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M. Schöbel, B. Harrer, H.P. Degischer:
"Multiskalare Tomografie von Diamant verstärkten Metallmatrix Verbundwerkstoffen für Kühlungszwecke";
Talk: Metallografie Tagung Jena 2008, Jena; 09-17-2008 - 09-19-2008; in: "Fortschritt in der Metallografie", Praktische Metallografie, 40 (2008), 337 - 342.

In Hochleistungsschaltkreisen wie IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) produzieren hohe elektrische Leistungsdichten starke Hitze die von den Schaltkreisen abtransportiert werden muss. Hierfür werden AlSiC Metallmatrix-Verbundwerkstoffe als Basisplattenmaterial eingesetzt, die den Übergang zwischen dem Keramikisolator und dem Kühlkörper bilden. Um Ablösung während thermischer Wechselbelastung zu verhindern müssen diese Materialien nicht nur gute thermische Leitfähigkeit sondern auch einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ähnlich wie der des Isolators aufweisen. Beide Kriterien werden erfüllt indem man gut leitende Metalle mit Keramikpartikeln verstärkt (AlSiC). Um die Leistungsfähigkeit dieser IGBT Module in Zukunft, zu verbessern müssen Wärmeleiter mit verbesserten thermischen Eigenschaften entwickelt werden. Die Entwicklungen gehen in Richtung Diamant als Verstärkung, da dieser die beste thermische Leitfähigkeit aufweist. Bei diesen MMCs entstehen neue Anforderungen an die Produktion und Verarbeitung, da die Bindung zwischen Diamanten und Metallen schwer herzustellen ist und die thermische Langzeitbelastungsfähigkeit noch nicht ausreichend bekannt ist. Zur Untersuchung der Partikelverteilungen wurde Röntgen Computer Tomografie eingesetzt. Die Haftung zwischen den Diamantpartikeln und der Matrix wurde mittels hoch auflösender Synchrotron Tomografie studiert. Dabei konnten Änderungen im Porenvolumenanteil sowie Ablösungseffekte an den Diamant- Matrixgrenzflächen beobachtet werden. Diese tomografischen Untersuchungen ermöglichen sowohl eine Qualitätskontrolle der Produktion als auch ein Verständnis der inneren Schädigungen eines MMCs in situ unter thermischer Belastungsbelastung.

MMC, Hochleistungselektronik, Diamant verstärkt, Tomografie