Studierende: Mikrostruktur und Mechanik von Aluminium-Drahtbonds

Kurzbeschreibung der Position

Du interessierst Dich für die Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften und möchtest Dein Wissen in einem praxisnahen Forschungsthema vertiefen? Dann suchen wir Dich zum nächstmöglichen Zeitpunkt als studentische Hilfskraft. Im Anschluss führst Du Deine Masterarbeit zum Thema „Mikrostruktur–Eigenschafts-Korrelation in Aluminium-Drahtbondverbindungen für homogenisierte mechanische Kennwerte in leistungselektronischen Anwendungen“ bei uns durch.

Hauptaufgaben

Leistungselektronische Baugruppen sind im Einsatz hohen wechselnden elektrischen Belastungen und einer damit verbunden thermischen und mechanischen Beanspruchung ausgesetzt. Diese Beanspruchungen verursachen eine Ermüdung der Materialien und können letztendlich zum Ausfall führen. Zur Bewertung ihrer Lebensdauer werden prozess- und alterungsabhängige Materialdaten benötigt. Bei Aluminium-Drahtbondverbindungen unterscheiden sich diese Materialkennwerte innerhalb der Bondzone und verändern sich im Einsatz. Zur Ermittlung geeigneter Materialdaten ist daher ein grundlegendes Verständnis des Zusammenhangs zwischen Mikrostruktur (z. B. Korngröße und Kornorientierung) und mechanischen Eigenschaften (z.B. E-Modul und Härte) sowie deren Veränderung unter Belastung erforderlich.Im Rahmen dieser Masterarbeit soll anhand von initialen und geschädigten Drahtbondverbindungen, ausgewertet in drei verschiedenen Zonen (Bonddraht, Bondfuß, Bondkontakt), eine räumlich aufgelöste Korrelation zwischen der Mikrostruktur der Drahtbondverbindung (Orientierung, Korngröße) und den lokalen mechanischen Eigenschaften (Härte und E-Modul) aufgebaut werden. Dazu sollen EBSD-Analysen an Drahtquerschnitten durchgeführt und die entsprechenden Daten ausgewertet werden, um die Orientierungen und Korngrößen in den verschiedenen Zonen gezielt zu untersuchen. Zusätzlich sollen die Ergebnisse der EBSD-Analysen mit Messungen durch Nanoindentation korreliert werden. Dabei sollen in den verschiedenen Zonen Werte zu Härte und E-Modul bestimmt werden, wofür geeignete Mess- und Auswerteparameter ausgewählt werden müssen.Im Anschluss an den experimentellen Teil der Arbeit soll die aufgestellte Korrelation zwischen Kornorientierung und E-Modul bzw. Korngröße und Härte dazu verwendet werden, um die mechanischen Eigenschaften innerhalb der verschiedenen Zonen zu homogenisieren. Dazu sollen zunächst in der Literatur verfügbare analytische Methoden verwendet werden. Im Anschluss sollen simulationsbasierte Homogenisierungsmethoden angewandt und die verschiedenen Homogenisierungsmethoden miteinander verglichen werden.Begleitend zur Durchführung der Arbeiten sollen geeignete Literaturrecherchen in der Fachliteratur durchgeführt werden. Die schriftliche Ausarbeitung ist so zu gestalten, dass sie als effiziente Grundlage für weiterführende Arbeiten dient. Lösungsansätze, Modelle und Ergebnisse sind nachvollziehbar darzustellen, kritisch zu diskutieren und auf physikalische Plausibilität zu überprüfen. Im Rahmen der Arbeit entwickelte Software oder Skripte sind umfassend zu dokumentieren und als Bestandteil der Arbeit einzureichen.Wesentliche Schritte zum Erreichen der Zielsetzung sind:Umfassende LiteraturrechercheErmittlung der Kornorientierung und -größe mittels EBSD MessungenErmittlung der mechanischen Eigenschaften mittels NanoindentationAuswertung der Messungen und Aufstellung der Korrelationen Kornorientierung – E-Modul und Korngröße – HärteHomogenisierung der verschiedenen Auswertezonen mit analytischen und simulationsbasierten Methoden

Qualifikationen und Fähigkeiten

Du bist immatrikulierter Studentin in Chemnitz, Mittweida, Freiberg, Dresden oder der näheren Umgebung.Du hast einen überdurchschnittlichen Notendurchschnitt (<2).Du studierst Materialwissenschaften oder einen vergleichbaren Studiengang.Du bringst erste Erfahrungen im Bereich der Materialcharakterisierung und REM mit.Du begeisterst Dich für aktuelle Fragestellungen der anwendungsorientierten Forschung.Du zeichnest Dich durch eine selbstständige Arbeitsweise aus und bist kommunikativ und teamfähig.Du verfügst über sehr gute Deutschkenntnisse und / oder Englischkenntnisse.

Arbeitsort / Rahmenbedingungen

Du arbeitest an innovativen und spannenden internationalen Forschungsprojekten, mit der Möglichkeit eigene Ideen einzubringen.Du erhältst eine professionelle Betreuung und ein abwechslungsreiches Aufgabenspektrum.Du profitierst von einem kollegialen, angenehmen und motivierenden Arbeitsumfeld.Du wirst in einem multidisziplinären Team tätig sein.Du hast flexible Arbeitszeiten, die Dir eine optimale Vereinbarkeit von Studium und Praxis ermöglichen.

Die wöchentliche Arbeitszeit ist individuell abzusprechen und darf bei studentischen Hilfskräften max. 20h pro Woche betragen. Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.