Stuttgart – Eine neue Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) ermöglicht die Fertigung von elektronischen Leistungsbaugruppen, die auch bei Spitzentemperaturen von bis zu 300 Grad Celsius zuverlässig funktionieren. Die neue AVT ist das Ergebnis des Forschungsprojektes Hot-Power-Connection, kurz HotPowCon, das mit Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung nach drei Jahren erfolgreich abgeschlossen wurde. Weil die Steuerelektronik vor allem in Hybrid- und Elektrofahrzeugen sehr hohen Betriebstemperaturen standhalten muss, ist die neue AVT eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung der Elektromobilität in Deutschland.
Energie und Kosten sparen
Elektronische Leistungsbaugruppen – zum Beispiel Inverter, Gleichspannungswandler und Batterieladegerät – sind Schlüsselkomponenten der Elektrofahrzeuge. Um die Elektromobilität voranzutreiben, braucht die Automobilindustrie möglichst günstige, energieeffiziente und kompakte Leistungsbaugruppen. Zudem muss es möglich sein, Logikelemente wie zum Beispiel Mikroprozessoren in die Baugruppen zu integrieren, um deren Funktionalität zu steigern. Für solche kombinierten Logik- und Leistungsbaugruppen gab es bisher keine bleifreie, zuverlässige und kostengünstige AVT, die hohen Betriebstemperaturen standhält. Bisherige Fügetechniken waren sehr kostenintensiv oder beruhten meist auf umweltschädlichen, bleihaltigen Loten. Hinzu kommt, dass die Leistungsbaugruppen aufwendig gekühlt werden mussten, weil sie eine hohe elektrische Leistung verarbeiten und deshalb viel Wärme produzieren. Ihre maximale Betriebstemperatur wurde maßgeblich von der eingesetzten Verbindungstechnik begrenzt.
Vorbereitet für die Großserie
Das HotPowCon-Konsortium hat nun ein verarbeitungsfähiges Pastensystem auf Zinnbasis entwickelt, das ein Fügen durch isotherme Erstarrung ermöglicht. Damit lassen sich alle Komponenten der Baugruppe in nur einem Fügeprozess löten. Die neue AVT ist bleifrei und basiert auf preisgünstigen Materialien. Weil sie sehr hohen Temperaturen standhält, kann der Aufwand für die Kühlung deutlich reduziert werden. Das senkt den Energiebedarf und trägt ebenfalls zur Kostensenkung bei. Die Forscher haben Grundlagen für einen späteren Einsatz der AVT in der industriellen Serienproduktion geschaffen, von der Auswahl der Werkstoffe über die Verfahrenstechnik bis hin zur Anlagentechnik. Anhand von Demonstratoren haben sie die Zuverlässigkeit der AVT im Hochtemperatur-Bereich nachgewiesen.
Multidisziplinäres Forschungsteam
An dem Projekt HotPowCon haben große und mittlere Unternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen mitgewirkt. Die Robert Bosch GmbH leitete das Projekt, weitere Partner waren die Siemens AG, die Heraeus Materials Technology GmbH & Co. KG, die Chemnitzer Werkstoffmechanik GmbH, die Seho Systems GmbH, das Institut für Gerätesysteme und Schaltungstechnik der Universität Rostock, das Zentrum für mikrotechnische Produktion der Technischen Universität Dresden und die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) sowie für Elektronische Nanosysteme (ENAS). Die Daimler AG und die Volkswagen AG beteiligten sich als assoziierte Partner. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat rund die Hälfte des Projektvolumens von 5,5 Millionen Euro bereitgestellt und das Projekt HotPowCon im Zuge des Programms „IKT 2020 – Forschung für Innovationen“ gefördert. Die entwickelte Aufbau- und Verbindungstechnik ist zum Beispiel auch für die Fertigung von Wechselrichtern für Photovoltaik-Anlagen interessant und kann zukünftig in weiteren Branchen eingesetzt werden.
Hintergrund im Internet:
Programm “IKT 2020”
Die Beteiligten Partner:
Robert Bosch GmbH
Siemens AG
Heraeus Materials Technology GmbH & Co. KG
Chemnitzer Werkstoffmechanik GmbH
SEHO Systems GmbH
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS
Universität Rostock, Institut für Gerätesysteme und Schaltungstechnik
Technische Universität Dresden, Zentrum für mikrotechnische Produktion
Die assoziierten Partner:
Volkswagen AG
Daimler AG
Über Bosch
Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen mit weltweit rund 375 000 Mitarbeitern (Stand: 31.12.2015). Sie erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2015 einen Umsatz von 70,6 Milliarden Euro. Die Aktivitäten gliedern sich in die vier Unternehmensbereiche Mobility Solutions, Industrial Technology, Consumer Goods sowie Energy and Building Technology. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre rund 440 Tochter- und Regionalgesellschaften in rund 60 Ländern. Inklusive Handels- und Dienstleistungspartnern erstreckt sich der weltweite Fertigungs- und Vertriebsverbund von Bosch über rund 150 Länder. Basis für künftiges Wachstum ist die Innovationskraft des Unternehmens. Bosch beschäftigt weltweit 55 800 Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung an 118 Standorten. Strategisches Ziel der Bosch-Gruppe sind Lösungen für das vernetzte Leben. Mit innovativen und begeisternden Produkten und Dienstleistungen verbessert Bosch weltweit die Lebensqualität der Menschen. Bosch bietet „Technik fürs Leben“.
Das Unternehmen wurde 1886 als „Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik“ von Robert Bosch (1861–1942) in Stuttgart gegründet. Die gesellschaftsrechtliche Struktur der Robert Bosch GmbH sichert die unternehmerische Selbstständigkeit der Bosch-Gruppe. Sie ermöglicht dem Unternehmen langfristig zu planen und in bedeutende Vorleistungen für die Zukunft zu investieren. Die Kapitalanteile der Robert Bosch GmbH liegen zu 92 Prozent bei der gemeinnützigen Robert Bosch Stiftung GmbH. Die Stimmrechte hält mehrheitlich die Robert Bosch Industrietreuhand KG; sie übt die unternehmerische Gesellschafterfunktion aus. Die übrigen Anteile liegen bei der Familie Bosch und der Robert Bosch GmbH.
Mehr Informationen unter www.bosch.com, www.bosch-presse.de, www.twitter.com/BoschPresse.
