Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

Forschungsschwerpunkt

Hochperformante Leistungselektronik

Systemdesign | Simulation | Embedding-Technologien von SiC- und GaN-Halbleitern

Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) bieten den Vorteil von hohen Schaltgeschwindigkeiten. Leistungshalbleiter kommen in einer Vielzahl von Wechselrichtersystemen zum Einsatz z.B. in Traktionswechselrichtern für Elektrofahrzeuge.

Die Forscher*innen am Fraunhofer IZM verfügen über langjährige Expertise sowohl in der Prozessierung der Embedding-Leiterplattentechnologie als auch im Aufbau und der kundenspezifischen Weiterentwicklung von leistungselektronischen Modulen mit Leistungshalbleitern auf der Basis von Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) und Silizium (Si).

Embedding PCB Technologies for Power Electronics
© Fraunhofer IZM | Volker Mai
Einblick in die Leistungselektronik (Modell) in einer Leiterplatte für 90A (HHK Projekt).

Ihre Vorteile

  • Direkter Kontakt und fachlicher Austausch mit unserem Expert*innen-Netzwerk
  • Zugang und Nutzung der Hightech-Infrastruktur (Labore und Reinräume) des Institutes
  • Wissens- und Entwicklungsvorsprung gegenüber dem Wettbewerb

Unsere Services

  • Einbettung von Leistungshalbleitern – SiC, GaN und Si – in die Aufbaulagen von Leiterplatten
  • Einsatz von Leading-Edge-Leiterplatten
  • Hochkompakte Module mit kurzen Leiterzügen, um hohe Schaltfrequenzen zu ermöglichen
  • Module zur optimierten Integration oder Anbindung an Kühlkörper
  • Modularer Aufbau komplexer leistungselektronischer Systeme

Unsere Leistungen

  • Schaltungstechnik und Prototypenbau mit Wide-Band-Gap (WBG)-Halbleitern
  • Ansteuerung leistungselektronischer Baugruppen, v.a. von WBG-Halbleitern
  • EMV-gerechter Entwurf durch Modellierung und Simulation elektromagnetischer
  • Störphänomene auf Systemebene
  • Entwicklung von EMV-Konzepten, Filtern und Schirmung
  • Test und Charakterisierung der Prototypen im eigenen Labor

Unser Angebot

  • Aufbau von Prototypen zum Testen und Bewerten der Zuverlässigkeit
  • Herstellung von Kleinserien von WBG-Halbleitern, Gehäusen und Modulen
  • Begleitung bei der Überführung in die Serienproduktion in Europa

Das Fraunhofer IZM ist an öffentlich geförderten Projekten und an Industriekooperationen mit führenden Fahrzeugherstellern und Zulieferern zum Thema Embedding-Leiterplattentechnologie für SiC- und GaN-Halbleiter beteiligt.

Wir testen und prüfen elektronische Komponenten und Bauteile für die Automobilindustrie nach den AEC-Q-Standards.

Projektauswahl

HiEFFICIENT

In dem bis 2024 laufenden europäischen Verbundprojekt, koordiniert vom Fraunhofer IZM, wird die Verwendung von Wide-Band-Gap-Halbleitern für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen untersucht. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer effizienten, integrierten Ladeeinheit für Elektrofahrzeuge mit einer Leistung von 22 kW.

SiCeffizient

Gemeinsam mit den Industriepartnern Porsche und Bosch hat das Fraunhofer IZM effizientere Wechselrichter für Elektroautos entwickelt. Die SiC-Halbleiter in den Transistoren erhöhen die E-Auto-Reichweite um bis zu 6 Prozent.

SiCModul

Fraunhofer IZM hat mit den Automobilzulieferern Bosch und Vitesco ein SiC-Umrichtermodul für elektrische Hochleistungsantriebe entwickelt. Es handelt sich um das erste auf Siliziumkarbid basierende Leistungsmodul für elektrische und hybride Traktionsanwendungen im Motorsport.

DauerPower

In Kooperation mit Bosch und Porsche entwickelt Fraunhofer aktuell einen 3-phasigen Antriebswechselrichter mit einer Dauerleistung von 720kW und Nennstrom 900A.