Wirbelstromsensorik

Wirbelstromsensoren dienen zur berührungslosen Erfassung elektrisch leitender Materialien. Wird dieses Prinzip für Sensoren genutzt, können diese den Weg, Abstand, Position als auch Geschwindigkeiten erfassen. Messungen in stark verschmutzter Umgebung oder von ummantelten Objekten sind mit diesen Sensortyp problemlos möglich. Typischerweise werden Sensoren dieser Art mit gewickelten Drahtspulen realisiert. Diese Herstellungsart ist aber zu sehr toleranzbehaftet und lässt nur die Fertigung von klassischen Spiralspulen zu.

Die Mehrlagenkeramiktechnologie bietet hingegen eine optimale Plattform zur flexiblen Integration von Messspulen der Wirbelstromsensorik mit sehr kleinen Bauformen. In LTCC gedruckte und eingebettete Messspulen können damit in sehr rauen Umgebungen bei bis zu 350 °C Einsatztemperatur verwendet werden.

Entscheidend für die Performance ist der Gütefaktor der Messspule, welche sich typischerweise im Kopf des Sensors befindet. Durch neuartige, am IKTS entwickelte LTCC-Fertigungsprozesse, konnte der laterale Windungsabstand der gedruckten Spulen auf 25 µm gesenkt werden. Gleichzeitig wurde die Metallisierungsschichtdicke erhöht und damit der Innenwiderstand der Spulen signifikant reduziert. Damit wird eine wesentliche Optimierung der Induktivität und des ohmschen Widerstandes erreicht, was in einer deutlichen Verbesserung des Gütefaktors der Spulen gegenüber Standarddrucktechnologien resultiert. In Keramik eingebettete Mikrospulen mit einer optimierten Güte und einem Aspektverhältnis von > 1 lassen sich so fertigen und heben sich damit weit vom Stand der Technik ab.

Eingesetzt wird die entwickelte LTCC-Spulentechnologie u.a. zur Messung der Drehzahl von Turboladern für PKWs und LKWs in Turboladerdrehzahlsensoren der Jaquet Technology Group. Die Messung der Drehzahl des Turboladers bildet die Schlüsseltechnologie, um den Motor mit der optimalen Luftmasse zu versorgen und somit eine Minimierung des Kraftstoffverbrauchs zu erreichen. Durch die kompakte Bauweise der Spule, die hohe Güte und Zuverlässigkeit als auch durch das innovative Design sind die LTCC-Spulen in idealer Weise für diese Anwendung geeignet.

 

Technische Kenndaten

 

• Eingebettete Planarspulen bis 70 µm Line / 25 µm Space
• Gestapelte Spulenstrukturen (bis 10 Ebenen) mit bis 50 µm vertikalem Metallisierungsabstand
• Kleinste Baugrößen möglich (Min. 01005)
• Aspektverhältnis der Innenmetallisierungen von ≥ 1 möglich

 

Leistungsangebot

 

• Kundenberatung bzgl. der Herstellungsmöglichkeiten in LTCC,
• Spulendesign nach Kundenwunsch,
• Ausarbeitung und Qualifizierung von Herstellungsprozessen,
• Musterherstellung und
• Technologietransfer

 

Schliff durch eine Spule eingebettet in LTCC mit hohem Aspektverhältnis der Innenmetallisierung von > 1, oben: Detail, Unten: Komplette Spule