Os pesquisadores têm pesquisado o carboneto de silício, um material alternativo promissor para a indústria de semicondutores, há vários anos. O Instituto Fraunhofer de Confiabilidade e Microintegração IZM uniu forças com parceiros no projeto SiC Module para aumentar este tipo de semicondutor de potência para a fabricação industrial. Seu esforço visa aumentar a eficiência dos trens de força em veículos elétricos e estender o alcance desses veículos.

A eletromobilidade tem seus oponentes, com alguns céticos apontando para limitações, como velocidade máxima e alcance máximo dos carros elétricos. Ambos dependem da eletrônica de potência embutida, o coração eletrônico da e-mobilidade. Tamanho, peso e eficiência são três fatores decisivos para a eletrônica de potência destinada à instalação em carros elétricos. Carboneto de silício (SiC), um novo material semicondutor, marca todas as três caixas. É mais eficiente, mas deixa uma pegada menor do que os semicondutores convencionais, como o silício.

Mesmo assim, carboneto de silício não pode ser encontrado em nenhum carro eletrônico na estrada hoje. Do jeito que está, este material semicondutor ainda está confinado a laboratórios de pesquisa. Para transportá-lo do laboratório para a fábrica, o projeto do módulo SiC considerou todas as condições da manufatura industrial na equação desde o início. O design do módulo é um caso em questão:os pesquisadores do Fraunhofer IZM estão baseando-o na estrutura da placa de circuito impresso clássica que a indústria há muito favorece. Isso deve acelerar seu lançamento.

Linhas de energia mais curtas, melhor roteamento de energia

O módulo também está se beneficiando dos avanços científicos mais recentes. Em vez de ligar o semicondutor ao pacote, os pesquisadores decidiram incorporá-lo diretamente no circuito com um contato de cobre assistido por galvânica para encurtar os fios e otimizar o roteamento de energia. A equipe também trouxe o cliente potencial a bordo para este esforço de desenvolvimento. No primeiro ano do projeto, eles elaboraram uma folha de especificações identificando o sistema elétrico, requisitos térmicos e de desempenho para o módulo e semicondutor. Os pesquisadores trabalharam em estreita colaboração com os usuários, atendendo aos seus desejos quando determinaram as especificações do produto.

Montadoras, fornecedores de componentes e OEMs estiveram diretamente envolvidos no esforço para mapear o tamanho dos módulos eletrônicos de potência, layout e circuitos elétricos. Esse coletivo buscou aproveitar ao máximo o espaço disponível no trem de força dos veículos. Lars Böttcher, líder do grupo no Fraunhofer IZM e chefe do subprojeto SiC, diz, "Estamos indo além de uma prova geral de conceito porque estamos desenvolvendo mais do que apenas um protótipo neste projeto." O objetivo é aumentar o novo material semicondutor de carboneto de silício e a tecnologia de incorporação para produção em massa.