Projektbeschreibung

Die zunehmende Elektrifizierung der individuellen Mobilität, die Energiewende sowie die Effizienzsteigerung industrieller Prozesse führen zu einem großen Bedarf an leistungselektronischen Wandlern. Diesem Bedarf muss produktionstechnisch mit robusten und automatisierten Fertigungskonzepten begegnet werden, um die Wertschöpfung am Industriestandort Deutschland sichern zu können. Die komplexe und mehrstufige Fertigungskette von Leistungsmodulen erfordert vor allem für hohe Produktionsvolumen funktionale und reproduzierbare Oberflächen, welche in immer kürzeren Entwicklungszyklen flexibel und schnell an neuartige Fügeaufgaben angepasst werden müssen. Die laserbasierte Vorbereitung von technischen Oberflächen in der Elektronikproduktion zeigt hierfür großes Potential auf und soll im Rahmen des Projektes für den industriellen Einsatz entlang der Fertigungskette von leistungselektronischen Modulen erforscht werden.

Ziel des Projektes ist es eine intelligente und bedarfsgerechte Laserbearbeitung zu ermöglichen, welche basierend auf Material-und Prozessmodellen den Sollzustand für anfallende Fügeaufgaben bauteilspezifisch herstellt. Durch den selektiven Charakter örtlich hochauflösender Lasersysteme sollen energie- und kostenintensive Reinigungs- und Vorbehandlungsschritte wie nasschemisches Waschen oder plasmabasierte Kammersysteme innerhalb der Elektronikfertigung substituiert und der CO2-Fußabdruck der Produktion gesenkt werden. Neben fortschrittlichen Belichtungsansätzen zur Realisierung funktionaler Oberflächen soll auch die Beurteilung des Ausgangszustandes hinsichtlich Verunreinigungen, Anomalien und Oberflächeneigenschaften linienintegriert ermöglicht werden. Durch den flexiblen Charakter und die gute Verfügbarkeit von Lasersystemen können so Entwicklungszyklen innerhalb des Produktentstehungsprozesses verkürzt werden, sodass neuartige Lösungen dem Markt schneller bereitgestellt werden können und die Wettbewerbsfähigkeit und Markposition verbessert werden kann. Dies wird vor allem durch die Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten unterschiedlicher Aufbau- und Verbindungskonzepte in elektronischen und leistungselektronischen Baugruppen erforderlich. Über die Realisierung von funktionalen Oberflächen hinaus muss auch die Nutzbarmachung der Oberflächen innerhalb der Prozesskette und Fertigungsumgebung sichergestellt werden, da gemäß dem Stand der Forschung lasergenerierte Effekte durch Alterung teilweise verloren gehen. Hier sollen geeignete Handhabungs- und Montagelösungen erforscht werden, die der Degradation der erzielten Oberflächeneigenschaften innerhalb der Produktionsumgebung entgegenwirken.