Integrierte Mikrospulen für leistungselektronische Anwendungen

Die Entwicklung von immer kleineren und effizienteren Spannungswandlern ist mit großen Herausforderungen verbunden und steht im Fokus bei Anwendungen wie Smarthomes, Internet-of-Things, Laptops, Smartphones und vielen weiteren Einsatzbereichen. Da die passiven Bauteile in einem Spannungswandler meist einen Großteil des Bauraums in Anspruch nehmen, ist eine Erhöhung der Schaltfrequenz von großem Vorteil, da somit kleinere Induktivitäten und Kapazitäten eingesetzt werden können. Durch die erreichten Schaltfrequenzen und Größenordnung für Induktivitäten sind integrierte Mikrospulen auf MEMS Level ein realistisches Szenario. Naheliegend ist eine  gemeinsame monolithische Herstellung von aktiven und passiven Bauteilen auf demselben Substrat. Dadurch werden sowohl elektrische als auch thermische Verbesserungen zu erzielen sein.

Durch die PowderMEMS Technologie des Fraunhofer ISIT wird eine Methode  eingesetzt, welche speziell für Spulen in hochfrequenten Spannungswandlern vielversprechend scheint. Schon bei der Auswahl der Pulvers als auch des  Substrats sind eine Reihe von Materialien möglich. Durch den ALD-Prozess entsteht eine dünne Oxidschicht um jedes Partikel,  wobei das Pulver zu einer soliden porösen Struktur zusammenwächst.

Die hergestellten Kerne und Mikrospulen werden durch eine Reihe optischer, elektrischer und thermischer Untersuchungen charakterisiert und verglichen.  Zusätzlich wird die Entwicklung eines DC/DC Wandlers mit einer Schaltfrequenz  von 20-30MHz gezeigt und dessen Betrieb mit den hergestellten Mikrospulen  nachgewiesen.

Die Temperatur spielt eine wesentliche Rolle bei der Integration von Bauteilen und gleichzeitiger Erhöhung der Leistungsdichte. Aus diesem Grunde wird eine aktive Luft- und Flüssigkeitskühlung durch den porösen Spulenkern entwickelt und getestet.

Rights

Use and reproduction:


CC BY 4.0

Please note that individual components of the publication may be subject to other licensing or copyright conditions.

Cite

Citation style:
Could not load citation form.