Nano-AVT - Hochleistungs-Nano-Verbindungen für mikroelektronische Bauteile

Abstract

Die Ziele des Projektes lagen in der Entwicklung einer neuen KlettWelding-basierten Aufbau- und Verbindungstechnologie (Nano-AVT) und zwei elektronischen Demonstratoren (Hochfrequenz-Datenlogger, Hochleistungs-DC/DC-Wandler) auf Basis der neuen Nano-AVT, welche die hohen technischen Anforderungen des autonomen Fahrens erstmals erreichen sollten. Durch den Ersatz konventioneller Lötverbindungen sollte der Einsatz von halogenhaltigen Flussmitteln komplett verhindert und die Prozesstemperaturen um mehr als 80 % reduziert werden. Darüber hinaus sollte zur Substitution konventioneller Steckverbindungen zwischen Leiterplatten eine neue ganzflächige, starre Verbindung basierend auf der KlettWelding-Technologie entwickelt werden. Die neu entwickelten Verbindungen sollten gezielt in zwei Produkten der Hochfrequenz- und der Hochleistungselektronik integriert werden: Einem miniaturisierten Hochfrequenz-Datenlogger und einem Hochleistungs-DC/DC-Wandler. Mithilfe der KlettWelding-Technologie und der Produkte sollten sowohl 5G-kompatible Schnittstellen für autonom fahrende Fahrzeuge als auch die autarke Versorgung und langzeitstabile Verteilung hoher elektrischer Leistungsdichten unter hoher Auslastung der Fahrzeuge erstmals dauerhaft ermöglicht werden. Mit dem neu entwickelten Hochfrequenz-Datenlogger sollten Übertragungsfrequenzen von bis zu 24 GHz erreichbar sein. Der neue DC/DC-Wandler sollte erstmalig Leistungsdichten von mehr als 40 kW/dm³ bei einer gleichzeitig sehr hohen Anzahl technischer Funktionalitäten ermöglichen. Um eine Herstellbarkeit sowohl des Datenloggers als auch des DC/DC-Wandlers in großer Stückzahl zu ermöglichen, sollte für die KlettWelding-basierten Verbindungen eine neue technische Schnittstelle zur Integration in die Leiterplattenherstellung entwickelt werden. Durch die Integration in die Leiterplattenherstellung sollte langfristig das technologische Potenzial der neuartigen Aufbau- und Verbindungstechnologie auch in deutlich kostensensitiveren Bereichen, wie z. B. der Konsumelektronik, nutzbar gemacht werden. Um den Zusammenhang zwischen der Morphologie und der makroskopischen Verbindungseigenschaften (elektrisch, wärmeleitend, mechanisch) der Nano-AVT grundlegend zu verstehen, sollte zudem ein neues FE-Modell zur theoretischen Vorhersage der Verbindungseigenschaften entwickelt werden. Somit sollten die Entwicklungen während des gesamten Projektes wissenschaftlich fundiert vorangetrieben werden.