Haus der Wirtschaft in Stuttgart
Nach der Eröffnung durch den IMAPS-Vorsitzenden Martin Schneider-Ramelow begrüßte Herr Ministerialdirigent Günther Leßnerkraus vom Wirtschaftsministerium des Landes Baden-Württemberg die Teilnehmer der Veranstaltung.
Grüßworte Günther Leßnerkraus IMAPS Märzseminar Stuttgart
In seinem Grußwort spannte er den Bogen vom Jahr 1896, in dem das heutige Haus der Wirtschaft eingeweiht wurde und Ferdinand Porsche ein Patent für einen Radnabenmotor für Fahrzeuge erhielt, bis zu den aktuellen Problemen der Elektromobilität. Dabei zeigte sich, dass das erste serienmäßige Elektrofahrzeug der Welt, der „Lohner Porsche“, der 1900 auf der Weltausstellung in Paris vorgestellt wurde, schon durchaus ansprechende Leistungen, wie z.B. eine Höchstgeschwindigkeit von 50km/h und eine Reichweite von 50km vorweisen konnte. Die Schwachstelle des Fahrzeugs waren Preis und Masse der Batterie (410kg), trotzdem wurden von diesem Modell und seinen Nachfolgern 600 Exemplare verkauft. Herr Leßnerkraus verwies einerseits auf die lange Tradition der Hochtechnologie in Baden-Württemberg und andererseits auf aktuelle Förderstrukturen wie den Spitzencluster „Microtec Südwest“, bestehend aus 230 Unternehmen und 36 Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Ein Leitprojekt dieses Clusters ist die Produktionsplattform PRONTO.
Wie in den vergangenen Jahren auch begann der wissenschaftliche Teil des Seminars mit drei Podiumsvorträgen. Zunächst sprach Georg Bogner (OSRAM Regensburg). Der Titel seines Vortrages lautete: „Power-LED Packaging-Lösungen und thermische Anforderungen“. Die besondere Herausforderung auf diesem Feld stellen neue Anwendungen, wie zum Beispiel Miniprojektoren oder Fotoblitz-LEDs in Mobiltelefonen dar, wo keine geeigneten Kühlmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Der anschließende Vortrag von Werner Graf (Continental) trug den Titel: „Technologische Anforderungen an automotive Leistungselektroniken“. Für Elektro- und Hybridfahrzeuge müssen völlig neue Leistungsbaugruppen für hohe Spannungen und Ströme entwickelt werden, wobei nur ein begrenztes Volumen zur Verfügung steht und mit den besonders rauen Bedingungen des Kfz-Betriebes umgegangen werden muss. Dabei bestehen sehr hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und die elektromagnetische Verträglichkeit. Den Abschluss der Podiumssession bildete der Vortrag: „Ribbon Bonden für Powermodule“. Das Bändchenbonden ist eine auch wirtschaftlich interessante Alternative zum Dickdrahtbonden und für die Leistungsanwendungen besonders interessant, da die Leistungsdichten der Baugruppen ständig ansteigen und die Verbindungsstelle Chip-Bonddraht häufig besonders belastet ist und die Lebensdauer begrenzt. Zum Abschluss der Podiumssession hatten die Aussteller die Möglichkeit, ihre Unternehmen und das Produktspektrum kurz vorzustellen.
Nach der Podiumssession und der anschließenden Kaffeepause moderierte Professor Heinz Osterwinter die Podiumsdiskussion mit den Rednern der vorangegangenen Vorträge.
Prof. Heinz Osterwinter moderiert die Podiumsdiskussion
Ausstellungssaal
Die Schwerpunkte der Diskussion waren die Vermeidung von Verlustleistung, z.B. durch die Erhöhung des Wirkungsgrades bei LEDs, das thermische Management, Synergien durch Integration und alternative Verbindungstechnologien. Bei der Erhöhung des Wirkungsgrades von LEDs ist mit einer gewissen Sättigung zu rechnen. Bei gegenwärtigen Spitzenwerten von 150 lm/W müssen etwa 50 % der eingespeisten elektrischen Leistung als Wärme abgeführt werden. Beim thermischen Management im Kraftfahrzeug ist häufig begrenzend, dass der vorhandene Kühlkreislauf mit einer Kühlmitteltemperatur von mehr als 100 °C genutzt werden muss. Alternative Verbindungstechnologien könnten sich als notwendig erweisen, wenn die mechanischen Spannungen, die beim Dickdrahtbonden auf dünnen Halbleiterchips entstehen, nicht reduziert werden können. Das Silbersintern wäre unter Umständen eine Alternative.
Auditorium
Nach der Mittagspause sprach zunächst Gaby Böhm (ANCeram Bindlach) zum Thema „Keep cool with ceramics“. Sie stellte eine Reihe von keramischen Substratmaterialien und zugehörige Beschichtungstechnologien vor und zeigte, wie mit Hilfe dieser Materialien neue Kühlkonzepte verwirklicht werden können. Dirk Siepe von Infineon Warstein sprach anschließend über das „Drahtbonden mit Kupfer“. Kupfer als Material für Bonddrähte kann die Nachteile von Aluminium, wie z.B. den eingeschränkten Arbeitstemperaturbereich und die geringere Stromtragfähigkeit vermeiden und ist vor allem für die Kontaktierung von IGBTs und anderen Leistungsbauelementen von Interesse. Den Abschluss der ersten Nachmittagssession bildete der Vortrag von Matthias Kock (Danfoss Schleswig) über das „Packaging von Leistungsmodulen“. Hier wurden Technologien und Konzepte für Leistungsbaugruppen erläutert, die eine beidseitige Kühlung der Halbleiterchips und so eine wesentlich höhere Leistungsdichte in den Baugruppen ermöglichen. Der geplante Vortrag von Ralph Schacht musste leider aus Krankheitsgründen entfallen. Die Vortragspausen wurden von den Besuchern rege wahrgenommen, mit den Fachkollegen und Ausstellern ins detaillierte Gespräch zu kommen. Nicht zuletzt diese Gespräche tragen zu einer erfolgreichen Tagung bei, dienen sie doch dem zwanglosen fachlichen Austausch, dem Knüpfen und der Pflege von Kontakten.
Intensive Pausengespräche
Die zweite Nachmittagssession wurde mit dem Beitrag „Verbindungswerkstoffe in der Leistungselektronik“ von Thomas Krebs (Heraeus Hanau) begonnen, in dem er hauptsächlich neue Lotlegierungen und deren Eigenschaften sowie verschiedene Methoden des Silbersinterns bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen vorstellte. Martin Rittner (Bosch Stuttgart) hatte den Titel „Hochintegration und Leistungselektronik?“ bewusst als Frage formuliert. Ausgehend von der Tatsache, dass bei leistungselektronischen Baugruppen ein Großteil des Volumens von energiespeichernden und passiven Bauelementen benötigt wird, wurden als Lösungsansatz u.a. Leiterplatten mit Dickkupfereinsatz und in die Platine integrierten passiven Bauelementen vorgestellt. Die zur Ansteuerung benötigten hochintegrierten Bauelemente sollten z.B. über System in Package-Lösungen in die Baugruppe integriert werden. Weitere „Leiterplattentechnologien für die Leistungselektronik“ wurden von Georgi Georgiev von der KSG Gornsdorf vorgestellt. Als Entwärmungskonzepte für Leiterplatten stellte er u.a. die IMS-, die Inlay- und die Dickkupfer-Technologie, sowie kupfergefüllte thermische Vias vor. Den Abschluss bildete der Beitrag: „Innovative Power Modules“ von Karl Weidner (Siemens München), den er gemeinsam mit Professor Seliger von der Hochschule Rosenheim vorstellte. Kern dieses Vortrages war die Vorstellung einer neuen Technologie, bei der die Leistungshableiterbauelemente nicht mittels Drahtbonden sondern mit Hilfe von galvanisch aufgebrachten Kupferleiterzügen kontaktiert werden. Somit kann auch ein Teil der Verlustleistung von der Oberseite der Chips über die Verdrahtung abgeführt werden.
Heinz Osterwinter konnte in seinen abschließenden Worten auf eine sehr interessante und erfolgreiche Veranstaltung in einer angenehmen Umgebung zurückblicken.
