gesponsertBauelemente in Sandkorngröße Technologischer Fortschritt in 55 Sekunden demonstriert

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Taiyo Yuden Co. Ltd.

Moderne Elektronik bestimmt unseren Alltag. Ob am Handgelenk, in der Hosentasche oder auf dem Schreibtisch – sie begleitet uns überall und macht unser Leben meistens einfacher. Doch egal wie smart die Geräte sind, im Inneren benötigen sie neben aktiven auch passive Bauelemente.

Egal ob in Smartphones, Wearables, Elektrofahrzeugen oder Industrie-PCs – ohne Bauelemente wie Kondensatoren und Induktivitäten funktioniert nichts. Hinter diesen unscheinbaren Komponenten verbirgt sich jedoch oft eine wenig bekannte Forschungsdisziplin: die Materialwissenschaften. Bei TAIYO YUDEN beginnt die Qualität ihrer Produkte auf molekularer Ebene – in der unternehmenseigenen Materialentwicklung.

Materialentwicklung. Der Schlüssel zur Perfektion

Ein entscheidender Bestandteil in der Produktentwicklung ist die Wahl des Ausgangsmaterials. Daher entwickelt TAIYO YUDEN nicht nur seine Produkte selbst, sondern betreibt auch Materialentwicklung. Insbesondere gilt das für die mehrschichtigen Keramikkondensatoren (MLCCs) und Induktivitäten. Dieser Ansatz hat nicht nur Vorteile für die Produktqualität, sondern ermöglicht es TAIYO YUDEN auch, gezielt auf die steigenden Anforderungen der Elektronikbranche einzugehen. Denn die Leistungsfähigkeit der Bauelemente wird primär von den verwendeten Materialien bestimmt.

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Die Wissenschaft hinter den Dielektrika und Kernmaterialien

Im Zentrum der Materialentwicklung für MLCCs steht das Dielektrikum. Dieses keramische Material ermöglicht es, elektrische Ladungen zu speichern und freizusetzen. Die Zusammensetzung entscheidet dabei über die wesentlichen Parameter eines Kondensators. Kapazität, Spannungsfestigkeit und Temperaturstabilität sind hier am wichtigsten. Daher investiert TAIYO YUDEN erhebliche Ressourcen in die Erforschung und Optimierung dieser Materialien. Ziel ist es, ein Dielektrikum zu schaffen, das möglichst hohe Kapazitäten auf kleinstem Raum bietet. Dies gelingt durch die Entwicklung von ultradünnen Keramikschichten. Jede Schicht ist nur wenige Mikrometer dünn und dadurch nahezu transparent.

Neben Kondensatoren gehört auch die Materialforschung im Bereich der Induktivitäten zu den Kernkompetenzen von TAIYO YUDEN. Je nach Bauform entstehen diese entweder in Wickelbauweise (Wire-Wound Inductors) oder werden als gestapelte Mehrschicht-Induktivitäten (Multilayer Chip Inductors) gefertigt. Der Schlüssel zu ihrer Leistungsfähigkeit liegt genau wie bei den Kondensatoren im Material. Speziell entwickelte Ferritwerkstoffe, welche durch hohe Permeabilität und geringe Verluste überzeugen, sind hier entscheidend. Dabei ist TAIYO YUDEN der einzige Hersteller, der sowohl bei Kapazitäten als auch Induktivitäten die Rohmaterialien selbst fertigt.

Materialentwicklung trifft auf Prozess-Technologie

Die Materialentwicklung ist jedoch nur ein Teil der Erfolgsgeschichte. Ebenso entscheidend ist die Fähigkeit, diese Materialien in einem hochpräzisen und hochautomatisierten Fertigungsprozess umzusetzen. Um sicherzustellen, dass jedes Bauelement mit höchster Genauigkeit gefertigt wird, setzt TAIYO YUDEN auf modernste Technologien.

In einer Produktionslinie für MLCCs werden die verschiedenen Keramikschichten in einem komplexen Prozess aufeinandergestapelt und bei hohen Temperaturen gesintert. Eine exakte Kontrolle der Produktions-Parameter gewährleistet die gleichbleibende Qualität. MLCCs können hier je nach Kapazität weit über 1.000 Schichten aufweisen.

Für die Induktivitäten kommen spezielle Wickel- und Beschichtungstechniken zum Einsatz, die sicherstellen, dass die magnetischen Eigenschaften optimal genutzt werden. Hier zahlt sich die langjährige Erfahrung von TAIYO YUDEN ebenso aus wie die enge Zusammenarbeit zwischen Materialwissenschaftlern und Ingenieuren.

Breites Produktportfolio

Neben passiven Bauelementen stehen den Entwicklern weitere Produkte wie Piezoelemente zur Verfügung. Sie eröffnen spannende Einsatzmöglichkeiten. So kann beispielsweise ein haptisches Feedback auf Sensortasten erzeugt werden. Außerdem lassen sich durch die Elemente Oberflächen in Lautsprecher verwandeln.

Auch Piezoelemente erfordern eine hohe Materialexpertise. Sie bestehen aus kristallinen oder keramischen Materialien. Aus diesen keramischen Materialien lassen sich ebenfalls Filterelemente wie SAW- und FBAR-Filter herstellen. Daneben gehören Chip-Antennen zum Portfolio von TAIYO YUDEN.

Die Sanduhr als Sinnbild technologischer Präzision

Der Zahn der Zeit bringt viele Veränderungen mit sich – und eine davon hat Taiyo Yuden auf der Fachmesse electronica in München eindrucksvoll demonstriert: Eine Sanduhr, gefüllt mit einer Million winziger Kondensatoren faszinierte die Besucher. Diese Bauelemente der Bauform 008004 sind kaum größer als Sandkörner und rieseln in nur 55 Sekunden durch die Uhr. Sie messen gerade einmal 0,25 mm × 0,125 mm und besitzen Kapazitätswerte von bis zu 22 pF. Damit bieten die kleinen Teilchen ein perfektes Beispiel für die Entwicklung der Miniaturisierung in der Elektronik-Branche.

Aus Sand entsteht Silizium – und damit die Grundlage moderner Mikroelektronik. Jetzt wird Sand selbst zum Sinnbild technologischer Präzision.

Diversifikation in den Industrien

Die Mobilität verlangt leistungsfähige und kompakte Bauelemente. Zuverlässigkeit und Haltbarkeit unter extremen Bedingungen sind hier entscheidend. Eine spezielle Epoxidharz-Beschichtung, angereichert mit Silber-Partikeln, macht die Bauelemente widerstandsfähiger gegenüber mechanischen Belastungen, indem mechanische Spannungen reduziert werden. Dies ermöglicht auch bei keramischen Bauelementen die AEC-Q200-Qualifikation.

Neben der Automobilindustrie sind die Produkte von TAIYO YUDEN aber häufig in Consumer-Produkten oder Mobilfunk-Basisstationen zu finden.