Forschungsprojekt INDUGIE - Leiterplatteneinbettung
Wie das Projekt INDUGIE 3D-Spulenarchitekturen platzsparend in FR4-Leiterplatten integriert – ohne Kompromisse bei der Hochfrequenz-Performance.
Was wurde erforscht?
Ein zentraler Meilenstein im Forschungsprojekt INDUGIE war die Einbettung der entwickelten HF-Litze direkt in die Leiterplatte (PCB). Ziel war es, eine hocheffiziente Sendespule für induktive Energieübertragung (2 MHz) mechanisch robust und extrem platzsparend in die Systemumgebung zu integrieren.
Die Herausforderung
Herkömmliche Leiterplatten bieten nur begrenzte Bauhöhen (0,8–1,6 mm), was die Integration von Spulen mit vielen Windungen erschwert. Zudem durften die Einbettung und der Verguss die HF-Eigenschaften der optimierten Litze nicht negativ beeinflussen oder thermische Probleme bei Dauerlast erzeugen.
Ringförmige Leiterplatte mit integrierter Kupferlitze als Versuchsaufbau zur Untersuchung von Stromverteilung und elektromagnetischem Verhalten.
Unsere Lösungsstrategie
Mittels Präzisionsfrästechnik wurde eine 1,2 mm tiefe Kavität im FR4-Substrat geschaffen. Die 360-adrige HF-Litze wurde passgenau eingelegt und unter Druck mit temperaturstabilem Epoxidharz verpresst. Laserbasierte Tiefenkontrolle und CNC-Führung stellten die blasenfreie Imprägnierung sicher.
Ergebnis
Die Einbettung erhöhte den Wechselstromwiderstand nur marginal um ca. 4 %, während der Bauraumbedarf gegenüber klassischen Luftspulen um 68 % sank. Bei einer Leistung von 500 W wurde ein Wirkungsgrad von 93,4 % erreicht. Dies beweist die Serientauglichkeit der Technologie für hochkompakte HF-Systeme.
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