Ob in Windkraftanlagen oder in Hybrid-Autos: Dort, wo es elektrische Antriebe braucht, die Gleichstrom in Wechselstrom wandeln, wird es heiß. Bis zu 175 Grad muss die Leistungselektronik in den Wechselrichtern aushalten – und ebenso die Verbindungstechnologie, die die einzelnen Komponenten in den Modulen zusammenhält. Als Fachmann für metallische Verbindungen verschreibt sich Dr. Matthias Hutter seit knapp 20 Jahren am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM der Suche nach neuen Verbindungen, um Elektronik für den Einsatz bei hohen Temperaturen zu rüsten. Zu den Technologien, die der studierte Werkstoffwissenschaftler maßgeblich vorantreibt, gehören das Löten von elektronischen Baugruppen und die dazugehörende Schadensanalyse, das Transient Liquid Phase Soldering sowie das Silbersintern. Die Entdeckungen, die er im Laufe seines Forscherlebens macht, sind wegweisend für die Wissenschaft wie für die Industrie. So entwickelt Hutter im Jahre 2005 Prozesse für das rückstandslose Löten großer Flächen und Flip-Chip-Aufbauten. Erstmals gelingt dem heute 45-Jährigen ein porenfreies Löten ohne die Notwendigkeit Vakuum einzusetzen. Ein Meilenstein für Hutter und das gesamte Institut, der alle Anwendungen betrifft, bei denen gelötet wird: Die-Attach für leistungselektronische Module genauso wie Anwendungen in der Optoelektronik, denn dort bestehen besondere Anforderungen hinsichtlich der Rückstandsfreiheit.

Ein bisschen Glück sei auch immer dabei, so der Wissenschaftler. Der ist jedoch nicht auf das Glück allein angewiesen. Auf seinen eigenen Forschungen aufbauend, bringt er wenige Jahre später nicht nur das flussmittelfreie Löten zum nächsten Level, sondern schafft auch eine neue Verbindungstechnologie: Eine spezielle Zinn-Kupfer-Verbindung, die den Schmelzpunkt in Powermodulen auf über 400 Grad erhöht. Wird die maximale Temperatur nicht ausgereizt, vervielfältigt sich dafür die Lebensdauer und damit die Zuverlässigkeit des Moduls. Im Jahr 2010 mündet der technologische Durchbruch Hutters in eine Patentanmeldung¬ – nicht die einzige im Laufe seiner Karriere. Das Transient Liquid Phase Soldering findet besonders in der Automobilindustrie Beachtung, da es als Alternative für bleihaltige Lote dienen könnte.

Matthias Hutter wird nicht müde zu betonen, dass jede technologische Neuerung die Errungenschaft eines ganzen Teams sei. Doch hat seine Expertise, sein getriebener Forschergeist, der Ideen zu Realitäten macht, maßgeblich zu den Erfolgen beigetragen. Dafür wurde der Gruppenleiter am 16. Dezember mit dem diesjährigen Forschungspreis des Fraunhofer IZM ausgezeichnet.

Doch Hutter ist auch Mentor. Er teilt sein Wissen und unterstützt den Nachwuchs und betreut Diplomarbeiten sowie Dissertationen. Was er den jungen Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen auf den Weg mitgibt? „Bringt nicht nur eure Technologien ein, sondern versteht das gesamte System. Dafür sind die physikalischen Grundlagen essentiell“. Der gebürtige Nürnberger hat seine Hausaufgaben gemacht. So gut, „dass es auf diesem Gebiet niemanden mehr gibt, an dem ich mich festhalten könnte. Ein komisches Gefühl“. Denn damit wachse auch die Verantwortung, die sich in seinen Händen bündelt. Wie heißt es im Film Spiderman? Aus großer Kraft folgt große Verantwortung. Und das gilt ebenso für die Wissenschaft. 

Text: Eva Baumgärtner