近日，開(kāi)姆尼茨理工大學(xué)電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器教授職位的研究人員，首次用3D 打印制造出用于控制電機(jī)的電力電子元件外殼。在打印過(guò)程中，碳化硅芯片被放置在外殼上的指定點(diǎn)。

與該教授于 2018 年在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上首次展示的由鐵、銅和陶瓷制成的打印電機(jī)一樣，陶瓷和金屬漿料也被用于這次3D打印外殼。 “在打印過(guò)程之后，它們被燒結(jié)在一起——這就是它們的特別之處——那就是烙印芯片。”電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器教授的負(fù)責(zé)人 Ralf  Werner 教授說(shuō)。陶瓷用作絕緣材料銅用于接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、漏極和源極區(qū)。“接觸邊緣長(zhǎng)度通常小于一毫米的柵極區(qū)域是特別具有挑戰(zhàn)性的。”電力電子學(xué)教授的負(fù)責(zé)人 Thomas Basler 博士補(bǔ)充道，他的團(tuán)隊(duì)在原型上進(jìn)行了初步的功能測(cè)試。

繼2017 年在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上展出的開(kāi)姆尼茨理工大學(xué)印刷的陶瓷絕緣線(xiàn)圈和印刷電機(jī)之后，現(xiàn)在還可以使用能夠承受 300°C 以上溫度的驅(qū)動(dòng)組件。“人們對(duì)更耐高溫的電力電子產(chǎn)品的需求是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)上，電力電子元件的外殼安裝得盡可能靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，因此應(yīng)該具有同樣的耐高溫性能。”Werner 教授說(shuō)。

由幫助開(kāi)發(fā) 3D 打印工藝的 Johannes Rudolph 領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組在最近幾個(gè)月生產(chǎn)了幾個(gè)基于增材封裝的碳化硅功率半導(dǎo)體的原型。“除了出色的耐溫性外，這項(xiàng)技術(shù)還具有其他優(yōu)勢(shì)，”魯?shù)婪蛘f(shuō)。科學(xué)家們預(yù)計(jì)，芯片的兩側(cè)、平面和無(wú)焊料接觸將在負(fù)載循環(huán)次數(shù)方面帶來(lái)更長(zhǎng)的使用壽命，以及更好的冷卻和芯片的可用性。“由于陶瓷與塑料相比具有更高的導(dǎo)熱性以及 3D 打印常見(jiàn)的設(shè)計(jì)自由度，因此很容易在外殼及其表面上實(shí)現(xiàn)特殊調(diào)整的冷卻幾何形狀，”Rudolph 保證。此外，在碳化硅芯片本身生產(chǎn)后，只需一個(gè)工作步驟就可以制造電力電子元件。

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