Ausgangssituation:

Um elektrische Energie zu Wandeln und für Verbraucher wie Motoren nutzbar zu machen, werden leistungselektronische Module eingesetzt. Innerhalb dieser Module werden elektrische Schalter in Form von Leistungshalbleiterbauelementen genutzt, um beispielsweise eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umzurichten. Bei den Schaltvorgängen geht allerdings ein geringer Teil der zu wandelnden elektrischen Energie in Form von Wärme verloren, sodass ein effizientes thermisches Management zur Kühlung der Halbleiter erforderlich ist, um diese innerhalb der Spezifikationsgrenzen betreiben zu können. Aufgrund der guten thermischen Eigenschaften werden in Leistungsmodulen daher Metall-Keramik-Substrate als Schaltungsträger eingesetzt, welche allerdings mittels der unflexiblen und energieaufwendigen Prozesse des Direct Copper Bonding oder Active Metal Brazing hergestellt werden. Eine flexible und ressourcenschonende Alternative zur Metallisierung keramischer Substrate bietet hier das selektive Laserschmelzen (SLM), welches iterativ Pulverschichten aus Metall gemäß des CAD-Modells aufschmilzt und so die Fertigung dreidimensional funktionalisierte Schaltungsträger ermöglicht.

Aufgabenstellung:

Basierend auf Voruntersuchungen soll in diesem Projekt die Integration additiv metallisierter Metall-Keramik-Substrate in ein Leistungsmodule erfolgen. Hierfür ist die Fertigung der Metall-Keramik-Substrate und die Aufbau- und Verbindungstechnik zur Realisierung eines funktionsfähigen Moduls im Labor durchzuführen. Die aufgebauten Module sollen dann bezüglich der Lebensdauer in aktiven Power Cycling Tests untersucht werden. Dabei soll der Einfluss des Layouts des Schaltungsträger auf die Lebensdauer im Fokus stehen.

Arbeitsschwerpunkte:

• Literaturrecherche zur Aufbau- und Verbindungstechnik von Leistungsmodulen
• Auslegung des Schaltungsträgerlayout
• Aufbau von funktionsfähigen Modulen gemäß der etablierten Prozesskette zur Fertigung von Leistungsmodulen
• Durchführung von aktiven Power Cycling Tests zur Beurteilung der Lebensdauer der aufgebauten Modulen
• Dokumentation der Arbeit

<Hinweise:

• Interesse und Lernbereitschaft auf dem Gebiet der Leistungselektronik

Beginn:

Der Umfang kann entsprechend der zu verfassenden Arbeit angepasst werden. Bitten wenden Sie sich bei Interesse mit kurzem Lebenslauf und vollständiger Notenübersicht per Mail an christoph.hecht@faps.fau.de

Kategorien:

Kontakt: