Konzeptentwicklung zur reflowkompatiblen und vollautomatisierten Integration von Superkondensatoren in SMT‑Prozesse (MA)

Ausgangssituation

Superkondensatoren (EDLC, Hybrid‑Caps) werden zunehmend in Embedded‑Systemen zur Energiepufferung, Leistungsstabilisierung und als Backup‑Energiequelle eingesetzt. Ihre Integration in bestehende SMT‑Fertigungslinien ist derzeit jedoch eingeschränkt durch:

  • Thermische Limitierungen der Bauteile (Elektrolyt, Dichtungssysteme)
  • Fehlende oder eingeschränkte Reflow‑Kompatibilität
  • Notwendigkeit von sekundären Lötprozessen (Wellen-, Selektiv- oder Handlöten)
  • Eingeschränkte Pick‑and‑Place‑Fähigkeit (Bauform, Masse, Co‑Planarität)

Diese Randbedingungen stehen im Widerspruch zu hochautomatisierten Fertigungslinien mit minimalem manuellem Eingriff. Ziel ist daher die Entwicklung eines prozesssicheren, skalierbaren und thermisch robusten Integrationskonzepts.

Aufgabenstellung

Ziel der Arbeit ist die systematische Entwicklung und Validierung eines alternativen Packaging- und Prozesskonzepts zur Integration von Superkondensatoren unter folgenden Randbedingungen:

  1. 100 % automatisierbare SMT‑Integration
  2. Reflowfähigkeit gemäß IPC/JEDEC-Profilen (z. B. JEDEC J-STD-020)
  3. Minimierung oder Eliminierung von sekundären Lötprozessen
  4. Sicherstellung von:
    • elektrischer Performance
      • mechanischer Stabilität
      • Langzeitzuverlässigkeit
  5. Optional: Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit von reflowtauglichen Superkondensator-Designs.

Ablauf

  1. Stand der Technik und Anforderungsanalyse
  2. Konzeptentwicklung – Integrations- und Packaging-Ansätze
  3. Prozessentwicklung
  4. Experimentelle Validierung
  5. Zuverlässigkeits- und Lebensdauerbewertung
  6. Techno-ökonomische Bewertung

Erwartete Ergebnisse

  1. Systematische Bewertung der technologischen Integrationsansätze
  2. Nachweis der Reflow-Kompatibilität (theoretisch und experimentell)
  3. Empfehlung eines bevorzugten Konzepts inkl.:
    • Technologieauswahl
      • Implementierungsstrategie

Fachliche Kompetenz

Fachliche Kompetenz

  • Grundlagen der Elektronikfertigung (SMT/THT)
  • Kenntnisse in Werkstoff- und Verbindungstechnik
  • Verständnis von elektronischen Bauelementen (insb. Kondensatoren)
  • Thermische Grundlagen / Wärmeübertragung
  • PCB-Design und Layout (Design for Manufacturing, DFM)
  • Erfahrung mit experimenteller Arbeit
  • Verständnis von Automatisierung und Fertigungssystemen
  • Strukturierte ingenieurwissenschaftliche Arbeitsweise
  • optional (aber sehr vorteilhaft): Grundkenntnisse in Simulation, Grundlagen Projektmanagement

Bewerbung

Bitte senden Sie Ihre aussagekräftigen Unterlagen (Lebenslauf und vollständige Notenübersicht) per E-Mail mit Betreff: Titel der Ausschreibung.

Kategorien:

Forschungsbereich:

Elektronikproduktion

Art der Arbeit:

Masterarbeit

Studiengang:

Energietechnik, IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Werkstofftechnik oder vergleichbar

Kontakt

SSc

Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik

Wissenschaftliche Mitarbeitende

Adresse

Fürther Straße 246b 90429 Nürnberg

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