November 2010

Technologiekompetenz

TDK-EPC treibt Megatrends voran

Die unter dem Dach von TDK-EPC gebündelte Technologiekompetenz von TDK und EPCOS verstärkt sich geradezu ideal. Auf Grundlage des umfassenden Know-hows treibt das Unternehmen die Megatrends Umweltschutz, Energieeffizienz und Miniaturisierung voran. Kunden aus allen Abnehmerbranchen profitieren von der breiten Palette an innovativen Lösungen.

An Geräte, Systeme und Anlagen werden drei wesentliche Forderungen gestellt: Sie sollen immer kleiner und dabei immer leistungsfähiger sein, wenig Energie verbrauchen und die Umwelt nicht belasten. Auf der Bauelemente- und Systemebene stellt sich TDK-EPC mit Erfolg diesen Herausforderungen und entwickelt kontinuierlich neue Lösungen, um die Megatrends der Elektronik voranzutreiben.

Grundlage dafür ist die gute Aufstellung von TDK-EPC in den vier Kompetenzfeldern wie sie die Abbildung zeigt: Die sieben Business Groups von TDK-EPC erarbeiten technologisch überlegene Lösungen für den Einsatz in der Energiespeicherung und -umwandlung sowie für die Steigerung der Energieeffizienz. Gleiches gilt für die Sensorik und die Signalverarbeitung in der Kommunikation sowie den ESD-/ EMI- und Schaltungsschutz. Auf der Grundlage ausgereifter Basistechnologien werden mit intensiver Materialforschung und Prozessoptimierung laufend neue Technologien entwickelt. Dazu gehören etwa innovative Gehäuse- und Metallisierungstechnologien sowie verbesserte keramische Materialien und die MEMS-Technologie (Micro-Electro-Mechanical Systems) mit ihrem hohen Integrationspotenzial.

Trendsetter in der Miniaturisierung


Die Miniaturisierung ist nach wie vor einer der stärksten Innovationstreiber in der Elektronik. Insbesondere die Mobilfunkbranche fordert immer kleinere Bauelementelösungen. Smart Telefone etwa, die immer mehr Funktionen bieten, dabei aber gewohnt klein und handlich bleiben sollen, lassen sich nur mit immer stärker miniaturisierten Bauelementen und Modulen herstellen. Dank neuer EPCOS Gehäusetechnologien ist es gelungen, den Platzbedarf von SAW-Duplexern – unentbehrliche Filter für UMTS-Telefone – seit 2004 um 80 Prozent zu verringern. Die neuesten Duplexer in CSSP3-Technologie (Chip-sized SAW Package) messen gerade noch 2,0 x 1,6 mm2.

Darüber hinaus bietet TDK-EPC die weltweit kleinsten und leichtesten EMV-Vielschichtbauelemente: Die TDK MMZ-Serie von Chip Beads ist in der miniaturisierten Bauform 0402 (0,4 x 0,2 x 0,2 mm3) verfügbar und eignet sich damit für kompakte Stromversorgungen von Geräten der Konsum-Elektronik wie Digitalkameras.

Gefordert wird nicht nur, dass die Bauelemente immer kleiner werden, sondern darüber hinaus immer mehr Funktionen in sich vereinen. Das gilt auch für Gleichtaktfilter, die für den EMI-Schutz eingesetzt werden, und für Varistoren und Bauelemente zur ESD-Unterdrückung. Die Antwort darauf sind neue TDK Gleichtaktfilter, die EMI- und ESD-Schutzfunktionen in einem Kombi-Bauelement bieten und zu denen es kein vergleichbares Konkurrenzprodukt gibt. Möglich wurden die 1,25 x 1,00 x 0,60 mm3 winzigen Produkte, weil dazu eine von TDK patentierte Dünnfilm-Technologie genutzt wurde, die ursprünglich zum Formieren einer leitenden Schicht bei Schreib-Lese-Köpfen für Festplatten entwickelt wurde.

Mit kompletten RF-Frontend-Lösungen auf Basis der LTCC-Modultechnologie setzt TDK-EPC immer wieder höhere Maßstäbe in der Integration und damit auch der Miniaturisierung. Mit diesen Modulen lässt sich der Platzbedarf auf der Leiterplatte im Vergleich zu diskreten Lösungen um bis zu 90 Prozent reduzieren. Bei neuen Modul-Generationen werden auch Chipsätze integriert. Durch die RF-Kompetenz von TDK-EPC können Hersteller von Mobiltelefonen von aufwändiger Entwicklungsarbeit entlastet werden. Zudem sinkt ihr Logistikaufwand, da durch den Einsatz von Modulen die Anzahl der Bauelemente auf der Bill-of-Materials deutlich sinkt. Auch die Zuverlässigkeit der Geräte steigt dadurch erheblich.

Energie effizient nutzen


Schwindende Ressourcen und immer strengere Umweltauflagen sind Treiber für eine immer effizientere Nutzung von Energie. So helfen zum Beispiel die Piezo-Aktuatoren für Kraftstoff-Einspritzsysteme von Fahrzeugmotoren, den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Emissionswerte zu verbessern. Ein wesentlicher Vorteil der neuen Piezo-Aktuatoren-Generation von TDK-EPC ergibt sich daraus, dass die Elektroden nicht mehr aus Palladium, sondern aus deutlich kostengünstigerem Kupfer gefertigt werden. Außerdem konnte die Lebensdauer um 3 Zehnerpotenzen auf mehr als 1012 Zyklen gesteigert werden, was bei weitem die üblichen Anforderungen an PKWs übersteigt.

Zur Verbesserung der Energiebilanz von Kraftfahrzeugen tragen auch Temperatur-, Strom- und Drucksensoren bei, die sich durch hohe Robustheit und Langlebigkeit auszeichnen. Diese messen unter anderem die Temperatur von angesaugter Luft sowie von Abgas, Öl und Kühlmittel, bevor Steuergeräte diese Daten auswerten und zur Optimierung des Motorbetriebs nutzen. In Klimaanlagen ermöglichen Temperatursensoren eine verbesserte Regelung. Verdampferfühler von EPCOS zeichnen sich durch die im Wettbewerbsvergleich niedrigste Reaktionszeit von weniger als 4 s aus. Damit sind sie auch für neuartige Klimaanlagen geeignet, in deren Kühlkreisläufen Kohlendioxid statt herkömmlicher, nur aufwändig zu entsorgender Kältemittel verwendet wird. EPCOS Drucksensoren werden von Kraftfahrzeugherstellern beispielsweise in der Regelung von Abgasrückführungssystemen eingesetzt, um die Emissionswerte von Verbrennungsmotoren weiter spürbar zu senken.

Um elektrische Antriebe in der Industrie-Elektronik effizienter zu machen, werden sie über Frequenzumrichter betrieben. Schlüsselbauelemente dafür sind Zwischenkreiskondensatoren. Dank der jahrzehntelangen Erfahrung von EPCOS in der Entwicklung und Fertigung von Aluminium-Elektrolyt- und Folien-Kondensatoren bietet TDK-EPC ausgereifte und zuverlässige Lösungen. Sie bestechen durch geringe ESR- und ESL-Werte sowie sehr hohe Lebensdauer. Auch für energiesparende Traktionsumrichter in der Bahntechnik fertigt das neue Unternehmen spezielle Leistungskondensatoren. Um die Verluste von Stromnetzen zu senken, kommen immer mehr Hochspannungs-Gleichstrom-Systeme zum Einsatz. Auch hierfür liefert TDK-EPC Leistungskondensatoren für die Umrichter in der Megawatt-Klasse.

Enorme Energiesparpotenziale bietet die Beleuchtungstechnik. Energiesparlampen und LED-Beleuchtungssysteme benötigen rund 80 Prozent weniger Energie als konventionelle Systeme. Für die Vorschaltgeräte und Stromversorgungen der LED-Beleuchtungssysteme hat TDK-EPC mit Halbleiterherstellern etliche Referenz-Designs entwickelt und bietet ein sehr breites Portfolio an Induktivitäten, Kondensatoren und Thermistoren.

TDK-EPC bietet darüber hinaus Produkte, die zur Energieeinsparung in Anwendungen der Konsum-Elektronik beitragen. Die TDK ECO-Serie außergewöhnlich kleiner Multiple-Output-Leistungsübertrager zeichnen sich durch optimierte Materialien und günstige Formfaktoren aus. Dadurch konnte bei gleichbleibend hoher Leistungsfähigkeit das Gewicht dieser Bauelemente gegenüber ihren Vorgängern um 45 Prozent verringert werden.

Die Umwelt schonen


Wenn induktive Lasten wie Motoren oder Transformatoren betrieben werden, entsteht neben der erwünschten Wirkleistung auch Blindleistung, die keinerlei Nutzen hat, trotzdem aber von den Kraftwerken erzeugt werden muss. Die Ursache ist eine Verschiebung der Phasenwinkel von Strom und Spannung. Abhilfe schafft hier Blindleistungskompensation. TDK-EPC ist Weltmarktführer mit seinen EPCOS Kondensatoren für die Blindleistungskompensation und bietet ein sehr breites Produktspektrum für unterschiedliche Spannungen und Kompensationsleistungen.

Immer größere Bedeutung gewinnt die dynamische Blindleistungskompensation. Sie wird bei ständig schaltenden Lasten wie zum Beispiel Schweißgeräten oder Kränen eingesetzt. Ihr großer Vorteil liegt in der schnellen Reaktionszeit von nur 5 ms. Diese wird durch den Einsatz von Thyristormodulen erzielt. Ein weiterer Vorteil dieser Module liegt in dem schonenden Schalten der Kondensatoren.

Natürlich bietet TDK-EPC auch für die Wachstumsmärkte Elektromobilität und Green Energy ein sehr breites Spektrum an innovativen Produkten und Lösungen.

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