Semiconduttori di potenza resistenti alla temperatura dalla stampante 3D
I ricercatori della Facoltà di ingegneria elettrica e informatica della Chemnitz University of Technology sono riusciti per la prima volta nella stampa 3D e nella successiva sinterizzazione di alloggiamenti per componenti elettronici di potenza

Per la prima volta, i ricercatori della Professorship for Electrical Energy Conversion Systems and Drives presso la Chemnitz University of Technology sono riusciti a stampare in 3D alloggiamenti per componenti elettronici di potenza, che vengono utilizzati, ad esempio, per controllare le macchine elettriche. Durante il processo di stampa, i chip di carburo di silicio vengono posizionati in un punto designato sull’alloggiamento.

Come per il loro motore stampato in ferro, rame e ceramica, che la cattedra ha presentato per la prima volta alla Fiera di Hannover nel 2018, anche per la stampa 3D della custodia vengono utilizzate paste ceramiche e metalliche. “Dopo il processo di stampa, questi vengono sinterizzati insieme al chip stampato – e questo è ciò che rende speciale”, afferma il Prof. Dr. Ralf Werner, professore di sistemi e azionamenti di conversione dell’energia elettrica. La ceramica viene utilizzata come materiale isolante e il rame viene utilizzato per contattare le aree di gate, drain e source dei transistor ad effetto di campo. “Il contatto dell’area del cancello, che normalmente ha una lunghezza del bordo inferiore a un millimetro, è stato particolarmente impegnativo”, aggiunge il Prof. Dr. Thomas Basler, capo della cattedra di elettronica di potenza,

Dopo le bobine isolate in ceramica stampate alla Chemnitz University of Technology, presentate alla Fiera di Hannover nel 2017, e il motore stampato, ora sono disponibili anche componenti di azionamento in grado di resistere a temperature superiori a 300 °C. “Il desiderio di un’elettronica di potenza più resistente alla temperatura era evidente, perché gli alloggiamenti per i componenti dell’elettronica di potenza sono tradizionalmente installati il ​​più vicino possibile al motore e dovrebbero quindi avere la stessa resistenza alle alte temperature”, afferma il prof. Werner.

Un team di ricerca guidato da Johannes Rudolph, che ha contribuito a sviluppare il processo di stampa 3D, negli ultimi mesi ha prodotto diversi prototipi di semiconduttori di potenza a base di carburo di silicio con confezionamento additivo. “Oltre all’eccellente resistenza alla temperatura, questa tecnologia offre altri vantaggi”, afferma Rudolph. Da un lato, gli scienziati sperano che il contatto bilaterale, piatto e senza saldature dei chip si traduca in una maggiore durata in termini di numero di cicli di cambio del carico, nonché in un migliore raffreddamento e quindi usabilità dei chip . “Grazie alla maggiore conduttività termica della ceramica rispetto alla plastica e alla libertà di progettazione tipica della stampa 3D, geometrie di raffreddamento appositamente adattate possono essere facilmente implementate nell’alloggiamento e sulla sua superficie”, assicura Rodolfo. Inoltre, dopo la produzione dei chip stessi in carburo di silicio, è necessaria un’unica fase di lavoro per la produzione di un componente elettronico di potenza.

Johannes Rudolph e il suo team vogliono sviluppare ulteriormente il processo fino a quando non sarà pronto per il mercato. I potenziali partner di cooperazione sono invitati a partecipare, ad esempio nel contesto di progetti di ricerca congiunti.

di jacob Mueller tu chemnitz

Johannes Rudolph, ricercatore associato presso la cattedra di sistemi e azionamenti di conversione dell’energia elettrica presso la Chemnitz University of Technology, osserva la stampa 3D di alloggiamenti per componenti elettronici di potenza.

di jacob Mueller tu chemnitz

In un laboratorio della cattedra di sistemi e azionamenti di conversione dell’energia elettrica presso la Chemnitz University of Technology, le paste ceramiche e metalliche vengono utilizzate nella stampa 3D di alloggiamenti per componenti elettronici di potenza per creare la geometria dei componenti.

Di Fantasy

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