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We have studied the integration of Ni-Cu-Zn ferrite spinels as well as substituted hexagonal Co2Y-and M-type ferrites into LTCC (Low Temperature Ceramic Co-firing) modules. The cofiring behavior and the magnetic properties of these materials were investigated and evaluated for multilayer applications. Ni-Cu-Zn ferrites exhibit permeabilities of µ=300–500 for operating frequencies in the MHz range. Cu-substituted Y-type ferrites Ba2Co2-x-yZnxCuyFe12O22 in combination with sintering additives display sufficient shrinkage and densification at 900°C. A permeability of µ=10 is observed; however, substituted Co2Y-type ferrites do not exhibit long-term stability at 900°C. Co/Ti-substituted M-type ferrites BaFe12-2yCoyTiyO19 (y=1.2) with planar magneto-crystalline anisotropy exhibit excellent soft magnetic behavior. Using sintering additives, complete densification is reached at 900°C and a permeability of µ=15 and a resonance frequency of larger than 1?GHz are observed. Integration of ferrite multilayer inductor components into LTCC modules using free and constrained cofiring technologies is demonstrated.
NMR und Biomaterialien - Was kann man über plasmagespritzte Apatitschichten und Cellulose lernen?
(2002)
LTCC-Modules with integrated ferrite layers - Strategies for material development and co-sintering
(2009)
The integration of passive components (resistors, capacitors, inductors) into LTCC modules is a challenging task in multilayer ceramics technology. We report on multilayer assemblies consisting of combined layers of ferrite and dielectric LTCC tapes. Ni-Cu-Zn ferrites with maximum shrinkage at 900°C were processed to green tapes and laminated with dielectric LTCC tapes. Cosintering at 900°C led to multilayers with different defects such as incomplete densification of the ferrite layers, cracks, and warpage. Since ferrite tapes do not really allow compositional changes without deterioration of magnetic properties, the dielectric tape was modified with the following objectives: (i) matching of the shrinkage curves of dielectric and ferrite materials, (ii) adjusting the coefficients of thermal expansion to avoid cracking during cooling, and (iii) controlling of interface reactions. Using this concept we fabricated dense and defect-free multilayers consisting of dielectric and ferrite layers. However, compositional changes of the individual ferrite tapes require the development of a specific dielectric tape material with tailored properties.
LTCC-modules with integrated ferrite layers - Strategies for material development and co-sintering
(2008)
Verbesserung und Qualifizierung der Ultraschallprüfung von Mischnähten im Primärkreis von KKW
(2017)
Die im Primärkreislauf von Kernkraftwerken anzutreffenden austenitischen Schweiß- und Mischnähte sind nicht nur extrem sicherheitsrelevant, sondern stellen auch sehr hohe Anforderungen an die Materialprüfung. Neben der eingeschränkten Zugänglichkeit ist das makroskopische Gefüge der Schweißnaht für die Prüfung mit Ultraschall von höchster Bedeutung.
Um Materialfehler zuverlässig in Position und Größe bestimmen zu können, müssen die Kornorientierungen und die elastischen Konstanten des anisotropen Schweißnahtgefüges bekannt sein. Für die bildgebende Darstellung möglicher Materialfehler kommen folgende Arbeitsschritte zum Einsatz: Zunächst wird die Schweißnaht durchschallt, um mit einem inversen Verfahren wichtige Schweißnahtparameter wie beispielsweise die Kornorientierung bestimmen zu können. Auf der Basis dieser Parameter werden im nächsten Schritt die Schallwege mittels Raytracing (RT) simuliert. Zuletzt werden dieser RT-Simulation die Messdaten (A-Scans) von verschiedenen Sender- und Empfängerpositionen zugeordnet und nach der SAFT-Methode (Synthetic Aperature Focusing Technique) zeitaufgelöst überlagert. Die Kombination aus inversem Verfahren, RT und SAFT gewährleistet auch in anisotropen Werkstoffen eine ortsrichtige Visualisierung der Fehler.
Wir erläutern diese drei Verfahren und stellen die Prüfanordnung von Prüfkörpern mit künstlichen Testfehlern vor. Messdaten sowie deren Auswertung werden mit den Ergebnissen einer CIVA-Simulation verglichen.