Unser Engagement Ihnen gegenüber: ein schnelles, flexibles, zuverlässiges, innovatives und wettbewerbsfähiges Unternehmen zu sein.
Um dies zu erreichen, führen wir ehrgeizige 4.0-Projekte durch. Symbiose, unsere neue Elektronikfabrik, ist das beste Beispiel dafür.
Entdecken Sie Symbiose
Leistungselektronik: SiC und GaN, neue Komponenten, die eine Herausforderung für Elektronikzulieferer darstellen
24 März 2022
LACROIX Electronics
Der erwartungsgemäß starke Anstieg der Produktion von Hybrid- und Elektrofahrzeugen in den nächsten Jahren und der wachsende Bedarf an höheren Reichweiten geht auch mit der Entwicklung von neuen Leistungshalbleitern einher. Die Rede ist hier insbesondere von SiC und GaN, also Komponenten aus Siliziumkarbid und Galliumnitrid, die die Beherrschung neuer Montagetechnologien voraussetzen, die noch leistungsfähiger sind als die bisherigen.
Vor diesem Hintergrund und parallel zur Forschung und Entwicklung in der Automobilbranche hat ein „Made in France”-Konsortium – bestehend aus drei Elektronik-Zulieferern (LACROIX, ACTIA und ALL Circuits) – beschlossen, die jeweiligen Kompetenzen zu bündeln. Unter ständiger Begleitung von WeNetwork verfolgt der Unternehmensverbund das Ziel, im Rahmen des Projekts PREM’S „PoweR Electronic Manufacturing Services” in den nächsten drei Jahren die Erwartungen des Marktes zu erfüllen.
Die Leistungselektronik macht einen weiteren entscheidenden Schritt nach vorn
Nicht alle heute verbauten, elektronischen Bauteile werden den Anforderungen der Antriebe von Elektrofahrzeugen gerecht. Die neuen SiC- und GaN-Komponenten sind bislang die einzigen, die dies ermöglichen, wobei ihr Leistungsniveau jedoch so hoch ist, dass dies erhebliche Auswirkungen auf die gesamte elektronische Produktionskette nach sich zieht und das bisher erworbene Knowhow in der Assemblage in Frage stellen.
Tatsächlich verträgt diese neue Komponentengeneration weitaus höhere Betriebstemperaturen, nämlich bis zu 200 °C, im Vergleich zu 125 °C bei aktuellen Bauteilen. Ihr Einsatzbereich erweitert sich daher und verlangt nach der Entwicklung und Industrialisierung neuer Verfahren, die sowohl hervorragende elektrische und thermische Verbindungen als auch eine bisher unerreichte mechanische Belastbarkeit der Befestigungen bieten.
Dies setzt eine höhere Effizienz der bisherigen Methoden zur Verbindung von Bauteilen auf Leiterplatten oder Stromschienen voraus. Zum einen sollen sie dem umlaufenden Strom weniger Widerstand entgegensetzen, zum anderen jedoch auch neuen Anforderungen an Isolierung und Wärmeübertragung gerecht werden, um hohe Kühleffizienz und optimalen Betrieb zu gewährleisten. Herkömmliche Materialien, beispielsweise zum Crimpen oder Verschrauben, sind daher nicht mehr für die Anforderungen dieser neuen Komponenten geeignet.
Bei LACROIX bestätigt sich unsere Expertise auch in der Qualität der Betreuung, die wir unseren Kunden zukommen lassen. Unser Knowhow im ‚Design-for-Manufacturing‘ (DFM) gewährleistet die perfekte Übereinstimmung der Konzepte unserer Kunden mit unseren aktuellen und zukünftigen industriellen Montageprozessen.
Der europäische Markt für Leistungselektronik für die Automobilbranche wird bis 2030 auf etwa 10 Milliarden Euro geschätzt. Das Volumen der französischen Elektronikmontage wird bis 2030 auf mehrere Milliarden Euro geschätzt, wobei ab 2025 schon mit mehreren Hunderten Millionen Euro gerechnet wird, und die potenziellen Absatzmärkte in anderen Industriezweigen in diesen Zahlen noch nicht berücksichtigt wurden.
SiC und GaN: unübertroffene Leistung und 70 % weniger Wärmeverlust
Die Leistung der neuen SiC- und GaN-Komponenten ist so hoch, dass bei gleicher Einsatzleistung das Produktvolumen um das Fünffache reduziert werden kann. Die Produktmasse folgt mindestens demselben Verhältnis, wie übrigens auch die Dimensionierung der Kühlsysteme, die in manchen Fällen nicht einmal mehr notwendig sind.
Dieser Technologiesprung ist eine Antwort auf die grundlegenden Herausforderungen von Elektrofahrzeugen, aber auch von Flugmaschinen wie Drohnen oder der neuen Generation von Flugzeugen. Dasselbe gilt auch für Land- und Seefahrzeuge.
Die klimatischen und ökologischen Herausforderungen und die Erhaltung unseres Planeten sind überlebenswichtig, wobei die oben erzielten Fortschritte erhebliche Auswirkungen auf die Reduzierung des Materialeinsatzes mit bisher unerreichten Wirkungsgraden im Betrieb haben (insbesondere aufgrund der Reduzierung des Produktvolumens um den Faktor 5 bei gleicher Leistung); und sie gehen mit geringeren Wärmeverlusten durch weniger oder vernachlässigbare Temperaturerhöhungen im Vergleich zu aktuellen Systemen einher.
Diese Innovationen ermöglichen uns, unsere industrielle Leistung zu verbessern. Dies wird sich auch auf unsere ‚traditionellen‘ Prozesse auswirken und sehr wahrscheinlich auch neue Perspektiven für elektronische Systeme mit geringerer Leistung eröffnen. Dieses PREM’S-Projekt wird mit einer Kompetenzsteigerung bei unseren Technikern und Ingenieuren einhergehen. Ein weiterer Pluspunkt für die Zukunft unserer Gesellschaft und unseres Industriezweiges in Frankreich.
Geplanter Produktionshochlauf bis 2025
Hier gilt es, sich zwei Herausforderungen zu stellen: zum einen die frühestmögliche Industrialisierung dieser neuen Montageverfahren und die Bereitstellung von Designleitfäden für Automobilhersteller und Zulieferer zum anderen. Parallel dazu sind die entsprechenden Normen hinsichtlich der Qualität der industriellen Umsetzung, aber auch der Funktionszuverlässigkeit der montierten Produkte zu erfüllen. All dies stellt eine große Herausforderung für unsere Kunden und ihre Anwendungen dar.
Die Gründung des französischen Elektronikkonsortiums „We Network”, mit einem derartigen Grad an Kooperation und einem gleichwertigen Wissenstand aller Mitglieder, ist eine Premiere in der Branche. Nachdem sich die drei Partner zunächst einer gemeinsamen Bestandsaufnahme ihrer verschiedenen Montagemethoden (verwendete Legierungen, Befestigungsmittel usw.) gewidmet haben, konnte man anschließend auf die anderen Phasen des Projekts übergehen.
„We Network” ist in diesem Projekt äußerst wertvoll, da es die Lenkungsausschüsse zwischen den Unternehmen moderiert. Außerdem steht uns damit eine technische Plattform in Angers zur Verfügung, wo wir allesamt, weit von allen Vertraulichkeitsformalitäten in einem neutralen Rahmen zusammenarbeiten. Wir installieren Ausrüstung und Maschinen in diesem gemeinsamen Raum, was unsere Zusammenarbeit erleichtert und den Projektablauf vereinfacht.
PREM’S ist mit einem, seitens der Partner gemeinsam getragenen Budget in Höhe von 2,25 Millionen Euro dotiert und profitiert von dem von der PFA-Plattform der frz. Automobilindustrie koordinierten und von France Relance finanzierten Entwicklungsprogramm „Électronique de Puissance”. Für die Koordination und Steuerung des Projekts ist das Technikzentrum We Network zuständig, das seit 2016 die Kooperationsprojekte der Elektronikmontagebranche in Frankreich moderiert.
Ein branchenübergreifender technologischer Durchbruch
Eine im industriellen Maßstab produzierte Leistungselektronik öffnet ein neues Kompetenzfeld. Das PREM’S-Projekt ermöglicht es seinen Mitgliedern, solide Beziehungen zu Automobilherstellern und Zulieferern aufzubauen, die mit ähnlichen technischen Herausforderungen konfrontiert sind.
Es handelt sich hierbei um eine wahrhaftige Neuausrichtung auf die Definition der zukünftigen Standards der Leistungselektronik. Auf der Ebene der Elektronikbranche arbeiten die drei Partner an der Prozessinnovation, um neue Zielvorgaben zu erfüllen, die für die spezifische Montage von Komponenten und Produkten im Zusammenhang mit der Leistungselektronik ausschlaggebend sind.
Wir arbeiten an den drei grundlegenden Verbindungen zwischen elektronischen Baugruppen, nämlich: elektrische, thermische und mechanische Verbindungen. Wir entwickeln neue Montageverfahren wie das ‚Sintern‘, die bislang bei der Montage von elektronischen Baugruppen noch nicht zum Einsatz kamen.
Wir befassen uns ebenfalls intensiv mit anderen Techniken, wo Laser und Verbundmaterialien aus neuen Formulierungen eingesetzt werden, die auf Verbundstoffen mit hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit basieren, wie beispielsweise das vielversprechende Graphen.
Der Beruf des Elektronikmonteurs (EMS – Electronics Manufacturing Services) ist bei Weitem kein rein ausführender Beruf mehr, sondern einer, bei dem Teamarbeit und Prozessinnovation gefragt sind. Dieser tiefgreifende Wandel in der Elektronikbranche stellt eine echte Herausforderung dar.
Plus d'articles
Entschlüsselung
Skalierbare industrielle Automatisierung: Flexibilität und Effizienz für die Fabrik der Zukunft
Expertenmeinung
Sicherung der Supply Chain: Der Schlüssel zu einem langlebigen Produkt!
Expertenmeinung
Design for Test: Wie kann ich die Qualität meines elektronischen Produkts sicherstellen und gleichzeitig die Produktionskosten optimieren?
Podcast „Carte Blanche“, Folge Nr. 2: Emmanuel Thommerel – Industrie im Zeitalter der Daten
Expertenmeinung