaltungssubstrat, das ein Keramiksubstrat enthält, das Folgendes aufweist: eine Oberfläche, auf der eine Metallleiterplatte gebildet ist; und die gegenüberliegende Oberfläche, auf der eine Metallwärmeableitplatte gebildet ist. Gemäß dem in dieser Veröffentlichung offenbarten Schaltungssubstrat sind das Verhältnis zwischen der Dicke der Metallleiterplatte und der Dicke der Metallwärmeableitplatte sowie die Randbreite zwischen dem Außenumfangsrand des Keramiksubstrats und dem Außenumfangsrand sowohl der Metallleiterplatte als auch der Metallwärmeableitplatte so eingestellt, dass sie in einem vorgeschriebenen Zahlenwertebereich liegen. Dadurch kann das Auftreten einer Rissbildung in dem Keramiksubstrat unterdrückt werden.
  • Zudem offenbart die DE 10 2009 033 029 A1 eine elektronische Vorrichtung mit wenigstens einem zumindest aus einer Isolierschicht und wenigstens einer ersten Metallisierung an einer Oberflächenseite der Isolierschicht bestehenden Metall-Isolierschicht-Substrat, dessen erste Metallisierung zur Bildung von Metallisierungsbereichen strukturiert ist, sowie mit wenigstens einem Verlustwärme erzeugenden elektrischen oder elektronischen Bauelement an einem ersten Metallisierungsbereich der ersten Metallisierung, wobei der erste Metallisierungsbereich an einem Teilbereich, mit welchem das Bauelement zumindest thermisch verbunden ist eine Schichtdicke aufweist, die wesentlich größer ist als die Schichtdicke des ersten Metallisierungsbereichs außerhalb dieses ersten Teilbereichs.
  • Aus der EP 1 921 675 A1 ist eine Leiterplatte bekannt, die ein isolierendes keramisches Substrat, das aus Siliziumnitrid-Keramik besteht, eine Metallschaltungsplatte und eine Metallwärmesenke umfasst, wobei eine Dicke des isolierenden keramischen Substrats in dem Bereich von 0,2-1,0 mm liegt, sowohl die Metallschaltungsplatte als auch die Metallwärmesenke aus Kupfer hergestellt sind und die Dicke der Metallschaltungsplatte und die Dicke der Metallwärmesenke gleich sind und in dem Bereich von 0,5-5 mm liegen. Das Verhältnis des Gesamtbereichs der Metallschaltungsplatte zu dem Gesamtbereich der Metallwärmesenke beträgt dabei 5/9 oder mehr.
  • In den in den oben erwähnten Veröffentlichungen offenbarten Schaltungssubstraten ist das Schaltungsmuster der Metallleiterplatte nicht betrachtet worden. Wenn die Dicke der Metallleiterplatte einfach ohne Betrachtung des Schaltungsmusters der Metallleiterplatte erhöht wird, wird der Betrag der Ausdehnung der Metallleiterplatte wegen der Wärme, die bei Verwendung des Halbleiterelements erzeugt wird, erhöht. Dementsprechend tritt in dem Keramiksubstrat eine starke Durchbiegung auf, die zum Bruch des Keramiksubstrats führen kann.
  • Die Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme gemacht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, in der die Durchbiegung eines Keramiksubstrats unterdrückt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Eine Halbleitervorrichtung der Erfindung enthält: ein Halbleiterelement; und ein Keramikschaltungssubstrat, auf dem das Halbleiterelement montiert ist. Das Keramikschaltungssubstrat enthält ein Keramiksubstrat mit einer Oberfläche und mit der anderen Oberfläche, die sich gegenüberliegen, eine Metallleiterplatte, die mit der einen Oberfläche des Keramiksubstrats verbunden ist und die mit dem Halbleiterelement elektrisch verbunden ist, und eine Metallwärmeableitplatte, die mit der anderen Oberfläche des Keramiksubstrats verbunden ist. Die Metallleiterplatte weist eine größere Dicke als die Metallwärmeableitplatte auf. Die Fläche der Oberfläche der Metallwärmeableitplatte auf einer Seite, die dem Keramiksubstrat gegenüberliegt, ist größer als die einer Oberfläche der Metallleiterplatte auf einer Seite, die dem Keramiksubstrat gegenüberliegt.
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung der Erfindung weist die Metallleiterplatte, auf der ein Schaltungsmuster gebildet ist, eine größere Dicke als die Metallwärmeableitplatte auf. Außerdem weist die Oberfläche der Metallwärmeableitplatte auf der dem Keramiksubstrat gegenüberliegenden Seite eine größere Fläche als die Oberfläche der Metallleiterplatte auf der dem Keramiksubstrat gegenüberliegenden Seite auf, wobei das Volumen der Metallleiterplatte größer als das der Metallwärmeableitplatte ist und ein Verhältnis einer Dicke der Metallleiterplatte zu einer Dicke der Metallwärmeableitplatte wenigstens 6/5 und höchstens 4/3 beträgt. Dementsprechend können die Volumina der Metallleiterplatte und der Metallwärmeableitplatte abgewogen werden. Dadurch wird es möglich, eine durch in dem Keramiksubstrat erzeugte Wärmespannung verursachte Durchbiegung des Keramiksubstrats zu unterdrücken. Somit kann ein Bruch des Keramiksubstrats unterdrückt werden.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 eine Draufsicht des Zustands, in dem eine Abdeckung der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung entfernt ist;
    • 3 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 2;
    • 4 eine schematische Unteransicht der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • 5 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
    • 6 eine schematische Unteransicht der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
    • 7 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;
    • 8 eine schematische Querschnittsansicht des Zustands, in dem mit einer Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung eine Wärmesenke verbunden ist;
    • 9 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels;
    • 10 eine schematische Querschnittsansicht einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung;
    • 11 ein Diagramm von Wärmewiderständen einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung und einer Halbleitervorrichtung eines Beispiels;
    • 12 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Wärmewiderstand und den Dicken einer Metallleiterplatte und einer Metallwärmeableitplatte;
    • 13 ein schematisches Diagramm der Konfiguration eines Keramikschaltungssubstrats des Beispiels;
    • 14 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Betrag der Durchbiegung und dem Volumenverhältnis zwischen der Metallleiterplatte und der Metallwärmeableitplatte; und
    • 15 ein Diagramm von Wärmewiderständen herkömmlicher Halbleitervorrichtungen und der Halbleitervorrichtungen von Beispielen.
  • Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • Anhand von 1-4 wird zunächst die Konfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Anhand von 1-3 ist eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform z. B. ein Leistungsmodul. Die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform weist hauptsächlich ein Gehäuse 1, eine Abdeckung 2, Elektrodenanschlüsse 3, ein Halbleiterelement 4, ein Lötmittel 5, eine Verdrahtungsleitung 6, ein Vergussharz 7 und ein Keramikschaltungssubstrat 10 auf. Es wird angemerkt, dass das Vergussharz 7 der Klarheit halber in 2 nicht gezeigt ist.
  • Hauptsächlich anhand von 1 weist das Gehäuse 1 eine Oberfläche auf, an der die Abdeckung 2 befestigt ist. Die Abdeckung 2 dient zum Ausführen einer Staubabdicht- und Wasserabdichtfunktion. Das Keramikschaltungssubstrat 10 ist auf der der einen Oberfläche gegenüberliegenden Seite an der anderen Oberfläche des Gehäuses 1 befestigt. Das Gehäuse 1 ist um das Keramikschaltungssubstrat 10 gebildet. Das Gehäuse 1 ist z. B. aus Harz gebildet. Ein Beispiel dieses Harzes kann PPS (Polyphenylensulfid) sein.
  • An dem Gehäuse 1 sind Elektrodenanschlüsse 3 befestigt. Die Elektrodenanschlüsse 3 liegen auf der einen Oberflächenseite des Gehäuses 1 frei. Darüber hinaus liegen die Elektrodenanschlüsse 3 auf der Innenumfangsseite des Gehäuses 1 frei. Die Elektrodenanschlüsse 3 enthalten mehrere Eingangsanschlüsse (N) der negativen Elektrode, einen Eingangsanschluss (P) der positiven Elektrode, einen Gate-Anschluss (Pg), einen Masseanschluss (Pe) und einen Wechselstromelektrodenanschluss.
  • Hauptsächlich anhand von 2 und 3 ist das Halbleiterelement 4 auf einem Keramikschaltungssubstrat 10 montiert. Das Halbleiterelement 4 ist über ein Lötmittel 5 mit dem Keramikschaltungssubstrat 10 verbunden. Das Halbleiterelement 4 ist z. B. ein Leistungshalbleiterelement. Spezifisch ist das Halbleiterelement 4 ein IGBT (Isolierschicht-Bipolartransistor), ein GTO (Abschaltthyristor), ein MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) oder dergleichen.
  • Vorzugsweise ist das Halbleiterelement 4 aus einem Material mit breiter Bandlücke gebildet. Mit anderen Worten enthält das Halbleiterelement 4 ein Material, das eine Energiebandlücke von 2 eV oder mehr aufweist. Genauer ist das Halbleiterelement 4 ein Halbleiterchip, der unter Verwendung eines Materials wie etwa Siliciumcarbid, Galliumnitrid oder eines Diamanten hergestellt ist. Außerdem weist Siliciumcarbid eine Energiebandlücke von 2,20 eV bis 3,02 eV auf, weist Galliumnitrid eine Energiebandlücke von 3,39 eV auf und weist ein Diamant eine Energiebandlücke von 5,47 eV auf.
  • Hauptsächlich anhand von 3 und 4 enthält das Keramikschaltungssubstrat 10 ein Keramiksubstrat 11, eine Metallleiterplatte 12 und eine Metallwärmeableitplatte 13. Das Keramiksubstrat 11 weist eine Oberfläche 11a und die andere Oberfläche 11b, die sich gegenüberliegen, auf. Die Dicke des Keramiksubstrats 11 zwischen einer Oberfläche 11a und der anderen Oberfläche 11b beträgt z. B. wenigstens 0,25 mm und höchstens 0,635 mm. Genauer kann die Dicke des Keramiksubstrats 11 z. B. 0,25 mm, 0,32 mm oder 0,635 mm betragen. Darüber hinaus ist das Keramiksubstrat 11 in einer Außenform z. B. mit einer Länge von 80 mm und mit einer Breite von 55 mm gebildet.
  • Das Keramiksubstrat 11 ist z. B. aus einem Siliciumnitridmaterial, aus einem Aluminiumnitridmaterial oder aus einem Aluminiumoxidmaterial gebildet. Vorzugsweise ist das Keramiksubstrat 11 aus einem Siliciumnitridmaterial gebildet. Mit anderen Worten, vorzugsweise enthält das Keramiksubstrat 11 Siliciumnitrid.
  • Die Metallleiterplatte 12 ist mit einer Oberfläche 11a des Keramiksubstrats 11 verbunden. Die Metallleiterplatte 12 ist mit dem Halbleiterelement 4 elektrisch verbunden. Die Metallleiterplatte 12 ist über ein Lötmittel 5 mit dem Halbleiterelement 4 verbunden. Die Metallleiterplatte 12 weist ein Schaltungsmuster auf.
  • Die Dicke der Metallleiterplatte 12 kann gemäß der Dicke des Keramiksubstrats 11 geändert werden. Wenn das Keramiksubstrat 11 z. B. eine Dicke von 0,25 mm aufweist, kann die Metallleiterplatte 12 mit einer Dicke von wenigstens 0,6 mm oder höchstens 0,8 mm gebildet sein. Darüber hinaus kann die Metallleiterplatte 12 z. B. mit einer Dicke von wenigstens 0,8 mm und höchstens 1,0 mm gebildet sein, wenn das Keramiksubstrat 11 eine Dicke von 0,32 mm aufweist. Wenn das Keramiksubstrat 11 z. B. eine Dicke von 0,635 mm aufweist, kann die Metallleiterplatte 12 mit einer Dicke von wenigstens 1,0 mm und höchstens 2,0 mm gebildet sein. Darüber hinaus ist die Metallleiterplatte 12 z. B. in einer Außenform mit einer Länge von 74 mm und einer Breite von 49 mm gebildet. Diese Außenform der Metallleiterplatte 12 entspricht der Form des Außenrands der Metallleiterplatte 12 mit Ausnahme eines Schaltungsmusters.
  • Die Metallleiterplatte 12 ist z. B. aus Kupfer, Aluminium, Silber und Legierungen davon gebildet. Vorzugsweise ist die Metallleiterplatte 12 aus Kupfer gebildet. Mit anderen Worten, vorzugsweise enthält die Metallleiterplatte 12 Kupfer.
  • Die Metallwärmeableitplatte 13 ist mit der anderen Oberfläche 11b des Keramiksubstrats 11 verbunden. Die Metallwärmeableitplatte 13 ist z. B. aus einer massiven Metallplatte gebildet. In diesem Fall weist die Metallwärmeableitplatte 13 kein Muster auf.
  • Die Dicke der Metallwärmeableitplatte 13 kann gemäß der Dicke des Keramiksubstrats 11 geändert werden. Zum Beispiel kann die Metallwärmeableitplatte 13 mit einer Dicke von wenigstens 0,5 mm und höchstens 0,7 mm gebildet sein, wenn das Keramiksubstrat 11 z. B. eine Dicke von 0,25 mm aufweist. Darüber hinaus kann die Metallwärmeableitplatte 13 z. B. mit einer Dicke von wenigstens 0,6 mm und höchstens 0,9 mm gebildet sein, wenn das Keramiksubstrat 11 eine Dicke von 0,32 mm aufweist. Zum Beispiel kann die Metallwärmeableitplatte 13 mit einer Dicke von wenigstens 1,0 mm und höchstens 2,0 mm gebildet sein, wenn das Keramiksubstrat 11 eine Dicke von 0,635 mm aufweist. Darüber hinaus ist die Metallwärmeableitplatte 13 z. B. in einer Außenform mit einer Breite von 78,4 mm und einer Länge von 53,4 mm gebildet. Diese Außenform der Metallwärmeableitplatte 13 entspricht der Form des Außenrands der Metallwärmeableitplatte 13.
  • Die Metallwärmeableitplatte 13 ist z. B. aus Kupfer, Aluminium, Silber und Legierungen davon gebildet. Vorzugsweise ist die Metallwärmeableitplatte 13 aus Kupfer gebildet. Mit anderen Worten, vorzugsweise enthält die Metallwärmeableitplatte 13 Kupfer.
  • Die Metallleiterplatte 12 weist eine größere Dicke als die Metallwärmeableitplatte 13 auf. Die Fläche der Oberfläche der Metallwärmeableitplatte 13 auf der dem Keramiksubstrat 11 gegenüberliegenden Seite ist größer als die der Oberfläche der Metallleiterplatte 12 auf der dem Keramiksubstrat 11 gegenüberliegenden Seite.
  • Vorzugsweise ist das Verhältnis des Volumens der Metallleiterplatte 12 zu dem Volumen der Metallwärmeableitplatte 13 wenigstens 70 % und höchstens 130 %. Darüber hinaus weist die Metallleiterplatte 12 vorzugsweise ein größeres Volumen als die Metallwärmeableitplatte 13 auf. Darüber hinaus ist das Verhältnis der Dicke der Metallleiterplatte 12 zu der Dicke der Metallwärmeableitplatte 13 vorzugsweise wenigstens 6/5 und höchstens 4/3.
  • In der vorliegenden Ausführungsform stützt das Gehäuse 1 das Keramiksubstrat 11. Das Gehäuse 1 enthält einen vorstehenden Abschnitt 1a. Der vorstehende Abschnitt 1a steht direkt über einer Oberfläche 11a des Keramiksubstrats 11 vor. Der vorstehende Abschnitt 1a liegt auf einer Oberfläche 11a auf. Der vorstehende Abschnitt 1a ist z. B. mit einem Klebstoff an einer Oberfläche 11a befestigt. Wenigstens ein Teil der Metallwärmeableitplatte 13 ist so gelegen, dass er sich in einer Richtung gesehen, in der sich eine Oberfläche 11a und die andere Oberfläche 11b gegenüberliegen, mit dem vorstehenden Abschnitt 1a überlappt. Mit anderen Worten, das Keramiksubstrat 11 liegt zwischen der Metallwärmeableitplatte 13 und dem vorstehenden Abschnitt 1a. Der vorstehende Abschnitt 1a ist durch eine Metallwärmeableitplatte 13 gestützt, wobei das Keramiksubstrat 11 dazwischen liegt. Der vorstehende Abschnitt 1a kann auf beiden Seiten des Gehäuses 1 vorgesehen sein, wobei das Halbleiterelement 4 dazwischen liegt. Die Metallwärmeableitplatte 13 kann den vorstehenden Abschnitt 1a auf beiden Seiten des Gehäuses stützen.
  • Wieder hauptsächlich anhand von 2 und 3 ist die Verdrahtungsleitung 6 mit der Metallleiterplatte 12 und mit dem Halbleiterelement 4 verbunden. Darüber hinaus ist die Verdrahtungsleitung 6 mit dem Halbleiterelement 4 und mit den Elektrodenanschlüssen 3 verbunden. Außerdem ist die Verdrahtungsleitung 6 mit den Elektrodenanschlüssen 3 und mit der Metallleiterplatte 12 verbunden. Dementsprechend sind das Halbleiterelement 4, die Elektrodenanschlüsse 3 und die Metallleiterplatte 12 durch die Verdrahtungsleitung 6 elektrisch miteinander verbunden. Die Verdrahtungsleitung 6 ist z. B. aus Aluminium gebildet.
  • Das Halbleiterelement 4, das Lötmittel 5, die Verdrahtungsleitung 6 und das Vergussharz 7 sind in dem von dem Gehäuse 1, von der Abdeckung 2 und von dem Keramikschaltungssubstrat 10 umgebenen Innenraum aufgenommen. Das Halbleiterelement 4, das Lötmittel 5 und die Verdrahtungsleitung 6 sind innerhalb des Innenraums mit Vergussharz 7 bedeckt. Das Vergussharz 7 ist z. B. ein Silikongel.
  • Nachfolgend werden die Funktionen und Wirkungen der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform weist die Metallleiterplatte 12 mit einem darauf gebildeten Schaltungsmuster eine größere Dicke als die Metallwärmeableitplatte 13 auf. Außerdem weist die Oberfläche der Metallwärmeableitplatte 13 auf der dem Keramiksubstrat 11 gegenüberliegenden Seite eine größere Fläche als die Oberfläche der Metallleiterplatte 12 auf der dem Keramiksubstrat 11 gegenüberliegenden Seite auf. Dementsprechend können die Volumina der Metallleiterplatte 12 und der Metallwärmeableitplatte 13 abgewogen werden. Mit anderen Worten, das Volumen der Metallleiterplatte 12 mit einem darauf gebildeten Schaltungsmuster wird dadurch kompensiert, dass die Metallleiterplatte 12 und die Metallwärmeableitplatte 13 ähnliche Volumina aufweisen. Dadurch kann eine durch die in dem Keramiksubstrat 11 erzeugte Wärmespannung verursachte Durchbiegung des Keramiksubstrats 11 unterdrückt werden. Dadurch kann ein Bruch des Keramiksubstrats 11 unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform sowohl die Metallleiterplatte 12 als auch die Metallwärmeableitplatte 13 mit einer Dicke von wenigstens 0,6 mm gebildet sein. Da die Dicke sowohl der Metallleiterplatte 12 als auch der Metallwärmeableitplatte 13 im herkömmlichen Fall etwa 0,3 mm beträgt, kann die Wärmeableitleistung sowohl der Metallleiterplatte 12 als auch der Metallwärmeableitplatte 13 in der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zum herkömmlichen Fall verbessert werden.
  • Darüber hinaus beträgt das Verhältnis des Volumens der Metallleiterplatte 12 zu dem Volumen der Metallwärmeableitplatte 13 gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wenigstens 70 % und höchstens 130 %. Dadurch kann eine Durchbiegung des Keramiksubstrats 11 unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus weist die Metallleiterplatte 12 gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ein größeres Volumen als die Metallwärmeableitplatte 13 auf. Dadurch kann die Durchbiegung des Keramiksubstrats 11 in Richtung der Metallwärmeableitplatte 13 selbst dann unterdrückt werden, wenn die Fläche der Oberfläche der Metallwärmeableitplatte 13 auf der dem Keramiksubstrat 11 gegenüberliegenden Seite größer als die der Oberfläche der Metallleiterplatte 12 auf der dem Keramiksubstrat 11 gegenüberliegenden Seite ist.
  • Darüber hinaus beträgt das Verhältnis der Dicke der Metallleiterplatte 12 zu der Dicke der Metallwärmeableitplatte 13 gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wenigstens 6/5 und höchstens 4/3. Dadurch kann eine Durchbiegung des Keramiksubstrats 11 unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus enthält das Keramiksubstrat 11 gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform Siliciumnitrid. Dadurch tritt eine Rissbildung in dem Keramiksubstrat 11 weniger wahrscheinlich auf.
  • Darüber hinaus enthält sowohl die Metallleiterplatte 12 als auch die Metallwärmeableitplatte 13 gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform Kupfer. Da die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer höher als die von Eisen (80 W/mK) ist, kann die Wärmeableitleistung sowohl der Metallleiterplatte 12 als auch der Metallwärmeableitplatte 13 verbessert werden. Da Kupfer preiswerter als Silber ist, können darüber hinaus die Kosten sowohl der Metallleiterplatte 12 als auch der Metallwärmeableitplatte 13 gesenkt werden. Da Kupfer eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit aufweist, kann die Produktivität der Herstellung sowohl der Metallleiterplatte 12 als auch der Metallwärmeableitplatte 13 verbessert werden.
  • Darüber hinaus enthält das Halbleiterelement 4 gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ein Material mit einer Energiebandlücke von wenigstens 2 eV. Gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke der Metallleiterplatte 12 erhöht, wodurch eine Induktivität verringert ist. Dies ermöglicht eine Verringerung der zur Zeit des Betriebs des Halbleiterelements 4 während des schnellen Schaltens erzeugten Stoßspannung.
  • Darüber hinaus ist gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wenigstens ein Teil der Metallwärmeableitplatte 13 so gelegen, dass er sich von der Richtung gesehen, in der sich die Oberfläche 11a und die andere Oberfläche 11b des Keramiksubstrats 11 gegenüberliegen, mit dem vorstehenden Abschnitt 1a überlappt. Dadurch kann der vorstehende Abschnitt 1a durch die Metallwärmeableitplatte 13 gestützt sein. Folglich kann die durch das Gehäuse 1 auf das Keramiksubstrat 11 ausgeübte Spannung verringert werden. Darüber hinaus kann das Gehäuse 1 leicht an dem Keramiksubstrat 11 befestigt werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Im Folgenden wird die Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Dieselben Komponenten wie in der ersten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und, soweit nicht etwas anderes gesagt ist, wird ihre Beschreibung nicht wiederholt. Dies betrifft ebenfalls die folgende dritte und vierte Ausführungsform.
  • Anhand von 5 und 6 unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform von der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass die Metallwärmeableitplatte 13 einen ausgesparten Abschnitt HP aufweist. Die Metallwärmeableitplatte 13 weist eine erste Oberfläche 13a und eine zweite Oberfläche 13b auf. Die erste Oberfläche 13a ist mit dem Keramiksubstrat 11 verbunden. Die zweite Oberfläche 13b liegt der ersten Oberfläche 13a gegenüber. Die Metallwärmeableitplatte 13 weist einen ausgesparten Abschnitt HP auf, der in der zweiten Oberfläche 13b vorgesehen ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der ausgesparte Abschnitt HP als eine Nut gebildet. Darüber hinaus durchdringt der ausgesparte Abschnitt HP die erste Oberfläche 13a und die zweite Oberfläche 13b der Metallwärmeableitplatte 13. Der ausgesparte Abschnitt HP braucht die erste Oberfläche 13a und die zweite Oberfläche 13b der Metallwärmeableitplatte 13 nicht zu durchdringen, wobei die Metallwärmeableitplatte 13 wegen des ausgesparten Abschnitts HP aber nur ein verringertes Volumen aufzuweisen braucht. Dadurch kann die Ausdehnung der Metallwärmeableitplatte 13 unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus ist der ausgesparte Abschnitt HP in der vorliegenden Ausführungsform entlang des Außenrands der Metallwärmeableitplatte 13 gebildet. Der ausgesparte Abschnitt HP braucht nicht entlang des Außenrands der Metallwärmeableitplatte 13 gebildet zu sein, sondern braucht lediglich in irgendeinem Teil der zweiten Oberfläche 13b der Metallwärmeableitplatte 13 gebildet zu sein.
  • Darüber hinaus ist der ausgesparte Abschnitt HP in der vorliegenden Ausführungsform entlang des gesamten Umfangs des Außenrands der Metallwärmeableitplatte 13 gebildet. Der ausgesparte Abschnitt HP braucht nicht entlang des gesamten Umfangs des Außenrands der Metallwärmeableitplatte 13 gebildet zu sein, sondern braucht lediglich entlang eines Teils des Außenrands der Metallwärmeableitplatte 13 gebildet zu sein.
  • Darüber hinaus ist der ausgesparte Abschnitt HP in der vorliegenden Ausführungsform in der Draufsicht in einer linearen Form gebildet. Der ausgesparte Abschnitt HP braucht in der Draufsicht nicht in einer linearen Form gebildet zu sein, sondern kann in der Draufsicht krummlinig gebildet sein. Darüber hinaus kann der ausgesparte Abschnitt HP ein Loch sein.
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform weist die Metallwärmeableitplatte 13 den in der zweiten Oberfläche 13b vorgesehenen ausgesparten Abschnitt HP auf. Dementsprechend wird die Wärmeausdehnung der Metallwärmeableitplatte 13 durch diesen ausgesparten Abschnitt HP unterdrückt. Dadurch kann die Durchbiegung des Keramiksubstrats 11 unterdrückt werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Im Folgenden wird die Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Anhand von 7 unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass sowohl die Metallleiterplatte als auch die Metallwärmeableitplatte ein Kupferelement und ein Aluminiumelement enthält. Sowohl die Metallleiterplatte als auch die Metallwärmeableitplatte in der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein sogenanntes Kaschierungselement.
  • Sowohl die Metallleiterplatte 12 als auch die Metallwärmeableitplatte 13 enthält ein Kupferelement CP und ein Aluminiumelement AP. Das Aluminiumelement AP bedeckt das Kupferelement CP. Genauer sind das Kupferelement CP und das Aluminiumelement AP geschichtet. Das Aluminiumelement AP weist z. B. eine Dicke von wenigstens 0,1 mm und von höchstens 0,5 mm auf. Das Keramiksubstrat 11 ist sowohl mit dem Aluminiumelement AP der Metallleiterplatte 12 als auch mit dem Aluminiumelement AP der Metallwärmeableitplatte 13 verbunden.
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist das Keramiksubstrat 11 mit dem Aluminiumelement AP verbunden. Da Aluminium verhältnismäßig weich ist, kann die Spannung in dem Verbindungsabschnitt im Vergleich zu dem Fall, dass das Keramiksubstrat 11 mit Kupfer verbunden ist, verringert werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Im Folgenden wird die Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Anhand von 8 unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform von der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass ferner eine Wärmesenke 20 vorgesehen ist. Die Wärmesenke 20 enthält Wärmeableitrippen. Die Wärmesenke ist z. B. aus Aluminium hergestellt. Die Wärmesenke 20 bedeckt die gesamte Oberfläche der Metallwärmeableitplatte 13. Die Wärmesenke 20 ist mit Fett 21 an der Metallwärmeableitplatte 13 befestigt. Zwischen der Metallwärmeableitplatte 13 und der Wärmesenke 20 ist Fett 21 aufgetragen. Die Wärmeleitfähigkeit des Fetts 21 beträgt wenigstens 2 W/mK.
  • Im Folgenden werden die Funktionen und Wirkungen der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu der Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels beschrieben. Anhand von 9 unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels von der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass sie eine Grundplatte 30 aufweist. Es wird angemerkt, dass in 9 zur Klarheit keine Wärmesenke gezeigt ist.
  • Wie in 9 durch Strichlinien angegeben ist, verteilt sich die während der Verwendung des Halbleiterelements 4 erzeugte Wärme in der Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels auf das Keramikschaltungssubstrat 10 und auf die Grundplatte 30. Da die Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels die Grundplatte 30 enthält, breitet sich die in dem Halbleiterelement 4 erzeugte Wärme von dem Halbleiterelement 4 in Richtung der Wärmesenke und ebenfalls zu der Grundplatte 30 aus. Da die Entfernung zwischen dem Halbleiterelement 4 und der Wärmesenke erhöht ist, breitet sich die in dem Halbleiterelement 4 erzeugte Wärme somit in einem weiten Bereich aus, bis diese Wärme die Wärmesenke erreicht.
  • Im Gegensatz dazu enthält die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Grundplatte 30 nicht. Wie in 8 durch Strichlinien angegeben ist, breitet sich die in dem Halbleiterelement 4 erzeugte Wärme dementsprechend von dem Halbleiterelement 4 in einem schmaleren Bereich als in dem Vergleichsbeispiel in Richtung der Wärmesenke 20 aus. Dementsprechend wird die Ableitung der in dem Halbleiterelement 4 erzeugten Wärme stärker durch das Fett 21 beeinflusst. Da die Wärmeleitfähigkeit des Fetts 21 gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wenigstens 2 W/mK beträgt, zeigt das Fett 21 eine verhältnismäßig hohe Wärmeableitleistung. Somit kann die Leistung zum Ableiten der in dem Halbleiterelement 4 erzeugten Wärme verbessert werden.
  • Beispiele
  • Im Folgenden werden Beispiele der Erfindung beschrieben.
  • Zunächst wurden die Wärmewiderstände der Halbleitervorrichtung des Beispiels der Erfindung und der herkömmlichen Halbleitervorrichtung durch Simulation gemessen. Anhand von 10 wird der Wärmewiderstand der Halbleitervorrichtung unter Verwendung der herkömmlichen Halbleitervorrichtung als ein Beispiel beschrieben. Die herkömmliche Halbleitervorrichtung enthält eine Grundplatte 30. Es wurden der Wärmewiderstand jeweils zwischen den Punkten Tj, Tc, Tf und Ta und der Wärmewiderstand zwischen dem Punkt Tj und dem Punkt Ta wie in 10 gezeigt gemessen. Der Punkt Tj befindet sich auf der oberen Oberfläche eines Halbleiterchips. Der Punkt Tc befindet sich bei dem Kontakt zwischen der Grundplatte 30 und dem Fett 21. Der Punkt Tf befindet sich bei dem Kontakt zwischen dem Fett 21 und der Wärmesenke 20. Der Punkt Ta befindet sich auf der unteren Oberfläche der Wärmesenke. Darüber hinaus enthält die Halbleitervorrichtung des Beispiels der Erfindung keine Grundplatte. In dem Beispiel der Erfindung befindet sich der Punkt Tf bei dem Kontakt zwischen der Metallwärmeableitplatte 13 und dem Fett 21.
  • Anhand von 11 und 12 bezeichnet Rth(j-a) einen Wärmewiderstand zwischen dem Punkt Tj und dem Punkt Ta. Rth(j-c) bezeichnet einen Wärmewiderstand zwischen dem Punkt Tj und dem Punkt Tc. Rth(c-f) bezeichnet einen Wärmewiderstand zwischen dem Punkt Tc und dem Punkt Tf. Rth(f-a) bezeichnet einen Wärmewiderstand zwischen dem Punkt Tf und dem Punkt Ta. Das Symbol t in 11 bezeichnet sowohl die Dicke der Metallleiterplatte als auch die der Metallwärmeableitplatte. Es hat sich herausgestellt, dass der Wärmewiderstand, der erhalten wird, falls jede Dicke der Metallleiterplatte und der Metallwärmeableitplatte wenigstens 0,6 mm beträgt, einen Wert aufweist, der niedriger als der Wärmewiderstand im Fall der herkömmlichen Halbleitervorrichtung ist. Dementsprechend hat sich herausgestellt, dass dadurch, dass die Metallleiterplatte und die Metallwärmeableitplatte jeweils mit einer Dicke von wenigstens 0,6 mm gebildet sind, die ähnlich denen des herkömmlichen Falls sind, ein ähnlicher Wärmewiderstand erzielt werden kann, auch wenn nicht wie im herkömmlichen Fall eine Grundplatte vorgesehen ist.
  • Daraufhin wurde die Durchbiegung in jedem Fall der Halbleitervorrichtung des Beispiels der Erfindung und der herkömmlichen Halbleitervorrichtung durch Simulation gemessen. Anhand von 13 wurde der Betrag der Durchbiegung des Keramikschaltungssubstrats 10 in dem Beispiel der Erfindung gemessen. Es wird angemerkt, dass in 13 zur Klarheit kein Schaltungsmuster gezeigt ist. Die Durchbiegung, die in Richtung der Metallleiterplatte 12 vorsteht, wurde als negative Durchbiegung definiert, während die Durchbiegung, die in Richtung der Metallwärmeableitplatte 13 vorsteht, als positive Durchbiegung definiert wurde. Außerdem wurden eine x-, eine y- und eine z-Achse wie in 13 gezeigt definiert, wobei „z“ an einer von vier Ecken des Keramikschaltungssubstrats 10 festgesetzt wurde; „y“ und „z“ an einer anderen der Ecken festgesetzt wurden; und „x“, „y“ und „z“ an nochmals einer anderen der Ecken festgesetzt wurden. Unter dieser Bedingung wurden die Durchbiegungsbeträge in zwei Typen (Typ A und Typ B) der Keramikschaltungssubstrate 10 gemessen.
  • Typ A ist so konfiguriert, dass die Metallleiterplatte 12 eine verhältnismäßig kleine Schaltungsmusterfläche aufweist. In Typ A weist das Keramiksubstrat 11 Außendimensionen mit einer Länge von 79 mm und mit einer Breite von 58,1 mm auf. Die Metallleiterplatte 12 weist Außendimensionen mit einer Länge von 70 mm und mit einer Breite von 49,1 mm auf. Die Metallwärmeableitplatte 13 weist Außendimensionen mit einer Länge von 77,4 mm und mit einer Breite von 56,5 mm auf. Der Typ B ist so konfiguriert, dass die Metallleiterplatte 12 ein Schaltungsmuster mit einer größeren Fläche als im Fall des Typs A aufweist. In Typ B weist das Keramiksubstrat 11 Außendimensionen mit einer Länge von 79 mm und mit einer Breite von 58,1 mm auf. Die Metallleiterplatte 12 weist Außendimensionen mit einer Länge von 73 mm und mit einer Breite von 52,1 mm auf. Die Metallwärmeableitplatte 13 weist Außendimensionen mit einer Länge von 77 mm und mit einer Breite von 56,1 mm auf. Die Metallwärmeableitplatte 13 ist sowohl in Typ A als auch in Typ B eine massive Metallplatte.
  • Anhand von 14 und der Tabellen 1 und 2 wurde die Beziehung zwischen dem Betrag der Durchbiegung des Keramikschaltungssubstrats 10 und dem Verhältnis zwischen einem Volumen Vm1 der Metallleiterplatte 12 und einem Volumen Vm2 der Metallwärmeableitplatte 13 untersucht.
  • Tabelle 1 zeigt den Betrag der Durchbiegung und dergleichen des Typs A, während Tabelle 2 den Betrag der Durchbiegung und dergleichen des Typs B zeigt. Sowohl in Tabelle 1 als auch in Tabelle 2 gibt das Vorderseitenmuster die Metallleiterplatte 12 an, während das Rückseitenmuster die Metallwärmeableitplatte 13 angibt. Das Volumenverhältnis zeigt ein Verhältnis des Volumens Vm1 der Metallleiterplatte 12 zu dem Volumen Vm2 der Metallwärmeableitplatte 13. Tabelle 1
    Vorderseitenmuster (Schaltungsseite) Rückseitenmuster (Unterseite) Volumenverhältnis Betrag der Durchbiegung [mm]
    Dicke [mm] Volumen [mm3] Dicke [mm] Volumen [mm3 ]
    0,8 2653,93008 0,4 1747,86656 151,8 % -0,219
    0,8 2653,93008 0,5 2184,8332 121,5 % -0,0888
    0,8 2653,93008 0,6 2621,79984 101,2 % 0,0566
    0,8 2653,93008 0,7 3058,76648 86,8 % 0,0919
    0,8 2653,93008 0,8 3495,73312 75,9 % 0,1147
    0,8 2653,93008 1 4369,6664 60,7 % 0,16
    Tabelle 2
    Vorderseitenmuster (Schaltungsseite) Rückseitenmuster (Unterseite) Volumenverhältnis Betrag der Durchbiegung [mm]
    Dicke [mm] Volumen [mm3] Dicke [mm] Volumen [mm3 ]
    0,6 1987,9161 0,3 1136,86965 174,9 % -0,327
    0,6 1987,9161 0,4 1515,8262 131,1 % -0,1069
    0,6 1987,9161 0,5 1894,78275 104,9 % 0,061
    0,6 1987,9161 0,6 2273,7393 87,4 % 0,161
    0,6 1987,9161 0,8 3031,6524 65,6 % 0,249
  • Üblicherweise weist das Fett eine Dicke von 0,1 mm auf. Dementsprechend entsteht ein Problem, dass die Wärmeableitleistung des Fetts nicht sichergestellt werden kann, wenn der Betrag der Durchbiegung des Keramikschaltungssubstrats 0,1 mm übersteigt. Genauer trennt sich die Metallwärmeableitplatte im Fall einer negativen Durchbiegung von der Wärmesenke, was zur Erzeugung von Leerräumen im Fett führt. Darüber hinaus befindet sich die Metallwärmeableitplatte im Fall einer positiven Durchbiegung näher an der Wärmesenke. Dementsprechend kann die Metallwärmeableitplatte das Fett wegschieben, was zur Entstehung von Leerräumen im Fett führt, während das Keramikschaltungssubstrat in einen nicht durchgebogenen Zustand zurückkehrt. Auf diese Weise treten in dem Fett Leerräume auf, wenn der Betrag der Durchbiegung des Keramikschaltungssubstrats 0,1 mm übersteigt, so dass es schwierig wird, die Wärmeableitleistung sicherzustellen. Aus diesem Grund wird der Betrag der Durchbiegung des Keramikschaltungssubstrats vorzugsweise auf höchstens 0,1 mm eingestellt. Im Fall einer positiven Durchbiegung können selbst dann keine Leerräume in dem Fett auftreten, wenn sich die Metallwärmeableitplatte näher an der Wärmesenke befindet. Angesichts dessen hat sich herausgestellt, dass das Verhältnis des Volumens Vm1 der Metallleiterplatte 12 zu dem Volumen Vm2 der Metallwärmeableitplatte 13 vorzugsweise wenigstens 70 % und höchstens 130 % beträgt.
  • Außerdem hat sich herausgestellt, dass der Betrag der Durchbiegung null erreicht, wenn das Volumen der Metallleiterplatte größer als das der Metallwärmeableitplatte ist. Genauer hat sich herausgestellt, dass der Betrag der Durchbiegung null erreicht, wenn das Verhältnis des Volumens Vm1 der Metallleiterplatte zu dem Volumen Vm2 der Metallwärmeableitplatte etwa 110 % beträgt. Angesichts des Obigen hat sich herausgestellt, dass die Metallleiterplatte vorzugsweise ein größeres Volumen als die Metallwärmeableitplatte aufweist.
  • Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass das Verhältnis der Dicke der Metallleiterplatte zu der der Metallwärmeableitplatte vorzugsweise wenigstens 6/5 und höchstens 4/3 beträgt.
  • Durch Simulation wurden die Wärmewiderstände der Halbleitervorrichtung des Beispiels der Erfindung und der herkömmlichen Halbleitervorrichtung unter Verwendung von Fett mit verschiedenen Eigenschaften gemessen.
  • Anhand von 15 hat sich herausgestellt, dass die Halbleitervorrichtung des Beispiels der Erfindung, die Fett mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,9 W/mK verwendete, einen niedrigeren Wärmewiderstand als die herkömmliche Halbleitervorrichtung, die Fett mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,9 W/mK verwendete und ein aus Aluminiumoxid hergestelltes Keramiksubstrat enthielt, hatte. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass die Halbleitervorrichtung des Beispiels der Erfindung, die Fett mit einer Wärmeleitfähigkeit von 2,0 W/mK verwendete, einen niedrigeren Wärmewiderstand hatte als die herkömmliche Halbleitervorrichtung, die Fett mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,9 W/mK verwendete und ein aus Aluminiumnitrid hergestelltes Keramiksubstrat enthielt. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass das Fett in dem Beispiel der Erfindung eine Wärmeleitfähigkeit von 2,0 W/mK aufwies, so dass der Wärmewiderstand erheblich verringert war.

Claims (9)

  1. Halbleitervorrichtung, die aufweist: ein Halbleiterelement (4); und ein Keramikschaltungssubstrat (10), auf dem das Halbleiterelement (4) montiert ist, wobei das Keramikschaltungssubstrat (10) enthält: ein Keramiksubstrat (11) mit einer Oberfläche (11a) und mit der anderen Oberfläche (11b), die sich gegenüberliegen, eine Metallleiterplatte (12), die mit der einen Oberfläche (11a) des Keramiksubstrats (11) verbunden ist und die mit dem Halbleiterelement (4) elektrisch verbunden ist, und eine Metallwärmeableitplatte (13), die mit der anderen Oberfläche (11b) des Keramiksubstrats (11) verbunden ist, wobei die Metallleiterplatte (12) eine größere Dicke als die Metallwärmeableitplatte (13) aufweist, die Fläche der Oberfläche der Metallwärmeableitplatte (13) auf einer Seite, die dem Keramiksubstrat (11) gegenüberliegt, größer als die einer Oberfläche der Metallleiterplatte (12) auf einer Seite, die dem Keramiksubstrat (11) gegenüberliegt, ist, wobei das Volumen der Metallleiterplatte (12) größer als das der Metallwärmeableitplatte (13) ist, und wobei ein Verhältnis einer Dicke der Metallleiterplatte (12) zu einer Dicke der Metallwärmeableitplatte (13) wenigstens 6/5 und höchstens 4/3 beträgt.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis des Volumens der Metallleiterplatte (12) zu dem Volumen der Metallwärmeableitplatte (13) höchstens 130 % beträgt.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Keramiksubstrat (11) Siliciumnitrid enthält.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sowohl die Metallleiterplatte (12) als auch die Metallwärmeableitplatte (13) Kupfer enthalten.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sowohl die Metallleiterplatte (12) als auch die Metallwärmeableitplatte (13) ein Kupferelement und ein Aluminiumelement, das das Kupferelement bedeckt, enthalten, und das Keramiksubstrat (11) sowohl mit dem Aluminiumelement der Metallleiterplatte (12) als auch mit dem Aluminiumelement der Metallwärmeableitplatte (13) verbunden ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Wärmesenke (20) aufweist, wobei die Wärmesenke (20) mit Fett (21) an der Metallwärmeableitplatte (13) befestigt ist, und das Fett (21) eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 2 W/mK aufweist.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterelement (4) ein Material mit einer Energiebandlücke von wenigstens 2 eV enthält.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein Gehäuse (1) aufweist, das das Keramiksubstrat (11) stützt, wobei das Gehäuse (1) einen vorstehenden Abschnitt (1a), der direkt über der einen Oberfläche (11a) des Keramiksubstrats (11) vorsteht und auf der einen Oberfläche (11a) aufliegt, enthält, und wenigstens ein Teil der Metallwärmeableitplatte (13) so gelegen ist, dass er sich aus einer Richtung gesehen, in der sich die eine Oberfläche (11a) und die andere Oberfläche (11b) gegenüberliegen, mit dem vorstehenden Abschnitt (1a) überlappt.
  9. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallwärmeableitplatte (13) enthält: eine erste Oberfläche (13a), die mit dem Keramiksubstrat (11) verbunden ist, und ein zweite Oberfläche (13b), die der ersten Oberfläche (13a) gegenüberliegt, und wobei die Metallwärmeableitplatte (13) einen ausgesparten Abschnitt (HP) aufweist, der in der zweiten Oberfläche (13b) gebildet ist.
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