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研发人员用3D打印耐温功率半导体

2022-07-07 16:20:32 Technische Universität Chemnitz 阅读:
人们对更耐高温的电力电子产品的需求是显而易见的,因为传统上,电力电子元件的外壳安装得尽可能靠近发动机,因此应该具有同样的耐高温性能。

开姆尼茨理工大学电能转换系统和驱动器教授职位的研究人员,首次用3D 打印制造出用于控制电机的电力电子元件外壳。在打印过程中,碳化硅芯片被放置在外壳上的指定点。sRXednc

与该教授于 2018 年在汉诺威工业博览会上首次展示的由铁、铜和陶瓷制成的打印电机一样,陶瓷和金属浆料也被用于这次3D打印外壳。 “在打印过程之后,它们被烧结在一起——这就是它们的特别之处——那就是烙印芯片。”电能转换系统和驱动器教授的负责人 Ralf Werner 教授说。陶瓷用作绝缘材料铜用于接触场效应晶体管的栅极、漏极和源极区。“接触边缘长度通常小于一毫米的栅极区域是特别具有挑战性的。”电力电子学教授的负责人 Thomas Basler 博士补充道,他的团队在原型上进行了初步的功能测试。 sRXednc

继2017 年在汉诺威工业博览会上展出的开姆尼茨理工大学印刷的陶瓷绝缘线圈和印刷电机之后,现在还可以使用能够承受 300°C 以上温度的驱动组件。“人们对更耐高温的电力电子产品的需求是显而易见的,因为传统上,电力电子元件的外壳安装得尽可能靠近发动机,因此应该具有同样的耐高温性能。”Werner 教授说。sRXednc

由帮助开发 3D 打印工艺的 Johannes Rudolph 领导的一个研究小组在最近几个月生产了几个基于增材封装的碳化硅功率半导体的原型。“除了出色的耐温性外,这项技术还具有其他优势,”鲁道夫说。科学家们预计,芯片的两侧、平面和无焊料接触将在负载循环次数方面带来更长的使用寿命,以及更好的冷却和芯片的可用性。“由于陶瓷与塑料相比具有更高的导热性以及 3D 打印常见的设计自由度,因此很容易在外壳及其表面上实现特殊调整的冷却几何形状,”Rudolph 保证。此外,在碳化硅芯片本身生产后,只需一个工作步骤就可以制造电力电子元件。 sRXednc

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