SiC Power Modules as a Service

Inleiding

DoMicro ziet grote nieuwe businessmogelijkheden om als technische dienstverlener een serieuze rol te spelen bij de ontwikkeling en kleinschalige productie van elektronische Power Modules, die gebaseerd zijn op Silicon Carbide (SiC) power componenten. Dit zijn onder andere MOSFET-transistoren en diodes.

Onderzoek naar nieuwe diensten

DoMicro wil daarom onderzoeken of het mogelijk en haalbaar is een drietal nieuwe diensten aan te bieden:

1. Ondersteuning bij de productontwikkeling van power modules voor innovatieve bedrijven.
2. Procesontwikkeling voor industriële fabricage van deze power modules.
3. Kleinschalige assemblage van prototypes en testseries van deze power modules, ter ondersteuning van de productontwikkelingsfase.

Voordelen van Silicon Carbide

Vrijwel alle halfgeleiders, inclusief transistors en diodes, worden traditioneel gemaakt op silicium basis-substraten (zogenaamde wafers). Echter, door het gebruik van SiC (Silicon Carbide) materiaal kunnen deze transistoren en diodes een veel hogere temperatuur doorstaan zonder te falen. Dit maakt het mogelijk om hogere stromen en hogere schakelfrequenties te regelen.

Dit resulteert in aanzienlijke functionaliteitsverbeteringen van power modules, die zeer gewenst zijn in de huidige markt. Voorbeelden hiervan zijn:

• Hogere stromen die de laadprocessen van elektrische voertuigen aanzienlijk verkorten.
• Compactere power modules, wat leidt tot materiaalbesparingen en grotere efficiëntie.

Uitdagingen bij assemblage

De uitdaging waar DoMicro voor staat, is dat de bestaande technologieën en materialen, die gebruikt worden bij de assemblage van traditionele power modules, niet geschikt zijn voor de hogere temperaturen in power modules gebaseerd op SiC-substraten. Deze temperaturen kunnen oplopen tot 'Junction' temperaturen van ongeveer 300 °C, terwijl traditionele modules altijd duidelijk onder de 200 °C blijven.

Dit vormt een serieuze uitdaging voor de bonding technologieën tussen de 'naked dies' en hun SiC-substraten. DoMicro bezit uit ervaring met dunne oppervlakte technieken de expertise om deze essentiële verbinding zo te realiseren dat een lange levensduur, met veel temperatuurswisselingen, haalbaar wordt.

Marktpotentieel

De markt voor SiC Power Modules zal in de komende jaren tot een waarde van enkele miljarden euro's groeien. De grote spelers in deze markt, zowel voor de SiC-componenten als voor de Power Modules, zullen in de komende jaren geen tijd hebben voor kleinschaligere innovatieve initiatieven.

Zij zullen bijvoorbeeld volledig beheerst worden door de automotive industrie, die koortsachtig werkt aan de elektrificatie van hun auto's. Verhoging van de actieradius en verkorting van laadtijden spelen een zeer grote rol bij de verdere penetratie van elektrische voertuigen (EV's) in de markt.

Toekomstige ontwikkelingen

Ook zullen deze nieuwe SiC Power Modules een grote rol spelen bij het verlagen van de kostprijs, wat noodzakelijk is om de EV's betaalbaar te maken voor de massa.

Echter, veel kleinere ondernemingen moeten nog dezelfde transitie naar SiC-componenten maken. Denk bijvoorbeeld aan de fabrikanten van laadpalen, waarin ook de noodzakelijke vermogens-schakelingen moeten plaatsvinden.

Er zijn vele kleine ondernemingen die, naar verwachting en onderzoek uit deze studie, met hulp van DoMicro hun noodzakelijke power modules kunnen vernieuwen en verbeteren.