近日，開姆尼茨理工大學電能轉換系統(tǒng)和驅動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的電力電子元件外殼。在打印過程中，碳化硅芯片被放置在外殼上的指定點。

與該教授于 2018 年在漢諾威工業(yè)博覽會上首次展示的由鐵、銅和陶瓷制成的打印電機一樣，陶瓷和金屬漿料也被用于這次3D打印外殼。 “在打印過程之后，它們被燒結在一起——這就是它們的特別之處——那就是烙印芯片。”電能轉換系統(tǒng)和驅動器教授的負責人 Ralf  Werner 教授說。陶瓷用作絕緣材料銅用于接觸場效應晶體管的柵極、漏極和源極區(qū)。“接觸邊緣長度通常小于一毫米的柵極區(qū)域是特別具有挑戰(zhàn)性的。”電力電子學教授的負責人 Thomas Basler 博士補充道，他的團隊在原型上進行了初步的功能測試。

繼2017 年在漢諾威工業(yè)博覽會上展出的開姆尼茨理工大學印刷的陶瓷絕緣線圈和印刷電機之后，現(xiàn)在還可以使用能夠承受 300°C 以上溫度的驅動組件。“人們對更耐高溫的電力電子產(chǎn)品的需求是顯而易見的，因為傳統(tǒng)上，電力電子元件的外殼安裝得盡可能靠近發(fā)動機，因此應該具有同樣的耐高溫性能。”Werner 教授說。

由幫助開發(fā) 3D 打印工藝的 Johannes Rudolph 領導的一個研究小組在最近幾個月生產(chǎn)了幾個基于增材封裝的碳化硅功率半導體的原型。“除了出色的耐溫性外，這項技術還具有其他優(yōu)勢，”魯?shù)婪蛘f。科學家們預計，芯片的兩側、平面和無焊料接觸將在負載循環(huán)次數(shù)方面帶來更長的使用壽命，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熱性以及 3D 打印常見的設計自由度，因此很容易在外殼及其表面上實現(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，只需一個工作步驟就可以制造電力電子元件。

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