Tecnología segura para recubrimiento de semiconductores
En la actualidad, la mayoría de los semiconductores se fabrican con silicio, pero este elemento no cumple sus funciones correctamente por encima de unos 200 °C, y algunas aplicaciones importantes superan ese umbral. Al propiciar temperaturas de funcionamiento superiores, los semiconductores basados en el SiC ya han cobrado cierto impulso en los vehículos eléctricos, al igual que en el ámbito de la energía y el sector aeroespacial. El proyecto MATPLAN (Construction of bespoke evaluation power modules), financiado con fondos de la UE, se propuso resolver los problemas de seguridad de los semiconductores de SiC y sus recubrimientos. A tal fin, los socios del proyecto fabricaron y probaron un módulo de alimentación sinterizado de SiC con escasa inductancia parásita para comprobar si cumplía los requisitos a altas temperaturas. El módulo de alimentación de SiC de 10 kW constaba de cuatro transistores de efecto de campo de óxido metálico de SiC y cuatro diodos de barrera Schottky. Los socios del proyecto aplicaron un nuevo concepto de recubrimiento con sinterizado de plata, un sustrato del nitruro de silicio, sin soldadura de hilos, sin placa base y con una lámina flexible con un circuito impreso y terminales integrados. Con el nuevo juego de circuitos basado en el SiC y la nueva tecnología de recubrimiento, el módulo de alimentación de SiC demostró su capacidad de funcionamiento a 200 °C. Los socios del proyecto también produjeron pilares de cumplimiento para interconectar semiconductores de alimentación (coladas) con un disyuntor de alto voltaje, esto es, un interruptor diseñado para proteger en casos de sobrecarga o cortocircuito. Las soluciones de MATPLAN para el recubrimiento eliminan de un plumazo la necesidad de utilizar soldaduras poco seguras de aluminio y permiten sustituirlas por técnicas de contacto sin soldadura a ambos lados del semiconductor activo. De esta forma, ofrecen un contacto seguro de baja inductancia con escasa resistencia térmica. Las soluciones de recubrimiento del proyecto son fáciles de fabricar y suponen un coste reducido frente a las estructuras enfriadas actuales de doble cara. Al facilitar el uso de semiconductores a alta temperatura, el siguiente paso será su aplicación general en el sector aeroespacial.
Palabras clave
Semiconductor, recubrimiento, módulos de alimentación, altas temperaturas, carburo de silicio, aeroespacial
