Diese Dissertation widmet sich der Erarbeitung verschiedener Managementstrategien für ein leistungsflussoptimierendes Energiemanagement von dezentralen Energieversorgungssystemen in zukünftigen Niederspannungsnetzstrukturen. Als dezentrales Energieversorgungssystem ist dabei eine beliebige Kombination von Erzeuger-, Verbraucher- und Speichereinheiten zu sehen. Die Optimierung des Leistungsflusses auf Niederspannungsebene wird durch zwei Managementansätze untersucht. In einem verlustoptimierten Managementansatz stehen die bekannten Leitverluste, verursacht durch die wirksamen Leitungsresistanzen, im Fokus der Betrachtung. Durch einen zweiten Ansatz, dem clusterbasierten Managementansatz, wird nochmals eine Fokussierung auf die wirksamen Leitungsresistanzen durch eine Cluster-Bildung von Hausanschlüsen erreicht, welche nur durch geringe wirksame Leitungsresistanzen voneinander getrennt sind. Anhand realitätsnaher Netzabbildungen sowie unterschiedlicher Erzeuger- und Verbrauchersituationen wird der Einfluss eines solchen Energiemanagements auf die Integration dezentraler Erzeuger und der Leitverluste gezeigt sowie die Möglichkeit einer netzoptimierten Betriebsweise untersucht. / This thesis includes two different options to manage the situation of consumption and supply in a low-voltage grid. On the one hand the energy management is based on the optimization of the losses in the low-voltage grid caused by the resistance of the branchs. On the other hand the resistance between consumption and supply is the optimized parameter. This is implemented with a clustering of the whole low-voltage grid in groups of households. Based on realistic models of low-voltage grids and different situations of consumption and supply the two management strategies are tested. These tests shows the influence on the losses, the integration of distributed suppliers and the controlled power flow to the medium-voltage grid.

Im Rahmen der Begehung der Betriebsstätte am Standort B an der der Werkstattleiter teilgenommen hat, wurden verschiedene Gefahrenbereiche identifiziert. Für den Batterieladeplatz, bei dem es verfahrenstechnisch bedingt zur Bildung einer explosiven Atmosphäre kommen kann und Gefahren durch die Elektrolytflüssigkeit bestehen, soll die Gefährdungssituation beurteilt werden. In einem ersten Schritt wurde das zu untersuchende Arbeitssystem Batterieladeplatz abgegrenzt und die relevante Arbeitsumgebung hinsichtlich deren Wechselwirkung mit dem Batterieladeplatz analysiert. Unter Anwendung des Erklärungsmodells der Gefährdungsermittlung wurden für das Arbeitssystem die relevanten Gefährdungsfaktoren, Gefahrenquellen, gefahrbringende und begünstigende Bedingungen, Gefährdungen und mögliche Belastungen hinsichtlich der Gesundheit der Mitarbeiter evaluiert. Die Beurteilung erfolgte nach dem Standardverfahren für die Risikobeurteilung für Fachkräfte für Arbeitssicherheit. Die Eintrittswahrscheinlichkeit und das Schadensausmaß wurden auf Grund von Erfahrungen eingeschätzt. Um die verantwortlichen Führungskräfte zu unterstützen und der Beratungsaufgabe einer Sifa gerecht zu werden, wurden Ziele formuliert und ein Maßnahmenkatalog erarbeitet.:Inhaltsverzeichnis Kurzreferat I Inhaltsverzeichnis II Abbildungsverzeichnis III Tabellenverzeichnis III Verzeichnis von Kurzzeichen und Begriffen bzw. Definitionen IV 1 Einleitung 6 1.1 Ziel und Vorgehensweise 6 1.2 Firmenporträt 6 2 Analyse und Beurteilung der Arbeitsplätze 8 2.1 Analyse und Abgrenzung des Arbeitssystems Batterieladeplatz 9 2.2 Objektorientierte Gefährdungsbeurteilung und Risikobewertung des Arbeitssystems Batterieladeplatz 10 2.2.1 Gefährdungsfaktor: Brände, Explosionen 10 2.2.2 Gefährdungsfaktor: Gefahrstoffe 11 2.2.3 Gefährdungsfaktor: Elektrische Energie 12 2.2.4 Gefährdungsfaktor: Mechanische Faktoren 13 2.2.5 Gefährdungsfaktor: Physische Belastung, Arbeitsschwere 13 3 Ziele 14 3.1 Gefährdungsfaktor: Brände, Explosion 14 3.2 Gefährdungsfaktor: Gefahrstoffe 14 3.3 Gefährdungsfaktor: Elektrische Energie 15 3.4 Gefährdungsfaktor: Mechanische Faktoren 15 3.5 Gefährdungsfaktor: Physische Belastung, Arbeitsschwere 16 3.6 Hinweis zur Umsetzung der Ziele 16 4 Maßnahmen 16 4.1 Sicherheitstechnische Maßnahmen 16 4.2 Organisatorische Maßnahmen 18 4.3 Maßnahmen hinsichtlich Persönlicher Schutzausrüstungen 18 4.4 Verhaltensbezogene Maßnahmen 19 4.5 Ergänzende Maßnahmen 19 5 Zusammenfassung 20 Literaturverzeichnis 21 Anlagen

Um die Zuverlässigkeit von intelligenten Stromverteilerleisten zu überprüfen, wird eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, weitestgehend automatisierte und herstellerunabhängige Messergebnisse aufzunehmen, zu vergleichen und zu bewerten. Die Betrachtung der Stromverteilerleisten erfolgt hierbei als Blackbox, welche durch einen möglichst vollumfänglichen Satz an Eigenschaften beschrieben wird. Der zur Messung notwendige Testplan wird aus dieser Beschreibung der Eigenschaften automatisch generiert und kann dann getrennt im Labor ausgeführt werden. Dabei wird eine durchgehende Dokumentation des Messablaufs und der Umgebungsbedingungen sichergestellt. Im Nachgang ist eine Analyse der Messergebnisse sowie eine teilautomatisierte Protokollerstellung möglich.

Achieving the utmost reliability of power semiconductors is an ongoing challenge for the scientists and engineers in the packaging community of the industry and research institutions. Still the semiconductor and therefore the function of the power module could live longer, when only the bonding and joining technologies would be more stable against power and temperature cycling wearout. In particular, the conventional electrical connection to the top and bottom surface of the semiconductor is limiting the lifetime due to degradation. For both, the solder layer under the backside and the Al-wire on the topside of the die, it is necessary to develop new contact technologies, as the substitution of just one connection does not perform the required reliability of the module. In this work, different new technologies for power modules were evaluated and an own development is presented. Especially the new development is characterized by an outstanding reliability while keeping the design flexibility of the currently applied methods. To achieve that, the solder joints were replaced by Ag-sintered connections and Cu-wires were bonded as a substitute of Al-wires. This new approach is called DBB-Technology („Danfoss BondBuffer“) and is demonstrated in the example of a 1700V DBB power module. With the help of this technology sintering creates two joints: One between the bottom of die and the substrate and between the die and a thin Cu-foil, which is located on top. This Cu foil (BondBuffer) enables the Cu-bond process as top contact technology without damaging the semiconductor. The DBB Cu foil acts as an absorber for the high bond-forces. The detailed characterization of a DBB-covered semiconductor module reveals an extraordinary high reliability improvement, enhanced thermal impedance and upgraded electrical properties. / Leistungsmodule unterliegen in der Anwendung vielfältigen, kombinierten Beanspruchungen, die je nach Anwendung eine Herausforderung an unterschiedliche Verbindungsstellen im Modul darstellen. Die Betriebsdauer eines Leistungsmoduls wird im Wesentlichen von den halbleiternahen Aufbau- und Verbindungstechniken limitiert. Das geht z.B. aus umfangreichen Lastwechseluntersuchungen hervor, in denen als Fehlermechanismen die Zerrüttung des Lots unter dem Chip oder das Abheben des Aluminium-Bonddrahts vom Halbleiter identifiziert wurden. Die einzelnen Verbindungsschichten im Leistungsmodul bilden eine Funktionskette, die beim Ausfall nur eines Gliedes die gesamte Funktionalität verliert. Maßnahmen zur Optimierung einzelner Schichten, z. B. der Halbleiter-Substrat-Verbindung oder nur der oberseitigen Chipkontaktierung, bringen alleinstehend also nicht den gewünschten Erfolg. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Aufbaukonzepte leistungselektronischer Module aus Fachveröffentlichungen verglichen, bevor das eigene Konzept beschrieben wird. Die Lösung basiert dabei auf innovativen und sehr robusten Fügetechnologien, die gezielt herkömmliche Verbindungen im Aufbau ersetzen. Das Ergebnis ist ein Leistungsmodul mit verbesserten thermischen, elektrischen und thermo-mechanischen Eigenschaften. Eine wesentliche Rolle spielt dabei das Silbersintern als Alternative zum Löten. Dank der Sintertechnik geht der Halbleiter eine hochfeste Verbindung mit dem Substrat ein. Darüber hinaus ermöglicht die Sintertechnologie das stoffschlüssige Verbinden einer dünnen Kupferfolie mit der oberen Halbleitermetallisierung. Diese Kupferfolie ist erforderlich, um das Cu-Drahtbonden für die oberseitige Kontaktierung der Halbleiter anzuwenden, ohne diesen aufgrund hoher Bondkräfte zu zerstören. Dank der vorteilhaften Materialeigenschaften ist die Cu-Bondverbindung deutlich leistungsfähiger als eine Al-Bondverbindung. Diese Kombination aus robusten Fügestellen trägt den Namen DBB-Technologie („Danfoss BondBuffer“) und soll zukünftig dank der Verfügbarkeit sinterbarer Halbleiter in hochzuverlässigen Leistungsmodulen angewendet werden.

Mit dem Förderprojekt „eProduction“ wurde das Ziel verfolgt, eine sichere, robuste und nachhaltige Produktion von Elektrofahrzeugen in hohen Stückzahlen zu ermöglichen. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Fertigung von Hochvoltbatterien als Energiespeicher für den Elektroantrieb. Auf Grund der interdisziplinären Zusammensetzung der Projektpartner und des ganzheitlichen Ansatzes bei der Entwicklung optimaler Produktionstechnologien und -prozesse leistete das Vorhaben „eProduction“ einen Beitrag zu mehreren in der Förderbekanntmachung „STROM 2010“ als bedeutend erachteten Themengebiete. Zu nennen sind hierbei die Erforschung von werkstoff- und verfahrensorientierten Schlüsseltechnologien im Bereich der Elektromobilität, die Erstellung realitätsnaher Modelle oder Demonstratoren für die praktische Erprobung von elektrischen Teilsystemen, die Sicherstellung von Zuverlässigkeit und Robustheit elektronischer Komponenten sowie primär sicherzustellenden Schutz des Lebens und der Gesundheit der Beschäftigten während des Montageprozesses von Hochvoltbatterien. Im AP 2 und 3 konnten neuartige Konzepte für Gefährdungsbeurteilungen, Qualifikationsmodelle und die virtuelle Absicherung der Aufgabenstellungen in der Montage erstellt und evaluiert werden.:1. Inhalt- und Ergebnisdarstellung AP 2 Hochvoltsicherheit AP 3 Virtuelle Absicherung 2. Veröffentlichungen

Chancen und Möglichkeiten des Duroplast für MID-Anwendungen

Gummiwerkstoffe zeigen unter Belastung ein hochkomplexes Verhalten. Besonders markant sind dabei die von der Belastungsgeschichte und Belastungsrichtung abhängigen Entfestigungseffekte. Für die Entwicklung zuverlässiger und optimierter Produkte aus Gummi ist ein vertieftes Verständnis dieser Eigenschaften essentiell. Sie lassen sich aber nur schwer mit den Eigenschaften der bei der Herstellung des Werkstoffs verwendeten Grundkomponenten in Zusammenhang bringen. Die genauen Vorgänge auf molekularer Ebene, die zu dem typischen Materialverhalten führen, sind unbekannt. In der Arbeit wird als Erklärungsansatz die von Ihlemann entwickelte Theorie selbstorganisierender Bindungsmuster untersucht. Die zentrale These der Theorie besagt, dass sich unter Deformation infolge eines Selbstorganisationsprozesses eine inhomogene Verteilung schwacher physikalischer Bindungen im Material einstellt. Dieses Bindungsmuster verändert sich mit dem Deformationsvorgang und stellt damit das Gedächtnis des Materials dar. In der Arbeit werden zunächst allgemeine Aspekte selbstorganisierender Systeme untersucht und die Theorie anschließend unter diesen Aspekten analysiert. Außerdem wird der Erklärungsansatz geeignet erweitert und demonstriert, dass sich auch neue messtechnische Befunde damit problemlos erklären lassen. Insgesamt wird gezeigt, dass die Theorie selbstorganisierender Bindungsmuster als überzeugende Begründung für eine Vielzahl beobachteter Eigenschaften von Gummiwerkstoff geeignet ist. Um die Theorie zu testen, wurde ein Simulationsprogramm erstellt. Es verwendet eine starke Abstraktion der Molekularstruktur von gefülltem Gummiwerkstoff. Die einzelnen Modellelemente wurden dabei so einfach wie möglich gehalten. Sie sind alle elastisch, es existiert aber eine Regel zum dynamischen Einfügen und Entfernen der physikalischen Bindungen. Daher können alle inelastischen Eigenschaften des Modells direkt mit einer Veränderung der Bindungsstruktur assoziiert werden. Es werden Verfahren vorgestellt, mit denen die zeitliche und deformationsabhängige Evolution des Modellzustands verfolgt werden kann. Damit werden die Abläufe von Messungen nachgebildet. Die Resultate der Simulation werden mit den Messergebnissen verglichen. Dabei zeigt sich, dass mit dem Programm eine Vielzahl typischer inelastischer Eigenschaften von gefülltem Gummiwerkstoff reproduziert werden kann. Dieses Resultat ist bemerkenswert, weil keines der Grundelemente des Modells diese Eigenschaften aufweist. Eine Analyse des Modells zeigt eindeutig, dass das Modellverhalten auf einem Selbstorganisationsvorgang des Modellelements, welches die physikalischen Bindungen repräsentiert, basiert. Der Selbstorganisationsvorgang verläuft genau so, wie von der Theorie vorhergesagt. Die erstaunliche Ähnlichkeit zum Materialverhalten und die geringe Anzahl von getroffenen Annahmen ist ein starkes Indiz dafür, dass in Gummiwerkstoff ebenfalls ein solcher Selbstorganisationsprozess abläuft und das Materialverhalten maßgeblich beeinflusst. / Filled rubber material exhibits a complex behavior in mechanical testing. Especially characteristic is a softening of the material depending on direction and history of loading. For the development of reliable and optimized products deep knowledge about these properties is essential. They are, however, difficult to connect to the properties of the employed molecular components. Overall, the precise molecular scale processes which lead to the material behavior are unknown. In this work the theory of self-organizing linkage patterns by Ihlemann is investigated. Its central claim is, that under deformation a self-organization process occurs, which leads to an inhomogeneous distribution of weak physical links. This linkage pattern evolves during deformation and therefore represents the memory of the material. First of all, some general properties of self-organizing systems are considered. Thereafter, this theory is analysed under these aspects. Moreover, the approach is extended in order to explain some recent experimental observations. It is demonstrated that these new results clearly support the concept. Overall, it is shown that the theory of self-organizing linkage patterns is capable of explaining how a wide variety of material properties emerges from the microstructure. In order to test the theory, a simulation program is developed. It is based on an abstract model of the molecular structure of filled rubber. The model elements are kept as simple as possible. Their characteristic is always elastic. However, there is a rule for dynamically inserting and removing the model element representing the physical links. Hence, all inelastic properties of the model can be associated with a modification of the linkage structure. Algorithms for tracking the evolution of the linkage pattern over time and during a deformation process are presented. These allow to replicate the schedule of published experiments in simulation. The simulation can reproduce a wide variety of typical rubber properties. This is a remarkable result, as none of the basic model elements show any inelastic behavior. An analysis of the model shows clearly that the model behavior is due to a self-organization process based on the model element representing the physical linkages. The self-organization is structured exactly as predicted by the theory. The surprising similarity between simulation and experimental results and the small number of asumptions made lead to the conclusion that in filled rubber most probably such a self-organization process with decisive impact on the material properties is occuring.

In this paper, a study of tungsten metallization in advanced BEOL interconnects is presented. A mature 10 nm process is used for comparison between the tungsten and conventional copper metallization. Wafers were processed together till M1 dual-damascene etch then separated for different metallization. Tungsten metal line of 24 nm width is showing a 1.6X wire resistance comparing to the copper metal line. Comparable opens/shorts yield were obtained on a 0.8 M comb serpentine, Kelvin-via and 4K via chains. Similar physical profile were also achieved. This study has demonstrated the feasibility of replacing the copper by tungsten at BEOL using the conventional tungsten metallization tools and processes. This could be a cost- effective solution for the low-power products.

3D VLSI with a CoolCube TM process allows vertically stacking several layers of devices with a unique connecting via density above a million/mm2. The thermal budget allowed to process the top transistor is currently limited by NiPt silicide stability of the bottom transistor. To extend the upper transistors thermal process window, Pre-Amorphization Implant (PAI) and Si-Capping were used to improve the stability of NiPt 15% on SiC:P and SiGe 30% :B accesses. While PAI enhances the silicide stability on SiC:P substrate from 600°C 2h to 700°C 2h, neither PAI nor Si-Capping improve silicide stability on SiGe 30% :B. To provide a solution for P accesses stability, NiCo 10% silicidation has been developed. Combined with PAI and Si-Capping, the germano-silicide offers a higher stability (up to 600°C 2h) than its NiPtSi 15% counterpart.

Planarization techniques such as Surface planer (better known as Fly-cut) and chemical-mechanical polishing (CMP) can be used to improve the bump roughness and bump height uniformity within the die and wafer which can be beneficial for solder based bump stacking and Cu-Cu direct bonding [1]. In this paper the influence of both planarization techniques on 20μm pitch Cu and CuNiSn bumps embedded in polymer are studied. The polymer protects the bumps from the shearing force of the planarization process and will later serve as a underfill material for the resulting gap of a 3D stack. The microbump planarization process will be discussed. Furthermore characterization of the bump height uniformity across the wafer using SEM and High Resolution Profilometry (HRP) is reported.