Zuverlässige keramik-basierte 3D-Schaltungsträger für leistungselektronische Anwendungen (ZuKerLe)

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung zuverlässiger keramikbasierter 3D-Schaltungsträger mit stromtragfähigen Leiterbahnen und optimiertem Design für ein effektives Wärmemanagement, um die hohen Anforderungen, die z.B. leistungselektronische SMD-Bauteile mit sich bringen, bedienen zu können.

Die Zuverlässigkeit und Lebensdauer eines leistungselektronischen Systems hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen vor allem die Eigenschaften der einzelnen Bauelemente sowie deren Zusammenspiel. Die (Weiter-)Entwicklung und Abstimmung neuer Komponenten und innovativer Verfahren aufeinander mit dem Ziel die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Gesamtsystems zu steigern stellt die Motivation des geplanten Projektes dar.

In diesem Forschungsvorhaben sollen zunächst spritzgegossene Keramiksubstrate analog der MID-Prozesskette prozessiert werden. Substrat, Leiterbahnen und SMD-Bauteil, sowie deren Interfaces werden dann intensiver Temperaturwechsel- und Strombelastung unterzogen und kritische Einflüsse auf die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer evaluiert. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen sollen zudem Simulationsmodelle für ein effektives Wärmemanagement abgeleitet werden, die zur Auslegung eines mit SMD bestückten 3D-Demonstrators verwendet werden. Parallel wird ein Verfahren zur Dotierung additiv gefertigter Keramiken erarbeitet. Vergleichende Untersuchungen sollen dieses für die Herstellung von LDS-Substraten und die flexible Fertigung von Kleinserien und Prototypen qualifizieren. Das Verfahren soll die flexible Prototypen-Fertigung zur Validierung des simulationsgestützten, optimierten Wärmemanagements ermöglichen und zur Fertigung des Demonstrators genutzt werden.

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