Mikroelektronische Systeme und die zugehörige Aufbau- und Verbindungstechnik sind die Schlüsseltechnologie aktueller und zukünftiger Mobilitätslösungen. Zunehmende Miniaturisierung der elektronischen Systeme bei gleichzeitig steigender Leistungsfähigkeit und Lebensdauer erfordern die Entwicklung neuer zuverlässiger Materialien, Verbesserung bestehender Aufbau- und Verbindungstechniken sowie die Erweiterung bestehender Analyse- und Testmethoden. Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf Anwendungen in der Optoelektronik (LED-Module) und der Leistungselektronik.

Durch unsere enge Zusammenarbeit mit diversen Unternehmen aus der Automobilindustrie, Aufbau- und Verbindungstechnik, Optikherstellern u.v.m. in verschiedenen Forschungskooperationen arbeiten wir sehr anwendungsnah und immer an den aktuellsten Themen der Mikroelektronik und Aufbau- und Verbindungstechnik. Zudem ermöglichen wir unseren Studenten so erste Einblicke in mögliche Berufsfelder in den genannten Forschungsfeldern.

Zuverlässiger Betrieb der elektronischen Systeme über die Lebensdauer hinweg ist unerlässlich. Besonders im Automobilsektor mit hohen Sicherheitsanforderungen muss dies gewährleistet sein. Hohe Betriebstemperaturen und starke mechanische und thermomechanische Belastung beeinflussen die Zuverlässigkeit der Systeme und erfordern fortschrittliche und zuverlässige AVT-Technologien.

 

Forschungsgebiete

Die Mobilität der Zukunft wird im Hinblick auf Energieeffizienz und Kundennutzen optimiert werden. Im Fokus stehen: Verbrennungs- und Elektromotoren, Leistungselektronik, Antriebsstrang, Energiespeicherung, Kraftstoffe, elektrische Verbraucher, Energienetze und deren Zusammenspiel. Neben innovativen Funktionsentwicklungen und Betriebsstrategien werden zunehmend die Themen vernetzte Mobilität, Industry 4.0 und Smart Cities in die Projekte einbezogen.

 

Forschungsschwerpunkte

Forschungsprojekte

Labor und Ressourcen

Team

Publikationen

Forschungskooperationen und Zusammenarbeit

Wir in der Forschungsgruppe „Microelectronic Packaging“ unter der Leitung von Prof. Dr. Gordon Elger bauen elektronische Systeme auf und testen diese in unseren Laboren in beschleunigten Alterungstests (zum Beispiel unter Temperaturwechselbedingungen) auf Zuverlässigkeit.

Mittels modernster Methoden (Ramanspektroskopie, Ultraschall, ...) analysieren wir anschließend die getesteten Bauteile auf Fehlerbilder und Ausfallmechanismen.

Zusätzlich zu bereits bestehenden Analysemethoden entwickelt unsere Forschungsgruppe eigene elektrische Prüfverfahren, mit welchen die Zuverlässigkeit elektronischer Bauelemente zerstörungsfrei in-situ und ex-situ gemessen werden kann (Automatisierte Transiente Thermische Analyse).

Mittels Finite-Elemente- (FE) und Computational-Fluid-Dynamics- (CFD) Methoden simulieren wir die physikalischen Zusammenhänge elektronischer Systeme und können diese so beispielsweise in ihrem Thermomanagement entscheidend optimieren.

Derzeit umfasst unsere Forschungsgruppe circa 15 wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wovon etwa 10 Mitarbeiter eine Promotion anstreben.

 

Forschungsgruppe

Aufbau- und Verbindungstechnik ist eine Schlüsseltechnologie für die Herstellung von Mikroelektronik. Miniaturisierung von elektrischen Systemen, bei gleichzeitig steigender Leistung, erfordert eine Verbesserung bei den Verbindungsmaterialien, den Verbindungsprozessen sowie dem Wärmemanagement. Das „Internet of Things“ wurde und wird erst durch die Innovationen in der Aufbau- und Verbindungstechnik, ermöglicht. Auch im Automobilsektor erfordern hohe Betriebstemperaturen, unter starker mechanischer und thermomechanischer Belastung, fortschrittliche und zuverlässige Verbindungen. Bei ständig steigenden Anforderungen, insbesondere im Hinblick auf Sicherheit und Zuverlässigkeit, spielen die fortschrittlichen mikroelektronischen Verbindungen eine herausragende Rolle für die Zukunft.

Diese Forschungsgruppe befasst sich mit dem Aufbau und der Prüfung von elektrischen Modulen und Systemen. Der Schwerpunkt des Teams liegt auf den Anwendungen der Optoelektronik (LED-Module) und der Leistungselektronik. Der Schlüsselaspekt für die elektronische Baugruppe ist die Zuverlässigkeit, d. h. die fehlerfreie Funktion über eine möglichst lange Lebensdauer.  Es werden zerstörungsfreie elektrische Prüfverfahren entwickelt, um die Zuverlässigkeit der Module in beschleunigten Alterungstests zu untersuchen. Die Zuverlässigkeit von Lötverbindungen wird sowohl in Abhängigkeit von der Lötmetallurgie als auch vom Lötprozess untersucht. Das Labor hat ein automatisiertes Messsystem und eine Auswertemethode entwickelt, um in-situ- und ex-situ-Prüfungen mit hoher Empfindlichkeit auf die mechanische Integrität von elektronischen Baugruppen durchzuführen.

Die Temperatur des Halbleiters beeinflusst die Lebensdauer der Halbleiter. Deshalb hat das Wärmemanagement große Bedeutung für seine Zuverlässigkeit. Als neuartige Methode zur Untersuchung des Wärmewiderstands in elektrischen Systemen, wird die Transient Thermal Analysis (TTA) eingesetzt. Auf der Grundlage dieser Messungen werden Finite-Elemente- (FE) und Computational Fluid Dynamics (CFD) Modelle erstellt und validiert. Durch Simulationen wird die Temperatur vorhergesagt und das Design der elektronischen Systeme optimiert.

Angebote für Studierende in der Forschungsgruppe Microelectronic Packaging

ThemaBetreuerArt
Aufbau eines Hardware in the Loop Teststand für Leistungselektronische ModuleMaximilian SchmidForschungsmaster
Entwicklung von Sensorik für fiberoptische Belastungs-SensorenMaximilian SchmidForschungsmaster
Aufbau eines Power-Cycling Teststand für Leistungselektronische ModuleMaximilian SchmidForschungsmaster
Realization of enhanced environmental perception by low level fusion of solid state Automotive LiDAR and RGB camera sensorsMarcel KettelgerdesForschungsmaster

Kontakt

Leiter des Fraunhofer Anwendungszentrums "Vernetzte Mobilität und Infrastruktur"; Forschungsprofessor für Aufbau- und Verbindungstechnik
Prof. Dr. Gordon Elger
Tel.: +49 841 9348-2840
Raum: A114
E-Mail:

Offene Stellen


Bei Interesse an offenen Stellen für Studentische Arbeiten innerhalb der Forschungsgruppe, senden Sie bitte eine Mail mit Lebenslauf an assistenz-iimo-elger@thi.de.