DE102014218043A1 - Magnetkern, induktives Bauteil und Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns - Google Patents

Magnetkern, induktives Bauteil und Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns Download PDF

Info

Publication number
DE102014218043A1
DE102014218043A1 DE102014218043.0A DE102014218043A DE102014218043A1 DE 102014218043 A1 DE102014218043 A1 DE 102014218043A1 DE 102014218043 A DE102014218043 A DE 102014218043A DE 102014218043 A1 DE102014218043 A1 DE 102014218043A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic core
magnetic
magnetic material
materials
thin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014218043.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Dragan Dinulovic
Alexander Gerfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Original Assignee
Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG filed Critical Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Priority to DE102014218043.0A priority Critical patent/DE102014218043A1/de
Priority to CN201580048746.2A priority patent/CN106605280B/zh
Priority to US15/506,985 priority patent/US20170278614A1/en
Priority to PCT/EP2015/068180 priority patent/WO2016037776A1/de
Priority to EP15749777.7A priority patent/EP3192090B1/de
Publication of DE102014218043A1 publication Critical patent/DE102014218043A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/13Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F10/131Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing iron or nickel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/13Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F10/132Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing cobalt
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/14Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/26Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/263Fastening parts of the core together
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041Printed circuit coils
    • H01F41/046Printed circuit coils structurally combined with ferromagnetic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006Printed inductances
    • H01F17/0033Printed inductances with the coil helically wound around a magnetic core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F2003/106Magnetic circuits using combinations of different magnetic materials

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetkern für ein induktives Bauteil, hergestellt in Dünnschichttechnik, bei dem der Magnetkern aus wenigstens zwei verschiedenen magnetischen Materialien besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Magnetkern für ein induktives Bauteil, hergestellt in Dünnschichttechnik. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns in Dünnschichttechnik.
  • Aus der internationalen Patentveröffentlichung WO 2013/072135 A1 ist ein induktives Bauteil, hergestellt in Dünnschichttechnik, bekannt, das einen Magnetkern in Ringform und zwei Spuleneinrichtungen enthält. Der Magnetkern wird mittels Dünnschichttechnik aus einem einzigen, magnetischen Material hergestellt.
  • Aus der japanischen Patentzusammenfassung JP 2010-278322 A ist ein Magnetkern in Form eines geschlitzten Kreisrings bekannt, der einen inneren Kern und einen äußeren Kern aufweist. Der äußere Kern weist mehrere Schichten aus einem amorphen magnetischen Material, einem Isolierfilm und einer Isolationsschicht zwischen dem amorphen magnetischen Material und dem Isolierfilm auf. Der innere magnetische Kern ist aus mehreren Schichten des amorphen magnetischen Materials und Isolierfilm aufgebaut. Die einzelnen Schichten des amorphen magnetischen Materials sind sowohl im inneren Kern als auch im äußeren Kern stets durch eine Schicht des Isolierfilms voneinander getrennt.
  • Mit der Erfindung soll ein Magnetkern für ein induktives Bauteil und ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns mittels Dünnschichttechnik verbessert werden.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu ein Magnetkern für ein induktives Bauteil, hergestellt in Dünnschichttechnik, vorgesehen, bei dem der Magnetkern aus wenigstens zwei verschiedenen magnetischen Materialien besteht.
  • Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung wenigstens zweier unterschiedlicher magnetischer Materialien bei der Herstellung eines Magnetkerns in Dünnschichttechnik sich das Sättigungsverhalten des Magnetkerns verbessern lässt. Vor allem ist es möglich, das Sättigungsverhalten des Magnetkerns gezielt zu beeinflussen, so dass es optimal auf die vorgesehene Anwendung eingestellt werden kann.
  • In Weiterbildung der Erfindung wechseln sich über die Länge des Magnetkerns gesehen die verschiedenen magnetischen Materialien ab.
  • Der Magnetkern besteht über seinen Umfang gesehen somit aus mehreren Abschnitten, die aus unterschiedlichen magnetischen Materialien bestehen.
  • In Weiterbildung der Erfindung nehmen die verschiedenen magnetischen Materialien jeweils den vollständigen Querschnitt des Magnetkerns ein.
  • Die verschiedenen Abschnitte des Magnetkerns bestehen somit vollständig aus einem einzigen magnetischen Material und sind, bildlich gesprochen, hintereinandergesetzt, um dann den vollständigen Magnetkern zu bilden.
  • In Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die verschiedenen magnetischen Materialien jeweils über die gesamte Länge des Magnetkerns.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind nicht in Längsrichtung des Magnetkerns, sondern in Querrichtung gesehen mehrere Abschnitte aus unterschiedlichem magnetischen Material vorgesehen. Beispielsweise sind mehrere Schichten aus unterschiedlichen magnetischen Materialien aufeinandergelegt, um den vollständigen Magnetkern zu bilden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein Querschnitt des Magnetkerns aus verschiedenen magnetischen Materialien gebildet.
  • In Weiterbildung der Erfindung bildet der Magnetkern einen geschlossenen Ring, wobei der Ring eine kreisrunde, ovale, elliptische, quadratische oder rechteckige Form hat.
  • Eine quadratische oder rechteckige Form kann dabei spitze oder auch abgerundete Ecken aufweisen. Die Form des Magnetkerns beeinflusst die Induktivität des fertiggestellten induktiven Bauteils und kann somit entsprechend dem vorgesehenen Anwendungszweck gewählt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Magnetkern mittels wenigstens eines äußeren Rings aus einem ersten magnetischen Material und eines inneren Rings aus einem zweiten magnetischen Material gebildet.
  • Auf diese Weise kann das gewünschte Sättigungsverhalten des Magnetkerns eingestellt werden, beispielsweise durch die Dicke des äußeren und des inneren Rings sowie auch die Auswahl des ersten magnetischen Materials und des zweiten magnetischen Materials.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die verschiedenen magnetischen Materialien aus den Materialien Ni, NiFe, CoFe, CoP und CoZrTi ausgewählt.
  • Diese Materialien haben sich bei der Herstellung von Magnetkernen in Dünnschichttechnik bewährt und weisen unterschiedliche magnetische Eigenschaften auf, so dass gemäß der Erfindung ein gewünschtes Sättigungsverhalten des Magnetkerns eingestellt werden kann.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine den Magnetkern abschnittsweise umgebende Spule mittels Dünnschichttechnik hergestellt.
  • Auf diese Weise kann nicht nur der Magnetkern, sondern das vollständige induktive Bauteil mittels Dünnschichttechnik hergestellt werden.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns gelöst, bei dem das Auftragen eines ersten magnetischen Materials mittels Dünnschichttechnik auf ein Substrat und das Auftragen eines zweiten magnetischen Materials mittels Dünnschichttechnik auf das Substrat vorgesehen sind, wobei das erste magnetische Material wenigstens abschnittsweise unmittelbar an das zweite magnetische Material angrenzt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein Magnetkern in Dünnschichttechnik hergestellt werden und gleichzeitig können die gewünschten Eigenschaften des Magnetkerns, speziell dessen Sättigungsverhalten, durch Auswahl unterschiedlicher magnetischer Materialien sowie auch der Abmessungen der Abschnitte des Magnetkerns aus den unterschiedlichen Materialien eingestellt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird das erste magnetische Material in Form eines ersten geschlossenen Rings auf das Substrat aufgetragen und das zweite Material wird in Form eines zweiten geschlossenen Rings auf das Substrat aufgetragen, wobei der zweite geschlossene Ring mit einer Seite unmittelbar an den ersten geschlossenen Ring angrenzt.
  • Über den Querschnitt des Magnetkerns gesehen wechseln sich damit das erste und das zweite Material ab. Aus jedem der beiden unterschiedlichen magnetischen Materialien ist aber ein vollständiger Ring gebildet, wobei die Ringe wenigstens mit einer Seite unmittelbar aneinander anliegen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das Auftragen eines Abschnitts einer Spulenwicklung in Dünnschichttechnik auf das Substrat vorgesehen, nachfolgend ist das Auftragen des ersten und des zweiten Materials zum Bilden des Magnetkerns vorgesehen und weiter nachfolgend ist dann das Auftragen weiterer Abschnitte der Spulenwicklung vorgesehen, so dass die fertiggestellte Spulenwicklung den Magnetkern abschnittsweise umgibt.
  • Auf diese Weise kann das vollständige induktive Bauteil einschließlich Magnetkern und Spulen mittels Dünnschichttechnik hergestellt werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Magnetkerns gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 ein Diagramm einer normierten Induktivität einer Spule mit dem Magnetkern der 1 über der Stromaufnahme,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Magnetkerns gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 4 ein Diagramm der normierten Induktivität einer Spule mit dem Magnetkern der 3 über der Stromaufnahme,
  • 5 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte bei der Herstellung des Magnetkerns der 1 und
  • 6 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung des Magnetkerns der 3.
  • Die Darstellung der 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Magnetkern 10, der in Dünnschichttechnik auf einem nicht dargestellten Substrat hergestellt wurde. Der Magnetkern 10 weist eine Ringform auf. Speziell weist der Magnetkern 10 die Form eines rechteckigen Rings mit abgerundeten Ecken auf. Der Magnetkern 10 besteht aus insgesamt vier Abschnitten 12, 14, 16 und 18. Die Abschnitte 12, 14, 16, 18 bilden, in Umfangsrichtung oder Längsrichtung des Magnetkerns 10 gesehen, jeweils einen Abschnitt der Länge des Magnetkerns. Mit ihren Enden liegen die Abschnitte 12, 14, 16, 18 unmittelbar aneinander an. Die Abschnitte 12, 14, 16, 18 bilden somit einen durchgehenden, nicht unterbrochenen Ring.
  • Die beiden Abschnitte 12, 16 bestehen dabei aus einem ersten magnetischen Material, beispielsweise Nickel-Eisen (NiFe). Dabei kann Nickel-Eisen in verschiedenen Legierungen eingesetzt werden, beispielsweise NiFe 81/19, NiFe 45/55 usw. Die Abschnitte 14, 18 bestehen dahingegen aus einem zweiten magnetischen Material mit anderen magnetischen Eigenschaften. Hier kann beispielsweise Kobalt-Eisen (CoFe) oder auch andere Materialien verwendet werden. Beispielsweise ist auch die Verwendung von Nickel-Eisen sowohl in den Abschnitten 12, 16 als auch in den Abschnitten 14, 18 möglich, wobei dann unterschiedliche Legierungen verwendet werden, beispielsweise NiFe 81/19 in den Abschnitten 12, 16 und NiFe 45/55 in den Abschnitten 14, 18. Die unterschiedlichen magnetischen Materialien für die Abschnitte 12, 14, 16, 18 können beispielsweise aus der Gruppe mit den Materialien Nickel (Ni), Nickel-Eisen (NiFe), Kobalt-Eisen (CoFe), Kobalt-Phosphor (CoP), Kobalt-Zirkonium-Titan (CoZrTi) ausgewählt werden.
  • Die Kombination zweier unterschiedlicher magnetischer Materialien in dem Magnetkern 10 erlaubt es, die Sättigung des Magnetkerns 10 auf einen gewünschten Verlauf einzustellen.
  • 2 zeigt beispielhaft ein Diagramm, in dem die Induktivität L als Funktion des Stroms I aufgetragen ist. Die Induktivität L ist dabei normiert aufgetragen, um unabhängig von der den Magnetkern umgebenden Spule einen typischen Verlauf aufzuzeigen. In gestrichelten Linien ist in 1 dabei zum Vergleich die Induktivität L eines Magnetkerns mit den Abmessungen der 1 dargestellt, wobei dieser Magnetkern dann ausschließlich aus dem Material NiFe besteht. In gepunkteten Linien ist dann die Induktivität L des Magnetkerns 10 der 1 aufgetragen, wobei dann die Abschnitte 12, 16 aus NiFe und die Abschnitte 14, 18 aus CoFe bestehen. Wie ohne weiteres zu erkennen ist, weist der Magnetkern der 1 durchgängig eine höhere Sättigung auf. Dies wird durch die Kombination der aus unterschiedlichen magnetischen Materialien bestehenden Abschnitte 12, 14, 16, 18 erzielt, die dann gemeinsam den segmentierten Magnetkern 10 bilden.
  • Durch Aufteilen des Magnetkerns 10 in Abschnitte 12, 14, 16, 18 aus unterschiedlichen Materialien lässt sich dadurch ein verbessertes Sättigungsverhalten erzielen. Die gewünschten Eigenschaften können dabei durch die geometrischen Abmessungen der Abschnitte 12, 14, 16, 18 sowie auch durch die Auswahl der magnetischen Materialien eingestellt werden.
  • Die Darstellung der 3 zeigt einen Magnetkern 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der Magnetkern 20 weist, wie der Magnetkern 10 der 1, die Form eines rechteckförmigen Rings mit abgerundeten Ecken auf. Im Unterschied zum Magnetkern 10 der 1 besteht der Magnetkern 20 aus einem inneren Ring 22 aus einem ersten magnetischen Material und einem äußeren Ring 24 aus einem zweiten magnetischen Material. Der innere Ring 22 grenzt dabei mit seiner Außenseite unmittelbar an die Innenseite des äußeren Rings 24. Auch bei dem Magnetkern 20 sind somit Abschnitte aus unterschiedlichen magnetischen Materialien miteinander kombiniert, wobei sich die Abschnitte, nämlich die beiden Ringe 22, 24, jeweils über die vollständige Länge des Magnetkerns 20 erstrecken. Beispielsweise ist der innere Ring 22 aus Nickel-Eisen (NiFe) hergestellt, der äußere Ring 24 dahingegen aus Kobalt-Eisen (CoFe).
  • Die Darstellung der 4 zeigt ein Diagramm, in dem die normierte Induktivität L des Magnetkerns 20 der 3 über der Stromaufnahme aufgetragen wurde. Die gestrichelte Linie stellt die Induktivität eines Magnetkerns dar, der ausschließlich aus Nickel-Eisen besteht. Im Vergleich hierzu ist mit einer gepunkteten Linie die Induktivität des Magnetkerns 20 der 3 aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass der Magnetkern 20 der 3 ein erheblich verbessertes Sättigungsverhalten aufweist. Dies wird durch die Kombination der unterschiedlichen magnetischen Materialien im inneren Ring 22 und im äußeren Ring 24 erreicht. Das Sättigungsverhalten des Magnetkerns 20 lässt sich durch die geometrischen Abmessungen des inneren Rings 22 bzw. des äußeren Rings 24 sowie auch die Auswahl der magnetischen Materialien für den inneren Ring 22 und den äußeren Ring 24 auf den vorgesehenen Anwendungsfall abstimmen.
  • Die Darstellung der 5 zeigt schematisch Verfahrensschritte zur Herstellung eines induktiven Bauteils mit dem Magnetkern 10 der 1 in Dünnschichttechnik oder Dünnfilmtechnik.
  • Ausgehend von einem Substrat 30 beginnt der Herstellungsprozess des Magnetkerns. Das Substrat 30 enthält dabei bereits Abschnitte 32 einer Spulenwicklung, die ebenfalls in Dünnschichttechnik hergestellt wird. Das Substrat 30 enthält damit bereits die untere Spulenlage 32 und der noch herzustellende magnetische Kern befindet sich dann zwischen der unteren Spulenlage 32 und einer oberen, nicht dargestellten Spulenlage.
  • Im Schritt A wird auf das Substrat 30 eine metallische Startschicht 32 aufgetragen. Im Substrat 30 ist, wie auch bei den nachfolgenden Verfahrensschritten, der Übersichtlichkeit halber die untere Spulenlage 23 nicht mehr eingezeichnet. Die metallische Startschicht 32 wird beispielsweise durch Kathodenzerstäubungsverfahren aufgebracht. Als Startschicht können Nickel (Ni), Titan (Ti), Tantal (Ta), Nickel-Eisen (NiFe) oder Kupfer (Cu) verwendet werden.
  • Im Schritt B wird eine Photoresist-Maskierung 34 durchgeführt, wobei die Photoresist-Maskierung 34 dann die Form für die nachfolgende galvanische Abscheidung eines ersten magnetischen Materials bildet.
  • Im Schritt C wird die galvanische Abscheidung des ersten magnetischen Materials 36 vorgenommen und die zugehörige Abbildung zeigt den Zustand nach beendeter Abscheidung. Das erste magnetische Material 36 füllt nun die Zwischenräume zwischen der Photoresist-Maskierung 34 auf. Bezogen auf die 1 werden durch das erste magnetische Material 36 nun die Abschnitte 12, 16 des Magnetkerns 10 gebildet. Das erste magnetische Material ist bei der dargestellten Ausführungsform Nickel-Eisen (NiFe).
  • Im Schritt D wird die Photoresist-Maskierung 34 entfernt, so dass auf der metallischen Startschicht 32 nun nur noch das erste magnetische Material 36 in Form der Abschnitte 12, 16, siehe 1, angeordnet ist.
  • Im Herstellungsschritt E wird eine zweite Photoresist-Maskierung 38 aufgetragen, die dann eine Form für das Auftragen des zweiten magnetischen Materials bildet. Bezogen auf die 1 lässt die zweite Photoresist-Maskierung 38 lediglich die Abschnitte 14, 18 frei, die dann mit dem zweiten magnetischen Material gefüllt werden sollen.
  • Im Herstellungsschritt F wird dann das zweite magnetische Material 40 abgeschieden, das dann unmittelbar an das erste magnetische Material 36 angrenzt. Bezogen auf die 1 sind nun die beiden Abschnitte 12, 14 aus dem ersten magnetischen Material 36 durch die beiden Abschnitten 14, 18 aus dem zweiten magnetischen Material 40 miteinander verbunden. Das zweite magnetische Material ist bei der dargestellten Ausführungsform Kobalt-Eisen.
  • In einem Herstellungsschritt G wird die zweite Photoresist-Markierung 38 entfernt. Auf der metallischen Startschicht 32 ist nun der Magnetkern 10 angeordnet, wobei, wie ausgeführt wurde, die Abschnitte 12, 16 aus dem ersten magnetischen Material 36 und die Abschnitte 14, 18 aus dem zweiten magnetischen Material 40 gebildet sind.
  • Im Verfahrensschritt H wird die Startschicht 32 in den Bereichen entfernt, in denen sie nicht durch den Magnetkern 10 bedeckt ist. Die Startschicht 32 wird dabei entweder durch Plasmaätzen, Ionenstrahlätzen oder auch durch ein nasschemisches Verfahren mit Säure entfernt.
  • Nach dem Verfahrensschritt H befindet sich auf dem Substrat 30 somit der fertiggestellte Magnetkern 10. In weiteren Verfahrensschritten kann nun das induktive Bauteil vollständig hergestellt werden, indem die untere Spulenlage 32 mit einer oberen Spulenlage und seitlichen Spulenabschnitten kombiniert wird.
  • Die Darstellung der 6 zeigt schematisch mehrere Herstellungsschritte des Magnetkerns 20 der 3.
  • Das Substrat 30 enthält wieder eine untere Spulenlage 32, die dann nach Herstellung des Magnetkerns 20 mit seitlichen Spulenabschnitten und einer oberen Spulenlage zu einer vollständigen, den Magnetkern 20 abschnittsweise umgebenden Spule vervollständigt wird.
  • Im Herstellungsschritt A erfolgt das Aufbringen der metallischen Startschicht 32.
  • Im Herstellungsschritt B wird eine erste Photoresist-Maskierung 34 aufgetragen, wobei die erste Photoresist-Maskierung 34 in diesem Fall die Form für den inneren Ring 22 des Magnetkerns 20 der 3 bildet. In der zum Herstellungsschritt B gehörenden Darstellung sowie auch in den nachfolgenden Darstellungen ist die untere Spulenlage 32 der Übersichtlichkeit halber nicht mehr dargestellt.
  • Im Herstellungsschritt C wird dann das erste magnetische Material 36 galvanisch abgeschieden, das dann, siehe 3, den inneren Ring 22 bildet.
  • Im Herstellungsschritt D wird die erste Photoresist-Maskierung 34 entfernt.
  • Im Herstellungsschritt E wird die zweite Photoresist-Maskierung 38 aufgetragen, die dann die Form für den äußeren Ring 24 des Magnetkerns 20 der 3 bildet.
  • Im Herstellungsschritt F wird das zweite magnetische Material 40 abgeschieden, das dann unmittelbar an das erste magnetische Material 36 angrenzt und dann den äußeren Ring 24 des Magnetkerns 20 der 3 bildet. Es ist dabei festzustellen, dass die Darstellungen der 6 schematisch sind und lediglich ein Schnitt durch den Magnetkern 20 dargestellt ist, um die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte zu verdeutlichen.
  • Im Verfahrensschritt G wird die zweite Photoresist-Maskierung 38 entfernt.
  • Im Verfahrensschritt H wird dann die metallische Startschicht 33 in den Bereichen entfernt, in denen sie nicht durch das erste magnetische Material 36 oder das zweite magnetische Material 40 abgedeckt ist. Auf dem Substrat 30 ist somit nur noch der magnetische Kern 20, siehe 3, angeordnet. Die untere Spulenlage 32 kann nun in den nachfolgenden Verfahrensschritten zu einer, den Magnetkern 20 abschnittsweise umgebenden Spule vervollständigt werden.
  • Die Erfindung findet für mikrotechnische induktive Bauteile Anwendung, beispielsweise Speicherdrosseln und Transformatoren für hohe Schaltfrequenzen, wie sie insbesondere bei DC-DC-Wandlern eingesetzt werden. Die Möglichkeit, das Sättigungsverhalten der verwendeten magnetischen Kerne 10, 20 auf ein gewünschtes Sättigungsverhalten einstellen zu können, bietet dabei erhebliche Vorteile.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2013/072135 A1 [0002]
    • JP 2010-278322 A [0003]

Claims (13)

  1. Magnetkern für ein induktives Bauteil, hergestellt in Dünnschichttechnik, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (10, 20) aus wenigstens zwei verschiedenen magnetischen Materialien (36, 40) besteht.
  2. Magnetkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Länge des Magnetkerns (10) gesehen sich die verschiedenen magnetischen Materialien (36, 40) abwechseln.
  3. Magnetkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen magnetischen Materialien (36, 40) jeweils den vollständigen Querschnitt des Magnetkerns (10) einnehmen.
  4. Magnetkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die verschiedenen magnetischen Materialien (36, 40) jeweils über die gesamte Länge des Magnetkerns (20) erstrecken.
  5. Magnetkern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des Magnetkerns (20) aus verschiedenen magnetischen Materialien (36, 40) gebildet ist.
  6. Magnetkern nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (10, 20) einen geschlossen Ring bildet, wobei der Ring eine kreisrunde, ovale, elliptische, quadratische oder rechteckige Form hat.
  7. Magnetkern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (20) mittels wenigstens eines inneren Rings (22) aus einem ersten magnetischen Material (36) und eines äußeren Rings (24) aus einem zweiten magnetischen Material (40) gebildet ist.
  8. Magnetkern nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen magnetischen Materialien aus den Materialen Ni, Ni-Fe, CoFe, CoP und CoZrTi ausgewählt sind.
  9. Induktives Bauteil mit einem Magnetkern nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine den Magnetkern (10, 20) abschnittsweise umgebende Spule mittels Dünnschichttechnik hergestellt ist.
  10. Verfahren zum Herstellen eine Magnetkerns (10, 20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Auftragen eines ersten magnetischen Materials (36) mittels Dünnschichttechnik auf ein Substrat (30) und Auftragen eines zweiten magnetischen Materials (40) mittels Dünnschichttechnik auf das Substrat (30), wobei das erste magnetische Material (36) wenigstens abschnittsweise unmittelbar an das zweite magnetische Material (40) angrenzt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Auftragen des zweiten magnetischen Materials (40) ein geschlossener Ring aus dem ersten magnetischen Material (36) und dem zweiten magnetischen Material (40) gebildet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste magnetische Material in Form eines ersten geschlossenen Rings (22) auf das Substrat (30) aufgetragen wird und das zweite magnetische Material (40) in Form eines zweiten geschlossenen Rings (24) auf das Substrat (30) aufgetragen wird, wobei der zweite geschlossenen Ring (24) mit einer Seite unmittelbar an den ersten geschlossenen Ring (22) angrenzt.
  13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch Auftragen eines Abschnitts (32) einer Spulenwicklung in Dünnschichttechnik auf das Substrat (30), nachfolgend Auftragen des ersten und des zweiten magnetischen Materials (36, 40) zum Bilden des Magnetkerns (10, 20) und dann Auftragen weiterer Abschnitte der Spulenwicklung, so dass die fertiggestellte Spulenwicklung den Magnetkern (10, 20) abschnittsweise umgibt.
DE102014218043.0A 2014-09-10 2014-09-10 Magnetkern, induktives Bauteil und Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns Withdrawn DE102014218043A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014218043.0A DE102014218043A1 (de) 2014-09-10 2014-09-10 Magnetkern, induktives Bauteil und Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns
CN201580048746.2A CN106605280B (zh) 2014-09-10 2015-08-06 磁芯、电感部件以及用于制造磁芯的方法
US15/506,985 US20170278614A1 (en) 2014-09-10 2015-08-06 Magnetic Core, Inductive Component, And Method For Producing A Magnetic Core
PCT/EP2015/068180 WO2016037776A1 (de) 2014-09-10 2015-08-06 Magnetkern, induktives bauteil und verfahren zum herstellen eines magnetkerns
EP15749777.7A EP3192090B1 (de) 2014-09-10 2015-08-06 Magnetkern, induktives bauteil und verfahren zum herstellen eines magnetkerns

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014218043.0A DE102014218043A1 (de) 2014-09-10 2014-09-10 Magnetkern, induktives Bauteil und Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014218043A1 true DE102014218043A1 (de) 2016-03-10

Family

ID=53835424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014218043.0A Withdrawn DE102014218043A1 (de) 2014-09-10 2014-09-10 Magnetkern, induktives Bauteil und Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170278614A1 (de)
EP (1) EP3192090B1 (de)
CN (1) CN106605280B (de)
DE (1) DE102014218043A1 (de)
WO (1) WO2016037776A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3961660A1 (de) * 2020-08-28 2022-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Induktives bauelement für einen wechselrichter und wechselrichter

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE549660C (de) * 1929-11-09 1932-04-29 Aeg Aus zwei oder mehreren in der Achsrichtung aufeinandergelegten Einzelkernen zusammengesetzter ringfoermiger Magnetkern
DE4018149A1 (de) * 1990-06-06 1991-12-12 Siemens Ag Einrichtung zur beruehrungslosen ermittlung des drehmomentes eines rotierenden, tordierten zylinderfoermigen koerpers
DE19816485C2 (de) * 1998-04-14 2000-05-25 Aloys Wobben Spule für Hochsetzsteller
US20020132136A1 (en) * 2001-03-15 2002-09-19 Roshen Waseem A. Low loss, high frequency composite magnetic material and methods of making the same
DE10111460A1 (de) * 2001-03-09 2002-09-19 Siemens Ag Magnetische Hochfrequenz-Einrichtung mit einem weichmagnetischen Schichtensystem
JP2007128951A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Hitachi Ferrite Electronics Ltd リアクトル
JP2009033055A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Sumitomo Electric Ind Ltd リアクトル用コア
DE10302646B4 (de) * 2003-01-23 2010-05-20 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Antennenkern und Verfahren zum Herstellen eines Antennenkerns
JP2010278322A (ja) 2009-05-29 2010-12-09 Fujitsu General Ltd チョークコイル
EP2453450A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-16 Falco Electronics Ltd. Hybridkern für einen Leistungsinduktor
DE102011079633A1 (de) * 2011-07-22 2013-01-24 Robert Bosch Gmbh Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols und zugehörige Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern
JP2013089776A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Toyota Industries Corp 磁性コア、及び誘導機器
WO2013072135A1 (de) 2011-11-15 2013-05-23 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Induktionsbauteil
DE102012222224A1 (de) * 2012-12-04 2014-06-05 SUMIDA Components & Modules GmbH Magnetische Kerne und Verfahren zu deren Herstellung
DE102013208058A1 (de) * 2013-05-02 2014-11-06 Sts Spezial-Transformatoren-Stockach Gmbh & Co. Kg Magnetisch vorgespannte Drossel

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3668589A (en) * 1970-12-08 1972-06-06 Pioneer Magnetics Inc Low frequency magnetic core inductor structure
US4205288A (en) * 1978-10-27 1980-05-27 Westinghouse Electric Corp. Transformer with parallel magnetic circuits of unequal mean lengths and loss characteristics
US6885273B2 (en) * 2000-03-30 2005-04-26 Abb Ab Induction devices with distributed air gaps
US6768409B2 (en) * 2001-08-29 2004-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic device, method for manufacturing the same, and power supply module equipped with the same
JP2006032587A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd インダクタンス部品およびその製造方法
US7719084B2 (en) * 2006-06-30 2010-05-18 Intel Corporation Laminated magnetic material for inductors in integrated circuits
JP4998292B2 (ja) * 2008-01-31 2012-08-15 Tdk株式会社 磁性薄膜および薄膜磁気デバイス
KR101911457B1 (ko) * 2012-04-30 2018-10-24 엘지이노텍 주식회사 무선충전 라디에이터 기능을 갖는 자성 필름, 그 제조방법 및 이를 이용한 무선충전 디바이스
US20140152410A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-05 Arizona Board of Regents, a body corporate of the State of Arizona Acting for and on behalf of Arizo Integrated tunable inductors
US9337251B2 (en) * 2013-01-22 2016-05-10 Ferric, Inc. Integrated magnetic core inductors with interleaved windings
KR101462806B1 (ko) * 2013-10-11 2014-11-20 삼성전기주식회사 인덕터 및 그 제조 방법

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE549660C (de) * 1929-11-09 1932-04-29 Aeg Aus zwei oder mehreren in der Achsrichtung aufeinandergelegten Einzelkernen zusammengesetzter ringfoermiger Magnetkern
DE4018149A1 (de) * 1990-06-06 1991-12-12 Siemens Ag Einrichtung zur beruehrungslosen ermittlung des drehmomentes eines rotierenden, tordierten zylinderfoermigen koerpers
DE19816485C2 (de) * 1998-04-14 2000-05-25 Aloys Wobben Spule für Hochsetzsteller
DE10111460A1 (de) * 2001-03-09 2002-09-19 Siemens Ag Magnetische Hochfrequenz-Einrichtung mit einem weichmagnetischen Schichtensystem
US20020132136A1 (en) * 2001-03-15 2002-09-19 Roshen Waseem A. Low loss, high frequency composite magnetic material and methods of making the same
DE10302646B4 (de) * 2003-01-23 2010-05-20 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Antennenkern und Verfahren zum Herstellen eines Antennenkerns
JP2007128951A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Hitachi Ferrite Electronics Ltd リアクトル
JP2009033055A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Sumitomo Electric Ind Ltd リアクトル用コア
JP2010278322A (ja) 2009-05-29 2010-12-09 Fujitsu General Ltd チョークコイル
EP2453450A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-16 Falco Electronics Ltd. Hybridkern für einen Leistungsinduktor
DE102011079633A1 (de) * 2011-07-22 2013-01-24 Robert Bosch Gmbh Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols und zugehörige Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern
JP2013089776A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Toyota Industries Corp 磁性コア、及び誘導機器
WO2013072135A1 (de) 2011-11-15 2013-05-23 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Induktionsbauteil
DE102012222224A1 (de) * 2012-12-04 2014-06-05 SUMIDA Components & Modules GmbH Magnetische Kerne und Verfahren zu deren Herstellung
DE102013208058A1 (de) * 2013-05-02 2014-11-06 Sts Spezial-Transformatoren-Stockach Gmbh & Co. Kg Magnetisch vorgespannte Drossel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3961660A1 (de) * 2020-08-28 2022-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Induktives bauelement für einen wechselrichter und wechselrichter
WO2022042913A1 (de) * 2020-08-28 2022-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Induktives bauelement für einen wechselrichter und wechselrichter

Also Published As

Publication number Publication date
EP3192090A1 (de) 2017-07-19
WO2016037776A1 (de) 2016-03-17
EP3192090B1 (de) 2021-01-20
CN106605280B (zh) 2018-09-18
US20170278614A1 (en) 2017-09-28
CN106605280A (zh) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2463869B2 (de) Induktives Bauelement mit verbesserten Kerneigenschaften
DE102006017762B4 (de) Verfahren zum Laminieren eines Elektrobandes für Transformatorenkerne
DE102013000899A1 (de) Elektrotechnische Spule und/oder Spulenwicklung, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie elektrisches Gerät
DE102019100013A1 (de) Gleichtaktfilter
DE112018004956T5 (de) Spulenkomponente, Schaltkreisplatte und Leistungsbereitstellungseinrichtung
DE102016119654A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Kernmaterials
EP3192090B1 (de) Magnetkern, induktives bauteil und verfahren zum herstellen eines magnetkerns
DE102010001394A1 (de) Antennenkern, Antenne sowie Verfahren zur Herstellung eines Antennenkerns und einer Antenne
DE102015101125A1 (de) Drossel
DE102016014899A1 (de) Magnetische Komponente
WO2007115566A1 (de) Piezoaktor und verfahren zur herstellung
EP3365902B1 (de) Wicklungsanordnung
DE112017004276T5 (de) Verfahren zur herstellung einer induktiven komponente und eine induktive komponente
EP2780918B1 (de) Induktionsbauteil
WO2021239403A1 (de) Spulenelement
DE112021005049T5 (de) Magnetkern mit hartferromagnetischen Vormagnetisierungsschichten und Strukturen, welchen diesen enthalten
EP2975618B1 (de) Kern für eine elektrische Induktionseinrichtung
DE202014005370U1 (de) Induktives Bauteil
DE102019132543A1 (de) Magnetkern aus nanokristallinem laminat für ein induktives bauelement
DE102005003002A1 (de) Magnetischer Ringkern und Verfahren zur Herstellung von magnetischen Ringkernen
DE361873C (de) Eisenkern fuer Induktionsspulen
DE102012218714A1 (de) Magnetischer kern und induktionsvorrichtung
DE102012101988A1 (de) Anordnung von Luft-Drosselspule und Umschalter
DE102016221866A1 (de) Induktives Bauteil und Verfahren zur automatisierten Herstellung des induktiven Bauteils
DE1109268B (de) Klein- und Kleinstspule auf einem zylindrischen Spulenkoerper aus magnetisierbarem Blech

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee