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(qiáng)國家先進(jìn)能源計劃的顛覆性技術(shù)，包括電動汽車,、海上風(fēng)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(lǐng)域的市場價值高達(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,。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(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,、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(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(shù)開發(fā)公司 (TEDCO) 的馬里蘭創(chuàng)新計劃在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,。以前的 ARPA-E 獲獎?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?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(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,，從而實現(xiàn)適合交通應(yīng)用的高功率、輕量化設(shè)計,。
●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。

這些被資助的項目跨越22個州,，包括大學(xué),、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(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年實現(xiàn)凈零排放,，創(chuàng)造清潔能源和高薪就業(yè)機(jī)會,，同時加強(qiáng)其能源獨(dú)立性。