I ricercatori hanno studiato il carburo di silicio, un promettente materiale alternativo per l'industria dei semiconduttori, ormai da diversi anni. L'Istituto Fraunhofer per l'affidabilità e la microintegrazione IZM ha unito le forze con i partner del progetto SiC Module per potenziare questo tipo di semiconduttore di potenza per la produzione industriale. Il loro sforzo va ad aumentare l'efficienza delle trasmissioni nei veicoli elettrici e ad ampliare la gamma di questi veicoli.

L'elettromobilità ha i suoi oppositori, con alcuni scettici che indicano limitazioni come la velocità massima e l'autonomia massima delle auto elettriche. Entrambi dipendono dall'elettronica di potenza integrata, il cuore elettronico della mobilità elettrica. Taglia, peso ed efficienza sono tre fattori determinanti per l'elettronica di potenza destinata all'installazione nelle auto elettriche. Carburo di silicio (SiC), un nuovo materiale semiconduttore, spunta tutte e tre le caselle. È più efficiente ma lascia un ingombro ridotto rispetto ai semiconduttori convenzionali come il silicio.

Comunque, il carburo di silicio non si trova oggi in nessuna auto elettrica in circolazione. Così com'è, questo materiale semiconduttore è ancora confinato ai laboratori di ricerca. Per portarlo dal laboratorio alla fabbrica, il progetto SiC Module ha preso in considerazione tutte le condizioni della produzione industriale nell'equazione fin dall'inizio. Il design del modulo è un esempio calzante:i ricercatori del Fraunhofer IZM lo stanno basando sulla struttura del classico circuito stampato che l'industria ha a lungo favorito. Questo dovrebbe accelerare il suo lancio.

Linee elettriche più corte, migliore instradamento dell'alimentazione

Il modulo sta inoltre beneficiando degli ultimi progressi scientifici. Piuttosto che legare il semiconduttore al pacchetto, i ricercatori hanno deciso di incorporarlo direttamente nel circuito con un contatto in rame assistito da galvanica per accorciare i fili e ottimizzare l'instradamento dell'alimentazione. Il team ha anche coinvolto il potenziale cliente per questo sforzo di sviluppo. Nel primo anno del progetto, hanno stilato una scheda tecnica che individuava l'impianto elettrico, requisiti termici e prestazionali per il modulo e il semiconduttore. I ricercatori hanno lavorato a stretto contatto con gli utenti, soddisfare i loro desideri quando hanno determinato le specifiche del prodotto.

Case automobilistiche, i fornitori di componenti e gli OEM sono stati direttamente coinvolti nello sforzo di mappare le dimensioni dei moduli elettronici di potenza, layout e circuiti elettrici. Questo collettivo ha cercato di sfruttare al massimo lo spazio disponibile nella catena cinematica dei veicoli. Lars Böttcher, capogruppo presso il Fraunhofer IZM e responsabile del sottoprogetto SiC, dice, "Stiamo andando oltre una prova generale di concetto perché stiamo sviluppando più di un semplice prototipo in questo progetto". L'obiettivo è quello di potenziare sia il nuovo materiale semiconduttore in carburo di silicio che la tecnologia di inclusione per la produzione di massa.