Deutscher Innovationspreis: Neues Lötverfahren steigert die Leistungsfähigkeit von Computerchips

Ein neues Lötverfahren zu entwickeln, klingt jetzt nicht gerade nach einem Thema, mit dem man die Massen begeistert. Trotzdem ist auch solche Forschungsarbeit extrem wichtig. Denn sie kann dazu beitragen, bestehende Produkte noch einmal deutlich effizienter und leistungsfähiger zu machen. Verdeutlichen lässt sich dies am Beispiel Infineon. Der Dax-Konzern baut und verkauft unter anderem so genannte Leistungshalbleiter. Diese werden praktisch immer dann benötigt, wenn elektrische Energie gewandelt wird. Dies ist etwa beim Aufladen eines Smartphones der Fall. Faktisch kommt heutzutage kaum noch ein Elektrogerät ohne dieses kleine Bauteil aus. Der für die Elektro-Steuerung zuständige Leistungshalbleiter ist stets fest mit einem Metallgehäuse verbunden. Die Verbindung wurde bisher durch ein klassisches Lötverfahren sichergestellt. Dies brachte aber ein Problem mit sich: Die Lötstelle wirkte wie eine thermische Wand. Die entstehende Wärme konnte dadurch nicht optimal abgeführt werden.

Der Chip kann bei gleicher Größe rund dreißig Prozent mehr Strom verarbeiten

Bei Infineon hat man daher nun ein neues Verfahren namens Diffusionslöten entwickelt. Dabei wird der Chip bei der Produktion auf der Unterseite mit einem speziellen Metallgemisch beschichtet. Erhitzt man dieses Gemisch gemeinsam mit der Kupferplatte des Gehäuses, entsteht eine metallische Verbindung. Diese ist einerseits robust genug, um dauerhaft in Elektrogeräten eingesetzt zu werden. Gleichzeitig wird aber auch eine extrem gute Wärmeübertragung erreicht. Was zunächst einmal etwas technisch klingt, hat ganz konkrete praktische Vorteile: So kann ein solcher Chip mithilfe des neuen Lötverfahrens rund dreißig Prozent mehr Strom verarbeiten. Die Leistungsfähigkeit erhöht sich also massiv. Gleichzeitig geht dies aber nicht auf Kosten der Langlebigkeit. Im Gegenteil: Auch die Lebensdauer des Chips erhöht sich im Schnitt um achtzig Prozent. Es zeigt sich also: Auch vermeintlich unspektakuläre Weiterentwicklungen, können signifikante Verbesserungen mit sich bringen.

Die Energiewende profitiert von der Weiterentwicklung

Folgerichtig wurde Infineon für die Entwicklung des neuen Lötverfahrens auch mit dem Deutschen Innovationspreis 2022 ausgezeichnet. Der Charme der Innovation besteht darin, dass zwar im Prinzip nur ein einziges Produkt verbessert wurde. Weil dieses aber in so vielen Geräten zum Einsatz kommt, wird doch eine großflächige Wirkung erzielt. So spielen die Leistungshalbleiter auch bei der Energiewende eine wichtige Rolle. Solarwechselrichter kommen beispielsweise ebenso wenig ohne die kleinen Bauteile aus wie Elektromotoren und Stromleitungen. Insofern stellt das neue Lötverfahren auch einen wichtigen Beitrag zum Kampf gegen den Klimawandel dar. Das Beispiel zeigt zudem, dass auch bei längst auf dem Markt befindlichen Produkten noch wichtige Effizienzgewinne erzielt werden können. Im Idealfall trägt dies dann dazu bei, dass irgendwann deutlich weniger Flächen für Solarmodule und Windräder benötigt werden, um die selbe Menge an Ökostrom zu erzeugen.

Via: Wiwo

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