Wie leistungselektronische Steuergeräte für aktuelle Hybrid- und Elektrofahrzeuge noch kompakter und effizienter werden können, erforschen derzeit 10 Unternehmen und Forschungsinstitute aus der Elektronik- und Automobilindustrie in dem Förderprojekt „Ultrakompaktes Leistungs-Modul höchster Zuverlässigkeit“ (UltiMo). Das Projekt wird durch die Firma Continental koordiniert und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Fördermaßnahme „Leistungselektronik zur Energieeffizienzsteigerung“ gefördert.

Ziel des bis Juni 2013 laufenden Vorhabens ist es, die Grundlage für eine hocheffektive beidseitige Kühlung der Leistungshalbleiter in Motorsteuergeräten zu schaffen. Bisher werden diese in herkömmlicher Aufbauweise auf Schaltungsträger montiert und oberflächenseitig mittels ultraschallgeschweißter Aluminiumdrähte kontaktiert. Das Fraunhofer IZM erforscht mit anderen Partnern Alternativen für diese Drahtbondtechnik in Form einer flächigen Kontaktierung und Anbindung der Halbleiteroberflächen, die die Möglichkeit einer beidseitigen Entwärmung der thermisch hochbelasteten Bauelemente bietet und damit zu einer Steigerung der Zuverlässigkeit beiträgt. Weitere Vorteile der neuen Technologie sind die einfache Integrierbarkeit in Elektro- oder Hybridfahrzeuge sowie die Möglichkeit zur Reduzierung der benötigten Halbleiter und somit der Materialkosten, was in der Folge auch zu einer Verkleinerung des benötigten Steuergerätevolumens führt und die Leistungsdichte auf Systemebene drastisch steigert. Die Themen des Fraunhofer IZM umfassen dabei die Entwicklung und Qualifizierung des Packages und der Aufbautechnologien. Herausforderungen stellen sich z.B. in einem verwölbungsarmen Aufbau der Substrate, in der Isolation zwischen den Substraten und der Kontaktiertechnik des Halbleiters.

Das Projekt „UltiMo“ wird im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb der Fördermaßnahme „Leistungselektronik zur Energieeffizienzsteigerung (LES)“ mit rund 3,9 Mio. Euro gefördert. Weitere 2,6 Mio. Euro tragen die Projektpartner selber bei. Das BMBF-Programm LES zielt auf mehr Ressourcenschonung und Klimaschutz durch deutliche Energieeinsparungen in volkswirtschaftlich wichtigen Bereichen.

UltiMo – Projektpartner

Die 10 Forschungspartner aus dem Bereich Elektronik- und Automobilindustrie sind Hersteller von Schaltungsträgern und Verbindungswerkstoffen (ANCeram, Curamik und der Edelmetall- und Technologiekonzern Heraeus), von Verbindungstechnologie und Leistungsmodulen (Bayerisches Laserzentrum, Danfoss), Systemlieferanten der Automobilbranche und Mitgliedern der Kraftfahrzeugindustrie (Continental, Volkswagen). Ergänzt wird das Konsortium durch drei Institute der Fraunhofer-Gesellschaft (IZM, ISIT und IISB).