Ce travail de thèse concerne la miniaturisation et l’intégration de composants magnétiques comme les inductances utilisées dans les convertisseurs DC-DC et les circuits haute fréquence. Cette thèse a pour objectifs : - de développer une méthodologie d’étude des inductances à couches magnétiques - de montrer la faisabilité de tels composants utilisant des couches épaisses de ferrite (50 à 500µm). Le contenu de notre document s’articule ainsi autour de trois axes : la simulation, la réalisation et la caractérisation. En simulation, le logiciel HFSS, nous a permis de concevoir, de prédire le comportement du composant et d'étudier l’influence des différents entrefers et épaisseurs du matériau magnétique. La réalisation fait appel aux différentes et nombreuses étapes micro technologiques qui sont décrites en détail. Ces étapes concernent les techniques de dépôt sous vide, les procédés de photolithographie, les techniques de dépôt électrolytique, les techniques de sciage et de collage. Enfin, la caractérisation des inductances réalisées a été effectuée en basses, moyennes et hautes fréquences respectivement au LCR mètre (20Hz à 1MHz), à l’impédance mètre (40Hz à 110MHz) et à l’analyseur vectoriel de réseaux (10MHz à 67GHz) / This thesis concerns the miniaturization and integration of magnetic components such as inductors used in DC-DC converters and high frequency circuits. This thesis aims to: - to develop a methodology for the study of magnetic layers inductors; - to show the feasibility of such components using thick layers of ferrite (50 to 500µm). The content of our document is structured around three axes: simulation, realization and characterization. In simulation, HFSS software allowed us to design, predict the behavior of the component and to study the influence of different air gaps and layers of magnetic material. The realization involves numerous and different micro technology steps which are described in detail. These steps are technical of vacuum deposition, photolithography processes, electroplating deposition techniques, techniques of sawing and sticking. Finally, the characterization of inductors achieved was done in low, medium and high frequencies respectively with a LCR meter (20Hz to 1MHz), an impedance meter (40Hz to 110MHz) and a vector network analyzer (10MHz to 67GHz)

Für die Menschen zählen Gewitter mit Donner und Blitz zu den ältesten bekannten Phänomenen der Natur. Die Tatsache, dass Blitze dennoch bis heute nicht abschließend erforscht sind, liegt in dem äußerst komplexen, schnellen und stochastischen Verhalten der Blitzentladung begründet. Der Autor befasste sich in Rahmen dieser Arbeit u.a. mit der Entwicklung eines modernen Messsystems, durch das die Erfassung von sowohl elektrischen als auch optischen Parametern der im Nanosekundenbereich ablaufenden Prozesse der Entladungen möglich wurde. Es handelt sich um technisch anspruchsvolle Messungen von hohen Stoßspannungen und schwachen Vorentladungsströmen in einem großen Frequenzbereich. Außerdem gelang es durch eine geschickte Synchronisation, die Entladungsprozesse präzise und erstmalig in einer Fotosequenz aufzunehmen. Auf Grundlage der Messergebnisse konnte der Entladungsprozess in mehrere Phasen der Vorentladung unterteilt und beschrieben werden. Vor allem beweisen die Messergebnisse die Existenz einer kanalartigen Vorentladung, die nicht zwingend zu einem Durchschlag führt. Dieser Mechanismus, der bei langsam ansteigenden Spannungen als stabile Leaderentladung benannt und mit Thermoionisation gekennzeichnet ist, war bei Blitzstoßspannungen bisher umstritten. / The breakdown behavior of long air gaps by Lightning Voltages has been investigated and the results of a new measurement system are reported. A series of up to eight photos (made by a high-speed camera) have recorded the expansion of discharge activities during the breakdown process. The pre-discharge current and voltage have been measured as well. The modern measurement techniques have made possible the synchronization of the photos with the current and voltage measurements in nanosecond-ranges. The combination of the measured current, voltage, and photos can precisely explain the breakdown process. The experiments have been carried out with the lightning impulses up to 2.4 MV and the air gaps up to 4 m. Despite of such high voltages, the experimental system has been verified to be appropriate for measuring the pre-discharge current in mA-ranges.