Planarspulen von Würth Elektronik zum Produkt des Jahres gewählt

Auf „Leiterplatten-basierte eingebettete Planarspulen in Faltflex Technologie“ wurden von der Leserschaft des Fachmagazins „Elektronik“ zum Produkt des Jahres in der Kategorie Passive Bauelemente gewählt.

Insgesamt 111 innovative und zukunftsweisende Produkte in zehn Kategorien eingeteilt standen für den renommierten Leserpreis im Wettbewerb. Mit dem von Würth Elektronik entwickelten neuartigen Faltflex-Verfahren, ist es möglich Planarspulen mit hoher Strombelastbarkeit als einzelnes induktives Bauteil wie auch eingebettet in die Leiterplatten zu fertigen.

Mit neu entwickelten Simulations-, Design- und Herstellungsverfahren lassen sich durch Falten flexibler Folienstrukturen Spulen in jeder Größe mit nahezu beliebig vielen Lagen erzeugen. So entstehen präzise Spulenbauelemente mit hoher Strombelastbarkeit, einem kleinen ohmschen Widerstand sowie geringen und eng tolerierten kapazitiven Belägen.

Diese sind sogar direkt in konventionelle Leiterplatten integrierbar, die Leiterplatte wird damit zum dreidimensionalen Bauelement.

Die Feinstleitertechnik auf flexiblen Foliensubstraten ist eine leistungsfähige Basistechnologie für miniaturisierte Spulen. Mit standardisierten Leiterplattenfertigungsverfahren werden auf dem Foliensubstrat beidseitig Leiterbahnen in höchster Präzision erzeugt. Dabei stehen verschiedene Faltflex-Aufbauvarianten zur Verfügung. In dem so aufgebauten Multilayer-System lassen sich danach durch Kombination definierter Layoutparameter, Spulenpositionen und einer präzise definierten Falttechnologie wesentlich dichtere Wicklungen herstellen, wie sie mit drahtgebundenen Wickeln zu erreichen sind. Durch den Faltvorgang wird also aus einer zweidimensionalen Struktur ein dreidimensionales Bauelement. Mit geeigneten Fügetechnologien wie Verpressen und Verkleben entsteht ein kompaktes Spulenbauelement mit Kontaktierungen.

Auf diese Weise lassen sich mehrere Spulen in einem Magnetkreis kombinieren und ein komplexes aber dennoch präzise ausgeführtes Übertragerelement herstellen. In Prüfungen wurden derartige Spulen in unterschiedlichen Szenarien bei einem Leiterfüllfaktor bis zu 0,9 mit einer Stromdichte von bis zu 30 A/mm² belastet. Das entspricht in der Regel dem mehr als Fünffachen eines konventionell drahtgewickelten Spulen-Bauelements.

Aus Sicht des Anwenders kann es natürlich nicht Ziel einer Neuentwicklung sein, vorhandene Wickelspulen einfach zu ersetzen. Wie bei anderen Integrationslösungen rückt auch hier der Systemaspekt in den Vordergrund. In diesem Zusammenhang punkten die Embedded Faltflex Spulen mit der starken Kopplung an die Leiterplatte mit neuen Lösungsansätzen, Produkteigenschaften und Produktqualitäten.

Die durchgehende Leiterplattenlösung der Embedded Faltflex Spulen eröffnet durch ihre hohe Integrationsdichte zudem neue Lösungansätze zur Signalintegrität von Hochfrequenzanwendungen. Die Signalwege werden nicht von konstruktiv bedingten Kompromissen der Wickelspulen gestört, wie zum Beispiel der Platzierung der Spulen auf der Leiterplattenoberfläche oder den Übergangswiderständen durch Lötverbindungen.

Daher lassen sich die Signalwege flexibel an die Erfordernisse anpassen. Bedingt durch die Vereinfachung der Signalnachverarbeitung können nun entweder die Kosten gesenkt werden, oder es besteht die Möglichkeit einer kostenneutralen Funktionswertsteigerung.

Typische Anwendungen liegen zum Beispiel in der Sensoren, Aktorik und Energieübertragung und deren thematisch angelehnten Gebieten, Beispiele hierzu sind bereits verwirklichte Applikationen der Abstandssensoren, LVDS (Linear Voltage Differential Sensor), Linearmotoren, Planarmotoren, Stromversorgungstechnik, Hochfrequenztechnik, Beleuchtungstechnik, Akustik oder auch der Energiegewinnung.

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