Mikrospulen für hochfrequente Schaltnetzteile

Die am Fraunhofer ISIT entwickelte Powder-MEMS-Technologie bietet eine Vielzahl an Möglichkeiten bei der Herstellung von Induktivitäten und Transformatoren mit magnetischem Kern auf einem Substrat (z.B. Silizium, FR4) für Hochfrequenzanwendungen.

Das weichmagnetische Pulver wird durch Atomlagenabscheidung (ALD) in den Kavitäten agglomeriert. Dadurch werden die weichmagnetischen Partikel (Durchmesser 1-20µm) mittels einer dünnen dielektrischen Schicht (50nm) verfestigt, so dass die Partikel untereinander nur an den Kontaktflächen elektrisch miteinander verbunden sind und folglich kaum Wirbelströme zulassen. Somit bieten diese Bauteile große Vorteile in hochfrequenten Anwendungen (Schaltnetzteile mit 1-100MHz). Durch das Herstellungsverfahren sind Betriebstemperaturen der Induktivitäten bis 400°C möglich, so dass eine neue Stufe der Integration und das Erreichen höherer Leistungsdichten in Produkten wie einer Stromversorgung in einem Chip oder Gehäuse erreicht werden können.

Aufgrund dieser back-end-of-line kompatiblen Methode bieten sich großartige Möglichkeiten für Integrations-Lösungen. Speziell für hochfrequente Schaltnetzteile (SMPS, POL Konvertern) lassen sich aus elektrischer und thermischer Sicht viele Vorteile durch die Integration erzielen, um somit höhere Leistungsdichten in den Spannungsversorgungen typischer Anwendungen, wie smart homes, IoT, multimedia consumer market usw. zu erreichen.