より良い環境のための耐久性のある電子機器

電子機器の持続可能な設計は、現代の最大の技術的課題の1つです。電子システムは、熱、湿度、振動などの極端な条件に耐えながら、寿命が尽きた後も修理またはリサイクル可能でなければなりません。この課題を克服するために、Nora Jeskeの研究は、革新的で環境に優しい電子システム用の材料と接続技術に焦点を当てています。また、電子機器の評価や残存寿命の推定のためのデータ駆動型手法の開発にも取り組んでいます。これにより、増大する電子廃棄物の問題が解消され、シーメンスのエコテック基準の導入も支援されます。これらの貢献により、彼女は「新人」部門で2025年の発明家オブザイヤー賞を受賞しました。

銀焼結—信頼性を高め、寿命を延ばすための重要な技術

パワーエレクトロニクスの信頼性と寿命を延ばすことは、Jeskeの研究の中心的な焦点です。重要なアプローチは、革新的な組立および接続ソリューションに銀焼結技術を使用することです。銀焼結では、小さな銀粒子を圧力と適度な熱で押し合わせて、固体の導電性化合物を形成します。はんだ付けとは異なり、金属が溶けることはなく、拡散プロセスによって安定した高温耐性のある化合物層が形成されます。銀の優れた熱特性のおかげで、この技術は放熱性の向上、信頼性の向上、寿命の延長という大きな利点をもたらします。 Jeskeは、この技術の持続可能性をさらに高めるために取り組んでいます。彼女の焦点は、銀焼結と他の製造工程を組み合わせるためのプロセスチェーンを最適化することです。目標は、プロセス時間を短縮し、エネルギーを節約し、同時に信頼性を向上させて、パワーエレクトロニクス用の堅牢でコンパクトで耐久性のあるモジュールを製造することです。

信頼性を高めるだけでなく、Jeske氏は電子機器を再利用・リサイクルする方法や、製造の資源効率を高める方法にも注力しています。ベルリンの電子機器製造チームとともに、プリント回路基板と電子部品の自動分離プロセスのアプローチ、部品の再利用性を評価する方法、製造中の熱とプロセスガスを回収するためのコンセプトを開発しています。「私たちは、モジュール全体を耐久性がありながら修理可能な構造にする方法を検討しています」とJeske氏は説明します。「これが循環経済の鍵です」と彼女は付け加えます。

ストーリーを語るエレクトロニクス

彼女の革新的な仕事のもう一つの焦点は、電子機器のライフサイクルの評価です。Jeskeと彼女の同僚は、材料やコンポーネントに統合でき、温度や湿度などの環境ストレスに早期に反応できる受動構造を開発しました。これにより、電子機器の状態がわかり、システムまたは個々のコンポーネントの残りの耐用年数を評価するための意思決定の指針となります。

これにより、データに基づいて電子機器を評価できるようになります。再利用できるコンポーネントはどれですか？交換またはリサイクルが必要なのはどれですか？これはシステム全体の残りの耐用年数にどのような影響を及ぼしますか?これにより、独自の利用履歴に関する情報を提供する電子機器という新しい技術標準が作成され、循環経済への移行を測定および制御できるようになります。

テクノロジーから戦略まで

Jeskeは、技術開発と並行して、これらのソリューションを将来の製品世代やシーメンスのサステナビリティ戦略に組み込む方法を模索しています。Siemens Foundational Technologiesのシニア・キー・エキスパートとして、研究だけでなく、トレンドレーダーや、電子機器の持続可能な材料や循環型設計の原則を早期に特定する研究イニシアチブにも携わっています。

Jeskeのキャリアは、ドイツ学術奨学財団からの奨学金と、テクノロジー、社会問題、アドバイザリーサービスの間の学際的なキャリアによって形作られてきました。彼女にとって「自分の行動を通じて変化をもたらす」ことが重要であり、その主張は彼女の発明にも反映されています。彼女の仕事の目標は、世界中の電子廃棄物を削減し、資源を節約し、電子システムを設計して、より長く使用し、修理し、最終的にはより良いリサイクルを実現することです。これは循環経済への重要な貢献です。