Effizientere Leistungselektronik für Automobilanwendungen durch hochwirksame beidseitige Kühlung der Bauelemente mit Heraeus Know-how.
Wie leistungselektronische Steuergeräte, wie sie in aktuellen Hybrid- und Elektrofahrzeugen Anwendung finden, noch kompakter und effizienter werden können, dies erforscht derzeit Heraeus und weitere Unternehmen sowie Forschungsinstitute aus der Elektronik- und Automobilindustrie im Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Förderprojekt Ultrakompaktes Leistungs-Modul höchster Zuverlässigkeit (UltiMo). Das Projekt läuft im Rahmen der BMBF - Fördermaßnahme "Leistungselektronik zur Energieeffizienzsteigerung".
Die Erkenntnisse der UltiMo - Forschungstätigkeiten, die bis Juni 2013 laufen, sind die Grundlage für eine hocheffektive beidseitige Kühlung der Leistungshalbleiter im Steuergerät. Bisher werden diese in herkömmlicher Aufbauweise auf Schaltungsträger montiert und oberflächenseitig mittels ultraschallgeschweißter Aluminiumdrähte kontaktiert. Die Projektpartner erforschen deshalb Alternativen für diese Drahtbondtechnik in Form einer flächigen Kontaktierung und Anbindung der Halbleiteroberflächen, die die Möglichkeit einer beidseitigen Entwärmung der thermisch hochbelasteten Bauelemente bietet und damit zu einer Steigerung der Zuverlässigkeit beiträgt.
Ziel des Forschungsprojekts ist es, durch diese neuartigen beidseitig kühlbaren Leistungsmodule eine einfache Integrierbarkeit in der Elektro- oder Hybridfahrzeuganwendung zu erreichen und eine hohe Zuverlässigkeit während der gesamten Lebensdauer zu garantieren. Zusätzlich ergibt sich durch die deutlich verbesserte Entwärmung die Möglichkeit zur Reduzierung der benötigten Halbleiter und somit der Materialkosten, was in der Folge auch zu einer Verkleinerung des benötigten Steuergerätevolumens führt. Weitere positive Aspekte stellen die Halbierung der Schaltverluste und damit verbunden die deutlich höhere Energieeffizienz sowie die drastischer Steigerung der Leistungsdichte auf Systemebene dar.
Die beteiligten Projektpartner werden ihre Forschungsergebnisse anhand eines Elektroniksteuergeräts zur dreiphasigen Ansteuerung eines Elektromotors im Kraftfahrzeug nachweisen. Die im Automobil üblichen Belastungen durch extreme Umgebungstemperaturen im Bereich von -40 bis +125°C und starken Vibrationen sollen die Leistungsfähigkeit der neuen Aufbautechnik nachweisen.
Das Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms IKT2020 mit einem Beitrag von 4,53 Millionen Euro gefördert.
UltiMo - Projektpartner
Die zehn Forschungspartner aus dem Bereich Elektronik- und Automobilindustrie sind Hersteller von Schaltungsträgern und Verbindungswerkstoffen, von Verbindungstechniksystemen und Leistungsmodulen, Systemlieferanten der Automobilbranche und Mitgliedern der Kraftfahrzeugindustrie. Ergänzt wird das Konsortium durch drei Institute der Fraunhofer Gesellschaft.
Der Edelmetall- und Technologiekonzern Heraeus mit Sitz in Hanau ist ein weltweit tätiges Familienunternehmen mit einer über 155-jährigen Tradition. Unsere Geschäftsfelder umfassen die Bereiche Edelmetalle, Materialien und Technologien, Sensoren, Biomaterialien und Medizinprodukte, Dentalprodukte sowie Quarzglas und Speziallichtquellen. Mit einem Produktumsatz von 2,6 Mrd. EUR und einem Edelmetallhandelsumsatz von 13,6 Mrd. EUR sowie weltweit über 12 300 Mitarbeitern in mehr als 110 Gesellschaften hat Heraeus eine führende Position auf seinen globalen Absatzmärkten.
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