Leistungshalbleiter Forscher arbeiten an der Aufbautechnik von Leistungselektronik für Betriebstemperaturen bis 300 °C für Elektrofahrzeuge

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert mit dem Projekt „HotPowCon“ (Hot Power Connections) die Entwicklung neuer Fügewerkstoffe, Verfahren, und Anlagetechniken zur Herstellung von Leistungselektronik für Hybrid- und Elektrofahrzeuge im Rahmen der Förderbekanntmachung „Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität – STROM“.

Anbieter zum Thema

Heitec AG

CTX Thermal Solutions GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Betriebsspitzentemperaturen bis zu 300 °C in Teilen der Leistungselektronik erfordern neue Fertigungsverfahren, um den hohen Ansprüchen der Elektromobilität gerecht zu werden. Bisher fehlen bleifreie, zuverlässige und kostengünstige Aufbau- und Verbindungstechniken dafür.

Ziel von HotPowCon ist es, ein neuartiges Verfahren zum Fügen durch isotherme Erstarrung zu liefern. Dieses Verfahren arbeitet mit einer maßgeschneiderten Verfahrenstechnik und preisgünstigen Ausgangsmaterialien für einzelne Bauteile und ganze Baugruppen.

Herausforderung und Lösung des Forschungsvorhabens

Die technologische Herausforderung besteht im Einhalten des Zeit-Temperatur-Regimes für konventionelle Weichlöttechnik, die darauf zielt, dass die Löttemperatur niedriger als die spätere Betriebsspitzentemperatur ist. Das im Frühjahr 2011 gestartete Projekt soll 2014 abgeschlossen sein und dann werden die Ergebnisse der Industrie zur Verfügung stehen.

Die Lösungen für diese Aufgabenstellungen entwickeln Experten der Unternehmen Bosch, Chemnitzer Werkstoffmechanik, Heraeus, Seho Systems und Siemens sowie die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten IZM und ENAS, die Technische Universität Dresden und die Universität Rostock gemeinsam. Assoziierte Partner sind die Unternehmen Daimler und Volkswagen. Bosch leitet das Projekt. Die Hälfte der Projektkosten in Höhe von 5,5 Mio. € trägt das BMBF, die anderen Kosten tragen die beteiligten Partner.

Damit soll die enge Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen im universitären und außeruniversitären Bereich und mit Einbindung vor allem auch der Beiträge kleiner und mittelständischer Unternehmen sowie die Verwertung der Projektergebnisse in Deutschland vorangebracht werden.

Der Nutzen des Forschungsprojektes

Reduzierte CO₂- und Schadstoffemissionen sowie höhere Energieeffizienz der Fahrzeugtechnik sind wesentliche Ziele zur globalen Klima- und Ressourcenschonung. Die Automobilindustrie und ihre Zulieferer leisten dazu mit hybriden oder rein elektrischen Antrieben für Fahrzeuge einen entscheidenden Beitrag. Die Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit der notwendigen leistungselektronischen Baugruppen elektrischer Fahrzeuge werden dabei von Schaltungskonzepten, Leistungshalbleitern, von anderen Bauelementen und von der Aufbau- und Verbindungstechnik maßgeblich beeinflusst.

Derzeitige Leistungselektronik-Baugruppen sind heute sehr energie- und kostenintensiv hergestellt und nutzen darüber hinaus immer noch umweltschädliche bleihaltige Lote zur Verbindung der Bauelemente. Die gegenwärtige Aufbau- und Verbindungstechnik schränkt die weitere Miniaturisierung der Leistungsbaugruppen und auch die Integration von Sensor-, Logik- und Steuerkomponenten ein.

Über das Projekt HotPowCon werden Technologien vorangetrieben und zur Einsatzreife gebracht, die die Position der Automobilindustrie und ihrer Zulieferer im harten internationalen Wettbewerb wesentlich stärken wird.

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