Fraunhofer-Forschung

Silizium-Carbid auf dem Weg zur industriellen Fertigung

Fraunhofer IZM Volker Mai Silizium-Carbid
Eingebettetes Silizium-Carbid auf dem Weg zur Serienproduktion in der Elektromobilität. Bild: Volker Mai / Fraunhofer IZM
Anzeige

Silizium-Carbid wird seit mehreren Jahren in der Forschung als vielversprechendes alternatives Material in der Halbleiter-Branche getestet. Im Projekt SiC Modul wollen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM gemeinsam mit ihren Partnern den Leistungshalbleiter auf den Weg zur industriellen Fertigung bringen und somit die Effizienz des Antriebssystems von Elektrofahrzeugen und damit auch ihre Reichweite weiter erhöhen.

Wie schnell eine E-Auto fahren und welche Strecken man damit maximal zurücklegen kann, hängt von der eingebauten Leistungselektronik ab. Elektronisch gesehen handelt es sich dabei um das Herz der Elektromobilität. Beim Einbau der Leistungselektronik sind drei Faktoren entscheidend: Platz, Gewicht und Wirkungsgrad. Das neue Halbleitermaterial Silizium-Carbid (SiC) erfüllt alle Bedingungen, denn es hat einen höheren Wirkungsgrad und kann kompakter verbaut werden als gängige Halbleiter wie Silizium.

Silizium-Carbid wird aktuell nur in der Forschung eingesetzt

In heutigen E-Autos, die auf der Straße unterwegs sind, ist noch kein Silizium-Carbid verbaut. Das Halbleitermaterial wird bisher nur im Forschungsumfeld eingesetzt. Das soll sich ändern. Um Silizium-Carbid auch innerhalb der industriellen Fertigung zu verwenden, werden im Projekt „SiC Modul“ Rahmenbedingungen aus der Industrie von Anfang an mitgedacht. So beruht etwas das am Fraunhofer IZM entwickelte Modul auf einem klassischen Leiterplattenaufbau, wie er in der Industrie bereits etabliert und leicht umsetzbar ist.

Verkürzte Strompfade und optimierte Leistungsführung

Gleichzeitig werden in dem Modul die neuesten Erkenntnisse aus der Forschung verbaut: Der Halbleiter wird nicht mit einer Drahtbondverbindung kontaktiert, sondern direkt über einen galvanisch hergestellten Kupferkontakt in die Schaltung eingebettet, so dass die Kabellänge verkürzt und die Leistungsführung optimiert werden kann. Auch dabei bezieht das Forscherteam den potenziellen Kunden in die Entwicklung ein: Im ersten Projektjahr wurde ein Lastenheft erstellt, in dem die elektrischen, thermischen und leistungsfähigen Anforderungen an Modul und Halbleiter definiert wurden. Die Spezifikationen, die das Produkt erfüllen muss, haben die Forschenden in enger Zusammenarbeit mit Anwendern aufgestellt und abgestimmt. Die Dimensionierung und elektrische Auslegung der leistungselektronischen Module erfolgte dabei in direkter Zusammenarbeit mit Automobilhersteller, Baugruppenzulieferer und Baugruppenfertiger. Dadurch ist es möglich, eine optimale Bauraumnutzung im Antriebsstrang des Fahrzeugs zu realisieren.

„Wir gehen über die generelle Machbarkeit hinaus, denn in dem Projekt entwickeln wir mehr als nur einen Prototyp“, sagt Lars Böttcher, Gruppenleiter am Fraunhofer IZM und Teilprojektleiter für das SiC-Projekt. Das Ziel sei daher, sowohl das neue Halbleitermaterial Silizium-Carbid, als auch die Einbett-Technik auf den Weg zur Serienproduktion zu bringen. (wag)


Kontakt zum Fraunhofer IZM

Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Gustav-Meyer-Allee 25
13355 Berlin
E-Mail: info@zv.fraunhofer.de
Website: www.fraunhofer.de

Ebenfalls interessant:

Autonomes Fahren soll dank Radar-Sensor-Modul sicherer werden

Anzeige

Smarte Maschinen im Einsatz

Konferenz „Smarte Maschinen im Einsatz – Künstliche Intelligenz in Unternehmen“ am 15. Oktober 2019

Konradin Industrie

Titelbild Industrieanzeiger 29
Ausgabe
29.2019
LESEN
ARCHIV
ABO

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Aktuelle Whitepaper aus der Industrie

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de