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Murata treibt Miniaturisierung voran

Neues Highlight: Kleinste Chipspule der Welt

3. Februar 2025, 12:13 Uhr | Engelbert Hopf

Eine Volumenreduzierung um rund 75 Prozent gegenüber den Abmessungen einer Chipspule im 008004-Zoll-Format bedeuten die Abmessungen der nun von vorgestellten, weltweit kleinsten Chipinduktivität im 006003-Zoll-Format (0,16 mm x 0,08 mm).

Chipspulen werden für die verschiedensten Anwendungen benötigt. Auf der CES in Las Vegas hat Murata nun die bislang weltweit kleinste Chipspule im Format 006003 Zoll gezeigt. Sie reiht sich ein in die Neuvorstellungen kleinster Bauteile der letzten Monate.

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Innovationsaufschub oder -rückstand wegen der Phase der Corona-Pandemie scheint es bei Murata nicht zu geben. Das beweisen die Neuvorstellungen kleinster Produkte ihrer Art über die letzten Monate hin. Jüngstes Beispiel dafür ist die nun auf der CES in Las Vegas vorgestellte weltweit kleinste Chipinduktivität im 006003-Zoll-Format (0,16 mm x 0,08 mm). Gegenüber einem Produkt der Baugröße 008004 Zoll, bedeutet dies eine Volumenreduzierung von rund 75 Prozent.

Durch das beständige Streben nach mehr Funktionalität und Miniaturisierung im Bereich der elektronischen Mobilgeräte, ist ein massiver Bedarf an immer kleineren und effizienteren Bauelementen entstanden, denn die Entwickler sind schließlich gezwungen, immer mehr Bauteile auf immer weniger Leiterplattenfläche unterzubringen.

Zugenommen hat auch der Einsatz von Chipspulen, die in einer breiten Palette dieser elektronischen Geräte benötigt werden. Einige der neuesten Smartphones enthalten Hunderte dieser Bauteile. Dieser Trend hat die Nachfrage nach einer weiteren Miniaturisierung von Chipspulen gesteigert, um in Anwendungen, in denen Platz knapp ist, eine möglichst hohe Bestückungsdichte zu erreichen.

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»Nach unserer erfolgreichen Einführung der weltweit kleinsten Keramikvielschichtkondensatoren im September 2024, arbeiten unsere Entwicklungsteams nun an einer wegbereitenden Chipspule im 006003-Zoll-Format, um die Nachfrage des Marktes weiter abdecken zu können«, so Takaomi Toi, General Manager des Inductor Product Development Department bei Murata Manufacturing.

»Nach der Realisierung des Prototyps der weltweit kleinsten Bauform, sind wir zuversichtlich, dass es sich bei diesem Produkt um eine attraktive Ergänzung unseres umfangreichen Portfolios an marktführenden Chip-Induktivitäten handelt«, versichert Toi, »Murata unterstreicht damit sein Engagement für die Innovation und setzt damit einen weiteren wichtigen Meilenstein in seinem Bestreben, die Miniaturisierung und funktionale Aufwertung künftiger elektronischer Geräte zu unterstützen«.

Wie bereits angesprochen, hatte Murata das zuletzt im September letzten Jahres mit der Vorstellung eines MLCCs in der Baugröße 006003-Zoll unter Beweis gestellt. Zur Erinnerung: Als erstmals Bauteile der Baugröße 0201 auf den Markt kamen, wurde diskutiert, ob eine weitere Miniaturisierung darüber hinaus überhaupt noch sinnvoll und technisch machbar sei. Im Wesentlichen ging es damals auch um die Frage, ob die Bestückungsautomaten überhaupt noch in der Lage wären, noch kleinere Bauteile zuverlässig auf der Leiterplatte zu platzieren.

Mit der Bauform 008004, die Murata 2014 in den Markt brachte, wurde dann die Größe 0201 noch einmal unterboten und mit dem vor einigen Monaten vorgestellten ersten MLCC im 006003-Format legte Murata noch einmal vor. Ein Bauelement im 006003-Zoll-Format weist eine Länge von 0,16 mm und eine Breite sowie Höhe von 0,08 mm auf. Trotz dieser geringen Abmessungen bildet der MLCC seine physikalische Funktion zuverlässig ab. Mit seiner kompakten Bauweise weist der neue Keramik-Vielschichtkondensator ein um ungefähr 75 Prozent geringeres Volumenverhältnis als der bislang kleinste MLCC im 008004-Format.

Mit fortschreitender Intelligenz der elektronischen Geräte hat über die letzten Jahre auch die Anzahl der MLCCs zugenommen, die in Elektronikprodukten jeglicher Art zum Einsatz kommen. So finden etwa in den Smartphones der neuesten Generation bis zu 1000 hochminiaturisierter MLCCs Verwendung. Neben Smartphones dürften die neuen 006003 MLCCs zukünftig vor allen in Wearables Verwendung finden.

Doch die Entwicklungsanstrengungen von Murata beschränken sich beim Thema Miniaturisierung nicht nur auf existierende Produktgruppen. Als Technologie- und Marktführer im Bereich der Keramik-Vielschichttechnologie hatte Murata bereits zur Jahresmitte 2024 ein anderes Bauteil vorgestellt, das in seiner Art bislang einzigartig ist, den »L Cancel Transformer« kurz LCT. Dieses Produkt ist in der Lage, die Ersatzserieninduktivität (ESL) eines Kondensators zu neutralisieren und damit seine Entstörfähigkeiten zu optimieren. Je stärker die Nachfrage nach miniaturisierter und hochgradig funktionaler Elektronik wächst, umso mehr rückt in vielen Anwendungsbereichen das Problem der elektromagnetischen Störgrößen in den Vordergrund.

Muratas LCT stellt eine ganz neue Herangehensweise bei der Bewältigung dieser Probleme dar – einerseits die Störgrößen aus der Stromversorgung in den Griff zu bekommen, und anderseits die Zahl der dafür benötigten Kondensatoren nicht ausufern zu lassen. So ist der LCT eigens dafür ausgelegt, Störgrößen in einem Frequenzbereich von wenigen Megahertz bis zu einem Gigahertz zu minimieren. Erreicht wird dies mithilfe negativer gegenseitiger Induktivität, was die Ersatzserieninduktivität eines Entstörkondensators verringert und damit dessen Effektivität steigert. Dadurch reduziert sich die Zahl der benötigten Kondensatoren drastisch!

Mit nichtmagnetischer Keramik-Vielschichttechnologie hergestellt, bürgt der Baustein für eine stabile negative Induktivität und einen niedrigen Gleichstromwiderstand von maximal 55 mOhm, selbst bei wechselnden Stromstärken. Einsetzbar sind LCTs bis zu einer Temperatur von +125 °C, und da es keine Gleichstromüberlastung gibt, sind sie bei bis zu 3 A mit stabiler negativer Induktivität einsetzbar. In oberflächenmontierbaren Gehäusen mit Maßen von 2 mm x 1,25 mm x 0,95 mm realisiert, werden die Bauteile gegurtet auf Rollen ausgeliefert.

Die Vorteile des Einsatzes eines solchen Bauteils im Stromversorgungsbereich macht Zlatko Pavlovic, Business Development Manager Power Conversion Products bei Murata noch einmal deutlich: »Der L Cancel Transformer reduziert die ESL im angeschlossenen Entkopplungskondensator und die in der Plantine, etwa durch Durchgangslöcher erzeugte ESL vom Anschluss auf der GND- Seite zur GND-Schicht des Mehrschicht-Keramikkondensators. Auf diese Weise maximiert die Komponente die Rauschunterdrückungsleistung des MLCC und unterdrückt das Rauschen in Hochfrequenzbändern erheblich«. Einsatzmöglichkeiten für die neuartigen Bauteile sieht er derzeit vor im Consumer- und Industriebereich, etwa in Kameras, WiFi-Geräten aber auch in der Sensortechnik.