Fertigung und Charakterisierung von in Leiterplatten integrierten Mikrotransformatoren

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Am Institut für Mikroproduktionstechnik (IMPT) wird in Kooperation mit Würth Elektronik am Aufbau von in Leiterplatten integrierten Induktivitäten geforscht. Zielapplikation ist ein Gate-Treiber-Transformator für Siliciumcarbid basierte MOSFETs, die mit einer Schaltfrequenz von 600 kHz betrieben werden. Da abgesehen von den Leistungstransformatoren fast alle heutigen elektronischen Standardbauteile in SMD-Bauweise ausgeführt und damit kaum höher als ein paar Millimeter sind, ist die Reduktion der Bauhöhe von Induktivitäten entscheidend für den Bauraum ganzer Platinen. In diesem Kontext sind mehrere Transformatoren realisiert worden, bei denen eine 100 µm dicke weichmagnetische Folie in die Leiterplatte eingebettet ist. Der magnetische Fluss wird dabei in der Plattenebene geführt, indem die Spulenwicklungen über die Strukturierung der oberen und unteren Kupferschicht und das Einbringen von Vias aufgebaut wird. Die ersten Prototypen weisen eine maximale Induktivität von 3 myH im Frequenzbereich von 2 - 7 kHz auf.