ALLSint - Vollständig gesinterte Leistungsbaugruppe mit passiven und aktiven Bauelementen

Projektleitung und beteiligte FH-Angehörige: Prof. Dr. Ronald Eisele, State-certified Engineer Armin Hindel (Fachbereich Informatik & Elektrotechnik)
Beteiligte Unternehmen: Danfoss Silicon Power GmbH, Flensburg; VISHAY BCcomponents BEYSCHLAG GmbH, Heide; Heraeus Group, Hanau; TDK Epcos, Deutschlandsberg Österreich; Isabellenhütte GmbH, Dillenburg
Fördermittelgeber: Ministerium für Bildung und Wissenschaft des Landes Schleswig-Holstein
Laufzeit: 01.04.2014 bis 31.03.2017

Das Herzstück von Leistungs- und Frequenzumrichtern, die zur Umformung und auch dem bedarfsgerechten Abruf elektrischer Energie dienen, ist das Leistungsmodul. Dieses wird auch Leistungsbaugruppe genannt. Leistungsmodule finden zum Beispiel Anwendungen im Bereich der elektrischen Antriebs- und Solartechnik, aber auch in Windkraftanlagen zur Netzeinspeisung. Leistungsmodule spielen eine Hauptrolle in der Übertragung und Bereitstellung regenerativ erzeugter Energien, besonders hinsichtlich der Schaffung intelligenter Stromnetze, sogenannter Smart Grids.

Das Foto zeigt einen Demonstrator mit einem Temperatursensor (Pt 1000) und aktive Bauelemente. Alle Komponenten des Leistungsmoduls wurden in einem Fertigungsschritt (Niedertemperatursinterprozess) mit dem Bauelementeträger (Schaltungsträger) unterseitig verbunden. Entwickelt und aufgebaut im Institut für Mechatronik an der Fachhochschule Kiel

Die Aufbau- und Verbindungstechnik von Leistungsmodulen im derzeitigen industriellen Stand erfolgt größtenteils noch in geklebter oder gelöteter Form. Der Aufbau der einzelnen Komponenten eines Leistungsmoduls in Silbersintertechnik (Niedertemperatursintern) weist im Vergleich dazu eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit auf. Dies schlägt sich in einer höheren Zuverlässigkeit und einer längeren Lebensdauer der Leistungsmodule nieder und stellt damit auch eine deutliche höhere Energieeffizienz dar.

Das Fügeverfahren des Niedertemperatursinterns ist an der Fachhochschule Kiel bisher ausschließlich für die Verbesserung von thermo-mechanischen Fähigkeiten von Halbleitern eingesetzt worden. Der Forschungstitel „ALLSint“ beschreibt daher das Forschungsziel eine Leistungsbaugruppe sowohl mit aktiven Bauelementen (Leistungshalbleiter und Dioden) als auch mit passiven Bauelementen (Temperatursensoren und verschiedene Arten von elektrischen Widerständen) in einem Fertigungsschritt herzustellen.

Konkret bedeutet es, sowohl geeignete passive Bauelemente mit Industriepartnern zu entwickeln und herzustellen und diese dann mit geeigneten aktiven Bauelementen einer Leistungsbaugruppe in einem einzigen Drucksintervorgang mit dem Bauelementeträger stabil zu verbinden. Das Institut für Mechatronik der Fachhochschule Kiel entwickelt dazu unter anderem den Niedertemperatur-Sinterprozess für die Baugruppe und die Industriepartner entwickeln gemeinsam mit dem Forschungsteam der Fachhochschule die erforderlichen passiven, sinterbaren Komponenten.

Im Vordergrund des Projektes „ALLSint“ steht also die Lösung den Sinterprozess auf die gesamten Bauelemente eines Leistungsmoduls auszudehnen. Damit ist eine deutlich wirtschaftlichere Fertigung und eine erhöhte Lebensdauer sowie Leistungsdichte der gesamten Leistungsbaugruppe gegenüber der Fertigung in Mischtechnologien möglich.




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  Diese Seite wurde zuletzt am  12.01.2018  aktualisiert