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DE69220653T2 - Halbleiterleistungsmodul - Google Patents

Halbleiterleistungsmodul

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DE69220653T2
DE69220653T2 DE69220653T DE69220653T DE69220653T2 DE 69220653 T2 DE69220653 T2 DE 69220653T2 DE 69220653 T DE69220653 T DE 69220653T DE 69220653 T DE69220653 T DE 69220653T DE 69220653 T2 DE69220653 T2 DE 69220653T2
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DE
Germany
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metal
semiconductor device
metal layer
metal plate
plate
Prior art date
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DE69220653T
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Kiyoshi Arai
Hirofumi Omachi
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of DE69220653T2 publication Critical patent/DE69220653T2/de
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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundsubstrat zur Verwendung bei einer Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen des Verbundsubstrats. Die Erfindung betrifft ebenso eine Haibleitervorrichtung, die Leistungshaibleitervorrichtungen und Steuerhalbleitervorrichtungen zum Steuern der Leistungshalbleitervorrichtungen beinhaltet, und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung.
    • Beschreibung des Standes der Technik
  • Fig. 13 zeigt eine Querschnittsansicht eines Halbleiterleistungsmoduls im Stand der Technik und Fig. 14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Verbundsubstrats zur Verwendung bei dem Leistungsmodul. Das Leistungsmodul 100 beinhaltet ein Verbundsubstrat (isolierendes Substrat) 110 auf einer Kupferträgerplatte 101, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Das Verbundsubstrat 110 beinhaltet ein Keramiksubstrat 111 und Kupferplatten 112 und 113, die jeweils mit einer Oberfläche des Keramiksubstrats 111 verbunden sind, wie es in Fig. 14 gezeigt ist. Die Kupferpiatte 112 ist zu den Gestaltungen von elektronischen Schaltungen gemustert, die darauf auszubilden sind, so daß sie in einen ersten Bereich 112a und einen zweiten Bereich 112b getrennt ist. Leistungshalbleitervorrichtungen (hier im weiteren Verlauf als "Leistungsvorrichtungen" bezeichnet) 103, die unter Zuständen einer hohen Spannung und eines hohen Stroms verwendet werden, sind in dem ersten Bereich 112a befestigt, wie es in Fig. 13 gezeigt ist, so daß eine Hochspannungsschaltung ausgebildet ist. Steuerhalbleitervorrichtungen (hier im weiteren Verlauf als "Steuervorrichtungen" bezeichnet) 104, die unter Zuständen einer niedrigen Spannung und eines niedrigen Stroms und zum Steuern der Leistungsvorrichtungen 103 verwendet werden, sind in dem zweiten Bereich 112b befestigt (siehe Fig. 14), so daß eine Steuerschaltung (eine Niederspannungsschaltung) ausgebildet ist.
  • Es wird auf Fig. 13 verwiesen. Ein Aufsatzgehäuse 130, das erste und zweite Verbindungsanschlüsse 131 und 132 aufweist, ist an seinem Endabschnitt 133 mit der Kupferträgerplatte 101 verbunden. Dies läßt zu, daß das Aufsatzgehäuse 130 das Verbundsubstrat 110, die Leistungsvorrichtungen 103 und die Steuervorrichtungen 104 unterbringt. Ein erster Verbindungsanschlußabschnitt 131a, der elektrisch mit den ersten Verbindungsanschlüssen 131 verbunden ist, ist an den ersten Bereich 112a der Kupferplatte 112 gelötet, so daß die ersten Verbindungsanschlüsse 131 und die Leistungsvorrichtungen 103 elektrisch miteinander verbunden sind. Ein zweiter Verbindungsanschlußabschnitt 132a, der elektrisch mit den zweiten Verbindungsanschlüssen 132 verbunden ist, ist an den zweiten Bereich 112b gelötet, so daß die zweiten Verbindungsanschlüsse 132 und die Steuervorrichtungen 104 elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Der untere Abschnitt des Inneren des Aufsatzgehäuses 130 ist mit Silikongel 141 gefüllt und der obere Abschnitt davon ist mit Epoxidharz 142 gefüllt.
  • Bei dem Leistungsmodul 100 wird ein Signal von den Steuervorrichtungen 104 an die Leistungsvorrichtungen 103 angelegt, um das Ansteuern der Leistungsvorrichtungen 103 zu steuern, wenn ein Steuersignal durch die zweiten Verbindungsanschlüsse 132 an die Steuervorrichtungen 104 angelegt wird. Dies sieht das Ansteuern einer Lastschaltung (nicht gezeigt) vor, die durch die ersten Verbindungsanschlüsse 131 elektrisch mit den Leistungsvorrichtungen 103 verbunden ist.
  • Da sowohl die Hochspannungsschaltung als auch die Steuerschaltung bei dem Leistungsmodul 100 im Stand der Technik auf dem einen Keramiksubstrat 111 angeordnet sind, ist eine Kapazität zwischen der Hochspannungsschaltung und der Steuerschaltung durch das Keramiksubstrat 111 ausgebildet. Wenn Rauschen in der Hochspannungsschaltung aufgrund externer Faktoren, wie zum Beispiel einer Lastschwankung, erzeugt wird, wird das Rauschen durch die Kapazität in dem Keramiksubstrat 111 derart zu der Steuerschaltung geleitet, daß es die fehlerhaften Funktionsweisen der Steuervorrichtungen 104 verursacht. Es entsteht ein Problem, daß die Leistungsvorrichtungen 103 ebenso fehlerhaft arbeiten, was zu einer Verschlechterung der Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls 100 führt.
  • Die DE-A-4 034 674 offenbart eine Halbleitervorrichtung, welche eine Metallträgerplatte und ein Verbundsubstrat aufweist, das auf der Trägerplatte befestigt ist. Das Verbundsubstrat beinhaltet eine Isolationsschicht, die auf der Metallträgerplatte befestigt ist. Eine zweite Isolationsschicht befindet sich auf der ersten Isolationsschicht und eine erste Metallschicht ist auf der zweiten Isolationsschicht befestigt und ist in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet. Erste und zweite Bereiche sind parallel an der oberen Oberfläche der ersten Isolationsschicht angeordnet. Eine weitere Isolationsschicht ist an einer oberen Oberfläche eines ersten Bereichs der ersten Metallplatte befestigt. Eine zweite Metallplatte ist mit einer oberen Oberfläche der weiteren Isolationsschicht verbunden und ist in ein Muster ausgebildet. Die Vorrichtung weist eine Leistungshalbleitervorrichtung und eine Steuerhalbleitervorrichtung auf.
    • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sehr zuverlässige Halbleitervorrichtung zu schaffen, welche eine Steuervorrichtung vor fehlerhaften Funktionsweisen hindert. Zum Schaffen einer solchen neuen Halbleitervorrichtung richtet sich die vorliegende Erfindung insbesondere darauf, die hauptsächliche Aufgabe zu lösen, wobei Rücksicht darauf genommen wird, nicht ein neues Problem, wie zum Beispiel Risse, zu verursachen, die in einem Keramiksubstrat erzeugt werden.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zu schaffen, welche die hauptsächliche Aufgabe löst.
  • Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbundsubstrat zu schaffen, welches die Zuverlässigkeit einer Halbleitervorrichtung erhöht, wenn es für die Halbleitervorrichtung verwendet wird.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundsubstrats zu schaffen, welches die dritte Aufgabe löst.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlicher, wenn diese in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung durchgeführt wird.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verbundsubstrat nach Anspruch 1 geschaffen.
  • Bevorzugte Merkmale dieses Aspekts der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 dargelegt.
  • Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundsubstrats nach Anspruch 8 bis 13.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 bis 20 und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21 bis 23 geschaffen.
  • In der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung befindet sich der erste Bereich, der aus Metall besteht, zwischen dem zweiten Bereich, auf welchem die Leistungs halbleitervorrichtung befestigt ist, und der zweiten Metallplatte, auf welcher die Steuerhalbleitervorrichtung befestigt ist. Der erste Bereich dient als ein Abschirmmaterial und der elektrostatische Abschirmeffekt verhindert, daß Rauschen, das auf den zweiten Bereich der ersten Metallplatte ausgeübt wird, zu der zweiten Metallplatte geleitet wird. Deshalb werden die fehlerhaften Funktionsweisen der Steuerhalbleitervorrichtung verhindert und wird die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert.
  • Da die Zwischenschicht des zweiten Bereichs die Metallschicht ist, die den niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wirkt die Metallschicht in einem Wärmezyklus als ein Bindebauteil für den zweiten Bereich. Eine Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem zweiten Bereich und dem ersten Keramiksubstrat wird verringert, was zu einem Verringern einer Wärmespannung führt, die auf das erste Keramiksubstrat ausgeübt wird. Ein solcher Effekt eines Verhinderns eines Leitens von Rauschen wird sicher ohne Risse in den Keramiksubstraten erzielt.
  • Insbesondere beträgt durch Halten des ersten Bereichs an einem konstanten Potential eine Potent ialschwankung in dem ersten Bereich im wesentlichen Null. Das Rauschen in dem zweiten Bereich wird sicher abgefangen.
  • Der erste Bereich, der an dem konstanten Potential gehalten wird, kann als die Betriebsreferenzelektrode der Leistungshalbleitervorrichtung verwendet werden.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Herstellungsverfahren für die Halbleitervorrichtung vorgeschrieben, so daß die Halbleitervorrichtung hergestellt werden kann, die die vorhergehenden Charakteristiken aufweist.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Hauptteils der Halbleitervorrichtung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 4 zeigt ein Draufsicht des Hauptteils der Halbleitervorrichtung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Verbundsubstrats zur Verwendung bei der Halbleitervorrichtung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild der Halbleitervorrichtung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 7 und 8 zeigen jeweilige Seitenansichten von Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht des Hauptteils der Halbleitervorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht des Hauptteils der Halbleitervorrichtung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Verbundsubstrats gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Verbundsubstrats gemäß noch einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 13 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung im Stand der Technik; und
  • Fig. 14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Verbundsubstrats zur Verwendung bei der Halbleitervorrichtung im Stand der Technik.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE < Aufbau einer Vorrichtung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels>
  • Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung (eines Leistungsmoduls) PM1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Fig. 2 zeigt eine Draufsicht von dieser. Das Leistungsmodul PM1 weist ein Verbundsubstrat 3 auf, das auf einer Kupferträgerplatte 2 befestigt ist. Das Verbundsubstrat 3 beinhaltet ein erstes Keramiksubstrat 301; eine dritte Metallplatte 340, die an der unteren Oberfläche des ersten Keramiksubstrats 301 befestigt ist; eine erste Metallplatte 310, welche eine Verbundmetallplatte (mehrschichtige Metallplatte) ist, die an der oberen Oberfläche des Kera miksubstrats 301 befestigt ist; ein zweites Keramiksubstrat 320, das an der oberen Oberfläche der ersten Metallplatte 310 befestigt ist; und eine zweite Metallplatte 330, die auf dem zweiten Keramiksubstrat 320 befestigt ist. Leistungsvorrichtungen 4 und Steuervorrichtungen 5 sind auf dem Verbundsubstrat 3 angeordnet. Diese Elemente werden in einem Aufsatzgehäuse 6 gehalten. Eine halbgefertigte Vorrichtung (Erzeugnis eines vervollständigten Drahtverbindens), das die Kupferträgerplatte 2, das Verbundsubstrat 3, die Leistungsvorrichtungen 4 und die Steuervorrichtungen 5 beinhaltet, ist im Querschnitt in Fig. 3 und in Draufsicht in Fig. 4 gezeigt. Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Verbundsubstrats 3.
  • Das Verbundsubstrat 3 wird hier im weiteren Verlauf un ter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 5 im Detail beschrieben. Das erste Keramiksubstrat 301, das das Verbundsubstrat 3 ausbildet, besteht aus Keramik, die zum Beispiel Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) oder Aluminiumnitrid (AlN) als ein Basismaterial aufweist.
  • Die erste Metallplatte 310 ist an die obere Oberfläche des ersten Keramiksubstrats 301 gelötet. Die erste Metallplatte 310 ist die Verbundmetallplatte (mehrschichtige Metallplatte), die derart ausgebildet ist, daß zwei Kupferplatten 312 und 313 und eine dazwischen eingefügte Molybdänplatte 311 miteinander verbunden sind. Die erste Metallplatte 310 ist derart zu den Gestaltungen von elektronischen Schaltungen gemustert, die darauf auszubilden sind (siehe Figuren 3 und 4), daß sie in eine Basiselektrode 310B, eine Emitterelektrode 310E und eine Kollektorelektrode 310C getrennt ist.
  • Wie es in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, ist die Mehrzahl von Leistungsvorrichtungen 4 durch Löten an der Kollektorelektrode 310C der ersten Metallplatte 310 befestigt. Die Leistungsvorrichtungen 4 sind zum Beispiel Leistungstransistoren. Alle Leistungsvorrichtungen 4 weisen einen Kollektorbereich auf, der auf ihrer unteren Oberfläche ausgebildet ist. Die Kollektorbereiche sind durch das Lot elektrisch mit der Kollektorelektrode 310C verbunden. Alle Leistungsvorrichtungen 4 weisen ebenso einen Basisbereich und einen Emitterbereich auf, die auf ihrer oberen Oberfläche ausgebildet sind. Die Basisbereiche sind durch Aluminiumdrähte 314 elektrisch mit der Basiselektrode 310B verbunden und die Emitterbereiche sind durch Aluminiumdrähte 315 elektrisch mit der Emitterelektrode 310E verbunden.
  • Das zweite Keramiksubstrat 320, das im wesentlichen aus dem gleichen Material wie das erste Keramiksubstrat 301 besteht, ist durch Löten auf einem Teil der ersten Metallplatte 310 befestigt, welcher der Emitterelektrode 310E entspricht.
  • Die zweite Metallplatte 330, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, ist durch Löten auf dem zweiten Keramiksubstrat 320 befestigt. Die zweite Metallplatte 330 ist zu der Gestaltung einer elektronischen Schaltung gemustert, die darauf auszubilden ist.
  • Die dritte Metallplatte 340, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, ist durch Löten an der unteren Oberfläche des ersten Keramiksubstrats 301 befestigt.
  • Die untere Oberfläche der dritten Metallplatte 340 ist durch Löten auf der Kupferträgerplatte 2 befestigt, die als eine Wärmesenke dient.
  • Die Mehrzahl von Steuervorrichtungen 5 zum Steuern der Leistungsvorrichtungen 4 und passiven Vorrichtungen, die widerstandsbehaftete Elemente R beinhalten, sind durch Löten jeweils in einem vorbestimmten Bereich der zweiten Metallplatte 330 befestigt. Die Steuervorrichtungen 5 sind integrierte Schaltungen (ICs), die an einer niedrigeren Spannung als der Spannung arbeiten, an welcher die Leistungsvorrichtungen 4 arbeiten.
  • Ein Aluminiumdraht 5g verbindet elektrisch die Masseanschlüsse der Steuervorrichtungen 5 mit der Emitterelektrode 10E. Die Ausgangsanschlüsse der Steuervorrichtungen 5 sind durch einen nicht gezeigten leitenden Pfad elektrisch mit der Basiselektrode 310B verbunden. Der leitende Pfad ist zum Beispiel ein Aluininiumdraht oder ein Durchgangsloch, das durch das zweite Keramiksubstrat 320 geht.
  • Es wird wieder auf die Figuren 1 und 2 verwiesen. Das Aufsatzgehäuse 6 beinhaltet einen zylindrischen Seitenwandabschnitt 602 und einen Deckelabschnitt 601, der mit dem oberen Ende des Seitenwandabschnitts 602 verbunden ist. Das Bodenende des Seitenwandabschnitts 602 ist mit Klebstoffen mit dem Ende der Kupferträgerplatte 2 verbunden. Dies läßt zu, daß das Aufsatzgehäuse 6 das Verbundsubstrat 3, die Leistungsvorrichtungen 4 und die Steuervorrichtungen 5 unterbringt.
  • Eine Mehrzahl von ersten Elektrodenanschlüssen 610 und eine Mehrzahl von zweiten Elektrodenanschlüssen 620 sind auf dem Deckelabschnitt 601 des Aufsatzgehäuses 6 befestigt. Ein erster Verbindungsanschlußabschnitt 611, der elektrisch mit den ersten Verbindungsanschlüssen 610 verbunden ist, ist auf der unteren Oberfläche des Deckelabschnitts 601 befestigt. Das Bodenende des ersten Verbindungsanschlußabschnitts 611 ist durch Löten mit der Kollektorelektrode 110C der ersten Metallplatte 310 verbunden. Dies läßt zu, daß die Kollektorbereiche der Leistungsvorrichtungen 4 durch die Kollektorelektrode 310C und den ersten Verbindungsanschlußabschnitt 611 elektrisch mit den ersten Elektrodenanschlüssen 610 verbunden sind. Ein zweiter Verbindungsanschlußabschnitt 621, der elektrisch mit den zweiten Elektrodenanschlüssen 620 verbunden ist, ist ebenso auf der unteren Oberfläche des Deckelabschnitts 601 befestigt. Das Bodenende des zweiten Verbindungsanschlußabschnitts 621 ist durch Löten mit einem vorbestimmten Bereich der zweiten Metallplatte 330 verbunden. Dies läßt zu, daß die Eingangsanschlüsse der Steuervorrichtungen 5 durch den zweiten Verbindungsanschlußabschnitt 621 elektrisch mit den zweiten Elektrodenanschlüssen 620 verbunden sind.
  • Die untere Hälfte des Inneren des Aufsatzgehäuses 6 ist mit Silikongel 7 gefüllt und die obere Hälfte davon ist mit Epoxidharz 8 gefüllt. Das Silikongel 7 und das Epoxidharz 8 verkapseln somit das Verbundsubstrat 3, die Leistungsvorrichtungen 4, die Steuervorrichtungen 5 und die ersten und zweiten Verbindungsanschlußabschnitte 611 und 621.
  • Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Beispiels des Leistungsmoduls PM1. Masseanschlüsse 501 und Ausgangsanschlüsse 502 der Steuervorrichtungen 5, die eine Steuerschaltung 5A ausbilden, sind an Ernitter E bzw. Basen B der Leistungsvorrichtungen 4 angeschlossen. Energieversorgungsanschlüsse 503 der Steuervorrichtungen 5 sind an eine externe Niederspannungs-Energieversorgungsguelle angeschlossen. Die Leistungsvorrichtungen 4, die eine Leistungsschaltung 4A ausbilden, werden als Reaktion auf ein Ausgangssignal aus der Steuerschaltung 5A betrieben, um einen Hauptstrom zu ändern, der von einer Lastschaltung 9 zu einer externen Hochspannungs-Energieversorgungsquelle fließt.
    • < Charakteristiken und Funktionsweise einer Vorrichtung>
  • Bei dem Verbundsubstrat 3 des Leistungsmoduls PML ist eine Kapazität zwischen der Hochspannungsschaltung, die die Leistungsvorrichtungen 4 beinhaltet, und der Niederspannungsschaltung (Steuerschaltung), die die Steuervorrichtungen 5 beinhaltet, durch die ersten und zweiten Kerarniksubstrate 301 und 320 ausgebildet. Das Leistungsmodul PML ist jedoch derart ausgelegt, daß die Verbundmetallschicht, die aus der Emitterelektrode 310A besteht, welche an Masse gelegt ist, zwischen der Hochspannungsschaltung und der Steuerschaltung liegt. Die Emitterelektrode 310E wirkt als ein Abschirmmaterial und durch den Abschirmeffekt wird verhindert, daß Rauschen, das in der Hochspannungsschaltung erzeugt wird, zu der Steuerschaltung geleitet wird. Deshalb werden die fehlerhaften Funktionsweisen der Steuervorrichtungen 5 verhindert und wird die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert.
  • Die erste Metallplatte 310 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels ist die Verbundmetallplatte, die die zwei Kupferplatten 312 und 313 und die dazwischen eingefügte Molybdänplatte 311 aufweist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Molybdänplatte 311 (3,0 x 10&supmin;&sup6; bis 4,0 x 10&supmin;&sup6;/Grad) ist niedriger als der der Kupferplatten 312 und 313 (16,5 x 10&supmin;&sup6;/Grad)
  • Die Molybdänplatte 311 dient in einem Wärmezyklus als ein Bindematerial für die Kupferplatten 312 und 313, während sich das Modul PML in Betrieb befindet. Eine Differenz der Wärmeausdehnung zwischen der ersten Metallplatte 310 und den ersten und zweiten Keramiksubstraten 301, 320 (die den Wärmeausdehnungskoeffizienten von 5,0 x 10&supmin;&sup6;/Grad aufweisen) kann in dem Wärmezyklus verringert werden. Als Ergebnis wird die Wärmespannung, die auf die ersten und zwei ten Keramiksubstrate 301 und 320 ausgeübt wird, verringert, so daß verhindert wird, daß Risse in den ersten und zweiten Keramiksubstraten 301 und 320 erzeugt werden.
  • Wenn die Anzahl von Schichten in dem Verbundsubstrat 3 wie in dem Leistungsmodul PM1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels erhöht wird, ist der Übertragungspfad einer Wärme, die sich vertikal in einem Bereich von dem zweiten Keramiksubstrat 320 zu der Wärmesenke (oder der Kupferträgerplatte 2) ausbreitet, verhältnismäßig lang. Während sich das Leistungsmodul PM1 in Betrieb befindet, wird weitestgehend alle Wärme von der Hochspannungsschaltung erzeugt, die die Leistungsvorrichtungen 4 aufweist, und die Steuerschaltung, die die Steuervorrichtungen 5 aufweist, erzeugt eine kleine Menge von Wärme. Da die Hochspannungsschaltung in dem Leistungsmodul PM1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels nicht auf dem zweiten Keramiksubstrat 320 sondern auf dem ersten Keramiksubstrat 301 ausgebildet ist, ist der Übertragungspfad der Wärme, die von der Hochspannunsschaltung erzeugt wird, in der vertikalen Richtung nicht so lang. Aus diesem Grund wird ein Wärmeausbreitungsvermögen von der Hochspannungsschaltung nicht verschlech tert. Obgleich der Übertragungspfad von Wärme, die sich vertikal von der Steuerschaltung ausbreitet, verhältnismäßig lang ist, wird lediglich eine kleine Menge von Wärme von der Steuerschaltung erzeugt. Daher ist eine Wärmeausbreitung von der Steuerschaltung kein Problem.
    • < Verfahren zum Herstellen eines Verbundsubstrats 3>
  • Das Verbundsubstrat 3 kann auf entweder eine später beschriebene erste oder zweite Weise hergestellt sein. Bei der ersten Weise werden die Plattenteile des Verbundsubstrats 3 durch Stanzen gemustert und werden dann miteinander verbunden. Bei der zweiten Weise werden die Plattenteile des Verbundsubstrats 3 miteinander verbunden und werden dann durch Ätzen gemustert.
  • Für das Herstellen des Verbundsubstrats 3 bei der ersten Weise werden die ersten und zweiten Keramiksubstrate 301, 302, die Molybdänplatte 311 und die Kupferplatten 312, 313 der ersten Metallplatte 310 und die zweiten und dritten Metallplatten 330, 340 vorbereitet.
  • Die Molybdänplatte 311 und die Kupferplatten 312, 313 werden durch Stanzen (Pressen) in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet. Die zweite Metallplatte 330 wird ebenso durch Stanzen in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet. Die dritte Metallplatte 340 wird durch Stanzen in eine vorbestimmte Gestaltung ausgebildet.
  • Die dritte Metallplatte 340, das erste Keramiksubstrat 301, die Kupferplatte 312, die Molybdänplatte 311, die Kupferplatte 313, das zweite Keramiksubstrat 320 und die zweite Metallplatte 330 werden in dieser Reihenfolge zusammengebracht, wobei ein Hartlot jeweils dazwischen einfügt wird. Während diese Plattenteile zur Positionierung in eine Spannvorrichtung gebracht werden, wird das Hartlot erwärmt, um geschmolzen zu werden, und verfestigt. Das Verbundsubstrat 3 ist somit ausgebildet.
  • In diesem Beispiel werden das Verbundsubstrat 3 und die Schichtung der ersten Metallplatte 310 gleichzeitig ausgebildet. Das Verbundsubstrat 3 kann jedoch derart hergestellt werden, daß die Molybdänplatte 311 und die Kupferplatten 312, 313 miteinander verbunden werden, um die erste Metallplatte 310 auszubilden, und nachfolgend die erste Metallplatte 310 an den anderen Plattenteilen befestigt wird.
  • Das heißt, das Verbundsubstrat 3 wird in dem letzteren Fall hergestellt, wie es nachstehend beschrieben ist. Die Molybdänplatte 311 und die Kupferplatten 312, 313, welche jeweils durch Stanzen gemustert sind, werden mit einem jeweils dazwischen eingefügten Hartlot zusammengebracht. Das Hartlot wird geschmolzen und verfestigt, um die erste Metallplatte 310 auszubilden.
  • Nachdem die erste Metallplatte 310 auf diese Weise vorbereitet ist, werden die dritte Metallplatte 340, das erste Keramiksubstrat 301, die erste Metallplatte 310, das zweite Keramiksubstrat 320 und die zweite Metallplatte 330 in dieser Reihenfolge mit einem jeweils dazwischen eingefügten Hartlot zusammengebracht. Während die Position der Plattenteile mittels der Spannvorrichtung festgelegt ist, wird das Hartlot erwärmt, um geschmolzen zu werden, und verfestigt, wodurch die Plattenteile miteinander verbunden werden.
  • Alternativ kann die erste Metallplatte 310 durch Erzeugen einer mehrschichtigen Metallplatte hergestellt sein, die zwei rechteckige Kupferplatten und eine dazwischen eingefügte rechteckige Molybdänplatte aufweist, und nachfolgend die mehrschichtige Metallplatte durch Stanzen gemustert wird. Die Plattenteile des Verbundsubstrats 3 können aufeinanderfolgend verbunden werden.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Verbundsubstrats 3 bei der zweiten Weise wird nachstehend beschrieben. Die erste Kupferplatte 312, die Molybdänplatte 311 und die zweite Kupferplatte 313 werden auf dem ersten Keramiksubstrat 301 einer rechteckigen Gestaltung zusammengebracht, wobei ein Hartlötfüllmetall dazwischen eingefügt ist. Sie werden erwärmt, um miteinander verbunden zu werden. Die erste Kupferplatte 312, die Molybdänplatte 311 und die zweite Kupferplatte 313 auf dem ersten Kerarniksubstrat 301 werden geätzt, um in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet zu werden, so daß die erste Metallplatte 310 ausgebildet wird. Alternativ kann die erste Metallplatte 310 derart ausgebildet sein, daß eine vorbereitete mehrschichtige Metallplatte, die rechteckige Kupferplatten und eine dazwischen eingefügte rechteckige Molybdänplatte aufweist, auf dem ersten Keramiksubstrat 301 mit einem Hartlot befestigt ist und geätzt wird.
  • Als nächstes wird eine rechteckige Kupferplatte mit Hartlot auf dem zweiten Keramiksubstrat 320 einer rechtekkigen Gestaltung befestigt. Die Kupferplatte wird geätzt, um in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet zu werden, so daß die zweite Metallplatte 330 ausgebildet wird.
  • Die zweite Metallplatte 330 und das zweite Keramiksubstrat 320 sind mit Hartlot auf der ersten Metallplatte 410 befestigt.
  • Die dritte Metallplatte 340 der rechteckigen Gestaltung ist auf der unteren Oberfläche des ersten Keramiksubstrats 301 ausgebildet, so daß das Verbundsubstrat 3 vorgesehen ist.
  • Bei der ersten Weise werden, da die Plattenteile des Verbundsubstrats 3 durch Stanzen in die vorbestimmten Muster ausgebildet werden, verhältnismäßig dicke Metallplatten zum Erzeugen des Verbundsubstrats 3 verwendet. Insbesondere wird bei der ersten Weise das Verbundsubstrat 3 ausgebildet, das für eine Verwendung unter Zuständen eines hohen Stroms geeignet ist.
  • Bei der zweiten Weise werden, da die Plattenteile durch Ätzen in die vorbestimmten Muster ausgebildet werden, einfach winzige Muster vorgesehen. Die zweite Weise ist dadurch vorteilhaft, daß sie für ein Verringern einer Abmessung und einer Integration des Moduls geeignet ist.
    • < Verfahren zum Herstellen des Leistungsmoduls PM1>
  • Es wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen des Leistungsmoduls PM1 unter Verwendung des somit hergestellten Verbundsubstrats 3 gegeben.
  • Zu Beginn wird ein Lot auf der oberen Oberfläche der Kupferträgerplatte 2 aufgetragen.
  • Eswird auf Fig. 7 verwiesen. Die Leistungsvorrichtungen 4, die Steuervorrichtungen 5 und die widerstandsbehafteten Elemente R sind jeweils durch Lote an einer Position auf dem Verbundsubstrat 3 befestigt.
  • Das Verbundsubstrat 3 in Fig. 7 ist auf der Kupferträgerplatte 2 angeordnet, an welcher das Lot aufgetragen ist, so daß die Struktur in Fig. 8 vorgesehen wird.
  • Wärme wird auf das halbgefertigte Modul in Fig. 8 ausgeübt, um die jeweiligen Lote zu schmelzen und zu verfestigen. Dies läßt zu, daß die Kupferträgerplatte 2, das Verbundsubstrat 3, die Leistungsvorrichtungen 4, die Steuervorrichtungen 5 und die widerstandsbehafteten Elemente R miteinander verbunden werden. Das halbgefertigte Modul in dieser Stufe wird als ein terzeugnis einer vervollständigten Grundmontagelt bezeichnet. Es ist anzumerken, daß die Leistungsvorrichtungen 4, welche derart ausgelegt sind, daß sie hohen Temperaturen standhalten, durch die Wärme zum Schmelzen von Loten nicht unbrauchbar werden. Die Steuervorrichtungen 5 sind ebenso ausgelegt, daß sie im allgemeinen einer Wärme bis zu ungefähr 200ºC standhalten. Eine Wärmeverschlechterung tritt in den Steuervorrichtungen 5 bis zu einer Temperatur nicht auf, an welcher die Lote derart erwärmt werden, daß sie schmelzen.
  • Die Drähte 314 und 315 sind mit dem Erzeugnis einer vervollständigten Grundmontage verbunden, um dadurch das Erzeugnis eines vervollständigten Drahtverbindens auszubilden, das in Fig. 3 gezeigt ist.
  • Ein Lot wird selektiv auf die oberen Oberflächen der ersten und zweiten Metallplatten 310, 330 des Verbundsubstsrats 3 aufgetragen. Ein Klebstoff wird auf den Bodenendeabschnitt des Aufsatzgehäuses 6 aufgetragen. Das Aufsatzgehäuse 6 wird über das Erzeugnis eines vervollständigten Drahtverbindens gebracht. Das Aufsatzgehäuse 6 wird mit dem Klebstoff mit der Kupferträgerplatte 2 verbunden und die ersten und zweiten Verbindungsanschlußabschnitte 611, 621 werden an die ersten und zweiten Metallplatten 310, 330 gelötet. Der Verbindungsschritt wird ausgeführt, während Wärme ausgeübt wird.
  • Ein Flußmittel, das zum Löten verwendet wird, wird abgewaschen. Das Silikongel 7 wird in das Aufsatzgehäuse 6 gegossen und eine Wärmebehandlung wird mit einem Ofen ausgeführt. Das Epoxidharz 8 wird in den verbleibenden Raum in dem Aufsatzgehäuse gegossen und eine ähnliche Wärmebehandlung wird mit dem Ofen ausgeführt. Dies vervollständigt die Montage des Leistungsmoduls PM1 in Fig. 1.
    • < Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
  • Fig. 9 zeigt das Erzeugnis eines vervollständigten Drahtverbindens eines Leistungsmoduls PM2 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Erzeugnis eines vervollständigten Drahtverbindens in Fig. 9 in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht dem in Fig. 3 in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • In dem Leistungsmodul PM2 dient ein Teil der gemusterten zweiten Metallplatte 330 als die Emitterelektrode. Die Emitterelektrode ist durch die Verbindungsdrähte 315 elektrisch mit den Emitterbereichen der Leistungsvorrichtungen 4 verbunden und durch den leitenden Pfad mit den Masseanschlüssen der Steuervorrichtungen 5. In diesem Fall kann ein Abschirmbereich 3105 der ersten Metallplatte 310 an beliebigen Schaltungspunkten schweben oder angeschlossen sein.
  • Die anderen Aufbauten des Leistungsmoduls PM2 sind zu denen des Leistungsmoduls PM1 ähnlich.
  • Das Leistungsmodul PM2 beinhaltet den Abschirmbereich 310S, der aus Metall besteht, zwischen der Hochspannungsschaltung und der Steuerschaltung. Der Abschirmeffekt des Abschirmbereichs 310S verhindert, daß Rauschen, das in der Hochspannungsschaltung erzeugt wird, zu der Steuerschaltung geleitet wird. Deshalb werden die fehlerhaften Funktionsweisen der Steuervorrichtungen 5 verhindert und wird die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert.
    • < Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
  • Fig. 10 zeigt das Erzeugnis eines vervollständigten Drahtverbindens eines Leistungsrnoduls PM3 gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Leistungsmodul PM3 beinhaltet über dem ersten Keramiksubstrat 301 die Basis- und Emitterelektroden 310B und 310E einer einschichtigen Kupferpiatte und die Kollektorelektrode 310C einer mehrschichtigen Metallplatte, die die zwei Kupferplatten 312 und 313 und die dazwischen eingefügte Molybdänplatte 311 aufweist.
  • Die anderen Aufbauten des Leistungsmoduls PM3 sind zu denen des Leistungsmoduls PM1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels ähnlich.
  • Das Leistungsmodul PM3 verhindert wirkungsvoll, daß die Risse von der Wärmespannung verursacht werden.
  • Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist die Hauptwärmequelle des Leistungsmoduls PM3 die Hochspannungsschaltung, die die Leistungsvorrichtungen 4 aufweist, und dient die Molybdänplatte 311 der mehrschichtigen Metallplatte in dem Wärmezyklus als das Bindebauteil für die Kupferplatten 312, 313. Das Leistungsmodul PM3 ist derart ausgelegt, daß lediglich der Kollektorbereich 310C unter der Hochspannungsschaltung die mehrschichtige Metallplatte ist, wodurch das Problem der Wärmespannung im wesentlichen beseitigt wird. Wenn die anderen Bereiche 310B und 310E eine billige einschichtige Kupferplatte sind, wird eine Kostenverringerung erzielt.
    • < Änderung eines Verbundsubstrats>
  • Verbundsubstrate 3A und 3B, die in Fig. 11 bzw. 12 gezeigt sind, können für das Leistungsmodul verwendet werden.
  • Die zweite Metallplatte 330, auf welcher die Steuervorrichtungen zu befestigen sind, ist eine mehrschichtige Metallplatte, die zu der ersten Metallplatte 310 in dem Verbundsubstrat 3A in Fig. 11 ähnlich ist. Das heißt, die zweite Metallplatte 330 ist derart ausgebildet, daß die zwei Kupferplatten 332, 333 und eine dazwischen eingefügte Molybdänplatte 331 miteinander verbunden sind, und ist in der Gestaltung der elektronischen Schaltung gemustert.
  • Die anderen Aufbauten des Verbundsubstrats 3A sind zu denen des Verbundsubstrats 3 in Fig. 5 ähnlich.
  • Bei dem Leistungsmodul, das das Verbundsubstrat 3A aufweist, dient die Molybdänplatte 331 in dem Wärmezyklus als ein Bindebauteil für die Kupferplatten 332, 333. Dies läßt zu, daß eine Differenz der Wärmeausdehnung zwischen der zweiten Metallplatte 330 und dem zweiten Keramiksubstrat 320 verringert wird. Als Ergebnis wird die Wärmespannung, die auf das zweite Keramiksubstrat 320 ausgeübt wird, weiter verringert.
  • Bei dem Verbundsubstrat 38 der zweiten Änderung, die in Fig. 12 gezeigt ist, ist die dritte Metallplatte 340, die an der unteren Oberfläche des ersten Keramiksubstrats 301 zu befestigen ist, derart ausgebildet, daß zwei Kupferplatten 342, 343 und eine dazwischen eingefügte Molybdänplatte 341 miteinander verbunden sind.
  • Die anderen Aufbauten des Verbundsubstrats 3B sind zu denen des Verbundsubstrats 3A ähnlich.
  • Bei dem Leistungsmodul, das das Verbundsubstrat 3B aufweist, dient die Molybdänplatte 341 in dem Wärmezyklus als ein Bindebauteil für die Kupferplatten 342, 343. Als Ergebnis wird die Wärmespannung, die auf das erste Keramiksubstrat ausgeübt wird, weiter verringert.
  • Ähnlich dem Verbundsubstrat 3 können die Verbundsubstrate 3A und 3B durch Verbinden der jeweiligen gemusterten Metallplatten miteinander oder durch Mustern einer Schichtung der Mehrzahl von rechteckigen Metallplatten und der Mehrzahl von Keramikplatten hergestellt werden.
  • In den bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Molybdänplatten 311, 331, 341 als die Bindebauteile für die ersten bis dritten Metallplatten 310, 330, 340 verwendet. Molybdänlegierungsplatten, Wolframplatten oder Wolframlegierungsplatten können als die Bindebauteile verwendet werden. Kupferlegierungsplatten können die Kupferplatten 312, 313, 332, 333, 342, 343 ersetzen.
  • Ein Einsatzgehäuse kann anstelle des Aufsatzgehäuses 6 verwendet werden.

Claims (23)

1. Verbundsubstrat zur Verwendung bei einer Halbleitervorrichtung, das aufweist:
(a) ein erstes Keramiksubstrat (301),
(b) eine erste Metallplatte (310), die an einer oberen Oberfläche des ersten Keramiksubstrats (301) befestigt ist und erste und zweite Bereiche aufweist, die parallel zu der oberen Oberfläche des ersten Keramiksubstrats (301) angeordnet sind,
(c) ein zweites Keramiksubstrat (320), das auf einer oberen Oberfläche der ersten Metallplatte (310) in dem ersten Bereich befestigt ist,
(d) eine zweite Metallplatte (330), die an einer oberen Oberfläche des zweiten Keramiksubstrats (320) befestigt ist,
(e) eine dritte Metallplatte (340), die an einer unteren Oberfläche des ersten Keramiksubstrats (301) befestigt ist, wobei die untere Oberfläche der oberen Oberfläche der ersten Metallplatte gegenüberliegt,
wobei mindestens der zweite Bereich der ersten Metallplatte eine mehrschichtige Metallplatte ist, welche beinhaltet:
(b-1) eine erste Metallschicht (312), die an der oberen Oberfläche des ersten Keramiksubstrats (301) befestigt ist,
(b-2) eine zweite Metallschicht (311), die auf der ersten Metallschicht (312) befestigt ist, und
(b-3) eine dritte Metallschicht (313), die auf der zweiten Metallschicht (311) befestigt ist,
wobei die zweite Metallschicht (311) einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die ersten und dritten Metallschichten (312, 313) aufweist.
2. Verbundsubstrat nach Anspruch 1, bei dem sowohl der erste als auch der zweite Bereich der ersten Metallplatte (310) die ersten bis dritten Metallschichten (311 bis 313) aufweisen.
3. Verbundsubstrat nach Anspruch 2,
bei dem die ersten und dritten Metallschichten (312, 313) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, und
bei dem die zweite Metallschicht (311) aus Molybdän, Wolfram, einer Molybdänlegierung oder einer Wolframlegierung besteht.
4. Verbundsubstrat nach Anspruch 1,
bei dem die zweite Metallplatte (330) beinhaltet:
(d-1) eine vierte Metallschicht (332),
(d-2) eine fünfte Metallschicht (331), die auf der vierten Metallschicht (332) befestigt ist, und
(d-3) eine sechste Metallschicht (333), die auf der fünften Metallschicht befestigt ist, und
bei dem die fünfte Metallschicht (331) einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die vierten und sechsten Metallschichten (331, 332) aufweist.
5. Verbundsubstrat nach Anspruch 4,
bei dem die vierten und sechsten Metallschichten (332, 333) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen und
bei dem die fünfte Metallschicht (331) aus Molybdän, Wolfram, einer Molybdänlegierung oder einer Wolframlegierung besteht.
6. Verbundsubstrat nach Anspruch 4,
bei dem die dritte Metallplatte (340) beinhaltet:
(e-1) eine siebte Metallschicht (342),
(e-2) eine achte Metallschicht (341), die auf der siebten Metallschicht (342) befestigt ist, und
(e-3) eine neunte Metallschicht (343), die auf der achten Metallschicht (341) befestigt ist, und
bei dem die achte Metallschicht (341) einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die siebten und neunten Metallschichten (342, 343) aufweist.
7. Verbundsubstrat nach Anspruch 6,
bei dem die siebten und neunten Metallschichten (342, 343) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, und
bei dem die achte Metallschicht (341) aus Molybdän, Wolfram, einer Molybdänlegierung oder einer Wolframlegierung besteht.
8. Verfahren zum Herstellen eines Verbundsubstrats zur Verwendung bei einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
(a) Vorsehen einer ersten Metallplatte (310) welche eine mehrschichtige Metallplatte ist, die in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet ist, wobei die mehrschichtige Metallplatte (310) eine erste Metallschicht (312), eine zweite Metallschicht (311), die auf der ersten Metallschicht (312) befestigt ist, und eine dritte Metallschicht (313) aufweist, die auf der zweiten Metallschicht (311) befestigt ist, wobei die zweite Metallschicht (311) einen niedrigeren Wärrneausdehnungskoeffizienten als den der ersten und dritten Metallschichten (312, 313) aufweist,
(b) Befestigen einer unteren Oberfläche der ersten Metallschicht (312), die in der ersten Metallplatte (310) beinhaltet ist, an einer oberen Oberfläche eines ersten Keramiksubstrats (301),
(c) Befestigen eines zweiten Keramiksubstrats (320) an einem vorbestimmten Bereich einer oberen Oberfläche der ersten Metallplatte (310),
(d) Befestigen einer zweiten Metallplatte (330), die in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet ist, an einer oberen Oberfläche des zweiten Keramiksubstrats (320), und
(e) Befestigen einer dritten Metallplatte (340) an einer unteren Oberfläche des ersten Keramiksubstrats (301), wobei die untere Oberfläche der oberen Oberfläche der ersten Metallplatte gegenüberliegt
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Verbindungen in den Schritten (a) bis (e) im wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
bei dem Schritt (a) die folgenden Schritte beinhaltet:
(a-1) Vorsehen der mehrschichtigen Metallplatte und
(a-2) Ausbilden der mehrschichtigen Metallplatte in das vorbestimmte Muster durch Stanzen, um die erste Metallplatte (310) vorzusehen.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
bei dem Schritt (a) weiterhin die folgenden Schritte beinhaltet:
(a-3) Ausbilden eines ersten Metallbauteils in ein vorbestimmtes Muster durch Stanzen, um ein erstes Metallschichtbauteil vorzusehen,
(a-4) Ausbilden eines zweiten Metallbauteils in ein vorbestimmtes Muster durch Stanzen, um ein zweites Metallschichtbauteil vorzusehen, wobei das zweite Metallbauteil einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das erste Metallbauteil aufweist,
(a-5) Ausbilden eines dritten Metallbauteils in ein vorbestimmtes Muster durch Stanzen, um ein drittes Metallschichtbauteil vorzusehen, wobei das dritte Metallschichtbauteil im wesentlichen aus dem gleichen Material wie das erste Metallbauteil besteht und
(a-6) Befestigen des zweiten Metallschichtbauteils auf dem ersten Metallschichtbauteil und Befestigen des dritten Metallschichtbauteils auf dem zweiten Metallschichtbauteil, um die erste Metallplatte (310) vorzusehen,
wobei die ersten bis dritten Metallschichtbauteile zu jeweils den ersten bis dritten Metallschichten (311, 312, 313) gleichbedeutend sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt (a-4) und die Schritte (b) bis (e) im wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 8, bei die vorbestimmten Muster der ersten Metallplatte (310) und der zweiten Metallplatte (330) durch Ätzen ausgebildet werden.
14. Halbleitervorrichtung (PM1), die ein Verbundsubstrat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und
eine Metallträgerplatte (2) aufweist; bei der
das erste Keramiksubstrat (301) auf einer oberen Oberfläche der Metallträgerplatte (2) befestigt ist,
die erste Metallplatte (310) in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet ist,
die zweite Metallplatte (330) in ein vorbestimmtes Muster ausgebildet ist und
die Halbleitervorrichtung (PML) weiterhin aufweist:
eine Leistungshalbleitervorrichtung (4), die auf einer oberen Oberfläche des zweiten Bereichs der ersten Metallplatte (310) befestigt ist, und
eine Steuerhalbleitervorrichtung (5), die auf einer oberen Oberfläche der zweiten Metallplatte (330) befestigt ist, zum Steuern der Leistungshalbleitervorrichtung (PM1).
15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, bei der eine Betriebsreferenzelektrode der Leistungshalbleitervorrichtung (4) elektrisch mit dem ersten Bereich verbunden ist.
16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der der erste Bereich eine an Masse zu legende Elektrodenschicht ist.
17. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, die weiterhin aufweist:
(e) ein Gehäuse (6) zum Bedecken des Verbundsubstrats (3), der Leistungshalbleitervorrichtung (4) und der Steuerhalbleitervorrichtung (5), das mit der Metallträgerplatte (2) verbunden ist, und
(f) ein Dichtmaterial (7), das das Innere des Gehäuses (6) füllt, zum Verkapseln des Verbundsubstrats (3), der Leistungshalbleitervorrichtung (4) und der Steuerhalbleitervorrichtung (5).
18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, bei der der erste Bereich der ersten Metallplatte (310) aus einem im wesentlichen einzigen Metall besteht.
19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 18, bei der der erste Bereich aus Kupfer oder eine Kupferlegierung besteht.
20. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei der der erste Bereich der ersten Metallplatte (310) eine Elektrodenschicht ist, die an einem konstanten Potential zu halten ist.
21. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das die folgenden Schritte aufweist:
Herstellen eines Verbundsubstrats nach einem der Ansprüche 8 bis 13, und
(f) Befestigen einer unteren Oberfläche der dritten Metallplatte (340) an einer oberen Oberfläche einer Metallträgerplatte (2),
(g) Befestigen einer Leistungshalbleitervorrichtung (4) auf einer oberen Oberfläche des vorbestimmten Bereichs der ersten Metallplatte (310), und
(h) Befestigen einer Steuerhalbleitervorrichtung (5) zum Steuern der Leistungshalbleitervorrichtung (PM1) auf einer oberen Oberfläche der zweiten Metallplatte (330).
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die Schritte (f) bis (h) im wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden.
23. Verfahren nach Anspruch 21, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist:
(i) Befördern des Verbundsubstrats (3), der Leistungshalbleitervorrichtung (4) und der Steuerhalbleitervorrichtung (5) in das Innere eines Gehäuses (6) und Befestigen des Gehäuses (6) an der Metallträgerplatte (3) mit Klebstoff und
(j) Füllen des Inneren des Gehäuses (6) mit einem Dichtmaterial (7) zum Verkapseln des Verbundsubstrats (3) der Leistungshalbleitervorrichtung (4) und der Steuerhalbleitervorrichtung (5).
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