Synteris獲美國能源部(DOE)270萬美元資助，開發(fā)用于電子模塊的3D打印陶瓷封裝

2022年初，美國能源部(DOE) 表示將向68個(gè)研發(fā)項(xiàng)目撥款1.75億美元，以創(chuàng)造能夠加強(qiáng)國家先進(jìn)能源計(jì)劃的顛覆性技術(shù)，包括電動(dòng)汽車、海上風(fēng)能、儲(chǔ)能和核回收。這包括Matric子公司Synteris，該公司獲得了270萬美元，用于加速電子模塊3D打印陶瓷封裝的開發(fā)。



這筆資金是美國能源部高級研究計(jì)劃署能源 (ARPA-E) OPEN 2021贈(zèng)款計(jì)劃的一部分。Synteris將與國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL) 一起研提案，嘗試改善電力電子模塊陶瓷封裝的熱管理、功率密度、性能和壽命。



電子模塊3D打印陶瓷封裝
2021年，電力電子領(lǐng)域的市場價(jià)值高達(dá)266億美元。電力電子設(shè)備能夠處理高壓和電流，可以提供滿足廣泛需求的電力，例如用于手機(jī)的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器或用于計(jì)算機(jī)和電視的 AC/DC 轉(zhuǎn)換器。而大型電力電子設(shè)備可用于控制全國數(shù)百兆瓦的電力流動(dòng)。比如，NREL的研究人員構(gòu)建先進(jìn)的電力電子系統(tǒng)，以控制電流推動(dòng)大型和先進(jìn)的電機(jī)的使用，包括用于飛機(jī)、火車和重型運(yùn)輸?shù)碾姍C(jī)。

然而，隨著系統(tǒng)變得更小、更輕（如汽車），處理更高功率水平和高工作溫度的需求也更大。技術(shù)方面的一大瓶頸是功率模塊封裝中使用的材料。在ARPA-E計(jì)劃和 NREL研究人員的支持下，Synteris希望創(chuàng)造出能夠顯著改善電動(dòng)汽車、飛機(jī)以及包括軍事在內(nèi)的相關(guān)應(yīng)用中的電源模塊的設(shè)計(jì)、可制造性和功能的技術(shù)。

基于此，Synteris提出使用增材制造工藝，將用增材制造的陶瓷封裝取代傳統(tǒng)的絕緣金屬化基板、基板附件和底板/熱交換器，該陶瓷封裝既可用作電絕緣體，又可用作熱交換器，將設(shè)備的大量熱量傳遞出去，減少設(shè)備的工作溫度，以實(shí)現(xiàn)更好的熱控。

Synteris


Synteris總部位于馬里蘭州，專門研究用于高溫陶瓷3D打印的材料。該項(xiàng)目的資金將支持其研發(fā)活動(dòng)，以使用AM技術(shù)制造3D打印的陶瓷封裝部件，該模塊既可用作電絕緣體，也可用作介電流體的熱交換器。具體而言，Synteris的項(xiàng)目小組將開發(fā)用于電力電子模塊的3D打印的材料的加工，制造和測試模塊，從而開發(fā)和測試電力電子模塊的熱交換系統(tǒng)。如果成功，該項(xiàng)目能夠提高電動(dòng)汽車電源模塊的性能、壽命和外形尺寸。

Synteris母公司Materic的首席執(zhí)行官Ken Malone指出，促成這一重要撥款的因素有很多，包括馬里蘭州技術(shù)開發(fā)公司 (TEDCO) 的馬里蘭創(chuàng)新計(jì)劃在2021年提供的關(guān)鍵種子資金以及Synteris自身的發(fā)展。



ARPA-E資助
自 2009 年成立以來，ARPA-E已提供29.3億美元的研發(fā)資金，用于將清潔能源技術(shù)商業(yè)化并創(chuàng)造可持續(xù)的清潔能源就業(yè)機(jī)會(huì)。以前的 ARPA-E 獲獎(jiǎng)?wù)哌�在各種能源解決方案的商業(yè)化方面取得了突破，包括開發(fā)變革性的太陽能、地?zé)�、電池、生物燃料和先進(jìn)的表面涂層技術(shù)。早期獲獎(jiǎng)?wù)甙�括研究更高效照明技術(shù)的世界領(lǐng)導(dǎo)者Soraa和促進(jìn)太陽能行業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)成本和性能突破的公司Sunfolding 。

2022 年，除了Synteris之外，還有幾個(gè)選定的項(xiàng)目提出了增材制造計(jì)劃：
●斯坦福大學(xué)獲得了190萬美元，用于增材制造具有凈形狀、降低成本和減少材料浪費(fèi)的非晶金屬氧化物軟磁復(fù)合材料 (SMC)。
●清潔能源技術(shù)制造商Precision Combustion等公司將使用美國能源部150萬美元的獎(jiǎng)金增材制造基于電化學(xué)芯片的可擴(kuò)展固體氧化物燃料電池，從而實(shí)現(xiàn)適合交通應(yīng)用的高功率、輕量化設(shè)計(jì)。
●化學(xué)公司Dimensional Energy獲得了超過 300 萬美元的資金，用于為可在低碳電源上運(yùn)行的創(chuàng)新化學(xué)反應(yīng)器打印陶瓷組件。

這些被資助的項(xiàng)目跨越22個(gè)州，包括大學(xué)、國家實(shí)驗(yàn)室和私營公司，相信這些項(xiàng)目能夠推動(dòng)清潔能源技術(shù)的創(chuàng)新和制造，以提供從可再生能源到聚變能源的能源解決方案，從而應(yīng)對氣候危機(jī)。美國能源部長也指出，能源部的投資可以幫助美國在2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放，創(chuàng)造清潔能源和高薪就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)加強(qiáng)其能源獨(dú)立性。