Zuverlässige Schweißverbindungen für die Leistungselektronik im Elektroantrieb
Die Leistungselektronik ist ein wesentliches Element eines Elektroantriebs. Sie leitet die Traktionsenergie von der Batterie oder der Brennstoffzelle in den E-Motor und wandelt dabei den Strom von Gleich- zu Wechselstrom.
Die zu verschweißenden Bauteile sind zumeist Kupferbleche mit Dicken zwischen 0,5 – 3 mm. Wo immer hohe elektrische Ströme fließen, ist eine hohe Schweißqualität entscheidend. Schweißspritzer und damit umherfliegende Partikel könnten zum Kurzschluss und damit zum Ausfall der Komponente führen. Auch wird an die Schweißnaht ein hohes Maß an mechanischer Festigkeit gefordert, um Vibrationen im Laufe des Betriebs beim Kunden gerecht zu werden.
Lösungen für Ihre Fertigungsschritte in der Leistungselektronik
Beim Laserschweißen von Anschlusskontakten setzen moderne Fertigungslinien auf präzise und schonende Mikroschweißverfahren. Diese sind besonders geeignet für die punktgenaue Kontaktierung von elektronischen Bauteilen, die thermisch sensibel sind. Um eine gleichbleibend hohe Qualität und Zuverlässigkeit der Schweißverbindungen zu gewährleisten, ist eine Prozessüberwachung unerlässlich. In Echtzeit werden die Schweißparameter kontrolliert und bei Bedarf angepasst, um optimale Ergebnisse zu erzielen. So wird sichergestellt, dass auch bei hohen Anforderungen an Präzision und Geschwindigkeit stets eine perfekte Schweißverbindung erreicht wird.
Laserschweißen von IGBT- Boards (Isolierte-Gate-Bipolar-Transistorenplatten) ist ein wichtiger Schritt in der Produktion von Leistungselektronik-Modulen. Die Laserschweißtechnologie bietet eine präzise, sehr schnelle und automatisierte Möglichkeit, die Anschlüsse des IGBT-Moduls mit dem Kühlkörper zu verbinden. Dabei ist eine Prozessüberwachung von zentraler Bedeutung, da eine schlechte Schweißqualität zu Fehlfunktionen des Moduls führen kann. Durch die Integration einer Echtzeitüberwachung können Fehlerquellen schnell identifiziert und behoben werden. Auf diese Weise kann eine konstant hohe Qualität der Schweißverbindung gewährleistet werden.
Die Qualität der Gehäuseabdichtung in den Steuergeräten der Leistungselektronik für Elektrofahrzeuge muss auf Dichtheit geprüft werden. Die Prüftechnik muss dabei die blasenfreie Abgabe, die unterbrechungsfreie Ablage der Dichtung sowie die geforderte Form, Breite und Lage beim Aufbringen der Dichtung kontrollieren.
Unser Zeilensensor CHRocodile CLS 2 erfüllt alle diese Anforderungen. Er kann das gesamte Gehäuse von Leistungselektronikeinheiten mit großer Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit messen. Seine berührungslose, zerstörungsfreie Messtechnik ist ideal, auch bei hohen Dichtungsneigungen.
Gedruckte Leiterplatten (PCB) werden zum Schutz und zur Isolierung mit Schutzlacken einer bestimmten Dicke beschichtet. Die Einhaltung der Dickenspezifikationen ist von entscheidender Bedeutung. Die Dicke von ultradünnen Kunststoffschichten (15-7.600 µm) muss mit der erforderlichen Präzision gemessen werden. Eine zusätzliche Herausforderung ergibt sich aus den üblichen kurzen Taktzeiten und den erforderlichen Messungen an verschiedenen Orten.
Die Lösung für diese Herausforderungen ist unser Flying Spot Scanner 310, der ultrapräzise misst und für kurze Taktzeiten und hohen Durchsatz sorgt.
In der 3D-Packaging-Technologie sind hochgenaue 3D-Messungen der Drahtschlaufe und der Bondhöhe erforderlich. Die topografische Inspektion der endgültigen Bondqualität ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, um die korrekte Funktion von Halbleitern zu gewährleisten. Eine besondere Herausforderung sind die winzigen Durchmesser der Drähte. Darüber hinaus ist die herkömmliche 2D-Bildgebungstechnologie nicht geeignet, um die Schleifenhöhe von sich kreuzenden Drähten zu überprüfen.
Die Lösung, die wir für die Inspektion der Drahtschleifen- und Bondhöhe sowie der Drahtkreuzungen anbieten, ist der Zeilensensor CHRocodile CLS 2Pro, der sich ideal für die Messung der Topografie in Halbleiteranwendungen eignet. Der ultrahohe Akzeptanzwinkel des Sensors ermöglicht präzise topografische Messungen von runden Formen wie Drahtschleifen und Lötstellen, während die schnelle Datenerfassungsrate von bis zu 43,2 Millionen Pixeln pro Sekunde und 36.000 Zeilen pro Sekunde kurze Zykluszeiten gewährleistet.
Weitere Anwendungsfelder in der e-Mobility
Batteriezelle
Batteriezellen sind das Herzstück der Elektromobilität und damit entscheidend für die Sicherheit, Lebensdauer und Performance von E-Fahrzeugen. Unsere Produkte zur Lasertechnik und 3D-Messtechnik ermöglichen kontinuierliche Innovationen in der Batterieproduktion wodurch Kosten gesenkt werden und die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen zunehmen.
Brennstoffzelle
Eine Brennstoffzelle besteht aus zahlreichen Bipolarplatten, die gasdicht verschweißt werden müssen. Meistens sind dabei die Schweißgeschwindigkeiten sehr hoch - ähnlich wie der Qualitätsanspruch an die Schweißnaht. Des Weiteren müssen für eine hohe Performance der Brennstoffzellen geometrische Kenngrößen der Bipolarplatten exakt eingehalten werden. Diese vermessen wir mit unseren Sensoren der 3D-Messtechnik.
Antriebsstrang
Der elektrische Antriesstrang besteht u.a. aus Stator, Rotor und der Leistungselektronik. Für hochwertige Laserschweißungen bei Statoren (Hairpin-Schweißungen) sind gut abisolierte Hairpin-Drähte entscheidend. Wir können sowohl Lackrückstände an Drähten detektieren als auch adaptive Laserschweißprozesse ermöglichen.