Wissenschaftliche Mitarbeitende (m/w/d): Laserstrahl- und Aufbau- und Verbindungstechnik in der Leistungselektronik in Nürnberg

Der Forschungsbereich Elektronikproduktion am Lehrstuhl FAPS entwickelt die Fertigungstechnologien für die Elektronik von morgen: von der additiven und laserbasierten Herstellung von Leistungsmodulen über neue Aufbau- und Verbindungstechniken bis hin zur Zuverlässigkeit unter realen Einsatzbedingungen. Unser Ziel ist es, Elektronik kompakter, effizienter und ressourcenschonender zu fertigen und unsere Ergebnisse gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung in die Anwendung zu bringen. Dabei arbeiten wir als interdisziplinäres Team aus Maschinenbau, Elektrotechnik, Werkstoffwissenschaften und angrenzenden Fächern eng zusammen, wir unterstützen uns gegenseitig und bieten Raum für eigene Ideen, fachliche Weiterentwicklung und die Promotion.

Leistungselektronik ist eine Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität und die Energiewende. Moderne Halbleiter wie SiC und GaN ermöglichen effizientere und kompaktere Leistungsmodule. Die steigenden Leistungsdichten und Betriebstemperaturen stellen jedoch neue Anforderungen an die Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT). Klassische Verfahren wie das Aluminium-Dickdrahtbonden und das Weichlöten stoßen hier an ihre Grenzen, und Kupfer wird zum bevorzugten Werkstoff für Kontaktierungen. Das Laserstrahlschweißen bietet dafür eine präzise, materialsparende und großserienfähige Alternative. Weil Kupfer infrarote Laserstrahlung jedoch nur schlecht absorbiert, rücken kurzwellige Strahlquellen im grünen und blauen Wellenlängenbereich in den Fokus.

In einem öffentlich geförderten Verbundprojekt mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickeln wir einen Laserschweißprozess für die Kontaktierung dünner Kupferleadframes in Leistungsmodulen. Dazu bringen wir Kupfermetallisierungen auf Halbleiterbauelementen mittels atmosphärischem Plasmaspritzen (APS) auf. Außerdem setzen wir die AVT der Module um und bewertet ihre Zuverlässigkeit. Dazu bauen wir am Lehrstuhl eine eigene Laserschweißzelle mit grüner Strahlquelle auf, die Sie von der Konzeption bis zur Inbetriebnahme verantworten. Mit dieser Zelle und den weiteren Strahlquellen am Lehrstuhl führen Sie Referenzversuche durch, um die Ergebnisse verschiedener Wellenlängen vergleichen und bewerten zu können.

Ihre Aufgaben

Im Rahmen des Forschungsprojekts

• Entwicklung und Optimierung additiver Kupfermetallisierungen auf Halbleiterbauelementen mittels atmosphärischem Plasmaspritzen (APS), zum Beispiel hinsichtlich Porosität, Rauheit, Schichtdicke und Haftung
• Aufbau- und Verbindungstechnik der Leistungsmodule (Sintern, Löten, Drahtbonden, Laserschweißen)
• Konzeption, Aufbau und Inbetriebnahme einer eigenen Laserschweißzelle mit grüner Laserstrahlquelle, inklusive Integration von Scanneroptik, Sensorik, Spanntechnik und Lasersicherheit
• Untersuchung und Qualifizierung von Laserschweißverbindungen auf metallisierten Halbleiterbauelementen
• Durchführung von Referenzversuchen mit den Laserstrahlquellen am Lehrstuhl und vergleichende Bewertung verschiedener Wellenlängen
• Charakterisierung der Verbindungen, zum Beispiel mit Schliffbildern und FIB-REM
• Zuverlässigkeitsbewertung der Module mittels aktiver Lastwechselprüfung (Power Cycling)
• Statistische Versuchsplanung und Auswertung der Versuchsergebnisse
• Enge Abstimmung mit den Partnern aus Industrie und Forschung im Verbund
• Wissenschaftliche Evaluation, Veröffentlichung und Präsentation der Projektergebnisse

Am Lehrstuhl insgesamt

• Mitwirkung in der Lehre, zum Beispiel Übungen, Seminare oder Praktika
• Betreuung von Studien-, Bachelor- und Masterarbeiten
• Mitarbeit bei Forschungsanträgen und Projektberichten
• Beitrag zur inhaltlichen Weiterentwicklung der Themenfelder Lasertechnik sowie Aufbau- und Verbindungstechnik für die Leistungselektronik
• Öffentlichkeitsarbeit, zum Beispiel Laborführungen, Messen, Konferenzen

Was Sie mitbringen sollten

• Sehr guter wissenschaftlicher Hochschulabschluss (Master/Diplom Uni/TU) in Maschinenbau, Elektrotechnik, Mechatronik, Werkstoffwissenschaften, Physik oder einer vergleichbaren Fachrichtung
• Interesse an Lasermaterialbearbeitung, Leistungselektronik und Aufbau- und Verbindungstechnik
• Sehr gute Deutsch- und gute Englischkenntnisse
• Selbstständige, strukturierte Arbeitsweise, Teamfähigkeit und Freude an der Zusammenarbeit mit Industriepartnern

Wünschenswert

• Kenntnisse im Anlagenbau, z. B. Konstruktion, Inbetriebnahme, Automatisierung oder Lasersicherheit
• Erfahrung im Laserstrahlschweißen oder in anderen Laserprozessen
• Grundkenntnisse in der Elektronikproduktion bzw. AVT
• Erste Erfahrungen mit Prozessüberwachung, Messtechnik oder Datenauswertung (z. B. Python, MATLAB)
• Erste Forschungserfahrung, z. B. durch eine Abschlussarbeit oder eine HiWi-Tätigkeit

Sie arbeiten in einem kreativen, interdisziplinären Team mit viel Raum für eigene Ideen. Für Ihre Forschung stehen Ihnen eine umfangreiche, moderne Laborausstattung in den Bereichen Lasertechnik, Metallisierung, Leistungselektronik sowie Prozess- und Materialanalytik zur Verfügung, außerdem ein breites Netzwerk aus Industrie und Forschung.

• Vollzeitstelle, Vergütung nach TV-L E13, befristete Anstellung
• Arbeitsort: Nürnberg, auf AEG
• Einstellung zum Projektstart voraussichtlich in Q1 2027
• Möglichkeit zur Promotion im Rahmen der Tätigkeit

Zuletzt aktualisiert: 21. Oktober 2026 - 11:01

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