Semi-conducteurs de puissance résistants à la température d’une imprimante 3D

Semi-conducteurs de puissance résistants à la température d'une imprimante 3D

Johannes Rudolph, chercheur associé à la chaire de systèmes de conversion d’énergie électrique et d’entraînements de l’Université de technologie de Chemnitz, observe l’impression 3D de boîtiers pour composants électroniques de puissance. 1 crédit

Des chercheurs de la chaire de systèmes de conversion d’énergie électrique et d’entraînements de l’Université de technologie de Chemnitz ont réussi pour la première fois à imprimer en 3D des boîtiers pour des composants électroniques de puissance utilisés, par exemple, pour contrôler des machines électriques. Pendant le processus d’impression, des puces en carbure de silicium sont positionnées à un endroit désigné sur le boîtier.

Comme pour le moteur imprimé en fer, cuivre et céramique, que la chaire a présenté pour la première fois à la Foire de Hanovre en 2018, des pâtes céramiques et métalliques sont également utilisées dans l’impression 3D de boîtiers. “Ceux-ci sont frittés après le processus d’impression, ensemble – et c’est ce qui les rend spéciaux – avec la puce imprimée”, explique le professeur Ralf Werner, directeur de la chaire des systèmes et entraînements de conversion d’énergie électrique. La céramique est utilisée comme matériau isolant et le cuivre est utilisé pour contacter les zones de grille, de drain et de source des transistors à effet de champ. “Le contact avec la zone de la porte, qui a normalement une longueur d’arête inférieure à un millimètre, était particulièrement difficile”, ajoute le professeur Thomas Basler, directeur de la chaire d’électronique de puissance, dont l’équipe a soutenu le projet avec des tests fonctionnels initiaux sur des prototypes. .

Après les bobines à isolation céramique imprimées à l’Université de technologie de Chemnitz, qui ont été présentées à la Foire de Hanovre en 2017, et le moteur imprimé, des composants d’entraînement capables de résister à des températures supérieures à 300 °C sont désormais également disponibles. “Le souhait d’une électronique de puissance plus résistante à la température était évident, car les boîtiers des composants électroniques de puissance sont traditionnellement installés le plus près possible du moteur et doivent donc avoir une résistance à la température aussi élevée”, explique le professeur Werner.

Une équipe de recherche dirigée par Johannes Rudolph, qui a aidé à développer le processus d’impression 3D, a produit plusieurs prototypes de semi-conducteurs de puissance à base de carbure de silicium à conditionnement additif au cours des derniers mois. “En plus d’une excellente résistance à la température, cette technologie offre d’autres avantages”, a déclaré Rudolph. Les scientifiques s’attendent à ce que le contact recto-verso, plat et sans soudure des puces se traduise par une durée de vie plus longue en termes de nombre de cycles de charge, ainsi qu’un meilleur refroidissement et donc une facilité d’utilisation des puces. « En raison de la conductivité thermique plus élevée de la céramique par rapport aux plastiques et de la liberté de conception commune à l’impression 3D, il est facile de réaliser des géométries de refroidissement spécialement adaptées dans le boîtier et sur sa surface », assure Rudolph. De plus, une seule étape de travail est nécessaire pour fabriquer un composant électronique de puissance après la fabrication des puces en carbure de silicium elles-mêmes.


Percée réalisée dans la technologie d’impression 3D de la céramique


Fourni par l’Université de technologie de Chemnitz

Citation: semi-conducteurs de puissance résistants à la température d’une imprimante 3D (6 juillet 2022) récupéré le 6 juillet 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-07-temperature-resistant-power-semiconductors-3d-printer.html

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