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個研發(fā)項目撥款1.75億美元，以創(chuàng)造能夠加強國家先進能源計劃的顛覆性技術，包括電動汽車、海上風能、儲能和核回收。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劃署能源 (ARPA-E) OPEN 2021贈款計劃的一部分。Synteris將與國家可再生能源實驗室(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，電力電子領域的市場價值高達266億美元。電力電子設備能夠處理高壓和電流，可以提供滿足廣泛需求的電力，例如用于手機的 DC/DC 轉換器或用于計算機和電視的 AC/DC 轉換器。而大型電力電子設備可用于控制全國數百兆瓦的電力流動。比如，NREL的研究人員構建先進的電力電子系統(tǒng)，以控制電流推動大型和先進的電機的使用，包括用于飛機、火車和重型運輸的電機。

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。技術方面的一大瓶頸是功率模塊封裝中使用的材料。在ARPA-E計劃和 NREL研究人員的支持下，Synteris希望創(chuàng)造出能夠顯著改善電動汽車、飛機以及包括軍事在內的相關應用中的電源模塊的設計、可制造性和功能的技術。

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，將設備的大量熱量傳遞出去，減少設備的工作溫度，以實現(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。該項目的資金將支持其研發(fā)活動，以使用AM技術制造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，該項目能夠提高電動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，包括馬里蘭州技術開發(fā)公司 (TEDCO) 的馬里蘭創(chuàng)新計劃在2021年提供的關鍵種子資金以及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商業(yè)化并創(chuàng)造可持續(xù)的清潔能源就業(yè)機會。以前的 ARPA-E 獲獎者還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、地熱、電池、生物燃料和先進的表面涂層技術。早期獲獎者包括研究更高效照明技術的世界領導者Soraa和促進太陽能行業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)成本和性能突破的公司Sunfolding 。

2022 年，除了Synteris之外，還有幾個選定的項目提出了增材制造計劃：
●斯坦福大學獲得了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的非晶金屬氧化物軟磁復合材料 (SMC)。
●清潔能源技術制造商Precision Combustion等公司將使用美國能源部150萬美元的獎金增材制造基于電化學芯片的可擴展固體氧化物燃料電池，從而實現(xiàn)適合交通應用的高功率、輕量化設計。
●化學公司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行的創(chuàng)新化學反應器打印陶瓷組件。

這些被資助的項目跨越22個州，包括大學、國家實驗室和私營公司，相信這些項目能夠推動清潔能源技術的創(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，從而應對氣候危機。美國能源部長也指出，能源部的投資可以幫助美國在2050年實現(xiàn)凈零排放，創(chuàng)造清潔能源和高薪就業(yè)機會，同時加強其能源獨立性。