6 luglio 2022
I ricercatori della cattedra di sistemi di conversione dell’energia elettrica e azionamenti dell’Università di Tecnologia di Chemnitz sono riusciti per la prima volta a stampare in 3D gli alloggiamenti per i componenti elettronici di potenza. Durante il processo di stampa, i chip di carburo di silicio vengono posizionati in un punto specifico degli alloggiamenti.
Per la stampa 3D degli alloggiamenti si utilizzano paste ceramiche e metalliche. Dopo il processo di stampa, le paste vengono sinterizzate insieme al chip impresso. Tale processo costituisce anche la peculiarità di questo metodo. La ceramica funge da materiale isolante e il rame viene utilizzato per il contatto con le superfici di gate, drain e source dei transistor a effetto di campo.
Sono ora disponibili componenti di azionamento in grado di resistere a temperature superiori ai 300°C. Era chiara la necessità di poter disporre di un’elettronica di potenza più resistente alle alte temperature, perché gli alloggiamenti dei componenti elettronici di potenza sono tradizionalmente installati il più vicino possibile al motore e dovrebbero quindi avere una resistenza alle alte temperature altrettanto elevata.
Negli ultimi mesi, adottando un metodo di produzione additiva un gruppo di ricercatori ha realizzato diversi prototipi di semiconduttori di potenza a base di carburo di silicio, . Oltre all’eccellente resistenza alle temperature, questa tecnologia offre i seguenti vantaggi: da un lato, grazie al contatto bilaterale, piatto e senza materiale di saldatura dei chip, garantisce una durata più lunga in termini di numero di cicli di carico nonché un migliore raffreddamento e quindi una migliore utilizzabilità dei chip. La maggiore conducibilità termica della ceramica rispetto alla plastica e alla libertà di progettazione tipica della stampa 3D, consentono di realizzare facilmente geometrie di raffreddamento appositamente adattate nell’alloggiamento e sulla sua superficie. Inoltre, per produrre un componente elettronico di potenza è necessaria una sola fase di lavoro dopo la produzione dei chip in carburo di silicio. Il processo va ora ulteriormente sviluppato per portarlo infine alla maturità di mercato.