Keramische Multilagenspulen zur Anwendung in der Hochtemperaturelektronik

Der Nickel-Kuper-Zink-Ferrit mit der Zusammensetzung Ni0,4Cu0,2Zn0,4Fe1,98O3,99 zeichnet sich durch eine hohe Curietemperatur von 307 °C und eine hohe Permeabilität aus. Durch Verwendung von Bismut (III)-oxid (Bi2O3) als Sinteradditiv kann bei Sintertemperaturen von 900 °C eine hohe Verdichtung erreicht werden. Daher eignet sich das Material als Funktionswerkstoff für Mehrlagenspulen unter Verwendung von Niedertemperatur-Einbrandkeramik (LTCC). Die Untersuchung der Kompatibilität mit handelsüblichen Metallisierungspasten zeigte gute Ergebnisse bei Verwendung von Silber-Palladium. Die realisierten Spulen haben eine Induktivität von 1,6 myH und eine Güte von 7,8. Diese Spulen konnten durch gemeinsames Sintern mit einer kommerziell verfügbaren Basisfolie in Mehrlagenaufbauten integriert werden. Die Funktionseigenschaften der Spulen unterscheiden sich hierbei nur geringfügig. Beide Spulenvarianten erhalten ihre Funktionseigenschaften bis 250 °C aufrecht. Damit konnte der Nachweis erbracht werden, dass das verwendete Funktionsmaterial sich zum Aufbau von Multilagen- und integrierten Bauelementen eignet, die bei hohen Betriebstemperaturen einsetzbar sind.

The nickel copper zinc ferrite with the composition Ni0.4Cu0.2Zn0.4Fe1.98O3.99 stands out because of its high Curie temperature and permeability. Using Bi2O3 as sintering additive increases the final density of the ceramic when applying a sintering temperature of 900°C. For this reason, the material is suitable for the realisation of multilayer coils using low temperature cofired ceramic technology (LTCC). The investigation of commonly used metallization pastes reveales a good compatibility of the functional material with silver -palladium compositions. The coils produced with this composition have an inductivity of 1.6 µH and a figure of merit of 7.8. These coils were embedded in multilayer stack formed by the functional material and a commercially available basis tape. The cofired, integrated coils only differ marginally from the multilayer ones. Both coil assemblies maintain their functional properties at temperatures up to 250°C with small deviations. Hence, it was shown that the functional material is a suitable candidate for the realisation of multilayer and integrated components in ceramic circuits, which can be operated at high temperatures up to 250°C.