Thema: Robust-Elektronik für höchste Leistungsdichten - Hochstrom-Chip-Verbindung

Finanzierung: Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus des Landes Schleswig-Holstein mit Landesmitteln nach Maßgabe der FIT-Richtlinie

Forschungskennzahl: TIP-L/1.1/42

Fördersumme: 408.436 €

Laufzeit: 01.10.2019 bis 30.06.2023

Projektleiter: Prof. Dr. Ronald Eisele

Kurzfassung: Hochleistungshalbleiter in der Leistungselektronik sind bestimmendes Element für die Leistungsfähigkeit von Umrichtern und Steuerelementen in der Elektromobilität und bei Systemen der regenerativen Energie. Ein Leistungshalbleiter, der deutlich mehr Strom pro Fläche und damit eine geringere Fläche für die Kontaktierung aufweist, benötigt eine extrem leistungsfähige Chip-Kontaktierung mit großem Leiterquerschnitt bei gleichzeitig kleiner Kontaktfläche.

Ziel ist eine Neuentwicklung der Hochstrom-Kontaktierungstechnik auf der Oberseite des Leistungshalbleiters. Diese Kontaktierungsmöglichkeit soll sowohl auf einem Leadframe-Stapelaufbau als auch auf der herkömmlichen keramischen Leiterplatte einsetzbar sein. In schnell schaltenden Systemen (z.B. Wide-Bandgap-Halbleiter SiC und GaN) führt dieser hohe Strom jedoch zu Problemen mit Überspannung im Modul durch interne, parasitäre Induktivitäten. Daher wird in diesem Vorhaben parallel zur Hochstromkontaktierung auch das niederinduktive Design der Chip-Kontaktierung vorangetrieben.

Ergebnis ist ein Demonstrator in Form einer Leistungsbaugruppe für eine einphasige Motoransteuerung. Die Baugruppe umfasst die IGBT oder MOSFET-Endstufe (Halbbrücke), gegebenenfalls passive Bauelemente (Widerstände und Kondensatoren) und Sensoren (Thermistor und ggfs. Shunt) in Sintertechnik. Zusätzlich soll die Option für eine Wärmespreizung und/oder eines Kühlkörpers im Bereich der Leistungshalbleiter gegeben sein.