6 juillet 2022
Des chercheurs de la chaire Systèmes de conversion d’énergie et entraînements électriques de l’Université technique de Chemnitz ont réussi pour la première fois à imprimer en 3D des boîtiers pour des composants de l’électronique de puissance. Pour ce faire, des puces en carbure de silicium sont positionnées à un certain endroit des boîtiers pendant le processus d’impression.
Des pâtes céramiques et métalliques sont utilisées pour l’impression 3D des boîtiers. Après l’impression, ces pâtes – ainsi que la puce qui y a été placée – sont frittées. Ce processus constitue également la particularité de cette méthode. La céramique obtenue sert de matériau isolant et du cuivre est utilisé pour réaliser les contacts de la grille, du drain et de la source des transistors à effet de champ.
On dispose désormais de composants d’entraînement capables de résister à des températures supérieures à 300°C. Le souhait d’une électronique de puissance plus résistante à la température s’est imposé comme une évidence, car les boîtiers des composants de l’électronique de puissance sont traditionnellement installés le plus près possible du moteur et devraient donc disposer d’une résistance à la température tout aussi importante.
Au cours des derniers mois, une équipe de recherche a fabriqué plusieurs prototypes de semi-conducteurs de puissance à base de carbure de silicium encapsulés de manière additive. Outre une excellente résistance à la température, cette technologie présente les avantages suivants : d’une part, grâce à la réalisation des contacts des puces sur les deux faces, à plat et sans soudure, elle promet une durée de vie plus longue en ce qui concerne le nombre de cycles de changement de charge, ainsi qu’un meilleur refroidissement et donc une meilleure exploitabilité des puces. Grâce à la conductivité thermique plus élevée de la céramique par rapport aux matières plastiques et à la liberté de conception habituelle de l’impression 3D, il est facile de réaliser dans le boîtier et à sa surface des géométries spécialement adaptées pour atteindre un refroidissement plus efficace. De plus, la fabrication d’un composant électronique de puissance ne nécessite ainsi plus qu’une seule étape de travail après la production des puces en carbure de silicium. Le procédé doit désormais continuer à être développé pour être commercialisé.